Шпаргалка по "Экологии"

5. Основные среды  жизни. На нашей планете живые организмы в ходе длительного исторического развития освоили четыре среды жизни, которые распределились соответственно минеральным оболочкам: гидросфера, литосфера, атмосфера

Основные среды  жизни

Водная среда  жизни была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В дальнейшем, в ходе исторического развития, организмы  начали заселять наземно - воздушную  среду жизни. Появились наземные растения и животные, бурно эволюционируя, адаптируясь к новым условиям жизни. Функционирование живого вещества на суше привело к постепенному преобразованию поверхностного слоя литосферы в  почву, по выражению В. И. Вернадского (1978), в своеобразное биокосное тело планеты. Почву заселили как водные, так и наземные организмы, создав специфический комплекс ее обитателей.

Четвертой средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых является целым  миром для населяющих его паразитов  и симбионтов.

Основные среды  жизни:

водная среда  жизни

наземно-воздушная  среда

почвенная среда  жизни

.Воздушно – наземная среда – характеризуется непостоянством действия факторов. Ярко выражены климатические факторы: лучистая E; t ; влажность; воздух; свет.

Водной  средой называют такую среду, в которой  вода играет важную роль, как наружная среда.

Вода  занимает приблизительно 71% поверхность  земного шара. Более 98 % - солёная  вода,

1.2% - льды  полярных областей.

~0,45% реки, озера, болота, родники, подземная  пресная вода и т.д.

Почва - является продуктом жизнедеятельности  организмов, включая и микроорганизмы, как современных, так и принадлежащих "былым биосферам". Почва - важнейший  компонент любой экологической  системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ, в  свою очередь составляющих основу пищевых  цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы  Земли, ее биосферу. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется наличием и состоянием земельных  ресурсов, плодородием почв.

Между тем, за историческое время на нашей  планете было утрачено до 20 млн. км² земель сельскохозяйственного назначения. На каждого жителя Земли нынче приходится в среднем всего 0,35-0,37 га, тогда как в 70-х годах эта величина составляла 0,45-0,50 га. Если современная ситуация не изменится, то через столетие, при таких темпах потерь, общая площадь угодий, пригодных для земледелия сократится с 3,2 до 1 млрд. га.

Использование одними организмами других для удовлетворения своих потребностей – распространенное в природе явление. Нет практически  ни одного многоклеточного организма, не имеющего внутренних обитателей. Чем  выше организация организма, тем  разнообразнее его внутренняя среда, ткани и органы и тем более  разнообразные условия может  он предоставить для проживания своим  сожителям.

6. Приспособленность  организма к свету.  Фотопериодизм.  Ярусное расположение растений в биогеоценозе — пример приспособленности их к использованию энергии света. Размещение в первом ярусе наиболее светолюбивых растений, а в самом нижнем — теневыносливых (папоротник, копытень, кислица). Плотное смыкание крон в лесных сообществах — причина небольшого числа ярусов в них.

Фотопериодизм — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня  и соотношение между темным и  светлым временем суток (фотопериодами).

Термин «фотопериодизм» (англ. photoperiodism) предложили в 1920 году американские учёные У. Гарнер и Г. Аллард, которые открыли данную реакцию у растений.Содержание [показать]

Фотопериодизм у растений

Под действием  реакции фотопериодизма растения переходят  от вегетативного роста к зацветанию. Эта особенность является проявлением  адаптации растений к условиям существования, и позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное  время года. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные  воздействия — яровизация растений.

За восприятие фотопериодических условий у  растений отвечают особые рецепторы  листьев (например, фитохром).

Фотопериодизм у животных

Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.

7. Приспособление организмов  к температурному  режиму.  Температура - важнейший из ограничивающих (лимитирующих) факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которых вид смертельно поражают жара или холод. Если не принимать во внимание некоторые уникальные исключения, все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50 °С. В «оптимальном интервале» организмы чувствуют себя комфортно, активно размножаются и численность популяции растет. К крайним участкам температурного предела жизни -- «пониженной жизнедеятельности» -- организмы чувствуют себя угнетенно. При дальнейшем похолодании в пределах «нижней границы стойкости» или увеличении жары в пределах «верхней границы стойкости», организмы попадают в «зону смерти» и погибают.Этим примером иллюстрируется общий закон биологической стойкости (по Ламотту), применимый к любому из важных лимитирующих факторов. Величина «оптимального интервала» характеризует «величину» стойкости организмов, т. е. величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую валентность».

Адаптационные процессы у животных по отношению  к температуре привели к появлению  пойкилотермных и гомойотермных  животных. Подавляющее большинство  животных появляются пойкилотермными, т. е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры  окружающей среды: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Значительно меньшая  часть животных -- гомойотермные, т. е. имеют постоянную температуру  тела, независящую от температуры  внешней среды: млекопитающие (в  том числе и человек), имеющие  температуру тела 36--37 °С, и птицы  с температурой тела 40 °С.

Активную жизнь  при температуре ниже нуля могут  вести только гомойотермные животные. Пойкилотермные хотя выдерживают температуру  значительно ниже нуля, но при этом теряют подвижность. Температура порядка +40 °С, т. е. даже ниже температуры свертывания  белка, для большинства животных предельна.

Не меньшее  значение температура играет в жизни  растений. При повышении температуры  на 10 °С интенсивность фотосинтеза  увеличивается в два раза, но лишь до +30--35 °С, затем его интенсивность  падает, и при +40--45 °С фотосинтез вообще прекращается. При 50 °С большинство  наземных растений погибают, что связано  с интенсификацией дыхания растений при повышении температуры, а  затем его прекращение при 50 °С.

Температура влияет и на ход корневого питания  у растений: этот процесс возможен лишь при условии, когда температура  почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры  наземной части растения. Нарушение  этого равновесия влечет за собой  угнетение жизнедеятельности растения и даже его гибель.

Известны морфологические  приспособления растений к низким температурам, так называемые жизненные формы  растений, которые, например, можно  выделить по положению почек возобновления  растительных видов по отношению  к поверхности почвы и к  защите, которую они получают от снежного покрова, лесной подстилки, слоя почвы и т. п. Вот некоторые  из форм (по Раункеру): эпифиты -- растут на других растениях и не имеют корней в почве; фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) -- их почки остаются над поверхностью снега, нуждаются в защите покровными чешуйками; криптофиты или геофиты, теряют всю видимую растительную массу и прячут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве; терофиты -- однолетние растения, отмирающих с наступлением неблагоприятного сезона, выживают лишь семена или споры.

Морфологические адаптации к климатическим условиям жизни и, прежде всего, к температурным  наблюдаются также у животных. Жизненные формы животных одного вида, например, могут сформироваться под воздействием низких температур, от -20 до-40 °С, при которых они вынуждены  накапливать питательные вещества и увеличивать массу тела: из всех тигров самый крупный амурский тигр, живущий в наиболее северных и  суровых условиях. Эта закономерность именуется правилом Бергмана: у теплокровных животных размер тела особей в среднем  больше у популяций, живущих в  более холодных частях ареала распространения  вида.

Но в жизни  животных гораздо большее значение имеют физиологические адаптации, простейшей из которых является акклиматизация -физиологическое приспособление к  перенесению жары или холода. Например, борьба с перегревом путем увеличения испарения, борьба с охлаждением  у пойкилотермных животных путем  частичного обезвоживания своего тела или накопления специальных веществ, понижающих точку замерзания, у гомойотермных -за счет изменения обмена веществ.

Существуют и  более радикальные формы защиты от холода - миграция в более теплые края (перелеты птиц; высокогорные серны  на зиму переходят на более низкие высоты, и др.), зимовка - впадение в  спячку на зимний период (сурок, белка, бурый медведь, летучие мыши: они  способны понижать температуру своего тела почти до нуля, замедляя метаболизм и, тем самым, трату питательных  веществ).

Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а насекомые -вообще в  неподвижном, остановившись в своем  развитии. Это явление называют диапаузой, и она может наступать на разных стадиях развития насекомых - яйца, личинки, куколки и даже на стадии взрослой особи (бабочки, например).Таким  образом, температура, являясь важнейшим  лимитирующим фактором, оказывает весьма существенное влияние на адаптационные  процессы в организмах и популяциях наземно-воздушной среды.

8. Биологические ритмы.  Биологи́ческие ри́тмы — периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов в организме или явлений природы. Является фундаментальным процессом в живой природе. Наукой, изучающей биоритмы, является хронобиология. По связи с естественными ритмами окружающей среды биоритмы подразделяются на физиологические и экологические.

Экологические ритмы по длительности совпадают  с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. (суточные, сезонные, приливные  и лунные ритмы). Благодаря экологическим  ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится  к ожидаемым условиям существования. Экологические ритмы служат организму  как биологические часы.Физиологические ритмы не совпадают с каким-либо естественным ритмом (ритмы давления, биения сердца и артериального давления). Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. По причине возникновения биоритмы делятся на эндогенные (внутренние причины) и экзогенные (внешние). По длительности биоритмы делятся на циркадианные (около суток), инфрадианные (более суток) и ультрадианные (менее суток).

 Инфрадианные ритмы.Ритмы длительностью больше суток. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек). Существует тесная зависимость между фазой солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом «переполюсовки» магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, то есть 22 года). В деятельности Солнца выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий. Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных (околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и др.

Ультрадианные ритмы. Ритм длительностью меньше суток. Пример-концентрация внимания, уменьшение болевой чувствительности вечером, процессы секреции, цикличность фаз, чередующихся на протяжении 6-8-часового нормального сна у человека. В опытах на животных было установлено, что чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток очень заметно

Циркадианные (околосуточные) ритмы.Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Он является видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных условиях и принадлежит к свободно текущим ритмам. Это ритмы с не навязанным внешними условиями периодом. Они врожденные, эндогенные, то есть обусловлены свойствами самого организма. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-28 часов, у животных 23-25 часов. Поскольку организмы обычно находятся в среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации. В опытах на животных установлено наличие ЦР двигательной активности, температуры тела и кожи, частоты пульса и дыхания, кровяного давления и диуреза. Суточным колебаниям оказались подвержены содержания различных веществ в тканях и органах, например, глюкозы, натрия и калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др. По существу, в околосуточном ритме колеблются все показатели эндокринные и гематологические, показатели нервной, мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. В этом ритме содержание и активность десятков веществ в различных тканях и органах тела, в крови, моче, поте, слюне, интенсивность обменных процессов, энергетическое и пластическое обеспечение клеток, тканей и органов. Этому же циркадианному ритму подчинены чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и переносимость функциональных нагрузок. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.Установлена зависимость суточной периодики, присущей растениям, от фазы их развития. В коре молодых побегов яблони был выявлен суточный ритм содержания биологически активного вещества флоридзина, характеристики которого менялись соответственно фазам цветения, интенсивного роста побегов и т. д. Одно из наиболее интересных проявлений биологического измерения времени — суточная периодичность открывания и закрывания цветков и растений. Экзогенные биологические ритмы.Влияние (отражение) лунных ритмов на отлив и прилив морей и океанов. Соответствуют по циклу фазам Луны (29.53 суток) или лунным суткам (24.8 часов). Лунные ритмы хорошо заметны у морских растений и животных, наблюдаются при культивировании микроорганизмов. Психологи отмечают изменения в поведении некоторых людей, связанные с фазами луны, в частности, известно, что в новолуние растёт число самоубийств, сердечных приступов и пр. Возможно, менструальный цикл связан с лунным циклом. Псевдонаучная теория «трёх ритмов» Теория «трех ритмов» о полной независимости этих многодневных ритмов как от внешних факторов, так и от возрастных изменений самого организма. Пусковым механизмом этих исключительных ритмов является только момент рождения (или зачатия) человека. Родился человек, и возникли ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. Графическим изображением этих ритмов является синусоида. Однодневные периоды, в которые происходит переключение фаз («нулевые» точки на графике) и которые якобы отличаются снижением соответствующего уровня активности, получили название критических дней. Если одну и ту же «нулевую» точку пересекают одновременно две или три синусоиды, то такие «двойные» или «тройные» критические дни особенно опасны. Не подтверждено исследованиями.