Exemple de adaptări etologice. Adaptarea organismelor la mediul extern
Manualul respectă standardul educațional de stat federal pentru învățământul general secundar (complet), este recomandat de Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse și este inclus în Lista Federală a Manualelor.
Manualul se adresează elevilor de clasa a XI-a și este conceput pentru a preda materia 1 sau 2 ore pe săptămână.
Design modern, întrebări și sarcini pe mai multe niveluri, Informații suplimentare iar posibilitatea de lucru paralel cu o aplicație electronică contribuie la asimilarea efectivă a materialului educațional.
Orez. 33. Colorarea de iarnă a unui iepure de câmp
Deci, ca urmare a acțiunii forţe motrice evoluție, organismele dezvoltă și îmbunătățesc adaptările la condițiile de mediu. Consolidarea diferitelor adaptări în populații izolate poate duce în cele din urmă la formarea de noi specii.
Revizuiți întrebările și temele
1. Dați exemple de adaptare a organismelor la condițiile de viață.
2. De ce unele animale au culori strălucitoare, demascatoare, în timp ce altele, dimpotrivă, au culori protectoare?
3. Care este esența mimetismului?
4. Se aplică acțiunea? selecție naturală despre comportamentul animalului? Dă exemple.
5. Ce sunt mecanisme biologice apariția colorației adaptive (ascunde și avertizare) la animale?
6. Sunt adaptările fiziologice factori care determină nivelul de fitness al organismului în ansamblu?
7. Care este esența relativității oricărei adaptări la condițiile de viață? Dă exemple.
Gândi! Fă-o!
1. De ce nu există o adaptare absolută la condițiile de viață? Dați exemple de demonstrat caracter relativ orice dispozitiv.
2. Puii de mistret au o culoare caracteristică în dungi, care dispare odată cu vârsta. Dați exemple similare de schimbări de culoare la adulți în comparație cu descendenții. Poate acest model să fie considerat comun întregii lumi animale? Dacă nu, atunci pentru ce animale și de ce este caracteristic?
3. Adunați informații despre animalele cu culori de avertizare care locuiesc în zona dvs. Explicați de ce cunoașterea acestui material este importantă pentru toată lumea. Do stand de informare despre aceste animale. Faceți o prezentare pe această temă elevilor din clasele primare.
Lucrați cu computerul
Consultați aplicația electronică. Studiați materialul și finalizați sarcinile.
Repetați și amintiți-vă!
Uman
Adaptările comportamentale sunt un comportament reflex înnăscut, necondiționat. Abilitățile înnăscute există la toate animalele, inclusiv la oameni. Un nou-născut poate suge, înghiți și digera alimente, clipește și strănută, poate reacționa la lumină, sunet și durere. Acestea sunt exemple reflexe necondiţionate. Astfel de forme de comportament au apărut în procesul de evoluție ca urmare a adaptării la anumite, relativ conditii constante mediu inconjurator. Reflexele necondiționate sunt moștenite, astfel încât toate animalele se nasc cu un complex gata făcut de astfel de reflexe.
Fiecare reflex necondiționat apare ca răspuns la un stimul strict definit (întărire): unii - la mâncare, alții - la durere, alții - la apariția informație nouă etc Arcurile reflexe ale reflexelor necondiționate sunt constante și trec prin măduva spinării sau trunchiul cerebral.
Una dintre cele mai clasificări complete reflexe necondiţionate este clasificarea propusă de academicianul P.V.Simonov. Omul de știință a sugerat să se împartă totul reflexe necondiţionateîn trei grupuri, care diferă în caracteristicile interacțiunii indivizilor între ei și cu mediul. Reflexe vitale(din latină vita - viață) au drept scop păstrarea vieții individului. Nerespectarea acestora duce la moartea individului, iar implementarea nu necesită participarea unui alt individ din aceeași specie. Acest grup include reflexele alimentare și de băut, reflexele homeostatice (menținerea temperatura constanta corp, ritmul optim de respirație, bătăile inimii etc.), defensive, care, la rândul lor, sunt împărțite în pasiv-defensiv (fugă, ascundere) și activ-defensiv (atac asupra unui obiect amenințător) și altele.
LA zoosocial, sau joc de rol reflexe includ acele variante de comportament înnăscut care apar în timpul interacțiunii cu alți indivizi din propria specie. Acestea sunt reflexe sexuale, copil-părinte, teritoriale, ierarhice.
Al treilea grup este reflexe de auto-dezvoltare. Ele nu sunt legate de adaptarea la o situație anume, ci par a fi îndreptate către viitor. Acestea includ comportamentul explorator, imitativ și jucăuș.
<<< Назад
|
Înainte >>> |
Această observație este interesantă. La animalele din populațiile nordice, toate părțile alungite ale corpului - membre, coadă, urechi - sunt acoperite strat dens lână și arată relativ mai scurtă decât cea a reprezentanților aceleiași specii, dar care trăiesc în climat cald.
Acest model, cunoscut sub numele de regula lui Allen, se aplică atât animalelor sălbatice, cât și domestice.
Există o diferență notabilă în structura corpului vulpei nordice și vulpei fennec în sud, iar mistrețul nordic și mistrețul în Caucaz. Câini domestici din regiunea Krasnodar, mari bovine selecția locală se disting prin greutatea în viu mai mică în comparație cu reprezentanții acestor specii, de exemplu, Arkhangelsk.
Adesea animalele din populațiile sudice au picioare lungi și urechi lungi. Urechi mari, inacceptabil în condiții de temperatură scăzută, a apărut ca o adaptare la viața într-o zonă fierbinte.
Și animalele de la tropice au pur și simplu urechi imense(elefanți, iepuri, ungulate). Urechile sunt orientative elefant african, a cărei zonă este 1/6 din suprafața întregului corp al animalului. Au inervație și vascularizare abundentă. ÎN vreme caldă La un elefant, aproximativ 1/3 din tot sângele circulant trece prin sistemul circulator al cochiliilor urechilor. Ca urmare a creșterii fluxului sanguin, excesul de căldură este eliberat în mediul extern.
Iepurele de deșert Lapus alleni este și mai impresionant prin adaptarea sa la temperaturi ridicate. La această rozătoare, 25% din suprafața totală a corpului este acoperită de urechi goale. Nu este clar care este sarcina biologică principală a unor astfel de urechi: să detecteze apropierea pericolului la timp sau să participe la termoreglare. Atât prima cât și a doua sarcină sunt rezolvate de animal foarte eficient. Rozătoarea are o ureche ascuțită. Sistemul circulator dezvoltat al auricularelor cu o capacitate vasomotorie unică servește doar termoreglarii. Prin creșterea și limitarea fluxului sanguin prin urechi, animalul modifică transferul de căldură cu 200-300%. Organele sale auditive îndeplinesc funcția de menținere a homeostaziei termice și de economisire a apei.
Datorită saturației auriculelor cu terminații nervoase termosensibile și a reacțiilor vasomotorii rapide, o cantitate mare de energie termică în exces este eliberată de la suprafața auricularelor în mediul extern atât la elefant, cât și în special la lep.
Structura corpului unei rude a elefanților moderni - mamutul - se încadrează bine în contextul problemei în discuție. Acest echivalent nordic al elefantului, judecând după rămășițele conservate descoperite în tundra, era semnificativ mai mare decât ruda sa sudica. Dar urechile mamutului aveau o suprafață relativă mai mică și erau acoperite și cu păr gros. Mamutul avea membre relativ scurte și un trunchi scurt.
Membrele lungi sunt dezavantajoase în condiții de temperatură scăzută, deoarece se pierde prea multă energie termică de la suprafața lor. Dar în climatele calde, membrele lungi sunt o adaptare utilă. ÎN condițiile deșertului cămile, capre, cai de selecție locală, precum și oi, pisici, de regulă, cu picioare lungi.
Potrivit lui N. Hensen, ca urmare a adaptării la temperaturi scăzute la animale, proprietățile grăsimii subcutanate se modifică și măduvă osoasă. La animalele arctice, grăsimea osoasă din falange degetelor are Punct scăzut se topeste si nu se intareste nici in înghețuri severe. Cu toate acestea, grăsimea osoasă din oasele care nu sunt în contact cu suprafata rece, de exemplu din femur, are obișnuit caracteristici fizico-chimice. Grăsimea lichidă din oasele membrelor inferioare asigură izolarea și mobilitatea articulațiilor.
Acumularea de grăsime se observă nu numai la animalele din nord, pentru care servește drept izolație termică și sursă de energie în perioadele în care hrana este indisponibilă din cauza vremii nefavorabile. Animalele care trăiesc în climă caldă acumulează și grăsime. Dar calitatea, cantitatea și distribuția grăsimii pe tot corpul este diferită la animalele din nord și cele din sud. La animalele sălbatice arctice, grăsimea este distribuită uniform în țesutul subcutanat în întregul corp. În acest caz, animalul formează un fel de capsulă termoizolantă.
La animalele din zona temperată, grăsimea ca izolator termic se acumulează numai la speciile cu blană slab dezvoltată. În cele mai multe cazuri, grăsimea acumulată servește ca sursă de energie în timpul perioadei slabe de iarnă (sau vară).
În climatele calde, depozitele de grăsime subcutanată poartă alta încărcătură fiziologică. Distribuția depozitelor de grăsime în corpul animalelor se caracterizează prin denivelări mari. Grăsimea este localizată în părțile superioare și posterioare ale corpului. De exemplu, la ungulate savanele africane stratul adipos subcutanat este localizat de-a lungul coloanei vertebrale. Protejează animalul de soarele arzător. Burta este complet lipsită de grăsime. Acest lucru are, de asemenea, mult sens. Pământul, iarba sau apa care este mai rece decât aerul asigură eliminarea eficientă a căldurii prin peretele abdominal în absența grăsimii. Depozitele mici de grăsime la animalele din climă caldă sunt, de asemenea, o sursă de energie în perioadele de secetă și existența asociată cu foame a ierbivorelor.
Grăsimea animală internă în fripturi și climat aridîndeplinește o altă funcție extrem de utilă. În condiții de lipsă sau absență completă a apei, grăsimea internă servește ca sursă de apă. Studiile speciale arată că oxidarea a 1000 g de grăsime este însoțită de formarea a 1100 g de apă.
Cămilele, oile cu coadă grasă și cu coadă grasă și bovinele zebu servesc ca exemple de nepretenție în condiții de deșert aride. Masa de grăsime acumulată în cocoașele unei cămile și în coada groasă a unei oi este de 20% din greutatea lor în viață. Calculele arată că o oaie cu coadă groasă de 50 de kilograme are o sursă de apă de aproximativ 10 litri, iar o cămilă are și mai mult - aproximativ 100 de litri. Ultimele exemple ilustrează adaptările morfofiziologice și biochimice ale animalelor la temperaturi extreme. Adaptări morfologice răspândit la multe organe. Animalele din nord au un volum mare tract gastrointestinal iar o lungime relativă mare a intestinului, depun mai mult grăsime internăîn epiploon şi capsula perinefrică.
Animalele din zona aridă au o serie de caracteristici morfofuncționale ale sistemului de formare și excreție urinară. Încă la începutul secolului al XX-lea. morfologii au descoperit diferențe în structura rinichilor animalelor din deșert și ale animalelor cu climă temperată. La animalele cu climă caldă, medulara este mai dezvoltată datorită măririi părții tubulare rectale a nefronului.
De exemplu, la leu african Grosimea medulului renal este de 34 mm, iar in porc domestic- doar 6,5 mm. Capacitatea rinichilor de a concentra urina este corelată pozitiv cu lungimea ansei lui Hendle.
Cu exceptia caracteristici structurale Caracteristicile funcționale ale sistemului urinar au fost găsite la animalele din zona aridă. Astfel, pentru un șobolan cangur, o abilitate pronunțată este normală Vezica urinara reabsorb apa din urina secundara. În canalele ascendente și descendente ale buclei lui Hendle, ureea este filtrată - un proces comun părții nodulului a nefronului.
Funcționarea adaptativă a sistemului urinar se bazează pe reglarea neuroumorală cu o componentă hormonală pronunțată. La șobolanii cangur, concentrația hormonului vasopresină este crescută. Astfel, în urina unui șobolan cangur concentrația acestui hormon este de 50 de unități/ml, la un șobolan de laborator este de doar 5-7 unități/ml. În țesutul pituitar al unui șobolan cangur, conținutul de vasopresină este de 0,9 unități/mg, la un șobolan de laborator este de trei ori mai mic (0,3 unități/mg). Odată cu privarea de apă, diferențele între animale rămân, deși activitatea secretorie a neurohipofizei crește atât la unul cât și la celălalt animal.
Pierderea în greutate în viu în timpul lipsei de apă este mai mică la animalele aride. Dacă o cămilă își pierde 2-3% din greutatea vie în timpul unei zile de lucru, primind doar fân de calitate scăzută, atunci un cal și un măgar în aceleași condiții vor pierde 6-8% din greutatea vie din cauza deshidratării.
Temperatura mediului are un impact semnificativ asupra structurii pielii animalelor. În climatele reci, pielea este mai groasă, blana este mai groasă și există puf. Toate acestea ajută la reducerea conductibilității termice a suprafeței corpului. La animalele cu climă caldă, opusul este adevărat: piele subțire, păr rar și proprietăți de izolare termică scăzute ale pielii în general.
Practic, sistemele de adaptare într-un fel sau altul se referă la frig, ceea ce este destul de logic - dacă reușiți să supraviețuiți în minus profund, alte pericole nu vor fi atât de groaznice. Apropo, același lucru este valabil și pentru temperaturi extrem de ridicate. Cei care sunt capabili să se adapteze, cel mai probabil, nu vor dispărea nicăieri.
Iepurele arctice sunt cei mai mari iepuri din America de Nord, care din anumite motive au relativ urechi scurte. Acesta este un exemplu minunat despre ceea ce poate sacrifica un animal pentru a supraviețui conditii grele- Cu toate că urechi lungi pot ajuta la auzirea unui prădător; cele scurte reduc transferul de căldură prețioasă, care este mult mai important pentru iepurele arctic.
Broaștele din Alaska din specia Rana sylvatica, probabil, au depășit chiar și peștii antarctici. Ele îngheață literalmente în gheață iarna, așteptând astfel sezonul rece și revin la viață primăvara. Un astfel de „criosom” este posibil pentru ei datorită structurii speciale a ficatului, care se dublează în dimensiune în timpul hibernării, și a biochimiei complexe a sângelui.
Unele specii de mantis, care nu pot sta la soare toată ziua, fac față problemei lipsei de căldură cu ajutorul reacții chimiceîn propriul tău corp, concentrând fulgere de căldură în interior pentru încălzire pe termen scurt.
Un chist este o formă temporară de existență a bacteriilor și a multor organisme unicelulare, în care corpul se înconjoară cu o înveliș protector dens pentru a se proteja de mediul extern agresiv. Această barieră este foarte eficientă - în unele cazuri poate ajuta proprietarul să supraviețuiască pentru câteva decenii.
Peștii nototeniformi trăiesc în apele Antarcticii, atât de reci încât pește obișnuit acolo ar îngheța până la moarte. Apa de mareîngheață doar la o temperatură de -2°C, ceea ce nu se poate spune despre sânge complet proaspăt. Dar peștii din Antarctica secretă o proteină antigel naturală care împiedică formarea cristalelor de gheață în sânge - și supraviețuiește.
Megatermia este capacitatea de a genera căldură folosind masa corporală, supraviețuind astfel în condiții de frig chiar și fără antigel în sânge. Unii oameni folosesc asta țestoase de mare, rămânând mobil atunci când apa din jur aproape îngheață.
Când migrează peste Himalaya, gâștele asiatice cu cap de bar se ridică la înălțimi enorme. Cel mai înalt zbor al acestor păsări a fost înregistrat la o altitudine de 10 mii de metri! Gâștele au control complet asupra temperaturii corpului lor, chiar modificând-o dacă este necesar. compoziție chimică sânge pentru a supraviețui în aerul înghețat și subțire.
Mudskippers nu sunt cel mai comun tip de pește, deși sunt gobii destul de obișnuiți. La valul joase, se târăsc prin noroi, luându-și mâncare, uneori cățărându-se în copaci. În modul lor de viață, nămolii sunt mult mai aproape de amfibieni și numai aripioarele cu branhii îi dezvăluie ca pești.
Ecosistemul „fumătorilor negri” - orificii hidrotermale de pe fundul oceanelor - este deloc uimitor. Apa de acolo este saturată cu hidrogen sulfurat și substante toxice, dar viața în ea clocotește ca acum sute de milioane de ani. Acolo vii bacterii care descompun sulful, tuburi mici cu tentacule - vestimentifera, care au intrat în simbioză cu ele, moluște și viermi, crabi, caracatițe și pești.
Una dintre speciile de papagali din Nicaragua a devenit atât de familiară în zona înconjurătoare Vulcan activ Masaya (ultima erupție în 2008), care își construiește cuiburi chiar în craterul său. Nu se știe cum condițiile otrăvitoare nu ucid păsările disperate, dar astfel de tactici precum apărarea împotriva prădătorilor funcționează cu explozie.
Identificarea factorilor limitanți este de mare importanță practică. În primul rând pentru cultivarea culturilor: aplicarea îngrășămintelor necesare, vararea solurilor, reabilitarea terenurilor etc. vă permit să creșteți productivitatea, să creșteți fertilitatea solului și să îmbunătățiți existența plantelor cultivate.
- Ce înseamnă prefixele „evry” și „steno” în numele speciei? Dați exemple de eurybionts și stenobionts.
Gamă largă de toleranță la speciiîn raport cu factorii de mediu abiotici, aceștia sunt desemnați prin adăugarea prefixului la denumirea factorului "fiecare. Incapacitatea de a tolera fluctuații semnificative ale factorilor sau o limită scăzută a rezistenței este caracterizată de prefixul „stheno”, de exemplu, animale stenoterme. Modificări minore temperaturile au un efect redus asupra organismelor euriterme și pot fi dezastruoase pentru cele stenoterme. O specie adaptată la temperaturi scăzute este criofilă(din greaca krios - rece), iar la temperaturi ridicate - termofilă. Modele similare se aplică altor factori. Plantele pot fi hidrofil, adică pretențios la apă și xerofil(tolerant la uscat).
În raport cu conținutul săruriîn habitat se disting eurygale și stenogale (de la grecescul gals - sare), la iluminare - eurifote și stenofote, în raport cu la aciditatea mediului– specii euriionice și stenoionice.
Deoarece euribiontismul face posibilă popularea unei varietăți de habitate, iar stenobiontismul restrânge drastic gama de locuri potrivite pentru specie, aceste două grupuri sunt adesea numite eury – și stenobionts. Multe animale terestre care trăiesc în climă continentală sunt capabile să reziste la fluctuații semnificative de temperatură, umiditate și radiații solare.
Stenobiontii includ- orhidee, păstrăv, cocoși de alun din Orientul Îndepărtat, pești de adâncime).
Animalele care sunt stenobionte în raport cu mai mulți factori în același timp sunt numite stenobionte în în sens larg cuvinte ( pești care trăiesc în râuri de munteşi pâraiele care nu pot tolera temperaturi prea ridicate şi conținut scăzut oxigen, locuitori ai tropicelor umede, neadaptați la temperaturi scăzute și umiditate scăzută a aerului).
Eurybionts includ Gândacul cartofului de Colorado, șoarece, șobolani, lupi, gândaci, stuf, iarbă de grâu.
- Adaptarea organismelor vii la factorii de mediu. Tipuri de adaptare.
Adaptare ( din lat. adaptare – adaptare ) - aceasta este o adaptare evolutivă a organismelor de mediu, exprimată în modificări ale caracteristicilor lor externe și interne.
Indivizi care din anumite motive și-au pierdut capacitatea de adaptare în condițiile schimbărilor de regim factori de mediu, sunt sortite eliminare, adică spre disparitie.
Tipuri de adaptare: adaptare morfologică, fiziologică și comportamentală.
Morfologia este studiul formelor exterioare ale organismelor și ale părților lor.
1.Adaptarea morfologică- aceasta este o adaptare manifestata prin adaptarea la inotul rapid la animalele acvatice, la supravietuirea in conditii de temperaturi ridicate si lipsa de umiditate - la cactusi si alte suculente.
2.Adaptări fiziologice se află în particularitățile setului enzimatic din tractul digestiv al animalelor, determinate de compoziția alimentelor. De exemplu, locuitorii din deșerturile uscate își pot satisface nevoile de umiditate prin oxidarea biochimică a grăsimilor.
3.Adaptări comportamentale (etologice). se manifestă cel mai mult diferite forme. De exemplu, există forme de comportament adaptativ al animalelor care vizează asigurarea unui schimb optim de căldură cu mediul. Comportament adaptativ se poate manifesta prin crearea de adăposturi, mișcări în direcția mai favorabile, preferate conditii de temperatura, alegand locuri cu umiditate sau iluminare optima. Multe nevertebrate se caracterizează printr-o atitudine selectivă față de lumină, manifestată prin abordări sau distanțe față de sursă (taxis). Sunt cunoscute mișcările zilnice și sezoniere ale mamiferelor și păsărilor, inclusiv migrațiile și zborurile, precum și mișcările intercontinentale ale peștilor.
Comportamentul adaptativ se poate manifesta la prădători în timpul vânătorii (urmărirea și urmărirea prăzii) și la victimele acestora (ascunderea, încurcarea traseului). Comportamentul animalelor este extrem de specific în sezon de imperechereși în timpul hrănirii puilor.
Există două tipuri de adaptare la factori externi. Mod pasiv de adaptare– această adaptare după tipul de toleranță (toleranță, anduranță) constă în apariția unui anumit grad de rezistență la un factor dat, capacitatea de a menține funcții atunci când puterea influenței sale se modifică.. Acest tip de adaptare se formează ca o caracteristică proprietatea speciei si se realizeaza la nivel celular si tisular. Al doilea tip de dispozitiv este activ. În acest caz, organismul, cu ajutorul unor mecanisme adaptative specifice, compensează modificările cauzate de factorul de influență în așa fel încât mediul intern să rămână relativ constant. Adaptările active sunt adaptări de tip rezistent (rezistență) care mențin homeostazia mediului intern al organismului. Un exemplu de tip tolerant de adaptare sunt animalele poikilosmotice, un exemplu de tip rezistent sunt animalele homoyosmotice. .
- Definiți populația. Numiți principalele caracteristici de grup ale populației. Dați exemple de populații. Populații în creștere, stabile și pe moarte.
Populația- un grup de indivizi din aceeași specie care interacționează între ei și locuiesc împreună teritoriu comun. Principalele caracteristici ale populației sunt următoarele:
1. Număr - total indivizi dintr-o anumită zonă.
2. Densitatea populației - numărul mediu de indivizi pe unitatea de suprafață sau de volum.
3. Fertilitatea - numărul de noi indivizi care apar pe unitatea de timp ca urmare a reproducerii.
4. Mortalitatea - numărul de indivizi morți dintr-o populație pe unitatea de timp.
5. Creșterea populației este diferența dintre ratele natalității și cele ale mortalității.
6. Rata de creștere - creștere medie pe unitatea de timp.
Populația se caracterizează printr-o anumită organizare, distribuția indivizilor pe teritoriu, raportul grupurilor pe sex, vârstă, caracteristici comportamentale. Se formează, pe de o parte, pe bază generală proprietăți biologice amabil, iar pe de altă parte - sub influență factori abiotici mediul și populațiile altor specii.
Structura populației este instabilă. Creșterea și dezvoltarea organismelor, nașterea altora noi, moartea din diverse cauze, schimbările condițiilor de mediu, creșterea sau scăderea numărului de inamici - toate acestea duc la modificări în diferite rapoarte în cadrul populației.
Creșterea sau creșterea populației– aceasta este o populație în care predomină indivizii tineri, o astfel de populație este în creștere sau este introdusă în ecosistem (de exemplu, țările lumii a treia); Mai des, rata natalității depășește rata mortalității, iar populația crește până la punctul în care poate apărea un focar reproducere în masă. Acest lucru este valabil mai ales pentru animalele mici.
Cu o intensitate echilibrată a fertilităţii şi mortalităţii, a populație stabilă.Într-o astfel de populație, mortalitatea este compensată de creștere, iar numărul acesteia, precum și aria ei, sunt menținute la același nivel. . Populație stabilă - este o populaţie în care numărul de indivizi diferite vârste variază uniform și are caracterul unei distribuții normale (de exemplu, putem cita populația țărilor vest-europene).
Populația în scădere (pe moarte). este o populație în care rata mortalității depășește rata natalității . O populație în declin sau pe moarte este o populație în care predomină indivizii în vârstă. Un exemplu este Rusia în anii 90 ai secolului XX.
Cu toate acestea, nici nu se poate micșora la infinit.. La un anumit nivel al populației, rata mortalității începe să scadă, iar fertilitatea începe să crească . În cele din urmă, populația în scădere, ajungând la unii număr minim, se transformă în opusul său - o populație în creștere. Rata natalității într-o astfel de populație crește treptat în anumit moment egalizează mortalitatea, adică populația devine stabilă pentru o perioadă scurtă de timp. În populațiile în scădere predomină indivizii bătrâni, care nu se mai pot reproduce intensiv. Astfel de structura de vârstă indică condiții nefavorabile.
- Nișa ecologică a unui organism, concepte și definiții. Habitat. Aranjarea reciprocă a nișelor ecologice. Nișă ecologică umană.
Orice tip de animal, plantă sau microb este capabil să trăiască, să se hrănească și să se reproducă în mod normal doar în locul în care evoluția l-a „prescris” de multe milenii, începând cu strămoșii săi. Pentru a desemna acest fenomen, biologii au împrumutat termen din arhitectură - cuvântul „nișă”și au început să spună că fiecare tip de organism viu ocupă propria sa nișă ecologică în natură, unică pentru el.
Nișa ecologică a unui organism- aceasta este totalitatea tuturor cerințelor sale pentru condițiile de mediu (compoziția și regimurile factorilor de mediu) și locul în care aceste cerințe sunt îndeplinite, sau întregul set de multe caracteristici biologice și parametrii fizici mediu care determină condițiile de existență ale unei anumite specii, transformarea ei de energie, schimbul de informații cu mediul și cu propriul său fel.
Conceptul de nișă ecologică este folosit de obicei atunci când se utilizează relațiile dintre specii similare ecologic aparținând aceleiași nivel trofic. Termenul de „nișă ecologică” a fost propus de J. Grinnell în 1917 pentru caracterizare distributie spatiala specie, adică nișa ecologică a fost definită ca un concept apropiat de habitat. C. Elton a definit o nisa ecologica ca fiind pozitia unei specii intr-o comunitate, subliniind importanta deosebita conexiuni trofice. O nișă poate fi imaginată ca parte a unui spațiu imaginar multidimensional (hipervolum), ale cărui dimensiuni individuale corespund factorilor necesari speciei. Cu cât parametrul variază mai mult, adică Adaptabilitatea unei specii la un anumit factor de mediu, cu atât nișa sa este mai largă. O nișă poate crește și în cazul concurenței slăbite.
Habitatul speciei- acesta este spațiul fizic ocupat de o specie, organism, comunitate, este determinat de totalitatea abiotice și mediu biotic, oferind întregul ciclu de dezvoltare al indivizilor unei specii.
Habitatul speciei poate fi desemnat ca „nișă spațială”.
Poziția funcțională în comunitate, în căile de procesare a materiei și energiei în timpul alimentației se numește nișă trofică.
Figurat vorbind, dacă un habitat este, parcă, adresa organismelor unei anumite specii, atunci o nișă trofică este o profesie, rolul unui organism în habitatul său.
Combinația dintre aceștia și alți parametri este de obicei numită nișă ecologică y.
Nișă ecologică(din nișa franceză - o adâncitură în perete) - acest loc ocupat de o specie biologică în biosferă include nu numai poziția sa în spațiu, ci și locul său în interacțiuni trofice și de altă natură din comunitate, ca și cum „profesia” a speciei.
Nișă ecologică fundamentală(potențial) este o nișă ecologică în care o specie poate exista în absența concurenței din partea altor specii.
Nișă ecologică realizată (real) – nișă ecologică, parte a nișei fundamentale (potențiale) în care o specie se poate apăra competiție cu alte specii.
Pe baza poziției relative, nișele celor două specii sunt împărțite în trei tipuri: nișe ecologice neadiacente; nișe care se ating, dar nu se suprapun; nișe care se ating și se suprapun.
Omul este unul dintre reprezentanții regnului animal, specii biologice clasa de mamifere. În ciuda faptului că are multe proprietăți specifice (minte, vorbire articulată, activitate de muncă, biosocialitate etc.), nu și-a pierdut esență biologicăși toate legile ecologiei sunt valabile pentru ea în aceeași măsură ca și pentru alte organisme vii. Omul are ale lui, inerente numai lui, nișă ecologică. Spațiul în care este localizată nișa unei persoane este foarte limitat. Ca specie biologică, oamenii pot trăi doar pe uscat centura ecuatorială(tropicale, subtropicale), unde a luat naștere familia hominicilor.
- Formulați legea fundamentală a lui Gause. Ce este o „formă de viață”? Ce forme ecologice (sau de viață) se disting printre locuitorii mediului acvatic?
Atât în lumea vegetală, cât și în cea animală, interspecifice și competiţie intraspecifică. Există o diferență fundamentală între ele.
regula lui Gause (sau chiar legea): două specii nu pot ocupa simultan aceeași nișă ecologică și, prin urmare, se deplasează în mod necesar una pe cealaltă.
Într-unul dintre experimente, Gause a crescut două tipuri de ciliați - Paramecium caudatum și Paramecium aurelia. Au primit în mod regulat ca hrană un tip de bacterie care nu se reproduce în prezența parameciului. Dacă fiecare tip de ciliat a fost cultivat separat, atunci populațiile lor au crescut conform unei curbe sigmoide tipice (a). În acest caz, numărul de paramecie a fost determinat de cantitatea de alimente. Dar când au coexistat, paramecia a început să concureze și P. aurelia și-a înlocuit complet concurentul (b).
Orez. Concurență între două specii de ciliați strâns înrudite care ocupă o nișă ecologică comună. a – Paramecium caudatum; b – P. aurelia. 1. – într-o singură cultură; 2. – în cultură mixtă
Când ciliați au fost cultivați împreună, după ceva timp a rămas o singură specie. În același timp, ciliatii nu atacau indivizi de alt tip și nu emanau substanțe nocive. Explicația este că speciile studiate au avut rate de creștere diferite. Speciile cu cea mai rapidă reproducere au câștigat concursul pentru hrană.
La reproducere P. caudatum și P. bursaria nu a avut loc o astfel de deplasare; ambele specii erau în echilibru, cele din urmă concentrate pe fundul și pereții vasului, iar prima în spațiul liber, adică într-o nișă ecologică diferită. Experimentele cu alte tipuri de ciliați au demonstrat modelul relațiilor dintre pradă și prădător.
principiul lui Gauseux se numeste principiu concursuri de excepție. Acest principiu duce fie la separarea ecologică a speciilor strâns înrudite, fie la scăderea densității lor acolo unde sunt capabile să coexiste. Ca urmare a competiției, una dintre specii este deplasată. Principiul lui Gause joacă un rol enorm în dezvoltarea conceptului de nișă și, de asemenea, îi obligă pe ecologiști să caute răspunsuri la o serie de întrebări: Cum coexistă specii similare? Cât de mari trebuie să fie diferențele dintre specii pentru ca acestea să coexiste? Cum poate fi evitată excluderea competitivă?
Forma de viață a speciei - acesta este un complex dezvoltat istoric al proprietăților sale biologice, fiziologice și morfologice, care determină un anumit răspuns la influențele mediului.
Dintre locuitorii mediului acvatic (hidrobionti), clasificarea distinge urmatoarele forme de viata.
1.Neuston(din greacă neuston - capabil să înoate) – o colecție de organisme marine și de apă dulce care trăiesc în suprafața apei, de exemplu, larvele de țânțari, multe protozoare, gândaci de pădure și printre plante, binecunoscuta linte de rață.
2. Trăiește mai aproape de suprafața apei plancton.
Plancton(din grecescul planktos - soaring) - organisme plutitoare capabile să facă mișcări verticale și orizontale în principal în conformitate cu mișcarea maselor de apă. A evidentia fitoplancton- alge fotosintetice care plutesc liber și zooplancton- crustacee mici, larve de moluște și pești, meduze, pești mici.
3.Nekton(din grecescul nektos - plutitor) - organisme care plutesc liber, capabile de mișcare independentă verticală și orizontală. Nekton trăiește în coloana de apă - aceștia sunt pești, în mări și oceane, amfibieni, insecte acvatice mari, crustacee și, de asemenea, reptile ( serpi de mareși țestoase) și mamifere: cetacee (delfini și balene) și pinipede (foci).
4. Periphyton(din grecescul peri - în jurul, aproximativ, phyton - plantă) - animale și plante atașate de tulpinile plantelor superioare și care se ridică deasupra fundului (moluște, rotifere, briozoare, hidre etc.).
5. Bentos ( din greaca bentos - adâncime, fund) - organisme de fund care duc un stil de viață atașat sau liber, inclusiv cele care trăiesc în grosimea sedimentului de fund. Acestea sunt în principal moluște, unele plante inferioare, larve de insecte târâtoare și viermi. Stratul inferior este locuit de organisme care se hrănesc în principal cu resturi în descompunere.
- Ce este biocenoza, biogeocenoza, agrocenoza? Structura biogeocenozei. Cine este fondatorul doctrinei biocenozei? Exemple de biogeocenoze.
Biocenoza(din greaca koinos - general bios - viata) este o comunitate de organisme vii care interactioneaza, formata din plante (fitocenoza), animale (zoocenoza), microorganisme (microbocenoza), adaptate la locuiesc împreunăîn acest teritoriu.
Conceptul de „biocenoză” - conditionat, deoarece organismele nu pot trai in afara mediului lor, dar este convenabil sa fie folosit in procesul de studiere a legaturilor ecologice dintre organisme.In functie de zona, atitudinea fata de activitatea umana, gradul de saturatie, utilitate etc. distinge biocenoze de pământ, apă, naturale și antropice, saturate și nesaturate, complete și incomplete.
Biocenoze, ca și populațiile - acesta este un nivel supraorganism al organizării vieții, dar de rang superior.
Dimensiunile grupurilor biocenotice sunt diferite- sunt mari comunități de perne de licheni pe trunchiuri de copac sau un ciot putrezit, dar sunt și populația de stepe, păduri, deșerturi etc.
O comunitate de organisme se numește biocenoză și știința care studiază comunitatea de organisme - biocenologie.
V.N. Sukaciov termenul a fost propus (și general acceptat) pentru a desemna comunități biogeocenoza(din greaca bios – viata, geo – Pamant, cenoza – comunitate) - este o colecție de organisme și fenomene naturale, caracteristică unei zone geografice date.
Structura biogeocenozei include două componente biotic - comunitate de organisme vii vegetale și animale (biocenoză) - și abiotic - un set de factori de mediu neînsuflețiți (ecotop sau biotop).
Spaţiu cu mai mult sau mai putin conditii omogene, care ocupă o biocenoză, se numește biotop (topis - loc) sau ecotop.
Ecotop include două componente principale: climatetop- clima în toate manifestările sale diverse şi edaphotope(din grecescul edaphos - sol) - soluri, relief, apa.
Biogeocenoza= biocenoza (fitocenoza+zoocenoza+microbocenoza)+biotop (climatop+edaphotope).
Biogeocenoze - acestea sunt formațiuni naturale (ele conțin elementul „geo” - Pământ ) .
Exemple biogeocenoze poate exista un iaz, pajiște, pădure mixtă sau cu o singură specie. La nivelul biogeocenozei, în biosferă au loc toate procesele de transformare a energiei și materiei.
Agrocenoza(din latinescul agraris și grecescul koikos - general) - o comunitate de organisme create de om și întreținute artificial de acesta cu randament (productivitate) crescut al uneia sau mai multor specii selectate de plante sau animale.
Agrocenoza diferă de biogeocenoza componentele principale. Nu poate exista fără sprijin uman, deoarece este o comunitate biotică creată artificial.
- Conceptul de „ecosistem”. Trei principii de funcționare a ecosistemului.
Sistemul ecologic- unul dintre cele mai importante concepte de ecologie, prescurtat ca ecosistem.
Ecosistem(din grecescul oikos - locuință și sistem) este orice comunitate de ființe vii împreună cu habitatul lor, conectate în interior sistem complex relatii.
Ecosistem - Acestea sunt asociații supraorganismele, inclusiv organisme și mediul neînsuflețit (inert) care interacționează, fără de care este imposibil să menținem viața pe planeta noastră. Aceasta este o comunitate de organisme vegetale și animale și mediu anorganic.
Pe baza interacțiunii organismelor vii care formează un ecosistem între ele și habitatul lor, agregatele interdependente se disting în orice ecosistem. biotic(organisme vii) și abiotic(natură inertă sau nevie), precum și factori de mediu (cum ar fi radiația solară, umiditatea și temperatura, Presiunea atmosferică), factori antropici si altii.
La componentele abiotice ale ecosistemelor nu se aplica materie organică- carbon, azot, apă, dioxid de carbon atmosferic, minerale, substanțe organice găsite în principal în sol: proteine, glucide, grăsimi, substanțe humice etc., care au intrat în sol după moartea organismelor.
La componentele biotice ale ecosistemului includ producători, autotrofe (plante, chemosintetice), consumatori (animale) și detritivore, descomponenți (animale, bacterii, ciuperci).
Animalele și plantele sunt nevoite să se adapteze la mulți factori, iar aceste adaptări se dezvoltă pe o anumită perioadă de timp, adesea în proces de evoluție și selecție naturală, fixat la nivel genetic.
Adaptare(din latină adapto - adapt) - adaptarea structurii și funcțiilor organismelor la condițiile de mediu în procesul de evoluție.
Când se analizează organizarea oricărui animal sau plantă, se dezvăluie întotdeauna o corespondență izbitoare între forma și funcțiile organismului și condițiile de mediu. Deci, printre mamifere marine delfinii au cele mai avansate adaptări la mișcare rapidă V mediu acvatic: în formă de torpilă, structura speciala pielea și țesutul subcutanat, crescând raționalizarea corpului și, prin urmare, viteza de alunecare în apă.
Există trei forme principale de manifestare a adaptărilor: anatomo-morfologică, fiziologică și comportamentală.
Anatomic și morfologic adaptările sunt un fel de exterior și caracteristici interneîn structura anumitor organe ale plantelor și animalelor, permițându-le să trăiască într-un anumit mediu sub o anumită combinație de factori de mediu. La animale, acestea sunt adesea asociate cu stilul de viață și modelele de hrănire. Exemple:
· Înveliș durțestoase, oferind protecție împotriva animalelor prădătoare
· Ciocănitoare – cioc în formă de daltă, coadă dură, aranjament caracteristic al degetelor.
Fiziologic adaptările sunt capacitatea organismelor de a-și schimba unele dintre procesele fiziologice la debutul unor perioade critice din viața lor
· Mirosul unei flori poate servi la atragerea insectelor și, prin urmare, la promovarea polenizării plantei.
· Repaus profund la multe plante care cresc la latitudinile mijlocii ale emisferei nordice; unele animale cad în toropeală sau hibernare odată cu debutul perioadei reci).
· Antigeluri biologice care cresc vascozitatea medii interneși prevenirea formării cristalelor de gheață care ar distruge celulele (până la 10% la furnici, până la 30% la viespi).
· În întuneric, sensibilitatea ochiului la lumină crește de multe mii de ori într-o oră, ceea ce este asociat atât cu restabilirea vederii, pigmenților, cât și cu modificări ale elementelor nervoase și celule nervoase Cortex cerebral.
· Prin exemplu adaptări fiziologice Există și caracteristici ale setului enzimatic în tubul digestiv al animalelor, determinate de setul și compoziția alimentelor. Astfel, locuitorii deșertului își pot satisface nevoile de umiditate prin oxidarea biochimică a grăsimilor.
Comportamental adaptările (etologice) sunt forme de comportament adaptativ al animalelor. Exemple:
· Pentru a asigura schimbul normal de căldură cu mediul: crearea de adăposturi, migrarea zilnică și sezonieră a animalelor în vederea selectării condițiilor optime de temperatură.
· Pasărea Colibri Oreotrochis estella, care trăiește în Anzii înalți, își construiește cuiburi pe stânci, iar pe partea orientată spre Est. Pe timpul nopții, pietrele eliberează căldura acumulată în timpul zilei, asigurând astfel o temperatură confortabilă până dimineața.
· În zonele cu climă aspră, dar ierni înzăpezite temperatura sub zăpadă poate fi cu 15-18ºС mai mare decât în afara. Se estimează că potârnichea albă, petrecând noaptea într-o gaură de zăpadă, economisește până la 45% din energie.
· Multe animale folosesc adăpostirea în grup: genul pikas Certhia(păsări) se adună vreme rece grupuri de până la 20 de persoane. Un fenomen similar a fost descris la rozătoare.
· Comportamentul adaptativ poate apărea la prădători în procesul de urmărire și urmărire a prăzii.
Cele mai multe adaptări este o combinație a tipurilor enumerate. De exemplu, sugerea sângelui la țânțari este asigurată de o combinație complexă de adaptări precum dezvoltarea unor părți specializate ale aparatului bucal adaptate suptării, formarea unui comportament de căutare pentru a găsi un animal de pradă și producerea de secreții speciale de către salivare. glande care împiedică coagularea sângelui aspirat.
Una dintre proprietățile fundamentale ale naturii vii este natura ciclică a majorității proceselor care au loc în ea, care asigură adaptarea plantelor și animalelor în timpul dezvoltării lor la factori periodici de bază. Să ne oprim asupra unui astfel de fenomen în natura vie precum fotoperiodismul.
Fotoperiodism - reacția organismelor la schimbări sezoniere lungimea zilei. Descoperit de W. Garner și N. Allard în 1920 în timpul lucrărilor de reproducere cu tutun.
Lumina are o influență majoră asupra manifestării activității zilnice și sezoniere a organismelor. Acest factor important, deoarece schimbarea iluminării este cea care provoacă alternarea perioadelor de odihnă și a activității intense de viață, mulți fenomene biologice la plante și animale (adică afectează bioritmurile organismelor).
De exemplu, 43% din razele soarelui ajung la suprafața Pământului. Plantele sunt capabile să capteze de la 0,1 la 1,3%. Ele absorb culoarea galben-verde a spectrului.
Și un semnal că iarna se apropie pentru plante și animale este o scădere a duratei zilei. Plantele suferă o restructurare fiziologică treptată, acumulare de rezerve de energie înainte de repaus de iarnă. De reactia fotoperiodica a organismelor vegetale sunt împărțite în două grupe:
Organismele zi scurta– înflorirea și fructificarea are loc cu 8-12 ore de lumină (hrișcă, mei, cânepă, floarea soarelui).
Organismele sa ai o zi lunga. Pentru înflorirea și fructificarea plantelor de zi lungă, este necesar să se prelungească ziua la 16-20 de ore (plante latitudini temperate), pentru care o scădere a duratei zilei la 10-12 ore este un semnal al apropierii nefavorabile perioada toamna-iarna. Acestea sunt cartofi, grâu, spanac.
· Lungime neutră pentru plantă. Înflorirea are loc la orice lungime a zilei. Acestea sunt păpădia, muștarul și roșiile.
Un lucru similar se găsește la animale. În timpul zilei, fiecare organism este activ la anumite ore. Mecanismele care permit organismelor să-și schimbe în mod ciclic starea se numesc „ceasuri biologice”.
Bibliografie pentru secțiune
1. Galperin, M.V. Ecologie generală: [manual pentru mediu prof. educație] / M.V. Galperin. - M.: Forum: Infra-M, 2006. – 336 p.
2. Korobkin, V.I. Ecologie [Text] / V.I. Korobkin, L.V. Peredelsky. – Rostov-pe-Don: Phoenix, 2005. – 575 p.
3. Mirkin, B.M. Fundamentele ecologiei generale [Text]: manual. manual pentru studenții care studiază științele naturii. specialități / B.M. Mirkin, L.G. Naumova; [ed. G.S. Rosenberg]. - M.: Univ. carte, 2005. – 239 p.
4. Stepanovskikh, A.S. Ecologie generală: [manual. pentru universitățile în ecologie. specialități] / A.S. Stepanovski. - Ed. a II-a, add. și prelucrate - M.: UNITATEA, 2005. – 687 p.
5. Furyaev, V.V. Ecologie generală și biologie: manual. beneficiu pentru studenții specialității 320800 cu normă întreagă. forme de instruire / V.V. Furyaev, A.V. Furyaeva; Feder. agenţie de învăţământ, Sib. stat tehn. Universitatea, Institutul Pădurilor numit după. V. N. Sukacheva. - Krasnoyarsk: SibSTU, 2006. – 100 p.
6. Golubev, A.V. Ecologie generală şi protecţia mediului: [manual. manual pentru toate specialitățile] / A.V. Golubev, N.G. Nikolaevskaya, T.V. Sharapa; [ed. auto] ; Stat educaţie instituţie profesională superioară Educație „Universitatea de Stat de Silvicultură din Moscova”. – M.: MGUL, 2005. - 162 p.
7. Korobkin, V.I. Ecologia în întrebări și răspunsuri [Text]: manual. manual pentru studenți / V.I. Korobkin, L.V. Peredelsky. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - Rostov n/d: Phoenix, 2005. - 379 p. : scheme. - Bibliografie: p. 366-368. - 103,72 rub.
Întrebări de control la secțiunea 3
1. Conceptul de habitat, tipurile sale.
2. Ce sunt factorii de mediu, cum sunt ei clasificați?
3. Conceptul de factor limitator, exemple.
4. Legea optimului-pessimum (figura). Exemple.
5. Legea interacțiunii factorilor de mediu. Exemple.
6. Legea toleranței (Shelford). Exemple.
7. Reglementări de mediu: D. Allen, K. Bergman, K. Gloger.
8. Adaptări ale organismelor vii, căile și formele lor. Exemple.
9. Fotoperiodism, ritmuri biologice: concept, exemple.
SECȚIUNEA 4: ECOLOGIA POPULAȚIEI