Экология организмов
Download
Report
Transcript Экология организмов
«Экология организмов»
Ассистент кафедры экологии
и природопользования
А.В. Иващенко
На настоящий момент мнение
ученых
о
возрасте
Земли
разделились. Одни утверждают что
не более 18 млн. лет, когда как
другие что как минимум 4,5 млрд.
лет. Такая разница происходит изза
различных
методов
исследования данного вопроса. Но
все таки большинство учёных
склоняется к последней цифре и
утверждают что на самом деле
Земле гораздо более 5 млрд. лет
Геохронологическая шкала
Теории возникновения жизни:
Среди многочисленных гипотез возникновения
жизни на Земле необходимо упомянуть
следующие:
жизнь
была
создана
сверхъестественным
существом
в
определенное
время
(креационизм).
жизнь возникала неоднократно из неживого
вещества (самозарождение).
жизнь существовала всегда (теория
стационарного состояния).
жизнь занесена на нашу планету извне
(теория панспермии).
жизнь возникла однажды в результате
процессов, подчиняющихся химическим и
физическим законам (биохимическая
эволюция).
Последняя гипотеза кажется наиболее
состоятельной. Многие ученые подтвердили
возможность абиогенного синтеза сложных
органических веществ из простых
неорганических в условиях, которые
предположительно были характерны для
"новорожденной" Земли. Академиком А.И.
Опариным были опытным путем получены
коацерваты - сложные белковые
комплексы, способные обмениваться с
окружающей средой веществами и
избирательно накапливать различные
соединения. Но как бы ни были похожи
коацерваты на простейшие клетки живых
организмов, живыми они не являются.
Никому не удалось опытным путем создать
живое существо. Поэтому все гипотезы
являются умозрительными.
В первичной атмосфере Земли были
углекислый газ, азот, водяные пары - те
неорганические вещества, из которых
могли быть построены органические
молекулы. Источниками энергии для таких
реакций могли служить электрические
разряды или мощное ультрафиолетовое
излучение.
Молекулы органических веществ
объединялись друг с другом, образуя
цепочки нуклеиновых кислот. Эти цепочки
оказались способны к самокопированию и
со временем стали управлять синтезом
белков.
Иногда похожие на цепочки молекулы
нуклеиновых кислот и молекулы белков
попадали внутрь шариков, оболочка
которых состояла из молекул жирных
кислот. Видимо такие комплексы были
прообразом будущих клеток.
Обощенная схема зарождения жизни на Земле и условия ее
возникновения
«Каменная летопись»
Изучение происхождение жизни на
Земле происходит путем
исследования окаменелостей и
ископаемых, так называемых
«каменных летописей»
При изучении "каменной летописи" зачастую
обнаруживаются удивительные вещи. В Антарктиде
найдены ископаемые остатки тропических
папоротников. А остатки напоминающей по облику
бегемота древней рептилии листрозавра встречаются в
горных породах Африки, Индии и Антарктиды. Как
найти объяснение этим странным явлениям?
В 1915 году немецкий ученый Альфред Вегенер
выдвинул теорию "дрейфа материков", согласно
которой облик Земли медленно, но постоянно
меняется, а континенты безостановочно "путешествуют"
по поверхности Земного шара. Дрейф континентов
действительно существует, и сегодня мы можем
проследить картину таких изменений за последние 500600 миллионов лет.
Наиболее древние ископаемые остатки живых
организмов имеют возраст 3,5 - 3,8 миллиарда лет. Это
микроскопические одноклеточные прокариотические
организмы сходные по строению с современными
бактериями.
В начале палеозоя, более 500 миллионов лет назад,
произошла настоящая "скелетная революция", многие
животные обзавелись панцирями, раковинами и другими
передвижными убежищами, что сделало их менее уязвимыми.
Для этого времени характерно появление и становление всех
типов организмов. Особенно бурно этот процесс идет в
кембрии и ордовике, появляется несколько десятков классов
беспозвоночных и первые позвоночные. Жизнь в это время,
видимо, сосредоточена в морях и, может быть, в пресных
водоемах.
Первые позвоночные
Самые древние известные
позвоночные - щитковые очень похожи по строению
на современных миног, их
относят к особому классу
позвоночных бесчелюстным.
Внутренний скелет этих
животных был хрящевым.
Многие щитковые были
покрыты прочным
панцирем, который
распадался после их гибели
на отдельные щитки,
которые хорошо
сохранились в ископаемом
состоянии. Именно древние
бесчелюстные были
предками рыб.
Появление рыб
Рыбы появились 420
миллионов лет назад.
В отличие от своих
предков - древних
бесчелюстных, они
"обзавелись"
челюстями, и их
пищевой рацион стал
гораздо более
разнообразным. Еще
одно "приобретение"
рыб - подвижные
парные плавники,
обеспечивающие
быстрое и
маневренное
передвижение в воде.
Первооткрыватели суши
Предками первых четвероногих животных были древние
кистеперые рыбы (рипидистии).
Кистеперые рыбы занимают особое место среди костных
рыб. Их плавательный пузырь помогает не только при
плавании, но и при дыхании, выполняя функцию
примитивного легкого. Эти рыбы могут дышать и при
помощи жабр и при помощи легких. Их отличают также
крупные, мускулистые плавники, опираясь на них можно
ползать по дну (а может быть даже и по суше).
Первые леса появились в конце девона, а в каменноугольном
периоде (карбоне) стали главным биомом суши.
Но эти первобытные леса разительно отличались от современных.
Вместо привычных для нас берез, дубов, сосен в лесах того
времени росли гигантские древовидные папоротники, огромные
плауны - лепидодендроны поднимали пышную крону на высоту 30
- 40 метров. В нижнем ярусе (на высоте 6 -7 метров) размещались
древовидные хвощи - каламитесы, толщина их стволов достигала
30 сантиметров.
Такие влажные леса были настоящим раем не только для
растений, но и для многочисленных насекомых и разнообразных
амфибий.
В конце эры древней жизни условия
изменились, климат во многих частях планеты
стал более сухим. Именно в это время "на
сцену" выходят рептилии (пресмыкающиеся).
Все вы знаете современных рептилий. К ним
относят ящериц, змей, крокодилов и черепах. А
из древних пресмыкающихся наиболее
популярны динозавры.
Среда жизни представляет собой
физическое окружение организмов.
Основными средами жизни на
Земле являются вода, воздух,
почва и организмы (для паразитов
и симбионтов)
В процессе развития органического
мира и возникновения все более
совершенных форм живых существ
жизнь распространилась на все верхние
оболочки Земли – гидросферу,
литосферу, атмосферу,
приспособившись к существованию в
сильно различающихся условиях. Можно
предполагать, что во все времена
существования жизни на Земле
параллельно шло формирование как
микро-, так и макропаразитов, средой
жизни которых в воде, на суше, в почве
стали другие организмы.
Среды жизни подразделяются на
конкретные среды обитания.
• Для воды как для среды жизни
выделяют следующие среды обитания:
морская и пресная вода, стоячая и
текучая вода, толща воды и дно.
Для почвы конкретными средами
обитания являются почвы
определенных типов.
Для наземно-воздушной среды –
климатические широтные зоны и
вертикальные пояса.
Для организменной среды – различные
группы растений и животных, хладнокровные
и теплокровные организмы.
Среды обитания подразделяются
на более узкие выделы –
местообитания (связаны с
отдельными видами организмов) и
биотопы (связаны с биоценозами)
Под местообитанием понимается
совокупность биотических и
абиотических условий, в которых
живет особь или популяция; место,
где встречаются особь, вид или
группа особей одного вида.
Так например, организмы одного
вида, живущие на дне водоемов
населяют разные грунты.
Биотоп – естественное,
относительно
однородное жизненное
пространство
определенного
сообщества организмов.
Например, на твердом
скальном грунте
обитают крупные
моллюски-фильтраторы
мидии Грея и бурые
морские водоросли
ламинарии, на мягком
грунте – полихеты,
офиуры, морские травы.
Каждая среда жизни
по своему уникальна
и организмы
населяющие их
приспособились к
ним. Но существуют
организмы
способные
существовать в двух
средах. Примером
могут являться
амфибийные (от
греч. Amphi –
вокруг, с обеих
сторон) организмы
(ряд насекомых,
земноводные)
проходят одну фазу
жизни в воде,
другую в наземновоздушной среде
или почве.
Экологические факторы
Экологические факторы – это факторы среды,
которые оказывают какое-либо действие на
организмы и вызывают у них
приспособительные реакции.
Влияние экологических факторов сказывается
на всех процессах жизнедеятельности
организмов, и прежде всего на их обмене
веществ. Приспособления организмов к среде
носят название адаптаций. Способность к
адаптации одно из основных свойств жизни
вообще, так как обеспечивает самую
возможность ее существования, возможность
организмов выживать и размножаться.
Экологические факторы делятся:
• Абиотические – температура, свет, рН
среды, соленость, радиоактивное излучение,
давление, влажность воздуха, ветер,
течения – т.е. свойства неживой природы,
которые прямо или косвенно влияют на
живые организмы.
• Биотические факторы – это формы
воздействия живых существ друг на друга.
• Антропогенные факторы – это формы
действия человека, которые приводят к
изменению природы как среды обитания
других видов или непосредственно
сказываются на их жизни.
Закон толерантности В.
Шелфорда
Суть данного закона в том, что диапазон
действия (зона толерантности)
экологического фактора ограничен
соответствующими крайними
пороговыми значениями (точка min и
точка max) данного фактора, при
котором возможно существование
организма. Пределы выносливости
между критическими точками называют
экологической валентностью живых
существ по отношению к конкретному
фактору среды.
Широкую экологическую валентность вида по
отношению к абиотическим факторам
обозначают добавлением к названию фактора
приставки эври (от греч. Eurys – широкий) –
эвритермный, эврибатный, эвригалинный.
Эврибионты – это организмы широкой
приспособленности, выносящие значительные
колебания факторов.
Среди растений эврибионтами являются:
тростник, ряска, крапива. Среди же животных
эврибионты – бурый медведь, волк, лисица.
Неспособность переносить незначительные
колебания фактора, или узкая экологическая
валентность, характеризуется приставкой
стено (от греч. Stenos – узкий, тесный) –
стенотермный, стенобатный, стеногалинный.
Среди растений стенобионтом, например,
являются орхидные. А среди животных –
глубоководные рыбы, форель.
Обобщенный закон толерантности по Ю.
Одуму
1. организмы могут иметь широкий диапазон
толерантности в отношении одного фактора и
низкий - в отношении другого;
2. организмы с широким диапазоном
толерантности в отношении всех
экологических факторов обычно наиболее
распространены;
3. если условия по одному экологическому
фактору не оптимальны для вида, то диапазон
толерантности может сузиться и в отношении
других факторов;
4. многие факторы среды становятся
лимитирующими в критические периоды жизни
организма, особенно в период размножения.
Изменения факторов среды:
1. регулярно-периодические: сила
воздействия меняется от времени суток,
сезонов года или ритмы отливов и
приливов в океане;
2. нерегулярными (без четкой
периодичности): изменения погоды,
явления катастрофического характера –
бури, ливни, обвалы, тайфуны, смерчи;
3. направленные: на протяжении
известных, иногда длительных, отрезков
времени, например при похолодании
или потеплении климата, зарастании
водоемов и т.д.
СВЕТ: природа света и световой
режим.
При описании «света» используются:
1. интенсивность радиации или
облученность – поток лучистой энергии,
падающий в единицу времени на
перпендикулярную лучам поверхность
Дж/см2;
2. величина освещенности – люкс;
3. световой поток люмен.
Например , излучение Солнца
приходящее к верхним слоям Земли,
составляет 8,3 Дж/см2 что равняется 140
тыс. лк.
Многие птицы распознают свою
«освещенность пробуждение»: дрозд –
0,1 лк, кукушка – 1 лк, зяблик – 12 лк,
домовой воробей – 20 лк.
Основные свойства лучистой энергии
как
экологического
фактора
определяются
длиной
волны.
В
пределах
излучения
различают
видимый свет, ультрафиолетовые и
инфракрасные
лучи,
радиоволны,
проникающую радиацию. В настоящее
время
примерно
половина
поступающей
на
Землю
лучистой
энергии приходится на видимые лучи,
около
половины
на
тепловые
инфракрасные и около 1 % - на
ультрафиолетовые.
Экологические группы растений по
отношению к свету.
По отношению к свету растения
делятся на три группы:
светолюбивые, тенелюбивые и
теневыносливые.
Светолюбивые (гелиофиты),
могут нормально развиваться
только при достаточно ярком
освещении. Обитают на
открытых участках и в лесной
зоне встречаются редко. К ним
относятся многие луговые травы
(костер безостный, тимофеевка
луговая); растения степей и
пустынь, тундр и высокогорий,
высокоствольные деревья.
Костер
безостный
Тимофеевка
луговая
Тенелюбивые (сциофиты)
произрастают только в затененных
местах и никогда не встречаются в
условиях сильной освещенности. К
ним относятся растения
расположенные в нижних ярусах
растительных сообществ, в
пещерах и на больших глубинах
(вороний глаз, барвинок малый,
кислица, майник двулистный). В
процессе эволюции эта группа
растений выработала свои
анатомо-морфологические и
физиологические признаки:
листовые пластинки расположены
перпендикулярно падающему
свету и образующие мозаику для
более полного улавливания света;
листья темно-зеленые из-за
повышенного содержания
хлорофилла.
Вороний глаз
Майник
двулистный
Барвинок
малый
Кислица
Теневыносливые
растения
отличаются
широкой
амплитудой по
отношению к
световому фактору.
К ним относятся:
лесные и луговые
травы (мятлик
луговой, шалфей
полевой, герань
полевая);
кустарники
(лещина,
боярышник,
бузина); древесные
растения (ели, клен
широколистный,
граб обыкновенный,
бук, черемуха)
Мятлик луговой
полевой
Герань полевая
Шалфей
Лещина
Боярышник
Бук
Температура
Температура играет важную роль в жизни
животных и растений прежде всего потому, что
от нее зависит уровень и интенсивность
обмена веществ, фотосинтеза, транспирации и
других биохимических и физиологических
процессов, а вслед за ними – экологических и
этологических реакций.
Для многих видов зоной комфорта, или зоной
оптимума, является температура в пределах
+20…+30ºС. Для гидробионтов +35ºС является
пределом, а +50ºС могут переносить
большинство наземных организмов.
Например рачок Thermosbaena mirabilis живет
при температуре +45… +48ºС и погибает если
температура падает ниже +30ºС.
Некоторые виды бактерий обнаруживают в
горячих источниках при температурах 70-90ºС,
споры же бактерий выдерживают нагревание
до 160… 180ºС. Это верхний температурный
предел жизни на Земле.
Что касается нижних температурных пределов
жизни, то большинство низших животных
выдерживают падение температуры лишь до
+5ºС. Некоторые виды насекомых переносят
понижение температуры до -45ºС. Некоторые
семена, нематоды, коловратки, цисты
простейших, сперматозоиды выносят в
экстремальных условиях -273ºС. В этом случае
цитоплазма приобретает твердость стекла, все
молекулы находятся в состоянии почти полного
покоя.
Экологические группы организмов по
отношению к температуре.
Несмотря на большой диапозон
температур, говорящий о
пластичности жизни, по
отношению к температурному
фактору виды четко
подразделяются на экологические
группы. Виды предпочитающие
холод, относятся к криофилам
(животные) и криофитам
(растения) они могут сохранять
активность при температуре клеток
от -8…-10ºС. Холодностойкость
характерна для бактерий, грибов,
лишайников, мхов, членистоногих.
Виды с оптимумом деятельности в
области высоких температур относятся к
термофитам (растения) и термофилам
(животные). К ним относятся
большинство групп микроорганизмов
(бактерии и синезеленые водоросли
горячих источников) и наземные
животные обитающие в аридных
областях.
Способы терморегуляции у животных
1. Химическая терморегуляция – активное
увеличение теплопродукции в ответ на
понижение температуры среды; направлена на
поддержание теплового баланса.
2. Физическая терморегуляция – изменение
уровня теплоотдачи, способность удерживать
тепло или наоборот рассеивать его избыток.
Осуществляется благодаря специальным
морфологическим и анатомическим
приспособлениям (волосяной и перьевой
покров, жировые запасы и т.д.)
3. Поведенческая терморегуляция – изменяя
своё положение и поведение, животные могут
активно избегать крайних температур
В зависимоти от источника
тепла, преобладающего в
тепловом балансе, и
развитости
треморегуляторных
способностей животных
делят на две группы:
1. Пойкилотермные (греч.
Poikilos – колеблющийся)
или холоднокровные (все
беспозвоночные и низшие
позвоночные);
2. Гомойкилотермные
(греч. Homeo –
устойчивый) или
теплокровные (почти все
птицы и млекопитающие).
Пустынная игуана
Пустынная агама
Согласно правилам Аллена и Бергмана происходят
закономерные изменения размеров животных и
выступающих частей их тела в связи с изменением
температурного фактора. Обе закономерности отражают
адаптацию животных к поддержанию постоянной
температуры тела в различных климатических условиях.
Данное правило хорошо иллюстрируется на примере
медведей. Данный вид распространен на всем земном
шаре во всех климатических зонах.
малайский медведь
Полярный медведь
Бурый медведь
Гималайский
Черный
медведь
медведь
Влажность
Вода необходима для поддержания
структурной целостности клеток всего
организма. Например, на образование 1
части органического вещества растения
тратят 400 частей воды.
Влажность в разных точках земного
шара различна: на островах Малайского
архипелага может выпадать до 12000 мм
осадков в год; в Синайской пустыне –
10-15 мм; в пустынях Ла-Жойа и Асуан
осадков не бывает вовсе
В засушливых районах у растений
выработались особые приспособления
в борьбе с дефицитом воды.
Например, корни верблюжьей
колючки уходят в глубину до 18 м,
что позволяет ей достигать
водоносного слоя, обычно у
многих пустынных растений корни
уходят на глубину 3-10 м. При этом
наблюдается два типа ветвления
корней: поверхностная на глубине до
1 м, и глубинная – 3-10 м. Кроме
Всего
прочего
растения
приспособились к
уменьшению
испарения
воды.
Например
саксаул в засуху сбрасывает листья и
даже целые побеги, степные злаки
свертывают листья в трубочку.
Люцерна
верблюжья
колючка
саксаул
Эфемеры – группа
растений,
приспособившаяся к
засушливому климату: за
12-50 дней они успевают
прорасти, развить листья,
расцвести, сформировать
плоды и семена. С
наступлением засухи они
отмирают и все остальное
время года пребывают в
виде покоящихся семян.
Так же к этой группе
относятся многолетники –
эфемероиды – за период
вегетации успевают
накопить большое
количество питательных
веществ.
цикламен
гусиный лук
крокус
безвременник
Экологические группы растений по
отношению к влажности
Сухопутные растения по
приспособлениям к условиям
влажности различаются:
1. гигрофиты (от греч. Higros –
влажный) – растения, живущие в
местах, где воздух насыщен водяными
парами (напр., чистяк лютечный и
калужница болотная);
2. мезофиты (от греч. Mesos – средний)
– растения умеренно увлажненных
местообитаний. К ним относятся
луговые травы, большинство лесных
трав, почти все лиственные деревья,
многие полевые, овощные и плодовоягодные культуры;
3. ксерофиты (от греч. Xeros – сухой) –
растения засушливого климата. Данная
группа делится на суккулентов и
склерофитов.
Суккуленты (от лат. Succulentus – сочный,
жирный, мясистый) – многолетние растения с
сочными мясистыми стеблями или листьями, в
которых запасается вода. Стебли служат
водозапасающей тканью у кактусовых,
молочайных, листья – у многих видов
толстянковых, лилейных, агавовых. Корни
растут быстро и лежат в поверхностных слоях
почвы. Фотосинтезирующие ткани лежат в
самых поверхностных слоях надземных
органов, остальная толща тела заполнена
клетками водозапасающей паренхимы.
Склерофиты (от греч. Scleros – твердый, сухой)
– являются полной противоположностью
суккулентам. Листья и стебли не содержат
запаса воды, листья твердые и жесткие.
Обычно низкорослы. Надземные части во
много раз меньше подземных. Например, корни
верблюжьей колючки достигают 30 м, а
надземная часть не превышает 1 м.
Приспособления растений к режиму
влажности
Листья деревьев имеют
значительно большую
транспирирующую поверхность,
чем листья кустарников и трав,
поэтому они первые реагируют
на изменения уровня
влажности, а именно на ее
уменьшение. Чтобы ограничить
транспирацию, многие деревья
сбрасывают листву (листопад).
Суккулентность
распространенна также и в
районах с двумя периодами
дождей. Листовые суккуленты
(толстянка, алоэ, каланхое) и
стеблевые суккуленты
(кактусы, баобаб, бутылочное
дерево).
Приспособления к режиму влажности
животных
Животные получают воду с питьем и едой,
некоторые виды впитывают воду всей
поверхностью тела. Как, например,
австралийская ящерица молох, ее кожа
гигроскопична, как фильтровальная
бумага. Гусеница китайского дубового
шелкопряда способна выпить до 500 мл
воды. Птицы вынуждены совершать
длительные перелеты, чтобы утолить
жажду, например горлица в зобе приносит
воду своим птенцам. Африканская лисичка
– фенек, получает влагу из соков
поедаемых жертв. Амбарный долгоносик и
вовсе использует эндогенную воду.
Сайгаки, например, в процессе
биохимического окисления получают из
100 г жира около 107 г метаболической
воды.
Так же существуют следующие
приспособления, которые
помогают «экономно»
расходовать воду: ночной образ
жизни, плотные не
проницаемые покровы, редкие
дыхательные движения,
глубоко расположенные органы
дыхания, максимально
обезвоженные продукты
выделения, уменьшение
потоотделения и т.д. Некоторые
животные впадают в летнюю
спячку, т.е.
полуанабиотическое состояние
(тушканчики, суслики)
Сравнение суши и воды:
1. Влажность на суши является важным
лимитирующим фактором;
2. Колебания температуры ярче выражены в
наземной среде, чем в водной. Вместе с тем
циркуляция воздуха приводит к непрерывному
перемешиванию и определяет поразительное
постоянство содержания кислорода и
углекислого газа;
3. В процессе эволюции у наземных животных и
растений выработались специальные средства
локомоции и развились прочные скелеты;
4. Суша в отличие от океана не непрерывна;
различные географические преграды
ограничивают свободное перемещение
организмов;
5. Характер субстрата имеет большое значение
для наземной среды. Почва является источником
разнообразных биогенных веществ.
Именно климат (температура,
влажность, свет и т.д.) и субстрат
(физиография, почва и т.д.) вместе
с популяционными
взаимодействиями определяют
характер наземных сообществ и
экосистем.
На суши эволюция характеризуется
развитием высших
таксономических групп как в
растительном, так и в животном
царствах. В результате на суше в
настоящее время доминируют
наиболее сложные и
специализированные из всех
организмов, а именно семенные
растения, насекомые и
теплокровные позвоночные.
Только в
сообществах суши
существует такое
понятие как
«экологический
эквивалент».
Экологические
эквиваленты – это
организмы,
занимающие одну и
ту же экологическую
нишу в сходных
сообществах, но в
разных
биогеографических
областях.
Кактус
Молочай
Общая структура наземных
сообществ
При рассмотрении наземных
сообществ чаще всего прибегают к
основной трофической
классификации, т.е. автотрофногетеротрофные ряды.
Автотрофы.
Главная особенность наземных
сообществ – это присутствие и
обычно доминирование крупных
сосудистых зеленых растений,
которые не только являются
главными производителями пищи,
но и представляют убежища другим
организмам и играют важную роль
в укреплении и изменении почвы.
В отличие от водных растений,
наземным необходимы только свет
и минеральные вещества.
Растительность – это совокупность
растений того или иного района –
представляет собой такой характерный
признак, что, служит основой
классификации и наименования
наземных сообществ.
Наиболее подробную с флористической
точки зрения классификацию
жизненных форм предложил Раункиер
(1934). Эта классификация основана на
положении почки возобновления и
наличие соответствующего
приспособления для переживания
неблагоприятного времени года.
Различают 6 групп жизненных форм.
Эпифиты
«Воздушные растения». Не имеют
корней в почве
Фанерофиты (Ph)
Деревья, кустарники, лианы, почки
возобновления, которых находятся
высоко над землей. Благодаря
чешуйкам и смолистым выделениям
почки хорошо защищены зимой.
Хамефиты (Ch)
Невысокие (ниже 30см) растения-кустарнички
и полукустарнички. Почки возобновления
зимующих побегах расположены на высоте 2030 см над уровнем почвы, укрыты снежным
покровом и таким образом защищен7ы от
выхолаживания.
Гемикриптофиты (H)
Травянистые многолетники, у которых
основная часть надземных органов
отмирает, прикрывая почки
возобновления, находящиеся на уровне
почвы.
Криптофиты (K)
Обширная группа растений, у которых почки
возобновления и верхушки видоизмененных побегов
находятся под землей или в другом субстрате. Эта
группа подразделяется на три подгруппы:
- геофиты – зимующие почки скрыты под землей и
расположены на корневищах, клубнях, корнях;
- гелофиты – растения прибрежных и болотистых
местообитаний, зимующие почки находятся ниже дна
водоема.
- гидрофиты – с плавающими или погруженными
листьями, почки возобновления зимуют на дне водоема
на многолетних корневищах
Терофиты (Th)
Однолетние растения, переживающие
сухой или холодный период в виде
семян или спор.
Процентное распределение видов растений в
растительных сообществах по выделенным группам на
конкретной территории Раункиер назвал биологическим
спектром. Для разных зон и стран были составлены
биологические спектры, которые могли служить
индикаторами климата
Зона
Ph
Тропичес
кая
Ch
H
K
Th
69 (8) 6
12
5
16
Пустынн
ая
4
8
1
5
82
Средизе
мноморс
кая
12
6
29
11
42
Умеренн
ая
8
6
52
25
9
арктичес
кая
1
22
60
15
2
Фагототрофные (макро-) консументы
Для наземных сообществ характрено
крайнее разнообразие животныхконсументов. К первичным консументам
относятся не только мелкие организмы,
например насекомые, но и очень
крупные травоядные. Последние
представляют собой уникальную
особенность наземных сообществ; им
почти нет эквивалента в водных
экосистемах, кроме крупных
раститтельноядных черепах.
Так наземные крупных размеров «пасущиеся»
животные, значительно отличаются от водных
«пасущихся» - зоопланктона. Так как
наземные автотрофы производят много пищи с
низкой питательной ценностью (целлюлоза,
лигнин и т.д.).
Еще одна важная особенность наземных
экосистем – это большое разнообразие
насекомых и других членистоногих.
В 19в. и в начале 20в. Главное
внимание уделялось естественной
истории и жизненным циклам
насекомых. Но с созданием ДДТ
энтомологические лаборатории
превратились в химические; экологическое
изучение насекомых было практически
заброшено. Теперь когда оживился интерес к
биологическому контролю насекомых,
энтомологические отделения снова обратились к
экологии и возобновились полевые
исследования.
Сапротрофы (микроконсументы)
К организмам,
которые выполняют
минерализацию
органического
вещества,
относятся главным
образом бактерии и
грибы, а также
простейшие и
другие мелкие
животные
Разлагающие микроорганизмы можно
рассматривать как четко очерченную
функциональную или экологическую
группу, состоящую из следующих
таксономических единиц:
1. грибы, в том числе и плесени
2. гетеротрофные
бактерии,
спорообразующие и
неспорообразующие
3. актиномицеты –
жгутиковые
микроорганизмы с
некоторыми
признаками грибов
4. почвенные
простейшие
Эти формы встречаются в наземных
сообществах повсюду, но их особенно
много в верхних слоях почвы (включая
подстилку). Процесс разложения
растительных остатков, на который
расходуется значительная доля
респираторной активности сообщества,
во многих наземных экосистемах
осуществляется рядом
последовательно функционирующих
микроорганизмов.
Плесневые грибы и
неспорообразующие бактерии
Спорообразующие бактерии
Целлюлозные миксобактерии
Актиномицеты.
Две первые группы используют легче
разлагаемые органические вещества,
такие, как сахара, аминокислоты и
простые белки. Затем начинают свою
работу над более устойчивыми
соединениями целлюлозные бактерии.
Актиномицеты же имеют прямое
отношение к гумусу.
В наземной среде отчетливо выражены
два основных яруса, присущие любой
полной экосистеме: аутотрофный и
гетеротрофный, а говоря обычным
языком – это растительность и почва.
Почва
Почвенные организмы удобно
классифицировать по размеру.
Исходя из размера выделяют три
группы почвенных организмов:
1. Микробиота;
2. Мезобиота;
3. Макробиота.
МИКРОБИОТА
К микробиоте относятся почвенные
водоросли (большинство зеленых и
сине-зеленых), бактерии, г8рибы и
простейшие.
Гетеротрофная биота – это
основное звено детритной пищевой
цепи, которое находится между
растительными остатками и
почвенными животными.
МЕЗОБИОТА
К мезобиоте
относятся нематоды,
энхитреиды,
мельчайшие личинки
насекомых и
микроатроподы, из
последних в почве
чаще всего
присутствуют клещи
и ногохвостки
Chilopoda
Diplopoda
Сколопендра
МАКРОБИОТА
К макробиоте,
кроме корней
растений,
относятся
крупные
насекомые,
дождевые черви и
другие организмы,
которые легко
сортировать
вручную.
От активной реакции почвы
зависит видовой состав
растительности. Кислотность почвы
зависит от материнской породы,
грунтовых вод и органического
состава почвы. Различают почвы
нейтральные (рН=7), кислые
(рН<7) и щелочные (рН>7). В
зависимости от характера среды
выделяют следующие растения:
1. Ацидофильные,
предпочитающие
кислую реакцию
почвы. Это
фиалка
трехцветная,
вереск,
багульник, хвощи,
черника, многие
мхи.
2. Нейтральные,
успешно
произрастающие
при нейтральной
реакции
субстрата. Это
представители
родов клевера,
люцерны,
тимофеевки и др.
3. Базофильные,
малочувствительн
ые к щелочной
реакции среды и
избытку
оснований. К ним
относится флора
степей, пустынь и
полупустынь.
Данную среду обитания можно
косвенно отнести к почвенной
среде, т.к. примерно схожие
условия. Большие пещеры
представляют собой естественную
среду с постоянной температурой
(равной средней температуре
поверхности). За исключением
участка у входа (так называемая
«сумеречная зона») пещеры
заселены гетеротрофами, как
водными, так и назмеными.
Эти организмы зачастую полностью
зависят от органических веществ
приносимых водой; кроме того в
пещерах обитают летучие мыши и
другие животные, которые находят
пищу вне ее пределов и
используют пещеру только для сна
и как убежище. Поскольку пища в
пещерах как правило очень
скудная плотности популяций
крайне низкие.
Видовое разнообразие зависит от
размера, возраста и стабильности
пещеры; те же факторы влияют на
равновесие между скоростью
заселения и скоростью вымирания.
Таким образом, пещеры могут
служить своего рода природными
лабораториями для изучения
эволюции, так как различная степень
подземных связей и изоляции в ряду
пещер создает различные
возможности для видообразования.
Пещерные животные имеют
следующие источники пищи:
1. частицы органического детрита;
2. растворенное органическое
вещество;
3. бактерии.
Пещерные животные резко
отличаются от своих наземных
собратьев и обладают рядом
специальных адаптаций ( утрата
глаз и пигментации).
Растительность
Так как растительность представляет
собой характерный и стабильный
признак наземной среды, ее составу
уделяется большое внимание.
Количественное изучение
растительного покрова назвали
фитосоциологией, основная задача
которой – описать растительность,
выяснить ее структуру и
классифицировать ее.
Существует достаточное
количество методов
классифицировать тот или иной
район. В одних случаях из общего
количества видов выделяются
доминанты. В иных же случаях
выделяется 1-2 вида доминант и
несколько редких видов. В основе
всех методов лежит утверждение
о том, что в природе существуют
определенные повторяющиеся
комбинации видов.
Важной и уникальной особенностью
наземных экосистем, определяющей
продуктивность системы и круговорот
минеральных веществ, является
непрерывность растительной ткани от
вершины автотрофного яруса до
основания гетеротрофного.
Определенный интерес поэтому
представляет соотношение подземных и
надземных частей по биомассе
продуцентов, продукции и биогенным
веществам.
Транспирация
Транспирация, или испарение воды,
является уникальным свойством
наземных экосистем, которое
оказывает большое влияние на
круговорот биогенных веществ и
продуктивность. В трявянистых и
лесных сообществах от 50% до 90%
солнечной энергии расходуется на
транспирацию. Потеря воды с
транспирацией может стать
лимитирующим фактором.
Пустынные растения специально
адаптированы к снижению
скорости потери воды. Вместе с тем
испарение охлаждает листья и
является одним из процессов
способствующим циркуляции
биогенных веществ. Остальные
процессы – это транспортировка
ионов через почву к корням,
транспорт ионов внутри корня,
перемещение внутри растения и
вымывание из листьев.
Пермеанты
Данный термин был предложен
Шелфордом для определения
высокоподвижных животных наземной
среды, таких как птицы,
млекопитающие и летающие насекомые.
Можно сказать что пермеанты являются
аналогом нектона водной среды. Они
свободно передвигаются между ярусами
и подсистемами и между
развивающимися зрелыми стадиями
растительности.
К пермеантам относится и человек,
который использует много
различных сред обитания. Как
отмечалось выше наземная среда
отличается крупными
растительноядными
млекопитающими. В естетсвенных
условиях такие крупные травоядные
совершают большие миграции,
переходя из одних мест в другие
либо в разные времена года, либо
под давлением нехватки пищи, либо
под воздействием хищников.
Распространение главных
наземных сообществ. Биомы.
«Биом – крупное системногеографическое подразделение в
пределах природно-климатической
зоны».
Региональный климат,
взаимодействуя с региональной
биотой и субстратом образует
крупные, легко выделяемые единицы
сообществ, называемые биомами.
Для каждого биома характерна
определенная жизненная форма
климатической климаксной
растительности. Так климаксная
растительность степного биома – это
злаки; но доминирующие виды
злаков в разный частях биома
различны. Так как жизненная форма
растительности, с одной стороны,
отражает основные черты климата, а
с другой определяет структуру
местообитания животных.
Тундра.
Существуют два тундровых биома,
охватывающие обширные
пространства Арктики – один в
Палеарктической, а другой в
Неарктической областях. Многие
виды встречают в обоих областях,
так как раньше между ними
существовала сухопутная связь.
Основными лимитирующими
факторами служат низкая
температура и короткий сезон
вегетации (около 60 дней). Грунт
остается промерзший за
исключением самого верхнего слоя
в несколько сантиметров, который
оттаивает в бесснежный сезон.
Постоянно промерзший более
глубокий слой грунта называется –
вечная мерзлота.
Для «низкой» тундры характерная
толстая, губчатая подушка из живой
неразложившейся растительности
(из-за низкой температуры
микробное разложение сильно
замедлено), часто пропитанная водой
и усеянная незамерзшими водоемами.
«Высокая» тундра, особенно если
рельеф хорошо выражен, может быть
голой, за исключением скудных
лишайников и злаков.
Тундра – это в сущности влажный
северный злаковник,
растительность состоит из
лишайников (олений «мох»),
злаков, осок и карликовых
древесных растений. Несмотря на
суровость окружающей среды,
многие теплокровные животные
остаются активными на
протяжении всего года.
Северные хвойные леса
Обширные области вечнозеленого
леса протянулись в Северной
Америке и Евразии. Горные районы,
занятые таким лесом, встречаются
даже в тропиках.
На протяжении всего года здесь
царит густая тень, поэтому
кустарниковый и травянистый ярусы
обычно развиты слабо. Однако
сплошной покров хлорофилла
сохраняется круглый год, поэтому
для данного сообщества характерно
высокое содержание первичной
продукции.
Хвоя разлагается очень медленно,
поэтому почва имеет подзолистый
профиль. В почве обитают
довольно многочисленные
популяции мелких организмов, но
мало более крупных. Питание
многих крупных растительноядных
позвоночных частично зависит от
развивающихся широколиственных
сообществ.
Как и в тундре, здесь выраженная
сезонная периодичность и
колебания численности популяций.
Классический пример – циклы
численности зайца и рыси. В
хвойных лесах также наблюдаются
вспышки численности жуковкороедов и листогрызущих
насекомых, особенно если
древостой состоит из одно-двух
доминирующих видов.
• Чиж
• Пихта
•
Белка
Клёст
Сосна
Ель
Влажные хвойные леса
умеренной зоны
Данные леса встречаются вдоль
западного побережья Северной
Америки от центральной Калифорнии
до Аляски, где температура выше,
сезонные ее колебания относительно
малы, а влажность очень высока.
Хотя доминирует жизненная форма
хвойных, эти леса флористически и
экологически резко отличаются от
северного хвойного леса.
Количество осадков колеблется от
750 до 3750 мм; меньшее
количество осадков в южных
областях компенсируется туманом.
В отличие от более сухих и более
северных лесов подлесок здесь
хорошо развит всюду, куда
проникает хоть немного света;
обильны мхи и другие
влаголюбивые растения.
Эпифитные мхи здесь – эквиваленты
эпифитных бромилиевых из влажных
тропических лесов. Биомасса
продуцентов в этом биоме
поразительно велика. Как во всех
экосистемах, где такой большой
процент биогенных веществ связан с
биомассой, существует серьезная
опасность истощения вследствие
чрезмерной эксплуатации, в
результате чего может снизиться
продуктивность в будущем.
Туя
Тсуга
Пихта
Секвойя
Ситкинская ель
Листопадные леса умеренной
зоны
Сообщества листопадного леса
занимают области с большим
количеством равномерно
распределенных осадков (750-1500
мм) и умеренной температурой, для
которой характерны четкие сезонные
колебания. Эти леса первоначально
покрывали восток Северной Америки,
всю Европу и часть Японии,
Австралии и южную часть Южной
Америки
Таким образом, биомы листопадных
лесов в большей степени
изолированы друг от друга, чем
тундра и северные хвойные леса, и
видовой состав должен отражать
степень этой изоляции. Так как в
таких лесах в течение части года
деревья и кустарники лишены
листвы, контраст между зимой и
летом очень велик. Травянистый и
кустарниковые ярусы развиты
хорошо, так же как и почвенная
биота.
Листопадные леса представляют
собой наиболее важные
биотические области мира, так
как именно в этих районах
цивилизация достигла
наибольшего развития.
Следовательно, этот биом сильно
изменился под влиянием
человеческой деятельности, его
большая часть заменена
культурными сообществами.
Виргинский
Олень
Виргинский
филин
Дикая индейка
Чёрная белка
Рысь
Лесной дрозд
Хохлатая синица
Камедное дерево
«испанский» мох
Широколиственные
вечнозеленые субтропические
леса.
Там, где сохраняется высокая
влажность, а различия между летней
и зимней температурой менее
выражены, листопадные леса
умеренной зоны уступают место
широколиственному вечнозеленому
лесному климаксу. Это сообщество
хорошо развито в умеренно теплом
морском климате центральной и
южной Японии.
Хэммок – это область зрелых почв,
которые были защищены от
пожаров, благодаря чему здесь
смогло развиться климатическое
климаксное сообщество.
Прекрасным примером
сохранившегося климаксного
широколиственного леса является
хеммок королевских пальм в
национальном парке Эверглейдс
(Флорида)
Интересно отметить, что, хотя в этом
лесу много растений, происходящих
из тропиков, нет ни одного вида
наземных птиц и млекопитающих,
которые бы имели такое
происхождение (водоплавающие
тропические птицы в этом районе
встречаются. Это вероятно из-за того,
что Флорида никогда не была связана
с тропическими сообществами на юге.
Данный пример еще раз
иллюстрирует роль географических
факторов в формировании сообществ.
Растения-доминанты вечнозеленого
широколиственного леса
составляют ряд от более северных
видов – дубы, магнолия, лавр и
падуб – до тропических видов –
фиговое дерево, тамаринд, окра.
Часто встречаются и эпифиты
(папоротники, бромилиевые и
орхидеи). В общем для
тропических и субтропических
сообществ характерно большее
разнообразие видов.
Степи умеренной зоны
Степи покрывают очень большие
пространства и имеют крайне
важное значение для человека.
Они представляют собой
естественные пастбища для
травоядных животных. Многие
ранние цивилизации, сложившиеся
в степных районах, были тесно
связаны с одомашниванием
травоядных животных.
Степи встречаются там, где дождей
слишком мало для поддержания
жизненной формы леса, но больше
чем там, где возникли жизненные
формы пустыни. Это означает, что
количество осадков колеблется от
250 мм до 750 мм в год; оно зависит
от температуры и распределено по
сезонам. Однако степи встречаются
также в областях с лесным климатом,
где эдафические факторы, такие как
высокий уровень грунтовых вод и
пожары, благоприятствуют злакам в
их конкуренции с деревьями.
Степи подразделяются на:
- высокотравные;
- смешанные;
- низкотравные.
Эта зональность определяется
градиентом количества осадков,
который является одновременно и
градиентом уменьшения первичной
продуктивности.
Корни большинства злаков уходят
на глубину до 1,5 м.
Высокие злаки
Бородач
(Andropogon
gerardi)
Просо (Panicum
virgatum)
Индейская трава
(Sorghastrum
nutans)
Средние злаки
Ковыль (Stipa
spartea)
Тонконог (Koeleria
cristata)
Индейский рис
(Oryzopsis)
Низкие злаки
Бизонова трава
(Buchloe dactyloides)
Грамова трава
(Bouteloua)
Костер (Bromus)
Большую долю степных
млекопитающих составляют
бегающие или роющие формы. Для
них характерно образование
колоний или стад; такой образ
жизни обеспечивает некоторую
защиту в условиях открытой
местности. Важным компонентом
стпеной фауны являются живущие
в норах грызуны, такие как
суслики, луговая собачка и т.д.
Так же в степях многочисленны
стада крупных травоядных. Так как
численность популяций
травоядных велика, то степные
травы выработали следующее
свойство – в процессе эволюции их
рост достаточно мал, именно так
растения спасаются от практически
полного выедания. Поэтому
низкотравные степи это самый
распространенный из степных
биомов.
Численность степных грызунов и
травоядных регулируют хищники –
койоты, степные лисицы, степные рыси
и барсуки.
Характерные птицы степей – степные
тетерева, луговые жаворонки, рогатые
жаворонки и поедающие грызунов
хищные птицы (степной орел, степной
лунь).
Стоит отметить, что численность
хищников постоянно падает, это
происходит от того что человек таким
образом защищает одомашненных
травоядных.
Тропическая саванна.
Тропические саванны (степи с
редкими деревьями или группами
деревьев) расположены в теплых
областях, где выпадает большое
количество осадков (1000-1500
мм), но имеется длительный сухой
сезон, во время которого часто
возникают пожары. Самая
обширная область данного типа
находится в Африке.
Так как и деревья и злаки должны
быть устойчивы к засухе и пожарам,
растительность состоит из
небольшого числа видов, что
составляет резкий контраст с
примыкающими экваториальными
лесами. Доминирующее покрытие
составляют злаки. Редкие деревья
резко отличаются от видов живущих
в дождевом лесу. Часто на обширных
территориях доминирует по одному
виду злаков и деревьев.
Африканская саванна не имеет себе
равных по численности и
разнообразию популяции копытных.
Здесь пасутся многочисленные виды
антилоп, буйволы, зебры и жирафы,
на них охотятся львы и другие
хищники. Насекомые наиболее
обильны во время влажного сезона,
когда гнездится и большинство птиц.
Рептилии же активнее во время
сухого сезона. Таким образом, сезоны
определяются осадками, а не
температурой, как в степях.
Пустыни
Пустыни встречаются в тех
областях, где количество осадков
составляет 250 мм и меньше, а
иногда в районах, где осадков
больше, но распределены они не
равномерно.
Скудность осадков может быть
вызвана:
1. высоким давлением (Сахара и
австралийские пустыни);
2. географическим положением в
районе «дождевой тени»
(западные пустыни Северной
Америки);
3. высотой местности (пустыни
Тибета, Боливии и Гоби).
В большинстве пустынь на
протяжении года выпадает
некоторое количество осадков и
имеется хотя бы редкая
растительность, если эдафические
условия субстрата не оказываются
особенно неблагоприятными. Повидимому, единственные
абсолютные пустыни, где совсем
мало или нет дождей, - это
Центральная Сахара и пустыня
Атакама на севере Чили.
Существуют три жизненные формы
растений, адаптированные к
пустыням:
1. однолетние растения, избегающие
засухи тем, что их рост происходит
только в период достаточной
влажности;
2. суккуленты, сохраняющие воду,
такие, как кактусы;
3. пустынные кустарники,
многочисленные ветви которых
отходят от короткого основного
ствола и покрыты мелкими толстыми
листьями; эти листья сбрасываются
во время продолжительного сухого
сезона.
С экологической точки зрения
принято различать два типа пустынь
– жаркие и холодные. Пустынная
растительность обладает очень
характерным распределением:
редкие отдельные растения
разбросаны далеко друг от друга с
обширными пустынными
пространствами между ними. Такое
разреживание снижает конкуренцию
за скудные ресурсы; интенсивная
конкуренция за воду и скудные
ресурсы привела бы к гибели или к
задержке роста всех растений.
Тропический дождевой лес
Данный биом расположен на малый
высотах вблизи экватора. Дождей
выпадает свыше 2000-2250 мм в год; в
течение года отмечается один или
несколько «сухих» сезонов (до 125 мм в
месяц). Дождевые леса встречаются в
трех областях:
1. бассейны Амазонки и Ориноко в
Южной Америке (самый большой лесной
массив и центральноамериканский
перешеек;
2. бассейны Конго, Нигера и
Замбези в центральной и западной
Африке и Мадагаскар;
3. области Индии – Малайи –
Борнео – Новой Гвинеи.
Эти области отличаются друг от
друга по видовому составу, но
структура и экология леса сходны.
Различия между зимой и летом не
столь выражены, как между днем и
ночью.
Дождевой лес отличается
выраженной ярусностью. Деревья
обычно образуют 3 яруса:
1. редкие, очень высокие деревья,
которые обычно возвышаются над
общим уровнем;
2. полог, который образует сплошной
вечнозеленый ковер высотой 24-30
м;
3. нижний ярус, который становится
густым только там, где имеются
просветы в пологе.
В отличие от древесных лесов, где
жизнь приурочена к надпочвенной
зоне, в дождевых лесах из 59 видов
млекопитающих 31 вид – древесные
животные, 5 – амфибионты и только
23 живут надпочвенном слое.
Дождевые леса отличаются также
огромным видовым разнообразием
насекомых. Так, например, на 15 км2
района Барро-Колорадо (зона
Панамского канала) насчитывается
20 000 видов насекомых. Для
сравнения во Франции только около
300.
Общая характеристика
Водная среда жизни, гидросфера, занимает до
71% площади земного шара, включает около
1,46 млрд км3 воды, что составляет 1/800 часть
объема планеты. Основной объем воды
сосредоточен в Мировом океане – 95%.
Пресная вода до 85% в ледниках, в подземные
воды до 14%, а на озера, водохранилища,
пруды, болота, реки, родники и ручьи
приходится чуть более 0,6% от общего объема.
В водной среде обитает около 150000 видов
животных, 7% от общего количества на
Земле и 10000 видов растений – 8%. В морях
и океанах растительный и животный мир
наиболее богат и экваториальных и
тропических зонах, с удалением от этих зон
на север видовой состав постепенно беднеет.
Так, например, если в районе Индонезийских
островов распространено около 40000 видов,
то в море Лаптевых только 400. Доля рек и
озер в видовом разнообразии водной среды
значительна мала по сравнению с морской
средой, но они выполняют важнейшую
функцию по обеспечению пресной водой
наземных животных и растений.
Современная гидросфера представляет
собой не только среду жизни,
оказывающую влияние на организмы.
Но и сами организмы оказывают на нее
влияние, вовлекая ее в круговорот
веществ. Подсчитано, что в процессе
образования живого вещества вода
океанов, морей, рек и озер разлагается
и восстанавливается в биологическом
круговороте примерно за 2 млн. лет.
Следовательно, современная
гидросфера является продуктом
жизнедеятельности всего живого
вещества всех геологических эпох.
Свойства воды.
1. термические свойства – большая
теплоемкость, высокая скрытая теплота
плавления и испарения, низкая
теплопроводность, расширение перед
замерзанием. Именно благодаря этим
свойствам колебания температур в водной
среде, не так резко выражены как в наземновоздушной.
2. вода является превосходным растворителем.
Из-за этого свойства неорганические и
органические вещества поступают к
потребителям.
3. высокое поверхностное натяжение.
4. несжимаемость. Это свойство позволяет
живым организмам населять большие глубины.
5. Прозрачность.
Экологические группы водных организмов:
(Данная классификация основана на
образе жизни водных организмов.)
1. Бентос (от греч. Benthos –
глубина) – организмы,
прикрепленные к грунту, лежащие на
нем или живущие в толще осадков.
2. Перифитон (от греч. Peri – вокруг,
возле) – животные и растения, либо
прикрепленные, либо
удерживающиеся за стебли и листья
высших растений или любые
поверхности
возвышающиеся над дном или
плавающие на поверхности.
3. Планктон (от греч. Planktos –
парящий) – плавающие организмы,
которые перемещаются главным
образом с помощью течений.
4. Нектон (от греч. Nektos – плавающий) –
активные пловцы, с обтекаемой формой
тела и развитыми органами движения, не
связанные непосредственно с дном.
5. Нейстон (от греч. Neustos – плавающий)
– сообщество микроорганизмов, растений
и животных мелких и средних размеров,
обитающих у поверхности воды на грани
водной и воздушной сред (до 5 см в глубь
воды).
6. Плейстон (от греч. Pleystikos –
плавающий) – совокупность водных
организмов, часть тела которых находится
под водой, а часть над водой.
Каждая из этих групп может быть
разбита на несколько категорий.
Например, среди планктонных
групп организмов выделяют:
1. нанопланктон – размеры не
свыше 50мкм;
2. микропланктон – 50-100 мкм;
3. мезопланктон – 1-5 мм;
4. макропланктон – свыше 5 мм;
5. мегалопланктон – самые
крупные медузы, достигающие
иногда размеров до нескольких
метров, но лишенные сильных
органов поступательного
движения.
Характеристики морской среды:
1. море занимает 70% поверхности Земли;
2. глубина море огромна (Марианская впадина
11022 м) и жизнь обнаруживается на всех
глубинах;
3. море непрерывно, т.е. все океаны связаны
между собой;
4. в море происходит постоянная циркуляция;
5. велика роль приливов и отливов, особенно в
прибрежных зонах;
6. соленость, она является одним из основных
ограничений распространения морских
организмов;
7. концентрация биогенных веществ – является
важным лимитирующим фактором, т.к. в
морской среде она не высока.
Помимо всего прочего, существуют
еще две зоны: эвфотическая и
афотическая. В открытом океане в
прозрачных водах эвфотическая
зона достигает 100-200 м. В
прибрежных мутных водах (богатых)
эта зона простирается максимально
до 30 м.
Афотическая зона простирается
сразу после эвфотической и
отличается полным отсутствием
света.
Супралитораль – зона
расположенная выше
точки максимального
прилива, иначе
называется «зоной
заплеска».
На песчанной
супралиторали
представлены в
основном крабыпривидения, морские
«блохи», жуки
скакуны и другие
наземные насекомые.
На каменистой
супралиторали:
улитки, обрастающие
черные лишайники,
мокрицы.
Литораль – это зона
расположенная между
точкой максимального
прилива и максимального
отлива.
На песчанной литорали
распространены: раккрот, закапывающийся
равноногий рачок,
закапывающийся
бокоплав,
многощетинковые черви,
краб-крот и моллюски
donax.
На каменистой литорали:
усоногие рачки, устрицы,
зеленые водоросли,
мидии.
Сублитораль – зона
расположенная ниже
максимальной точки
отлива.
На песчанной
сублиторали
представлены: морской
еж, закапывающаяся
креветка, ракотшельник, голотурия,
моллюск серцевидка,
моллюск олива и
морские перья.
На каменистой
сублиторали
представлены: красные
или бурые водоросли,
морские анемоны,
морской еж и кораллы.
Состав сообществ
континентального шельфа.
Продуценты
Фитопланктонные диатомовые и
панцирные жгутиковые
доминируют почти повсюду в
районе шельфа в трофическом
уровне продуцентов. Растительные
жгутиковые раньше были
объединены в общую группу под
названием фитомастигина, т.е.
растительные жгутиковые.
Диатомовые водоросли
Панцирные жгутиковые
Около берега, особенно на
скалистом и вообще твердом дне на
мелководьях, важную роль местами
играют крупные многоклеточные
прикрепленные водоросли. Они
прочно прикреплены посредством
специальных органов и часто
образуют обширные «леса» или
«сады ламинарий» сразу ниже
уровня отлива. Помимо зеленых
водорослей, эти виды принадлежат
к бурым и красным водорослям.
Зеленые водоросли
Бурые водоросли
Красные водоросли
Распределение этих групп по
глубине примерно соответствуют
порядку в котором они
перечислены выше (самые
глубоководные – красные). Бурая
или красная окраска обусловлена
пигментами, которые маскируют
зеленый хлорофилл. Эти пигменты
позволяют поглощать зеленоватожелтый свет, который проникает
на большие глубины.
Консументы: зоопланктон.
Организмы, которые на
протяжении всего жизненного
цикла остаются в планктоне,
относятся к голопланктону, или
постоянному планктону.
Веслоногие и более крупные
ракообразные, называемые
крилем, имеют большое значение
как промежуточное звено между
планктоном и нектоном.
Значительную часть морского
прибрежного планктона составляет
меропланктон, или временный
планктон. Большая часть животных
бентоса и нектона в личиной
стадии представляет собой
крошечные формы, которые
прежде чем осесть на дно или
превратиться в
свободноплавающих животных
проводят тот или иной отрезок
времени в планктоне.
Консументы: бентос
Морской бентос характеризуется
большим числом неподвижных или
малоподвижных организмов,
обнаруживающих четкую
вертикальную зональность. Каждой
из трех зон (супралитораль,
литораль, сублитораль) присущи
сторого определенные животные.
Для обозначения двух наиболее
очевидных вертикальных компонента
используются термины эпифауна и
инфауна.
Термин эпифауна обозначает
животных прикрепленных к
поверхности или свободно
передвигающихся по ней.
К инфауне относятся животные либо
закапывающиеся в субстрат, либо
строящие трубки и норки.
Эпифауна распространена повсюда,
но своего наибольшего развития
достигает в литоральной зоне.
Инфауна более полно развита в
сублиторальной зоне и глубже.
В любом районе можно обнаружить
ряд бентосных сообществ, которые
сменяют друг друга по мере
удаления от берега. Характер этих
сообществ будет зависеть от
субстрата (каменистый, песчаный,
илистый).
Наряду с наиболее крупными
животными и водорослями
многочисленны одноклеточные
нитчатые водоросли, бактерии и
мелкие беспозвоночные.
В более глубоких водах
неретической зоны сообщества не
образуют концентрических зон,
распределение носит здесь
мозаичный или пятнистый
характер.
Одной из основных черт донных
морских сообществ являются
взаимодействия хищник – жертва.
Например морской хищник
(офиура) долго не питается, до тех
пор пока пеллагические личинки
моллюсков не осядут не вырастут
до подходящего размера.
Консументы: нектон и нейстон
Кроме рыб, к группе активных
пловцов относятся крупные
ракообразные, морские черепахи,
морские млекопитающие и морские
птицы. Каждое животное из этой
группы обычно занимает обширную
территорию, как это характерно
для вторичных и третичных
консументов.
Распределение нектона (и даже
птиц) ограничено такими же
«барьерами», создаваемыми
температурой, соленостью и
питательными веществами, как и
распределение организмов менее
способных к активному
передвижению. Географическое
распространение нектона может
быть намного уже, чем у
безпозвоночных.
Важными являются следующие
особенности пелагических рыб:
1. тенденция к образованию скоплений,
или стайность – несомненно ценное
приобретение в лишенной укрытий
открытой воде.
2. тенденция совершать определенные
сезонные миграции. Миграции можно
объяснить тем, что яйца и позже личинки
беспомощно дрейфуют по течению, до тех
пор пока рыба самостоятельно не сможет
вернуться на место размножения.
Кроме хищных рыб, таких как
акулы, важными третичными
консументами в море являются
морские птицы. Морские птицы,
черепахи, а также тюлени
являются связующим звеном между
сушей и морем, поскольку
размножаться они должны на суше,
а пищу добывать в море. Морские
птицы являются завершающим
звеном в круговороте азота и
фосфора.
Бактерии
Согласно данным, плотность
бактерий в морской воде
колеблется от одной и менее на
литр в открытом океане до 108 на
литр в прибрежных водах. Роль
бактерий может быть не
существенной в регенерации
питательных веществ в толще
воды. В осадках бактерии играют
ту же роль что и в почве.
Плотность бактерий
в морских осадках
составляет от 10 до
108 на грамм в
зависимости от
содержания в нем
органического
вещества. Как и в
других местах,
организмы,
обитающие в
осадках и
питающиеся
детритом, получают
большую часть
энергии пищи.
Мангровые заросли и
коралловые рифы
На мелководьях тропических и
субтропических морей обитают
мангровые болота и коралловые
рифы. И те и другие можно назвать
«строителями суши», потому что
они способствуют образованию
островов и наступлению берегов на
море.
Мангровые заросли
К манграм относится небольшое
число наземных растений, которые
выдерживают соленость открытого
моря. Разные виды образуют на
литорали, а иногда и за ее
пределами определенные зоны.
Самая дальняя от берега зона
образуется красными манграми, а
та зона которая ближе к берегу –
черными манграми.
Красные мангры – это Rhizophora
mangle. Каждое дерево
поддерживается множеством
воздушных корней. Эти корни
замедляют приливные течения,
способствуя осаждению ила и
взвеси, к их поверхности
прикрепляются морские
организмы. Семена прорастают
еще на дереве, проростки падают в
воду и плавают до тех пор, пока не
смогут закрепиться на мелководье.
Черные мангры – Avicennia
nitida. Их корни торчат из ила
наподобие пучка спаржи.
Глубокое проникновение корней в
ил имеет существенное значение
для минерального цикла, который
необходим для поддержания
высокого уровня первичной
продукции. Мангры играют не
только важную роль в образовании
островов, но и защищают берега от
эрозии, которая может быть
вызвана тропическими штормами.
Отмершие листья вносят большой
вклад в энергетику пищевой цепи.
Зональность тропических мангров (между
уровнем отлива и штормовым нагоном
Коралловые рифы
Коралловые рифы широко
распространены на мелководьях
теплых морей. Дарвин впервые
описал три типа рифов:
1. барьерные рифы вдоль
континентов;
2. окаймляющие рифы островов;
3. аттолы – рифы, имеющие форму
подковы с центральной лагуной
внутри.
Геологические исследования и бурения
показали что тихоокеанские рифы
образованы большей частью на
базальтовых породах, вынесенных к
поверхности моря подводной
вулканической деятельностью. Риф
строится и достигает поверхности моря
благодаря биологическому связыванию
карбоната кальция. Острова образуются
из рифов либо в результате понижения
уровня моря, либо в результате
действия волн и ветра, которые
нагромождают обломки рифа и
коралловый песок над поверхностью
воды, так что создаются условия для
развития наземной растительности.
Кораллы – это животные (тип
Coelenterata –
кишечнополостные),
но тем не менее коралловый
риф представляет
собой не гетеротрофное
сообщество, а полную
экосистему, трофическая
структура которой включает в
себя значительную биомассу зеленых
растений. Многие рифы самостоятельны в
энергетическом отношении, но вместе с
тем они обладают отличной организацией,
позволяющей им использовать, запасать
или вводить в цикл различные источники
энергии.
Большую роль в
образовании
известкового
субстрата играют
кишечнополостные,
актинии, а также
известковые красные
водоросли.
Тот факт, что коралловый риф
представляет собой хорошо
сбалансированную систему с высоким
внутренним симбиозом и видовым
разнообразием, не делает его
невосприимчивым к вмешательству
человека. Антропогенное загрязнение
привело к тому, что популяция морской
звезды терновый венец возросла в тысячи
раз.
Пресноводные
водоемы удобно
разделить на две
группы:
1. Стоячие водоемы,
или лентическая
среда (от лат. Lenis –
спокойный), - озеро,
пруд, болото;
2. Проточные
водоемы, или
лотическая среда (от
лат. Lotus –
омывающий), родник, ручей, река.
Лимитирующие факторы
1. Температура, т.к. наибольшей
плотностью вода обладает при 4˚С
(выше или ниже данной температуры
вода расширяется и следовательно
становится легче), то это свойство
защищает озера от промерзания.
2. Прозрачность, чем мутнее вода,
тем выше продуктивность (в том
случае, если мутность обусловлена
присутствием живых организмов).
3. Течение определяет
распространение живых организмов и
содержание газов и солей.
4. Концентрация кислорода и
двуокиси углерода. Пресноводные
водоемы бедны растворенным
кислородом и двуокисью углерода.
5. Концентрация биогенных солей.
Нитраты, фосфаты и соли кальция
в отличие от морских систем (30-35
частей на тысячу) составляют до
0,5 частей на тысячу.
Помимо выше приведенной
классификации, пресноводные
организмы можно также
классифицировать по занимаемым
ими зонам водоема. Для
лентической среды – это
литоральная, лимническая и
профудальная зоны. Для
лотической среды - перекаты,
плесы.
Лентическая среда.
В стоячих водоемах выделяют
следующие области:
- Литоральная зона: мелководный
участок, в котором свет проникает
до дна; в естественных прудах и
озерах для этой зоны характерны
высшие растения, укореняющиеся
на дне водоема.
- Лимническая зона: толща воды до
глубины эффективного
проникновения света. Эта глубина
также называется компенсационным
горизонтом и характерна тем, что
здесь процессы фотосинтеза в
точности уравновешивают процессы
дыхания. В общем этот горизонт
расположен на глубине, до которой
проникает приблизительно 1% всего
солнечного света. Сообщество
лимнической зоны состоит только из
представителей планктона, нейстона
и иногда нектона. Эта зона
отсутствует в мелких прудах.
- Профудальная зона: дно и толща
воды, куда не проникает
солнечный свет. В прудах часто
отсутствует.
Термин эвфотическая зона
относится ко всей толще
освещенной воды, т.е. это зона где
идет процесс фотосинтеза, в эту
зону входит литоральная и
лимническая зона.
Литоральная зона.
Продуценты.
Существует два главных типа
продуцентов литоральной
зоны. Это укорененные в дне
растения, преимущественно
цветковые, и плавающие
зеленые растения,
преимущественно водоросли.
Иногда важную роль играют
не связанные с дном
нейстонные цветковые
растения – рдесты.
Рогоз
Обычно растения,
укоренные в дне,
образуют
концентрические зоны на
литорали:
1. Зона надводной
вегетации. Укорененные
в дне растения, основные
фотосинтетические
поверхности которых
находятся над водой. Эти
растения используют
двуокись углерода из
атмосфера, другие же
вещества поступают из
воды.
Стрелолист
Камыш
Данные растения
вместе с обитателями
сырых берегов
образуют важное
связующее звено
между водной и
наземной средой.
Здесь находят
убежище и пищу
амфибионтные
животные, например,
ондатра.
2. Зона укорененных на
дне растений с
плавающими на
поверхности воды
листьями. Кувшинки
представляют собой
«тип» для этой зоны. В
экологическом плане
данная зона сходна с
предыдущей, но
горизонтально
расположенные листья
могут препятствовать
проникновению
солнечного света.
3. Зона подводной
вегетации. Укорененные в
дне или иным способом
прикрепленные растения,
полностью или почти
полностью находящиеся
под водой. Листья
становятся тесьмовидными,
нитевидными или сильно
рассеченными и
приспособлены к
минеральному обмену в
водной среде.
Помимо высших растений
продуценты литоральной зоны
представлены диатомеями,
зелеными водорослями и синезелеными водорослями.
У диатомовых водорослей
хлорофилл маскируется
присутствием желтым или
коричневым пигментом. У синезеленых водорослей хлорофилл не
сконцентрирован в хлоропластах и
замаскирован сине-зеленым
пигментом.
Нитчатые водоросли
Фитопланктон
Литоральная зона.
Консументы.
Хорошо представлены все пять
жизненных форм. Распределение
перифитонных организмов
характеризуется той же
зональностью, что и у высших
растений. Однако если в
распределении растений более
четко выражена горизонтальная
зональность, то в распределении
животных – вертикальная.
Перифитонные формы – брюхоногие
моллюски, нимфы стрекоз,
коловратки, плоские черви, мшанки,
гидры и личинки двукрылых сидят на
листьях и стеблях крупных растений
или прикрепляются к ним.
Среди нектонных
орагнизмов особенно
заметны личинки и
взрослые формы
ныряющих жуков и
разнообразные взрослые
полужесткокрылые.
Некоторые из них
хищники, а некоторые
растительноядные или
мусорщики.
Почти исключительно
в литоральном
сообществе находятся
амфибионтные
позвоночные –
лягушки,
саламандры,
черепахи, водяные
змеи.
Рыбы свободно
перемещаются между
литоральной и
лимнической зонами.
Замыкающим звеном
в пищевой цепи, по
крайней мере той ее
части которая
относится к прудовой
экосистеме,
является, например,
панцирная щука.
Зоопланктон литоральной формы
отличается от лимнического
преобладанием более тяжелых и
менее плавучих ракообразных.
Важные группы литорального
зоопланктона – крупные, плохо
плавающие виды ветвистоусых
(«водяные блохи»), некоторые
виды веслоногих и т.д.
коловратки
ветвистоусые
рачки
веслоногие
рачки
Литоральный нейстон представлен
тремя обитающими на поверхности
видами:
1. жуки-вертячки
2. крупные водомерки
3. маленькие водомерки
Лимническая зона
Фитопланктонные продуценты
представлены теми же формами, что ив
литоральной зоне. Зоопланктон
лимнической зоны может быть
представлен небольшим количеством
видов, но число особей может быть
огромно. Многие зоопланктонные
ракообразные являются фильтраторами:
они отфильтровывают бактерии,
частицы детрита и фитопланктон.
Лимнический пресноводный нектон
состоит в основном из рыб. В прудах
рыбы лимнической зоны, такие же как в
литоральной зоне, только в
глубоководных прудах некоторые виды
могут существовать только в
лимнической зоне.
Профудальная зона
Свет не достигает профудальной
зоны, поэтому ее обитатели
целиком зависят от органического
материала поступающего из
литоральной и лимнической зон.
Профудальная зона в свою очередь
обеспечивает обновление
биогенных веществ, которые
течения и организмы поднимают в
другие зоны.
Фауна и флора представлены
следующими основными компонентами:
бактериями и грибами (обильны на
границе вода – ил), и тремя группами
животных консументов – кольчатые
черви, мелкие моллюски и личинки
двукрылых (коретра). Первые две
группы – бентосные формы, коретра же
входит в состав планктона и совершает
регулярные миграции (по ночам
поднимаются к поверхности, а днем
опускаются).
Схема зарастания озера. Растительность (начиная от
берега): осоки, тростник, камыш и рогоз (с примесью
погруженных в воду растений); кувшинки; кубышки и
другие растения с плавающими листьями; рдесты и
другие погруженные в воду растения; донные мхи и
водоросли (глубоководная часть озера без высших
растений). 1 — осоковый торф; 2 — тростниковый и
камышовый торф; 3 — сапропелевый торф; 4 —
сапропелит.
Лотическая среда.
В реках и ручьях представлены в общем
две большие зоны:
- Перекаты: мелководные участки с
достаточно быстрым течением. Дно
свободно от ила и обломочных материалов,
вследствие чего поверхность его твердая.
Здесь встречаются преимущественно
специализированные представители
бентоса и перифитона, прочно
прикрепленные или держащиеся за
субстрат, а также хорошие пловцы, такие,
как, например, рыбы.
- Плёсы: глубоководные участки
реки с медленным течением, в
результате чего ил и различные
обломочный материал оседает на
дно, образуя мягкий субстрат. Эта
зона неблагоприятна для
обитающих на поверхности дна
бентосных организмов. Здесь
живут роющие организмы,
представители нектона и в
некоторых случаях планктонаж
Различия между реками и прудами:
1. Течение. Скорость течения в
разных частях реки (вдоль и
поперек) различна. Эти различия
также наблюдаются во времени.
2. Обмен между сушей и водой. Так
как глубина слоя воды и площадь
поперечного сечения в реке
намного меньше, чем в озере,
поверхность контакта воды с сушей
в реке относительно велика по
сравнению с размером водоема.
Большинство рек зависит от суши и
связано с прудами, заводями и
озерами из которых получают свои
энергетические ресурсы. В реках есть
продуценты (прикрепленные
нитчатые зеленые водоросли), но
этого обычно недостаточно для
поддержания большого числа
консументов. Многие первичные
консументы питаются детритом и
поэтому они сильно зависят от
органического материала смытого с
берегов или падающего с
прибрежной растительности.
3. Кислород. Течение и температура
создают для обитателей ручьев и рек
более напряженные условия, чем для
обитателей прудов. Однако в
естественных условиях содержание
кислорода в реке можно считать
практически неизменным фактором.
Благодаря небольшой глубине,
значительной поверхности контакта с
воздухом и постоянному движению ручьи
и реки, даже при отсутствии зеленых
растений обильно снабжены
растворенным кислородом. Поэтому
речные животные обладают узким
диапазоном толерантности по отношению
к содержанию кислорода.
Лотические сообщества.
Как уже отмечалось выше в
лотической среде выделят две
зоны – перекаты и плёсы. Поэтому
можно говорить о двух типах
сообществ – о сообществах
перекатов (быстрин) и сообществах
плёсов (заводей). Природа
сообществ и плотность
доминирующих популяций зависит
от типа дна.
Течение – главный лимитирующий
фактор на перекатах, но твердое
дно служит удобной поверхностью
для прикрепленных и
цепляющихся животных и
растений. На мягком, подвижном
дне заводей бентос представлен
только роющими формами, но
спокойная и глубокая вода
благоприятнее для нектона,
нейстона и планктона.
Представители перекатов.
Представители плёсов
У представителей перекатов (в
меньшей степени у представителей
плёсов) имеются специальные
приспособления, позволяющие им
удерживаться в быстрой воде:
1. Постоянное прикрепление к
твердому субстрату.
2. Крючки и присоски. У животных
обитающих на быстринах эти
приспособления особенно развиты, так
как они позволяют им цепляться за
поверхности, которые кажутся
совершенно гладкими. В этом
отношении классическими примерами
являются личинки двукрылых и
ручейник.
3. Клейкие нижние поверхности.
Многие животные приклеиваются к
субстрату нижней клейкой
поверхностью. К таким животным
можно отнести брюхоногих моллюсков
и плоских червей.
4. Обтекаемое тело. Почти все
животные, обитающие в реках, от
личинок насекомых до рыб, имеют
обтекаемую форму, тело
закруглено спереди и заострено
сзади, что сводит к минимуму
сопротивление воды.
5. Уплощеное тело. Тело многих
животных живущих на быстринах
не только обтекаемо, но еще и
сильно уплощено, что помогает им
искать убежище между камней.
6. Положительный реотаксис (rheo –
течение, taxis – расположение).
Речные животные почти неизменно
ориентируются против течения.
Многие озерные животные,
помещенные в поток воды, дрейфуют
прямо по течению не пытаясь изменить
направление.
7. Положительный тигмотаксис (thigmo
– прикосновение, контакт). Для
речных животных характерно
поддерживать тесный контакт с
поверхностью.
Любой организм в естественных
условиях заражен теми или
инымипаразитами – вирусами,
бактериями, самыми
разнообразными растениями и
животными, приспособившимися в
ходе эволюции к паразитированию.
В одном хозяине может поселиться
несколько паразитов, локализуясь
в различных тканях и органах.
Виды паразитов.
Паразиты делятся на:
1. Эктопаразитов, живущих или
питающихся на поверхности тела
хозяина;
2. Эндопаразитов, живущих внутри тела
хозяина, обитающих в его органах,
тканях, клетках или полостях тела.
Паразиты подразделяются также на
временных и стационарных.
Временные паразиты контактируют с
хозяином только во время принятия
пищи (слепни, комары, клещи). Их
приспособления к паразитическому
образу жизни выражены слабо, так как
большую часть времени они живут
свободно.
Стационарные паразиты могут пребывать
на теле хозяина или в теле хозяина
постоянно (вши, пухоеды) и
периодически – развитие протекает со
сменой хозяев (многие черви,
сосальщики)
В отличие от настоящих (облигатных)
паразитов, для факультативных
существование за счет хозяина не
является обязательным. Так, многие
миноги могут либо паразитировать на
крупных рыбах, либо вести хищнический
образ жизни, поедая мелких животных
Так же паразитов делят на
макропаразитов и на
микропаразитов. Микропаразиты
непосредственно размножаются в
теле хозяина (обычно внутри клеток),
а макропаразиты растут в его теле,
но при размножении образуют особые
инвазионные стадии, которые
покидают хозяина, чтобы заселить
новых. Они часто обитают в
межклеточном пространстве (у
растений) или в полостях тела, но,
как правило, не в клетках.
Наиболее известными микропаразитами
являются бактерии и вирусы, например
возбудители сибирской язвы, туляремии,
кори, тифа, гриппа; при этом для растений
вирусные заболевания более характерны
чем бактериальные (вирус желтого
некроза салата, вирусы мозаики редиса и
гороха)
Другие важнейшие группы
микропаразитов, поражающих
животных, - это простейшие
(трипаносомы, переносимые мухой
цеце, вызывающую сонную
болезнь у человека; возбудитель
малярии и т.д.)
Одним из главных макропаразитов
животных являются гельминты
(ленточные черви, трематоды
скребни, нематоды), насекомые
(вши, блохи, клещи), а также
грибы.
К макропаразитам растений относятся
грибы, вызывающие настоящую и
ложную мучнистую росу, ржавчину и
головню; а также галлообразующие (от
лат. Halla – чернильный орешек) и
минирующие насекомые и такие
цветковые растения, как повилика и
заразиха.
Приспособления паразитов к
условиям существования.
Приспособления к паразитическому
образу жизни многочисленны и
касаются строения, физиологических
особенностей и образа жизни.
изменения строения паразита по
сравнению со свободноживущими
предками сводится либо к
возникновению или преобразованию
органов, либо наоборот к
исчезновению органов не
требующихся в новых условиях.
У эктопаразитов сплющивается
тело, причем сплющивание обычно
происходит в дорзальновентральном направлении, что
способствует удерживанию на
поверхности тела хозяина (клопы,
клещи, пиявки). У блох, напротив,
сплющивание латеральное, что
связано с их обитанием в шерсти
или среди перьев, а также
передвижением скачками.
Кишечные паразиты отличаются
удлиненным телом, что
обусловлено обитанием в длинной
относительно узкой трубке с
потоком пищи. Для лучшего
удержания на поверхности полости
у кишечных паразитов форма тела
бывает круглой, сплющенной или
даже ветвистой, что увеличивает
площадь поверхности и усиливает
всасывание пищи.
Главным приспособлением к
паразитическому существованию у
эндопаразитов является упрощение
организации. Так, у некоторых
паразитических червей редуцируются
органы пищеварения и чувств. У
цветковых растений, таким примером
может являться раффлезия, она не
имеет хлорофилла и полностью
зависит от хозяина, т.е. получает от
него воду, минеральные и
органические вещества.
Среди макропаразитов цветковых
растений, также распространены
полупаразиты. Это растения которые
способны к фотосинтезу, но воду и
минеральные вещества получают от
растений-хозяев. К ним относятся
погремки, очанки, зубчатки.
Так как, не всегда паразиты имеют
возможность найти хозяина у них
выработались следующие
приспособления:
- иксодовые клещи могут голодать в
течение трех и более лет;
- семена колдуньи-травы,
распространенной в Африке,
Южной Азии, Австралии и
паразитирующей на корнях,
способны пролежать в земле,
не прорастая, до 20 лет
Невозможность развития вне
организма хозяина резко
уменьшает шансы на выживание и
увеличивает гибель паразитов,
поэтому для них характерна очень
высокая плодовитость. Ее росту
также способствовали и лучшие
условия питания по сравнению со
свободноживущими предками,
ускорявшие развитие и
созревание. Их половая система
развита очень мощно.
Так паразитическая нематода
Тrichinella spiralis отрождает до 10
тыс. личинок, тогда как
свободноживущие виды этой
группы продуцируют сотни или
только десятки яиц.
Кишечная нематода анкисталома
Аncylostoma duodenale,
питающаяся кровью и вызывающая
анемию, живущая 4-5 лет,
продуцирует за сутки 20 тыс. яиц,
откладывая за время жизни
примерно 25-30 млн их.
Аскарида Аscaris lumbricoides
производит за 5-6 месяцев половой
зрелости до 50-60 млн яиц (до 250 тыс.
в сутки). Общая масса отложенных
аскаридой яиц превышает массу ее тела
в 1700 раз, в то время как одна из
наиболее плодовитых самок
свободноживущих насекомых –
пчелиная матка продуцирует в год
количество яиц, лишь в 100 раз
превышающих массу ее тела.
Высокая плодовитость также
характерна и для растенийпаразитов. Уже упоминавшаяся
колдунья-трава продуцирует до
500 тыс. семян.
При этом чем более
паразитический образ жизни ведет
растение, тем многочисленнее и
мельче будут его семена.
Прикованность многих зоопаразитов к
хозяевам и затруднительность встречи
отдельных особей обусловила
появление, как гермафродитизм. У
сосальщиков, ленточных червей,
пиявок, ракообразных и полихет
гермафродитизм возник при переходе к
паразитическому образу жизни.
Живой организм как место
обитания.
Существенное экологическое
различие между паразитическими и
свободноживущими формами
заключается в том, что
местообитаниями паразитов
являются живые организмыхозяева, которые способны к росту
(численности и размеров тела),
реагированию на присутствие
паразита, к эволюции.
Прочность связи паразитов со своим
хозяином различна. Эктопаразиты,
питающиеся его телом и поселяющиеся
на его поверхности, как и их хозяева,
испытывают некоторое влияние
внешней среды; они слабо защищены от
холода и высыхания. Макроскопические
эндопаразиты, обитающие в теле
хозяина, находятся вне клеток тела, но
в создаваемой ими среде. В отличие от
них микропаразиты проникают
непосредственно в клетки и ткани
хозяина.
Распределение паразитов в
организме хозяина соответствует их
экологической специализации. На
одном организме могут
сосуществовать до нескольких видов
различных паразитов. Эндопаразиты
также населяют различные части
тела хозяина. У кишечных паразитов,
как правило, не существует
конкуренции между собой. При
«перенаселении» кишечными
паразитами хозяина чаще всего
наступает смерть последнего.
Особи живых существ не зараженные
хотя бы одним видом паразитов
встречаются крайне редко. Следуя,
выше сказанному можно сделать
вывод, что свыше половины всех
живых существ и большинство видов
существующих на Земле относятся к
паразитам.
Стоит так же отметить, что
большинство видов вирусов и
бактерий, паразитов и возбудителей
болезней, еще не описаны.