Ekstremalumas gyvūnų pasaulyje. Gyvenimas verdančiame vandenyje Populiacijų amžiaus ir lyties struktūra

Karštosiose versmėse, dažniausiai randamose vulkaninėse vietovėse, gyvena gana daug gyventojų.

Seniai, kai apie bakterijas ir kitas žemesnes būtybes buvo paviršutiniškiausias supratimas, pirtyse buvo nustatyta savita flora ir fauna. Pavyzdžiui, 1774 m. Sonnerathas pranešė apie žuvų buvimą Islandijos karštuosiuose šaltiniuose, kurių temperatūra siekė 69°. Šios išvados vėliau nepatvirtino kiti tyrinėtojai dėl Islandijos terminų, tačiau kitose vietose panašių pastebėjimų vis dėlto buvo. Iskijos saloje Ehrenbergas (1858 m.) pastebėjo žuvų buvimą šaltiniuose, kurių temperatūra aukštesnė nei 55°. Hoppe-Seyler (1875) taip pat matė žuvis vandenyje, kurio temperatūra taip pat buvo apie 55°. Net jei darytume prielaidą, kad visais nurodytais atvejais termometras buvo netikslus, vis tiek galima daryti išvadą apie kai kurių žuvų gebėjimą gyventi gana aukštoje temperatūroje. Kartu su žuvimis voniose kartais buvo pastebėta varlių, kirminų ir moliuskų. Vėliau čia buvo aptikti ir pirmuonys.

1908 metais buvo paskelbtas Isselio darbas, kuriame išsamiau buvo nustatytos karštosiose versmėse gyvenančios gyvūnų pasaulio temperatūros ribos.

Be gyvūnų pasaulio, dumblių buvimą voniose nustatyti labai lengva, kartais jie sudaro galingą nešvarumą. Pasak Rodinos (1945), karštosiose versmėse susikaupusių dumblių storis dažnai siekia kelis metrus.

Apie termofilinių dumblių asociacijas ir jų sudėtį lemiančius veiksnius jau pakankamai kalbėjome skyriuje „Dumbliai, gyvenantys aukštoje temperatūroje“. Čia tik primename, kad termiškai stabiliausi iš jų yra melsvadumbliai, kurie gali išsivystyti iki 80–85 ° temperatūros. Žalieji dumbliai toleruoja šiek tiek aukštesnę nei 60 °C temperatūrą, o diatomės nustoja vystytis apie 50 °C.

Kaip jau minėta, dumbliai, besivystantys terminėse voniose, vaidina svarbų vaidmenį formuojant įvairių rūšių apnašas, kuriose yra mineralinių junginių.

Termofiliniai dumbliai suteikia didelę įtaką apie bakterijų populiacijos vystymąsi terminais. Per savo gyvenimą egzosmozės būdu į vandenį išskiria tam tikrą kiekį organinių junginių, o žūdami sukuria gana palankų substratą bakterijoms. Todėl nenuostabu, kad terminių vandenų bakterijų populiacija gausiausiai atstovaujama dumblių kaupimosi vietose.

Kalbant apie termofilines karštųjų versmių bakterijas, reikia pažymėti, kad mūsų šalyje jas tyrinėjo nemažai mikrobiologų. Čia reikėtų pažymėti Ciklinskajos (1899), Gubino (1924-1929), Afanasjevos-Kesteros (1929), Egorovos (1936-1940), Volkovos (1939), Tėvynės (1945) ir Isačenkos (1948) vardus.

Dauguma tyrėjų, kurie nagrinėjo karštąsias versmes, apsiribojo tik tuo, kad jose įsitvirtino bakterinė flora. Tik palyginti nedaug mikrobiologų nagrinėjo pagrindinius bakterijų gyvenimo termuose aspektus.

Savo apžvalgoje pasiliksime tik prie paskutinės grupės tyrimų.

Daugelyje šalių karštose versmėse rasta termofilinių bakterijų. Sovietų Sąjunga, Prancūzija, Italija, Vokietija, Slovakija, Japonija ir kt. Kadangi karštųjų versmių vandenyse dažnai trūksta organinių medžiagų, nenuostabu, kad juose kartais būna labai mažai didelis skaičius saprofitinės bakterijos.

Autotrofiškai besimaitinančių bakterijų, tarp kurių voniose gana plačiai paplitusios geležies ir sieros bakterijos, dauginimąsi daugiausia lemia vandens cheminė sudėtis, taip pat jo temperatūra.

Kai kurios termofilinės bakterijos, išskirtos iš karšto vandens, buvo aprašytos kaip naujos rūšys. Šios formos apima: Bac. thermophilus filiformis. tyrinėjo Tsiklinskaya (1899), dvi sporas laikančios lazdelės – Bac. ludwigi ir Bac. ilidzensis capsulatus išskyrė Karlinsky (1895), Spirochaeta daxensis išskyrė Kantakouzen (1910) ir Thiospirillum pistiense išskyrė Czurda (1935).

Karštųjų versmių vandens temperatūra stipriai veikia bakterijų populiacijos rūšinę sudėtį. Vandenyse, kurių temperatūra žemesnė, aptikta kokos ir į spirochetas panašių bakterijų (Rodina ir Kantakouzena darbai). Tačiau ir čia vyrauja strypai, turintys sporas.

Pastaruoju metu temperatūros įtaka rūšių sudėtisŠio termino bakterijų populiacija labai spalvingai parodyta Rodinos (1945 m.), tyrinėjusios karštąsias Khodji-Obi-Garm versmes Tadžikistane, darbe. Šios sistemos atskirų šaltinių temperatūra svyruoja nuo 50-86°. Jungiantis, šie terminai suteikia srautą, kurio apačioje vietose, kurių temperatūra neviršija 68 °, buvo stebimas greitas melsvadumblių augimas. Vietomis dumbliai suformavo storus skirtingų spalvų sluoksnius. Vandens pakraštyje, ant nišų šoninių sienelių, buvo sieros nuosėdų.

Įvairiuose šaltiniuose, nuotėkiuose, taip pat melsvadumblių tirštumo vietose trims dienoms buvo dedami nešvarumų stiklai. Be to, surinkta medžiaga buvo pasėta ant maistinių medžiagų. Nustatyta, kad aukščiausios temperatūros vandenyje vyrauja lazdelės formos bakterijos. Pleištinės formos, ypač panašios į Azotobacter, atsiranda ne aukštesnėje kaip 60 ° temperatūroje. Sprendžiant iš visų duomenų, galima teigti, kad pati Azotobacter neauga aukštesnėje nei 52°C temperatūroje, o užteršimo vietoje aptiktos didelės apvalios ląstelės priklauso kitų tipų mikrobams.

Atspariausios karščiui yra kai kurios bakterijų formos, kurios vystosi ant mėsos peptono agaro, tiobakterijos, tokios kaip Tkiobacillus thioparus, ir sieros pašalinimo priemonės. Beje, verta paminėti, kad Egorova ir Sokolova (1940) rado Microspira 50-60° temperatūros vandenyje.

Rodinos darbe azotą fiksuojančių bakterijų 50°C temperatūros vandenyje nerasta. Tačiau tiriant dirvožemius anaerobinių azoto fiksatorių rasta net 77°C, o Azotobacter - 52°C temperatūroje. Tai rodo, kad vanduo paprastai nėra tinkamas substratas azoto fiksatoriams.

Bakterijų tyrimas karštųjų versmių dirvose atskleidė tokią pat grupės sudėties priklausomybę nuo temperatūros ten kaip ir vandenyje. Tačiau dirvožemio mikropopuliacija buvo daug turtingesnė. Smėlėtas, vargšas organiniai junginiai dirvožemiuose buvo gana reta mikropopuliacija, o tamsios spalvos organinių medžiagų turinčiose bakterijos buvo gausiai apgyvendintos. Taigi čia labai aiškiai atsiskleidė santykis tarp substrato sudėties ir jame esančių mikroskopinių būtybių prigimties.

Pastebėtina, kad termofilinių bakterijų, skaidančių celiuliozę, nebuvo nei vandenyje, nei Rodinos dumbluose. Šis momentas esame linkę tai sieti su metodologiniais sunkumais, nes termofilinės celiuliozę skaidančios bakterijos yra gana reiklios maistinėms terpėms. Kaip parodė Imshenetsky, jų izoliacijai reikalingi gana specifiniai maistinių medžiagų substratai.

Karštuosiuose šaltiniuose, be saprofitų, yra ir autotrofų – sieros ir geležies bakterijų.

Seniausius stebėjimus apie sieros bakterijų augimo galimybę termuose, matyt, atliko Meyeris ir Ahrensas, taip pat Mioshi. Miošis stebėjo siūlinių sieros bakterijų vystymąsi šaltiniuose, kurių vandens temperatūra siekė 70°C. Egorova (1936), tyrinėjusi Bragun sieros šaltinius, pastebėjo, kad sieros bakterijos yra net esant 80°C vandens temperatūrai.

Skyriuje " bendrosios charakteristikos Morfologinės ir fiziologinės termofilinių bakterijų savybės“ pakankamai išsamiai aprašėme termofilinių geležies ir sieros bakterijų savybes. Šios informacijos kartoti netikslinga ir apsiribosime priminimu, kad atskiros autotrofinių bakterijų gentys ir net rūšys baigia vystytis esant skirtingoms temperatūroms.

Taigi maksimali temperatūra sieros bakterijoms yra apie 80°C. Geležies bakterijoms, tokioms kaip Streptothrix ochraceae ir Spirillum ferrugineum, Mioshi nustatė didžiausią 41–45° kampą.

Dufrenois (Dufrencfy, 1921) rasta ant nuosėdų karštuose vandenyse, kurių temperatūra 50-63° geležies bakterijos, labai panašios į Siderocapsa. Jo pastebėjimais, siūlinės geležies bakterijos augo tik šaltuose vandenyse.

Volkova (1945) stebėjo Gallionella genties bakterijų vystymąsi Pjatigorsko grupės mineraliniuose šaltiniuose, kai vandens temperatūra neviršijo 27-32°. Aukštesnės temperatūros voniose geležies bakterijų visiškai nebuvo.

Palyginus mūsų pažymėtas medžiagas, nevalingai turime daryti išvadą, kad in atskirų atvejų ne vandens temperatūra, o jo cheminė sudėtis lemia tam tikrų mikroorganizmų vystymąsi.

Bakterijos kartu su dumbliais aktyviai dalyvauja kai kurių mineralų, biolitų ir kaustobiolitų formavime. Bakterijų vaidmuo kalcio nusodinime buvo ištirtas išsamiau. Šis klausimas išsamiai aptariamas skyriuje fiziologiniai procesai sukelia termofilinės bakterijos.

Volkovos padaryta išvada nusipelno dėmesio. Ji pažymi, kad Piatigorsko sieros šaltinių upeliuose stora danga nusėdusi „barezina“ turi daug elementinės sieros ir iš esmės turi grybieną. pelėsinis grybelis iš Penicillium genties. Grybiena sudaro stromą, kurioje yra lazdelės formos bakterijos, matyt, susijusios su sieros bakterijomis.

Brussoffas mano, kad terminės bakterijos taip pat dalyvauja formuojant silicio rūgšties nuosėdas.

Voniose rasta bakterijų redukuojančių sulfatų. Anot Afanasieva-Kester, jie primena Microspira aestuarii van Delden ir Vibrio thermodesulfuricans Elion. Gubinas (1924-1929) išsakė nemažai idėjų apie galimą šių bakterijų vaidmenį susidarant vandenilio sulfidui voniose.

Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl+Enter.

Verdančiame vandenyje, esant 100°C temperatūrai, žūva visų formų gyvi organizmai, įskaitant bakterijas ir mikrobus, kurie yra žinomi dėl savo atsparumo ir gyvybingumo – tai plačiai žinomas ir visuotinai pripažintas faktas. Bet kaip tai negerai pasirodo!

Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje, kai pasirodė pirmosios giliavandenės transporto priemonės, hidroterminių šaltinių, iš kurio nuolat plaka per karšto labai mineralizuoto vandens srovės. Tokių upelių temperatūra siekia neįtikėtinus 200-400°C. Iš pradžių niekas negalėjo pagalvoti, kad gyvybė gali egzistuoti kelių tūkstančių metrų gylyje nuo paviršiaus, amžinoje tamsoje ir net tokioje temperatūroje. Bet ji ten buvo. Ir ne primityvi vienaląstė gyvybė, o ištisos nepriklausomos ekosistemos, susidedančios iš anksčiau mokslui nežinomų rūšių.

Kaimanų tranšėjos dugne maždaug 5000 metrų gylyje rastas hidroterminis šaltinis. Tokie šaltiniai vadinami juodaisiais rūkaliais, nes išsiveržia į juodus dūmus panašus vanduo.

Prie hidroterminių šaltinių gyvenančių ekosistemų pagrindas yra chemosintetinės bakterijos – mikroorganizmai, kurie reikiamas maistines medžiagas gauna oksiduodami įvairius cheminius elementus; konkrečiu atveju anglies dioksido oksidacija. Nuo šių bakterijų priklauso ir visi kiti šiluminių ekosistemų atstovai, tarp jų filtrais mintantys krabai, krevetės, įvairūs moliuskai ir net didžiuliai jūros kirminai.

Šis juodas rūkalius yra visiškai apgaubtas baltųjų jūros anemonų. Sąlygos, kurios kitiems reiškia mirtį jūrų organizmai, yra šių būtybių norma. Baltieji anemonai maistą gauna absorbuodami chemosintetines bakterijas.

Organizmai, gyvenantys juodaodžiai rūkaliai„yra visiškai priklausomi nuo vietinių sąlygų ir negali išgyventi didžiajai daugumai pažįstamoje buveinėje jūrų augalija ir gyvūnija. Dėl šios priežasties ilgą laiką nebuvo įmanoma iškelti į paviršių nei vieno gyvo padaro, jie visi žuvo nukritus vandens temperatūrai.

Pompėjos kirmėlė (lot. Alvinella pompejana) – šis povandeninių hidroterminių ekosistemų gyventojas gavo gana simbolinį pavadinimą.

Pirmiausia pakelk būtybė pavyko po vandeniu nepilotuojama transporto priemonė ISIS valdo britų okeanografai. Mokslininkai išsiaiškino, kad žemesnė nei 70°C temperatūra yra mirtina šioms nuostabioms būtybėms. Tai gana nuostabu, nes 70°C temperatūra yra mirtina 99% Žemėje gyvenančių organizmų.

Povandeninių šiluminių ekosistemų atradimas buvo nepaprastai svarbus mokslui. Pirma, buvo išplėstos ribos, kuriose gyvybė gali egzistuoti. Antra, atradimas paskatino mokslininkus nauja versija apie gyvybės atsiradimą Žemėje, pagal kurią gyvybė atsirado hidroterminėse angose. Ir trečia, šis atradimas dar kartą leido suprasti, kad apie mus supantį pasaulį žinome labai mažai.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad taip bakterijos karštose versmėse negyvenk. Tačiau gamta įtikinamai įrodo, kad taip nėra.

Visi žino, kad vanduo užverda 100 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Dar visai neseniai žmonės tikėjo, kad tokioje temperatūroje visiškai niekas neišgyvena. Mokslininkai taip manė, kol Ramiojo vandenyno dugne, karštuose šaltiniuose, jie nerado mokslui nežinomų bakterijų. Jie puikiai jaučiasi 250 laipsnių temperatūroje!

Dideliame gylyje vanduo nevirsta garais, o lieka tik vandeniu, nes ten didelis gylis ir didelis slėgis. Tokios temperatūros vandenyje yra daug chemikalų, kurie minta aukščiau paminėtomis bakterijomis. Neaišku, kaip gyviai prigijo prie tokios temperatūros, bet jie įpratę ten gyventi taip, kad atnešus į žemesnę nei 80 laipsnių temperatūrą, jiems bus šalta.

Kaip paaiškėjo – ne bakterijų gyvenimo riba – 250 laipsnių temperatūra. Tame pačiame Ramiajame vandenyne jie rado labai karštas pavasaris, vanduo, kuriame pasiekia 400 laipsnių. Net ir tokiomis sąlygomis gyvena ne tik daug bakterijų, bet ir kai kurios kirmėlės, taip pat kelių rūšių moliuskai.

Visi žino, kad kai pasirodė Žemė (tai buvo prieš daug milijonų metų), tai buvo paprastas karštas kamuolys. Šimtmečius žmonės tikėjo, kad gyvybė mūsų planetoje atsirado atvėsus Žemei. Taip pat buvo manoma, kad kitose planetose, kuriose yra aukšta temperatūra, gyvybė negali egzistuoti. Tikriausiai dabar mokslininkai turės persvarstyti savo požiūrį į šį faktą.

Šiandien, spalio 6 d., minima Pasaulinė gyvūnų buveinių diena. Šios šventės garbei siūlome atrinkti 5 gyvūnus, kurie savo namais pasirinko vietas su ekstremaliausiomis sąlygomis.

Gyvi organizmai yra paplitę visoje mūsų planetoje, ir daugelis jų gyvena vietose, kuriose yra ekstremalios sąlygos. Tokie organizmai vadinami ekstremofilais. Tai bakterijos, archėjos ir tik keli gyvūnai. Apie pastarąjį kalbėsime šiame straipsnyje. 1. Pompėjos kirmėlės. Šios gilios jūros daugiašakės kirmėlės, kurių ilgis neviršija 13 cm, yra vieni iš karščiui atspariausių gyvūnų. Todėl nenuostabu, kad juos galima rasti tik hidroterminiuose šaltiniuose vandenynų dugne (), iš kurių labai mineralizuota karštas vanduo. Taigi pirmą kartą Pompėjos kirmėlių kolonija buvo aptikta devintojo dešimtmečio pradžioje prie Ramiojo vandenyno hidroterminių šaltinių netoli Galapagų salų, o vėliau, 1997 m., netoli nuo Kosta Rikos ir vėl prie hidroterminių šaltinių.

Paprastai Pompėjos kirminas aptinka savo kūną juodųjų rūkalių vamzdinėse struktūrose, kur temperatūra siekia 80 °C, ir iškiša į plunksną panašią galvą į išorę, kur temperatūra yra žemesnė (apie 22 °C). Mokslininkai jau seniai siekė suprasti, kaip Pompėjos kirminas sugeba atlaikyti tokias ekstremalias temperatūras. Tyrimai parodė, kad tam jam padeda specialios bakterijos, kurios slieko gale sudaro iki 1 cm storio sluoksnį, primenantį vilnonę antklodę. Palaikydami simbiotinius santykius, kirminai išskiria gleives iš mažyčių liaukų nugaroje, kurios minta bakterijomis, kurios savo ruožtu izoliuoja gyvūno kūną nuo aukštos temperatūros. Manoma, kad šios bakterijos turi specialių baltymų, kurie leidžia apsaugoti kirmėles ir pačias bakterijas nuo aukštos temperatūros. 2. Gynaephora vikšras. Grenlandijoje ir Kanadoje gyvena kandis Gynaephora groenlandica, žinoma dėl savo gebėjimo atlaikyti itin žemą temperatūrą. Taigi, gyvendami šaltame klimate, G. groenlandica vikšrai žiemos miego metu gali toleruoti iki -70 °C temperatūrą! Tai padaryti įmanoma dėl junginių (glicerolio ir betaino), kuriuos vikšrai pradeda sintetinti vasaros pabaigoje, kai temperatūra nukrenta. Šios medžiagos neleidžia susidaryti ledo kristalams gyvūno ląstelėse ir taip leidžia jam nesušalti iki mirties.

Tačiau tai nėra vienintelis rūšies bruožas. Daugeliui kitų kandžių rūšių subręsti nuo kiaušinėlio iki suaugusio žmogaus prireikia maždaug mėnesio, o G. groenlandica gali išsivystyti nuo 7 iki 14 metų! Tokį lėtą Gynaephora groenlandica augimą lemia ekstremalios sąlygos aplinką kuriame vabzdys turi vystytis. Įdomu tai, kad Gynaephora groenlandica vikšrai didžiąją savo gyvenimo dalį praleidžia žiemos miegu, o likusį laiką (apie 5% gyvenimo) skiria augmenijai, pavyzdžiui, arktinių gluosnių pumpurams, valgyti. 3. Aliejinės musės. Tai vieninteliai mokslui žinomi vabzdžiai, galintys gyventi ir maitintis žalia nafta. Ši rūšis pirmą kartą buvo aptikta La Brea rančoje Kalifornijoje, kur yra keli bituminiai ežerai.

Autoriai: Michael S. Caterino ir Cristina Sandoval. Kaip žinote, aliejus yra labai toksiška medžiaga daugumai gyvūnų. Tačiau, kaip lervos, alyvinės musės plaukia arti aliejaus paviršiaus ir kvėpuoja specialiomis spirale, išsikišusiančiomis virš naftos dėmės. Musės suėda daug aliejaus, bet daugiausia į jį patenka vabzdžių. Kartais musių žarnos visiškai prisipildo aliejaus. Iki šiol mokslininkai neaprašė šių musių poravimosi elgesio ir to, kur jos deda kiaušinėlius. Tačiau daroma prielaida, kad tai neįvyksta naftos telkinyje.

Bituminis ežeras La Brea rančoje Kalifornijoje.Įdomu tai, kad aliejaus temperatūra baseine gali siekti 38°C, tačiau lervos tokius pokyčius lengvai toleruoja. 4. Artemija. Įsikūręs JAV Jutos valstijos šiaurės vakarinėje dalyje, Big Druskos ežeras druskingumas siekia 270 ppm (palyginimui: druskingiausios Pasaulio vandenyno jūros - Raudonosios jūros - druskingumas yra tik 41 ppm). Dėl itin didelio rezervuaro druskingumo jis netinkamas visų jame esančių gyvų būtybių gyvenimui, išskyrus pakrantės musių lervas, kai kuriuos dumblius ir sūrymo krevetes – mažyčius vėžiagyvius.

Pastarieji, beje, gyvena ne tik šiame ežere, bet ir kituose vandens telkiniuose, kurių druskingumas ne mažesnis kaip 60 ppm. Ši savybė leidžia sūrioms krevetėms išvengti bendro gyvenimo su daugeliu plėšrūnų rūšių, tokių kaip žuvys. Šie vėžiagyviai turi segmentuotą kūną, kurio gale yra platus į lapą panašus priedas, kurių ilgis paprastai neviršija 12 milimetrų. Jie plačiai naudojami kaip maistas akvariumo žuvims, taip pat veisiami akvariumuose. 5. Tardigradai. Šios mažytės būtybės, kurių ilgis neviršija 1 milimetro, yra karščiui atspariausi gyvūnai. Jie gyvena įvairiose planetos vietose. Pavyzdžiui, jie buvo rasti karštuose šaltiniuose, kur temperatūra siekė 100 °C, ir Himalajų viršūnėje, po storu ledo sluoksniu, kur temperatūra buvo daug žemesnė už nulį. Ir netrukus paaiškėjo, kad šie gyvūnai gali ne tik ištverti ekstremalias temperatūras, bet ir daugiau nei 10 metų išsiversti be maisto ir vandens!

Mokslininkai išsiaiškino, kad gebėjimas sustabdyti medžiagų apykaitą padeda jiems, patenkant į kriptobiozės būseną, kai cheminiai procesai gyvūno organizme artėja prie nulio. Esant tokiai būsenai, vandens kiekis tardigrado kūne gali sumažėti iki 1%! Be to, gebėjimas apsieiti be vandens labai priklauso nuo didelio šio gyvūno organizme esančios specialios medžiagos – neredukuojančios cukraus trehalozės, apsaugančios membranas nuo sunaikinimo. Įdomu tai, kad nors tardigradai gali gyventi ekstremalioje aplinkoje, daug rūšių galima rasti švelnesnėse aplinkose, tokiose kaip ežerai, tvenkiniai ar pievos. Tardigradai dažniausiai pasitaiko drėgnoje aplinkoje, samanose ir kerpėse.

Temperatūra yra svarbiausias aplinkos veiksnys. Temperatūra turi didžiulę įtaką daugeliui organizmų gyvenimo aspektų, jų paplitimo geografijai, dauginimuisi ir kitoms biologinėms organizmų savybėms, kurios daugiausia priklauso nuo temperatūros. Diapazonas, t.y. temperatūros ribos, kuriose gyvybė gali egzistuoti, svyruoja nuo maždaug -200°C iki +100°C, kartais bakterijų egzistavimas aptinkamas karštuose šaltiniuose, kurių temperatūra siekia 250°C. Tiesą sakant, dauguma organizmų gali išgyventi dar siauresniame temperatūrų diapazone.

Kai kurios mikroorganizmų rūšys, daugiausia bakterijos ir dumbliai, gali gyventi ir daugintis karštose versmėse esant temperatūrai, artimai virimo temperatūrai. Viršutinė karštųjų šaltinių bakterijų temperatūros riba yra apie 90°C. Temperatūros kintamumas yra labai svarbus ekologiniu požiūriu.

Bet kuri rūšis gali gyventi tik tam tikroje temperatūrų diapazone, vadinamojoje maksimalioje ir mažiausioje mirtinoje temperatūroje. Už šių kritinių ekstremalių temperatūrų, šaltų ar karštų, organizmas miršta. Kažkur tarp jų yra optimali temperatūra, kuriame yra aktyvi visų organizmų, gyvosios medžiagos kaip visumos, gyvybinė veikla.

Pagal organizmų toleranciją temperatūros režimas jie skirstomi į euriterminius ir stenoterminius, t.y. galintis atlaikyti didelius arba siaurus temperatūros svyravimus. Pavyzdžiui, kerpės ir daugelis bakterijų gali gyventi skirtingoje temperatūroje, o orchidėjos ir kiti šilumą mėgstantys atogrąžų zonų augalai yra stenoterminiai.

Kai kurie gyvūnai gali išlaikyti pastovią kūno temperatūrą, nepaisant aplinkos temperatūros. Tokie organizmai vadinami homeoterminiais. Kitų gyvūnų kūno temperatūra kinta priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Jie vadinami poikilotermais. Pagal tai, kaip organizmai prisitaiko prie temperatūros režimo, jie skirstomi į dvi ekologines grupes: kriofilai – organizmai prisitaikę prie šalčio, prie žemos temperatūros; termofilai – arba šilumą mylintys.

Alleno taisyklė- ekogeografinė taisyklė, kurią 1877 m. nustatė D. Allenas. Pagal šią taisyklę tarp homoioterminių (šiltakraujų) gyvūnų, vedančių panašų gyvenimo būdą, gyvenantys šaltesnio klimato šalyse turi santykinai mažesnes išsikišusias kūno dalis: ausis, kojas, uodegas. ir kt.

Atsikišusių kūno dalių sumažinimas lemia santykinio kūno paviršiaus sumažėjimą ir padeda taupyti šilumą.

Šios taisyklės pavyzdys yra šunų šeimos atstovai iš įvairių regionų. Mažiausios (palyginti su kūno ilgiu) ausys ir ne toks pailgas snukis šioje šeimoje yra arktinės lapės (diapazonas – Arktinis), o didžiausios ausys ir siauras, pailgas snukis – feneko lapei (diapazonas – Sachara).

Ši taisyklė taikoma ir žmonių populiacijoms: trumpiausia (palyginus su kūno dydžiu) nosis, rankos ir kojos būdingos eskimų-aleutų tautoms (eskimams, inuitams), ilgos rankos ir kojos kailiniams ir tutsiams.

Bergmano taisyklė yra ekogeografinė taisyklė, kurią 1847 metais suformulavo vokiečių biologas Carlas Bergmanas. Taisyklė sako, kad iš panašių homoioterminių (šiltakraujų) gyvūnų formų didžiausi yra tie, kurie gyvena šaltesnio klimato kraštuose – didelėse platumose arba kalnuose. Jei yra artimai giminingų rūšių (pavyzdžiui, tos pačios genties rūšys), kurios savo mityba ir gyvenimo būdu labai nesiskiria, tai didesnių rūšių pasitaiko ir sunkesnio (šalto) klimato sąlygomis.

Taisyklė grindžiama prielaida, kad bendra šilumos gamyba endoterminėse rūšyse priklauso nuo kūno tūrio, o šilumos perdavimo greitis priklauso nuo jo paviršiaus ploto. Didėjant organizmų dydžiui, kūno tūris auga greičiau nei jo paviršius. Eksperimentiškai ši taisyklė pirmą kartą buvo išbandyta su skirtingų dydžių šunimis. Paaiškėjo, kad mažų šunų šilumos gamyba yra didesnė masės vienetui, tačiau nepaisant dydžio, paviršiaus vienetui ji išlieka beveik pastovi.

Bergmano taisyklė iš tiesų dažnai vykdoma tiek toje pačioje rūšyje, tiek tarp glaudžiai susijusių rūšių. Pavyzdžiui, Amūro forma tigras su Tolimieji Rytai didesnis nei Sumatras iš Indonezijos. Šiauriniai vilko porūšiai yra vidutiniškai didesni nei pietiniai. Iš giminingų lokių genties rūšių didžiausios gyvena šiaurinėse platumose ( Baltoji meška, rudieji lokiai su maždaug. Kodiak), o mažiausios rūšys (pavyzdžiui, akinių lokys) - šilto klimato vietovėse.

Kartu ši taisyklė dažnai buvo kritikuojama; pažymėjo, kad negali bendras, nes žinduolių ir paukščių dydžiui, be temperatūros, įtakos turi ir daugelis kitų veiksnių. Be to, prisitaikymas prie atšiauraus klimato populiacijos ir rūšių lygmeniu dažnai vyksta ne dėl kūno dydžio pokyčių, o dėl kūno dydžio pokyčių. Vidaus organai(širdies ir plaučių dydžio padidėjimas) arba dėl biocheminių pritaikymų. Atsižvelgiant į šią kritiką, reikia pabrėžti, kad Bergmano taisyklė yra statistinio pobūdžio ir aiškiai parodo savo poveikį, kai kiti dalykai yra vienodi.

Iš tiesų, yra daug šios taisyklės išimčių. Taigi mažiausia vilnonio mamuto rasė žinoma iš poliarinės Vrangelio salos; daugelis miško vilkų porūšių yra didesni už tundrinius (pavyzdžiui, išnykęs porūšis iš Kenų pusiasalio; manoma, kad dideli dydžiai galėtų suteikti šiems vilkams pranašumo medžiojant didelius pusiasalyje gyvenančius briedžius). Tolimųjų Rytų leopardo porūšis, gyvenantis Amūre, yra žymiai mažesnis nei afrikinis. Pateiktuose pavyzdžiuose palygintos formos skiriasi savo gyvenimo būdu (salų ir žemynų populiacijos; tundros porūšis mintantis mažesniu grobiu ir miško porūšis, mintantis didesniu grobiu).

Žmogaus atžvilgiu taisyklė tam tikru mastu taikoma (pavyzdžiui, pigmėjų gentys, matyt, ne kartą ir savarankiškai pasirodė m. skirtingos sritys tropinis klimatas) tačiau dėl vietinės mitybos ir papročių skirtumų, migracijos ir genetinio dreifo tarp populiacijų šios taisyklės taikymas yra ribojamas.

Glogerio taisyklė susideda iš to, kad tarp homoioterminių (šiltakraujų) giminingų formų (skirtingų rasių ar porūšių tos pačios rūšies, giminingų rūšių) tie, kurie gyvena šiltame ir drėgname klimate, yra ryškesni nei tie, kurie gyvena šaltame ir sausame klimate. . 1833 m. įsteigė lenkų ir vokiečių ornitologas Konstantinas Glogeris (Gloger C. W. L.; 1803-1863).

Pavyzdžiui, dauguma dykumos paukščių rūšių yra blausesnės nei jų giminaičiai iš subtropinių ir atogrąžų miškai. Glogerio taisyklę galima paaiškinti ir maskavimo sumetimais, ir klimato sąlygų įtaka pigmentų sintezei. Tam tikra prasme Glogerio taisyklė galioja ir girtiems kiloterminiams (šaltakraujams) gyvūnams, ypač vabzdžiams.

Drėgmė kaip aplinkos veiksnys

Iš pradžių visi organizmai buvo vandens. Užkariavę žemę, jie neprarado priklausomybės nuo vandens. Neatsiejama dalis visų gyvų organizmų yra vanduo. Drėgmė yra vandens garų kiekis ore. Be drėgmės ar vandens nėra gyvybės.

Drėgmė yra parametras, apibūdinantis vandens garų kiekį ore. Absoliuti drėgmė – tai vandens garų kiekis ore ir priklauso nuo temperatūros bei slėgio. Šis kiekis vadinamas santykine drėgme (t. y. vandens garų kiekio ore ir sočiųjų garų kiekio santykis tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis).

Gamtoje vyrauja paros drėgmės ritmas. Drėgmė svyruoja tiek vertikaliai, tiek horizontaliai. Šis veiksnys kartu su šviesa ir temperatūra vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant organizmų veiklą ir jų pasiskirstymą. Drėgmė taip pat keičia temperatūros poveikį.

Oro džiovinimas yra svarbus aplinkos veiksnys. Ypač sausumos organizmams didelę reikšmę turi džiovinantis oro poveikis. Gyvūnai prisitaiko persikeldami į saugomas teritorijas ir yra aktyvūs naktį.

Augalai sugeria vandenį iš dirvos ir beveik visiškai (97-99%) išgaruoja per lapus. Šis procesas vadinamas transpiracija. Garinimas atvėsina lapus. Garinimo dėka jonai per dirvą nunešami iki šaknų, jonų pernešimas tarp ląstelių ir kt.

Tam tikras drėgmės kiekis yra būtinas sausumos organizmams. Daugeliui jų normaliam gyvenimui reikalinga 100% santykinė oro drėgmė, ir atvirkščiai, normalios būklės organizmas negali ilgai gyventi absoliučiai sausame ore, nes nuolat netenka vandens. Vanduo yra esminė gyvosios medžiagos dalis. Todėl tam tikro vandens kiekio praradimas sukelia mirtį.

Sauso klimato augalai prisitaiko prie morfologinių pokyčių, redukavimo vegetatyviniai organai ypač lapai.

Sausumos gyvūnai taip pat prisitaiko. Daugelis jų geria vandenį, kiti siurbia jį per kūno sluoksnį skystą ar garų pavidalu. Pavyzdžiui, dauguma varliagyvių, kai kurie vabzdžiai ir erkės. Dauguma dykumos gyvūnų niekada negeria, savo poreikius tenkina su maistu tiekiamu vandeniu. Kiti gyvūnai gauna vandenį riebalų oksidacijos procese.

Vanduo yra būtinas gyviems organizmams. Todėl organizmai plinta visoje buveinėje priklausomai nuo jų poreikių: vandens organizmai nuolat gyvena vandenyje; hidrofitai gali gyventi tik labai drėgnoje aplinkoje.

Ekologinio valentingumo požiūriu hidrofitai ir higrofitai priklauso stenogigerių grupei. Drėgmė labai veikia gyvybines organizmų funkcijas, pavyzdžiui, 70 proc. santykinė drėgmė buvo labai palanki migruojančių skėrių patelių brendimui lauke ir vaisingumui. Palankiai dauginantis, jie daro didžiulę ekonominę žalą daugelio šalių pasėliams.

Ekologiniam organizmų paplitimo įvertinimui naudojamas klimato sausumo rodiklis. Sausumas yra selektyvus organizmų ekologinės klasifikacijos veiksnys.

Taigi, priklausomai nuo vietinio klimato drėgmės ypatybių, organizmų rūšys skirstomos į ekologines grupes:

1. Hidatofitai yra vandens augalai.

2. Hidrofitai – sausumos-vandens augalai.

3. Higrofitai – sausumos augalai, gyvenantys didelės drėgmės sąlygomis.

4. Mezofitai – augalai, augantys su vidutiniu drėgnumu.

5. Kserofitai – tai augalai, augantys nepakankamai drėgmės. Jie savo ruožtu skirstomi į: sukulentus – sultingus augalus (kaktusus); sklerofitai – augalai siaurais ir mažais lapeliais, susilankstę į kanalėlius. Jie taip pat skirstomi į eukserofitus ir stipakserofitus. Eukserofitai yra stepių augalai. Stipakserofitai – siauralapių velėninių žolių (plunksninių, eraičinų, plonakojų ir kt.) grupė. Savo ruožtu mezofitai taip pat skirstomi į mezohigrofitus, mezokserofitus ir kt.

Dėl savo vertės temperatūros, drėgmė vis dėlto yra vienas iš pagrindinių aplinkos veiksnių. Didžiąją laukinės gamtos istorijos dalį organinį pasaulį reprezentavo tik organizmų vandens normos. Neatsiejama daugumos gyvų būtybių dalis yra vanduo, o lytinių ląstelių dauginimuisi ar susiliejimui beveik visoms joms reikalinga vandens aplinka. Sausumos gyvūnai yra priversti sukurti savo kūne dirbtinį vandens aplinka tręšimui, o tai lemia tai, kad pastarasis tampa vidine.

Drėgmė yra vandens garų kiekis ore. Jis gali būti išreikštas gramais kubiniame metre.

Šviesa kaip aplinkos veiksnys. Šviesos vaidmuo organizmų gyvenime

Šviesa yra viena iš energijos formų. Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį arba energijos tvermės dėsnį, energija gali keistis iš vienos formos į kitą. Pagal šį dėsnį organizmai yra termodinaminė sistema, nuolat keičianti energiją ir medžiagas su aplinka. Žemės paviršiuje esančius organizmus veikia energijos, daugiausia saulės energijos, srautas, taip pat ilgųjų bangų šiluminė spinduliuotė iš kosminių kūnų.

Abu šie veiksniai lemia klimato sąlygos aplinka (temperatūra, vandens garavimo greitis, oro ir vandens judėjimas). Saulės šviesa, kurios energija yra 2 cal, patenka į biosferą iš kosmoso. už 1 cm 2 per 1 min. Ši vadinamoji saulės konstanta. Ši šviesa, einanti per atmosferą, yra susilpnėjusi ir giedrą vidurdienį Žemės paviršių gali pasiekti ne daugiau kaip 67% jos energijos, t.y. 1,34 cal. už cm 2 per 1 min. Praeinant per debesuotumą, vandenį ir augmeniją, saulės šviesa dar labiau susilpnėja, o energijos pasiskirstymas joje įvairiose spektro dalyse labai pasikeičia.

Saulės šviesos ir kosminės spinduliuotės slopinimo laipsnis priklauso nuo šviesos bangos ilgio (dažnio). Ultravioletinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis mažesnis nei 0,3 mikrono, beveik neprasiskverbia pro ozono sluoksnį (apie 25 km aukštyje). Tokia spinduliuotė pavojinga gyvam organizmui, ypač protoplazmai.

Gyvojoje gamtoje šviesa yra vienintelis energijos šaltinis, visi augalai, išskyrus bakterijas, fotosintezuoja, t.y. sintetina organines medžiagas iš neorganinių medžiagų(t.y. iš vandens, mineralinių druskų ir CO-Gyvojoje gamtoje šviesa yra vienintelis energijos šaltinis, visi augalai, išskyrus bakterijas 2 – spindulinės energijos pagalba asimiliacijos procese). Visi organizmai maistui priklauso nuo antžeminių fotosintezatorių t.y. chlorofilą turintys augalai.

Šviesa, kaip aplinkos veiksnys, skirstoma į ultravioletinius, kurių bangos ilgis yra 0,40–0,75 mikrono, ir infraraudonuosius, kurių bangos ilgis yra didesnis nei šis dydis.

Šių veiksnių poveikis priklauso nuo organizmų savybių. Kiekvienas organizmo tipas yra prisitaikęs prie vienokio ar kitokio šviesos bangų ilgio spektro. Kai kurios organizmų rūšys prisitaikė prie ultravioletinių, o kitos prie infraraudonųjų spindulių.

Kai kurie organizmai sugeba atskirti bangos ilgį. Jie turi specialias šviesos suvokimo sistemas ir spalvų matymą, o tai turi didelę reikšmę jų gyvenime. Daugelis vabzdžių yra jautrūs trumpųjų bangų spinduliuotei, kurios žmonės nesuvokia. Nakties drugeliai gerai suvokia ultravioletinius spindulius. Bitės ir paukščiai tiksliai nustato savo vietą ir naršyti reljefą net naktį.

Organizmai taip pat stipriai reaguoja į šviesos intensyvumą. Pagal šias savybes augalai skirstomi į tris ekologines grupes:

1. Šviesamėgiai, saulę mėgstantys arba heliofitai – kurie sugeba normaliai vystytis tik saulės spinduliais.

2. Pavėsį mėgstantys, arba sciofitai, yra žemesnių miškų sluoksnių ir giliavandenių augalų augalai, pavyzdžiui, pakalnutės ir kt.

Mažėjant šviesos intensyvumui, sulėtėja ir fotosintezė. Visi gyvi organizmai turi slenkstinį jautrumą šviesos intensyvumui, taip pat kitiems aplinkos veiksniams. Skirtingi organizmai turi skirtingą slenkstinį jautrumą aplinkos veiksniams. Pavyzdžiui, intensyvi šviesa stabdo Drosophyll musių vystymąsi ir netgi sukelia jų mirtį. Jie nemėgsta šviesos ir tarakonų bei kitų vabzdžių. Daugumoje fotosintetinių augalų, esant mažam šviesos intensyvumui, baltymų sintezė yra slopinama, o gyvūnuose – biosintezės procesai.

3. Atsparūs šešėliams arba fakultatyvūs heliofitai. Augalai, kurie gerai auga tiek pavėsyje, tiek šviesoje. Gyvūnams šios organizmų savybės vadinamos šviesą mylinčiomis (fotofilais), šešėlinėmis (fotofobomis), eurifobinėmis – stenofobinėmis.

Ekologinis valentingumas

gyvo organizmo prisitaikymo prie aplinkos sąlygų pokyčių laipsnis. E. v. yra vaizdo nuosavybė. Kiekybiškai jis išreiškiamas aplinkos pokyčių diapazonu, kurio viduje ši rūšis palaiko normalų gyvenimą. E. v. gali būti vertinamas tiek atsižvelgiant į rūšies reakciją į atskirus aplinkos veiksnius, tiek su veiksnių kompleksu.

Pirmuoju atveju rūšys, kurios toleruoja didelius įtakos faktoriaus stiprumo pokyčius, žymimos terminu, susidedančiu iš šio veiksnio pavadinimo su priešdėliu "evry" (eurythermal - atsižvelgiant į temperatūros įtaką, eurihalinas - į druskingumą , eurybatic – iki gylio ir pan.); pritaikytos rūšys nedideli pokyčiaišio veiksnio žymimi panašiu terminu su priešdėliu „steno“ (stenoterminis, stenohalinis ir kt.). Tipai, turintys platų E. in. veiksnių komplekso atžvilgiu jie vadinami eurybiontais (žr. Eurybiontai), priešingai nei stenobiontai (žr. Stenobiontai), kurie mažai prisitaiko. Kadangi euribioniškumas leidžia apgyvendinti įvairias buveines, o stenobiontiškumas smarkiai susiaurina rūšiai tinkamų buveinių spektrą, šios dvi grupės dažnai vadinamos atitinkamai euri- arba stenotopinėmis.

eurybiontų, gyvūnų ir augalų organizmai, kurie gali egzistuoti labai pasikeitus aplinkos sąlygoms. Taigi, pavyzdžiui, jūros pakrantės gyventojai ištveria reguliarų džiūvimą atoslūgio metu, vasarą - stiprų atšilimą, o žiemą - atšalimą, o kartais ir užšalimą (euriterminiai gyvūnai); upių žiočių gyventojai atlaiko priemones. vandens druskingumo svyravimai (eurihaliniai gyvūnai); nemažai gyvūnų egzistuoja įvairiuose hidrostatinio slėgio diapazonuose (euribatai). Daug žemės gyventojų vidutinio klimato platumos gali atlaikyti didelius sezoninius temperatūros svyravimus.

Rūšies eurybiontiškumą didina gebėjimas toleruoti nepalankios sąlygos suspenduotos gyvybės būsenoje (daug bakterijų, daugelio augalų sporų ir sėklų, šaltų ir vidutinių platumų suaugę daugiamečiai augalai, žiemojančių gėlavandenių kempinių ir briozų pumpurai, šakojakojų kiaušinėliai, suaugę tardigradai ir kai kurie rotiferiai ir kt.) arba žiemos miego (kai kurie žinduoliai).

ČETVERIKOVO TAISYKLĖ, Paprastai, pasak Kromo, gamtoje visų tipų gyvus organizmus atstovauja ne atskiri izoliuoti individai, o daugybės (kartais labai didelių) individų-populiacijų visuma. Veisė S. S. Četverikovas (1903).

Žiūrėti- tai istoriškai susiklosčiusi individų populiacijų visuma, kurios yra panašios morfologinėmis ir fiziologinėmis savybėmis, galinčios laisvai kryžmintis ir susilaukti vaisingų palikuonių, užimančių tam tikrą plotą. Kiekvieną gyvų organizmų tipą galima apibūdinti rinkiniu būdingi bruožai, savybės, kurios vadinamos rodinio ypatybėmis. Rūšies savybės, pagal kurias galima atskirti vieną rūšį nuo kitos, vadinamos rūšies kriterijais.

Dažniausiai naudojami septyni bendrieji peržiūros kriterijai:

1. Konkretus organizacijos tipas: populiacija būdingi bruožai atskirti tam tikros rūšies individus nuo kitos.

2. Geografinis tikrumas: rūšies individų egzistavimas tam tikroje vietoje pasaulis; arealas – plotas, kuriame gyvena tam tikros rūšies individai.

3. Ekologinis tikrumas: rūšies individai gyvena tam tikroje fizinių aplinkos veiksnių, tokių kaip temperatūra, drėgmė, slėgis ir kt., verčių diapazone.

4. Diferenciacija: rūšis susideda iš mažesnių individų grupių.

5. Diskretiškumas: tam tikros rūšies individus nuo kitos individų skiria atotrūkis – pertrauka.. Pertrauką lemia izoliacinių mechanizmų veikimas, pvz., veisimosi laikotarpių neatitikimas, specifinių elgesio reakcijų panaudojimas, hibridų sterilumas. ir kt.

6. Atkuriamumas: individų dauginimasis gali būti vykdomas nelytiniu būdu (kintamumo laipsnis mažas) ir lytiškai (kintamumo laipsnis didelis, nes kiekvienas organizmas sujungia tėvo ir motinos savybes).

7. Tam tikras gausumo lygis: populiacijoje vyksta periodiniai (gyvybės bangos) ir neperiodiniai pokyčiai.

Bet kurios rūšies individai erdvėje pasiskirsto itin netolygiai. Pavyzdžiui, dilgėlė savo paplitimo ribose aptinkama tik drėgnose pavėsingose ​​vietose su derlingu dirvožemiu, formuojasi krūmynai upių, upelių salpose, aplink ežerus, pelkių pakraščiuose, mišriuose miškuose ir krūmynuose. Miško pakraščiuose, pievose ir laukuose aptinkamos europinio kurmio kolonijos, aiškiai matomos ant žemės kauburėlių. Tinka gyvenimui
nors buveinės dažnai aptinkamos arealo viduje, jos neapima viso arealo, todėl šios rūšies individų kitose jo dalyse neaptinkama. Nėra prasmės ieškoti dilgėlių pušyne ar kurmio pelkėje.

Taigi netolygus rūšių pasiskirstymas erdvėje išreiškiamas „tankio salelių“, „klumpelių“ pavidalu. Vietovės, kuriose gana didelis šios rūšies paplitimas, kaitaliojasi su mažo gausumo plotais. Tokie kiekvienos rūšies populiacijos „tankio centrai“ vadinami populiacijomis. Populiacija – tai tam tikros rūšies individų rinkinys, ilgą laiką (daug kartų) gyvenantis tam tikroje erdvėje (diapazono dalyje) ir izoliuotas nuo kitų panašių populiacijų.

Gyventojų viduje laisvas kirtimas (panmixia) praktiškai vykdomas. Kitaip tariant, populiacija – tai grupė asmenų, laisvai besirišančių tarpusavyje, ilgą laiką gyvenančių tam tikroje teritorijoje ir santykinai izoliuotų nuo kitų panašių grupių. Taigi rūšis yra populiacijų rinkinys, o populiacija yra rūšies struktūrinis vienetas.

Skirtumas tarp populiacijos ir rūšies:

1) skirtingų populiacijų individai laisvai kryžminasi tarpusavyje,

2) skirtingų populiacijų individai mažai skiriasi vienas nuo kito,

3) tarp dviejų gretimų populiacijų nėra atotrūkio, tai yra, tarp jų vyksta laipsniškas perėjimas.

Specifikacijos procesas. Tarkime, kad tam tikra rūšis užima tam tikrą plotą, nulemtą jos mitybos pobūdžio. Dėl individų skirtumų diapazonas didėja. Naujoje teritorijoje bus plotai su įvairiais pašariniais augalais, fizinės ir cheminės savybės tt Asmenys, atsidūrę skirtingose ​​arealo dalyse, sudaro populiacijas. Ateityje dėl vis didėjančių skirtumų tarp populiacijų individų vis labiau paaiškės, kad vienos populiacijos individai kažkuo skiriasi nuo kitos populiacijos individų. Vyksta populiacijų divergencijos procesas. Kiekviename iš jų kaupiasi mutacijos.

Bet kurios rūšies atstovai vietinėje arealo dalyje sudaro vietinę populiaciją. Vietinių populiacijų, susijusių su arealo vietovėmis, kurios yra vienalytės gyvenimo sąlygų atžvilgiu, visuma yra ekologinė populiacija. Taigi, jei rūšis gyvena pievoje ir miške, tada jie kalba apie jos dantenų ir pievų populiacijas. Su tam tikromis geografinėmis ribomis susietos rūšies arealo populiacijos vadinamos geografinėmis populiacijomis.
Populiacijų dydis ir ribos gali labai pasikeisti. Masinio dauginimosi protrūkių metu rūšis išplinta labai plačiai ir susidaro milžiniškos populiacijos.

Geografinių populiacijų rinkinys, turintis stabilius bruožus, gebėjimą kryžmintis ir susilaukti vaisingų palikuonių, vadinamas porūšiu. Darvinas sakė, kad naujų rūšių formavimasis vyksta per veisles (porūšius).

Tačiau reikia atsiminti, kad kai kurių elementų gamtoje dažnai nėra.
Kiekvieno porūšio individuose atsirandančios mutacijos savaime negali sukelti naujų rūšių susidarymo. Priežastis slypi tame, kad ši mutacija klajos per populiaciją, nes porūšių individai, kaip žinome, nėra reprodukciškai izoliuoti. Jei mutacija naudinga, ji padidina populiacijos heterozigotiškumą, o jei žalinga, atrankos būdu ji bus tiesiog atmesta.

Dėl nuolat vykstančio mutacijos proceso ir laisvo kryžminimo mutacijos kaupiasi populiacijose. Pagal I. I. Schmalhausen teoriją sukuriamas paveldimo kintamumo rezervas, t.y., didžioji dauguma atsirandančių mutacijų yra recesyvinės ir nepasireiškia fenotipiškai. Pasiekus didelę mutacijų koncentraciją heterozigotinėje būsenoje, recesyvinius genus nešiojančių individų kryžminimas tampa tikėtinas. Tokiu atveju atsiranda homozigotiniai individai, kuriuose mutacijos jau pasireiškia fenotipiškai. Tokiais atvejais mutacijas jau kontroliuoja natūrali atranka.
Tačiau tai dar neturi lemiamos reikšmės rūšiavimosi procesui, nes natūralios populiacijos yra atviros ir į jas nuolat patenka svetimų genų iš kaimyninių populiacijų.

Yra pakankamai genų srauto, kad būtų išlaikytas didelis visų vietinių populiacijų genų fondų (visų genotipų visumos) panašumas. Skaičiuojama, kad 200 individų populiacijoje, kurių kiekvienas turi po 100 000 lokusų, genofondo papildymas dėl svetimų genų yra 100 kartų didesnis nei – dėl mutacijų. Dėl to jokia populiacija negali dramatiškai pasikeisti tol, kol ją veikia normalizuojantis genų srautas. Populiacijos atsparumas genetinės sudėties pokyčiams, veikiant atrankai, vadinamas genetine homeostaze.

Dėl genetinės homeostazės populiacijoje labai sunku susiformuoti naujai rūšiai. Turi būti įvykdyta dar viena sąlyga! Būtent, būtina išskirti dukterinės populiacijos genofondą nuo motinos genofondo. Izoliacija gali būti dviejų formų: erdvinė ir laiko. Erdvinė izoliacija atsiranda dėl įvairių geografinių kliūčių, tokių kaip dykumos, miškai, upės, kopos, salpos. Dažniausiai erdvinė izoliacija atsiranda dėl staigaus nuolatinio diapazono sumažėjimo ir jo suskaidymo į atskiras kišenes ar nišas.

Dažnai populiacija tampa izoliuota dėl migracijos. Tokiu atveju susidaro izoliuota populiacija. Tačiau kadangi individų skaičius izoliuotoje populiacijoje dažniausiai yra nedidelis, kyla giminingo giminystės – išsigimimo, susijusio su giminingumu, pavojus. Speciacija, pagrįsta erdvine izoliacija, vadinama geografine.

Laikinoji izoliacijos forma apima dauginimosi laiko pasikeitimą ir viso gyvenimo ciklo pokyčius. Laikina izoliacija pagrįsta rūšiavimas vadinamas ekologiniu.
Abiem atvejais lemiamas dalykas yra naujos, nesuderinamos su sena, genetinės sistemos sukūrimas. Per specifikaciją evoliucija realizuojama, todėl jie sako, kad rūšis yra elementari evoliucinė sistema. Populiacija yra elementarus evoliucinis vienetas!

Statistinės ir dinaminės populiacijų charakteristikos.

Organizmų rūšys į biocenozę įtraukiamos ne kaip atskiri individai, o kaip populiacijos ar jų dalys. Populiacija – rūšies dalis (sudaryta iš tos pačios rūšies individų), užimanti santykinai vienalytę erdvę ir galinti susireguliuoti bei išlaikyti tam tikrą skaičių. Kiekviena rūšis okupuotoje teritorijoje yra suskirstyta į populiacijas.Jei vertinsime aplinkos veiksnių įtaką vienam organizmui, tai esant tam tikram veiksnio lygiui (pavyzdžiui, temperatūrai), tiriamas individas arba išgyvens, arba mirs. Vaizdas pasikeičia tiriant to paties veiksnio poveikį tos pačios rūšies organizmų grupei.

Vieni individai žus arba sumažins savo gyvybinę veiklą esant vienai tam tikrai temperatūrai, kiti žemesnėje, treti aukštesnėje.Todėl galima pateikti dar vieną populiacijos apibrėžimą: norint išgyventi ir duoti palikuonių, visi gyvi organizmai dinamiškų aplinkos režimų sąlygomis turi egzistuoti grupuočių, arba populiacijų, pavidalu, t.y. panašaus paveldimumo kartu gyvenančių individų visumos.Svarbiausias populiacijos požymis yra bendra jos užimama teritorija. Tačiau populiacijoje dėl įvairių priežasčių gali būti daugiau ar mažiau izoliuotų grupių.

Todėl sunku pateikti išsamų populiacijos apibrėžimą dėl ribų tarp atskirų individų grupių neryškumo. Kiekviena rūšis susideda iš vienos ar daugiau populiacijų, todėl populiacija yra rūšies egzistavimo forma, jos mažiausias besivystantis vienetas. Populiacijoms Įvairios rūšys yra priimtinos individų skaičiaus mažėjimo ribos, kurias peržengus populiacijos egzistavimas tampa neįmanomas. Literatūroje nėra tikslių duomenų apie populiacijos dydžio kritines vertes. Pateiktos vertės yra prieštaringos. Tačiau faktas išlieka tas, kad kuo mažesni asmenys, tuo didesnės kritinės jų skaičiaus vertės. Mikroorganizmų atveju tai yra milijonai individų, vabzdžiams - dešimtys ir šimtai tūkstančių, o dideli žinduoliai– Kelios dešimtys.

Skaičius neturėtų sumažėti žemiau ribos, už kurią smarkiai sumažėja tikimybė susitikti su seksualiniais partneriais. Kritinis skaičius priklauso ir nuo kitų faktorių. Pavyzdžiui, kai kuriems organizmams grupinis gyvenimo būdas yra specifinis (kolonijos, pulkai, bandos). Grupės populiacijoje yra gana izoliuotos. Gali būti atvejų, kai visos populiacijos dydis vis dar yra gana didelis, o atskirų grupių skaičius sumažėja žemiau kritinių ribų.

Pavyzdžiui, Peru kormoranų kolonijoje (grupėje) turi būti ne mažiau kaip 10 tūkstančių individų, o šiaurės elnių bandoje – 300–400 galvų. Norint suprasti funkcionavimo mechanizmus ir spręsti populiacijų naudojimo problemas, labai svarbi informacija apie jų struktūrą. Yra lyties, amžiaus, teritorinės ir kitos struktūros. Teoriniu ir taikomuoju požiūriu svarbiausi yra duomenys apie amžiaus struktūrą – įvairaus amžiaus individų (dažnai jungiamų į grupes) santykis.

Gyvūnai skirstomi į šias amžiaus grupes:

Nepilnamečių grupė (vaikai) senatvinė grupė (senatvinė, nedalyvauja reprodukcijoje)

Suaugusiųjų grupė (asmenys, užsiimantys dauginimu).

Paprastai normalioms populiacijoms būdingas didžiausias gyvybingumas, kai visi amžiaus tarpsniai atstovaujami gana tolygiai. Regresuojančioje (nykstančioje) populiacijoje vyrauja senatviniai individai, o tai rodo neigiamų veiksnių, trikdančių reprodukcines funkcijas, buvimą. Norint nustatyti ir pašalinti šios būklės priežastis, reikia imtis skubių priemonių. Invazinėms (invazinėms) populiacijoms daugiausia atstovauja jauni individai. Jų gyvybingumas paprastai nekelia nerimo, tačiau tikėtini pernelyg didelio individų skaičiaus protrūkiai, nes tokiose populiacijose nesusiformavo trofiniai ir kiti ryšiai.

Tai ypač pavojinga, jei tai yra rūšių populiacija, kurios anksčiau toje vietovėje nebuvo. Tokiu atveju populiacijos dažniausiai randa ir užima laisvą ekologinę nišą ir realizuoja savo veisimosi potencialą, intensyviai didindamos savo skaičių.Jei populiacija yra normalios ar artimos normaliai būklės, žmogus gali iš jos pašalinti individų skaičių (gyvūnuose). ) arba biomasę (augaluose), kuri didėja per laikotarpį tarp priepuolių. Visų pirma, turėtų būti pašalinami poproduktyvaus amžiaus asmenys (užbaigtas dauginimasis). Jeigu siekiama gauti tam tikrą produktą, tai populiacijų amžius, lytis ir kitos charakteristikos koreguojamos atsižvelgiant į užduotį.

Augalų bendrijų populiacijų išnaudojimas (pavyzdžiui, medienai gauti) dažniausiai sutampa su su amžiumi susijusio augimo sulėtėjimo (produkcijos kaupimo) laikotarpiu. Šis laikotarpis dažniausiai sutampa su maksimaliu medienos masės sukaupimu ploto vienete. Taip pat populiacijai būdingas tam tikras lyčių santykis, o patinų ir patelių santykis nėra lygus 1:1. Yra žinomi atvejai, kai ryškus vienos ar kitos lyties vyravimas, kartų kaitaliojimasis su vyrų nebuvimu. Kiekviena populiacija taip pat gali turėti sudėtingą erdvinę struktūrą (suskirstyti į daugiau ar mažiau dideles hierarchines grupes – nuo ​​geografinių iki elementarių (mikropopuliacijų).

Taigi, jei mirtingumas nepriklauso nuo individų amžiaus, tai išgyvenamumo kreivė yra mažėjanti linija (žr. pav. I tipas). Tai yra, asmenų mirtis įvyksta Šis tipas vienodai, mirtingumas išlieka pastovus visą gyvenimą. Tokia išlikimo kreivė būdinga rūšims, kurių vystymasis vyksta be metamorfozės, esant pakankamam gimusių palikuonių stabilumui. Šis tipas dažniausiai vadinamas hidra tipu – jam būdinga išlikimo kreivė, artėjanti prie tiesios linijos. Rūšių, kurių išorinių veiksnių vaidmuo mirtingumui yra mažas, išgyvenamumo kreivė pasižymi nežymiu mažėjimu iki tam tikro amžiaus, po kurio pastebimas staigus kritimas dėl natūralaus (fiziologinio) mirtingumo.

II tipas paveikslėlyje. Šiam tipui artima išgyvenimo kreivė būdinga žmonėms (nors žmonių išgyvenimo kreivė yra kiek plokštesnė, taigi kažkur tarp I ir II tipų). Šis tipas vadinamas Drosophila tipu: būtent šį tipą Drosophila demonstruoja laboratorinėmis sąlygomis (jo nevalgo plėšrūnai). Daugeliui rūšių būdingas didelis mirtingumas ankstyvosios stadijos ontogeniškumas. Tokių rūšių išgyvenimo kreivė pasižymi dideliu jaunesnio amžiaus kritimu. Asmenys, išgyvenę „kritinį“ amžių, demonstruoja mažą mirtingumą ir gyvena ilgą amžių. Tipas vadinamas austrių tipu. III tipas paveikslėlyje. Ekologą labai domina išgyvenimo kreivių tyrimas. Tai leidžia nuspręsti, kokio amžiaus tam tikra rūšis yra labiausiai pažeidžiama. Jei priežasčių, galinčių pakeisti gimstamumą ar mirtingumą, veikimas pateks į pažeidžiamiausią stadiją, tai jų įtaka tolesnei populiacijos raidai bus didžiausia. Į šį modelį reikia atsižvelgti organizuojant medžioklę arba kovojant su kenkėjais.

Populiacijų amžiaus ir lyties struktūra.

Bet kuri populiacija turi tam tikrą organizaciją. Individų pasiskirstymas teritorijoje, individų grupių santykis pagal lytį, amžių, morfologines, fiziologines, elgesio ir genetines savybes atspindi atitinkamą gyventojų struktūra : erdvinė, lytis, amžius ir kt. Struktūra yra suformuota, viena vertus, bendros pagrindu biologines savybes rūšims ir, kita vertus, veikiami abiotinių aplinkos veiksnių ir kitų rūšių populiacijų.

Taigi gyventojų struktūra yra prisitaikanti. Skirtingos tos pačios rūšies populiacijos turi ir panašių bruožų, ir išskirtinių bruožų, apibūdinančių aplinkos sąlygų specifiką jų buveinėse.

Apskritai, be individų adaptacinių gebėjimų, tam tikrose teritorijose formuojasi ir populiacijos, kaip viršindividualios sistemos, grupinio prisitaikymo ypatumai, o tai rodo, kad populiacijos adaptaciniai bruožai yra daug aukštesni nei ją sudarančių individų. .

Amžiaus sudėtis– būtinas gyventojų egzistavimui. Vidutinė organizmų gyvenimo trukmė ir įvairaus amžiaus individų skaičiaus (arba biomasės) santykis apibūdinamas populiacijos amžiaus struktūra. Amžiaus struktūros formavimasis atsiranda dėl bendro reprodukcijos ir mirtingumo procesų veikimo.

Bet kurioje populiacijoje sąlygiškai išskiriamos 3 amžiaus ekologinės grupės:

Ikireprodukcinis;

reprodukcinė;

Poreprodukcinė.

Ikireprodukcinė grupė apima individus, kurie dar nėra pajėgūs daugintis. Daugintis – individai, galintys daugintis. Poreprodukcinė – individai, praradę gebėjimą daugintis. Šių laikotarpių trukmė labai skiriasi priklausomai nuo organizmų tipo.

Esant palankioms sąlygoms, populiacija apima visas amžiaus grupes ir išlaiko daugiau ar mažiau stabilią amžiaus sudėtį. Sparčiai augančiose populiacijose vyrauja jauni individai, o nykstančiose populiacijose vyrauja seni, nebegalintys intensyviai daugintis. Tokios populiacijos yra neproduktyvios ir nėra pakankamai stabilios.

Yra vaizdai iš paprasta amžiaus struktūra populiacijos, kurias sudaro beveik to paties amžiaus asmenys.

Pavyzdžiui, visi vienos populiacijos vienmečiai augalai pavasarį būna daigų stadijoje, vėliau žydi beveik vienu metu, o rudenį išaugina sėklas.

Rūšyje nuo sudėtinga amžiaus struktūra gyventojų vienu metu gyvena kelias kartas.

Pavyzdžiui, dramblių patirtis rodo, kad jauni, subrendę ir senstantys gyvūnai.

Populiacijos, kuriose yra daug kartų (įvairių amžiaus grupių), yra stabilesnės, mažiau jautrios veiksnių, turinčių įtakos reprodukcijai ar mirtingumui konkrečiais metais, įtakai. Ekstremalios sąlygos gali sukelti pažeidžiamiausių amžiaus grupių mirtį, tačiau atspariausi išgyvena ir užaugina naujas kartas.

Pavyzdžiui, į žmogų žiūrima kaip rūšių su sudėtinga amžiaus struktūra. Rūšies populiacijų stabilumas pasireiškė, pavyzdžiui, Antrojo pasaulinio karo metais.

Populiacijų amžiaus struktūroms tirti naudojamos grafinės technikos, pavyzdžiui, populiacijos amžiaus piramidės, kurios plačiai naudojamos demografiniuose tyrimuose (3.9 pav.).

3.9 pav. Gyventojų amžiaus piramidės.

A – masinis dauginimasis, B – stabili populiacija, C – mažėjanti populiacija

Rūšies populiacijų stabilumas labai priklauso nuo seksualinė struktūra , t.y. skirtingų lyčių asmenų santykiai. Lyčių grupės populiacijose susidaro dėl skirtingų lyčių morfologijos (kūno formos ir struktūros) ir ekologijos skirtumų.

Pavyzdžiui, kai kurių vabzdžių patinai turi sparnus, o patelės neturi, kai kurių žinduolių patinai turi ragus, bet jų nėra patelėse, paukščių patinai – ryškia plunksna, o patelės – kamufliažas.

Ekologiniai skirtumai išreiškiami maisto pomėgiuose (daugelio uodų patelės siurbia kraują, o patinai minta nektaru).

Genetinis mechanizmas numato maždaug vienodą abiejų lyčių asmenų santykį gimus. Tačiau pradinis santykis greitai nutrūksta dėl fiziologinių, elgsenos ir ekologinių skirtumų tarp patinų ir patelių, o tai lemia nevienodą mirtingumą.

Populiacijų amžiaus ir lyties struktūros analizė leidžia numatyti jos skaičių kelioms ateinančioms kartoms ir metams. Tai svarbu vertinant galimybes žvejoti, šaudyti žvėris, gelbėti pasėlius nuo skėrių invazijų ir kitais atvejais.