Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас>> Біологія: Біологічні адаптивні ритми. Екологічні характеристики виду

Біологічні адаптивні ритми. Екологічні характеристики виду.

Пригадайте: 

Що таке фотоперіодизм?

З чим пов'язані зміни сезонів року?

Що таке адаптивні біологічні ритми?

Одне з найзагальніших явищ, які спостерігаються у природі — це сезонна періодичність.

Чіткіше вона виражена в помірних і північних широтах, де зумовлює певну ритмічність життя організмів. У мешканців тропіків сезонні зміни виявляються не так чітко, хоча вони можуть бути зумовлені чергуванням періодів дощів і посушливих періодів. Як вам відомо, обертання Землі навколо Сонця і навколо своєї осі, а також Місяця навколо Землі, зумовлюють періодичні зміни світлового режиму, температури, вологості повітря, морські припливи і відпливи.

Періодичні зміни інтенсивності екологічних факторів впливають на формування у живих істот адаптивних біологічних ритмів: добових, припливно-відпливних, сезонних, річних тощо (мал. 123).

З цими ритмами пов'язане явище «біологічного годинника» - здатності організмів реагувати на плин часу. Механізми цього явища ще остаточно не з'ясовано, але, безсумнівно, воно має важливе біологічне значення, оскільки дає змогу узгоджувати фізіологічні процеси організмів зі змінами в довкіллі.

Що таке добові ритми?

Унаслідок обертання Землі навколо своєї осі двічі на добу змінюється освітленість, що зумовлює коливання температури, вологості та інших абіотичних факторів, які впливають на активність організмів. Зокрема, сонячне світло визначає періодичність фотосинтезу, випаровування води рослинами, час відкривання й закривання квіток тощо. Ви вже знаєте, що зміна дня і ночі впливає на процеси життєдіяльності тварин (мал. 123): рухову активність, обмін речовин та ін. У людини виявлено понад 100 життєвих функцій, інтенсивність яких залежить від часу доби.

Чим зумовлені припливно-відпливні ритми?

Припливно-відпливні ритми зумовлені обертанням Місяця навколо Землі. Найчіткіше вони простежуються у мешканців припливновідпливної зони. Протягом місячної доби (24 години 50 хвилин) відбувається по два припливи і відпливи, що спонукає організми пристосовуватися до таких періодичних змін умов існування. Під час відпливів мешканці припливно-відпливної зони закривають свої черепашки (молюски), будиночки (вусоногі раки, деякі багатощетинкові черви), закопуються в пісок. Деякі види тварин (наприклад, ваблячий краб) залежно від припливу чи відпливу змінюють своє забарвлення. З ритмом припливів і відпливів пов'язане і розмноження деяких мешканців цієї зони.

Так, самка риби атерини, яка мешкає біля узбережжя Каліфорнії, під час високих припливів підпливає до берега і закопує ікру в пісок, а після нересту повертається в море. Личинки виходять з ікринок під час наступного високого припливу. Отже, нерест атерини залежить від певної фази Місяця. З цим фактором пов'язане і розмноження багатощетинкових червів, наприклад тихоокеанського палоло (мал. 124).

Що таке сезонні ритми?

Сезонні ритми пов'язані з обертанням Землі навколо Сонця, що зумовлює річні цикли змін кліматичних умов. З певною порою року в організмів пов'язані періоди розмноження, розвитку, стан зимового спокою, у тварин, зокрема, линяння, міграції, сплячка, а у листопадних рослин - щорічна зміна листя. Сезонні ритми впливають не лише на процеси життєдіяльності організмів, а й на їхню будову. Наприклад, у дафній і попелиць протягом року в особин різних поколінь закономірно змінюються розміри тіла і особливості будови певних його частин (мал. 125).

У багатьох організмів спостерігають багаторічні цикли, пов'язані з неперіодичними змінами сонячної активності протягом кількох років. Але такі ритми виражені не так чітко, як сезонні. Прикладом багаторічних циклів є масові розмноження перелітної сарани і деяких інших тварин.

Яке біологічне значення фотоперіодизму?

Одним із провідних факторів, які впливають на біологічні ритми організмів, є фотоперіод - тривалість світлового періоду доби.

Реакції організмів на зміни фотоперіоду дістали назву фотоперіодизму (від грец. фотос - світло і періодос - чергування).

Тривалість світлового періоду доби - це найстабільніший екологічний фактор, оскільки вона завжди постійна в даному місці в певний день року. Натомість, інші фактори (температура, вологість, тиск тощо) можуть змінюватись протягом доби.

Здатність організмів реагувати на зміни тривалості світлового періоду доби дає можливість заздалегідь пристосовуватись до сезонних змін умов довкілля. Явище фотоперіодизму властиве різним групам організмів, але найчіткіше виражене у видів, які мешкають в умовах різких сезонних змін (мал. 126).

Фотоперіодизм тісно пов'язаний з явищем «біологічного годинника», утворюючи досконалий механізм регулювання життєвих функцій організму.

У рослин на зміну тривалості світлового періоду доби насамперед реагують листки: в їхніх клітинах утворюються біологічно активні речовини (фітогормони), які впливають на різні процеси життєдіяльності рослин (цвітіння, листопад тощо). У тварин реакції фотоперіодизму регулюють нервова система та система залоз внутрішньої секреції. Наприклад, у період найдовших днів нервові клітини деяких комах виробляють нейрогормони. під впливом яких відкладені яйця можуть тривалий час перебувати в стані спокою. Личинки з цих яєць виходять лише навесні наступного року, коли є достатньо їжі та сприятливі кліматичні умови. Завдяки цьому регулюється зростання чисельності популяції, що запобігає виснаженню кормових ресурсів.

Фотоперіодизм, як правило, виявляється лише за певного поєднання з іншими екологічними факторами. Так, вихід комах із зимуючих лялечок залежить не лише від довжини світлового періоду доби, а й від температури довкілля.

Дослідження фотоперіодизму має важливе практичне значення. Змінюючи довжину світлового періоду в умовах штучного утримання свійських тварин і культурних рослин, можна регулювати процеси їхнього росту і розвитку, підвищувати продуктивність, стимулювати розмноження тощо.

Які є шляхи пристосування організмів до умов середовища?

Незважаючи на те, що різні організми пристосовуються до одних і тих самих умов існування по-різному, в їхніх адаптаціях можна виділити певні закономірності.

Організми можуть пристосовуватись до змін умов довкілля активно, регулюючи власні процеси життєдіяльності залежно від змін довкілля. Це дає змогу підвищити стійкість до несприятливих умов існування. Наприклад, температура тіла птахів і ссавців залишається сталою навіть за значних її змін у довкіллі, а більшість членистоногих - мешканців пустель — зберігає відносно постійний вміст води в організмі в умовах сильної посухи.

За пасивного формування адаптацій до змін умов довкілля процеси життєдіяльності організмів підпорядковані цим змінам. Наприклад, під час зниження температури довкілля у холоднокровних тварин різко знижується рівень процесів обміну речовин і вони можуть впадати в стан заціпеніння. Це спостерігають і в деяких теплокровних тварин (наприклад, зимова сплячка бурих ведмедів чи їжаків). Листопадні рослини взимку припиняють фотосинтез, ріст, розвиток (мал. 126).

Ще одним типом пристосувань організмів до змін умов довкілля — уникнення цих змін (міграції та кочівлі риб, птахів, ссавців тощо). При цьому найвразливіші фази розвитку припадають на сприятливі періоди, а на несприятливі - фази спокою (наприклад, фаза лялечки у комах).

Пригадайте:

Що таке вид і популяція?

Що таке екологічна характеристика виду?

Кожен вид організмів у процесі свого історичного розвитку пристосовується до певних умов існування, що визначає його ареал. Взаємодія популяцій виду з усім комплексом екологічних факторів певного середовища існування, в тому числі з популяціями інших видів, визначає місце його популяцій у системі біогеоценозу - екологічну нішу.

Екологічна ніша - це просторове і трофічне положення популяції певного виду в біогеоценозі, комплекс його взаємозв'язків з іншими видами і вимог до умов довкілля. Екологічна ніша популяції певного виду в даному біогеоценозі визначається як абіотичними факторами, так і біотичними (взаємодіями з популяціями інших видів). Від біотичних факторів залежить, наскільки екологічні можливості певного виду будуть реалізовані в умовах конкретного біогеоценозу. Чим ближчі екологічні ніші популяцій різних видів в одному біогеоценозі, тим гостріша між ними конкуренція за ресурси. Внаслідок такої конкуренції або один вид витискує інший з даного біогеоценозу, або їхні вимоги до умов довкілля (характеру їжі, просторового розміщення, часу розмноження тощо) змінюються (мал. 127).

Наприклад, ярусне розташування різних видів рослин у біогеоценозі знижує їхню конкуренцію за світло.

Популяції видів із широкими екологічними можливостями в різних біогеоценозах можуть займати різні екологічні ніші. Сукупність екологічних ніш, які займають різні популяції певного виду в різних біогеоценозах, становить екологічну характеристику виду.

Поняття екологічна ніша не слід плутати з місце-існуванням виду. Місцеіснування виду - це частина простору в біогеоценозах, заселена популяціями даного виду, яка забезпечує їх потрібними ресурсами.

Що таке життєві форми організмів?

Пристосування еукаріотичних організмів до певних умов середовища неодмінно позначається на їхній будові та процесах життєдіяльності. Так виникають морфофізіологічні адаптації, які сприяють успішному здійсненню життєвих функцій і виживанню організмів кожного виду.

Якщо організми віддалених систематичних груп мешкають у подібних умовах, у них можуть формуватися і подібні адаптації.

Наприклад, ласти китоподібних і ластоногих (ссавців, які пристосувалися до життя у водному середовищі) зовні нагадують плавці акул (хрящові риби). Тип морфофізіологічних пристосувань організмів до умов середовища і певного способу життя називають життєвою формою. Життєва форма свідчить про спосіб життя виду і є одиницею екологічної класифікації організмів.

У тварин класифікація життєвих форм залежить від того, який критерій покладено в її основу (тип живлення, характер місцеіснування тощо).

Наприклад, серед ссавців можна виділити такі життєві форми: наземні (коні, зебри, вовки), підземні, або землериї (кріт, сліпак), деревні (білки), повітряні (кажани), водяні (китоподібні, ластоногі).

У рослин життєва форма - це насамперед їхній зовнішній вигляд, який відображає характер пристосованості до умов середовища. Так, у вищих рослин, виділяють такі життєві форми: дерева, кущі, напівкущі, трави (мал. 128).

Серед цих життєвих форм незалежно один від одного можуть виникати ліаноподібні форми, сукуленти (багаторічні рослини із соковитим стеблом або листками), сланкі форми та ін.

Яка структура виду?

На території, яку займає вид, окремі особини зібрані в більш-менш відмежовані одна від одної групи - популяції. Популяція (від лат. популюс - народ, населення) - сукупність особин одного виду, які тривалий час мешкають у певній частині його ареалу частково чи повністю ізольовано від інших подібних угруповань.

Існування виду в формі популяцій пов'язане з нерівномірністю розподілу сприятливих умов існування по його ареалу. Наприклад, білка звичайна поширена в Євразії, але мешкає лише в лісах певних типів, які розділені іншими рослинними угрупованнями, річками, горами. Тому кожен із таких лісів має одну або кілька популяцій білки. Отже, чим різноманітніші умови існування на території поширення виду, тим більшою буде кількість популяцій, з яких він складається.

Ступінь відокремленості популяцій може бути різним. За значних географічних перешкод популяції одного виду можуть бути повністю відокремлені одна від одної (наприклад, популяції риб з різних озер). Якщо ж умови існування на території поширення виду відносно однорідні, то окремі популяції можуть бути відокремлені нечітко (популяції гризунів, які мешкають у степах і пустелях).

Популяція як структурна одиниця виду характеризується певними показниками. Так, кожна популяція має певну чисельність, тобто кількість особин, які її складають. Кожна популяція в біогеоценозі займає певну площу або об'єм (популяції мешканців водойм). Густота популяції визначається середньою кількістю особин, що припадає на одиницю площі або об'єму. Біомаса - це маса особин у перерахунку на одиницю площі або об'єму. Народжуваність - кількість особин популяції, які народилися за певний час, а смертність - кількість особин, яка гине за цей самий час. Різниця між народжуваністю і смертністю становить приріст популяції. За певних умов він може бути або позитивним, або негативним.

Які особливості структури популяцій?

Кожна популяція характеризується певною структурою: статевою, віковою, просторовою тощо. Структура популяції має пристосувальне значення, оскільки формується внаслідок взаємодії особин популяції з умовами довкілля. Вона динамічна, тобто зміни умов середовища життя спричинюють і відповідні зміни структури популяції.

Статеву структуру популяції визначає співвідношення особин різних статей, а вікову - розподіл її особин за віковими групами. Цей важливий показник характеризує стан популяції. Так, різке скорочення частки нестатевозрілих особин свідчить про можливе зниження чисельності популяції в майбутньому, коли ці особини стануть статевозрілими і залишать нечисленне потомство. Розподіл особин популяції по території, яку вона займає, визначає її просторову структуру.

Залежно від характеру використання території популяції тварин поділяють на осілі, кочові й мігруючі. Популяції ОСІЛИХ ВИДІВ (бурі ведмеді, кроти, дощові черв'яки тощо), як правило, тривалий час мешкають на одній і тій самій території. Популяції кочових видів у пошуках їжі або оптимальних умов життя здатні пересуватись на відносно незначні відстані (шпаки, песці, сірі ворони).

Кочовий спосіб життя дає можливість уникнути швидкого виснаження ресурсів довкілля, а також краще пристосуватись до сезонних змін клімату. Популяції мігруючих видів закономірно змінюють місця існування, просторово значно віддалені. Міграції, як і кочівлі, часто зумовлені сезонними змінами у навколишньому середовищі й відбуваються, як правило, за певними маршрутами. Міграції бувають періодичними (перелітні птахи, прохідні риби) і неперіодичними. Останні спричиняються несприятливими змінами умов довкілля, виснаженням кормової бази, масовим розмноженням тощо (наприклад, міграції перелітної сарани, білок, лемінгів). Просторова структура популяції дає змогу найповніше використовувати ресурси середовища життя.

Етологічна структура популяції - це система взаємозв'язків між: особинами, яка проявляється в поведінці. Науку про біологічні основи поведінки тварин називають етологією (від грец. етос - характер, норов і логос). Особинам різних видів властивий поодинокий або груповий спосіб життя. У першому випадку особини популяції більш-менш розділені просторово і збираються разом лише на період розмноження, міграцій тощо (скорпіони, тетеруки, качки-крижні та ін.). Груповий спосіб життя пов'язаний з утворенням постійних родин, колоній, зграй, табунів тощо. Спільне існування організмів у вигляді постійних груп сприяє кращому пристосуванню до умов довкілля (захист від хижаків, ефективне полювання, виживання молоді тощо). Зазвичай у цих угрупованнях кожна особина займає певне положення (ранг), яке визначає поведінку, черговість доступу до їжі, участі (або неучасті) у розмноженні тощо (мал. 129).

Контрольні запитання:

1. Чим зумовлені сезонні явища в житті організмів?
2. Чим зумовлені добові ритми? Як вони впливають на життєдіяльність організмів?
3. Що таке явище «біологічного годинника»? Яке його значення?
4. Як організми пристосувались до припливно-відпливних ритмів?
5. Що таке фотоперіодизм? Яке його значення в житті організмів?
6. Як організми можуть пристосовуватись до змін у довкіллі?
7. Що таке екологічна ніша?
8. Що таке місцеіснування виду?
9. Що таке життєва форма організмів?
10. Що таке популяція?
11. Чому вид існує у вигляді системи популяцій?
12. Які показники характеризують стан популяції?
13. Що таке структура популяції? Чим вона визначається?

Поміркуйте:

Чому сезонні зміни інтенсивності процесів життєдіяльності у мешканців тропіків виражені не так чітко, як у тих, які живуть у помірних широтах?

Від чого залежить ступінь відокремленості популяцій?

Чому життєву форму вважають одиницею екологічної класифікації організмів?

М.Є.Кучеренко, Ю.Г.Вервес, П.Г.Балан, В.М.Войціцький, Біологія, 11 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів  

_{Планування з біології, підручники та книги онлайн, курси та завдання з біології для 11 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.