Пятница, 16.11.2018, 15:28
учим на отлично!
Главная » Файлы » Биология » Лекції з біології (для І курсу)

Біологія. Заняття 40. Тема: Основи екології
01.05.2016, 14:57

План:

1.          Предмет і завдання екології.

2.          Екологічні фактори.

3.          Середовища існування організмів.

Література: Загальна біологія: Підруч для 11 кл./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 114-126

1. Екологія як самостійна біологічна наука сформувалась у другій половині XIX століття, коли остаточно стало зрозу­мілим, що неможливо вивчати живі організми поза їхнім середовищем існування. Саму назву «екологія» 1866 року запропонував видатний німецький біолог Е. Геккель.

Екологія (від грец. ойкос — дім, житло і логос — вчення) — наука про взаємозв'язки між; організма­ми, їхніми угрупованнями та середовищем існування, про структуру і функціонування надорганізмових систем.

Основні завдання екології:

- з'ясування взаємозв'язків між організмами, їхніми угрупованнями і умовами довкілля;

- вивчення структури і закономірностей функціо­нування угруповань організмів;

- спостереження за змінами в окремих екосистемах і в біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;

- створення бази даних і розробка рекомендацій для екологічно безпечного планування господарсь­кої діяльності людини;

- застосування екологічних знань у справі охоро­ни навколишнього середовища і раціонального ви­користання природних ресурсів.

Отже, предметом вивчення екології є різно­манітність і структура взаємозв'язків між організма­ми, їхніми угрупованнями і середовищем існування; а також склад і закономірності функціонування уг­руповань організмів: популяцій, біоценозів, біогеоценозів, біосфери.

В екології розрізняють такі основні напря­ми: екологію особин, популяційну екологію і біогеоценологію. Якщо перший з них роз­глядає вплив екологічних факторів на окремих осо­бин, то популяційна екологія досліджує популяції організмів як особливий рівень організації живої ма­терії: їхню структуру, стан, механізми саморегуляції. Біогеоценологія — наука про структуру, функціону­вання та саморегуляцію багатовидових угруповань організмів (біогеоценозів) і біосфери в цілому.

До екологічних наук також належать: екологія бак­терій, грибів, рослин, тварин, гідробіологія (наука про угруповання водних організмів), радіоекологія (наука про вплив радіаційного випромінювання на ок­ремі організми та їхні угруповання) та інші науки.

Тож екологія — це комплексна біологічна наука, яка тісно взаємодіє з багатьма іншими біологічними і небіологічними (математика, фізика, хімія тощо) науками. Нині перед загрозою глобальної екологіч­ної кризи як ніколи актуальним є об'єднання зусиль учених різних країн для проведення спільних еко­логічних досліджень. У 1964 році розпочалися ро­боти за Міжнародною біологічною програмою (МБП), завдяки яким вдалося встановити потенцій­ну продуктивність біосфери і ту частину її продукції, яку людина без значної шкоди для довкілля може використовувати для своїх потреб.

Об'єднання зусиль екологів різних країн потрібне і для створення біологічних основ охорони навко­лишнього середовища, адже не буває екологічних ка­тастроф місцевого значення: наслідки подій, які відбулися в одній країні, впливають і на інші, відда­лені від неї. Актуальність цієї проблеми наочно про­демонструвала аварія на Чорнобильській АЕС, що відбулася 1986 року.

На розв'язання проблем раціонального природо­користування, взаємовідносин людського суспільства і природи спрямована й інша міжнародна програма «Людина і біосфера», її мета - розвинути у людей екологічне мислення, щоб практична повсякден­на діяльність людини була підпорядкована законам природи і вимогам охорони навколишнього природ­ного середовища. Лише екологізація суспільства, тобто екологічна грамотність усіх людей, виховання дбайливого ставлення до природи, може допомогти уникнути екологічної катастрофи, здатної знищити життя на нашій планеті.

Екологія є точкою перетину інтересів різних учених: систе­матиків, зоологів, ботаніків, генетиків, фізіологів, біохіміків, географів, фізиків тощо. Тому у своїх до­слідженнях екологи використовують концепції і методи цих та інших наук. Але є і власні методи еко­логічних досліджень.

Методи екологічної індикації дають змогу ви­значити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням чисельності певних, спеціально для цього обраних груп організмів. Еко­логічний моніторинг буває локальним, регіональ­ним або глобальним. Відповідно проводять постійні спостереження за змінами, що відбуваються в певній місцевості (найчастіше на природоохоронних тери­торіях) або регіоні чи біосфері в цілому. Моніторинг дає змогу виявляти зміни в екосистемах (продук­тивності, інтенсивності колообігу речовин, потоків енергії, видового складу, чисельності окремих видів). Для здійснення екологічного моніторингу часто використовують автоматичні та дистанційні прилади, які дають змогу діставати інформацію з тих ділянок, де складно або неможливо проводити без­посередні спостереження (наприклад, зона саркофа­гу Чорнобильської АЕС).

За допомогою математичного моделювання можна вивчати взаємозв'язки організмів в еко­системах (харчові, конкурентні та ін.), встановити залежність змін чисельності популяцій І їхньої про­дуктивності від змін інтенсивності дії екологічних факторів тощо. Математичні моделі дають змогу про­гнозувати можливі варіанти перебігу подій, виділя­ти окремі види взаємозв'язків між організмами, комбінувати їх. Завдяки моделюванню людина, на­приклад, може прогнозувати, яку кількість особин промислових тварин можна вилучити з природних популяцій, щоб не знизити їхню чисельність; мож­ливі спалахи чисельності шкідливих для неї видів, наслідки впливу своєї господарської діяльності на окремі екосистеми і біосферу в цілому.

2. Усі організми потенційно здатні до необмеженого розмноження і розселення: навіть види, що ведуть прикріплений спосіб життя, мають хоча б одну фазу розвитку, на якій здатні до актив­ного чи пасивного розповсюдження. Але, незважаю­чи на це, видовий склад організмів, які мешкають у різних кліматичних зонах, майже не змінюється: для кожної з них характерний певний набір видів тварин, рослин і грибів. Це пояснюється тим, що здатність організмів до розмноження і розселення обмежена певними географічними перешкодами (моря, гірські хребти, пустелі тощо), кліматичними факторами (температура, вологість та ін.), а також взаємозв'язками між організмами різних видів.

Усі компоненти середовища існування, які впли­вають на живі організми та їхні угруповання, на­зивають екологічними факторами. Залежно від природи й особливостей дії на організми їх по­діляють на абіотичні, біотичні та антропогенні.

Абіотичні фактори - це компоненти і власти­вості неживої природи (температура, вологість, освіт­леність, газовий склад атмосфери, сольовий склад води тощо), які прямо чи опосередковано впливають на окремі організми або їхні угруповання.

Біотичні фактори - це різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупованнях. Вони можуть бути антагоністичними (конкуренція, паразитизм тощо), взаємовигідними (мутуалізм) чи нейтральними. Будь-який організм постійно взаємодіє з особинами свого (внутрішньо­видові зв'язки) чи інших (міжвидові зв'язки) видів.

До окремої групи екологічних факторів належать різні форми господарської діяльності людини — ан­тропогенні фактори, які змінюють стан середо­вища існування різних видів живих істот, у тому числі й самої людини. За відносно короткий період існування людини як біологічного виду її діяльність докорінно змінила вигляд нашої планети і з кожним роком цей вплив усе більше зростає.

Інтенсивність дії певних екологічних факторів може залишатися відносно постійною протягом знач­них історичних періодів розвитку біосфери (наприк­лад, сонячне випромінювання, сила земного тяжіння, газовий склад атмосфери). Але інтенсивність дії більшості з них мінлива (температура, вологість тощо).

Ступінь мінливості кожного з екологічних фак­торів залежить від особливостей середовища існуван­ня організмів. Наприклад, температура на поверхні ґрунту може значно змінюватись залежно від пори року і, навіть, часу доби, тоді як на глибині понад 3 м такі зміни практично відсутні.

Зміни дії екологічних факторів можуть бути:

- періодичними, залежно від часу доби, пори року, положення Місяця відносно Землі тощо;

- неперіодичними, наприклад, виверження вул­канів, землетруси, урагани тощо;

- спрямованими протягом значних історичних проміжків часу, наприклад, зміни клімату Землі.

Кожен із живих організмів постійно пристосову­ється до всього комплексу екологічних факторів, тобто до середовища існування, регулюючи свої про­цеси життєдіяльності відповідно до їхніх змін. При цьому до дії кожного з них він пристосовується неза­лежно від інших. Організми, які виявляються не­здатними пристосуватись до змін довкілля, зникають із певної екосистеми або з планети взагалі. Пристосування до певного середовища виникають не відра­зу, а формуються протягом історичного розвитку виду. В цьому і проявляється принцип єдності організмів і середовища їхнього існування: організ­ми пристосовані саме до того середовища, в якому вони мешкають.

Хоча еко­логічні фактори дуже різноманітні за своєю природою, існують певні закономірності їхнього впливу на живі організми, а також реакцій організмів на дію цих факторів. Пристосування організмів до умов середо­вища існування називають адаптаціями (від лат. адаптатіо - пристосування). Вони вини­кають на всіх рівнях організації живої матерії: від молекулярного до біогеоценотичного. Але адаптації непостійні: вони змінюються в процесі історичного розвитку виду залежно від змін інтенсивності дії еко­логічних факторів.

Кожен вид організмів пристосовується до певних умов довкілля особливим чином, тобто не існує двох близьких видів, подібних за своїми адаптаціями (правило екологічної індивідуальності). На­приклад, два види ссавців: кріт (ряд Комахоїдні) і сліпак (ряд Гризуни) пристосовані до існу­вання в ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою пе­редніх кінцівок, а сліпак - різців.

Якщо організм добре пристосований до дії певно­го екологічного фактора, то це не означає, що він так само пристосований і до дії інших. Наприклад, ли­шайники можуть оселятись на субстратах, бідних на органіку (наприклад, скелях), і витримувати тривалі періоди посухи, але дуже чутливі до забруднення атмосферного повітря.

Існує і закон оптимуму: кожен з екологічних факторів має лише певні межі позитивного впливу на організми. Межі інтенсивності дії екологічного фактора, сприятливої для організмів певного виду, називають зоною оптимуму. Чим більше інтенсивність дії екологічного фактора відхиляти­меться від оптимуму в той чи інший бік, тим більше буде його пригнічувальна дія на живі організми (зона пригнічення). Значення інтенсивності дії фактора, за якими існування організмів стає взагалі немож­ливим, називають верхньою та нижньою межами витривалості (або відповідно точками максиму­му і мінімуму). Відстань між точками максимуму і мінімуму — це ті межі інтенсивності дії екологічного  фактора, в яких можливе існування організмів пев­ного виду.

Оптимум і межі витривалості організмів по відно­шенню до дії певного фактора залежать від того, з якою інтенсивністю і в якому поєднанні діють інші (явище взаємодії екологічних факторів). На­приклад, низькі температури легше переносити у суху і безвітряну погоду.

Мала інтенсивність дії деяких екологічних фак­торів може бути частково компенсована іншими по­дібними факторами (закон взаємокомпенсації екологічних факторів). Так, у місцях, де багато стронцію, молюски під час росту черепашок можуть частково замінювати ним кальцій. Нестачу світла фотосинтезуючі рослини можуть частково компен­сувати надлишком двооксиду карбону. Але взаємокомпенсація екологічних факторів має певні межі й жоден із важливих факторів не може бути повністю замінений іншими. Якщо інтенсивність дії хоча б одного з них виходить за межі витривалості, існуван­ня виду стає неможливим, незважаючи на оптималь­не поєднання та інтенсивність дії інших. Так, у місцях, де багато стронцію, молюски можуть замінювати ним кальцій під час росту черепашок лише частково; не­стача вологи гальмуватиме процес фотосинтезу навіть за оптимальних освітлення і концентрації С02 в атмосфері. Фактор, інтенсивність дії якого наближується до меж витривалості або виходить за них, називають обмежувальним. Обмежувальні фактори визнача­ють територію розселення виду — його ареал (від лат. ареа - площа, простір). Так, поширення багатьох видів тварин на північ стримується нестачею тепла і світла, на південь — дефіцитом вологи. Отже, мож­ливість існування виду в певних умовах визнача­ється будь-яким фактором, інтенсивність дії якого наближуватиметься до критичних точок мінімуму та максимуму або виходитиме за них (закон толерант­ності; від лат. толератіо — терпець).

3. Живі організми - мешканці нашої планети - опа­нували чотири основні середовища існування: назем­но-повітряне, водне, ґрунт, а також інші живі організми. Середовище існування — це сукупність умов, у яких мешкають особини, популяції й угру­повання організмів різних видів.

Серед них наземно-повітряне середовище най­різноманітніше за своїми умовами. Провідна роль серед абіотичних факторів тут належить освітленості, температурі, вологості та газовому складу атмо­сфери.

Світло надходить до нашої планети від Сонця. У спектрі сонячного випромінювання виділяють три ділянки, які відрізняються за своєю біологічною дією живі організми: ультрафіолетові, видимі та інфрачервоні промені.

Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль до 0,29 мкм згубно впливають на живу матерію, але їх майже повністю поглинає озоновий екран. Без ньо­го існування організмів на суходолі взагалі було б неможливим. Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль 0,29-0,40 мкм у великих дозах також негатив­но впливають на живі організми, спричиняючи не­властиві їм біохімічні процеси і мутації. Проте у невеликих кількостях ці промені потрібні тваринам і людині, бо сприяють утворенню в шкірі вітаміну D.

На частку видимих променів з довжиною хвиль від 0,41 до 0,75 мкм припадає понад 50% сонячного випромінювання, яке досягає поверхні Землі. Саме завдяки цим променям можливий фотосинтез.

Інфрачервоні промені з довжиною хвиль понад 0,75 мкм є джерелом теплової енергії для живих істот. Деякі організми (наприклад, рослини, кома­хи, земноводні, плазуни) використовують їх для підвищення температури тіла.

У тварин світло відіграє важливу роль для орієн­тації в просторі. А реакція на тривалість світлового періоду доби дає їм змогу, як і іншим організмам, регулювати процеси життєдіяльності залежно від пори року.

Серед тварин по відношенню до світла виділяють дві групи: «нічну» (види, активні вночі) і «денну» (види, активні вдень).

Яка роль температури в житті організмів? Температура довкілля відіграє виняткову роль у житті організмів, оскільки впливає на температуру їхнього тіла. У свою чергу, температура тіла впли­ває на швидкість біохімічних реакцій обміну речо­вин: низькі температури їх гальмують, але занадто високі можуть змінити структуру (спричинити дена­турацію) білків, зокрема ферментів.

Для більшості організмів оптимальні значення температури лежать у досить вузьких межах — від +10° С до +30° С. Але в неактивному стані живі орга­нізми можуть витримувати значно ширший діапазон температур (від -200° С до +100° С).

Наприклад, спори деяких бактерій нетривалий період мо­жуть витримувати температуру до +180° С, а цисти най­простіших і коловерток, яйця круглих червів, насіння і пилок рослин, спори прокаріотів після зневод­нення не втрачають життєздатності й при температурі, близькій до абсолютного нуля (- 271,16° С).

Переживати несприятливі умови організми мо­жуть у стані анабіозу. Анабіоз (від грец. анабіозіс — повернення до життя) - стан організмів, за якого непомітні прояви процесів життєдіяльності вна­слідок значного уповільнення процесів обміну речо­вин. Він супроводжується значними втратами води до 75%. Коли ж настають сприятливі умови, організ­ми виходять з анабіозу і процеси життєдіяльності поновлюються.

Види, здатні існувати при низьких температурах, назива­ють холодостійкими (деякі бактерії, лишайники, мохи, членистоногі та ін.). Вони мають певні пристосування для існування в таких умовах. Наприклад, у рослин тундри, ви­сокогір'я стебло низьке, стелиться по землі; їхній клітин­ний сік містить багато цукрів, які знижують температуру замерзання цитоплазми. У комах функцію «антифризу*» виконує гліцерин, який накопичується в їхній гемолімфі. Комахи північних широт часто мають чорне забарвлення, що сприяє кращому поглинанню сонячних променів. Теп­локровні тварини холодних регіонів мають добре розви­нений волосяний або пір'яний покрив, жировий прошарок тіла (у синього кита він може бути завтовшки 50 см), що забезпечує надійну теплоізоляцію.

Є і теплолюбні організми, здатні існувати в умовах підви­щених температур. Наприклад, деякі бактерії, ціанобактерії, членистоногі з гарячих джерел здатні витримувати темпе­ратури до +80° С і вище.

Зберігати активність за певного діапазону темпе­ратур дає змогу терморегуляція. Терморегуляція - (від грец. терме — тепло та регуло — регулюю) — здатність підтримувати постійне співвідношен­ня між утворенням тепла в організмі (тепло­продукцією) або його поглинанням із довкілля і втратами теплової енергії (тепловіддачею).

Важливу роль відіграє вода в забезпеченні біохімічних процесів, утворенні й підтриманні структури молекул певних сполук. Унаслідок пристосування до існування в наземно-повітряному середовищі в живих істот ви­никли адаптації до економного споживання і витра­чання води, що, у свою чергу, підтримує її вміст в організмі на відносно сталому рівні.

Наприклад, у вищих рослин посушливих місць зростання корені здатні проникати на значну гли­бину (сосна звичайна, верблюжа колючка), де розта­шовані підґрунтові води. Коренева система може добре розгалужуватись у верхніх шарах ґрунту (как­туси), забезпечуючи ефективне поглинання води зі значної площі під час короткочасних дощів. У рос­лин посушливих місць зростань також зменшується площа листкових пластинок, які можуть перетворю­ватись на голки; потовщується кутикула, зменшуєть­ся кількість продихів (кактуси, верблюжа колючка тощо). Деякі рослини здатні накопичувати воду в своїх органах (кактуси, алое, молодило), а потім її економне використовувати. Багаторічні трав'янисті рослини можуть переживати посушливий період у вигляді підземних пагонів (кореневищ, цибулин та ін.), тоді як їхня надземна частина на цей період відмирає. Дерева і кущі можуть зменшу­вати випаровування, скидаючи листя.

Тварини дістають вологу: під час водопою, з їжею і при розщепленні органічних сполук, насамперед жирів. В умовах посушливого клімату утримання вологи в тілі забезпечують покриви, які запобігають її випаровуванню (кутикула комах, лусочки плазунів тощо), а також особливі органи виділення наземних членистоногих. До того ж, тварини посушливих місць можуть змінювати періоди своєї активності: вони активніші вночі, коли повітря вологіше і прохолод­ніше, а в період тривалої посухи перебувають у неактивному стані. Великі тварини (анти­лопи, слони) можуть долати значні відстані в пошу­ках джерел води.

Головними компонентами нижніх шарів атмосфери є кисень (приблизно 21%), вуглекислий газ (близько 0,03%) і азот (понад 78%). Кисень необхідний живим істотам для аеробного дихання. За умов нестачі або повної його відсутності можуть виживати лише організми, здатні діставати необхідну їм енергію за рахунок безкисневого розщеплення органічних сполук (ана­еробне дихання).

Підвищення концентрації вуглекислого газу в ат­мосфері гальмує процеси дихання, але до певного ступеня підвищує інтенсивність фотосинтезу. До того ж, вуглекислий газ має високу теплоємність, тому зростання його концентрації підвищує температуру атмосфери.

У повітря разом із викидами промислових підпри­ємств і транспорту потрапляють різні домішки: метан, сірководень, аміак, оксиди сульфуру й нітро­гену, частинки пилу тощо, які негативно впливають на життєдіяльність організмів, насамперед зелених рослин.

Водне середовище існування за своїми умовами значно відрізняється від наземно-повітряного. Вода має високу густину, менший вміст кисню, значні пе­репади тиску. До того ж, водойми різних типів відрізняються концентрацією солей, швидкістю течії тощо. Мешканці водойм — гідробіонти (від грец.хідор — вода та біонтос — той, що живе) — виробили пристосування як до існування у водному середовищі взагалі, так і до певного типу водойм або зони Світо­вого океану. Світовий океан утворе­ний власне океаном та периферичними частинами -морями. Його середня глибина становить 3 760 м, а максимальна - 11 024 м.

Гідробі­онти заселили всі зони Світового океану. Ті з них, які мешкають у товщі води, входять до складу план­ктону або нектону. Планктонні (від грец.планктос — блукаючий) організми (деякі бактерії, ціанобактерії, водорості, найпростіші, медузи, дрібні ракоподібні, личинки риб) не здатні протидіяти те­чіям, тому розносяться ними на великі відстані, їхні пристосування до існування в товщі води пов'язані з забезпеченням плавучості: дрібні розміри, різно­манітні вирости, зменшення щільності тіла (полег­шення скелетних елементів, наявність газових вакуолей, жирових включень тощо).

Нектонні (від грец. нектос — плаваючий) орга­нізми (більшість риб, головоногих молюсків, кито­подібні) здатні активно пересуватись у товщі води, незалежно від напрямку течії. Вони мають обтічну форму тіла і добре розвинені органи руху.

До складу бентосу (від грец. бентос — глибина) входять організми, які мешкають на поверхні або в товщі дна водойм (форамініфери, коралові поліпи, круглі та малощетинкові черви, деякі молюски і ракоподібні, голкошкірі, придонні риби, деякі водо­рості, бактерії). Ці організми мають пристосування для пересування по дну водойм або прикріплення до нього, часто здатні закопуватись у його товщу.

Різні зони Світового океану відрізняються за харак­тером дії екологічних факторів, серед яких провідна роль належить температурі, освітленості, тиску, га­зовому складу і солоності води, рельєфу дна.

Висока теплоємність води на відміну від повітря зумовлює значно менші коливання температури в її поверхневих шарах. Так, протягом року коливання температури в поверхневих шарах Світо­вого океану не перевищує 10—15° С. На великих гли­бинах температура стала: від 1,5° С до 2° С. Але водойми різних типів значно відрізняються за своїм температурним режимом.

Освітленість водойм швидко зменшується зі збільшенням глибини. Як правило, на глибинах по­над 250 м фотосинтезуючі організми існувати не мо­жуть. На максимальній глибині (268 м) виявлено лише червоні водорості, здатні вловлювати розсія­не світло.

На глибини понад 1500 м світло взагалі не прони­кає. Деякі глибоководні організми (кишковопорож­нинні, ракоподібні, молюски, риби) здатні самі виробляти світло за рахунок окиснення певних ліпідів. Це явище називають біолюмінесценцією (від грец. біос - життя і лат. люмен - світло). Світлові сигнали дають змогу глибоководним організмам зби­ратися в табуни, знаходити особин протилежної статі при розмноженні тощо.

Оскільки вода поглинає промені світла, то навіть організми з добре розвиненими органами зору (го­ловоногі молюски, риби, китоподібні) бачать лише на незначній відстані. Тому для спілкування, орієн­тації в просторі, пошуку їжі вони використовують звукові, електричні, хімічні способи передавання та отримання інформації.

Водойми різних типів відрізняються за сольовим складом води. В океанічній воді солоність відносно стала - 34-35 %.

Оскільки вміст солей у воді впливає на їх надхо­дження в організм, то цей чинник обмежує поши­рення гідробіонтів. Якщо мешканці прісних водойм вимушені виводити надлишок води з організму (одноклітинні — за допомогою скоротливих вакуолей, багатоклітинні тварини — органів виділення), то со­лоних — зберігати її (наприклад, завдяки непроник­ним для води покривам). Лише деякі види можуть мешкати в широкому діапазоні солоності води (на­приклад, рачки-артемії).

Кисень, який міститься у воді, надходить туди з атмосферного повітря, а також виділяється фотосинтезуючими організмами, що мешкають у верхніх шарах водойм. Із збільшенням глибини концентра­ція кисню у воді знижується. Тож глибоководні організми пристосувалися до існування в умовах дефіциту кисню.

Густина води — один із провідних факторів водного середовища існування. З нею пов'язаний тиск: при зануренні на кожні 10 м він зростає приблизно на 1 ат­мосферу, на великих глибинах він може перевищу­вати 1 000 атмосфер. Тому гідробіонти пристосовані до існування на певних глибинах і лише окремі види (деякі черви, голкошкірі) здатні існувати від приплив­но-відпливної зони до глибин у кілька тисяч метрів.

На життя гідробіонтів впливає і в'язкість води. Більша в'язкість солоної води порівняно з прісною полегшує ширяння організмів у її товщі.

Пересування водних мас зумовлене положенням Землі відносно Сонця і Місяця відносно Землі (при­пливи і відпливи), земним тяжінням (течія річок), впливом вітру тощо. Рух води забезпечує міграції гідробіонтів і переміщення кормової бази. Організ­ми, які мешкають у припливно-відпливній зоні, ма­ють особливі пристосування. Під час відпливу вони закопуються в пісок, ховаються у черепашках, буди­ночках (кільчасті черви, молюски, вусоногі раки) або мігрують у відкрите море (медузи). Певні пристосу­вання мають і організми, які мешкають у прісних водоймах зі швидкою течією (водорості, райдужна форель, личинки комах).

Організми, які населяють водойми, що періодично пересихають, пристосовані до переживан­ня періодів відсутності води. Як правило, вони мають короткі періоди розвитку, за які здатні значно збільши­ти свою чисельність. Посушливий період вони пере­живають у неактивному стані (фази яйця, цист, спор тощо). Наприклад, яйця рачків-щитнів у висушеному стані можуть не втрачати життєздатності до 8 років.

Під час посушливого періоду деякі організми мо­жуть закопуватись у дно (війчасті та малощетинкові черви, водяні комахи та їхні личинки, деякі риби тощо), іноді утворюючи зовнішню захисну оболонку.

Тривалість переживання гідробіонтами посушли­вого періоду залежить від їхньої здатності утримувати воду в своєму тілі. Втрати води зменшуються завдяки ущільненню покривів, утворенню додатко­вих захисних оболонок тощо. Коли гідробіонти не­здатні зберегти необхідну кількість води в організмі, вони часто переходять у стан анабіозу.

Грунт — це верхній родючий шар твердої оболонки Землі (літосфери), утворений діяльністю живих орга­нізмів. Ґрунт становить собою систему порожнин, заповнених водою або повітрям. Завдяки наявності води умови існування дрібних організмів у ґрунті наближаються до подібних у водоймах. Вологість ґрунту завжди вища, ніж повітря, тому організмам легше переживати періоди посухи в ґрунті.

Іншою характерною особливістю ґрунту як сере­довища існування організмів є порівняно невелика амплітуда добових і сезонних коливань температу­ри (наприклад, на глибині понад 2 м сезонні коли­вання температури майже не відчуваються). Це дає організмам можливість переживати в глибині ґрунту в активному чи неактивному стані періоди ви­соких або низьких температур. Значні запаси орга­нічних речовин ґрунту слугують кормовою базою для різноманітних організмів.

Різні типи ґрунтів відрізняються за розмірами ґрун­тових часток і вмістом органічних сполук. Розміри ґрунтових часток визначають шпаристість ґрунтів: чим вони більші, тим більший діаметр шпар. У свою чер­гу, розміри шпар впливають на властивості ґрунту: в ґрунтах з добре розвиненою шпаристістю легше вглиб проникають розчини солей і повітря, а також легше прокладати ходи тваринам (наприклад, ходи дощо­вих черв'яків виявляли на глибині до 8 м).

Над ґрунтом розташований шар підстилки, який формується здебільшого з рослинного опаду. За учас­тю мешканців підстилки (бактерій, грибів, водоростей, тварин) її органічні речовини активно переробля­ються, перемішуються з мінеральними і надходять у верхній шар ґрунту.

Верхній шар ґрунту - гумусовий. Він темно забар­влений і має високий вміст органічних сполук. Саме цей шар і визначає родючість ґрунту, тобто забезпе­чує рослин водою та елементами живлення. В се­редньому шарі ґрунту осідають і переробляються сполуки, які надійшли з верхнього шару. Нижній шар — це материнська порода, матеріал якої з часом подрібнюється і перетворюється на ґрунт.

Ґрунт — стабільніше середовище існування порівня­но з наземно-повітряним. За допомогою вертикаль­них міграцій мешканці ґрунту (тварини, бактерії) знаходять оптимальні умови існування. Більшість мешканців ґрунту потребують підвищеної вологості, що пов'язано з характером живлення або нездатні­стю покривів утримувати вологу в їхньому тілі.

Склад ґрунтового повітря значно відрізняється від атмосферного: вміст вуглекислого газу в 10—100 разів вищий, а кисню — в декілька разів нижчий. Оскіль­ки кисень надходить у ґрунт переважно з атмосфер­ного повітря, то з глибиною його вміст знижується.

Різ­номанітність умов існування в фунті зумовлює і різно­манітність організмів, які там мешкають. У ґрунті розташовані кореневі системи і видозмінені пагони вищих рослин. На поверхні та у верхніх ша­рах ґрунту мешкають водорості (зелені, діатомові), гриби, лишайники, ціанобактерії. Ґрунтові бактерії дуже різноманітні; в деяких ґрунтах вони можуть проникати вглиб до кількох метрів. Серед них є авто­трофи (переважно хемосинтетики) і гетеротрофи. Ґрунтові гриби трапляються в ґрунтах різних типів, де є запаси органіки.

Серед тварин трапляються як постійні мешканці ґрунту (круглі та малощетинкові черви, деякі кліщі, комахи, кроти, землерийки, сліпаки), так і види, які мешкають у ньому протягом більшої частини свого життєвого циклу (наприклад, личинки хрущів). Деякі види тварин мешкають у ґрунті лише під час несприятливих періодів (зимівлі, посухи): деякі ко­махи, земноводні, плазуни, ссавці.

Тварини мають певні пристосування до життя в ґрунті, насамперед до пересування в ньому. Одні тва­рини активно прокладають ходи за допомогою ско­рочень мускулатури тіла (дощові черв'яки), інші — за допомогою риючих кінцівок (вовчок, кріт). Дрібні тварини (найпростіші, круглі черви, кліщі) пересу­ваються ґрунтовими шпарами. Пристосуванням до низького вмісту кисню в ґрунті є здатність поглина­ти його крізь тонкі покриви (круглі та дощові черви тощо). Нестачу кисню, вологи або, навпаки, перезво­ложений тварини здатні уникати за допомогою вер­тикальних міграцій (круглі та кільчасті черви, кліщі, комахи тощо).

Особливе середовище існування — живі організ­ми — за своїми властивостями значно відрізняється від інших. Воно досить різноманітне. Так, якщо на організми, які мешкають на поверхні інших, факто­ри довкілля впливають безпосередньо, то на ті, що живуть усередині хазяїна, ці фактори діють лише опосередковано. В ролі хазяїв можуть бути будь-які організми - від бактерій до квіткових рослин і ссавців.

Усі форми співіснування різних видів організмів називають симбіозом (від грец. сим — разом і біос — життя). Симбіоз може ґрун­туватись на харчових зв'язках (коли організм хазяї­на, залишки його їжі чи продукти життєдіяльності слугують їжею симбіонту) або просторових (симбіонт оселяється всередині або на поверхні організму ха­зяїна чи організми різних видів спільно використо­вують певні місце існування: нори, черепашки тощо).

Симбіоз може бути обов'язковим або необов'яз­ковим. У першому випадку існування обох орга­нізмів або одного з них неможливе один без іншого (гриби, що входять до складу лишайників, стьожкові черви — паразити хребетних тварин тощо). У друго­му випадку організми можуть існувати разом або окремо один від одного (наприклад, деякі актинії і раки-самітники). Залежно від характеру взаємо­зв'язків розрізняють такі основні типи симбіозу: па­разитизм, коменсалізм і мутуалізм.

Паразитизм (від грец. пара — біля та ситос — живлення) — тип взаємозв'я­зків між організмами різних видів, за яких один із них (паразит) тривалий час використовує іншого (ха­зяїна) як джерело живлення і середовище існуван­ня, частково чи повністю покладаючи на нього регуляцію своїх взаємозв'язків із зовнішнім середо­вищем. Паразитизм трапляється серед різних груп організмів: бактерій, грибів (сажки, борошнисто-росяні, ріжки), тварин (найпростіші, плоскі та круглі черви, членистоногі) і, навіть, рос­лин (повитиця, вовчок). Усі віруси - внутрішньоклі­тинні паразити.

Паразитизм - приклад антагоністичних взаємо­зв'язків між організмами: хазяїн за допомогою імунних та інших захисних реакцій намагається по­збутися паразитів, а ті, у свою чергу, — їх послабити або повністю нейтралізувати. В деяких випадках паразити так впливають на імунну систему хазяїна, що вона не розпізнає їх як чужорідні об'єкти і не ви­робляє проти них захисні реакції.

Протягом спільного історичного розвитку паразит і хазяїн пристосовуються один до одного, і гострота їхніх антагоністичних взаємозв'язків зменшується. Це пояснюється тим, що передчасна загибель хазяї­на може спричинити і загибель паразита. Тому па­разити, в яких зв'язки з організмом хазяїна виникли еволюційно відносно недавно (наприклад, людина і вірус СНІДу) або невластиві йому, як правило, зав­дають більшої шкоди, ніж ті, що пройшли з орга­нізмом хазяїна тривалий шлях спільної еволюції (наприклад, бичачий ціп'як і людина).

Існування в такому специфічному середовищі, як організм хазяїна, зумовлює формування у паразитів особливих пристосувань. Оскільки фактори зовніш­нього середовища впливають на паразитів пере­важно через організм хазяїна, в них спостерігають спрощення або повну втрату певних органів чи їхніх систем (травної, нервової, органів чуттів). Натомість, у паразитів, як правило, добре розвинені органи при­кріплення (присоски, гачки тощо) і статева система (наприклад, у члениках деяких видів стьожкових червів закладається від 2 до 14 наборів чоловічих і жіночих статевих органів). Тому для більшості пара­зитів характерна значна плодючість. Наприклад, самка людської аскариди відкладає за добу до 240 тис. яєць, а бичачий ціп'як протягом усього життя (до 18 років) - понад 10 млрд. Це пояснюється загибеллю великої кількості паразитів ще до завершення їхнього розвитку.

Багатьом паразитам властиві складні життєві цик­ли, які супроводжуються зміною різних поколінь, хазяїв і середовищ життя, що забезпечує їхнє вижи­вання та розповсюдження.

Слід зазначити, що паразити, проникаючи в різні органи й тканини хазяїна, забезпечені чималими запасами їжі. Багато паразитів внутрішніх органів мешкає в умовах нестачі або відсутності вільного кисню, внаслідок чого в них переважають процеси безкисневого розщеплення запасних поживних ре­човин (переважно глікогену).

Роль паразитів у житті людини і культурних рос­лин, звичайно, зрозуміла. Але яка ж їхня роль у при­роді? Безсумнівно, паразити відіграють певну роль у природних угрупованнях організмів. Одні з них, які мало шкідливі для місцевих видів, можуть спри­чиняти тяжкі захворювання особин тих видів, які нехарактерні для даних угруповань. Наприклад, паразитування одноклітинних тварин — трипаносом у крові антилоп не спричиняє тяжких наслідків, але, потрапивши в організм людини, вони призво­дять до смертельно небезпечної сонної хвороби. Так паразити ніби «захищають» екосистеми від проник­нення нових видів. Інші паразити, шкідливі для видів місцевих екосистем, регулюють їхню чисельність, запобігаючи надмірному зростанню густоти попу­ляцій хазяїна (наприклад, збудник чуми в поселен­нях бабаків, чорних пацюків та інших гризунів).

Коменсалізм (від лат. ком - разом і менса - стіл, трапеза) - такий тип взаємозв'язків між організмами різних видів, за якого один із них (коменсал)використовує іншого (хазяїна), його житло, залишки їжі чи про­дукти життєдіяльності, не завдаючи йому помітної шкоди. Проте і користі коменсал організму хазяїна не приносить. Прикладом коменсалізму може слугувати оселення невеликого краба (пінікси) в ман­тійній порожнині двостулкового молюска (гребінця), де він живиться залишками їжі хазяїна.

Коменсалізм може відбуватись у формі квартирантства або нахлібництва. В першому випадку коменсал використовує для оселення організм хазяї­на чи його житло, в другому — живиться залишками його їжі чи продуктами його життєдіяльності.

Прикладом квартирантства слугують орхідеї, які оселяються на стовбурах дерев, а на­хлібництва - інфузорії, що мешкають у шлунку жуй­них парнокопитних і живляться симбіотичними бактеріями. А один із середземноморських крабів (мелія) постійно тримає в клешнях двох актиній, споживаючи частину їхньої здобичі.

Мутуалізм (від лат. мутуус — взаємний) — такий тип співіснування різних видів, від якого вони дістають взаємну користь. Часто види, які перебувають у мутуалістичних взаємозв'язках, не можуть існувати один без одного. Наприклад, деякі одноклітинні джгутикові постійно мешкають у кишеч­нику комах (тарганів, термітів тощо). Джгутикові ви­робляють особливі ферменти, які розщеплюють целюлозу до простих цукрів, що легко засвоюються організмом комахи. Постачаючи хазяїну поживні ре­човини, ці найпростіші знаходять у їхньому кишеч­нику їжу й захист від дії несприятливих умов довкілля. Якщо комах штучно позбавити найпрості­ших, вони загинуть від голоду навіть за достатньої кількості целюлози в їжі, оскільки ферменти, які роз­щеплюють цю сполуку, самі не виробляють.

Іншими прикладами мутуалістичних взаємозв'я­зків слугують відносини актинії і рака-самітника, а також бульбочкових бактерій і корене­вої системи бобових рослин. Так, рак-самітник для актинії є засобом пересування, що краще забезпе­чує її їжею, актинія, завдяки своїм жалким кліти­нам, забезпечує надійний захист рака. Бульбочкові бактерії, які оселяються в клітинах кореневої систе­ми бобових рослин, постачають їм нітроген, тобто пе­ретворюють атмосферний азот на такі хімічні сполуки, які можуть засвоїти рослини. Бактерії, у свою чергу, одержують від рослин синтезовані ними органічні сполуки.

Категория: Лекції з біології (для І курсу) | Добавил: Директор
Просмотров: 2167 | Загрузок: 0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Меню сайта
навигация
Лекції з біології (для І курсу) [36]
лабораторные [9]
практические [5]
самостоятельная работа [9]
додаткові матеріали [1]
Форма входа

Поиск
Сайты WebGrup
Огромная коллекция мобильных фильмов + игры

Фильмы в мобильном формате мр4 320х240

Огромный мир полезных файлов - у нас есть все!

Развлекательный мобильный портал

Учим на отлично! - образовательный сайт

Онлайн-кинотеатр HD-фильмов

Реклама на сайтах WebGrup

Полезные ресурсы
Каркаралинский государственный природный национальный парк
Общаемся
карта посетителей
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


видео-онлайн
01:43:41

Генетическая инженерия сегодня

  • Просмотры:
  • Всего комментариев: 1
  • Рейтинг: 0.0

клітина тварин

  • Просмотры:
  • Всего комментариев: 0
  • Рейтинг: 0.0
00:00:29

лейкоцит охотится за бактерией

  • Просмотры:
  • Всего комментариев: 1
  • Рейтинг: 0.0
учебники
Хімія 10 клас Н.М. Буринська, В.М. Депутат, Г.Ф. Сударева, Н.Н. Чайченко 

Старова О. О. Алгебра та початки аналізу. 10 клас. Академічний рівень. Серія «Мій конспект» 

Фізика 10 клас. Академічний рівень: Підручник для загальноосвітніх навчавчальних закладів 

Copyright MyCorp © 2018Конструктор сайтов - uCoz