Екологічні групи ссавців. Екологічні групи організмів

5.3. Екологічні групи організмів

Екологічні групигідробіонтів . Товща води заселена організмами, які мають здатність плавати чи утримуватися у певних шарах. У зв'язку з цим, водні організмиподіляються на групи.

Нектон(nektos - плаваючий) - це сукупність пелагічних тварин, що активно пересуваються, не мають безпосереднього зв'язку з дном. Це головним чином великі тварини, які здатні долати великі відстаніта сильні течії води. Вони мають обтічну форму тіла та добре розвинені органи руху. До типових нектонних організмів належать риби, кальмари, кити, ластоногі. До нектону в прісних водахкрім риб відносяться земноводні комахи, що активно переміщаються.

Планктон(planktos – блукаючий, ширяючий) – це сукупність пелагічних організмів, які мають здатність до швидким активним пересуванням. Як правило, це дрібні тварини. зоопланктонта рослини – фітопланктон,які можуть протистояти течіям. До складу планктону включають і личинки багатьох тварин, що «парять» у товщі води.

Плейстон(Від грец. Pleusis - плавання) - організми, які пасивно плавають на поверхні води або ведуть напівзанурений спосіб життя отримали назву. Часто вони використовують як опору плівку поверхневого натягу або утворюють повітряні порожнини та інші поплавці. Типовими плейстонними тваринами є сифонофори, деякі молюски та ін. рослинних організмівдо плейстона відносяться саргасові водорості, ряски.

Бентос(benthos - глибина) - це сукупність організмів, що мешкають на дні (на грунті та в грунті) водойм. Він поділяється на зообентосі фітобентос. Здебільшогопредставлений прикріпленими, або повільно пересуваються, або тваринами, що риють у грунті. На мілководді він складається з організмів, що синтезують органічну речовину (продуценти), споживають її (консументи) і руйнують (редуценти). На глибинах де немає світла, фітобентос (продуценти) відсутня. У морському зообентосі домінують форамініфори, губки, кишково-порожнинні, черв'яки, плеченогі, молюски, асцидії, риби та ін. Більш численні бентосні форми на мілководдях. Їхня загальна біомаса тут може досягати десятків кілограмів на 1 м 2 .

Нейстон(Від грец. Neustos - плаваючий) - суспільство організмів, що мешкають у поверхневої плівки води. Організми, що мешкають зверху поверхневої плівки – епінейстон, знизу – гіпонейстон. До нейстона відносять також мешканців верхнього п'ятисантиметрового шару води. Нейстон становлять деякі найпростіші, одноклітинні водорості, дрібні легеневі молюски, водомірки, вертячки, личинки комарів та ін.

Перифітон(Від грец. Peri - навколо і phyton - рослина). Обростачі, сукупність організмів, які поселяються на підводних предметах або рослинах і утворюють так звані обростання на природних або штучних твердих поверхнях - каменях, скелях, підводних частинах суден, палях, гідротехнічних спорудах (водорості, усоногі раки, молюски, мшанки, губи). ).

Екологічні групи наземних організмів . По відношенню до водного режиму серед наземних рослин виділяються:

Гігрофіти– мешкають на вологих місцях (тропічні рослини, росичка, злаки, осоки).

Мезофіти– рослини помірно зволожених місцепроживання (багато лісових трав, листяних дерев, більшість сільськогосподарських культур).

Ксерофіти– рослини сухих місць проживання, здатні добре переносити посухи. Поділяються на сукулентів(Здатних накопичувати в тканинах велика кількістьводи – кактуси, алое, очиток (молодило) і склерофітів(Сухі, жорсткі чагарники або трави - саксаул, верблюжа колючка, ковили).

Серед наземних тварин по відношенню до водного режиму можна виділити три екологічні групи:

Гігрофіли– вологолюбні, потребують високої вологості (мокриці, комарі, наземні молюски, амфібії).

Ксерофіли –сухолюбні тварини, що не переносять високої вологості (верблюди, пустельні плазуни).

Мезофіли –тварини, які віддають перевагу помірній вологості (багато птахів, ссавців).

Екологічні групи ґрунтових організмів. Кількість організмів у ґрунті величезна (рисунок 5.2). Однак, як зазначає М. С. Гіляров, у зв'язку із згладженістю екологічних умов усі вони відрізняються «вирівняністю групового складу». Крім того, для них характерна повторюваність у різних кліматичних зонах.

Рисунок 5.2 – Ґрунтові організми

(за E. А. Криксунову та ін., 1995)

Ґрунтові тварини можуть бути згруповані за рівнем зв'язку із середовищем проживання в три основні екологічні групи.

Геобіонти –постійні жителі ґрунту. Весь цикл їх розвитку протікає у ґрунтовому середовищі. Це такі, як дощові хробаки, багато первиннобезкрилих комах.

Геофіли –тварини, частина циклу розвитку яких (частіше одна з фаз) обов'язково проходить у ґрунті. До цієї групи належить більшість комах: саранчові, ряд жуків, комарі-довгоніжки. Їхні личинки розвиваються в грунті. У дорослому стані це типові наземні жителі. До геофілів належать і комахи, які у ґрунті знаходяться у фазі лялечки.

Геоксени –тварини, які іноді відвідують грунт для тимчасового укриття або притулку. До геоксенів з комах відносяться тарганові, багато напівжорсткокрилі, деякі жуки, що розвиваються поза грунтом. Сюди ж відносяться гризуни та інші ссавці, які живуть у норах.

Разом з тим наведена класифікація не відображає ролі тварин у ґрунтоутворювальних процесах, так як у кожній групі є організми, що активно пересуваються та харчуються в ґрунті та пасивні, які перебувають у ґрунті в період окремих фаз розвитку (личинки, лялечки або яйця комах). Ґрунтових мешканців залежно від їх розмірів та ступеня рухливості можна розділити на кілька груп.

Мікробіотип, мікробіота –це ґрунтові мікроорганізми, що становлять основну ланку детритну харчового ланцюга, являють собою як би проміжну ланку між рослинними залишкамита ґрунтовими тваринами. Сюди належать передусім зелені та синьо-зелені водорості, бактерії, гриби та найпростіші. Фактично можна сказати, що це водні організми, а ґрунт їм – це система микроводоемов. Вони живуть у ґрунтових порах, заповнених гравітаційною або капілярною водою, як і мікроорганізми, частина життя можуть перебувати в адсорбованому стані на поверхні частинок у тонких прошарках плівкової вологи. Багато хто з них живе і у звичайних водоймах. Разом з тим грунтові форми зазвичай дрібніші за прісноводні і відрізняються здатністю значний час перебувати в інцистованому стані, перечікуючи несприятливі періоди.

Для цієї групи тварин ґрунт уявляється як система дрібних печер. У них немає спеціальних пристосувань до копання. Вони повзають по стінках ґрунтових порожнин за допомогою кінцівок або червоподібно звиваючись. Насичене водяними парами ґрунтове повітря дозволяє їм дихати через покриви тіла. Періоди затоплення ґрунту водою тварини переживають, як правило, у бульбашках повітря.

Тварини мезо- та мікробіотипів здатні переносити зимове промерзання ґрунту, що особливо є важливим, оскільки більшість з них не може йти вниз із шарів, що піддаються впливу негативних температур.

Макробіотип, макробіотаце великі ґрунтові тварини: з розмірами тіла від 2 до 20 мм. До цієї групи відносяться личинки комах, багатоніжки, енхітреїди, дощові черв'яки та ін Грунт для них є щільним середовищем, що надає значний механічний опір при русі. Вони пересуваються у ґрунті, розширюючи природні свердловини шляхом розсування ґрунтових частинок, роючи нові ходи. Роючі тварини можуть виходити з верств, де виникає несприятлива обстановка. До зими і посуху вони концентруються у глибших шарах, переважно у кількох десятках сантиметрів від поверхні.

Мегабіотип, мегабіота –це великі землерої, головним чином з числа ссавців. Багато хто з них проводять у ґрунті все життя (золотокроти в Африці, кроти Євразії, сумчасті кроти Австралії, сліпаки, сліпушонки, цокори тощо). Вони прокладають у грунті цілі системи ходів та нір.

Крім постійних мешканців ґрунту, серед групи тварин нерідко виділяють в окрему екологічну групу. мешканців нір.До цієї групи тварин відносяться борсуки, бабаки, ховрахи, тушканчики та ін. Вони годуються на поверхні, проте розмножуються, зимують, відпочивають, рятуються від небезпеки в ґрунті. Ряд інших тварин використовують їх нори, знаходячи в них сприятливий мікроклімат та укриття від ворогів.

До особливої ​​групи псаммофіліввідносять тварин, що заселяють сипкі рухливі піски. У хребетних псаммофілів кінцівки нерідко влаштовані у формі своєрідних піщаних лиж, що полегшують пересування по пухкому грунту. Наприклад, у тонкопалого ховраха і гребенепалого тушканчика пальці покриті довгим волоссямта роговими виростами.

Близько 25% всіх ґрунтів нашої планети Земля засолено. Тварин, які пристосувалися до життя на засолених ґрунтах, називають галофілами.Зазвичай у засолених ґрунтах фауна в кількісному та якісному відношенні сильно збіднюється, а водночас з'являються специфічні галофіли, які не зустрічаються у ґрунтах звичайної засоленості. Серед них можна відзначити личинки деяких пустельних жуків-чорнотілок.

Серед безлічі адаптацій особливо різноманітні адаптації анатомо-морфологічні, представлені різноманітністю екологічних груп та життєвих форм.

22.1. Екологічні групи

Спроби класифікації організмів стосовно «до середовища у конкретній обстановці» робилися ще другої половини XVIII в. Найбільш успішно розроблялися класифікації рослин. Аналогічні роботиз тваринами були менш плідними у зв'язку з дуже великою різноманітністю та проживанням у всіх середовищах життя. У ХІХ ст. Скау по відношенню до світла розрізняв рослини світлолюбні, тенелюбні та рослини, що мешкають у темряві. Унгер класифікував рослини по відношенню до ґрунту, Декандоль – по відношенню до тепла. Із запровадженням Р. Дювінью терміна «екологічні групи» почала складатися система екологічної класифікаціїорганізмів, що стала основою розвитку аутекології. У кожну екологічну групу об'єднуються види з більш менш подібними потребами до певного фактора середовища. Прийнято розрізняти, наприклад, екологічні групи організмів стосовно світла, вологи, тепла та інших факторів. Залежно від етапу онтогенезу становище організму в екологічної системиможе змінюватись.

Екологічні групи тварин

В основу екологічної класифікації тварин у зв'язку з їх розмаїттям та проживанням різних середовищахпокладено різні критерії: ставлення до чинників середовища, спосіб життя, спосіб пересування і навіть розміри особин.

Серед водних тварин (гідробіонтів) виділяють групи видів за місцем проживання в товщі води та специфіці пересування в ній: пелагічні види, бентос та перифітон. Пелагічні види(мешканці товщі води - пелагіалі) представлені нектоном (види, що активно пересуваються) і планктоном (види, що парять в товщі води завдяки її високої щільності). Спосіб життя визначає особливості їх пристосувань. Види нектону(від грец. nektos - плаваючий), що включає риб, ластоногих, головоногих молюсків, китів, у прісноводних водоймах – земноводних, великих комах, є активними плавцями. Деякі можуть розвивати швидкість до 110 км/год і займають широкі ареали. Вони мають обтічну, торпедоподібну форму тіла, розвинену мускулатуру, добре розвинені органи пересування. Непарні плавці риб, розташовані вздовж середньої лініїтіла, допомагають стабілізувати тіло, а парні (грудні та черевні) використовуються для рулювання та балансування і разом з хвостовим плавцем забезпечують просування організму вперед через товщу води. Зменшення тертя між тілом та водою досягається змазуванням луски виділеннями шкірних залоз. За біомасою перше місце у складі нектону займають риби (80-85%). Перед головоногих молюсків припадає 10–15 %, ссавців – менше 5 % від загальної біомаси нектону. Планктон(від грец. planktos - ширяє), що займає ключову позиціюу водній екосистемі, включає поряд з дрібними тваринами (зоопланктон) та рослини (фітопланктон – одноклітинні та колоніальні водорості). Виглядам цієї групи не характерна здатність активного пересування(крім вертикальних міграцій), і всі їх пристрої спрямовані на підвищення плавучості (рис. 16). Плавучість досягається шляхом збільшення відносної поверхні тіла (сплющеність, вирости), зменшення розмірів та щільності тіла (редукція скелета, накопичення крапель жиру, наявність бульбашок повітря, повітроносних камер та ін.).

Мал. 16.Збільшення відносної поверхні тіла у планктонних організмів (за С.А. Зерновим, 1949). Розчленовані форми: а -личинка берегового морського їжака; 6-личинка багатощетинкового хробаканереїс; в -личинка берегового равлика; г – медуза; д -веслоногий рачок

Особливу групу у складі планктону становить нею стогін (від грец. Neustós - плаваючий), види якого населяють плівку поверхневого натягу води. Ці види активно пересуваються, ковзаючи по водної поверхнідеякі ведуть нерухомий спосіб життя. Складають групу найпростіші та інші мікроорганізми, комахи. Найбільш звичайні жуки-вертячки, клопи-водомірки та ін.

Гідробіонти, що мешкають на дні і в товщі опадів водойм, складають бентос (Від грец. Benthos – глибина). Група також дуже різноманітна. До неї, крім тварин ( зообентос), включають бактерії та водорості ( фітобентос), які набувають розвитку при невеликій товщі води та деякому освітленні. Види бентоса складають прикріплені або повільно пересуваються організмами, багато хто живе в товщі органічної речовиниє риючими тваринами. Серед них є фільтратори (наприклад, двостулкові молюски) і ґрунтоєди (наприклад, черевоногих молюсків).

Особливу екологічну групу становить періфітон. Включає види (тварини, а також рослини), прикріплені до стебел, листя рослин та різних інших поверхонь у товщі води.

Стосовно води тварини класифікуються на гідрофіли (тварини, що постійно живуть у воді), гігрофіли (вологолюбні наземні тварини, що живуть на заболочених територіях, у заплавах річок, а також у ґрунті), мезофіли (наземні, наземно-повітряні тварини мезофітних місць проживання) та ксерофіли (Тварини посушливих місцепроживання). Ксерофільні види (комахи, гризуни) не п'ють, використовують метаболічну воду, поширені переважно у напівпустелях, пустелях та степах, мають водонепроникні покриви та здатні задовольнятися метаболічною водою.

По відношенню до температурного фактора тварини поділяються на евритермні та стенотермні види (відповідно до широкої та вузької амплітуди температур життєдіяльності). Еврітермними є переважно тварини помірного поясу. Серед стенотермних тварин розрізняють теплолюбних (термофільних) та холодолюбних (термофобних, або кріофілів). Термофобні види порівняно нечисленні, приурочені до регіонів із суворим кліматом (арктичні та антарктичні пустелі, тундри, високогір'я, морські глибини).

У зв'язку зі складністю ґрунтового середовища(велика сумарна поверхня ґрунтових частинок, велика кількість дрібних порожнин і свердловин, заповнених водою або повітрям), що займає проміжне положенняміж водною та наземними середовищами, світ ґрунтових організмів надзвичайно екологічно різноманітний. У його складі – види різних систематичних групі різної організації, включаючи одночасно мікроскопічних одноклітинних найпростіших та ссавців. В основу класифікації ґрунтової фауни покладено розміри особин. Розмір організмів лімітується фізичними особливостямиґрунтового середовища. З величиною значною мірою пов'язані характер пересування, місцезнаходження, спосіб життя та особливості функціонування тварин.

У порожнинах і свердловинах, заповнених водою, живуть фактично водні «плаваючі» одноклітинні види (амеби, джгутикові, інфузорії) та мікроскопічні дрібні безхребетні (коловертки, нематоди). Для деяких з них, а також для багатьох мікроорганізмів місцем існування є плівкова волога, що оточує ґрунтові частинки. Найбільш дрібні види ґрунтової фауни поєднуються в мікрофауну.Більші організми (від часток до 2-3 мм), в основному членистоногі (кліщі, комахи), корененіжки, складають мезофауну.Вони рухливі, живуть у порожнинах, заповнених повітрям, насиченим водяною парою, отримуючи повітря через тонкі покриви тіла. Зі зміною вологості повітря види мігрують у глиб грунту для захисту від висихання. При пересиханні ґрунту деякі види здатні утворювати цисти-капсули із щільними оболонками та переносити протягом тривалого часу. несприятливі умови. Для видів макрофауни(багатоніжки, мокриці, ногохвістки, дощові черв'яки) ґрунт є щільним середовищем, що надає значний механічний опір при русі. У зв'язку з порівняно великими розмірами (2-20 мм і більше) види не можуть користуватися природними порожнинами ґрунту. Вони розширюють їх чи риють власні ходи.

Ґрунтове середовище визначає форму тіла, морфологічні особливостіта спосіб життя цих тварин. Тіло їхнє тонке, витягнуте, здатне згинатися у вузьких звивистих ходах ґрунту. Одні (наприклад, дощові черв'яки) здатні за рахунок скорочення мускулатури шкірно-м'язового мішказмінювати діаметр тіла. Спочатку дощовий черв'як, зафіксувавши задній кінець тіла, витончує та подовжує передній, проникаючи у вузьку ґрунтову щілину. Опанувавши нею, він фіксує передню частину тіла, де створюється сильний гідравлічний тиск, за рахунок якого щілина розширюється і забезпечується поступальне просування. Вертикальні міграції дощових черв'яків досягають іноді 3 м. Ряд тварин (личинки комах, багатоніжки), зафіксувавши тіло (підпірки, зубці, гачки), роблять ходи шляхом розпушення грунту щелепами або передніми кінцівками, розширеними і укріпленими, з подальшим її відгрібанням і закупівлею пристосування на задньому кінці тіла, званому «тачкою». Закриттям ходу забезпечується сталість середовища.

Мал. 17.Органи зору залежно від способу життя (за П. Фарба, 1971): а -білка-летяга веде нічний спосіб життя; б -сліпий живе у ґрунті

Наступна група ґрунтової фауни – мегафауна - Включає землероїв (кроти, сліпи, тропічні гігантські черв'яки та ін). Вони прокладають у ґрунті цілі системи ходів. Підземний спосіб життя, що роє, визначає особливості їх організації. Тіло крота, наприклад, валькувате, щільне; хутро густе і коротке; кінцівки копальні. У зв'язку з способом життя маленькі очі у землерів приховані під шкірою (рис. 17).

У складі ґрунтових організмів поряд з тваринами є зелені водорості, ціанобактерії та гриби. У зв'язку з цим Ю. Одум розглядає всі ґрунтові організми як біоту і виділяє мікробіоту(водорості, бактерії, гриби та найпростіші); мезобіоту(нематоди, личинки комах, кліщі, ногохвостки та ін.) та макробіоту(коріння рослин, дощові черв'яки, комахи, кроти та ін.). Кожна з них виконує певні функції. Гетеротрофна мікробіота є початковою основною ланкою детритного харчового ланцюга. Мезобіота, харчуючись детритом та бактеріями, продовжує детритний ланцюг живлення. Одною з важливих функціймакробіоти є розпушування та перемішування ґрунту, поліпшення його повітряно-водного режиму. Ґрунтові організми всі разом виступають у ролі потужного чинника ґрунтоутворення.

Екологічні групи рослин

Рослини класифікуються по відношенню до імперативних факторів середовища. Головними у житті є світло, волога, тепло і трофність грунту.

Екологічні групи рослин по відношенню до світла.Розрізняють три екологічні групи рослин: світлолюбні, тіньові та тіньовитривалі.

Мал. 18.Поперечний розріз листа: анатомічна будова (П. Кемпу, К. Армсу, 1988)

Світлолюбні рослини, або геліофіти(Від грец. Helios - сонце, phyton - рослина), оптимально розвиваються при повному освітленні. Слабке затінення сильно пригнічує їхнє зростання і навіть призводить до загибелі. До впливу яскравого світла геліофіти пристосувалися по-різному. Для них характерна світлова структура листя: вони зазвичай дрібні або розсічені, але відносно товсті з добре розвиненими (двох або багатошаровою) стовпчастою (палісадною) паренхімою та механічною тканиною (рис. 18). В умовах особливо сильного освітлення стовпчаста тканина розвивається не лише на верхній, а й на нижній стороні листа. Епідерміс складається з дрібних товстостінних клітин, нерідко багатошаровий, покритий потужним шаром кутикули. Число продихів на одиницю площі листа велике. Вони дрібні, зазвичай глибоко занурені у мезофіл. Хлоропласти також дрібні, але численні, світлі (містять меншу кількість хлорофілу, ніж хлоропласти тінелюбів), мають добре розвинену гранальну структуру, постійно, залежно від освітлення, змінюють своє становище у клітці листа. У світлолюбів хлорофіл апереважає над хлорофілом в(Звичайне співвідношення 5:1); листя містить підвищену кількість хлорофілу 1 фотосистеми та пігменту P 700 чим забезпечується висока фотосинтетична здатність цих рослин.

Деякі світлолюбні рослини, наприклад латук дикий, або компасний (Lactuca serriola), хондрила звичайна (Chondrilla juncea), в умовах сильного світла і високої температури повітря здатні повертати пластинку листа ребром або під різним кутом до сонця і таким чином уникати перегріву. . Для багатьох геліофітів (яструбинка звичайна - Pilosella officinarum, брижник голий - Herniaria glabra, чебрець звичайний) характерні короткі міжвузля та пагони, розеточне листорозташування (світло загальмовує ріст), опушеність, присадкуватий. Пристроями, що пом'якшують сильний вплив сонячних променів, є також блискуча поверхня листя, восковий наліт, опушення.

Тіньові рослини, або сціофіти(від грец. skiá - тінь і phyton - рослина), нормально розвиваються тільки в умовах затінення при розсіяному світлі і не ростуть на відкритих добре освітлених місцях. До тіньових відносяться багато лісових трав'янисті рослини: кислиця, вороняче око чотирилистий, плаун річний, плаун баранець, переліска благородна, копитень європейський, ортилія однобока, або однобока раміші, грушанки, а також багато мохів.

Листя таких рослин темно-зелені, відносно великі, але тонкі і з меншою кількістю продихів на одиницю поверхні, ніж у світлолюбних рослин. Епідерміс у них одношаровий, крупноклітинний, кутикула зазвичай відсутня, менш розвинені механічні тканини (недоторка звичайна – Impatiens nolitangere, двопелюсник – Circaea alpina). Палісадна паренхіма одношарова, не завжди добре виражена, часто має нетипову будову і складається не з циліндричних, а з трапецієподібних клітин. Хлоропласти великі, але їх у клітинах невелика. Вони містять меншу кількість пігменту Р700. Відношення хлорофілу адо хлорофілу встановить приблизно 3:2. Фізіологічні процесипротікають із меншою інтенсивністю, невелика маса нефотосинтезуючих органів (гілки, стебло, корінь), переважає вегетативне розмноження, спостерігається перехід до гетеротрофного харчування (гніздування справжнє). При низькій освітленості тіньові види здатні використовувати світло ефективніше, ніж світлолюбні рослини.

Тіневитривалі рослини, або факультативні геліофіти, добре розвиваються в умовах повного освітлення і в той же час здатні переносити затінення, іноді значне, наприклад снить звичайна. Ступінь тіневитривалості у представників цієї групи рослин різна. При сильному тривалому затіненні деякі види, особливо злаки, втрачають здатність до генеративного розмноження і лише вегетують.

Група факультативних геліофітів найчисленніша. До неї належить більшість місцевих деревних порід (граб, ялина, липа, вільха чорна, в'язи, клени), багато чагарників, чагарників та трав'янисті рослини. За характером адаптацій вони дуже подібні з геліофітами, мають також ряд пристосувань, що зближують їх зі сціофітами, чим забезпечується можливість переносити нестачу світла певні періодионтогенезу (молоді рослини) або сезону року. Так, для листя розеткових пагонів сности звичайної характерна світлова структура і висока інтенсивність фотосинтезу. Листям літньої генерації, що з'являється при розвиненому деревному покрові, властива типова тіньова структура. Різні анатомічні структури мають листя рослин залежно від розташування.

Для тіньовитривалих рослин характерна мозаїчність листя. Оскільки довжина черешків різна, листя на втечі розташовується лише у площині, спрямованої до світла. Таке розташування листя допомагає тіньовитривалим видам найповніше поглинати фізіологічно активне світло. У їх листі вміст хлорофілу вищий, ніж у світлолюбних рослин. Дуже досконалою системою надземних органів має ситник розлогий (Juncus effusus). Функцію фотосинтезу виконують трубчасті (порожнисті всередині) пагони рослини, стінки яких утворені фотосинтезуючою тканиною. Крім того, пагони спрямовані косо нагору і не затіняють один одного.

Особливістю лісових ефемероїдів (чубатки, вітряки, гусячі цибулі) є сезонні адаптації (вони поспішають пройти життєвий циклдо повного облицювання деревних та чагарникових рослин).

Експериментальне вивчення деяких деревних і чагарникових рослин дозволило розташувати їх у міру убування світлолюбності в наступний ряд: робинія (лжеакація), модрина європейська, ясен звичайний, горобина звичайна, осика, береза ​​повисла, сосна звичайна, тополь чорний звичайний, дуб черешчастий, туя західна, клен ясенелистний, ялина звичайна, клен гостролистий, граб звичайний, кінський каштан звичайний, бук лісовий, тис ягідний, самшит вічнозелений. Найбільш тіньовитривалими є зелені водорості і особливо ціанобактерії, які мешкають у ґрунті. Вони задовольняються світлом, що проникає через тріщини та пори ґрунту.

Екологічні групи рослин по відношенню до вологи.Розрізняють рослини гідатофіти, гідрофіти, гігрофіти, мезофіти та ксерофіти.

Гідатофіти(Від грец. Hydro (hydatos) - вода, phyton - рослина) - водні рослини. Одні з них повністю занурені у воду (елодея канадська, рдести – Potomogeton L., уруті – Myriophyllum L.), інші (плейстофіти) плавають на її поверхні (ряски, сальвінія плаваюча – Salvinia natans, звичайний водокрас – Hydrocharis morsus-ranae) або мають тільки плаваюче листя. Гідатофіти найчастіше не мають коріння. Вода поглинається усією поверхнею тіла. Коріння укоріняються видів втратили свої основні функції, вони слабогіллясті, не мають кореневих волосків. У кубочки (Nuphar luteum), латаття (Nymphaea alba) функцію вкорінення, відкладення запасних речовин, вегетативного розмноження виконують кореневища. У телореза (Stratiotes aloides) корінець, що виростає з насіння, впроваджується в мул, але потім відмирає. Доросла рослина телореза має тільки придаткове плаваюче коріння.

У зв'язку з водним способом життя та відповідно до ступеня зануреності рослин у воду гідатофіти виробили багато унікальних пристроїв. Так, хлоропласту вони перебувають у мезофіле листа, а й у епідермісі. У деяких випадках він слабо розвинений чи повністю відсутній. Мезофіл не диференційований. Плавучість рослин сприяє гарний розвитокаеренхіми, велика кількість повітроносних міжклітинників і повітряних порожнин, що займають до 70% об'єму тіла, більший розвиток поверхні по відношенню до загальній масітіла рослин. Сильна розсіченість листової платівкина дрібні сегменти (шовковник Кауфмана – Batrachium Kaufmannii, уруть мутовчата – Myriophyllum verticillatum, роголіст занурений – Ceratophyllum demersum) сприяє кращому постачанню рослини киснем (рис. 19). Плаваючі (надводні) листя відрізняються по анатомічній будові, формі та величині від листя, зануреного у воду (явище різнолистості – гетерополії) (рис. 20). У підводного листя епідерміс тонкий, без кутикули. Тонка платівка листа позбавлена ​​продихів. Верхня поверхня плаваючого на воді листя має підвищену кількість продихів.

Мал. 19.Шовковник Кауфмана. Гідатофіт

Мал. 20.Форма листя у стрілоліста звичайного залежно від умов зростання (за Б. Уоллесом, А. Шрбу, 1964): а -на суші; б, в -в воді

Якщо вийняти з води, наприклад, рдест або канадську елодею, неважко переконатися, що механічні тканини у них розвинені слабо, крім рослин, що ростуть в умовах стрімких потоків. Тіло рослин надзвичайно гнучке, м'яке та маломіцне. У деяких видів набувають розвитку гіллясті товстостінні клітини-ідіобласти.

У гідатофітів переважає вегетативне розмноження (нирками, пагонами, листям). Так, у звичайного водокрасу розвиваються довгі підводні пагони, на кінцях яких до осені утворюється нирка. Вона зимує на дні водойми. Навесні завдяки повітряній порожнині, що утворилася, нирка легко піднімається на поверхню води і дає початок новій рослині. Рослини за допомогою слизу легко приклеюються до тварин та переносяться на великі відстані. За допомогою води переноситься і насіння цих рослин.

Гідрофіти(від грец. hydōr – вода, phyton – рослина) – наземно-водні рослини, або повітряно-водні (гелофіти), частково занурені у воду (тростин звичайний, рогоз широколистий, очерет озерний). Мають кореневу систему. Виростаючи на мілководдях, на берегах водойм, мають проміжні між водними і наземними рослинами ознаками. У них є продихи, краще розвинена механічна і провідна тканини, досить добре виражена аеренхіма. Коріння позбавлене кореневих волосків, листя порівняно велике (білкокрильник болотний – Calla palustris, калюжниця болотна).

Гігрофіти(від грец. Hygros - вологість, phyton - рослина,) - наземні рослинивологих місцепроживання: боліт, заболочених лук і лісів, прибережних територій, що тимчасово затоплюються. У них краще, ніж у гідрофітів, розвинені провідні та механічні тканини. Останні разом з іншими тканинами визначають міцність рослин, стійке вертикальне положення стебел. Коріння гігрофітів розташоване у поверхневих горизонтах ґрунту. У багатьох видів (підмаренник болотний – Galium palustre, підмаренник болотяний – G. uliginosum) коренева система розвинена слабо, в інших (очерет лісовий – Scirpus sylvaticus) є кореневі волоскищо забезпечує їм можливість успішного зростання при погіршенні водного режиму.

Ксерофіти (від грец. xēros – сухий, phyton – рослина) – рослини сухих місцепроживання, здатні переносити тривалу атмосферну та ґрунтову посуху. Дослідженнями Н.А. Максимова (1952) доведено, що ксерофіти є сухолюбами. Вони посухостійкі. У несприятливі періоди життя ксерофіти припиняють зростання, частково чи повністю скидають листя та перебувають у стані депресії. Здатність витримувати зневоднення тканин пояснюється особливими колоїдально-хімічними властивостями цитоплазми клітин цих рослин. За наявності вологи деякі ксерофіти транспірують на одиницю поверхні тіла води стільки ж чи навіть більше, ніж мезофіти.

Нестача вологи визначає ксероморфну ​​організацію видів цієї групи, що у більшості випадків добре помітно. Листя деяких ксерофітів (сосна звичайна, ялівець, брусниця) дрібні, щільні, жорсткі, з товстою кутикулою і багатошаровим товстостінним епідермісом. Вони несуть безліч дрібних продихів. Якщо втрати вологи при транспірації перевищують її кількість, що надходить від коріння, то продихи частково закриваються, що викликає зниження швидкості дифузії Вуглекислий газта зменшення інтенсивності фотосинтезу. Зменшення транспірації досягається розташуванням продихів глибоко в м'якоті листа, а у сосни, наприклад, на дні глибоких борозенок, заповнених зернятками воску.

Устьична сторона листя деяких видів, наприклад ковила-волосатика, вівсяниці овечої (Festuca ovina), в результаті згортання платівки в трубку виявляється всередині її (рис. 21). У деяких видів (араукарія чилійська, агатіс Брауна) устьична щілина прикривається воскоподібною «пробочкою». Це зменшує втрату вологи в умовах надмірної сухості повітря та ґрунту. Таке ж призначення мають восковий наліт та опушення. Відповідно до різними шляхамипристосування до одного і того ж фактору розрізняють такі групи ксерофітів: сукуленти, еуксерофіти, пойкілоксерофіти.

Сукулентимають добре розвинену паренхімну тканину, що запасає воду. У стеблових сукулентів (кактуси, молочаї) – м'ясисті та соковиті стебла, у листових (алое, агави, очиток, молодило) – листя (рис. 22). Коренева система пов'язана переважно з поверхневими горизонтами ґрунту, з яких вони одержують воду лише у вологу пору року.

Мал. 21. Поперечний зрізлиста ковили-волосатика (за А. Кернером, 1896): а -ділянку зрізу при великому збільшенні; б -положення листової платівки у вологу погоду; в -положення листової пластинки при посусі

Мал. 22.Молодило синове. Сукулент

Сукуленти відрізняються низьким осмотичним тиском (тому здатні всмоктувати лише воду атмосферних опадів), високою в'язкістю протоплазми та великим змістом(До 70%) пов'язаної водичим забезпечується їх жаростійкість. Економному витрачанню води сприяють присадкуватість рослин, редукція листя, розвинений епідерміс, товста кутикула, невелика кількість продихів (10-20 штук на 1 мм 2), їх закритість вдень. Поширення насіння деяких видів пов'язані з водою. Тільки в дощову погоду у очитка їдкого розкриваються плоди і дрібне насіння вимивається і виноситься дощем.

Еуксерофіти(Справжні ксерофіти) відрізняються високим осмотичним тиском, здатністю видобувати воду з ґрунту, наявністю опушення та інших ксероморфних ознак, що зменшують транспірацію, добре розвиненою кореневою системою. В одних з них (ковили, вівсяниці) вона інтенсивного типу, в інших – екстенсивного (стрижневий корінь у верблюжої колючки сягає 18 м). Жаростійкі, добре переносять зневоднення тканин, перегрів та значний водний дефіцит.

У пійкілоксерофітіврегуляція водного режиму відсутня. У спеку суху погоду ці рослини (лишайники, степові мохи, деякі водорості) висихають до повітряно-сухого стану, впадаючи в анабіоз. У цей час вміст води становить 2–9 %. У такі дні під ногами в сосняках лишайникових чується характерний тріск. З випаданням дощу життєдіяльність відновлюється.

Особливу групу рослин по відношенню до вологи складають вічнозелені чагарники ерікоїдного типу , що виростають на верхових і перехідних болотах: багно, водяник, підбіл, болотний мирт звичайний. Листя їх маленьке, щільне, із загнутими краями, що закривають устячка. Верхня сторона листової пластинки має товсту кутикулу, товстостінний епідерміс, щільну паренхіму стовпчасту. Поряд із ознаками ксероморфної структури в аркуші відзначаються і деякі гігроморфні особливості. Так, клітини губчастої паренхіми нижньої сторони листка великі, з великими міжклітинниками. Осмотичний тиск їх клітинного сокупорівняно невисоке. Своєрідні екологічні умови(пересихання субстрату в сухе літо та надлишок вологи в дощовий період) визначили анатомо-морфологічні особливості їхньої організації.

Мезофіти - Рослини помірно зволожених місцепроживання. По відношенню до вологи вони займають проміжне положення між гігрофітами та ксерофітами, поєднуючи ксероморфні та гігроморфні ознаки. Як і у ксерофітів, на коренях мезофітів розвиваються кореневі волоски, які часто оновлюються. Мезофіти відрізняються великою різноманітністю. Типовими мезофітами є еумезофіти, що ростуть у нормальних умовахповітряного та водного режимів. Листя їх має невеликі клітини та міжклітини, помірно густу мережу жилок, середню кількість продихів на одиницю поверхні та осмотичний тиск у межах 20-25 атм. Еумезофітами є більшість рослин лук, лісів, багато зернові, плодово-ягідні та овочеві рослини. Рослини ксеромезофити(дуб черешковий, ікотник сірий) і мезоксерофіти(люцерна серповидна, чебрець звичайний) мають деякі пристрої, що дозволяють їм переносити нетривалу посуху. У міру збільшення зволоження мезофіти поступаються місцем гігромезофітам, які, у свою чергу, змінюються мезогігрофітами.До них відносяться білозор болотяний (Parnassia palustris), скерда болотяна (Crepis paludosa) та ін.

Екологічні групи рослин стосовно температурного чинника.Розрізняють три групи видів.

Термофіли (від грец. therme - тепло, phileo - люблю), або мегатермні рослини , живуть і розмножуються за постійно високих температур середовища. За умовний температурний поріг приймається температура 18–20 °C, нижче якої організми не можуть існувати. Термофілами є більшість рослин тропіків, види гарячих джерел.

Мезотермні рослини (від грец. mesos – середній, therme – тепло) – види, які віддають перевагу середньорічному температурний режим 15–20 °C. До них належить більшість рослин субтропіків помірних широт.

Кріофіли (від грец. kryos - холод, мороз, phileo - люблю), або мікротермні рослини , здатні жити при відносно низьких температурах. До них відносяться рослини тундри і лісотундри, високогір'я, деякі бореальні види, окремі водорості, здатні при масовому розвиткувикликати фарбування снігу чи льоду.

Екологічні групи рослин по відношенню до трофності та кислотності ґрунту.По відношенню до поживним речовинамґрунти рослини об'єднують у кілька груп.

Евтрофи (Від грец. їй - добре, trophe - харчування) вимогливі до поживних речовин і розвиваються нормально тільки на родючих ґрунтах. Евтрофами є більшість рослин заплавних лук, низинних боліт, кисневих, кропив'яних, снуткових і папоротевих типів лісу.

Оліготрофи(від грец. oligos - небагато, trophe - харчування) виростають на бідних і, як правило, кислих ґрунтах. До них відносяться багато рослин суходолових лук, лишайникових, брусничних, вересових, сфагнових типів лісу та різних місцепроживання з вилуженими пісками. На сипких пісках ростуть рослини-псаммофіти (рис. 23).

У разі виняткової бідності середовища на верхових болотах виробився особливий, комахоїдний тип оліготрофів. До них відносяться росянки кругліста (Drosera rotundifolia), проміжна (D. intermedia), довголиста (D. longifolia). На листі росянок налічується до 200 залозистих волосків, що виділяють липку рідину. Крапельки її блищать, як роса (звідси і назва – росянка), залучаючи комах. По краю листа розташовуються дуже чутливі до доти вії, які згинаються у бік комахи, утримуючи його. Залізки виділяють рідину, подібну до пепсину, завдяки якій перетравлюються м'які частини комахи. Через день-два після засвоєння комії вії знову розгинаються і лист набуває попереднього вигляду.

Мезотрофи(від грец. Mesos – середній, trophé – харчування) займають проміжне положення між евтрофами та оліготрофами. Мезотрофами є багато видів лучних, лісових та польових фітоценозів.

Поширення рослин та рослинних угруповань пов'язане з певною кислотністю ґрунту. Реакція ґрунтового розчину визначається концентрацією вільних іонів Н + і ОН" і характеризується величиною pH. Реакція ґрунтового розчину (pH) коливається від 3,5 до 8-9. Вона залежить від колоїдів глини та гумусу, складу рослин, кліматичних умов. Згідно з класифікацією Браун – Бланке розрізняють ацидофільні, нейтрофільні, базифільні та індиферентні види рослин.

Практична робота №4. Життєві форми та екологічні групи організмів.

Завдання 1.Прочитайте та запишіть визначення понять «Екологічна група» та «Життєва форма». Яке з понять ширше, чому?

« Життєва форма– тип пристосування до умов довкілля, що відбивається у характерних рисах зовнішньої будовирослин та тварин».

« Екологічна група- Сукупність видів, що характеризується подібними потребами у величині будь-якого екологічного фактора і виникли в результаті його впливу в процесі еволюції подібними анатомо-морфологічними та іншими ознаками, що закріпилися в генотипі».

Відповідь:Поняття життєва форма ширше поняття екологічна група, оскільки в ньому йдеться про всю сукупність тварин або рослин, а не лише про кілька видів.

Завдання 2. Екологічні групи рослин.

Вивчіть таблицю. Заповніть останній стовпець, вибравши ознаки рослин зі списку нижче таблиці.

Ознаки: Зниження проникності мембран клітин; зміна іонного обміну; зменшення розміру листя; скручування листя нижньою поверхнею всередину; утворення воскоподібної кутикули; занурення продихів у глибину тканин; утворення м'ясистих стебел; перетворення листя на дрібні колючки; здатність повертати листя рубом до сонця; довге коріння; коренева система стає поверхневою; широке м'ясисте листя; листя відрізняється великою товщиною; велика кількість хлоропластів у тканинах листка; тканини інкрустовані кремнеземом; листя сильно розсічене; рослини більшу частину року перебувають у зачатках, термін вегетації дуже короткий;

Завдання 3. Життєві форми рослин.Розгляньте життєві форми рослин за класифікацією К.Раункієра та І.Г.Серебрякова. Згадайте, який принцип покладено основою виділення життєвих форм кожної з класифікацій. Наведіть приклади кожного типу життєвих форм .

3.1. Класифікація К. Раункієра: 1. Фанерофіти; 2. Хамефіти; 3. Гемікриптофіти; 4. Геофіти; 5. Терофіти

3.2. Класифікація І.Г. Серебрякова.

Завдання 4. Екологічні групи тварин.

Створіть систему класифікації екологічних груп тварин за такими ознаками.

4.1. Екологічні групи молюсків, комах, риб, земноводних, плазунів, птахів та ссавців (за місцем проживання).

1. наземні

А. власне наземне

Б. підземне

В. змішане

2. повітряні

А. літаючі на тривалі відстані

Б. мають малу довжину польоту.

А. постійно живуть у воді

Б. які у воді деякий період життя

4.2 Екологічні групи ссавців (за способами добування їжі).

1. травоїдні

А. які харчуються травою

Б. харчуються листям

2. хижаки

А. що харчуються падлом

Б. не харчуються падлом

1) ті, хто заганяє жертву

2) очікують жертву

3. всеїдні

Завдання 5. Життєві форми тварин.

Заповніть таблицю життєвих форм тварин за класифікацією Д.М.Кашкарова

Плаваючі форми:

1. Чисто водні:

а) нектон;

б) планктон;

в) бентос.

2. Напівводні:

а) пірнаючі;

б) не пірнаючі;

в) лише їжу, що видобувають з води.

Роючі форми:

1. Абсолютні землерої (все життя, що проводять під землею).

2. Відносні землерої (що виходять поверхню).

Наземні форми:

1. Що не роблять нір:

а) ті, що бігають,

б) стрибають,

в) повзаючі.

2 Нори, що роблять:

а) ті, що бігають,

б) стрибають,

в) повзаючі.

3. Тварини скель.

Деревні та лазаючі форми:

а) що не сходять з дерев;

б) лише лазять на деревах.

Повітряні форми:

а) які добувають їжу повітря;

в) що виглядають її з повітря.

Екологічна група- Сукупність видів, що характеризується подібними потребами у величині будь-якого екологічного фактора, з виниклими в результаті його впливу в процесі еволюції подібними анатомо-морфологічними та іншими ознаками, що закріпилися в генотипі. Екологічні групи виділяються по відношенню організмів до одного фактора середовища (волога, температура, світло, Хімічні властивостідовкілля і т. п.), проте межі між ними умовні, і має місце плавний перехід від однієї екогрупи до іншої, що обумовлено екологічною індивідуальністю кожного виду.

По відношенню до температури як екологічного факторуорганізми поділяються на дві групи:

ü Холодолюбні (кріофіли)– здатні жити за умов порівняно низьких температур і не виносять високих. Можуть зберігати активність за температури клітин до -8, -10°С, коли рідини їх тіла перебувають у переохолодженому стані. Приклад: бактерії, гриби, молюски, членистоногі, хробаки.

ü Теплолюбні (термофіли)– життєдіяльність присвячена умовам досить високих температур. Наприклад: комахи, павукоподібні, молюски. У гарячих джерелах Каліфорнії при температурі 52 ° С живе рибка - плямистий ципринодон.

Залежно від ширини інтервалу температури, в якій даний видможе існувати, організми поділяються на:

o Еврітермні– організми витримують широкі коливання температури. До них належать більшість організмів, що заселяють райони з континентальним кліматом. Багато з них мають стадії, що переносяться особливо широкий діапазон температури (яйця, цисти, лялечки комах, перебувають у стані анабіозу дорослі тварини, суперечки бактерій).

o Стенотермні– морські та ґрунтові тварини, здатні жити лише за певної або мінливої ​​у вузьких межах температурі. Температура середовища, до якого пристосовані стенотермні тварини, різна для тварин різних видів: теплолюбні можуть жити тільки за відносно високій температурізазвичай не нижче 20 °С (наприклад, рифові корали, ряд видів комах, більшість плазунів), холодолюбні – при низькій, іноді близькій до 0 °С (наприклад, деякі види арктичних ракоподібних, лососьових риб, ряд видів тюленів та ін.) .

Пийкілотермні- Безхребетні, риби, амфібії, рептилії. Позбавлено здатності підтримувати температуру тіла у вузьких межах. Вони залежать від тепла, що надходить ззовні, вони мають низьку інтенсивність обміну і відсутність механізму збереження тепла.

Гомойотермні- Птахи та ссавці. Здатні підтримувати достатньо постійну температурутіла. Мало залежить від зовнішніх джерел тепла, висока інтенсивність обміну.

За рівнем зв'язку із середовищем проживання в едафоні виділяються три групи:

· Геобіонти– постійні жителі ґрунту (дощові черв'яки (Lymbricidae), багато первиннобезкрилих комах (Apterigota)), з ссавців кроти, сліпи.

· Геофіли– тварини, у яких частина циклу розвитку проходить в іншому середовищі, а частина – у ґрунті. Це більшість літаючих комах (саранчові, жуки, комарі-довгоніжки, капустянки, багато метеликів). Одні у ґрунті проходять фазу личинки, інші – фазу лялечки.

· Геоксени- тварини, що іноді відвідують грунт як укриття або притулку. До них відносяться всі ссавці, що живуть в норах, багато комах (тарганові (Blattodea), напівжорстокрилі (Hemiptera), деякі види жуків).

· Особлива група – псаммофітиі псаммофіли(мармурові хрущі, мурашині леви); адаптовані до сипких пісків у пустелях.

По відношенню до вологості розрізняють евригігробіотніі стіногрібобіонтні. Є ефемери і навіть риби, що мешкають у невеликих водоймах, калюжах. Наприклад: африканські нотобранхи та афіо-семіони з загону карпозубоподібних.

По відношенню до світла:

· Денні тварини- тварини (переважна більшість), активні вдень. Їхня активність регулюється інтенсивністю освітлення. Так, денні птахи на світанку прокидаються за певної освітленості (“освітленості пробудження”), що залежить від висоти сонця стосовно горизонту.

· Сутінкові- Кенгуру

· Нічні- Тварини, активні вночі ( летючі миші, сови та ін). Для нічних тварин характерні певні адаптивні ознаки. високий розвитокорганів слуху, здатність до ехолокації (напр., у кажанів) та ін.

Тварин по відношенню до снігового покриву А.Н.Формозов запропонував розділити на дві групи: хіонофобів- "снігоненависників", для яких сніговий покрив несприятливий, тому що вони ведуть надсніговий спосіб життя, і хіонофілів- "сніголюбів", що мешкають під снігом, сніговий покрив створює для них сприятливіші умови існування.