teplomilné organizmy. Organizmy termálnej vody Baktérie v horúcich prameňoch
Vo vriacej vode pri teplote 100°C hynú všetky formy živých organizmov, vrátane baktérií a mikróbov, ktoré sú známe svojou odolnosťou a vitalitou – to je všeobecne známy a všeobecne uznávaný fakt. Ale ako nesprávne sa to ukáže!
Koncom 70. rokov, s príchodom prvých hlbokomorských plavidiel, hydrotermálne pramene, z ktorej nepretržite šľahajú prúdy horúcej vysoko mineralizovanej vody. Teplota takýchto prúdov dosahuje neuveriteľných 200-400°C. Spočiatku si nikto nedokázal predstaviť, že život môže existovať v hĺbke niekoľko tisíc metrov od povrchu, vo večnej tme a dokonca aj pri takejto teplote. Ale bola tam. A nie primitívny jednobunkový život, ale celé nezávislé ekosystémy pozostávajúce z druhov, ktoré veda predtým nepoznali.
Hydrotermálny prameň nájdený na dne Kajmanskej priekopy v hĺbke asi 5000 metrov. Takéto zdroje sa nazývajú čierni fajčiari kvôli erupcii vody podobnej čiernemu dymu.
Základ ekosystémov žijúcich v blízkosti hydro termálne pramene chemosyntetické baktérie sú mikroorganizmy, ktoré získavajú potrebné živiny oxidáciou rôzne chemické prvky; v špecifickom prípade oxidáciou oxidu uhličitého. Všetci ostatní zástupcovia termálnych ekosystémov, vrátane krabov, kreviet, rôznych mäkkýšov a dokonca aj obrovských morských červov, závisia od týchto baktérií.
Tento čierny fajčiar je celý zahalený do bielych morských sasaniek. Podmienky, ktoré znamenajú smrť pre iné morské organizmy, sú pre tieto tvory normou. Biele sasanky získavajú potravu absorbovaním chemosyntetických baktérií.
Organizmy žijúce v čiernych fajčiarov„sú úplne závislé od miestnych podmienok a nie sú schopné prežiť v biotopoch, ktoré drvivá väčšina pozná morský život. Z tohto dôvodu dlho nebolo možné vyniesť na povrch ani jedného živého tvora, všetci zomreli pri poklese teploty vody.
Pompejský červ (lat. Alvinella pompejana) - tento obyvateľ podvodných hydrotermálnych ekosystémov dostal skôr symbolické meno.
Podvodné bezpilotné vozidlo ISIS riadené britskými oceánológmi dokázalo vzkriesiť prvého živého tvora. Vedci zistili, že teploty pod 70 °C sú pre tieto úžasné tvory smrteľné. Je to pozoruhodné, pretože teploty 70 °C sú smrteľné pre 99 % organizmov žijúcich na Zemi.
Objavenie podmorských termálnych ekosystémov bolo pre vedu mimoriadne dôležité. Po prvé, hranice, v ktorých môže existovať život, sa rozšírili. Po druhé, objav viedol vedcov k Nová verzia o vzniku života na Zemi, podľa ktorého život vznikol v hydrotermálnych prieduchoch. A po tretie, tento objav nás opäť primäl uvedomiť si, že o svete okolo nás vieme veľmi málo.
.(Zdroj: "Biologický encyklopedický slovník." Vedúci redaktor M. S. Gilyarov; Redakčná rada: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin a ďalší - 2. vydanie, opravené. - M.: Sov. Encyklopédia, 1986.)
Pozrite sa, čo je "TERMOFILNÉ ORGANIZMY" v iných slovníkoch:
- (termo ... gr. phileo love) teplomilné organizmy (prevažne mikroskopické), schopné žiť pri relatívne vysokých teplotách (až 70); ich prirodzeným biotopom sú rôzne horúce pramene a termálne vody cf. kryofilný...... Slovník cudzích slov ruského jazyka
- (z termo (Pozri Thermo ...) ... a grécky philéo milujem) teplomilné organizmy, ktoré žijú pri teplotách presahujúcich 45 °C (smrteľné pre väčšinu živých bytostí). Sú to niektoré ryby, zástupcovia rôznych bezstavovcov (červy, ... ... Veľká sovietska encyklopédia
- ... Wikipedia
Organizmy Vedecká klasifikácia Klasifikácia: Organizmy Kráľovstva Jadrový nejadrový organizmus (neskoro latinské organismy z neskorej latinčiny organizo ... Wikipedia
Nižšie organizmy, ako všetky živé bytosti vo všeobecnosti, môžu žiť iba za presne definovaných vonkajších podmienok svojej existencie, t.j. podmienok prostredia, v ktorom žijú, a pre každý vonkajší faktor pre teplotu, tlak, vlhkosť atď. .
Tak sa nazývajú baktérie, ktoré majú schopnosť vyvíjať sa pri teplotách nad 55 60 ° C. Miquel (Miquel) ako prvý našiel a izoloval z vody Seiny nepohyblivý bacil, ktorý dokáže žiť a množiť sa pri teplote 70 °C Van Tieghem... encyklopedický slovník F. Brockhaus a I.A. Efron
Organizmy Vedecká klasifikácia Klasifikácia: Organizmy Kráľovstva Jadrový nejadrový organizmus (neskorolatinský organismus z neskorej latinčiny organizo ... Wikipedia - Pozri tiež: Najväčšie organizmy Najmenšie organizmy sú všetci zástupcovia baktérií, živočíchov, rastlín a iných organizmov vyskytujúcich sa na Zem, ktoré majú vo svojich triedach (oddeleniach) minimálne hodnoty podľa parametrov ako ... Wikipedia
Niektoré organizmy majú špeciálnu výhodu, ktorá im umožňuje vydržať tie najextrémnejšie podmienky, s ktorými si iné jednoducho nevedia poradiť. Medzi týmito schopnosťami možno zaznamenať odolnosť voči obrovskému tlaku, extrémnym teplotám a iným. Týchto desať tvorov z nášho zoznamu dá šancu každému, kto sa odváži získať titul najodolnejšieho organizmu.
10 Himalájsky skákajúci pavúk
Ázijská divá hus je známa tým, že preletí viac ako 6,5 kilometra, pričom najvyššie položené ľudské osídlenie je vo výške 5100 metrov v peruánskych Andách. Výškový rekord však vôbec nepatrí husám, ale skákavke himalájskej (Euophrys omnisuperstes). Tento pavúk, ktorý žije v nadmorskej výške viac ako 6700 metrov, sa živí najmä drobným hmyzom, ktorý tam prináša poryvy vetra. Kľúčovou vlastnosťou tohto hmyzu je schopnosť prežiť v podmienkach takmer úplnej absencie kyslíka.
9 Obrovský klokan skokan
Zvyčajne, keď sa zamyslíme nad zvieratami, ktoré dokážu žiť najdlhšie bez vody, okamžite nám napadne ťava. Ale ťavy vydržia bez vody v púšti len 15 dní. Medzitým budete prekvapení, keď zistíte, že na svete existuje zviera, ktoré dokáže prežiť celý život bez toho, aby vypilo čo i len kvapku vody. Obrovský klokan skokan je blízkym príbuzným bobra. Ich priemerná dĺžka života je zvyčajne 3 až 5 rokov. Vlhkosť zvyčajne získavajú z potravy jedením rôznych semien. Okrem toho sa tieto hlodavce nepotia, čím sa zabráni ďalšej strate vody. Zvyčajne tieto zvieratá žijú v Údolí smrti a v súčasnosti im hrozí vyhynutie.
Keďže teplo vo vode sa efektívnejšie prenáša na organizmy, teplota vody 50 stupňov Celzia bude oveľa nebezpečnejšia ako rovnaká teplota vzduchu. Z tohto dôvodu sa baktériám darí prevažne v horúcich podmorských prameňoch, čo sa nedá povedať o mnohobunkových formách života. Existuje však špeciálny druh červa paralvinella sulfincola, ktorý sa rád usadí na miestach, kde voda dosahuje teploty 45-55 stupňov. Vedci vykonali experiment, pri ktorom bola jedna zo stien akvária vyhrievaná, v dôsledku čoho sa ukázalo, že červy radšej zostali na tomto mieste a ignorovali chladnejšie miesta. Predpokladá sa, že táto vlastnosť sa vyvinula u červov, aby sa mohli požívať na baktériách, ktoré sú bohaté na horúce pramene. Pretože to predtým nemali. prirodzených nepriateľov, baktérie boli pomerne ľahkou korisťou.
7. Grónska polárny žralok
Grónsky žralok je jedným z najväčších a najmenej prebádaných žralokov na planéte. Napriek tomu, že plávajú dosť pomaly (predbehne ich každý amatérsky plavec), sú mimoriadne zriedkavé. Je to spôsobené tým, že tento druh žralokov spravidla žije v hĺbke 1200 metrov. Okrem toho je tento žralok jedným z najodolnejších voči chladu. Väčšinou preferuje pobyt vo vode, ktorej teplota kolíše od 1 do 12 stupňov Celzia. Keďže tieto žraloky žijú v studených vodách, musia sa pohybovať extrémne pomaly, aby sa minimalizovala spotreba ich energie. V jedle sú nečitateľné a zjedia všetko, čo im príde do cesty. Povráva sa, že ich životnosť je približne 200 rokov, no nikto to zatiaľ nedokázal potvrdiť ani vyvrátiť.
6. Čertovský červ
Desaťročia vedci verili, že vo veľkých hĺbkach dokážu prežiť iba jednobunkové organizmy. Podľa ich názoru vysoký tlak, nedostatok kyslíka a extrémne teploty stáli v ceste mnohobunkovým tvorom. Potom však boli objavené mikroskopické červy v hĺbke niekoľkých kilometrov. Pomenovali ho halicephalobus mephisto, podľa démona z nemeckého folklóru ho našli vo vzorkách vody 2,2 kilometra pod povrchom zeme, ležiacich v jednej z jaskýň v r. južná Afrika. Podarilo sa im prežiť extrémne podmienky prostredia, čo naznačuje, že život je možný na Marse a iných planétach v našej galaxii.
5. Žaby
Niektoré druhy žiab sú všeobecne známe svojou schopnosťou doslova zamrznúť ako celok zimné obdobie a oživiť s príchodom jari. IN Severná Amerika našlo sa päť druhov takýchto žiab, z ktorých najbežnejšia je rosnička obyčajná. Keďže rosničky nie sú veľmi silné pri hrabaní, jednoducho sa schovajú pod opadané lístie. V žilách im koluje látka ako nemrznúca zmes, a hoci sa im srdce nakoniec zastaví, je to dočasné. Základom ich techniky prežitia je obrovská koncentrácia glukózy, ktorá sa do krvného obehu dostáva z pečene žaby. O to prekvapujúcejší je fakt, že žaby dokážu preukázať svoju schopnosť mrznúť nielen vo vnútri prírodné prostredie, ale aj v laboratóriu, čo umožňuje vedcom objaviť ich tajomstvá.
(banner_ads_inline)
4 hlbokomorské mikróby
Všetci vieme, že najhlbším bodom na svete je Mariánska priekopa. Jeho hĺbka dosahuje takmer 11 kilometrov a tlak tam prevyšuje atmosférický tlak 1100-krát. Pred pár rokmi sa tam vedcom podarilo nájsť obrie améby, ktoré sa im podarilo zachytiť kamerou s vysokým rozlíšením a ochrániť ich sklenenou guľou pred obrovským tlakom, ktorý vládne na dne. Nedávna expedícia vyslaná samotným Jamesom Cameronom navyše ukázala, že v hlbinách priekopy Mariana môžu existovať aj iné formy života. Získali sa vzorky spodných sedimentov, ktoré dokázali, že priehlbina sa doslova hemží mikróbmi. Táto skutočnosť vedcov ohromila, pretože extrémne podmienky, ktoré tam panujú, ako aj obrovský tlak, majú od raja ďaleko.
3. Bdelloidea
Vírníky druhu Bdelloidea sú neuveriteľne drobné samice bezstavovcov, ktoré sa zvyčajne vyskytujú v sladkej vody. Od ich objavu sa nenašli žiadni samci tohto druhu a samotné vírniky sa rozmnožujú nepohlavne, čo následne ničí ich vlastnú DNA. Obnovujú svoju natívnu DNA konzumáciou iných typov mikroorganizmov. Vďaka tejto schopnosti vírniky vydržia extrémnu dehydratáciu, navyše sú schopné odolať úrovniam žiarenia, ktoré by zabili väčšinu živých organizmov na našej planéte. Vedci sa domnievajú, že ich schopnosť opraviť si DNA vznikla ako dôsledok potreby prežiť v extrémne suchom prostredí.
2. Šváb
Existuje mýtus, že šváby budú jedinými živými organizmami, ktoré prežijú jadrovú vojnu. V skutočnosti môže tento hmyz žiť bez vody a potravy niekoľko týždňov, ba čo viac, môže žiť aj týždne bez hlavy. Šváby sú tu už 300 miliónov rokov, dokonca prežili dinosaury. Discovery Channel uskutočnil sériu experimentov, ktoré mali ukázať, či šváby prežijú alebo nie s výkonným jadrového žiarenia. V dôsledku toho sa ukázalo, že takmer polovica všetkého hmyzu bola schopná prežiť žiarenie 1000 radov (takéto žiarenie môže zabiť dospelého zdravého človeka iba za 10 minút expozície), navyše 10% švábov prežilo, keď boli vystavené žiareniu 10 000 rad. , čo sa rovná žiareniu z jadrového výbuchu v Hirošime. Žiaľ, žiadny z týchto malých hmyzu neprežil 100 000 radov žiarenia.
1. Tardigrades
Zistilo sa, že najviac sú drobné vodné organizmy nazývané tardigrady odolné organizmy naša planéta. Tieto na prvý pohľad milé zvieratká sú schopné prežiť takmer akékoľvek extrémne podmienky, či už je to teplo alebo chlad, obrovský tlak alebo vysoká radiácia. Sú schopní prežiť nejaký čas aj vo vesmíre. V extrémnych podmienkach a v stave extrémnej dehydratácie sú tieto tvory schopné zostať nažive niekoľko desaťročí. Ožívajú, stačí ich umiestniť do jazierka.
Teplota je najdôležitejším faktorom životného prostredia. Teplota má obrovský vplyv na mnohé aspekty života organizmov, ich geografiu rozšírenia, rozmnožovanie a ďalšie biologické vlastnosti organizmov, ktoré závisia najmä od teploty. Rozsah, t.j. teplotné hranice, pri ktorých môže existovať život, sa pohybujú od cca -200°C do +100°C, niekedy sa existencia baktérií zistí v horúcich prameňoch pri teplote 250°C. V skutočnosti väčšina organizmov dokáže prežiť v ešte užšom rozsahu teplôt.
Niektoré druhy mikroorganizmov, najmä baktérie a riasy, sú schopné žiť a množiť sa v horúcich prameňoch pri teplotách blízkych bodu varu. Horná hranica teploty pre baktérie z horúcich prameňov leží okolo 90 °C. Premenlivosť teplôt je z ekologického hľadiska veľmi dôležitá.
Každý druh je schopný žiť iba v určitom rozmedzí teplôt, takzvaných maximálnych a minimálnych smrteľných teplôt. Za týmito kritickými extrémnymi teplotami, studenými alebo horúcimi, dochádza k smrti organizmu. Niekde medzi tým je optimálna teplota, v ktorej je aktívna životná činnosť všetkých organizmov, živej hmoty ako celku.
Podľa tolerancie organizmov k teplotný režim delia sa na eurytermné a stenotermické, t.j. schopné odolávať širokým alebo úzkym teplotným výkyvom. Napríklad lišajníky a mnohé baktérie môžu žiť pri rôznych teplotách alebo orchidey a iné teplomilné rastliny tropické pásy- sú stenotermické.
Niektoré zvieratá sú schopné udržiavať stálu telesnú teplotu bez ohľadu na okolitú teplotu. Takéto organizmy sa nazývajú homeotermické. U iných zvierat sa telesná teplota mení v závislosti od teploty okolia. Nazývajú sa poikilotermy. V závislosti od spôsobu, akým sa organizmy prispôsobujú teplotnému režimu, sú rozdelené do dvoch typov. environmentálnych skupín: kryofyly - organizmy prispôsobené chladu, nízkym teplotám; teplomilné - alebo teplomilné.
Allenovo pravidlo- ekogeografické pravidlo stanovené D. Allenom v roku 1877. Podľa tohto pravidla medzi príbuznými formami homoiotermných (teplokrvných) živočíchov vedúcich podobný životný štýl majú tie, ktoré žijú v chladnejšom podnebí, relatívne menšie odstávajúce časti tela: uši, nohy, chvosty atď.
Zmenšenie vyčnievajúcich častí tela vedie k zníženiu relatívneho povrchu tela a pomáha šetriť teplo.
Príkladom tohto pravidla sú zástupcovia čeľade psovitých z rôznych regiónov. Najmenšie uši (v pomere k dĺžke tela) a menej pretiahnutá papuľa v tejto čeľade má líška polárna (rozsah - Arctic) a najväčšie uši a úzka, predĺžená papuľa - líška fennec (rozsah - Sahara).
Toto pravidlo sa uplatňuje aj vo vzťahu k ľudskej populácii: najkratší (v pomere k veľkosti tela) nos, ruky a nohy sú charakteristické pre národy Eskimo-Aleut (Eskimáci, Inuiti) a dlhé ruky a nohy pre kožušiny a Tutsiov.
Bergmanovo pravidlo je ekogeografické pravidlo sformulované v roku 1847 nemeckým biológom Carlom Bergmanom. Pravidlo hovorí, že spomedzi podobných foriem homoiotermných (teplokrvných) živočíchov sú najväčšie tie, ktoré žijú v chladnejšom podnebí – vo vysokých zemepisných šírkach alebo v horách. Ak existujú blízko príbuzné druhy (napríklad druhy rovnakého rodu), ktoré sa výrazne nelíšia stravou a životným štýlom, potom sa väčšie druhy vyskytujú aj v ťažších (chladnejších) klimatických podmienkach.
Pravidlo je založené na predpoklade, že celková produkcia tepla v endotermických druhoch závisí od objemu telesa a rýchlosť prenosu tepla závisí od jeho povrchu. S nárastom veľkosti organizmov rastie objem tela rýchlejšie ako jeho povrch. Experimentálne bolo toto pravidlo najskôr testované na psoch rôznych veľkostí. Ukázalo sa, že produkcia tepla u malých psov je vyššia na jednotku hmotnosti, ale bez ohľadu na veľkosť zostáva takmer konštantná na jednotku plochy.
Bergmanovo pravidlo sa skutočne často spĺňa tak v rámci toho istého druhu, ako aj medzi blízko príbuznými druhmi. Napríklad amurská forma tigra s Ďaleký východ väčší ako Sumatran z Indonézie. Severné poddruhy vlka sú v priemere väčšie ako južné. Spomedzi príbuzných druhov rodu medveď žijú najväčší v severných zemepisných šírkach ( ľadový medveď, hnedé medvede s asi. Kodiak) a väčšina malé druhy(napríklad medveď okuliarnatý) - v oblastiach s teplým podnebím.
Zároveň bolo toto pravidlo často kritizované; poznamenalo sa, že nemôže mať všeobecný charakter, pretože veľkosť cicavcov a vtákov je ovplyvnená mnohými ďalšími faktormi okrem teploty. Navyše, adaptácie na drsné podnebie na úrovni populácie a druhov sa často nevyskytujú v dôsledku zmien veľkosti tela, ale v dôsledku zmien veľkosti tela. vnútorné orgány(zväčšenie veľkosti srdca a pľúc) alebo prostredníctvom biochemických adaptácií. Vzhľadom na túto kritiku je potrebné zdôrazniť, že Bergmanovo pravidlo má štatistický charakter a jasne prejavuje svoj účinok, pričom ostatné veci sú rovnaké.
V skutočnosti existuje veľa výnimiek z tohto pravidla. Najmenšia rasa mamuta srstnatého je teda známa z polárneho Wrangelovho ostrova; mnohé poddruhy lesných vlkov sú väčšie ako tundrové (napríklad vyhynutý poddruh z polostrova Kenai; predpokladá sa, že veľké veľkosti by mohli poskytnúť týmto vlkom výhodu pri love veľkých losov obývajúcich polostrov). Ďaleký východný poddruh leoparda žijúci na Amure je podstatne menší ako africký. V uvedených príkladoch sa porovnávané formy líšia spôsobom života (ostrovné a kontinentálne populácie; poddruh tundra živiaci sa menšou korisťou a poddruh lesný, živiaci sa väčšou korisťou).
Vo vzťahu k človeku je pravidlo do určitej miery použiteľné (napríklad kmene Pygmejov sa zjavne opakovane a nezávisle objavovali v rôznych oblastiach s tropickým podnebím); avšak v dôsledku rozdielov v miestnej strave a zvykoch, migrácii a genetickom posune medzi populáciami sú na uplatňovanie tohto pravidla kladené obmedzenia.
Glogerovo pravidlo spočíva v tom, že spomedzi príbuzných foriem (rôzne rasy alebo poddruhy toho istého druhu, príbuzné druhy) homoiotermných (teplokrvných) živočíchov sú tie, ktoré žijú v teplom a vlhkom podnebí, jasnejšie ako tie, ktoré žijú v chladnom a suchom podnebí. Založil ho v roku 1833 Konstantin Gloger (Gloger C. W. L.; 1803-1863), poľský a nemecký ornitológ.
Napríklad väčšina púštnych druhov vtákov je slabšia ako ich príbuzní zo subtropických a dažďový prales. Glogerovo pravidlo možno vysvetliť tak maskovacími úvahami, ako aj vplyvom klimatických podmienok na syntézu pigmentov. Glogerovo pravidlo do určitej miery platí aj pre opité kilotermné (studenokrvné) živočíchy, najmä hmyz.
Vlhkosť ako environmentálny faktor
Spočiatku boli všetky organizmy vodné. Po dobytí zeme nestratili svoju závislosť od vody. Voda je neoddeliteľnou súčasťou všetkých živých organizmov. Vlhkosť je množstvo vodnej pary vo vzduchu. Bez vlhkosti a vody nie je život.
Vlhkosť je parameter, ktorý charakterizuje obsah vodnej pary vo vzduchu. Absolútna vlhkosť je množstvo vodnej pary vo vzduchu a závisí od teploty a tlaku. Toto množstvo sa nazýva relatívna vlhkosť (t. j. pomer množstva vodnej pary vo vzduchu k nasýtenému množstvu pary za určitých podmienok teploty a tlaku).
V prírode existuje denný rytmus vlhkosti. Vlhkosť kolíše vertikálne aj horizontálne. Tento faktor spolu so svetlom a teplotou zohráva dôležitú úlohu pri regulácii aktivity organizmov a ich distribúcie. Vlhkosť tiež mení vplyv teploty.
Sušenie na vzduchu je dôležitým environmentálnym faktorom. Najmä pre suchozemské organizmy má vysušujúci účinok vzduchu veľký význam. Zvieratá sa prispôsobujú sťahovaním do chránených oblastí a sú aktívne v noci.
Rastliny absorbujú vodu z pôdy a takmer úplne (97-99%) sa odparujú cez listy. Tento proces sa nazýva transpirácia. Odparovanie ochladzuje listy. Vďaka vyparovaniu dochádza k transportu iónov cez pôdu ku koreňom, transportu iónov medzi bunkami atď.
Určité množstvo vlhkosti je pre suchozemské organizmy nevyhnutné. Mnohé z nich potrebujú k bežnému životu relatívnu vlhkosť 100% a naopak, organizmus v normálnom stave nemôže dlhodobo žiť v absolútne suchom vzduchu, pretože neustále stráca vodu. Voda je nevyhnutnou súčasťou živej hmoty. Preto strata vody v určitom množstve vedie k smrti.
Rastliny suchého podnebia sa prispôsobujú morfologickým zmenám, redukcii vegetatívnych orgánov, najmä listov.
Prispôsobujú sa aj suchozemské zvieratá. Mnohí z nich pijú vodu, iní ju nasávajú cez kožnú vrstvu tela v tekutom alebo parnom stave. Napríklad väčšina obojživelníkov, nejaký hmyz a roztoče. Väčšina púštnych zvierat nikdy nepije, svoje potreby uspokojujú na úkor vody dodávanej s jedlom. Ostatné zvieratá prijímajú vodu v procese oxidácie tukov.
Voda je nevyhnutná pre živé organizmy. Preto sa organizmy šíria po celom biotope v závislosti od svojich potrieb: vodné organizmy žijú vo vode neustále; hydrofyty môžu žiť len vo veľmi vlhkom prostredí.
Z hľadiska ekologickej valencie patria hydrofyty a hygrofyty do skupiny stenogigerov. Vlhkosť výrazne ovplyvňuje životné funkcie organizmov, napr. 70% relatívna vlhkosť bol veľmi priaznivý pre poľné dozrievanie a plodnosť samíc kobyliek sťahovavých. Pri priaznivom rozmnožovaní spôsobujú obrovské ekonomické škody na úrode mnohých krajín.
Na ekologické hodnotenie rozšírenia organizmov sa používa indikátor suchosti klímy. Suchosť slúži ako selektívny faktor pre ekologickú klasifikáciu organizmov.
V závislosti od charakteristík vlhkosti miestneho podnebia sú teda druhy organizmov rozdelené do ekologických skupín:
1. Hydatofyty sú vodné rastliny.
2. Hydrofyty sú suchozemsko-vodné rastliny.
3. Hygrofyty - suchozemské rastliny žijúce v podmienkach vysokej vlhkosti.
4. Mezofyty sú rastliny, ktoré rastú s priemernou vlhkosťou.
5. Xerofyty sú rastliny rastúce s nedostatočnou vlhkosťou. Na druhej strane sa delia na: sukulenty - sukulentných rastlín(kaktusy); sklerofyty sú rastliny s úzkymi a malými listami a zložené do tubulov. Delia sa tiež na euxerofyty a stipaxerofyty. Euxerofyty sú stepné rastliny. Stipaxerofyty sú skupina úzkolistých trávnikových tráv (perina, kostrava, tenkonohé atď.). Mezofyty sa zase delia na mezohygrofyty, mezoxerofyty atď.
Vlhkosť, vzhľadom na svoju hodnotu teplote, je však jedným z hlavných environmentálnych faktorov. Počas veľkej časti histórie voľne žijúcich živočíchov organický svet bola reprezentovaná výlučne vodnými normami organizmov. Neodmysliteľnou súčasťou drvivej väčšiny živých bytostí je voda a na rozmnožovanie či splynutie gamét takmer všetky potrebujú vodné prostredie. Suchozemské zvieratá sú nútené vytvárať vo svojom tele umelé vodné prostredie na oplodnenie, a to vedie k tomu, že toto sa stáva vnútorným.
Vlhkosť je množstvo vodnej pary vo vzduchu. Dá sa vyjadriť v gramoch na meter kubický.
Svetlo ako environmentálny faktor. Úloha svetla v živote organizmov
Svetlo je jednou z foriem energie. Podľa prvého zákona termodynamiky alebo zákona zachovania energie sa energia môže meniť z jednej formy na druhú. Podľa tohto zákona sú organizmy termodynamickým systémom, ktorý si neustále vymieňa energiu a hmotu s prostredím. Organizmy na povrchu Zeme sú vystavené prúdeniu energie, hlavne slnečnej, ako aj dlhovlnnému tepelnému žiareniu z kozmických telies.
Oba tieto faktory určujú klimatickými podmienkami prostredia (teplota, rýchlosť vyparovania vody, pohyb vzduchu a vody). Slnečné svetlo s energiou 2 cal dopadá na biosféru z vesmíru. na 1 cm 2 za 1 min. Táto takzvaná slnečná konštanta. Toto svetlo, prechádzajúce atmosférou, je utlmené a na povrch Zeme sa na jasné poludnie nedostane viac ako 67 % jeho energie, t.j. 1,34 kal. na cm 2 za 1 min. Prechodom cez oblačnosť, vodu a vegetáciu sa slnečné svetlo ďalej oslabuje a výrazne sa mení rozloženie energie v ňom v rôznych častiach spektra.
Stupeň útlmu slnečného žiarenia a kozmického žiarenia závisí od vlnovej dĺžky (frekvencie) svetla. Ultrafialové žiarenie s vlnovou dĺžkou menšou ako 0,3 mikrónu cez ozónovú vrstvu takmer neprechádza (v nadmorskej výške cca 25 km). Takéto žiarenie je nebezpečné pre živý organizmus, najmä pre protoplazmu.
V živej prírode je svetlo jediným zdrojom energie, všetky rastliny okrem baktérií fotosyntetizujú, t.j. syntetizovať organickej hmoty od anorganické látky(t.j. z vody, minerálnych solí a CO- Vo voľnej prírode je svetlo jediným zdrojom energie, všetky rastliny, okrem baktérií 2 - pomocou žiarivá energia v procese asimilácie). Všetky organizmy sú potravou závislé od pozemských fotosyntetizátorov, t.j. rastliny obsahujúce chlorofyl.
Svetlo ako environmentálny faktor sa delí na ultrafialové s vlnovou dĺžkou 0,40 - 0,75 mikrónov a infračervené s vlnovou dĺžkou väčšou ako tieto veľkosti.
Účinok týchto faktorov závisí od vlastností organizmov. Každý typ organizmu je prispôsobený jednému alebo druhému spektru vlnových dĺžok svetla. Niektoré druhy organizmov sa prispôsobili ultrafialovému, zatiaľ čo iné infračervenému.
Niektoré organizmy sú schopné rozlíšiť vlnovú dĺžku. Majú špeciálne systémy vnímania svetla a farebné videnie, ktoré majú v ich živote veľký význam. Mnoho hmyzu je citlivých na krátkovlnné žiarenie, ktoré ľudia nevnímajú. Nočné motýle dobre vnímajú ultrafialové lúče. Včely a vtáky presne určujú svoju polohu a prechádzať terénom aj v noci.
Organizmy tiež silne reagujú na intenzitu svetla. Podľa týchto charakteristík sú rastliny rozdelené do troch ekologických skupín:
1. Svetlomilné, slnkomilné alebo heliofyty – ktoré sú schopné normálneho vývoja len pod slnečnými lúčmi.
2. Tieňomilné alebo sciofyty sú rastliny nižších vrstiev lesov a hlbokomorské rastliny, napríklad konvalinky a iné.
So znižovaním intenzity svetla sa spomaľuje aj fotosyntéza. Všetky živé organizmy majú prahovú citlivosť na intenzitu svetla, ako aj na iné faktory prostredia. Rôzne organizmy majú rôznu prahovú citlivosť na faktory prostredia. Napríklad intenzívne svetlo brzdí vývoj múch Drosophyll, dokonca spôsobuje ich smrť. Nemajú radi svetlo a šváby a iný hmyz. Vo väčšine fotosyntetických rastlín je pri nízkej intenzite svetla inhibovaná syntéza proteínov, zatiaľ čo u zvierat sú inhibované procesy biosyntézy.
3. Odtieň-tolerantné alebo fakultatívne heliofyty. Rastliny, ktoré dobre rastú v tieni aj na svetle. U živočíchov sa tieto vlastnosti organizmov nazývajú svetlomilné (fotofily), tieňomilné (fotofóbi), euryfóbne – stenofóbne.
Ekologická valencia
stupeň adaptability živého organizmu na zmeny podmienok prostredia. E. v. je pohľadová vlastnosť. Kvantitatívne sa vyjadruje rozsahom environmentálnych zmien, v rámci ktorých si daný druh zachováva normálnu životnú aktivitu. E. v. možno posudzovať tak vo vzťahu k reakcii druhu na jednotlivé faktory prostredia, ako aj vo vzťahu ku komplexu faktorov.
V prvom prípade druhy, ktoré tolerujú veľké zmeny sily ovplyvňujúceho faktora, sú označené termínom pozostávajúcim z názvu tohto faktora s predponou „evry“ (eurytermálny – vo vzťahu k vplyvu teploty, euryhalinný – k salinite , eurybatický - do hĺbky atď.); druhy prispôsobené len malým zmenám tohto faktora sa označujú podobným pojmom s predponou „steno“ (stenotermický, stenohalinný atď.). Typy majúce široký E. in. vo vzťahu ku komplexu faktorov sa nazývajú eurybionty (Pozri. Eurybionty) na rozdiel od stenobiontov (Pozri Stenobionty), ktoré majú malú prispôsobivosť. Keďže eurybiontizmus umožňuje osídľovať rôzne biotopy a stenobiontizmus výrazne zužuje okruh biotopov vhodných pre tento druh, tieto dve skupiny sa často nazývajú eury- alebo stenotopické, resp.
eurybiontov, živočíšne a rastlinné organizmy, ktoré môžu existovať s výraznými zmenami podmienok prostredia. Napríklad obyvatelia morského pobrežia znášajú pravidelné sušenie počas odlivu, v lete - silné otepľovanie av zime - ochladzovanie a niekedy mrazenie (eurytermné zvieratá); obyvatelia ústí riek vydržia prostriedky. kolísanie slanosti vody (euryhalínové živočíchy); množstvo živočíchov existuje v širokom rozsahu hydrostatického tlaku (eurybaty). Mnohí suchozemskí obyvatelia miernych zemepisných šírok sú schopní odolať veľkým sezónnym teplotným výkyvom.
Eurybiontnosť druhu je zvýšená schopnosťou znášanlivosti nepriaznivé podmienky v stave anabiózy (mnoho baktérií, spór a semien mnohých rastlín, dospelých viacročných rastlín chladných a miernych zemepisných šírok, zimujúcich púčikov sladkovodných húb a machorastov, vajíčka vetvičiek, dospelých tardigradov a niektorých vírnikov atď.) alebo hibernácie (niektoré cicavce).
CHETVERIKOVOVO PRAVIDLO, spravidla podľa Kromovej v prírode nie sú všetky typy živých organizmov zastúpené samostatnými izolovanými jedincami, ale vo forme agregátov množstva (niekedy veľmi veľkého) jedincov-populácií. Choval S. S. Chetverikov (1903).
vyhliadka- ide o historicky ustálený súbor morfologických a fyziologických vlastností podobných populácií jedincov, schopných voľne sa krížiť a produkovať plodné potomstvo, zaberajúce určité územie. Každý typ živých organizmov možno opísať množinou charakteristické znaky, vlastnosti, ktoré sa nazývajú vlastnosti pohľadu. Charakteristiky druhu, pomocou ktorých možno rozlíšiť jeden druh od druhého, sa nazývajú druhové kritériá.
Najbežnejšie používaných sedem všeobecných kritérií zobrazenia je:
1. konkrétny typ organizácie: agregát charakteristické znaky na rozlíšenie jedincov daného druhu od jedincov iného.
2. Geografická istota: existencia jedincov druhu na určitom mieste na glóbus; areál – oblasť, kde žijú jedince daného druhu.
3. Ekologická istota: jedinci druhu žijú v špecifickom rozsahu hodnôt fyzikálnych faktorov prostredia, ako je teplota, vlhkosť, tlak atď.
4. Diferenciácia: druh pozostáva z menších skupín jedincov.
5. Diskrétnosť: jedince tohto druhu oddeľuje od jedincov iného medzera - hiát, hiát je určený pôsobením izolačných mechanizmov, ako je nesúlad v obdobiach rozmnožovania, použitie špecifických reakcií správania, sterilita hybridov, atď.
6. Reprodukovateľnosť: rozmnožovanie jedincov sa môže uskutočňovať asexuálne (stupeň variability je nízky) a sexuálne (stupeň variability je vysoký, pretože každý organizmus spája vlastnosti otca a matky).
7. Určitá úroveň početnosti: populácia prechádza periodickými (vlnami života) a neperiodickými zmenami.
Jednotlivci akéhokoľvek druhu sú rozmiestnení v priestore mimoriadne nerovnomerne. Napríklad žihľava v jej areáli sa vyskytuje len na vlhkých tienistých miestach s úrodnou pôdou, tvorí húštiny v nivách riek, potokov, okolo jazier, pozdĺž okrajov močiarov, v r. zmiešané lesy a húštiny kríkov. Kolónie krtka európskeho, jasne viditeľné na kopcoch zeme, sa nachádzajú na okrajoch lesov, lúkach a poliach. Vhodné pre život
hoci sa biotopy často nachádzajú v areáli areálu, nepokrývajú celý areál, a preto sa jedince tohto druhu v iných jeho častiach nevyskytujú. Nemá zmysel hľadať žihľavu v borovicovom lese alebo krtka v močiari.
Nerovnomerné rozloženie druhov v priestore je teda vyjadrené vo forme „ostrovov hustoty“, „zhlukov“. Oblasti s pomerne vysokým rozšírením tohto druhu sa striedajú s oblasťami s nízkou abundanciou. Takéto „strediská hustoty“ populácie každého druhu sa nazývajú populácie. Populácia je súbor jedincov daného druhu, ktorí dlhodobo (veľký počet generácií) obývajú určitý priestor (časť areálu) a sú izolovaní od iných podobných populácií.
V rámci populácie sa prakticky uskutočňuje voľné kríženie (panmixia). Inými slovami, populácia je skupina jednotlivcov, ktorí sa voľne spájajú, žijú dlhodobo na určitom území a sú relatívne izolovaní od iných podobných skupín. Druh je teda súborom populácií a populácia je konštrukčná jednotka milý.
Rozdiel medzi populáciou a druhom:
1) jednotlivci rôznych populácií sa navzájom voľne krížia,
2) jedinci rôznych populácií sa od seba málo líšia,
3) medzi dvoma susednými populáciami nie je žiadna medzera, to znamená, že medzi nimi je postupný prechod.
Proces špecifikácie. Predpokladajme, že daný druh zaberá určitú oblasť, ktorá je určená povahou jeho stravy. V dôsledku rozdielov medzi jednotlivcami sa rozsah zvyšuje. Nová plocha bude obsahovať plochy s rôznymi krmovinami, fyzikálne a chemické vlastnosti atď. Jednotlivci, ktorí sa nachádzajú v rôznych častiach areálu, tvoria populácie. V budúcnosti sa v dôsledku neustále sa zväčšujúcich rozdielov medzi jedincami populácií bude čoraz viac ukazovať, že jedinci jednej populácie sa nejakým spôsobom odlišujú od jedincov inej populácie. Dochádza k procesu divergencie populácií. V každom z nich sa hromadia mutácie.
Zástupcovia akéhokoľvek druhu v miestnej časti areálu tvoria miestnu populáciu. Všetky miestne populácie spojené s časťami oblasti, ktoré sú homogénne z hľadiska životných podmienok, tvoria ekologickú populáciu. Ak teda nejaký druh žije na lúke a v lese, potom hovorí o jeho gumovitom a lúčnych populáciách. Populácie v rámci rozsahu druhu spojeného s určitými geografickými hranicami sa nazývajú geografické populácie.
Veľkosť a hranice populácií sa môžu dramaticky meniť. Počas prepuknutia masovej reprodukcie sa tento druh veľmi šíri a vznikajú gigantické populácie.
Súbor geografických populácií so stabilnými znakmi, schopnosťou krížiť sa a produkovať plodné potomstvo sa nazýva poddruh. Darwin povedal, že tvorba nových druhov prechádza odrodami (poddruhmi).
Treba však pripomenúť, že niektorý prvok v prírode často chýba.
Mutácie, ktoré sa vyskytujú u jedincov každého poddruhu, nemôžu samy osebe viesť k vytvoreniu nových druhov. Dôvod spočíva v tom, že táto mutácia bude blúdiť populáciou, keďže jedinci poddruhov, ako vieme, nie sú reprodukčne izolovaní. Ak je mutácia prospešná, zvyšuje heterozygotnosť populácie, ak je škodlivá, bude jednoducho odmietnutá selekciou.
V dôsledku neustále prebiehajúceho procesu mutácií a voľného kríženia sa mutácie hromadia v populáciách. Podľa teórie I. I. Schmalhausena sa vytvára rezerva dedičnej variability, teda veľká väčšina vznikajúcich mutácií je recesívna a neprejavuje sa fenotypovo. Pri dosiahnutí vysokej koncentrácie mutácií v heterozygotnom stave sa stáva pravdepodobným kríženie jedincov nesúcich recesívne gény. V tomto prípade sa objavujú homozygotné jedince, u ktorých sa mutácie prejavujú už fenotypovo. V týchto prípadoch sú mutácie už pod kontrolou prirodzeného výberu.
Ale to ešte nemá rozhodujúci význam pre proces speciácie, pretože prirodzené populácie sú otvorené a neustále sa do nich vnášajú cudzie gény zo susedných populácií.
Existuje dostatočný tok génov na udržanie veľkej podobnosti genofondov (celku všetkých genotypov) všetkých miestnych populácií. Odhaduje sa, že doplnenie genofondu v dôsledku cudzích génov v populácii 200 jedincov, z ktorých každý má 100 000 lokusov, je 100-krát viac ako - v dôsledku mutácií. V dôsledku toho sa žiadna populácia nemôže dramaticky zmeniť, pokiaľ podlieha normalizačnému vplyvu toku génov. Odolnosť populácie voči zmenám v jej genetickom zložení pod vplyvom selekcie sa nazýva genetická homeostáza.
V dôsledku genetickej homeostázy v populácii je vytvorenie nového druhu veľmi ťažké. Musí byť splnená ešte jedna podmienka! Totiž je potrebné izolovať genofond dcérskej populácie od materského genofondu. Izolácia môže byť v dvoch formách: priestorová a časová. K priestorovej izolácii dochádza v dôsledku rôznych geografických bariér, ako sú púšte, lesy, rieky, duny, záplavové oblasti. Najčastejšie dochádza k priestorovej izolácii v dôsledku prudkého zníženia súvislého rozsahu a jeho rozpadu do samostatných vreciek alebo výklenkov.
Populácia sa často stáva izolovanou v dôsledku migrácie. V tomto prípade vzniká izolovaná populácia. Keďže však počet jedincov v izolovanej populácii je zvyčajne malý, existuje nebezpečenstvo príbuzenskej plemenitby - degenerácie spojenej s príbuzenskou plemenitbou. Špeciácia založená na priestorovej izolácii sa nazýva geografická.
Dočasná forma izolácie zahŕňa zmenu načasovania reprodukcie a posuny v celom životnom cykle. Speciácia založená na dočasnej izolácii sa nazýva ekologická.
Rozhodujúce je v oboch prípadoch vytvorenie nového, nekompatibilného so starým, genetickým systémom. Prostredníctvom speciácie sa realizuje evolúcia, a preto sa hovorí, že druh je elementárnym evolučným systémom. Populácia je elementárna evolučná jednotka!
Štatistické a dynamické charakteristiky populácií.
Druhy organizmov sú zaradené do biocenózy nie ako samostatné jedince, ale ako populácie alebo ich časti. Populácia je časť druhu (pozostávajúca z jedincov toho istého druhu), ktorá zaberá relatívne homogénny priestor a je schopná samoregulácie a udržiavania určitého počtu. Každý druh na okupovanom území je rozdelený do populácií. Ak vezmeme do úvahy vplyv environmentálnych faktorov na jeden organizmus, potom pri určitej úrovni faktora (napríklad teplota) skúmaný jedinec buď prežije, alebo zomrie. Obraz sa mení pri štúdiu vplyvu toho istého faktora na skupinu organizmov rovnakého druhu.
Niektorí jedinci zomrú alebo znížia svoju životnú aktivitu pri jednej konkrétnej teplote, iní pri nižšej teplote a ďalší pri vyššej. Preto možno uviesť ešte jednu definíciu populácie: aby prežili a dali potomstvo, všetky živé organizmy musia v podmienkach dynamických environmentálnych režimov faktory existovať vo forme zoskupení, prípadne populácií, t.j. súhrny jedincov žijúcich spolu s podobnou dedičnosťou Najdôležitejším znakom populácie je celkové územie, ktoré zaberá. Ale v rámci populácie môžu existovať viac či menej izolované zoskupenia z rôznych dôvodov.
Preto je ťažké podať vyčerpávajúcu definíciu populácie z dôvodu stierania hraníc medzi jednotlivými skupinami jednotlivcov. Každý druh pozostáva z jednej alebo viacerých populácií a populácia je teda formou existencie druhu, jeho najmenšou vyvíjajúcou sa jednotkou. Pre populácie rôzne druhy existujú prijateľné limity pre pokles počtu jedincov, za ktorými je existencia populácie nemožná. V literatúre neexistujú presné údaje o kritických hodnotách veľkosti populácie. Uvedené hodnoty sú protichodné. Faktom však zostáva, že čím menší jedinci, tým vyššie sú kritické hodnoty ich počtu. Pre mikroorganizmy sú to milióny jedincov, pre hmyz - desiatky a stovky tisíc a pre veľké cicavce - niekoľko desiatok.
Počet by nemal klesnúť pod hranice, za ktorými sa výrazne znižuje pravdepodobnosť stretnutia so sexuálnymi partnermi. Kritické číslo závisí aj od iných faktorov. Napríklad pre niektoré organizmy je špecifický skupinový životný štýl (kolónie, kŕdle, stáda). Skupiny v rámci populácie sú relatívne izolované. Môžu nastať prípady, keď je veľkosť populácie ako celku stále dosť veľká a počet jednotlivých skupín sa zníži pod kritické hranice.
Napríklad kolónia (skupina) peruánskeho kormorána musí mať populáciu najmenej 10 000 jedincov a stádo sobov - 300 - 400 hláv. Pochopiť mechanizmy fungovania a riešiť problémy využívania populácií veľký význam mať informácie o ich štruktúre. Existujú pohlavie, vek, územné a iné typy štruktúry. Z teoretického a aplikačného hľadiska sú najdôležitejšie údaje o vekovej štruktúre - pomer jednotlivcov (často spojených do skupín) rôzneho veku.
Zvieratá sú rozdelené do nasledujúcich vekových skupín:
Juvenilná skupina (deti) senilná skupina (senilná, nezúčastňujúca sa na reprodukcii)
Skupina dospelých (jedinci vykonávajúci reprodukciu).
Najväčšou životaschopnosťou sa zvyčajne vyznačujú normálne populácie, v ktorých sú relatívne rovnomerne zastúpené všetky vekové kategórie. V regresívnej (ohrozenej) populácii prevládajú senilní jedinci, čo poukazuje na prítomnosť negatívnych faktorov narúšajúcich reprodukčné funkcie. Na identifikáciu a odstránenie príčin tohto stavu sú potrebné naliehavé opatrenia. Invázne (invázne) populácie sú zastúpené najmä mladými jedincami. Ich vitalita zvyčajne nevyvoláva obavy, ale je pravdepodobné, že prepukne nadmerne vysoký počet jedincov, pretože v takýchto populáciách sa nevytvorili trofické a iné vzťahy.
Nebezpečný je najmä vtedy, ak ide o populáciu druhov, ktoré sa predtým na území nevyskytovali. Populácie v tomto prípade zvyčajne nachádzajú a obsadzujú voľnú ekologickú niku a realizujú svoj chovný potenciál, pričom intenzívne zvyšujú ich počet.Ak je populácia v normálnom alebo blízkom normálnom stave, človek z nej môže odstrániť počet jedincov (u zvierat ) alebo biomasa (v rastlinách), ktorá sa v priebehu času medzi záchvatmi zvyšuje. V prvom rade by sa mali stiahnuť jedinci v poproduktívnom veku (dokončená reprodukcia). Ak je cieľom získať určitý produkt, potom sa vek, pohlavie a iné charakteristiky populácie upravia s prihliadnutím na úlohu.
Exploatácia populácií rastlinných spoločenstiev (napríklad na získanie dreva) je zvyčajne načasovaná tak, aby sa zhodovala s obdobím spomalenia rastu súvisiaceho s vekom (akumulácie produkcie). Toto obdobie sa zvyčajne zhoduje s maximálnou akumuláciou drevnej hmoty na jednotku plochy. Populácia sa vyznačuje aj určitým pomerom pohlaví a pomer mužov a žien sa nerovná 1:1. Sú známe prípady prudkej prevahy jedného alebo druhého pohlavia, striedanie generácií s absenciou samcov. Každá populácia môže mať aj zložitú priestorovú štruktúru (rozčlenenie do viac či menej veľkých hierarchických skupín – od geografických po elementárne (mikropopulácie).
Ak teda miera úmrtnosti nezávisí od veku jedincov, potom krivka prežitia predstavuje klesajúcu čiaru (pozri obrázok, typ I). To znamená, že smrť jedincov sa u tohto typu vyskytuje rovnomerne, miera úmrtnosti zostáva počas života konštantná. Takáto krivka prežitia je charakteristická pre druhy, ktorých vývoj prebieha bez metamorfózy s dostatočnou stabilitou narodených potomkov. Tento typ sa zvyčajne nazýva typ hydry – charakterizuje ho krivka prežitia približujúca sa k priamke. U druhov, u ktorých je úloha vonkajších faktorov v úmrtnosti malá, je krivka prežitia charakterizovaná miernym poklesom do určitého veku, po ktorom nastáva prudký pokles v dôsledku prirodzenej (fyziologickej) úmrtnosti.
Typ II na obrázku. Krivka prežitia blízka tomuto typu je charakteristická pre ľudí (hoci krivka prežitia človeka je o niečo plochejšia a teda niekde medzi typmi I a II). Tento typ sa nazýva typ Drosophila: práve tento typ preukazuje Drosophila v laboratórnych podmienkach (nepožiera ju predátori). Mnohé druhy sa vyznačujú vysokou mortalitou v počiatočných štádiách ontogenézy. U takýchto druhov je krivka prežitia charakterizovaná prudkým poklesom plochy mladších vekov. Jedinci, ktorí prežili „kritický“ vek, vykazujú nízku úmrtnosť a dožívajú sa vysokého veku. Typ sa nazýva typ ustrice. Typ III na obrázku. Štúdium kriviek prežitia je pre ekológa veľmi zaujímavé. Umožňuje vám posúdiť, v akom veku je konkrétny druh najzraniteľnejší. Ak sa pôsobenie príčin, ktoré môžu zmeniť pôrodnosť alebo úmrtnosť, dostane na najzraniteľnejšie štádium, tak ich vplyv na následný vývoj populácie bude najväčší. Tento vzor je potrebné vziať do úvahy pri organizovaní lovu alebo pri kontrole škodcov.
Veková a pohlavná štruktúra populácií.
Každá populácia má určitú organizáciu. Rozmiestnenie jedincov na území, pomer skupín jedincov podľa pohlavia, veku, morfologických, fyziologických, behaviorálnych a genetických charakteristík odráža zodpovedajúce štruktúra obyvateľstva : priestorové, pohlavie, vek atď. Štruktúra sa formuje na jednej strane na základe všeobecných biologických vlastností druhu a na druhej strane vplyvom abiotických faktorov prostredia a populácií iných druhov.
Štruktúra obyvateľstva má teda adaptačný charakter. Rôzne populácie toho istého druhu majú podobné črty aj charakteristické črty, ktoré charakterizujú špecifiká podmienok prostredia v ich biotopoch.
Vo všeobecnosti sa na určitých územiach okrem adaptačných schopností jednotlivcov formujú aj adaptačné črty skupinovej adaptácie populácie ako nadindividuálneho systému, čo naznačuje, že adaptačné črty populácie sú oveľa vyššie ako u jednotlivcov. ktoré to tvoria.
Vekové zloženie- je nevyhnutný pre existenciu obyvateľstva. Priemernú dĺžku života organizmov a pomer počtu (resp. biomasy) jedincov rôzneho veku charakterizuje veková štruktúra populácie. K formovaniu vekovej štruktúry dochádza v dôsledku kombinovaného pôsobenia procesov reprodukcie a úmrtnosti.
V každej populácii sa podmienečne rozlišujú 3 vekové ekologické skupiny:
Predreprodukčné;
reprodukčné;
Post-reprodukčné.
Do predreprodukčnej skupiny patria jedince, ktoré ešte nie sú schopné reprodukcie. Reprodukčné - jedince schopné reprodukcie. Post-reprodukčné - jedinci, ktorí stratili schopnosť reprodukcie. Trvanie týchto období sa značne líši v závislosti od typu organizmov.
Obyvateľstvo za priaznivých podmienok obsahuje všetky vekové skupiny a udržiava si viac-menej stabilné vekové zloženie. V rýchlo rastúcich populáciách prevládajú mladé jedince, zatiaľ čo v klesajúcich populáciách prevládajú staré, už neschopné intenzívneho rozmnožovania. Takéto populácie sú neproduktívne a nie sú dostatočne stabilné.
Sú výhľady z jednoduchá veková štruktúra populácie, ktoré pozostávajú z jedincov takmer rovnakého veku.
Napríklad všetky jednoročné rastliny jednej populácie sú na jar v štádiu sadeníc, potom kvitnú takmer súčasne a na jeseň produkujú semená.
V druhoch z komplexná veková štruktúra populácie žijú súčasne niekoľko generácií.
Napríklad v skúsenostiach slonov existujú mladé, dospelé a starnúce zvieratá.
Populácie, ktoré zahŕňajú mnoho generácií (rôznych vekových skupín), sú stabilnejšie, menej náchylné na vplyv faktorov ovplyvňujúcich reprodukciu alebo úmrtnosť v konkrétnom roku. Extrémne podmienky môžu viesť k smrti najzraniteľnejších vekových skupín, no tie najodolnejšie prežívajú a produkujú nové generácie.
Napríklad osoba je považovaná za biologický druh s komplexom veková štruktúra. Stabilita populácií druhu sa prejavila napríklad počas druhej svetovej vojny.
Na štúdium vekových štruktúr populácií sa využívajú grafické techniky, napríklad vekové pyramídy populácie, ktoré sa hojne využívajú v demografických štúdiách (obr. 3.9).
Obr.3.9. Vekové pyramídy obyvateľstva.
A - masová reprodukcia, B - stabilná populácia, C - klesajúca populácia
Stabilita populácií druhu do značnej miery závisí od sexuálna štruktúra , t.j. pomery jedincov rôzneho pohlavia. Pohlavné skupiny v rámci populácií sa formujú na základe rozdielov v morfológii (tvar a stavba tela) a ekológii rôznych pohlaví.
Napríklad u niektorých druhov hmyzu majú samce krídla, ale samice nie, samce niektorých cicavcov majú rohy, ale u samíc chýbajú, samce vtákov majú svetlé perie a samice majú maskovanie.
Ekologické rozdiely sú vyjadrené v potravinové preferencie(samice mnohých komárov sajú krv, zatiaľ čo samci sa živia nektárom).
Genetický mechanizmus poskytuje približne rovnaký pomer jedincov oboch pohlaví pri narodení. Pôvodný pomer je však čoskoro narušený v dôsledku fyziologických, behaviorálnych a ekologických rozdielov medzi mužmi a ženami, čo spôsobuje nerovnomernú úmrtnosť.
Analýza vekovej a pohlavnej štruktúry populácie umožňuje predpovedať jej početnosť na rad ďalších generácií a rokov. Je to dôležité pri posudzovaní možností rybolovu, odstrelu zvierat, záchrane úrody pred nájazdmi kobyliek a v iných prípadoch.
Horúce pramene, ktoré sa zvyčajne nachádzajú vo vulkanických oblastiach, majú pomerne bohatú populáciu.
Dávno, keď existovala najpovrchnejšia predstava o baktériách a iných nižších bytostiach, bola potvrdená existencia zvláštnej flóry a fauny v kúpeľoch. Tak napríklad v roku 1774 Sonnerath hlásil výskyt rýb v horúcich prameňoch Islandu, ktoré mali teplotu 69°. Tento záver nebol neskôr potvrdený ďalšími výskumníkmi v súvislosti s podmienkami Islandu, ale na iných miestach boli napriek tomu urobené podobné pozorovania. Na ostrove Ischia Ehrenberg (1858) zaznamenal výskyt rýb v prameňoch s teplotou nad 55°. Hoppe-Seyler (1875) tiež videl ryby vo vode s teplotou tiež okolo 55°. Aj keď predpokladáme, že vo všetkých uvedených prípadoch bolo meranie teploty nepresné, stále je možné vyvodiť záver o schopnosti niektorých rýb žiť pri pomerne zvýšenej teplote. Spolu s rybami bola v kúpeľoch niekedy zaznamenaná aj prítomnosť žiab, červov a mäkkýšov. V neskoršom období tu boli objavené aj prvoky.
V roku 1908 bola publikovaná práca Issela, ktorá podrobnejšie stanovila teplotné limity pre živočíšny svet žijúci v horúcich prameňoch.
Spolu so svetom zvierat je mimoriadne ľahké zistiť prítomnosť rias v kúpeľoch, ktoré niekedy vytvárajú silné nečistoty. Podľa Rodina (1945) hrúbka rias nahromadených v horúcich prameňoch často dosahuje niekoľko metrov.
O asociáciách teplomilných rias a faktoroch, ktoré určujú ich zloženie, sme už hovorili dosť v časti „Rasy žijúce pri vysokých teplotách“. Tu len pripomíname, že tepelne najstabilnejšie z nich sú modrozelené riasy, ktoré sa môžu vyvíjať až do teploty 80-85 °. Zelené riasy tolerujú teploty mierne nad 60 °C, kým rozsievky sa prestávajú vyvíjať asi pri 50 °C.
Ako už bolo uvedené, riasy, ktoré sa vyvíjajú v termálnych kúpeľoch, zohrávajú významnú úlohu pri tvorbe rôznych druhov šupín, ktoré zahŕňajú minerálne zlúčeniny.
Veľký vplyv na rozvoj bakteriálnej populácie v termálnych kúpaliskách majú teplomilné riasy. Počas svojho života exosmózou uvoľnia do vody určité množstvo organických zlúčenín a keď odumrú, vytvoria celkom priaznivý substrát pre baktérie. Nie je preto prekvapujúce, že bakteriálne osídlenie termálnych vôd je najbohatšie zastúpené na miestach, kde sa hromadia riasy.
Keď prejdeme k teplomilným baktériám horúcich prameňov, musíme podotknúť, že u nás sa nimi zaoberalo nemálo mikrobiológov. Tu je potrebné uviesť mená Tsiklinskaya (1899), Gubin (1924-1929), Afanasyeva-Kester (1929), Egorova (1936-1940), Volkova (1939), Vlasť (1945) a Isachenko (1948).
Väčšina výskumníkov, ktorí sa zaoberali horúcimi prameňmi, sa obmedzila len na to, že v nich založili bakteriálnu flóru. Len relatívne málo mikrobiológov sa zaoberalo základnými aspektmi života baktérií v termách.
V našej recenzii sa budeme zdržiavať len pri štúdiách poslednej skupiny.
Teplomilné baktérie boli nájdené v horúcich prameňoch v mnohých krajinách - Sovietsky zväz, Francúzsko, Taliansko, Nemecko, Slovensko, Japonsko atď. Keďže vody horúcich prameňov sú často chudobné na organické látky, nie je prekvapujúce, že niekedy obsahujú veľmi malé množstvo saprofytických baktérií.
Rozmnožovanie autotrofne sa živiacich baktérií, medzi ktorými sú v kúpeľoch dosť rozšírené železité a sírne baktérie, je determinované najmä chemickým zložením vody, ako aj jej teplotou.
Niektoré teplomilné baktérie izolované z horúcich vôd boli opísané ako nové druhy. Medzi tieto formy patria: Bac. thermophilus filiformis. študoval Tsiklinskaya (1899), dve tyčinky nesúce výtrusy - Bac. ludwigi a Bac. ilidzensis capsulatus izolovaný Karlinským (1895), Spirochaeta daxensis izolovaný Kantakouzenom (1910) a Thiospirillum pistiense izolovaný Czurdom (1935).
Teplota vody horúcich prameňov silne ovplyvňuje druhové zloženie bakteriálnej populácie. Vo vodách s nižšou teplotou sa našli koky a baktérie podobné spirochétam (práce Rodina a Kantakouzena). Avšak aj tu sú prevládajúcou formou výtrusné tyčinky.
Nedávno veľmi farebne ukázal vplyv teploty na druhové zloženie bakteriálnej populácie termínu v práci Rodina (1945), ktorý študoval horúce pramene Khoji-Obi-Garm v Tadžikistane. Teplota jednotlivých zdrojov tohto systému sa pohybuje v rozmedzí 50-86°. Tieto výrazy spájajú prúd, na dne ktorého sa v miestach s teplotou nepresahujúcou 68 ° pozoroval rýchly rast modrozelených rias. Miestami riasy tvorili hrubé vrstvy rôznych farieb. Na okraji vody, na bočných stenách výklenkov, boli usadeniny síry.
V rôznych zdrojoch, v odtoku, ako aj v hrúbke modrozelených rias, boli na tri dni umiestnené zanášacie sklá. Okrem toho sa zozbieraný materiál vysieval na živné médiá. Zistilo sa, že voda s najviac vysoká teplota obsahuje prevažne tyčinkovité baktérie. Klinovité formy, pripomínajúce najmä Azotobacter, sa vyskytujú pri teplotách nepresahujúcich 60 °C. Súdiac podľa všetkých údajov možno povedať, že samotný Azotobacter nerastie nad 52 °C, zatiaľ čo veľké okrúhle bunky nachádzajúce sa v znečistení patria iným typom mikróbov.
Najodolnejšie voči teplu sú niektoré formy baktérií, ktoré sa vyvíjajú na mäsovo-peptónovom agare, tiobaktérie ako Tkiobacillus thioparus a desulfurizátory. Mimochodom, stojí za zmienku, že Egorova a Sokolova (1940) našli Microspiru vo vode s teplotou 50-60°.
V Rodinovej práci sa baktérie viažuce dusík vo vode pri 50 °C nenašli. Pri štúdiu pôd sa však našli anaeróbne fixátory dusíka aj pri 77 ° C a Azotobacter - pri 52 ° C. To naznačuje, že voda vo všeobecnosti nie je vhodným substrátom pre fixátory dusíka.
Štúdium baktérií v pôdach horúcich prameňov odhalilo rovnakú závislosť zloženia skupín od teploty ako vo vode. Pôdna mikropopulácia však bola početne oveľa bohatšia. Piesočnaté pôdy chudobné na organické zlúčeniny mali dosť zlú mikropopuláciu, zatiaľ čo pôdy obsahujúce tmavo sfarbenú organickú hmotu boli hojne obývané baktériami. Veľmi jasne sa tu teda ukázal vzťah medzi zložením substrátu a povahou mikroskopických tvorov v ňom obsiahnutých.
Je pozoruhodné, že nebolo možné nájsť ani vo vode, ani v bahne vlasti termofilné baktérie ktoré rozkladajú vlákninu. Tento moment prikláňame sa k tomu, že to pripisujeme metodologickým ťažkostiam, keďže termofilné baktérie rozkladajúce celulózu sú dosť náročné na živné pôdy. Ako ukázal Imshenetsky, na ich izoláciu sú potrebné skôr špecifické živné substráty.
V horúcich prameňoch sa okrem saprofytov vyskytujú aj autotrofy – sírne a železité baktérie.
Najstaršie pozorovania o možnosti rastu sírnych baktérií v termách zrejme urobili Meyer a Ahrens a tiež Mioshi. Mioshi pozoroval vývoj vláknitých sírnych baktérií v prameňoch, ktorých teplota vody dosahovala 70°C. Egorova (1936), ktorý študoval sírne pramene Bragun, zaznamenal prítomnosť sírnych baktérií už pri teplote vody 80°C.
V kapitole " všeobecné charakteristiky Morfologické a fyziologické vlastnosti termofilných baktérií“ sme dostatočne podrobne opísali vlastnosti termofilných železných a sírnych baktérií. Túto informáciu nie je účelné opakovať a my sa tu obmedzíme na pripomenutie, že jednotlivé rody a dokonca aj druhy autotrofných baktérií ukončujú svoj vývoj pri rôznych teplotách.
Maximálna teplota pre sírne baktérie je teda asi 80°C. Pre železité baktérie ako Streptothrix ochraceae a Spirillum ferrugineum nastavil Mioshi maximum 41-45°.
Dufrenois (Dufrencfy, 1921) nájdený na sedimentoch v horúcich vodách s teplotou 50-63° železité baktérie veľmi podobné Siderocapsa. Podľa jeho pozorovaní k rastu vláknitých železitých baktérií dochádzalo len v studených vodách.
Volkova (1945) pozorovala vývoj baktérií z rodu Gallionella v minerálnych prameňoch skupiny Pyatigorsk, keď teplota vody nepresiahla 27-32°. V kúpeľoch s vyššou teplotou baktérie železa úplne chýbali.
Pri porovnaní materiálov, ktoré sme zaznamenali, musíme mimovoľne dospieť k záveru, že v niektorých prípadoch nejde o teplotu vody, ale o jej chemické zloženie určuje vývoj určitých mikroorganizmov.
Baktérie sa spolu s riasami aktívne podieľajú na tvorbe niektorých minerálov, biolitov a kaustobiolitov. Úloha baktérií pri zrážaní vápnika bola študovaná podrobnejšie. Tejto problematike sa podrobne venuje časť o fyziologických procesoch spôsobených termofilnými baktériami.
Záver, ktorý urobila Volkova, si zaslúži pozornosť. Poznamenáva, že „barezina“, ktorá je uložená v hustej pokrývke v prúdoch zdrojov zdrojov síry v Pjatigorsku, obsahuje veľa elementárnej síry a v podstate má mycélium plesňovej huby z rodu Penicillium. Mycélium tvorí strómu, ktorá zahŕňa tyčinkovité baktérie, zjavne príbuzné sírnym baktériám.
Brussoff verí, že na tvorbe usadenín kyseliny kremičitej sa podieľajú aj termické baktérie.
V kúpeľoch sa našli baktérie redukujúce sírany. Podľa Afanasieva-Kesterovej sa podobajú na Microspira aestuarii van Delden a Vibrio thermodesulfuricans Elion. Gubin (1924-1929) vyjadril množstvo myšlienok o možnej úlohe týchto baktérií pri tvorbe sírovodíka v kúpeľoch.
Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.
Načítava...
