Жизненные формы растительных и животных организмов.

Основные группы жизненных форм животных

(по Д. Н. Кашкарову, 1945)

1.Плавающие формы

1)Чисто водные:

a) нектон, б) планктон, в) бентос

2)Полуводные:

А) ныряющие, б) неныряющие, в) лишь добывающие из воды пищу

2.Роющие формы

1)Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей)

2)Относительные землерои (выходящие на поверхность)

3. Наземные формы

1)Не делающие нор:

a) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие

2)Делающие норы:

a) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие

3)Животные скал

4. Древесные лазающие формы

a) не сходящие с деревьев, б) лишь лазающие по деревьям

5.Воздушные формы

a) добывающие пищу в воздухе, б) высматривающие пищу с воздуха.

 

По разнообразию жизненных форм можно сделать выводы об особенностях среды обитания и приспособленности разнообразных организмов. Так, у обитателей степей разных континентов встречаются прыгающие, бегающие, роющие, лазающие животные. Однако они не состоят в близко родственных отношениях.

Особенности поступательного движения и образа жизни в пределах каждой группы формируют более специфические приспособительные формы. Например, наземные млекопитающие передвигаются главным образом с помощью ходьбы, бега прыжков, что проявляется в их внешнем облике.

Жизненные формы насекомых (по В. В. Яхонтову, 1969)

1. Геобионты — обитатели почвы

2. Эпигеобионты — обитатели более или менее открытых участков почвы

3. Герпетобионты — живущие среди органических остатков на поверхности почвы, под опавшей листвой

4. Хортобионты — обитатели травяного покрова

5. Тамнобионты и дендробионты — обитатели кустарников и деревьев

6. Ксилобионты — обитатели древесины

7. Гидробионты — водные насекомые

 

Применительно к конкретным группам насекомых имеют место специфические особенности, которые находят отражение в жизненных формах. Так, жизненные формы мелких почвенных членистоногих коллембол выделяют на основе приуроченности их к определенным слоям почвенного профиля, так как в почве с глубиной резко меняется весь комплекс условий обитания: размеры полостей, освещенность, режим температуры и влажности.

Жизненная форма организма может изменяться в процессе индивидуального развития. Например, бабочка в процессе развития проходит через формы яйца, гусеницы, куколки, имаго — взрослой особи.

По форме (конфигурация тела, структура головы, строение конечностей, летательного аппарата, тип покровительственной окраски) среди саранчовых выделяются тамнобионты — обитатели деревьев и кустарников, хортобиочты — населяющие травянистый ярус, герпетобионты — жители надпочвенного слоя органических остатков; обитатели открытыхучастков грунта: эремобионты — на поверхности плотных, глинистых почв, псаммобионты — на песках и петробионты — на каменистых участках с разреженной растительностью.

Таким образом, жизненная форма наглядно свидетельствует о том или ином образе жизни вида.

 

Жизненные формы растений

Понятие о «жизненной форме» как совокупности приспособителъных признаков впервые ввел в 1884 г. один из основоположников экологии растений, датский ботаник Е. Варминг. По его определению, это форма, в которой вегетативное тело растения (индивида) находится в гармонии с внешней средой в течение всей его жизни.

Широкое применение в экологических и фитоценотических исследованиях находит классификация жизненных форм, разработанная датским ботаником К. Раункиером (1934). В основу ее положена идея, что сходные типы приспособлений растений к среде — это прежде всего сходные способы перенесения наиболее трудных условий. К. Раункиер для классификации жизненных форм растений выбрал только один признак, но имеющий большое приспособительное значение: положение почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова. Этот признак на первый взгляд является частным, имеет глубокий биологический смысл (защита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко переменной среды) и широкое экологическое содержание, вследствие того, что речь идет о приспособлении не к одному какому-либо фактору, а ко всему комплексу факторов среды. Выбранный К. Раункиером признак, таким образом, оказался коррелятивно связанным с целым рядом других, в том числе и с чисто физиономических, а классификация стала универсальной.

Все растения К. Раункиер подразделил на пять типов жизненных форм.

1 — фанерофиты (тополь); 2 — хамефиты (черника); 3 — гемикриптофиты (лютик, одуванчик, злаки): 4 — геофиты (ветреница, тюльпан); 5 — терофиты (семя фасоли)

 Г. Н. Высоцким в 1915 г. была разработана система жизненных форм для степных сообществ юга России. Впоследствии она была дополнена и развита Л. И. Казакевичем (1922) и до настоящего времени находит применение при анализе растительных сообществ, составленных травянистыми многолетниками. За основу выделения жизненных форм авторами были взяты способы вегетативного размножения и расселения растений, поэтому большое внимание уделено строению. подземных органов.

На эколого-морфологическом принципе построена классификация жизненных форм И. Г. Серебрякова (1962, 1964), разработанная в основном для кустарниковых и древесных форм. У растений выделяются такие формы, как древесные, полудревесные, наземные травянистые и водные травянистые. Каждая из них, в свою очередь, представлена многими более мелкими группами жизненных форм

К жизненной форме деревьев относятся многолетние растения с одним одревесневшим стволом (береза, осина, сосна, ель и др.), сохраняющимся на протяжении всей жизни растения. Они могут быть листопадными и вечнозелеными. Среди них выделяются формы наземных кронообразующих, где имеются деревья: с прямостоячими стволами, кустовидные (немногоствольные) и одноствольные с низкими стволами.

Среди наземных кронообразующих деревьев имеются жизненные формы с лежачими стволами — стланцы. Они формируются в районах, мало благоприятных для жизни древесных растений, — там, где длинная зима, прохладное лето, где часто дуют холодные ветры.

К числу древесных растений относится большая группа жизненных форм — кустарники. Характерным признаком является наличие многих или нескольких равных по размеру стволов. Главный ствол, имеющийся в начале жизни, в дальнейшем практически не выделяется по длине среди боковых. Высота стволов кустарников обычно составляет от 0,5—0,8 до 5—6 м.

Кустарнички — третий тип жизненных форм древесных растений. К ним относятся брусника, черника, багульник и др. Для всех их характерен низкий рост стеблей (от 5—7 до 50—60 см). Главный стебель существует не более трех — семи лет. На смену ему развиваются укореняющиеся боковые подземные одревесневающие стебли, как правило, из спящих почек.

Среди жизненных форм следует выделить полудревесные растения, к которым относятся полукустарники (степные полыни, прутняк, астрагал прутняковый и другие). Характерный признак для полукустарников — регулярное отмирание верхних частей надземных побегов. Оставшиеся, неопавшие части стеблей одревесневают и сохраняются в таком виде на протяжении нескольких лет. На этих одревесневших надземных частях стебля имеются почки возобновления, из которых на следующий год развиваются многочисленные новые травянистые стебли. Этим полукустарники и отличаются от настоящих травянистых растений.

Большая и разнообразная группа жизненных форм — наземные травянистые растения. Они разделены И. Г. Серебряковым на две части: травянистые поликарпики, плодоносящие много раз в своей жизни и травянистые монокарпики, плодоносящие лишь однажды. В свою очередь, травянистые поликарпики подразделяются на ряд жизненных форм: стержнекорневые растения (многолетние мятликовые травы и др.), длинностержневые растения (люцерна, кермек, шалфей и др.), короткостержневые растения (сон-трава, крестовник Якова и др.), кистекорневые (лютики, калужница болотная и др.), короткокорневищные (купена, ветреница и др.), дерновинные травянистые поликарпики (плотнокустовые, рыхлокустовые, длиннокорневищные растения), столонообразующие растения (майник двулистный, земляника, клубника и др.), ползучие травянистые поликарпики (вероника лекарственная, луговой чай и др.), клубнеобразующие поликарпики (любка двулистная, картофель, стрелолист и др.), луковичные поликарпики (гусиные луки, луки, тюльпаны, подснежник снежный и др.).

Травянистые монокарпики широко распространены в засушливых областях умеренной зоны северного полушария. Среди таких монокарпиков есть двулетние и многолетние растения (ряд видов из сем. зонтичных, крестоцветных: борщевик, капуста, тмин и др.). Большинство из них имеет утолщение и содержит запасные питательные вещества. Однолетние травянистые монокарпики подразделяют на длительно вегетирующие (василек синий, дымянка лекарственная, пикульник, пастушья сумка и др.), эфемеры (вероника весенняя, крупка весенняя и др.), листовидные (горец вьюнковый), полупаразитные (очанка, погремок и др.), паразитные (поливика).

Среди всех типов жизненных форм нередко встречаются подушковидные формы. Это большей частью многолетние травянистые, реже — древесные растения, иногда вечнозеленые. Для них характерны малый прирост главной оси и сильное ветвление боковых побегов, которые, располагаясь радиально или этажами, создают компактную форму «подушки» (акантолимон алатавский, дриадоцвет, камнеломки и др.).

Экологические факторы среды, действующие прямо и косвенно. Классификация экологических факторов: абиотические, биотические, антропогенные и их взаимодействие. Основные закономерности действия экологических факторов.

Экологические факторы – это отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы.

Каждый живой организм в течение всей своей жизни находится под воздействием множества экологических факторов, различающихся происхождением, качеством, количеством, временем воздействия, т.е. режимом. Таким образом, окружающая среда – это фактически набор действующих на организм экологических факторов.

По характеру воздействия

· Прямо действующие – непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ

· Косвенно действующие – влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.)

Классификация экологических факторов:

1. Абиотические факторы включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди множества абиотических факторов главную роль играют:

§ климатические (солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др.);

§ эдафические (механическая структура и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.);

§ орографические (рельеф, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот, высота над уровнем моря);

§ гидрографические (прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.);

§ химические (газовый состав атмосферы, солевой состав воды);

§ пирогенные (воздействие огня).

2. Биотические факторы – совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.д.). К биотическим факторам относятся:

§ фитогенные – влияние растений друг на друга и на окр. среду;

§ микогенные – влияние грибов друг на друга и на окр. среду;

§ зоогенные – влияние животных друг на друга и на окр. среду;

§ микробиогенные – влияние микроорганизмов друг на друга и на окр. среду;

По своему происхождению обе группы могут быть как природными, так и антропогенными. Человек в ходе своей деятельности не только меняет режим природных экологических факторов, но и создаёт новые, синтезируя новые хим. соединения, ядохимикаты, удобрения, лекарства, синтетические материалы.

3. Антропогенные факторы – отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы.

§ физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации;

§ химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта;

§ биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания;

§ социальные – связанные с отношениями людей и жизнью в обществе.

Основные закономерности действия экологических факторов.

Закон оптимума. Экологические факторы среды имеют количественное выражение. Каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы (рис. 2). Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (зону угнетения), верхний и нижний пределы выносливости организма.

Зона оптимума, или оптимум (от лат. optimum – благороднейший, лучший), – такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна.

Зона пессимуму, или пессимум (от лат. pessimum – причинять вред, терпеть ущерб), – такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельность организмов угнетена.

Верхний предел выносливости – максимальное количество экологического фактора, при котором возможно существование организма.

Нижний предел выносливости – минимальное количество экологического фактора, при котором возможно существование организма. За пределами выносливости существование организма невозможно.

Кривая может быть широкой или узкой, симметричной или асимметричной. Форма ее зависит от видовой принадлежности организма, от характера фактора и от того, какая из реакций организма выбрана в качестве ответной и на какой стадии развития.

Явление акклиматизации. Положение оптимума и пределов выносливости на градиенте фактора может в определенных пределах сдвигаться. Например, человек легче переносит пониженную температуру окружающей среды зимой, чем летом, а повышенную – наоборот. Это явление называется акклиматизацией (или акклимацией). Акклиматизация происходит при смене сезонов года или при попадании на территорию с другим климатом.

Неоднозначность действия фактора на разные функции организма. Одно и то же количество фактора неодинаково влияет на разные функции организма. Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Например, у растений максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при температуре воздуха +25...+35°С, а дыхания – +55°С. Соответственно, при более низких температурах будет происходить прирост биомассы растений, а при более высоких – потеря биомассы. У холоднокровных животных повышение температуры до +40 °С и более сильно увеличивает скорость обменных процессов в организме, но тормозит двигательную активность, и животные впадают в тепловое оцепенение. У человека семенники вынесены за пределы таза, так как сперматогенез требует более низких температур. Для многих рыб температура воды, оптимальная для созревания гамет, неблагоприятна для икрометания, которое происходит при другой температуре.

Жизненный цикл, в котором в определенные периоды организм осуществляет преимущественно те или иные функции (питание, рост, размножение, расселение и т.п.), всегда согласован с сезонными изменениями комплекса факторов среды. Подвижные организмы могут также менять места обитания для успешного осуществления всех своих жизненных функций.

Экологическая валентность вида (пластичность, пределы толерантности). Экологические валентности отдельных особей не совпадают. Они зависят от наследственных и онтогенетических особенностей отдельных особей: половых, возрастных, морфологических, физиологических и т.д. Поэтому экологическая валентность вида шире экологической валентности каждой отдельной особи. Например, у бабочки мельничной огневки – одного из вредителей муки и зерновых продуктов – критическая минимальная температура для гусениц составляет –7°C, для взрослых форм -22°C, а для яиц -27 °С. Мороз в -10°C губит гусениц, но не опасен для яиц этого вредителя.

Экологический спектр вида. Набор экологических валентностей вида по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Экологические спектры разных видов отличаются друг от друга. Это позволяет разным видам занимать разные места обитания. Знание экологического спектра вида позволяет успешно проводить интродукцию растений и животных.

Взаимодействие факторов., то есть комплексно. Совокупное действие на организм нескольких факторов среды называется В природе организмов по отношению экологические факторы действуют совместно констелляцией. Зона оптимума и пределы выносливости к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Например, высокую температуру труднее переносить при дефиците воды, сильный ветер усиливает действие холода, жару легче переносить в сухом воздухе, и т.д. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие. Соответственно, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, компенсация недостатка влаги может быть осуществлена поливом или снижением температуры. Создается эффект частичного взаимозамещения факторов. Однако взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя.

Закон лимитирующего фактора. Возможности существования организмов в первую очередь ограничивают те факторы среды, которые наиболее удаляются от оптимума. Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать существование (распространение) вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными.

Условия жизни и условия существования. Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называется условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

8. Законы экологических факторов: минимума (закон Либиха), оптимальности (закон Шелфорда), закон максимума. Закон совместного действия факторов. Понятие о стенобионтных, мезобионтных и эврибионтных видах.

Закон минимума (закон Либиха, 1840 г.) – веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость урожая. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту. Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски – лимитирующий фактор для количества воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения. Лимитирующий фактор – любое условие, которое приближается к пределу толерантности (диапазон между двумя величинами) или превышает его.

Поясним закон минимума Либиха на конкретных примерах. В почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений, кроме одного из них, например бора или цинка. Рост растений на такой почве будет сильно угнетен или вообще невозможен. Если мы теперь добавим в почву нужное количество бора (цинка), это приведет к увеличению урожая. Но если мы будем вносить любые другие химические соединения (например, азот, фосфор, калий) и даже добьемся того, что все они будут содержаться в оптимальных количествах, а бор (цинк) будет отсутствовать, это не даст никакого эффекта. Точно так же, если кислотность (рН) почвы отклоняется от оптимума, например для озимой ржи, то никакие агротехнические мероприятия, кроме снижающего кислотность известкования, не помогут существенно увеличить урожайность этой культуры на данном поле. Закон минимума Либиха относится ко всем влияющим на организм абиотическим и биотическим факторам. Это может быть, например, конкуренция со стороны другого вида, присутствие хищника и паразита. Сформулированный закон применим как к растениям, так и животным.

Закон оптимальности (закон Шелфорда, 1913 г.) – лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (или толерантности) организма к данному фактору. Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Применение этого закона необходимо при оценке успешности культивирования растений, выращивании с/х животных, оценке возможности акклиматизации диких видов. 3акон Шелфорда определяет и положение, по которому любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду. Так, избыток воды вреден, и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она полезна.

Закон максимума биогенной энергии (закон Вернадского-Бауэра) – любая биологическая система, находящаяся в состоянии «стойкого неравенства», развиваясь, увеличивает свое влияние на среду, т.е. в природе выживают те виды, которые в процессе эволюции увеличивают биогенную геохимическую энергию.

Закон совместного действия факторов (А.Митчерлих, 1909 г.) – результат влияния любого экологического фактора зависит, в первую очередь, от того, в какой комбинации и с какой силой действуют другие факторы. Экологические факторы взаимосвязаны и действуют всегда совокупно. При этом изменение одного из них часто ведет к изменению других (например, иссушение обычно возрастает с ростом температуры). Именно совместное действие факторов, взаимное их усиление или ослабление определяют эффект воздействия на организм и успешность его жизни. Еще один пример: переносить мороз в безветренную погоду значительно легче, чем при сильном ветре. Жару организм переносит значительно хуже при высокой влажности.

Экологически выносливые виды называют эврибионтными (eyros – широкий): маловыносливые – стенобионтными (stenos – узкий). Эврибионтность и стенобионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Виды, длительное время развивающиеся в относительно стабильных условиях, утрачивают экологическую пластичность и вырабатывают черты стенобионтности, тогда как виды, существовавшие при значительных колебаниях факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными.

Стенобионты (от греч. stenos – узкий, ограниченный и бионт) – животные и растения, способные существовать лишь при относительно постоянных условиях окружающей среды (т. е. выдерживающие лишь небольшие колебания температуры, солёности, влажности, гидростатического или атмосферного давления и т.п.). Для некоторых стенобионтов ограничивающим может быть какой-либо один фактор внешней среды (например, характер пищи). Так, некоторые виды южноамериканской колибри питаются нектаром цветков определенного вида растений, и область их распространения ограничивается узким ареалом данного растения. Австралийский сумчатый медведь коала может жить только на тех видах эвкалиптов, листьями которых он питается. К стенобионтам относятся многие паразиты и симбионты, способные существовать только совместно с представителями одного определенного вида, многие животные океанических глубин, обитатели пещер, влажных тропических лесов, высокогорных районов, изолированных океанических островов. Стенобионтность ограничивает возможность расселения и обусловливает локальное распространение видов (узкие ареалы).

Стенобионтность обычно ограничивает ареалы. В то же время, нередко благодаря высокой специализированности, стенобионтам принадлежат обширные территории. Например, рыбоядная птица скопа (Pandion haliaetus) – типичный стенофаг, а по отношению же к другим факторам является эврибионтом, обладает способностью в поисках пищи передвигаться на большие расстояния и занимает значительный ареал.

Эврибионты (от эври – широкий) – животные и растительные организмы, способные существовать при значительные изменениях условий окружающей среды. Эврибионтность, как правило, способствует широкому распространению видов. Многие простейшие, грибы (типичные эврибионты) являются космополитами и распространены повсеместно.

Мезобионты - организмы, способные сущ. при средней амплитуде факторов

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: