Практическая работа № 4. Жизненные формы и экологические группы организмов.
Задание 1. Прочитайте и запишите определение понятий «Экологическая группа» и «Жизненная форма». Какое из понятий является более широким, почему?
«Жизненная форма – тип приспособления к условиям внешней среды, отражающийся в характерных особенностях внешнего строения растений и животных».
Животные развивались в морях, но перемещались в пресную воду и на сушу, после того, как растения стали доступными в качестве источника пищи. Простая история центров экологии животных на тему употребления некоторых организмов в пищу, обеспечивая при этом пищу другим. Реальности того, как животные это сделали, богаты и разнообразны. Экология животных и других организмов отражается в их филогенетических излучении. Экология столь же многочисленна, как и виды, но так же, как виды могут быть сгруппированы в более высокие таксоны, так же можно классифицировать способы, с помощью которых животные находят адекватную пищу для размножения и способы, которыми они остаются живыми при этом.
«Экологи́ческая гру́ппа - совокупность видов, характеризующаяся сходными потребностями в величине какого-либо экологического фактора и возникшими в результате его воздействия в процессе эволюции сходными анатомо-морфологическими и иными признаками, закрепившимися в генотипе».
Ответ: Понятие жизненная форма шире понятия экологическая группа, поскольку в нем идет речь обо всей совокупности животных или растений, а не только о нескольких видах.
Конкуренция и разнообразие животных
Большинство животных фила, и всегда были ограничены морем, сравнительно мягкой окружающей средой. Морские животные не нуждаются в осморегуляции, терморегуляции или предохранении от высыхания. Таким образом, закупленная энергия может использоваться в основном для роста, воспроизводства и защиты. Даже размножение может быть простым: шунтирование миллионов яиц и спермы в воду и позволяющее им нападать на себя. Развитие эмбрионов не нуждается в защите матки, потому что океан обеспечивает подходящую среду.
Задание 2. Экологические группы растений.
Изучите таблицу. Заполните последний столбец, выбрав признаки растений из списка, расположенного ниже таблицы.
|
Экологические группы растений | ||||
|
Фактор |
Название группы Несмотря на простоту жизни животного в океане, большинство океанических животных не осталось простым. Конкуренция и хищничество, два основных компонента любой среды обитания, усложнили жизнь животных, что привело к появлению новых способов выживания. Независимо от того, насколько вредно для жизни, физические компоненты окружающей среды являются относительно предсказуемыми элементами, адаптация которых зачастую сравнительно проста, если это дорого. Конкуренция и хищничество, напротив, неустанно бросают вызов всем формам жизни независимо от того, насколько они совершенны на мгновение. |
Приспособления | ||
|
Ксерофиты |
растения засушливых местообитаний | |||
|
Мезофиты |
растения среднеувлажнённых местообитаний | |||
|
Гидрофиты Адаптации часто становятся устаревшими, как только они успешны, потому что успешные формы жизни становятся основным источником пищи для других. Учитывая простой тезис о том, что конкуренция стимулирует большую адаптацию, экологическое разнообразие животных можно легко нарисовать. Форма, функция и филогенетическая история отражают роли, которые животные принимают в эволюционной драме. На протяжении всей миллиардной истории актеры животных менялись много раз, но они выполняют вариации по одной теме, а фоны выглядят одинаково. Например, вскоре после того, как растения стали хорошо развитыми, леса гигантских ликопод и древесных папоротников обеспечивали пищу и укрытие для многочисленных членистоногих, включая крылатых насекомых, на которых питались четырехногие амфибийные позвоночные. Более крупные амфибии и рептилии позже превратились в более мелкие для пищи. Некоторые из членистоногих и других наземных животных в свою очередь были паразитическими на позвоночных животных. Позднее различные группы растений, насекомых и позвоночных приняли одну и ту же сцену. |
водные растения | |||
|
Температура |
Мегатермофиты |
жаростойкие растения | ||
|
Мезотермофиты |
теплолюбивые растения | |||
|
Микротермофиты Первые голосеменные и затем покрытосеменные стали доминирующими компонентами лесов. Амфибии уступили млекопитающим рептилиям, которые уступили динозаврам; последние были заменены млекопитающими, а в последнее время людьми. В акваториях обитания разворачивалась та же драма с постоянно меняющимися актерами. Рифы, например, полностью исчезли несколько раз, причем каждый последующий аватар строился в основном из разных видов организмов. Историческая перспектива иллюстрирует основное направление, обеспечиваемое конкуренцией и хищничеством. |
холодостойкие растения | |||
|
Гекистотермофиты |
очень холодостойкие растения | |||
|
Сциофиты |
тенелюбивые растения | |||
|
Сциогелиофиты Животные возникли у простейших и изначально были просто большими, более сложными и успешными конкурентами для тех же источников пищи. Ранние животные демонстрировали те же основные стратегии получения пищи, что и простейшие. Однако из-за их большего размера у них было преимущество перед простейшими: они могли охотиться на них и вытеснять их со своих мест привязанности на дне океана. Ранние основные стратегии животной жизни отражали два разных способа конкурировать за пищу, которые фиксируются фотосинтезирующими и хемосинтезирующими организмами, и которые обеспечивают отходы и гниющие ткани жизненных форм. |
теневыносливые растения | |||
|
Гелиофиты |
светолюбивые растения | |||
|
Трофность почв |
Олиготрофы |
растения бедных почв | ||
|
Мезотрофы Почти вся фиксированная свободная энергия используется одним организмом или другим, так что победа одного животного теряется для остальных. Животные делают все возможное, чтобы приобрести всю энергию, которую они могут использовать, и в этом базовом смысле каждый конкурирует со всеми остальными. В конечном счете, хищничество - это способ конкуренции, который просто предполагает употребление потенциального конкурента, а не поиск другого способа совместного использования одного и того же ресурса. Эти авторы внесли одинаковый вклад в эту работу. Способность к запаху регулируется крупнейшим семейством генов в геномах млекопитающих, генами обонятельного рецептора. Хотя эти гены хорошо аннотируются в законченных геномах человека и мыши, мы до сих пор не понимаем, какие рецепторы связывают специфические одоранты или как они полностью функционируют. |
растения умеренно плодородных почв | |||
|
растения плодородных почв | ||||
|
Засоление почв |
Гликофиты |
растения, не переносящие засоление | ||
|
Галофиты Экологические группы растенийСпециализация в области окружающей среды все шире отражается в геномах животных, и изучение молекулярных механизмов, которые отвечают за это огромное разнообразие, позволило получить некоторые из самых больших сведений о функционировании и эволюции нашего собственного генома. Внутри млекопитающих обоняние считается одним из самых ценных способов сенсорного восприятия и обеспечивает основу для необычайной чувствительности, необходимой для дискриминации экологических и сексуальных сигналов. Ольфакторные способности варьируются среди млекопитающих, от жизненной важности у собак и грызунов, которые используют запах для навигации, корма и общения, для случайного использования у людей, которые больше полагаются на визуальные и слуховые сигналы. |
солеустойчивые растения | |||
|
Кислотность почв |
Ацидофиты |
растения кислых почв | ||
|
Нейтрофиты |
растения нейтральных почв | |||
|
Базофиты Мы показываем, что важность семейств обонятельных рецепторов и, следовательно, запахов, которые они связывают, напрямую связана с местом обитания, в котором существует животное. Однако монофилия этих 18 семей никогда не тестировалась с использованием большого количества млекопитающих. Однако существует значительная разница между количеством псевдогенов и их распределением между сборками генома с низким и высоким уровнем охвата, что можно объяснить уменьшением охвата и смежности в узлах генома с низким уровнем охвата. Однако в пределах Лаурасиатерии было много отклонений от эвтерианской предковой композиции, сконцентрированной среди летучих мышей, китообразных и полуводных плотоядных. Это не артефакт, полученный из лабораторных данных, так как данные целой геномной последовательности от дельфина и двух видов летучих мышей показали аналогичную картину в пределах одной и той же субординальной группы. |
растения щелочных почв | |||
Признаки : Снижение проницаемости мембран клеток; изменение ионного обмена; уменьшение размера листьев; скручивание листьев нижней поверхностью внутрь; образование воскоподобной кутикулы; погружение устьиц в глубину тканей; образование мясистых стеблей; превращение листьев в мелкие колючки; способность поворачивать листья ребром к солнцу; длинные корни; корневая система становится поверхностной; широкие мясистые листья; листья отличаются большой толщиной; большое количество хлоропластов в тканях листа; ткани инкрустированы кремнеземом; листья сильно рассечены; растения большую часть года находятся в зачатках, срок вегетации очень короткий;
Статья опубликована в Интернете до печати. Вомероназальный орган у летучих мышей и приматов: экстремумы структурной изменчивости и ее филогенетические последствия. Новое многогенное семейство может кодировать одорантные рецепторы - молекулярную основу для распознавания запахов. О происхождении видов посредством естественного отбора или сохранения привилегированных рас в борьбе за жизнь. Полевое исследование борнеевских трешверов. Потеря генов обонятельного рецептора совпадает с приобретением полного трихроматического зрения у приматов. Надсемейство генов обонятельного рецептора: интеллектуальный анализ данных, классификация и номенклатура. Последовательность, структура и эволюция полного кластера генов обонятельного рецептора человека. Палеонтологический пакет программного обеспечения для образования и анализа данных. Мотивы промоутера генов обонятельного рецептора, выраженные в разных топографических картинах.
- Систематизация семантических описаний запахов.
- Непараметрический многомерный анализ изменений в структуре сообщества.
Задание 3. Жизненные формы растений. Рассмотрите жизненные формы растений по классификации К.Раункиера и И.Г.Серебрякова. Вспомните, какой принцип положен в основу выделения жизненных форм в каждой из классификаций. Приведите примеры каждого типа жизненных форм.
3.1. Классификация К. Раункиера: 1. Фанерофиты; 2. Хамефиты; 3. Гемикриптофиты; 4. Геофиты; 5. Терофиты
Команда Исследовательского института дикой природы и экологии Университета ветеринарной медицины в Вене изучила изменения в составе жирных кислот клеточных мембран в диких альпийских маркетах. Эти белки-подобные существа обычно встречаются в горных районах.
Мы используются в зимних жвачных животных, альпийские сурки снижают температуру тела почти всю зиму до температуры окружающей среды. Даже если зимний сон прерывается, их температура тела остается на несколько градусов ниже летнего уровня. Вероятно, это так, так что тело и особенно сердце могут нормально функционировать даже при очень низких температурах.
3.2. Классификация И.Г. Серебрякова.
Задание 4. Экологические группы животных.
Создайте систему классификации экологических групп животных по следующим признакам.
4.1. Экологические группы моллюсков, насекомых, рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих (по месту обитания).
Кроме того, было установлено, что это обогащение не только очень сильное, но и чрезвычайно быстрое. Кроме того, процесс реверсируется с наступлением весны, и животные возвращаются к своей «нормальной» рабочей температуре. Клеточные мембраны животных состоят из двойного слоя фосфолипидов, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты. Они должны поглощаться пищей. Известно, что полиненасыщенные жирные кислоты играют важную роль в защите от широкого спектра заболеваний и в адаптации к изменениям температуры тела.
У млекопитающих также практически нет температурных изменений, происходящих у рыб или рептилий, поскольку они имеют высокую, едва меняющуюся температуру тела. Жирные кислоты, которые включены в мембраны, вероятно, получены из белой жировой ткани сурков. Однако жирные кислоты не просто удаляются из жирового хранилища случайно; Омега-6 полиненасыщенные жирные кислоты являются предпочтительными, хотя ученым остается загадкой, как работает этот механизм.
1. наземные
А. собственно наземное
Б. подземное
В. смешенное
2. воздушные
А. летающие на длительные расстояния
Б. имеющие малую протяженность полета.
А. постоянно живущие в воде
Б. проживающие в воде некоторый период жизни
4.2 Экологические группы млекопитающих (по способам добывания пищи).
1. травоядные
До сих пор считалось, что млекопитающие не могут изменять пропорции различных жирных кислот в своих клеточных мембранах, за исключением изменения их пищевых привычек. Однако эти результаты будут иметь последствия для обсуждения, поскольку они показывают, что изменения в сурках не могут быть непосредственно связаны с пищевыми привычками; Во время зимнего сна и в период сразу после этого сурки не могут есть никакой пищи, потому что это погребено под толстым снежным покровом.
Экологические группы животных
Это исследование предполагает, что животные могут транспортировать определенные группы жирных кислот через организм. И поскольку сурки сохраняют зимний сон, глубоко от земли, изолированный от внешних сигналов, эти изменения, скорее всего, контролируются внутренними летними часами.
А. питающиеся травой
Б. питающиеся листвой
2. хищники
А. питающиеся падалью
Б. не питающиеся падалью
1) загоняющие жертву
2) поджидающие жертву
3. всеядные
Задание 5. Жизненные формы животных.
Заполните таблицу жизненных форм животных по классификации Д.Н.Кашкарова
|
Жизненная форма |
Особенности строения |
Примеры |
|
Плавающие |
Жабры, плавники, перепонки на пальцах |
Дельфин, Сом, Камбала |
|
Слабое зрение, конечности роющего типа |
Крот, Землеройка |
|
|
Наземные |
Хорошо развиты конечности, активность приспособлений к окр. среде |
Лев, Сурикат, Кенгуру, Кобра |
|
Древесные |
Конечности хватательного типа, или др. приспособления к удерживанию на деревьях |
Мартышка, Лемур, Шемпанзе |
|
Воздушные |
Хорошее зрение, крылья, полые кости, оперение. |
Сокол, Орел, Альбатрос, Ласточка |
Плавающие формы:
1. Чисто водные:
а) нектон;
б) планктон;
в) бентос.
2. Полуводные:
а) ныряющие;
б) не ныряющие;
в) лишь добывающие из воды пищу.
Роющие формы:
1. Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей).
2. Относительные землерои (выходящие на поверхность).
Наземные формы:
1. Не делающие нор:
а) бегающие,
б) прыгающие,
в) ползающие.
2 Делающие норы:
а) бегающие,
б) прыгающие,
в) ползающие.
3. Животные скал.
Древесные и лазающие формы :
а) не сходящие с деревьев;
б) лишь лазающие на деревьях.
Воздушные формы:
а) добывающие пищу в воздухе;
в) высматривающие её с воздуха.
5.3. Экологические группы организмов
Экологические группы гидробионтов . Толща воды заселена организмами, которые обладают способностью плавать или удерживаться в определенных слоях. В связи с этим, водные организмы подразделяются на группы.
Нектон (nektos – плавающий) – это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. Это главным образом крупные животные, которые способны преодолевать большие расстояния и сильные течения воды. Они имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения. К типичным нектонным организмам относятся рыбы, кальмары, киты, ластоногие. К нектону в пресных водах кроме рыб относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые.
Планктон (planktos – блуждающий, парящий) – это совокупность пелагических организмов, которые не обладают способностью к быстрым активным передвижениям. Как правило, это мелкие животные – зоопланктон и растения – фитопланктон, которые не могут противостоять течениям. В состав планктона включают и «парящие» в толще воды личинки многих животных.
Плейстон (от греч. pleusis – плавание) – организмы, которые пассивно плавают на поверхности воды или ведут полупогруженный образ жизни получили название. Часто они используют как опору пленку поверхностного натяжения или образуют воздушные полости и другие поплавки. Типичными плейстонными животными являются сифонофоры, некоторые моллюски и др. Из растительных организмов к плейстону относятся саргассовые водоросли, ряски.
Бентос (benthos – глубина) – это совокупность организмов, обитающих на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Он подразделяется на зообентос и фитобентос. Большей частью представлен прикрепленными, или медленно передвигающимися, или роющими в грунте животными. На мелководье он состоит из организмов, синтезирующих органическое вещество (продуценты), потребляющих его (консументы) и разрушающих (ре-дуценты). На глубинах, где нет света, фитобентос (продуценты) отсутствует. В морском зообентосе доминируют фораминифоры, губки, кишечно-полостные, черви, плеченогие, моллюски, асцидии, рыбы и др. Более многочисленны бентосные формы на мелководьях. Их общая биомасса здесь может достигать десятков килограммов на 1 м 2 .
Нейстон (от греч. neustos – плавающий) – сообщество организмов, обитающих у поверхностной пленки воды. Организмы, обитающие сверху поверхностной пленки – эпинейстон , снизу – гипонейстон . К нейстону относят также обитателей верхнего пятисантиметрового слоя воды. Нейстон составляют некоторые простейшие, одноклеточные водоросли, мелкие легочные моллюски, водомерки, вертячки, личинки комаров и др.
Перифитон (от греч. peri – около и phyton – растение). Обрастатели, совокупность организмов, которые поселяются на подводных предметах или растениях и образуют так называемые обрастания на природных или искусственных твердых поверхностях – камнях, скалах, подводных частях судов, сваях, гидротехнических сооружениях (водоросли, усоногие раки, моллюски, мшанки, губки и др.).
Экологические группы наземных организмов . По отношению к водному режиму среди наземных растений выделяются:
Гигрофиты – обитающие на влажных местах (тропические растения, росянка, злаки, осоки).
Мезофиты – растения умеренно увлажненных местообитаний (многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур).
Ксерофиты – растения сухих местообитаний, способные хорошо переносить засухи. Разделяются на суккулентов (способных накапливать в тканях большое количество воды – кактусы, алоэ, очиток молодило) и склерофитов (сухие, жесткие кустарники или травы – саксаул, верблюжья колючка, ковыли).
Среди наземных животных по отношению к водному режиму можно также выделить три экологические группы:
Гигрофилы – влаголюбивые, нуждаются в высокой влажности (мокрицы, комары, наземные моллюски, амфибии).
Ксерофилы – сухолюбивые животные, не переносящие высокой влажности (верблюды, пустынные пресмыкающиеся).
Мезофилы – животные, предпочитающие умеренную влажность (многие птицы, млекопитающие).
Экологические группы почвенных организмов. Количество организмов в почве огромно (рисунок 5.2). Однако, как указывает М. С. Гиляров, в связи со сглаженностью экологических условий все они отличаются «выравненностью группового состава». Кроме того, для них характерна повторяемость в различных климатических зонах.
Рисунок 5.2 – Почвенные организмы
(пo E. А. Криксунову и др., 1995)
Почвенные животные могут быть сгруппированы по степени связи со средой обитания в три основные экологические группы.
Геобионты – постоянные обитатели почвы. Весь цикл их развития протекает в почвенной среде. Это такие, как дождевые черви, многие первичнобескрылые насекомые.
Геофилы – животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. К этой группе принадлежит большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки. Их личинки развиваются в почве. Во взрослом же состоянии это типичные наземные обитатели. К геофилам принадлежат и насекомые, которые в почве находятся в фазе куколки.
Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища. К геоксенам из насекомых относятся таракановые, многие полужесткокрылые, некоторые развивающиеся вне почвы жуки. Сюда же относятся грызуны и другие млекопитающие, живущие в норах.
Вместе с тем приведенная классификация не отражает роли животных в почвообразовательных процессах, так как в каждой группе есть организмы, активно передвигающиеся и питающиеся в почве и пассивные, которые пребывают в почве в период отдельных фаз развития (личинки, куколки или яйца насекомых). Почвенных обитателей в зависимости от их размеров и степени подвижности можно разделить на несколько групп.
Микробиотип, микробиота – это почвенные микроорганизмы, составляющие основное звено детритной пищевой цепи, представляют собой как бы промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Сюда относятся прежде всего зеленые и сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы и простейшие. По существу можно сказать, что это водные организмы, а почва для них – это система микроводоемов. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, как и микроорганизмы, часть жизни могут находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из них обитают и в обычных водоемах. Вместе с тем почвенные формы обычно мельче пресноводных и отличаются способностью значительное время находиться в инцистированном состоянии, пережидая неблагоприятные периоды.
Для данной группы животных почва представляется как система мелких пещер. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет им дышать через покровы тела. Периоды затопления почвы водой животные переживают, как правило, в пузырьках воздуха.
Животные мезо- и микробиотипов способны переносить зимнее промерзание почвы, что особенно является важным, так как большинство из них не может уходить вниз из слоев, подвергающихся воздействию отрицательных температур.
Макробиотип, макробиота – это крупные почвенные животные: с размерами тела от 2 до 20 мм. К данной группе относятся личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Почва для них является плотной средой, оказывающей значительное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве, расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц, роя новые ходы. Роющие животные могут уходить из слоев, где возникает неблагоприятная обстановка. К зиме и в засуху они концентрируются в более глубоких слоях, большей частью в нескольких десятках сантиметров от поверхности.
Мегабиотип, мегабиота – это крупные землерои, главным образом из числа млекопитающих. Многие из них проводят в почве всю жизнь (златокроты в Африке, кроты Евразии, сумчатые кроты Австралии, слепыши, слепушонки, цокоры и т. п.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор.
Помимо постоянных обитателей почвы, среди группы животных нередко выделяют в отдельную экологическую группу обитателей нор. К данной группе животных относятся барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др. Они кормятся на поверхности, однако размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Ряд других животных используют их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов.
К особой группе псаммофилов относят животных, заселяющих сыпучие подвижные пески. У позвоночных псаммофилов конечности нередко устроены в форме своеобразных «песчаных лыж», облегчающих передвижение по рыхлому грунту. Например, у тонкопалого суслика и гребнепалого тушканчика пальцы покрыты длинными волосами и роговыми выростами.
Около 25% всех почв нашей планеты Земля засолено. Животных, приспособившихся к жизни на засоленных почвах, называют галофилами. Обычно в засоленных почвах фауна в количественном и качественном отношении сильно обедняется, а вместе с тем появляются специфические галофилы, которые не встречаются в почвах обычной засоленности. Среди них можно отметить личинки некоторых пустынных жуков-чернотелок.
| Предыдущая |
