Жизни давление. Показатели высокого давления
ДАВЛЕНИЕ ЖИЗНИ
ДАВЛЕНИЕ ЖИЗНИ 1) степень влияния биотического потенциала (прежде всего потенциала размножения) на окружающую среду, которая, в свою очередь, действует как лимитирующий фактор, препятствующий неограниченному размножению организмов;
2) у В. И. Вернадского - давление живого вещества, означающее, что в процессе эволюции биосферы живое вещество, по мере захвата жизнью все новых зон обитания, усилило свое преобразующее давление на окружающую неживую природу и на самое себя (например, воздействие жизни на симметрию атомов, на абиогенные химические элементы).
Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии . И.И. Дедю . 1989 .
Смотреть что такое "ДАВЛЕНИЕ ЖИЗНИ" в других словарях:
ДАВЛЕНИЕ ЖИЗНИ - соотношение между потенциалом размножения и средой, препятствующей реализации потенций размножения в геометрической прогрессии … Словарь ботанических терминов
Артериальное давление - Давление крови на стенки артерий. Зависит от силы сокращений сердца, эластичности сосудов, вязкости крови и др. факторов. Различают А. д. систолическое (максимальное, верхнее) и диастолическое (минимальное, нижнее). Нормальным считают А. д.… … Адаптивная физическая культура. Краткий энциклопедический словарь
КРОВЯНОЕ ДАВЛЕНИЕ - КРОВЯНОЕ ДАВЛЕНИЕ, давление, которое кровь производит на стенки кровеносных сосудов (т. н. боковое давление крови) и на тот столб крови, к рый наполняет сосуд (т. н. концевое давление крови). В зависимости от сосуда, в к ром измеряется К. д.… … Большая медицинская энциклопедия
I Кровяное давление Кровяное давление давление крови на стенки кровеносных сосудов и камер сердца; важнейший энергетический параметр системы кровообращения, обеспечивающий непрерывность кровотока в кровеносных сосудах, диффузию газов и фильтрацию … Медицинская энциклопедия
Кровяное давление давление, которое кровь оказывает на стенки кровеносных сосудов, или, по другому говоря, превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным, один из важных признаков жизни. Наиболее часто под этим понятием… … Википедия
I Артериальное давление давление крови на стенки артерий. Давление крови в кровеносных сосудах уменьшается по мере удаления их от сердца. Так, у взрослых в аорте оно составляет 140/90 мм рт. ст. (первая цифра обозначает систолическое, или верхнее … Медицинская энциклопедия
- (давление света), давление, производимое светом на отражающие и поглощающие тела, ч цы, а также отд. молекулы и атомы, частный случай пондеромоторного действия света. Гипотеза о С. д. впервые была высказана нем. учёным И. Кеплером (1619) для… … Физическая энциклопедия
Смерть (гибель) необратимое прекращение, остановка жизнедеятельности организма. Для одноклеточных живых форм завершением периода существования отдельного организма может являться как смерть, так и митотическое деление клетки. В медицине… … Википедия
Атмосферное давление - давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы А. д. равно весу вышележащего столба воздуха; с высотой убывает. Среднее А. д. на уровне моря эквивалентно давлению рт. ст. высотой в… … Российская энциклопедия по охране труда
Признаки жизни характеристики, по которым можно обнаружить наличие жизни у организма, на местности, на других планетах. Содержание 1 В медицине 2 В космосе 3 См. также … Википедия
Книги
- Где взять энергию? Энергия контакта. Пробуждение энергии жизни (количество томов: 3) , Кичаев Александр. Где взять энергию? Секреты практической магии Эроса. Энергия делает нас активными, творческими и продуктивными во всех сферах жизни: в создании уютного семейного гнездышка, эффективном…
- Пробуждение энергии жизни. К новой жизни через лечение энергией, часть 1-3 (количество томов: 4) , . В комплект входят следующие книги. "Пробуждение энергии жизни. Освобождение пойманной в ловушку Ци" . 160;По мнению Брюса Франциса, практики ци могут полностью изменить жизнь каждого, кто…
Жизнь в океанах достигает их дна. Живые организмы встречаются даже на глубине более 11 км, где температура воды около 200° С, но из-за высокого давления вода не кипит. Ниже, в базальтах, жизнь едва ли возможна.[ ...]
ДАВЛЕНИЕ ЖИЗНИ - воздействие живых организмов (живого вещества) на окружающую среду, выражающееся, с одной стороны, в способности организмов к размножению в геометрической прогрессии, а с другой, в ограниченности ресурсов среды, препятствующих полной реализации биотического потенциала. В соответствие с В. И. Вернадским живое вещество в процессе эволюции биосферы, по мере захвата жизнью все новых зон обитания, усилило свое преобразующее давление на окружающую неживую природу и на самое себя.[ ...]
Давление плазмы в плазмоиде не должно сильно отличаться от давления газа вне его, т. е. равно атмосферному в случае шаровой молнии. Кроме того, как уже говорилось, время жизни плазмоида ограничено временем свободного пробега его частиц. Можно подсчитать , что для того чтобы оно было порядка 1 с или больше, требуется, чтобы температура плазмы превышала 105 К и, следовательно, плотность ее (при атмосферном давлении) была в несколько сотен раз меньше плотности воздуха. Такой плазмоид будет всплывать, а не тонуть в атмосфере. Верхнюю границу температуры можно получить, учитывая синхротронное излучение электронов в магнитном поле. Естественно, что в результате этого излучения молния не должна терять запасенную в ней энергию менее чем за несколько секунд. При этом оказывается, что температура плазмы должна быть ограничена значением около 107 К .[ ...]
ДАВЛЕНИЕ ЖИЗНИ (давление живого вещества, по В. И. Вернадскому) - соотношение между биотическим и потенциалом или потенциалом размножения и средой, препятствующей реализации потенций беспрепятственного размножения. Если бы не было препятствий среды, то любая пара особей, даже человека, не говоря уже о быстроразмножающихся микроорганизмах, за короткое время заполнила бы своими потомками всю Землю.[ ...]
Жизнь формировалась в морской воде, что наложило свой отпечаток на основные физико-химические показатели живых организмов. У большинства обитателей морских водоемов концентрация солей в организме близка к таковой окружающей среды, а благодаря проницаемости покровов любые изменения солености немедленно уравновешиваются осмотическим током воды. Такие организмы принято называть пойкилоосмотическими1. Таковы практически все цианобактерии и низшие растения, а также большинство морских беспозвоночных животных; последних часто называют осмоконформерами. Животные, способные к активной регуляции осмотического давления жидкостей тела, поддерживают относительное постоянство этого параметра внутренней среды независимо от окружающей воды; таких животных называют гамойоосмотическими, или осморегуляторами.[ ...]
Жизнь может существовать, хотя бы теоретически, и глубже. В гидротермах дна океана («черных курильщиках») на глубинах в 3 км и давлении около 300 атмосфер были обнаружены организмы, живущие при 250° С. Вода тут не кипит из-за высокого давления (пределы жизни ограничены точками превращения воды в пар и сворачивания белков). Перегретая жидкая вода обнаружена в литосфере до глубины 10,5 км, так что теоретически там могут существовать и организмы. Глубже 25 км, по оценкам, должна существовать критическая температура в 460° С, при которой при любом давлении вода превращается в пар, и жизнь невозможна.[ ...]
Закон давления среды жизни, или закон ограниченного роста Дарвина. Гласит, что потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической прогрессии, стремится заполнить весь земной шар. Но имеются ограничивающие силы, не допускающие этого явления.[ ...]
В жизни организмов вода выступает как важнейший экологический фактор. Без воды нет жизни. Живых организмов, не содержащих воду, на Земле не найдено. Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Все биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме осуществляются при достаточном обеспечения его водой. Вода с растворенными в ней веществами обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, включая и межклеточный обмен. В период активной жизнедеятельности растений и животных сожержание воды в их организмах, как правило, довольно высокое (табл. 4.10).[ ...]
Взаимное давление и сцепление стволов нередко оказывает отрицательное воздействие на растения. Однако чаще такие контакты встречаются в подземной сфере, где большие массы корней тесно переплетаются в небольших объемах почвы. Типы контактов могут быть различны - от простого сцепления до прочного срастания. Так, губительным в жизни многих деревьев тропического леса оказывается разрастание лиан, зачастую приводящее к обламыванию ветвей под их тяжестью и усыханию стволов в результате сдавливающего действия вьющимися стеблями или корнями. Неслучайно некоторые лианы называют «душителями» (рис. 6.9).[ ...]
В совокупном давлении среды выделяются факторы, которые сильнее всего ограничивают успешность жизни организма. В наиболее общем виде эту закономерность формулирует закон ограничивающих (лимитирующих) факторов, установленный Ф. Блэкманом в 1909 г., и более известный, хотя и позднее опубликованный (1913 г.) закон толерантности В. Шел-форда, к тому же несколько более узко сформулированный. Формулировка закона ограничивающих (лимитирующих) факторов такова: факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий1. Закон толерантности очень близок к названному: лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.[ ...]
Осмотическое давление. В главе II уже был разобран механизм влияния различных величин осмотического давления на жизнь бактериальной клетки. В природных условиях, в водоемах с различной соленостью, бактериям приходится приспосабливаться к различному солевому составу воды.[ ...]
Максимальному давлению жизни, максимизации биогенной энергии (энтропии) противостоит действие закона давления среды жизни, или закона ограниченного роста Ч. Дарвина, который гласит, что хотя не существует исключений из правила, что потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической прогрессии, стремится заполнить весь земной шар, имеются ограничения, не допускающие этого явления. Эти ограничивающие силы определенным образом упорядочены, что позволило сформулировать довольно большое количество формализованных правил, принципов и законов.[ ...]
Проникновение жизни вглубь литосферы ограничено высокими температурами земных недр и наличием жидкой влаги. В глубинах литосферы есть два теоретических предела распространения жизни - изотерма 100° С, ниже которой при нормальном атмосферном давлении вода кипит, а белки свертываются, и изотерма 460° С, где при любом давлении вода превращается в пар и жизнь принципиально невозможна (глубина 25 км). Перегретая жидкая вода обнаружена в литосфере до глубин 10,5 км. Нижняя граница жизни по литосфере фактически не опускается глубже 3-4, максимум 6-7 км на суше, и не более 1-2 км ниже дна океана.[ ...]
БИОТА [от гр. biote - жизнь] - исторически сложившаяся совокупность организмов, объединенных общей обл. распространения. БИОТЕЛЕМЕТРИЯ [от гр. bios - жизнь, tele - вдаль и metreo измеряю] - способ регистрации сигналов от укрепленного на теле человека или животного передатчика (радиосигналы, источник радиоактивности и др.). Б. позволяет точно установить местонахождение объекта, а также регистрировать его жизненные показатели (температуру, давление крови и т. д.). Широко используется в экологии. БИОТЕСТИРОВАНИЕ - оценка (преимущественно в лабораторных условиях) качества объектов окружающей среды с использованием живых организмов.[ ...]
Величину звуковых давлений изменяют и нормируют в децибелах. Весь диапазон слышимых человеком звуков укладывается в 150 дБ (рис. 4.41). На нашей планете жизнь организмов проходит в мире звуков. Например, орган слуха человека приспособлен к некоторым постоянным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Человек теряет работоспособность без привычных шумов. Сильный шум еще более отрицательно сказывается на здоровье человека. У людей, живущих и работающих в неблаго-приятных акустических условиях, имеются признаки изменения функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.[ ...]
Адаптационные ритмы жизни. Из-за осевого вращения Земли и движения вокруг Солнца развитие жизни на планете происходило в условиях регулярной смены дня и ночи, а также чередования времен года. Подобная ритмичность создает в свою очередь периодичность, т.е. повторяемость условий в жизни большинства видов. При этом вполне закономерно изменяется и действие большого числа экологических факторов: освещенности, температуры, влажности, давления атмосферного воздуха, всех компонентов погоды. Проявляется регулярность в повторении как критических для выживания периодов, так и благоприятных.[ ...]
Благодаря всему этому жизнь распространена в гидросфере по всей ее толщине, встречаясь даже в самых глубоководных океанических впадинах-на глубине до 11 км. Здесь, в условиях полной темноты и колоссального -более 100 атм (1 10® Па) -давления, обнаружены устойчивые и достаточно богатые видами сообщества, содержащие бактерий, одноклеточных и многоклеточных животных (Г.М. Беляев, 1986).[ ...]
Снизить неравномерность давления человечества на среду жизни, ослабив острова тепла и другие геофизические и геохимические (а местами и биологические) антропогенные аномалии.[ ...]
Некоторые трудности городской жизни выглядят одинаково как в развивающихся, так и в развитых капиталистических странах. Проекты и генеральные планы городов не всегда успевают за нуждами фактического роста. А там, где эти нужды предусматривались проектами и планами, их удовлетворение часто откладывают в сторону под давлением политических, экономических либо социальных факторов. Хаотические пригороды, расползаясь, охватывают ранее построенные, хорошо спланированные городские центры, сливаются и смешиваются в беспорядке с пригородами разрастающихся близлежащих городов. В результате возникает городская конурбация, агломерат неорганично слившихся населенных пунктов, плохо обозначенные массы городских сетей, в которых трудно ориентироваться. И как следствие для жителей - трудности в установлении связей с остальными районами, проблемы транспорта, загрязнение окружающей среды и т. п. Такие образования нельзя назвать городами, это скорее урбанизированные регионы или области.[ ...]
Космическая энергия вызывает «давление жизни», которое достигается размножением. Установлено, что размножение организмов уменьшается по мере увеличения их количества. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока, как было установлено, среда может выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие, и численность колеблется уже вблизи равновесного уровня.[ ...]
Кислород - газ, необходимый для жизни человека. При дыхании он соединяется в легких с гемоглобином крови и разносится по всем клеткам и тканям организма, где потребляется в процессе окисления. Это бесцветный газ, не имеющий запаха. Он немного тяжелее воздуха (1,43 г/л), не горит, но хорошо поддерживает горение. В больших концентрациях даже в условиях атмосферного давления кислород действует на организм человека отравляюще. Например, при Р = 0,1 МПа (1 кгс/см2) дыхание чистым кислородом в атмосферных условиях в течение трех суток приводит к тому, что в легких человека развиваются воспалительные процессы. А при парциальном давлении кислорода более 0,3 МПа (3 кгс/см2) через 15...30 мин. у человека возникают судороги, он теряет сознание. К факторам, ведущим к возникновению кислородного отравления, относятся: содержание во вдыхаемом воздухе примеси углекислого газа, напряженная физическая работа, переохлаждение и перегревание. При малом парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе (ниже 0,015 МПа (0,15 кгс/см2)) кровь, протекая через легкие, насыщается кислородом неполностью, что приводит к снижению работоспособности, а в случаях острого кислородного голодания - к потере сознания.[ ...]
Эти условия изменяет и сама биосистема, образуя биосреду собственного существования. Это свойство биосистем сформулировано в виде закона максимума биогенной энергии (энтропии) В. И. Вернадского - Э. С. Бауэра: любая биологическая или биокосная (с участием живого) система, находясь в подвижном (динамическом) равновесии с окружающей ее средой и эволю-ционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Давление растет до тех пор, пока не будет строго ограничено внешними факторами (надсистемами или другими конкурентными системами того же уровня иерархии), либо не наступит эволюционно-экологическая катастрофа. Она может состоять в том, что экосистема, следуя за изменением более высокой надсистемы как более лабильное образование, уже изменилась, а вид, подчиняясь генетическому консерватизму, остается неизменным. Это приводит к длинному ряду противоречий, ведущих к аномальному явлению: разрушению видом собственной среды обитания (не срабатывает обратная связь, регулирующая деятельность вида в составе экосистемы, а отчасти разлаживаются и популяционные механизмы). В этом случае биосистема разрушается: вид вымирает, биоценоз подвергается деструкции и качественно меняется.[ ...]
Известно, что при 3% кислорода парциальное давление в альвеолярном воздухе не обеспечивает перехода молекул кислорода в кровь путем диффузии, а следовательно, не происходит и насыщения кислородом гемоглобина. И тем не менее экспериментальный факт говорит о возможности кратковременного продления жизни животных, если ионизировать часть оставшихся молекул кислорода воздуха, придав им отрицательную полярность. Опыты показывают также, что с увеличением концентрации аэроионов продолжительность жизни животных несколько возрастает.[ ...]
В природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Репродуктивный потенциал многих организмов так велик, что если бы на какое-то время были сняты ограничения размножения и остановлено умирание, то произошел бы «биологический взрыв» космического масштаба: за считанные часы масса живого вещества превысила бы массу земного шара. Этого не происходит из-за ограничений по веществу: масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена. Ее не хватает для всех делящихся клеток, появляющихся спор, семян, яиц, личинок, зародышей. Это означает, что обшее количество живого вещества всех организмов планеты сравнительно мало изменяется, во всяком случае в пределах больших отрезков времени. Эта закономерность была сформулирована В И. Вернадским в виде закона константности количества живого вещества: количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других организмов.[ ...]
Среди климатических факторов важное место в жизни растений занимают свет и тепло, связанные с лучистой энергией солнца; вода; состав и движение воздуха. Атмосферное давление и еще некоторые явления, входящие в понятие климата, существенного значения в жизни и распределении растений не имеют.[ ...]
В. И. Вернадский определил скорость распространения жизни в биосфере и установил, что она обратно пропорциональна величине организмов, разработал математический метод определения давления различных видов живого вещества на окружающую среду, установил циклы прохождения через живое вещество биосферы углерода, азота и других химических элементов.[ ...]
Основным фактором, определяющим степень влияния шума на условия жизни и здоровье населения, является уровень звукового давления (уровень звука).[ ...]
Одной из важнейших (по И.А. Шилову) особенностей атмосферы как арены жизни является низкая плотность воздушной среды. Говоря об ее обитателях, мы имеем в виду наземные формы растений и животных. Дело в том, что низкая плотность среды обитания закрывает возможность существования организмов, которые осуществляют свои жизненные функции вне связи с субстратом. Именно поэтому жизнь в воздушной среде реализуется вблизи поверхности земли, поднимаясь в атмосферу не более чем на 50-70 м (кроны деревьев в тропических лесах). Следуя за особенностями рельефа, живые организмы могут оказываться и на больших высотах (до 5-6 км над уровнем моря, хотя имеется факт наличия птиц на г. Эверест, а лишайники, бактерии и насекомые регулярно фиксируются на высотах около 7 км). Условия высокогорий лимитируют физиологические процессы, которые связаны с парциальным давлением атмосферных газов, например в Гималаях на высоте более 6,2 км проходит граница зеленой растительности, так как пониженное парциальное давление диоксида углерода не позволяет развиваться фотосинтезирующим растениям; животные, как обладающие способностью к передвижению, поднимаются и на большие высоты. Так, временное пребывание живых организмов в толще атмосферы регистрируется на высотах до 10-11 км, рекордсменом является белоголовый сип, столкнувшийся с самолетом на высоте 12,5 км (И.А. Шилов, 2000); летающие насекомые встречены на этих же высотах, а бактерии, споры, простейшие обнаружены на высоте 15 км, описано даже нахождение бактерий на высоте 77 км, причем в жизнеспособном состоянии.[ ...]
Если лимитирующими факторами биосферы являются жидкая вода и солнечный свет, то оптимум жизни приходится на поверхность раздела сред. Исследования фотосинтеза показали, что часто наибольший выход органических веществ дают растения, способные использовать все три фазы: твердую, жидкую и газообразную. Примером может служить тростник обыкновенный, Phragmites communia. Всасывание воды для него облегчается постоянным давлением жидкости на донные осадки. Необходимый для существования углекислый газ тростник получает из газообразной среды, в которой скорость проникновения газа через поглощающие поверхности наиболее высока; кислород тоже легче получать из воздуха, чем из воды; наконец, все остальные элементы легче извлекать из раствора в капиллярной воде осадка.[ ...]
Антропогенные (антропические) факторы - формы деятельности человека, оказывающие прямое действие на жизнь организмов или косвенное влияние на них посредством изменения среды обитания. К таким факторам относится воздействие сельскохозяйственного производства, промышленности, транспорта и всех других форм ведения хозяйства. Давление хозяйственной деятельности человека на биосферу, равное, как писал В. И. Вернадский, геологической силе, быстро возрастает и в современных условиях нередко становится господствующим. Воздействие человека на биосферу может быть прямым и косвенным, целенаправленным и разумным, вредным и разрушительным.[ ...]
Живое вещество устойчиво только в живых организмах, оно стремится заполнить собой все возможное пространство. «Давлением жизни» называл данное явление В. И. Вернадский (рис. 2.8).[ ...]
Иногда полезно различать бедствия (disaster) и катастрофы (catastrophe). Первыми условимся считать события, происходящие в жизни популяций достаточно часто, чтобы вызвать давление отбора и привести к эволюционным изменениям. В результате бедствий популяция может приобрести новые свойства, и когда аналогичная ситуация встретится в следующий раз, отреагировать на нее уже иначе или даже вообще не пострадать. В отличие от этого катастрофой мы будем называть нарушение, слишком редкое для того, чтобы популяции сохранили о нем «генетическую память» к тому времени, когда оно повторится. Вашингтон, США), растения и животные населяющие его склоны, вряд ли пострадают меньше, чем при извержении 18 мая 1980 г. (Baross et al., 1982). Зато ураганы, вываливающие леса Новой Англии, наблюдаются достаточно часто, чтобы назвать их бедствиями, а не катастрофами. Экологическим (а возможно, и эволюционным) их следствием является то, что характерная здесь лесная порода, веймутова сосна (Pinus strobus), имеет все особенности видов пионерных стадий сукцессии - быстрое созревание, эффективное рассеивание семян и т. д.[ ...]
Первым и самым всеобъемлющим выводом из учения о биосфере, который сделал В.И. Вернадский, был: «Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом», иными словами,- это принцип целостности биосферы. В.И. Вернадский писал: «Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма» (Вернадский В.И., 1967, с. 11 и с. 22). Это означает, что Земля -■ не просто сложение отдельных составных частей, а действующий согласованный «механизм». Это узкие пределы существования жизни: физические постоянные, уровни радиации и т. п. Физические постоянные, например, константа всемирного тяготения, определяющая размеры звезд, температуру и давление в них, влияющие на ход реакции в этих звездах. Если она будет несколько меньше, то звезды не будут иметь температуры, необходимой для осуществления в их недрах термоядерного синтеза; если же температура будет несколько выше, то звезды превзойдут некую «критическую массу» и обратятся в черные дыры.[ ...]
Многие генетически детерминированные реакции организмов на внешние факторы среды имеют адаптивный характер, что обеспечивает жизнь и размножение организмов в колеблющихся условиях среды. Среди адаптивных реакций различают физиологический гомеостаз и гомеостаз развития. Физиологический гомеостаз - это генетически детерминированная способность организмов противостоять колеблющимся условиям внешней среды У млекопитающих, в том числе у человека, типичным примером физиологического гомеостаза является константность осмотического давления в клетках и концентрация водородных ионов в крови вследствие функционирования почек и наличия в крови буферных субстанций. Гомеостаз развития - это генетически детерминированная способность организмов так изменять отдельные реакции, что функции организмов при этом в целом сохраняются. Например, выход из строя одной почки сопровождается тем, что остающаяся почка выполняет двойную нагрузку. Примером гомеостаза развития может быть также приобретение переболевшим организмом иммунитета против соответствующей инфекции.[ ...]
Во-первых, хорошо изучены физические характеристики, связанные с аэроионизацией. Изучены также ее суточный и годовой режимы; влияние на процесс аэроиони-зации давления и влажности, скорости ветра. Установлено, что максимум концентрации легких аэрононов наблюдается весной и летом, минимум - зимой (январь-март). Время жизни” легких аэрононов зависит от чистоты атмосферного воздуха (в запыленном воздухе промышленных площадок 5 с и вдали от города до 1000 с).[ ...]
Сравнительно долгоживущий безэлектродный разряд в воздухе удалось создать с помощью высокочастотного генератора с частотой 75 МГц. Такие разряды были созданы при атмосферном давлении . Одна из фотографий этого эксперимента приведена на рис. 7.14. Свечение связывается с излучением молекул С02, возбужденных разрядом в метастабильное состояние. Оно продолжалось в течение примерно 1 с после выключения высокочастотного поля, а на воздухе-около 0,5 с. Более короткая «жизнь» в воздухе связана, по-видимому, с конвекционным перемешиванием в открытом пространстве.[ ...]
Биосфера охватывает верхнюю часть земной коры (почву, материнскую породу), совокупность водоемов (гидросферу), нижнюю часть атмосферы (тропосферу и частично стратосферу) (рис. 1). Границы сферы жизни определяются условиями, необходимыми для существования организмов. Верхний предел жизни ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей, малым атмосферным давлением и низкой температурой. В зоне критических экологических условий на высоте 20 км обитают лишь низшие организмы - споры бактерий и грибов. Высокая температура недр земной коры (свыше 100 °С) ограничивает нижний предел жизни. Анаэробные микроорганизмы обнаруживают на глубине 3 км.[ ...]
Уменьшение количества разложимых органических веществ в сточных водах заводов сульфатной целлюлозы (упаренные концентрированные щелоки которых сжигают; см. выше) возможно предварительным гидролизом исходного вещества . Он состоит в варке с 0,2-0,5%-ной серной кислотой под давлением или с 0,4%-ной соляной кислотой без давления, при этом извлекаются древесные полиозы, гексозы и пентозы. Нейтрализованный раствор после добавления питательных солей может быть переработан в дрожжи; выход дрожжей составляет приблизительно 0,3 т на каждую тонну целлюлозы. Так как таким образом из сточных вод удаляются особенно опасные для жизни водоема легко разлагающиеся и загнивающие вещества, то с точки зрения получения более чистых сточных вод предварительный гидролиз является методом, заслуживающим внимания. Его применение определяется в первую очередь возможностью сбыта полученных дрожжей. Переработка продуктов предварительного гидролиза в фурфурол имеет известные перспективы.[ ...]
Ограниченность территории, по климатическим условиям соответствовавшей физиологическим возможностям «голой обезьяны», собирательство и охота на мелких животных требовали для каждой семьи или несколько большей группы архантропов относительно большой площади, следовательно, плотность ранних человеческих популяций была невелика. Жесткое давление естественного отбора способствовало сравнительно быстрому развитию мозга ранних людей, что создавало нейрофизиологическую основу все более усложнявшегося поведения наших предков. Использование огня, появление трудовой деятельности, совершенствование орудий охоты, развитие способности создавать все более устойчивые многочисленные коллективы, освоение скотоводства и земледелия, возникновение и развитие общественных структур и, наконец, развитие культуры, науки и техники в историческое время - все это шаги, постепенно выводившие человечество из-под действия природных механизмов регуляции численности и увеличивавшие «емкость среды» жизни людей.[ ...]
При недостатке воды и света, а также при низких (или, наоборот, очень высоких) температурах замыкающие клетки, смыкаясь, закрывают устьичттую щель и транспирация частично или полностью прекращается. Но в тех случаях, когда нет недостатка в воде и активные процессы фотосинтеза вызывают необходимость газообмена со средой, устьица открываются. Раскрывание и закрывание устьиц представляет собой чрезвычайно важное в жизни высших растений явление, которое еще далеко не полностью изучено. Но со времен-немецкого ботаника С. Швенденера (1829-1919) мы знаем, что основным фактором является здесь изменение тургора, вызываемое соответственно повышением или понижением осмотического давления внутри замыкающих клеток.[ ...]
Согласно проведенным оценкам температура излучающих частиц или излучающих областей шаровой молнии порядка 2000 К, тогда как температура воздуха на границе с шаровой молнией согласно данным предыдущего параграфа существенно ниже. Это расхождение можно было бы объяснить неравновесными условиями в системе, которые относятся к излучающим возбужденным атомам или молекулам. В этом случае неравновесность создается за счет малого времени жизни возбужденного атома, и с такими ситуациями мы часто имеем дело в различных задачах атомной физики, физики плазмы и высокотемпературных процессов. Однако при атмосферном давлении основной канал разрушения возбужденных атомов или молекул в воздухе определяется их столкновениями с молекулами воздуха, а не излучательными процессами. Так, согласно проведенным расчетам , вероятность испускания кванта резонансно возбужденным атомом щелочного металла, находящимся в атмосферном воздухе при температуре 2000 К, составляет порядка 0,01. Это означает, что с близкой к единице вероятностью возбужденный атом тушится в результате столкновения с молекулами воздуха, и тем самым возбужденные атомы находятся в термодинамическом равновесии с молекулами воздуха. Этот вывод, полученный для резонансно возбужденных атомов, тем более справедлив для других возбужденных атомов или молекул, которые обладают меньшим излучательным временем жизни. Поэтому плотность возбужденных атомов или молекул определяется только температурой рассматриваемой нагретой области и не зависит от способа создания возбужденных частиц. Тем самым полученная ранее температура излучения является температурой тех областей шаровой молнии, которые создают ее свечение.[ ...]
Обратные связи изложенных выше закона бумеранга и правила меры преобразования природных систем дают природную подоснову закона, или правила демографического насыщения: в глобальной или регионально изолированной совокупности количество народонаселения всегда соответствует максимальной возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все аспекты сложившихся потребностей человека. Однако человечество создает давление на среду не столько биологически, сколько техногенно. Вместо демографического насыщения как такового возникает насыщение разрушительной техникой, поэтому правило может быть названо принципом технико-социально-экономического насыщения. Человеку же как живому существу отводится место страдающей стороны.[ ...]
Атмосфера - газовая оболочка Земли. Состав сухого атмосферного воздуха: азот - 78,08 %, кислород - 20,94 %, диоксид углерода - 0,033 %, аргон - 0,93 %. Остальное - примеси: неон, гелий, водород и др. Пары воды составляют 3-4 % от объема воздуха. Плотность атмосферы на уровне моря 0,001 г/см ’. Атмосфера защищает живые организмы от вредного воздействия космических лучей и ультрафиолетового спектра солнца, а также предотвращает резкое колебание температуры планеты. На высоте 20-50 км основная часть энергии ультрафиолетовых лучей поглощается за счет превращения кислорода в озон, образуя озоновый слой. Суммарное содержание озона не более 0,5 % массы атмосферы, составляющей 5,15-1013 т. Максимум концентрации озона на высоте 20-25 км. Озоновый экран - важнейший фактор сохранения жизни на Земле. Давление в тропосфере (приземный слой атмосферы) уменьшается на 1 мм рт. столба при подъеме на каждые 100 метров.[ ...]
Географические открытия в эпоху Возрождения, колонизация новых стран явились толчком к развитию биологических наук. Накопление и описание фактического материала - характерная черта естествознания этого периода. Однако, несмотря на то, что в суждениях о природе господствовали метафизические представления, в трудах многих естествоиспытателей имели место явные свидетельства экологических знаний. Они выражались в накоплении фактов о разнообразии живых организмов, их распространении, в выявлении особенностей строения растений и животных, живущих в условиях той или иной среды. Первые систематики - А. Цезальпин (1519-1603), Д. Рей (1623-1705), Ж. Турнефор (1656-1708) утверждали, что существует зависимость растений от условий и мест их произрастания или возделывания. Сведения о поведении, повадках, образе жизни животных, сопровождавшие описание их строения, называли «историей» жизни животных. Известный английский химик Р. Бойль (1627-1691) является первым ученым, осуществившим экологический эксперимент. Он опубликовал результаты сравнительного изучения влияния низкого атмосферного давления на различных животных.
Вопрос 1. Кто создал первую эволюционную теорию?
Первая истинно научная теория эволюции была сформулирована французским натуралистом Жаном-Батистом Ламарком (1744-1829) в 1809 г. В «Философии зоологии» Ж. Б. Ламарк предложил два положения эволюционного учения. Эволюционный процесс представляется в виде градаций, т.е. переходов от одной ступени развития к другой. В результате происходит постепенное повышение уровня организации, возникают более совершенные формы, от менее совершенных. Таким образом, первое положение теории Ламарка называют «правилом градации».
Многообразии форм возникло в результате влияния сил внешнего мира, в ответ на которые у организмов вырабатываются приспособительные признаки - адаптации. При этом влияние среды носит прямой, адекватный характер. Организмы, находясь под влиянием факторов окружающего их мира, определенным образом реагируют: упражняя или не упражняя свои органы. В результате возникают новые сочетания признаков и сами признаки, передающиеся в ряду поколений (т.е. происхо¬ди «наследование приобретенных признаков»). Это второе положение теории Ламарка называется «правилом адекватности».
Вопрос 2. В чем состоят основные положения учения Ч.Дарвина?
Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) в книге «Происхождение видов путём естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859) сформулировал новую теорию эволюции - теорию естественного отбора. Основные положения теории естественного отбора:
1. все организмы обладают свойством изменяться в процессе существования, все они обладают индивидуальными особенностями, так что нет в природе двух во всем одинаковых существ;
2. черты индивидуальности, хотя и не все, передаются из поколения в поколение, от предков к потомкам (но не безоговорочно и не все сразу, как в теории Ж.. Б. Ламарка);
3. размножение организмов происходит по закону Т. Мальтуса, т.е. в геометрической прогрессии, в результате чего организмы оставляют после себя гораздо больше потомков, чем их доживает до начала будущего размножения;
4. гибель большей части потомков происходит в результате жестокой внутри- и межвидовой борьбы за существование, а также борьбы с природными стихиями, в результате выживают и размножаются самые приспособленные и сильные особи;
5. избирательное (селективное) размножение наиболее приспособленных форм называется естественным отбором, который не обладает «даром предвидения»;
6. в результате действия естественного отбора возникают новые виды, роды и т.д., происходит постепенное усложнение организмов. Исходя из приведенных выше положений теории Дарвина, можно выделить следующие основные движущие силы эволюции: изменчивость, наследственность, борьбу за существование и естественный отбор.
Вопрос 3. На каких фактах Дарвин основывал доказательства своей теории?
Факты, на которых Дарвин основывал доказательства своей теории:
1. островные растения и животные резко отличаются от близких видов на континенте;
2. близкие виды на разных островах различаются по облику, размерам тела, жизненным привычкам на фоне разнообразных условий их обитания;
3. найдены ископаемые остатки гигантских ленивца и броненосца, существенно превосходивших размерами своих родственников, все еще населяющих Центральную и Южную Америку;
4. сохранение сумчатых и яйцекладущих именно в Австралии, где они оказались в изоляции, а в других местах земного шара вымерли;
5. различия между разными породами одного и того же вида одомашненных животных, которые порой даже более значительны, чем между разными видами диких животных;
6. каждый организм способен продуцировать больше потомков, чем их может выжить, и только ограниченное количество из них выживает и оставляет свое потомство.
Текущая страница: 16 (всего у книги 26 страниц) [доступный отрывок для чтения: 18 страниц]
§ 57. Борьба за существование и ее формы
1. В чем сущность законов Менделя?
2. Назовите основные положения эволюционного учения Дарвина.
Размышляя о механизмах и движущих силах эволюции, Ч. Дарвин пришел к представлению о борьбе за существование. Это одно из центральных понятий теории эволюции. Ч. Дарвин обратил внимание на то, что всем живым существам присуща способность практически «безграничного» размножения. Самка аскариды, например, дает 200 тысяч яиц в сутки, серая крыса 5 пометов в год, в среднем по 8 крысят, достигающих половой зрелости к трехмесячному возрасту, в одном плоде кукушкиных слезок не менее 186 000 семян. Способность к быстрому размножению приводит к важным последствиям: с ростом численности обострившейся конкуренции за ресурсы возрастает вероятность появления новых мутаций и создается «давление жизни», вследствие чего происходит борьба за существование. Ч. Дарвин неоднократно подчеркивал, что борьба за существование не сводится к прямой схватке, она представляет собой сложные и многообразные отношения организмов внутри одного вида, между разными видами и с неорганической природой. «Я должен предупредить, – писал Дарвин, – что применяю этот термин в широком, метафорическом смысле… Про двух собак или волков в голодное время можно с полным правом сказать, что они борются друг с другом за пищу и тем самым за жизнь. Но про растение, растущее на краю пустыни, можно сказать, что оно борется за жизнь против засухи». Наградой в борьбе за существование является жизнь и возможность ее продолжения в череде последующих поколений.
Формы борьбы за существование. Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы. Наиболее напряженная из них – внутривидовая борьба. Яркий пример внутривидовой борьбы – состязание между одновозрастными деревьями хвойного леса. Самые высокие деревья своими широко раскинутыми кронами перехватывают основную массу солнечных лучей, а их мощная корневая система поглощает из почвы растворенные минеральные вещества в ущерб более слабым соседям. Внутривидовая борьба особенно обостряется при повышении плотности популяций, например при обилии птенцов у некоторых видов птиц (многие виды чаек, буревестники) более сильные выталкивают из гнезд более слабых, обрекая их на гибель от хищников или голода.
Межвидовая борьба может проявляться в различных формах, например в форме соревнования (конкуренции) за пищу или иные ресурсы или в форме одностороннего использования одного вида другим. Наглядный пример конкуренции за пищу дают хищники африканских саванн (гепарды, львы, гиены, гиеновые собаки и др.), которые нередко отнимают друг у друга пойманную и убитую добычу. Часто объектом соревнования являются привлекательные местообитания. Например, в борьбе за место в поселениях человека серая крыса, более сильная и агрессивная, со временем вытеснила черную, которая в настоящее время встречается лишь в лесных районах или в пустынях. Завезенная в Европу американская норка вытесняет аборигенный европейский вид. Ондатра (выходец из Северной Америки) перехватила часть ресурсов, используемых ранее местными видами, например русской выхухолью. В Австралии обыкновенная пчела, которую привезли из Европы, вытеснила маленькую туземную, не имеющую жала.
Третья форма борьбы за существование – борьба с неблагоприятными внешними условиями. Факторы неживой природы оказывают непосредственное и опосредованное влияние на эволюцию живого. Про растения в пустыне говорят, что они «борются с засухой», имея в виду развитие у них многочисленных приспособлений, способствующих добыванию воды и питательных веществ из почвы (особая корневая система) или снижению интенсивности транспирации (особое строение листьев). Условия неорганического мира оказывают значительное влияние на эволюцию организмов не только сами по себе, их влияние может усиливать или ослаблять внутри– и межвидовые взаимоотношения. При недостатке территории, тепла или света внутривидовая борьба обостряется, и наоборот, при избытке необходимых для жизни ресурсов ослабевает.
Борьба за существование. Формы борьбы за существование: внутривидовая, межвидовая, с неблагоприятными условиями.
1. Перечислите основные формы борьбы за существование.
2. Какие факты позволяют говорить о «давлении жизни»?
3. Почему внутривидовая борьба является самой напряженной формой борьбы за существование?
На основе ваших собственных наблюдений подготовьте примеры, дающие описания борьбы за существование между организмами: а) одного вида; б) разных видов.
§ 58. Естественный отбор и его формы
1. Какие факторы внешней среды могут приводить к отбору организмов в природе?
2. Являются ли взаимоотношения между человеком и природой фактором отбора?
Учение о естественном отборе разработано Ч. Дарвином, который считал сам отбор результатом борьбы за существование, а его предпосылкой – наследственную изменчивость организмов.
Генетическая сущность естественного отбора заключается в избирательном сохранении в популяции определенных генотипов. Содержащийся в них наследственный материал передается следующим поколениям. Таким образом, естественный отбор можно определить как избирательное воспроизведение генотипов, которые в наилучшей степени отвечают сложившимся условиям жизни популяции. В 9 классе вы уже ознакомились с некоторыми примерами действия естественного отбора, которые можно наблюдать в эксперименте или в природе. Рассмотрим еще один опыт, показывающий, как в ходе естественного отбора осуществляется связь между фенотипами и генотипами в популяции. В природе существуют некоторые виды плодовых мушек, которые находят излюбленный корм либо на вершинах деревьев, либо на поверхности почвы, но никогда – посередине. Можно ли отбором вывести таких насекомых, которые летали бы либо только вниз, либо только вверх? На рисунке 73 изображена схема опыта, демонстрирующего влияние отбора на генетический состав популяций. Плодовых мушек помещали в лабиринт, состоящий из множества камер, в каждой из которых было устроено по два выхода – вверх и вниз. В каждой из камер животному следовало «решить», в каком направлении двигаться. Мушки, постоянно двигавшиеся вверх, оказывались, в конце концов, в верхнем выходе из лабиринта. Их тщательно отбирали для последующего содержания. Мушки, двигавшиеся вниз, оказывались в нижнем выходе из лабиринта, их также отбирали. Насекомых, оставшихся в камерах лабиринта, т. е. таких, у которых не было определенного направления движения, собирали и удаляли из опыта. «Верхних» и «нижних» мушек содержали и разводили отдельно друг от друга. Постепенно удалось создать популяции, все без исключения особи которых имели определенный стереотип поведения (движение вверх или вниз). Этот результат не был связан с появлением каких-либо новых генов, все произошло только благодаря отбору, который воздействовал на уже имевшуюся в популяции изменчивость фенотипов (в данном случае – изменчивость характера поведения мушек). Таким образом, действие естественного отбора приводит к тому, что фенотипы начинают оказывать влияние на генофонд популяций. Что случится, если снять пресс естественного отбора? Для ответа на этот вопрос экспериментаторы позволили мушкам «верхнего» и «нижнего» ярусов размножаться вместе. Вскоре в популяции восстановился исходный баланс аллелей: часть особей двигалась вверх, часть вниз, иные не демонстрировали никаких предпочтений в отношении направления движения.
Рис. 73. Опыты с плодовыми мушками, демонстрирующие действие естественного отбора (лабиринт)
Естественный отбор изменяет состав генофонда, «убирая» из популяции особей, признаки и свойства которых не дают преимуществ в борьбе за существование. В результате отбора генетический материал «передовых» особей (т. е. обладающих свойствами, повышающими их шансы в борьбе за жизнь) начинает все больше и больше влиять на генофонд всей популяции.
В ходе естественного отбора порождаются удивительные и многообразные биологические адаптации (приспособления) организмов к условиям внешней среды, в которых протекает жизнь популяции. Например, общие адаптации, к которым относят приспособленность к плаванию организмов, живущих в водной среде, или приспособленность конечностей позвоночных животных к наземной среде, и частные адаптации: приспособленность к бегу у лошади, антилопы, страуса, рытью у кротов, слепышей или лазанию по деревьям (обезьяны, дятлы, пищухи и др.). Примерами адаптации являются и маскирующая окраска, и мимикрия (имитация мирным видом внешнего облика животного, хорошо защищенного от нападения хищников), и сложные поведенческие инстинкты, и мн. др. (рис. 74). Следует помнить, что всякая адаптация относительна. Вид, хорошо приспособленный к данным условиям, может оказаться на грани вымирания, если условия изменились или в среде появился новый хищник или конкурент. Известно, например, что рыбы, хорошо защищенные от хищников шипами и колючками, чаще попадают в сети рыболова, в которых они запутываются и удерживаются как раз из-за твердых выростов тела. Недаром один из принципов (эволюционного учения) в шутливой форме звучит так: «Выживают приспособленнейшие, но они являются приспособленнейшими только до тех пор, пока они выживают».
Рис. 74. Приспособления организмов к условиям существования: примеры маскировки и мимикрии
Итак, возможности для эволюционных изменений в популяции всегда присутствуют. До поры они проявляются лишь в изменчивости организмов. Как только начинает действовать отбор, популяция отвечает на это приспособительными изменениями.
Формы естественного отбора. Ранее вы знакомились с двумя основными формами естественного отбора: стабилизирующим и движущим. Напомним, что стабилизирующий отбор направлен на поддержание уже существующих фенотипов. Его действие можно проиллюстрировать рисунком 75. Эта форма отбора обычно действует там, где условия жизни остаются постоянными в течение длительного времени, например в северных широтах или на океанском дне.
Вторая форма естественного отбора – движущий; в противоположность стабилизирующему эта форма отбора способствует изменениям организмов. Как правило, действие естественного отбора становится заметным через большие промежутки времени. Хотя иногда движущий отбор может проявляться очень быстро в ответ на неожиданные и сильные изменения внешних условий (рис. 76). Классический пример действия движущего отбора дает изучение перечных пядениц, меняющих окраску под влиянием выбросов сажи и закопчения стволов деревьев в индустриальных районах Англии в XIX в. (рис. 78).
Третьей формой естественного отбора является дизруптивный, или разрывающий. Разрывающий отбор приводит к возникновению в пределах популяций групп особей, различающихся по каким-либо признакам (окраске, поведению, пространству и пр.). Дизруптивный отбор способствует поддержанию в пределах популяций двух и более фенотипов и убирает промежуточные формы (рис. 77). Происходит своеобразный разрыв популяции по определенному признаку. Такое явление получило название полиморфизм. Полиморфизм характерен для многих видов животных и растений. Например, у нерки – лососевой рыбы Дальнего Востока, проводящей жизнь в море, а размножающейся в небольших пресных озерах, соединенных с морем реками, имеется так называемая «жилая форма», представленная мелкими карликовыми самцами, никогда не покидающими озер. Среди некоторых видов птиц (поморники, кукушки и др.) распространены цветовые морфы. У двухточечной божьей коровки существует сезонный полиморфизм. Из двух цветовых форм «красные» божьи коровки лучше выживают зимой, а «черные» – летом. Возникновение полиморфизма, видимо, во многом определяется разнородностью (сезонной или пространственной) условий жизни популяции, что порождает отбор, приводящий к возникновению специализированных (соответствующих разнородным условиям) форм в пределах одной популяции.
Рис. 75. Действие стабилизирующего отбора
Рис. 76. Действие движущего отбора
Рис. 77. Действие дизруптивного отбора
Рис. 78. Темные и светлые пяденицы на стволах деревьев
Творческая роль естественного отбора. Надо подчеркнуть, что роль естественного отбора сводится не только к отсеву отдельных нежизнеспособных организмов. Движущая форма естественного отбора сохраняет не отдельные признаки организма, а весь их комплекс, все присущие организму комбинации генов. Естественный отбор нередко сравнивают с деятельностью скульптора. Как скульптор из бесформенной глыбы мрамора создает произведение, поражающее гармоничностью всех его частей, так отбор создает приспособления и виды, убирая из генофонда популяции, неэффективные с точки зрения выживания генотипы. В этом состоит творческая роль естественного отбора, поскольку результатом его действия являются новые виды организмов, новые формы жизни.
Естественный отбор. Биологические адаптации. Форты естественного отбора: стабилизирующий, движущий, дизруптивный. Полиморфизм.
1. Что такое приспособленность? Почему она имеет относительный характер?
2. Что такое стабилизирующий отбор? В каких условиях его действие проявляется наиболее заметно?
3. Что такое движущий отбор? Приведите примеры его действия. В каких условиях действует данная форма отбора?
4. В чем состоит творческая роль естественного отбора? Приведите пример, доказывающий, что действие отбора не ограничивается отсевом отдельных признаков, понижающих выживаемость организмов.
§ 59. Изолирующие механизмы
1. В чем причина отличия организмов, обнаруженных Ч. Дарвином на Галапагосских островах, от близкородственных форм на материке?
2. Какие природные факторы изолируют некоторые популяции организмов от других популяций того же вида?
Репродуктивная изоляция. Естественный отбор может приводить к возникновению и закреплению генетических свойств, отличающих популяции друг от друга. Как уже говорилось, внешне это проявляется в форме адаптаций (приспособлений) к конкретным условиям жизни. Например, популяции атлантической сельди в различных районах океана размножаются в разное время года. Имеются весенне-, летне-, осенне– и зимненерестующие сельди. Размножение каждой из них зависит от развития мелкого планктона, которым питаются личинки сельди. Популяции сельди размножаются обособленно в разные сезоны, так как в разных широтах массовое развитие планктона происходит в разное время года (весной, летом, осенью или зимой). Эти популяции относятся к одному виду и, несмотря на небольшие внешние различия и разные сроки размножения, могут скрещиваться и давать плодовитое потомство. Возможно, в будущем различия между ними достигнут такой степени, которая приведет к утрате способности особей разных популяций свободно скрещиваться друг с другом, или к репродуктивной изоляции между ними.
Какие механизмы лежат в основе репродуктивной изоляции? Происходит ли это просто в силу географического разобщения или существуют иные механизмы? Ответы на эти вопросы дают ключ к пониманию механизмов видообразования.
Изолирующие механизмы. В целом изолирующие механизмы подразделяются на два основных типа. К первому относят предзиготические механизмы, т. е. предшествующие образованию зиготы, создающие препятствия для спаривания особей, относящихся к разным популяциям. Ко второму типу относят постзиготические механизмы, действующие после образования зиготы, приводящие к снижению жизнеспособности или плодовитости гибридного потомства.
Предзиготические изолирующие механизмы подразделяют на группы в зависимости от факторов, создающих препятствие для спаривания особей.
Экологическая изоляция обеспечивается экологическими факторами, когда популяции занимают одну и ту же территорию, но различные местообитания и поэтому не встречаются друг с другом. Временная изоляция – разным временем размножения, если спаривание у животных или цветение у растений происходит в разное время года или в разное время суток. Этиологическая, или поведенческая, изоляция – разным поведением в период размножения, что приводит к отсутствию взаимной привлекательности самца и самки. Наконец, различиями в размерах или форме половых органов или же в строении цветков достигается механическая изоляция.
Рассмотрим примеры. На Гавайских островах обитает два вида фруктовых мушек, которые внешне очень похожи. Оба вида обитают в одних и тех же местах, питаясь соком одного и того же древесного растения. Однако их экологическое положение различно. Первый вид проводит жизнь в кроне деревьев, питаясь соком, стекающим по стволам и ветвям верхних ярусов, а второй – в лесной подстилке, отыскивая лужицы накапавшего с дерева сока. Скрещивания между этими видами никогда не происходит из-за пространственной разобщенности, которая возникает вследствие разной экологической специализации.
Интересный пример поведенческой изоляции демонстрируют некоторые виды светлячков. Для каждого из совместно обитающих видов характерна своя световая траектория и свои типы испускаемых световых сигналов. Траектории могут быть зигзагообразными, прямыми или в форме петли, а световые пульсации короткими или длинными в виде устойчивых отблесков (рис. 79). При спаривании особи подбирают друг друга, строго ориентируясь на тип светового сигнала. Этот пример показывает, что изоляция между популяциями может закрепляться путем формирования определенных типов поведения (выработки рефлекторных реакций лишь на сигналы того определенного типа).
У многих животных период размножения начинается при строго определенных сочетаниях внешних факторов (например, температуры или освещенности). Эти факторы действуют как сигналы к началу спаривания. Различные виды реагируют на одни и те же факторы по-разному, что является причиной несовпадения сроков размножения. На рисунке 80 показаны различия в сроках размножения у разных видов амфибий, живущих в одних и тех же районах.
У животных с наружным оплодотворением (морских звезд и некоторых видов моллюсков) роль изолирующих факторов играют различия в строении специальных белковых молекул, которые связывают друг с другом сперму и яйцеклетки. Находясь на поверхности яйцеклеток, эти молекулы реагируют лишь на сперматозоиды «своего» вида, что исключает возможность слияния половых продуктов разных видов. У животных с внутренним оплодотворением эту роль выполняют различия в строении половых органов.
Постзиготические изолирующие механизмы также подразделяются на группы в зависимости от того, приводят ли они к нарушениям развития самих гибридов и в конечном счете к их нежизнеспособности или к неспособности гибридов производить полноценные гаметы.
Межвидовые гибриды обычно быстро погибают или остаются бесплодными. Например, мул – гибрид лошади и осла стерилен, он не может произвести потомство из-за того, что его набор хромосом препятствует нормальному прохождению мейоза. Бесплодны гибриды зайца-беляка и зайца-русака, куницы и соболя.
Рис. 79. Различные типы световых сигналов у разных видов светлячков
Рис. 80. Несовпадение в сроках размножения как пример изолирующего механизма (1,2,3,4 – разные виды амфибий)
Обычно репродуктивная изоляция между видами поддерживается несколькими механизмами. Временная изоляция чаще встречается у растений, а этологическая – у животных.
Репродуктивная изоляция. Изолирующие механизмы: предзиготические, постзиготические.
1. Что такое изолирующие механизмы? В чем значение изолирующих механизмов?
2. Какие виды изолирующих механизмов вам известны? Приведите примеры.
3. Почему гибриды различных видов организмов стерильны?
Человек часто получает гибриды путем скрещивания разных видов. В рыбоводных хозяйствах, например, разводят бестера – гибрид белуги и стерляди. Во многих странах на сельскохозяйственных работах используют выносливого мула – гибрид лошади (кобылы) и осла (самца), а в Китае – лошака – гибрид ослицы с жеребцом, несмотря на то, что лошак отличается строптивостью, злобным нравом и плохо приручается.
Обсудите, могут ли гибридные формы, попав в дикую природу, привести к заметным изменениям генофонда диких популяций или нарушить экологическое равновесие.
Вопрос 1. Как Ж. Б. Ламарк объяснял много-образие видов и приспособленность организмов к конкретным условиям среды?
Ж. Б. Ламарк понимал эволюцию как процесс прогрессивных изменений от од-ной формы к другой, от простого к слож-ному. Согласно его идее, все биологиче-ские виды (их многообразие), включая че-ловека, произошли от других видов.
Теория Ламарка основывалась на на-следовании приобретенных свойств, по-лезных для данного организма и являю-щихся приспособлениями к конкретным условиям среды. Он полагал, что опреде-ленные органы или системы органов у животных и растений в процессе их жиз-недеятельности упражняются и совер-шенствуются, и эти усовершенствования закрепляются в следующих поколениях.
Вопрос 2. В чем состоят основные положения учения Ч. Дарвина?
Организмы изменчивы. Невозможно найти двух полностью тождественных кроликов, волков, ящериц или иных при-надлежащих к одному виду животных или растений.
Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.
Теоретически при благоприятных ус-ловиях любые организмы могут размно-житься настолько, что в состоянии запол-нить Землю, однако такого не случается, так как многие особи погибают, не успев произвести потомство.
Те организмы, которые располагают полезными свойствами, имеют большую вероятность выжить по сравнению с дру-гими. Выжившие передают эти свойства своему потомству. Следовательно, эти свойства закрепляются в череде после-дующих поколений.
Вопрос 3. На каких фактах Дарвин основывал доказательства своей теории?
Факты, на которых Дарвин основывал доказательства своей теории:
1) островные растения и животные рез-ко отличаются от близких видов на конти-ненте;
2) близкие виды на разных островах различаются по облику, размерам тела, жизненным привычкам на фоне разнооб-разных условий их обитания;
3) найдены ископаемые остатки гигант-ских ленивца и броненосца, существенно превосходивших размерами своих родст-венников, все еще населяющих Централь-ную и Южную Америку;
4) сохранение сумчатых и яйцекладу-щих именно в Австралии, где они оказа-лись в изоляции, а в других местах земно-го шара вымерли;
5) различия между разными породами одного и того же вида одомашненных жи-вотных, которые порой даже более значи-тельны, чем между разными видами ди-ких животных;
6) каждый организм способен продуци-ровать больше потомков, чем их может выжить, и только ограниченное количест-во из них выживает и оставляет свое по-томство.
Вопрос 4. Какие факты позволяют говорить о борьбе за существование? Как проявляется эта борьба в природе?
Живые организмы стремятся размно-житься в геометрической прогрессии и теоретически любой организм может за-полнить Землю очень быстро.
Фактически этого никогда не случает-ся, так как жизненные ресурсы ограниче-ны и достаются лишь немногим — тем, кто может одержать победу в борьбе за жизнь, или борьбе за существование. Материал с сайта
Внутривидовая борьба за существова-ние проявляется у разных видов, прежде всего, в конкуренции за кормовые ресур-сы и полового партнера. Как правило, прямому столкновению особей препятст-вуют различные приспособления, среди которых следует выделить метки, обозна-чающие индивидуальный участок: пение певчих птиц, оставление пахучих выделе-ний и т. п. Нарушение границ индивиду-ального участка нередко сопровождается боями. Реже встречается прямое взаимо-действие, например каннибализм.
Межвидовая борьба наиболее ярко про-является в конкурентных отношениях между видами, занимающими сходную нишу жизни. Типичный пример — вза-имоотношения черной и серой крыс. Кро-ме того, иногда к межвидовой борьбе от-носят взаимоотношения между хищни-ком и жертвой, паразитом и хозяином. Причем такого рода взаимодействия, как правило, идут на пользу обоим видам, и чем древнее связь, тем более эффектив-ным является взаимное приспособление и, как следствие, происходит сопряжен-ное эволюционное развитие.
