Способи переживання живими організмами несприятливих умов (зимівля, сплячка, анабіоз, міграції тощо).

Зимівка- способи переживання несприятливого зимового періоду (низькі температури, відсутність корму) тварин помірних та холодних поясів. У безхребетних – існують цикли розвитку, де одна із фаз – холодостійка (приклад: яйця сарани, личинки жуків, лялечки метеликів). У теплокровних тварин - сплячка (гібернація) - ведмідь, їжак, борсук - під час неї уповільнюються біологічні процеси. У рослин зимівля супроводжується припиненням або різким уповільненням фізіологічних процесів. Фізіологічний сенс – збереження енергії у несприятливих умовах. Літня сплячка пов'язана з сезонним дефіцитом вологи (естівація) - риби, що дихають.

Анабіоз- Стан організму, при якому фізіологічні процеси тимчасово припиняються або так уповільнені, що відсутні видимі прояви життя, спостерігається при різкому погіршенні умов існування – низька температура, посуха. При настанні сприятливих умов – відновлення нормального рівня життєдіяльності, найстійкіші цисти. У пойкілотермних – земноводних (жаб, жаб, тритонів) – тривалий вплив високих температур для пробудження. Діапауза- окремий випадок анабіозу, у комах спостерігається - личинкова (у глоду), лялькова, імагінальна (комар) діапауза.

Зимовий сон- гальмування в корі головного мозку та підкіркових областей, що супроводжується зниженням обміну речовин. Зимовий сон дозволяє тваринам пережити несприятливий період

року. Зимовий сон відрізняється від сплячки меншою інтенсивністю процесу гальмування всіх функцій та здатністю прокинутися.

Еміграція- Це масове переселення тварин зі звичайних місць проживання.

Кочівка– короткострокове та недалеке переміщення тварин з однієї місцевості до іншої як пристосування до переживання несприятливих умов життя. Розрізняють сезонні, періодичні та випадкові форми кочівлі. Причина: зима, посуха, зимівля, у травоїдних копитних – наявність корму. При цьому під час кочувань тварини не завжди повертаються до вихідних місць, спостерігаються різні маршрути.

Міграція- періодичні чи неперіодичні, горизонтальні та вертикальні закономірні переміщення тварин на індивідуальну ділянку проживання особини (їх групи) за сезон, рік чи ряд років. Її особливості: строга сезонність, наявність механізму контролю її календарних термінів, множинна перебудова фізіологічних систем організму через подальше посилення енерговитрат, необхідність орієнтації у просторі, міграцію залучаються особини у певному фізіологічному стані, масовість, пов'язана із синхронізацією термінів розвитку міграційного особин. Сезонна міграція відома для багатьох тварин таксонів, найбільш добре вивчена у птахів, а також нерестові міграції риб. Розрізняють активні, пасивні, кормові, розселюючіта інші форми міграції тварин.

47. Структура популяцій: просторова та демографічна.

Основні показники структури популяцій – чисельність, розподіл організмів у просторі та співвідношення різноякісних особин. Кожна особина має певні розміри, підлогу, відмінні рисиморфології, особливості поведінки, свої межі витривалості та пристосовності до змін середовища. Розподіл цих ознак у популяції також характеризує її структуру. Структура популяції не стабільна. Зростання та розвиток організмів, народження нових, загибель від різних причин, зміна навколишніх умов, збільшення чи зменшення чисельності ворогів – все це призводить до зміни різних співвідношень усередині популяції.

Зміна пір року в помірному поясі тягне за собою значні зміни в житті природи, пов'язані, в першу чергу, зі зміною температури. Пристосування рослин та тварин, пов'язані зі зміною зовнішніх умов, мають різну формуі прояви: у ссавців відростає густий підшерстя, перелітні птахизмінюють довкілля, інші птахи покриваються пухом, що є поганим провідником тепла і оберігає тварин взимку від переохолодження.

Підготовка до зими

У літа зростання багатьох видів рослин припиняється, зменшується кількість квітучих рослин, закінчується розмноження птахів. Починається дозрівання плодів та насіння; стає помітнішою підготовка до зими.

У рослин накопичуються запасні поживні речовини в органах, що перезимовують: коренях, кореневищах, цибулинах, бульбах.

У комах у спеціальних органах – жирових тілах – накопичується жир. У підшкірній клітковині багатьох ссавців також відкладається жир. Восени у птахів та ссавців відбувається линяння. Опадає листя з дерев та чагарників.

Стан глибокого спокою

Багато видів організмів набули здатності переживати несприятливі умови (високу або дуже низьку температуру, зниження вологості, відсутність їжі та ін) у стані глибокого спокою. Воно характеризується зниженням фізіологічних процесів, уповільненням газообміну, припиненням харчування та нерухомістю у тварин.

Температура, що викликає такий стан, різна для різних видів. У деяких комах, риб та земноводних глибокий спокій настає вже при падінні температури до +15°С, в інших – при +10°С, у третіх – лише за температури, близької до О°С.

У різних видів рослин стан зимового спокою переживають різні органи. У цибулинних рослин - цибулини, у папороті та ряду інших - кореневища, у запашного горошку - підземні бульби, у будяка - притиснуті до землі розетки листя, у більшості ж рослин - насіння.

Безхребетні тварини можуть перезимовувати різних стадіях розвитку. Так, звичайний малярійний комар - на стадії дорослої комахи, джерельний - на стадії личинки, дупляної - на стадії яйця, а метелик капустянка - на стадії лялечки.

Протягом осені та зими у рослин та комах збільшується звикання до холоду, посилюється стійкість до низьких температур. Це отримало назву загартовування.

Анабіоз тварин та рослин

Особливу стійкість до несприятливих умов мають організми в стані анабіозу. При анабіозі життєві процеси тимчасово припинено або настільки знижено, що видимих ​​проявів життя немає.

У квіткових рослин стан анабіозу входить у нормальний цикл життя. Насіння у висушеному стані зберігає схожість багато років. У ряду безхребетних (найпростіших, нижчих ракоподібних, коловраток) анабіоз настає при висиханні калюж і боліт, в яких вони живуть.

Інші безхребетні впадають в анабіоз під час заморожування. Найпростіші деякі членистоногі (дафнії, циклопи, комахи) можуть вмерзати в лід.

У спеціально поставлених дослідах гусениці метеликів перенесли заморожування за температури -7.9°С, а круглі черв'яки -183°С. Спори мохів і папоротей і насіння злаків після висушування були піддані температурі -272°З зберегли схожість.

Встановлено, що до активної життєдіяльності зі стану анабіозу можливе лише тоді, коли тканинна рідина не утворює кристалів, а залишається в переохолодженому стані. Це з тим, що у тканинах утворюється гліцерин, що перешкоджає промерзанню.

Фізіологія сплячки

Зниження інтенсивності обміну речовин, що у ссавців, проявляється у формі сплячки. Причинами наступу її є зниження температури, а також відсутність їжі як взимку, так і влітку, коли рослинність у степу і пустелі вигоряє від спеки.

Хом'яки, бурундуки, кажани, їжаки, деякі види ховрахів впадають у зимову сплячку. В інших видів ховрахів спостерігається літня сплячка, зазвичай, у посушливу половину літа. Під час сплячки знижується активна терморегуляція, температура тіла падає майже до температури навколишнього середовища, уповільнюються всі функції. Частота серцебиття у кажанів, наприклад, падає з 420 до 16 за хвилину.

У деяких ссавців – ведмедів, борсуків, єнотовидних собак, білок – настає зимовий сон, при якому також значно знижується обмін речовин, але немає падіння температури тіла.

Особливі пристрої

Для завершення життєвого циклудеяким рослинам, комахам та ряду інших організмів необхідне охолодження та проходження зимових стадій спокою. У цей час здійснюються певні фізіологічні процеси, які готують організм до нової активної життєдіяльності.

Поведінкові -міграції птахів, кочівля копитних у пошуках корму, заривання в пісок, ґрунт, сніг та ін.

Фізіологічні -різке зниження активності процесів життєдіяльності - анабіоз (стадії стадії у безхребетних, припинення активності рептилій при низьких температурах, зимова сплячкассавців).

Морфологічні -вовняний покрив та підшкірний жир у тварин в умовах холодного клімату, економне використання води у пустельних тварин тощо.

Приклади адаптації.

Температурає одним із головних факторів, що безпосередньо впливають на всі організми.

Ектотермні тварини (пойкілотермні, холоднокровні).

Все окрім птахів та ссавців. Пасивний тип адаптації до температури.

Низький рівень обміну речовин. Головне джерелонадходження теплової енергії – зовнішній. Активність залежить від температури довкілля.

Ендотермні тварини (гомойотермні, теплокровні).

Птахи та ссавці. Активний тип адаптації до температури. Забезпечуються теплом за рахунок власної теплопродукції та здатні активно регулювати виробництво тепла та його витрачання (наявність хімічної терморегуляції за рахунок виділення тепла, наприклад, при диханні, та фізичної терморегуляції за рахунок теплоізоляційних структур (жирового прошарку, пір'я, волосся))

"Правило Аллена".

Чим холодніший клімат, тим коротші частини тіла, що виступають (наприклад, вуха).

Приклад:Пісець у полярних широтах, Руда лисиця у помірних широтах, Африканська лисиця фенек.

"Правило Бергмана".

Тварини одного виду в різних кліматичних умовахмають різна вага: вони більші в холодних умовах і дрібніші - в теплих.

Приклад:Імператорський пінгвін – найбільший – живе в Антарктиді,

Галапагоський пінгвін – найменший – живе на екваторі.

"Правило Глогера".

Географічні раси тварин у теплих та вологих регіонах пігментовані сильніше (тобто особини темніші), ніж у холодних та сухих.

Приклад:Білий ведмідь, бурий ведмідь.

Адаптація рослин до переживання несприятливих умов.

Морфологічні -скидання листя, перезимовування багаторічних органів (цибулин, кореневищ, бульб) у ґрунті, збереження у вигляді насіння або суперечка.

Фізіологічні -вміст солей в організмі галофітів, особливості метаболізму, «фізіологічна» сухість болотяних рослин.

Поведінкові -«Втеча» від несприятливих умов у часі: короткий період вегетації (ефемери та ефемероїди).

Білет № 10

Життєві форми та приклади.

Життєва форма- Зовнішній (фізіономічний) образ організму, комплекс морфологічних, анатомічних, фізіологічних та поведінкових ознак, в якому відображається його загальна пристосованість до умов зовнішнього середовища.

Система життєвих форм рослин.

Фанерофіти –дерева.

Хамефіти –чагарники.

Гемікриптофіти –чагарники.

Геофіти –багаторічні трави.

Терофіти –однорічні трави.

Гідрофіти –водяні рослини.

Поодинокий спосіб життя.

Особини популяцій незалежні та відокремлені один від одного.

Характерні певних стадіях життєвого циклу.

Приклад: сонечко, жук-чорнотілка.

Повністю поодиноке існування організмів у природі немає.

Сімейний спосіб життя.

Встановлюються зв'язки між батьками та їх потомством.

Турбота про потомство;

Володіння ділянкою.

Приклад: Ведмідь, Тигри.

Зграї.

Тимчасові об'єднання тварин, що виявляють біологічно корисну організованість дій.

Зграї полегшують виконання будь-яких функцій у житті виду, захист від ворогів, видобуток їжі, міграція.

Найбільш широко зграйність поширена, серед птахів та риб, у ссавців характерні для багатьох собачих.

Стада.

Більш тривалі та постійні об'єднання тварин порівняно зі зграями.

Основу групового поведінки у стадах становлять взаємовідносини домінування – підпорядкування.

Колонії.

Групові поселення осілих тварин.

Вони можуть існувати тривалий час або виникати лише на період розмноження.

Приклад: Колоніальні поселення птахів, Громадські комахи.

На відміну від рослин, тварини гетеротрофи. Так називають організми, нездатні створювати органічні речовиниз неорганічних. Необхідні для свого організму органічні речовини вони виробляють з органічних, які з їжею. На відміну від тварин, рослини утворюють органічні речовини з неорганічних, використовуючи для цього енергію світла. Але в житті тварин світлотак само відіграє важливу роль. Багато тварин мають органи зору, що дозволяють орієнтуватися у просторі, відрізняти особин свого виду з інших, шукати їжу, здійснювати міграції тощо. Одні види тварин активні вдень ( соколоподібні, ластівки, зебри), інші - вночі ( таргани, сови, їжаки).

Більшість видів тварин мешкає в умовах, що змінюються протягом року. Навесні поступово збільшується тривалість світлового дня, а з наближенням осені вона починає зменшуватися. Реагуючи на зміни тривалості світлового дня, тварини заздалегідь можуть готуватися до настання змін у природі. Реакція організмів на зміни тривалості світлового дня називається фотоперіодизм.

Ще один важливий фактор неживої природи, що впливає на життєдіяльність організмів, - це температура. У холоднокровних тварин (безхребетних, риб, земноводних, плазунів) температура тіла залежить від температури навколишнього середовища. В умовах низьких температур вони впадають у стан заціпеніння.

Теплокровні тварини (птахи, ссавці) здатні підтримувати температуру тіла, незалежно від її змін у навколишньому середовищі, на більш-менш постійному рівні. Для цього їм потрібно витрачати багато енергії. Тому взимку перед ними гостро постає проблема пошуку їжі.

Тварин, які мешкають в умовах знижених температур, називають холодолюбними (пінгвіни, білий ведмідь , глибоководні риби та ін). Ці тварини мають добре розвинений волосяний чи пір'яний покрив, шар підшкірного жиру тощо.

Види, що мешкають в умовах підвищених температур, називають теплолюбними (мадрепорові корали, антилопи, бегемоти, по-лякатита ін) (Рис. 276, 4-6).Багато видів здатні жити за умов періодичної зміни температур. Їх називають холодостійкими (вовки, лисиці, сіра вороната ін) .

Ще один екологічний фактор, який відіграє важливу роль у житті тварин, — це вологість . У тілі багатьох тварин міститься 50-60% води, а тілі медуз до 98%. Вода забезпечує транспорт речовин по організму, бере участь у їх хімічних перетвореннях, регуляції температури тіла, виведенні кінцевих продуктів обміну речовин і т.д. Серед тварин виділяють вологолюбних, посу-хостійкихі сухолюбних. До вологолюбним відносять ті види тварин, які можуть мешкати тільки в умовах підвищеної вологості (наприклад, мокриці, дощові хробаки , земноводні). На відміну від них, сухолюбні види (жук-скарабей священний, пустельні види змійі ящірокта ін) здатні ефективно утримувати воду у своєму тілі. Це дає можливість жити за умов посушливих степів і пустель. Багато видів тварин відносять до посухостійким: вони здатні переживати певні періоди посухи (багато видів жуків, плазунів, ссавцівта ін).

Для тварин, що мешкають у водному середовищі, важливий сольовий склад води. Одні види найпростіших, ракоподібних риб можуть мешкати тільки в прісних водоймах, інші - тільки в морях. Матеріал із сайту

Переживання тваринами тривалих періодів несприятливих умов.Тварини по-різному переживають періоди несприятливих умов. Наприклад, взимку деякі види тварин впадають у сплячку. бурий ведмідь, їжак, борсук та ін.). Це дозволяє їм зменшити витрати енергії в умовах нестачі їжі. У мешканців пустелі сплячка може наступати влітку, посушливий період. Одноклітинні тварини несприятливі умови переносять на стадії цист. Багато безхребетних переживають несприятливі умови на стадії яйця (серед ракоподібних — щитні, багато комах).

Серед факторів неживої природинайбільший вплив на тварин здійснюють:

• світло;
• температура;
• вологість;
• сольовий склад води.

На цій сторінці матеріал за темами:

• Фактори довкілля неживої природи

• Який фактор неживої природи впливає на сосну

• Несприятливі умови природи

• Вплив різних факторів для вмв біологічної природи

• Як тварини впливають на неживу природу

Питання щодо цього матеріалу:

Основні шляхи пристосування організмів до середовища

Багато організмів протягом життя періодично відчувають вплив факторів, що сильно віддаляються від оптимуму. Їм доводиться переносити і сильну спеку, і сильні морози, і літні посухи, і пересихання водойм, і нестачу їжі. Як пристосовуються вони до таких екстремальних ситуацій, коли нормальне життясильно утруднена?

Тривалість життя насіння рослин, що покоюється, залежить від умов зберігання. Підвищення вологості та температури збільшує витрати резервів насіння на дихання, і вони врешті-решт виснажуються. Жолуди дуба зберігаються трохи більше трьох років. Сухе насіння може довго лежати, не втрачаючи схожості: насіння маку - до 10 років, зернівки жита, ячменю та пшениці - до 32, плоди кульбаби - до 68, лотоса - до 250 років. Відомий випадок, коли проросло насіння лотоса, знайдене в торфі болота, що висохло 2000 років тому. Плоди цієї рослини покриті товстою газо- та водонепроникною оболонкою.

У Центральній Антарктиді російські дослідники провели мікробіологічний аналіз зразків льоду із глибини льодовика. Вік верств льоду, у яких виявлено життєздатні мікроорганізми, сягає 10-13 тис. років. Знайдені в основному бактерії, а також суперечки грибів та дріжджів. Пізніше життєздатні бактерії виявили у зразках гірських порід під антарктичним льодовиком. Їхній вік становив від 10 тис. до 10 млн. років.

При погіршенні умов середовища багато видів здатні призупиняти свою життєдіяльність і переходити до стану прихованого життя. Це явище було виявлено в початку XVIIIстоліття, який вперше спостерігав у зроблений ним мікроскоп світ дрібних організмів. Він помітив та описав, що деякі з них можуть повністю висихати на повітрі, а потім “оживати” у воді. У висушеному стані вони здаються повністю неживими. Пізніше такий стан уявної смерті було названо анабіозом ("ана"- Ні, "біос"- Життя).

Глибокий анабіоз – це практично повна зупинка обміну речовин. На відміну від смерті, організми можуть при цьому повертатися до активного життя. Перехід у стан анабіозу надзвичайно розширює можливості виживання організмів у найсуворіших умовах. У дослідах висушене насіння та суперечки рослин, деякі дрібні тварини. коловратки, нематоди витримують тривалий частемператури рідкого повітря (-190 ° С) або рідкого водню (-259,14 ° С).

Коловратка- активно плаваюча та в стані анабіозу

Стан анабіозу можливий лише за повного зневоднення організмів. При цьому важливо, щоб втрата води клітинами тіла не супроводжувалась порушенням внутрішньоклітинних структур.

Більшість видів до цього не здатна. Наприклад, у клітинах вищих рослин є зазвичай велика центральна вакуоля із запасом вологи. При висиханні вона зникає, клітина змінює форму, стискається, та її внутрішню будову порушується. Тому глибокий анабіоз у природі зустрічається рідко. Однак уповільнення обміну речовин і зниження життєдіяльності в несприятливих умовах - явище поширене. Клітини тіла при цьому частково зневоднюються, відбувається також інша перебудова їх складу. Стан організмів, близький до анабіозу, називають криптобіозом або прихованим життям ("криптос"- прихований). У стані зниженого обміну речовин організми різко підвищують свою стійкість і дуже економно витрачають енергію.

До явищ прихованого життя відносяться заціпеніння комах, зимовий спокій рослин, сплячка хребетних тварин, збереження насіння і суперечка в грунті, а дрібних мешканців - у водоймах, що пересихають. У неактивному стані часто перебувають у природі багато видів бактерій, доки виникнуть сприятливі умови їхнього розмноження.

Кажан вушані ховраху стані зимової сплячки

У ховрахау стані активності частота скорочень серця близько 300 ударів на хвилину, а під час сплячки - лише 3. Температура тіла знижується до +5 °С. Незважаючи на низьку інтенсивність обміну речовин, тварини під час сплячки сильно втрачають у вазі та можуть загинути від виснаження, якщо не накопичать до зими достатньо жиру.

Приховане життя - дуже важливий екологічний пристрій. Це можливість переживати несприятливі зміни довкілля. За відновлення необхідних умов організми знову переходять до активного життя.

Переходячи в стан заціпеніння або спокою, рослини та тварини як би підкоряються впливам середовища , Заощаджуючи при цьому витрати на своє існування.

Інший, прямо протилежний шлях виживання організмів пов'язаний з підтримкою сталості внутрішнього середовища незважаючи на коливання впливів зовнішніх факторів. Жива в умовах мінливої ​​температури, теплокровні тварини - птахи та ссавці - підтримують у собі постійну температуру, оптимальну для біохімічних процесів у клітинах тіла.

У вакуолях клітин наземних рослин містяться запаси вологи, що дозволяє їм жити на суші. Багато рослин здатні переносити сильні посухи і рости навіть у спекотних пустелях.

Клітина черешка листя цукрових буряків: 1 – хлоропласти; 2 – ядро; 3 – вакуолі; 4 – цитоплазма; 5 - мітохондрії; 6 - клітинна оболонка

Такий опір впливу зовнішнього середовища вимагає великих витрат енергії та спеціальних пристроїв у зовнішньому та внутрішній будовіорганізмів.

У сухих середньоазіатських пустелях мешкає кілька видів мокриць. Це дрібні наземні ракоподібні, які потребують, як і їхні найближчі водні родичі, високої вологості навколишнього середовища. Живучи в пустелях, вони здатні уникати спеки та сухості. Мокриці риють у глинистому ґрунті вертикальні норки, у глибині яких температура різко знижена, а повітря насичене водяними парами. Годуються вони на поверхні ґрунту рослинними рештками, виходячи з норок тільки в той час, коли зволожується приземний шар повітря. Самка в жаркі години затикає отвір своїми передніми сегментами, що несуть непроникні покриви, щоб зберегти вологість і вберегти від висихання своє потомство.

Кожен із двох описаних шляхів виживання має свої переваги та недоліки. При можливості гальмувати обмін речовин і переходити до прихованого життя організми заощаджують енергію та підвищують стійкість, але не здатні до активності при погіршенні умов. При регуляції температури та запасів вологи в тілі представники різних видів можуть підтримувати нормальну життєдіяльність у дуже широкому діапазоні зовнішніх умов, але витрачають при цьому багато енергії, яку необхідно постійно поповнювати. Крім того, такі організми дуже нестійкі до відхилень режиму їхнього внутрішнього середовища. Наприклад, у людини підвищення температури тіла лише на 1 °С свідчить про нездоров'я.

Крім підпорядкування та опору впливу зовнішнього середовища, можливий і третій спосіб виживання. уникнення несприятливих умов та активний пошук інших, більш сприятливих місцепроживання.

Кочівки північних оленів: 1 - північний кордон лісотундри; 2 – північний кордон тайги; 3 - місця зимівель

Цей шлях пристроїв доступний лише рухомим тваринам, які можуть переміщатися у просторі.

Теплокровні тварини можуть жити в холодних районах, витримуючи морози до -50 °С. У таких випадках різниця температур самої тварини та навколишнього середовища може становити 80-90 °С. У пінгвінівпостійна температура тіла дорівнює +37-38 ° С, у північних оленів +38-39 °С. На підтримку теплового балансу тварини витрачають жирові енергетичні запаси. Дуже важлива роль теплоізолюючих покривів (пуху, пера, хутра). До зими ці покриви стають густішими і пухнастішими, забезпечуючи навколо тіла повітряний прошарок, що зберігає тепло.

Наприклад, зимуючі тетереваі рябчикина більшу частину доби зариваються у сніг, де набагато тепліше. Багато тварин влаштовують житла - нори та гнізда, що захищають їх від зовнішніх впливів. Це також шлях уникнення несприятливих чинників.

Гнізда та нори тварин.Вгорі: зліва - гніздо звичайної білки; праворуч - гніздо миші-малятки. Внизу літня (ліворуч) та зимова (праворуч) нори полуденних піщанок

Яскравим прикладом уникнення зимової безгодівлі та холодів є далекі перельоти птахів.

Карта міграції сільської ластівки

Всі три шляхи виживання можуть поєднуватися у представників одного й того ж виду. Наприклад, рослини не можуть підтримувати постійну температуру тіла, але багато хто з них здатний регулювати водний обмін. Холоднокровні тварини підпорядковуються несприятливим факторам, але можуть і уникати їхнього впливу. А загалом бачимо, що з величезному розмаїтті живої природи у ній можна назвати лише кілька основних шляхів пристосувального розвитку видів.

Збільшення стійкості організмів у стані прихованого життя знаходить широке застосування у господарській практиці. У спеціальних сховищах створюються особливі режимидля тривалого зберігання насіння рослин, культур мікроорганізмів, сперми цінних сільськогосподарських тварин У медичній практиці розроблені особливі умови для збереження донорської крові, органів, що пересаджуються, і тканин. Є проекти щодо збереження статевих клітин зникаючих видів тварин і рослин, щоб надалі мати можливість відновити їх у природі.