Життя тиск. Показники високого тиску
ТИСК ЖИТТЯ
ТИСК ЖИТТЯ 1) ступінь впливу біотичного потенціалу (насамперед потенціалу розмноження) на навколишнє середовище, яке, у свою чергу, діє як лімітуючий фактор, що перешкоджає необмеженому розмноженню організмів;
2) у В. І. Вернадського - тиск живої речовини, що означає, що в процесі еволюції біосфери жива речовина, у міру захоплення життям все нових зон проживання, посилило свій перетворюючий тиск на навколишню неживу природу і на саму себе (наприклад, вплив життя на симетрію атомів, абіогенні хімічні елементи).
Екологічний енциклопедичний словник. - Кишинів: Головна редакція Молдавської радянської енциклопедії. І.І. Дід ю . 1989 .
Дивитись що таке "ТИСОК ЖИТТЯ" в інших словниках:
ТИСК ЖИТТЯ- Співвідношення між потенціалом розмноження та середовищем, що перешкоджає реалізації потенцій розмноження в геометричній прогресії … Словник ботанічних термінів
Артеріальний тиск- Тиск крові на стінки артерій. Залежить від сили скорочень серця, еластичності судин, в'язкості крові та інших факторів. Розрізняють А. д. систолічний (максимальний, верхній) і діастолічний (мінімальний, нижній). Нормальним вважають А. д. Адаптивна фізична культура. Короткий енциклопедичний словник
КРОВ'ЯНИЙ ТИСК- КРОВ'ЯНИЙ ТИСК, тиск, який кров виробляє на стінки кровоносних судин (т. зв. бічне тиск крові) і той стовп крові, який наповнює судину (т. зв. кінцевий тиск крові). Залежно від судини, крім вимірюється К. д. ... ... Велика медична енциклопедія
I Кров'яний тиск Кров'яний тиск тиск крові на стінки кровоносних судин та камер серця; найважливіший енергетичний параметр системи кровообігу, що забезпечує безперервність кровотоку в кровоносних судинах, дифузію газів та фільтрацію. Медична енциклопедія
Кров'яний тиск тиск, який кров чинить на стінки кровоносних судин, або, інакше кажучи, перевищення тиску рідини в кровоносній системі над атмосферним, одна з найважливіших ознак життя. Найчастіше під цим поняттям ... Вікіпедія
I Артеріальний тиск крові на стінки артерій. Тиск крові у кровоносних судинах зменшується в міру віддалення їх від серця. Так, у дорослих в аорті воно становить 140/90 мм рт. ст. (перша цифра означає систолічне, або верхнє … Медична енциклопедія
- (Тиск світла), тиск, що виробляється світлом на ті, що відбивають і поглинають, ч ци, а також отд. молекули та атоми, окремий випадок пондеромоторної дії світла. Гіпотеза про С. д. вперше була висловлена ньому. вченим І. Кеплером (1619) для ... Фізична енциклопедія
Смерть (загибель) - незворотне припинення, зупинка життєдіяльності організму. Для одноклітинних живих форм завершенням періоду існування окремого організму може бути як смерть, і мітотичний поділ клітини. У медицині… … Вікіпедія
Атмосферний тиск- тиск атмосферного повітря на предмети, що знаходяться в ньому, і на земну поверхню. У кожній точці атмосфери А. д. дорівнює вазі вищого стовпа повітря; з висотою зменшується. Середнє А. д. на рівні моря еквівалентне тиску рт. ст. заввишки в ... Російська енциклопедія з охорони праці
Ознаки життя показники, якими можна знайти наявність життя в організму, біля, інших планетах. Зміст 1 У медицині 2 У космосі 3 Див. також … Вікіпедія
Книги
- Де взяти енергію? Енергія контакту. Пробудження енергії життя (кількість томів: 3), Кічаєв Олександр. Де взяти енергію? Секрети практичної магії Ероса. Енергія робить нас активними, творчими та продуктивними у всіх сферах життя: у створенні затишного сімейного гніздечка, ефективному…
- Пробудження енергії життя. До нового життя через лікування енергією, частина 1-3 (кількість томів: 4) . У комплект входять такі книги. "Пробудження енергії життя. Звільнення спійманої в пастку Ці". 160; На думку Брюса Франциса, практики ці можуть повністю змінити життя кожного, хто…
Життя в океанах досягає їхнього дна. Живі організми зустрічаються навіть на глибині понад 11 км, де температура води близько 200 ° С, але через високий тиск вода не кипить. Нижче, у базальтах, життя навряд чи можливе.
Тиск життя - вплив живих організмів (живої речовини) на навколишнє середовище, що виражається, з одного боку, у здатності організмів до розмноження в геометричній прогресії, а з іншого, в обмеженості ресурсів середовища, що перешкоджають повній реалізації біотичного потенціалу. У відповідність з В. І. Вернадським жива речовина в процесі еволюції біосфери, у міру захоплення життям нових зон проживання, посилило свій перетворюючий тиск на навколишню неживу природу і на саму себе.
Тиск плазми в плазмоїді не повинен сильно відрізнятися від тиску газу поза ним, тобто дорівнює атмосферному у випадку кульової блискавки. Крім того, як уже говорилося, час життя плазмоїда обмежений часом вільного пробігу його частинок. Можна підрахувати, що для того, щоб воно було близько 1 с або більше, потрібно, щоб температура плазми перевищувала 105 К і, отже, щільність її (при атмосферному тиску) була в кілька сотень разів менша за щільність повітря. Такий плазмоїд спливатиме, а не тонутиме в атмосфері. Верхню межу температури можна отримати, враховуючи синхротронне випромінювання електронів у магнітному полі. Природно, що внаслідок цього випромінювання блискавка не повинна втрачати запасену в ній енергію за кілька секунд. При цьому виявляється, що температура плазми повинна бути обмежена значенням близько 107 К.
ТИСК ЖИТТЯ (тиск живої речовини, за В. І. Вернадським) - співвідношення між біотичним і потенціалом або потенціалом розмноження та середовищем, що перешкоджає реалізації потенцій безперешкодного розмноження. Якби не було перешкод середовища, то будь-яка пара особин, навіть людини, не кажучи вже про мікроорганізми, що швидко розмножуються, за короткий час заповнила б своїми нащадками всю Землю.
Життя формувалося у морській воді, що наклало свій відбиток на основні фізико-хімічні показники живих організмів. У більшості жителів морських водойм концентрація солей в організмі близька до такого навколишнього середовища, а завдяки проникності покривів будь-які зміни солоності негайно врівноважуються осмотичним струмом води. Такі організми прийнято називати пойкілоосмотіческіе1. Такі практично всі ціанобактерії та нижчі рослини, а також більшість морських безхребетних тварин; останні часто називають осмоконформерами. Тварини, здатні до активного регулювання осмотичного тиску рідин тіла, підтримують відносну сталість цього параметра внутрішнього середовища незалежно від навколишньої води; таких тварин називають гамойоосмотіческімі, або осморегуляторами.
Життя може існувати, хоча б теоретично, та глибше. У гідротермах дна океану («чорних курців») на глибинах в 3 км і тиску близько 300 атмосфер були виявлені організми, що живуть при 250 ° С. Вода тут не кипить через високий тиск (межі життя обмежені точками перетворення води на пару і згортання білків). Рідка вода, що перегріта, виявлена в літосфері до глибини 10,5 км, так що теоретично там можуть існувати і організми. Глибше 25 км, за оцінками, повинна існувати критична температура в 460 ° С, при якій за будь-якого тиску вода перетворюється на пару, і життя неможливе.
Закон тиску середовища життя, або закон обмеженого зростання Дарвіна. Каже, що потомство однієї пари особин, розмножуючись в геометричній прогресії, прагне заповнити всю земну кулю. Але є сили, що обмежують, що не допускають цього явища.
У житті організмів вода постає як найважливіший екологічний чинник. Без води нема життя. Живих організмів, які містять воду, Землі не знайдено. Вона є основною частиною протоплазми клітин, тканин, рослинних та тваринних соків. Усі біохімічні процеси асиміляції та дисиміляції, газообмін в організмі здійснюються за достатнього забезпечення його водою. Вода з розчиненими в ній речовинами зумовлює осмотичний тиск клітинних та тканинних рідин, включаючи міжклітинний обмін. У період активної життєдіяльності рослин і тварин вміст води в їх організмах, як правило, досить високе (табл. 4.10).
Взаємний тиск і зчеплення стовбурів нерідко негативно впливає на рослини. Однак частіше такі контакти зустрічаються в підземній сфері, де великі маси коренів тісно переплітаються у невеликих обсягах ґрунту. Типи контактів можуть бути різні – від простого зчеплення до міцного зрощення. Так, згубним у житті багатьох дерев тропічного лісу виявляється розростання ліан, що часто призводить до обламування гілок під їх вагою і усихання стовбурів в результаті стебла, що стискує, кучерявими або корінням. Невипадково деякі ліани називають «душителями» (рис. 6.9).
У сукупному тиску середовища виділяються чинники, які найсильніше обмежують успішність життя організму. У найбільш загальному вигляді цю закономірність формулює закон обмежуючих (лімітуючих) факторів, встановлений Ф. Блекманом в 1909 р., і більш відомий, хоч і пізніше опублікований (1913 р.) закон толерантності В. Шелфорда, до того ж дещо вужче сформульований. Формулювання закону обмежуючих (лімітуючих) чинників така: чинники середовища, які мають у конкретних умовах песимальне значення, особливо ускладнюють (обмежують) можливість існування виду даних умовах, всупереч і попри оптимальне поєднання інших окремих умов1. Закон толерантності дуже близький до названого: лімітуючим фактором процвітання організму (виду) може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає величину витривалості (толерантності) організму до цього фактора.
Осмотичний тиск. У розділі II вже було розібрано механізм впливу різних величин осмотичного тиску життя бактеріальної клітини. У природних умовах, у водоймах з різною солоністю, бактеріям доводиться пристосовуватися до різного сольового складу води.
Максимальному тиску життя, максимізації біогенної енергії (ентропії) протистоїть дія закону тиску середовища життя, або закону обмеженого зростання Ч. Дарвіна, який говорить, що хоча не існує винятків із правила, що потомство однієї пари особин, розмножуючись у геометричній прогресії, прагне заповнити весь земна куля, є обмеження, що не допускають цього явища. Ці сили, що обмежують, певним чином упорядковані, що дозволило сформулювати досить велику кількість формалізованих правил, принципів і законів.
Проникнення життя вглиб літосфери обмежене високими температурами земних надр та наявністю рідкої вологи. У глибинах літосфери є дві теоретичні межі поширення життя - ізотерма 100 ° С, нижче якої при нормальному атмосферному тиску вода кипить, а білки згортаються, і ізотерма 460 ° С, де при будь-якому тиску вода перетворюється на пару і життя принципово неможлива (глибина 25 ). Перегріту рідку воду виявлено в літосфері до глибин 10,5 км. Нижня межа життя по літосфері практично не опускається глибше 3-4, максимум 6-7 км на суші, і не більше 1-2 км нижче дна океану.
БІОТА [від гр. biote - життя] - сукупність організмів, що історично склалася, об'єднаних загальною обл. поширення. БІОТЕЛЕМЕТРІЯ [від гр. bios - життя, tele - вдалину і metroo вимірюю] - спосіб реєстрації сигналів від укріпленого на тілі людини або тваринного передавача (радіосигнали, джерело радіоактивності та ін.). Б. дозволяє точно встановити місцезнаходження об'єкта, а також реєструвати його життєві показники (температуру, тиск крові тощо). Широко використовується у екології. БІОТЕСТУВАННЯ - оцінка (переважно в лабораторних умовах) якості об'єктів довкілля з використанням живих організмів.
Величину звукових тисків змінюють і нормують децибелах. Весь діапазон чутних людиною звуків укладається у 150 дБ (рис. 4.41). На планеті життя організмів проходить у світі звуків. Наприклад, орган слуху людини пристосований до деяких постійних або повторюваних шумів (слухова адаптація). Людина втрачає працездатність без звичних шумів. Сильний шум ще негативніше позначається на здоров'я людини. У людей, які живуть і працюють у несприятливих акустичних умовах, є ознаки зміни функціонального стану центральної нервової та серцево-судинної систем.
Адаптаційні ритми життя. Через осьове обертання Землі та руху навколо Сонця розвиток життя на планеті відбувався в умовах регулярної зміни дня і ночі, а також чергування пір року. Подібна ритмічність створює своє чергу періодичність, тобто. повторюваність умов у житті більшості видів. При цьому цілком закономірно змінюється і дія величезної кількості екологічних причин: освітленості, температури, вологості, тиску атмосферного повітря, всіх компонент погоди. Виявляється регулярність у повторенні як критичних для виживання періодів, так і сприятливих.
Завдяки всьому цьому життя поширене в гідросфері по всій її товщині, зустрічаючись навіть у найглибоководніших океанічних западинах-на глибині до 11 км. Тут, в умовах повної темряви та колосального -більше 100 атм (1 10 Па) -тиску, виявлені стійкі і досить багаті видами співтовариства, що містять бактерій, одноклітинних і багатоклітинних тварин (Г.М. Бєляєв, 1986). ]
Зменшити нерівномірність тиску людства на середовище життя, послабивши острови тепла та інші геофізичні та геохімічні (а подекуди й біологічні) антропогенні аномалії.
Деякі труднощі міського життя виглядають однаково як у країнах, що розвиваються, так і в розвинених капіталістичних. Проекти та генеральні плани міст не завжди встигають за потребами фактичного зростання. Там, де ці потреби передбачалися проектами і планами, їх задоволення часто відкладають убік під тиском політичних, економічних чи соціальних чинників. Хаотичні передмістя, розповзаючись, охоплюють раніше побудовані, добре сплановані міські центри, зливаються і змішуються безладно з передмістями сусідніх міст, що розростаються. В результаті виникає міська конурбація, агломерат населених пунктів, що неорганічно злилися, погано позначені маси міських мереж, в яких важко орієнтуватися. І як наслідок для мешканців - труднощі у встановленні зв'язків з іншими районами, проблеми транспорту, забруднення навколишнього середовища тощо. Такі освіти не можна назвати містами, це скоріше урбанізовані регіони чи області.
Космічна енергія викликає «тиск життя», що досягається розмноженням. Встановлено, що розмноження організмів зменшується зі збільшенням їх кількості. Розміри популяції зростають до тих пір, поки, як було встановлено, середовище може витримувати їх подальше збільшення, після чого досягається рівновага, і чисельність коливається поблизу рівноважного уровня.[ ...]
Кисень - газ, необхідний життя людини. При диханні він з'єднується в легенях з гемоглобіном крові та розноситься по всіх клітинах та тканинах організму, де споживається у процесі окислення. Це безбарвний газ, який не має запаху. Він трохи важчий за повітря (1,43 г/л), не горить, але добре підтримує горіння. У великих концентраціях навіть за умов атмосферного тиску кисень діє організм людини отруйно. Наприклад, при Р = 0,1 МПа (1 кгс/см2) дихання чистим киснем в атмосферних умовах протягом трьох діб призводить до того, що у легені людини розвиваються запальні процеси. При парціальному тиску кисню більше 0,3 МПа (3 кгс/см2) через 15...30 хв. у людини виникають судоми, вона втрачає свідомість. До факторів, що ведуть до виникнення кисневого отруєння, відносяться: вміст у повітрі, що вдихається, домішки вуглекислого газу, напружена фізична робота, переохолодження і перегрівання. При малому парціальному тиску кисню у повітрі, що вдихається (нижче 0,015 МПа (0,15 кгс/см2)) кров, протікаючи через легені, насичується киснем неповністю, що призводить до зниження працездатності, а у випадках гострого кисневого голодування - до втрати свідомості. ..]
Ці умови змінює і сама біосистема, утворюючи біосередовища власного існування. Ця властивість біосистем сформульована у вигляді закону максимуму біогенної енергії (ентропії) В. І. Вернадського - Е. С. Бауера: будь-яка біологічна або біокосна (за участю живого) система, перебуваючи в рухомій (динамічній) рівновазі з навколишнім середовищем та еволюцією. ційно розвиваючись, збільшує свій вплив на середовище. Тиск зростає доти, доки суворо обмежено зовнішніми чинниками (надсистемами чи іншими конкурентними системами тієї самої рівня ієрархії), або настане еволюційно-екологічна катастрофа. Вона може полягати у тому, що екосистема, слідуючи зміною вищої надсистеми як лабільне освіту, вже змінилася, а вигляд, підкоряючись генетичному консерватизму, залишається незмінним. Це призводить до довгого ряду протиріч, що ведуть до аномального явища: руйнування видом власного довкілля (не спрацьовує зворотний зв'язок, що регулює діяльність виду у складі екосистеми, а частково розкладаються і популяційні механізми). У цьому випадку біосистема руйнується: вид вимирає, біоценоз піддається деструкції та якісно змінюється.
Відомо, що при 3% кисню парціальний тиск в альвеолярному повітрі не забезпечує переходу молекул кисню в кров шляхом дифузії, а отже, не відбувається насичення киснем гемоглобіну. І тим не менш експериментальний факт говорить про можливість короткочасного продовження життя тварин, якщо іонізувати частину молекул кисню повітря, що залишилися, надавши їм негативну полярність. Досліди показують також, що зі збільшенням концентрації аероіонів тривалість життя тварин дещо зростає.
У природі діє правило максимального «тиску життя»: організми розмножуються з інтенсивністю, що забезпечує максимально можливе їхнє число. Репродуктивний потенціал багатьох організмів такий великий, що якби на якийсь час було знято обмеження розмноження та зупинено вмирання, то стався б «біологічний вибух» космічного масштабу: за лічені години маса живої речовини перевищила б масу земної кулі. Цього не відбувається через обмеження речовини: маса поживних речовин для всіх форм життя на Землі кінцева і обмежена. Її не вистачає для всіх клітин, що діляться, що з'являються суперечка, насіння, яєць, личинок, зародків. Це означає, що загальна кількість живої речовини всіх організмів планети порівняно мало змінюється, принаймні в межах великих відрізків часу. Ця закономірність була сформульована У І. Вернадським у вигляді закону константності кількості живої речовини: кількість живої речовини біосфери (для цього геологічного періоду) є константа. Тому значне збільшення чисельності та маси будь-яких організмів у глобальному масштабі може відбуватися лише за рахунок зменшення чисельності та маси інших організмів.
Серед кліматичних факторів важливе місце у житті рослин займають світло та тепло, пов'язані з променистою енергією сонця; вода; склад та рух повітря. Атмосферний тиск та ще деякі явища, що входять у поняття клімату, істотного значення в житті та розподілі рослин не мають.
В. І. Вернадський визначив швидкість поширення життя в біосфері та встановив, що вона обернено пропорційна величині організмів, розробив математичний метод визначення тиску різних видів живої речовини на навколишнє середовище, встановив цикли проходження через живу речовину біосфери вуглецю, азоту та інших хімічних елементів. ...]
Основним фактором, що визначає ступінь впливу шуму на умови життя та здоров'я населення, є рівень звукового тиску (рівень звуку).
Однією з найважливіших (по І.А. Шилову) особливостей атмосфери як арени життя є низька щільність повітряного середовища. Говорячи про її мешканців, ми маємо на увазі наземні форми рослин та тварин. Справа в тому, що низька щільність довкілля закриває можливість існування організмів, які здійснюють свої життєві функції поза зв'язком з субстратом. Саме тому життя у повітряному середовищі реалізується поблизу поверхні землі, піднімаючись в атмосферу не більше ніж на 50-70 м (крони дерев у тропічних лісах). Слідуючи за особливостями рельєфу, живі організми можуть бути і великих висотах (до 5-6 км над рівнем моря, хоча є факт наявності птахів м. Еверест, а лишайники, бактерії і комахи регулярно фіксуються на висотах близько 7 км). Умови високогір'я лімітують фізіологічні процеси, які пов'язані з парціальним тиском атмосферних газів, наприклад, у Гімалаях на висоті більше 6,2 км проходить межа зеленої рослинності, так як знижений парціальний тиск діоксиду вуглецю не дозволяє розвиватися фотосинтезуючим рослинам; тварини, як мають здатність до пересування, піднімаються і великі висоти. Так, тимчасове перебування живих організмів у товщі атмосфери реєструється на висотах до 10-11 км, рекордсменом є білоголовий сип, що зіткнувся з літаком на висоті 12,5 км (І. А. Шилов, 2000); комахи, що літають, зустрінуті на цих же висотах, а бактерії, суперечки, найпростіші виявлені на висоті 15 км, описано навіть знаходження бактерій на висоті 77 км, причому в життєздатному стані.
Якщо лімітуючими факторами біосфери є рідка вода та сонячне світло, то оптимум життя посідає поверхню розділу середовищ. Дослідження фотосинтезу показали, що найчастіше найбільший вихід органічних речовин дають рослини, здатні використовувати всі три фази: тверду, рідку та газоподібну. Прикладом може служити звичайний очерет, Phragmites communia. Всмоктування води йому полегшується постійним тиском рідини на донні опади. Необхідний для існування вуглекислий газ очерет отримує з газоподібного середовища, в якому швидкість проникнення газу через поглинаючі поверхні найбільш висока; кисень теж легше отримувати з повітря, ніж із води; нарешті, решта елементів легше витягувати з розчину в капілярній воді осаду.
Антропогенні (антропічні) фактори - форми діяльності людини, що надають пряму дію на життя організмів або опосередкований вплив на них за допомогою зміни довкілля. До таких факторів відноситься вплив сільськогосподарського виробництва, промисловості, транспорту та всіх інших форм господарювання. Тиск господарської діяльності на біосферу, рівне, як писав В. І. Вернадський, геологічній силі, швидко зростає і в сучасних умовах нерідко стає панівним. Вплив людини на біосферу може бути прямим і непрямим, цілеспрямованим і розумним, шкідливим та руйнівним.
Жива речовина стійка лише у живих організмах, вона прагне заповнити собою весь можливий простір. «Тиском життя» називав це явище В. І. Вернадський (рис. 2.8).
Іноді корисно розрізняти лиха (disaster) та катастрофи (catastrophe). Першими умовимося вважати події, що відбуваються у житті популяцій досить часто, щоб викликати тиск відбору та призвести до еволюційних змін. Внаслідок лих населення може придбати нові властивості, і коли аналогічна ситуація зустрінеться наступного разу, відреагувати на неї вже інакше або навіть взагалі не постраждати. На відміну від цього катастрофою ми називатимемо порушення, надто рідкісне для того, щоб популяції зберегли про нього «генетичну пам'ять» на той час, коли воно повториться. Вашингтон, США), рослини і тварини, що населяють його схили, навряд чи постраждають менше, ніж при виверженні 18 травня 1980 (Baross et al., 1982). Натомість урагани, що вивалюють ліси Нової Англії, спостерігаються досить часто, щоб назвати їх лихами, а не катастрофами. Екологічним (а можливо, і еволюційним) їх наслідком є те, що характерна тут лісова порода, веймутова сосна (Pinus strobus), має всі особливості видів піонерних стадій сукцесії - швидке дозрівання, ефективне розсіювання насіння тощо [...]
Першим і всеосяжним висновком з вчення про біосферу, який зробив В.І. Вернадський, був: «Можна говорити про все життя, про всю живу речовину як про єдине ціле», іншими словами, - це принцип цілісності біосфери. В.І. Вернадський писав: «Тварі Землі є створенням складного космічного процесу, необхідною та закономірною частиною стрункого космічного механізму» (Вернадський В.І., 1967, с. 11 та с. 22). Це означає, що Земля - не просто додавання окремих складових частин, а узгоджений «механізм», що діє. Це вузькі межі життя: фізичні постійні, рівні радіації тощо. п. Фізичні постійні, наприклад, константа всесвітнього тяжіння, визначальна розміри зірок, температуру і тиск у яких, які впливають перебіг реакції у цих зірках. Якщо вона буде дещо меншою, то зірки не матимуть температури, необхідної для здійснення в їх надрах термоядерного синтезу; якщо ж температура буде дещо вищою, то зірки перевершать якусь «критичну масу» і перетворяться на чорні дірки.
Багато генетично детермінованих реакцій організмів на зовнішні фактори середовища мають адаптивний характер, що забезпечує життя і розмноження організмів в умовах середовища, що коливаються. Серед адаптивних реакцій розрізняють фізіологічний гомеостаз та гомеостаз розвитку. Фізіологічний гомеостаз - це генетично детермінована здатність організмів протистояти умовам зовнішнього середовища, що коливаються. У ссавців, у тому числі у людини, типовим прикладом фізіологічного гомеостазу є константність осмотичного тиску в клітинах і концентрація водневих іонів в крові внаслідок функціонування нирок і на. Гомеостаз розвитку - це генетично детермінована здатність організмів змінювати окремі реакції, що функції організмів у своїй зберігаються. Наприклад, вихід з ладу однієї нирки супроводжується тим, що нирка, що залишається, виконує подвійне навантаження. Прикладом гомеостазу розвитку може бути також придбання перехворілим організмом імунітету проти відповідної інфекції.
По-перше, добре вивчені фізичні характеристики, пов'язані з аероіонізацією. Вивчено також її добовий та річний режими; вплив на процес аероіонізації тиску і вологості, швидкості вітру. Встановлено, що максимум концентрації легких аерононів спостерігається навесні та влітку, мінімум – узимку (січень-березень). “Час життя” легких аерононів залежить від чистоти атмосферного повітря (у запиленому повітрі промислових майданчиків 5 с і далеко від міста до 1000 с).
Порівняно довгоживучий безелектродний розряд у повітрі вдалося створити за допомогою високочастотного генератора з частотою 75 МГц. Такі розряди було створено при атмосферному тиску. Одна із фотографій цього експерименту наведена на рис. 7.14. Світіння зв'язується з випромінюванням молекул С02, збуджених розрядом метастабільний стан. Воно тривало протягом приблизно 1 с після вимкнення високочастотного поля, а на повітрі близько 0,5 с. Коротше «життя» в повітрі пов'язане, мабуть, з конвекційним перемішуванням у відкритому просторі.
Біосфера охоплює верхню частину земної кори (ґрунт, материнську породу), сукупність водойм (гідросферу), нижню частину атмосфери (тропосферу та частково стратосферу) (рис. 1). Межі сфери життя визначаються умовами, необхідні існування організмів. Верхня межа життя обмежена інтенсивною концентрацією ультрафіолетових променів, малим атмосферним тиском та низькою температурою. У зоні критичних екологічних умов на висоті 20 км мешкають лише нижчі організми – суперечки бактерій та грибів. Висока температура надр земної кори (понад 100 ° С) обмежує нижню межу життя. Анаеробні мікроорганізми виявляють на глибині 3 км.
Зменшення кількості органічних речовин, що розкладаються, в стічних водах заводів сульфатної целюлози (упарені концентровані луги яких спалюють; див. вище) можливе попереднім гідролізом вихідної речовини . Він полягає у варінні з 0,2-0,5%-ною сірчаною кислотою під тиском або з 0,4%-ною соляною кислотою без тиску, при цьому вилучаються деревні поліози, гексози і пентози. Нейтралізований розчин після додавання поживних солей може бути перероблений дріжджі; вихід дріжджів становить приблизно 0,3 т на кожну тонну целюлози. Так як таким чином зі стічних вод видаляються особливо небезпечні для життя водоймища легко розкладаються і загнивають речовини, то з точки зору отримання більш чистих стічних вод попередній гідроліз є методом, що заслуговує на увагу. Його застосування визначається насамперед можливістю збуту отриманих дріжджів. Переробка продуктів попереднього гідролізу на фурфурол має відомі перспективи.
Обмеженість території, яка за кліматичними умовами відповідала фізіологічним можливостям «голої мавпи», збирання та полювання на дрібних тварин вимагали для кожної сім'ї або дещо більшої групи архантропів щодо великої площі, отже, щільність ранніх людських популяцій була невелика. Жорсткий тиск природного відбору сприяло порівняно швидкому розвитку мозку ранніх людей, що створювало нейрофізіологічну основу все більш ускладнюваного поведінки наших предків. Використання вогню, поява трудової діяльності, вдосконалення знарядь полювання, розвиток здатності створювати все більш стійкі численні колективи, освоєння скотарства та землеробства, виникнення та розвиток суспільних структур і, нарешті, розвиток культури, науки та техніки в історичний час – все це кроки, які поступово виводили людство з-під дії природних механізмів регуляції чисельності та збільшували «ємність середовища» життя людей.
При нестачі води і світла, а також при низьких (або, навпаки, дуже високих) температурах клітини, що замикають, замикаючись, закривають устьїтттую щілину і транспірація частково або повністю припиняється. Але в тих випадках, коли немає нестачі у воді та активні процеси фотосинтезу викликають необхідність газообміну з середовищем, продихи відкриваються. Розкриття і закривання продихів є надзвичайно важливе в житті вищих рослин явище, яке ще далеко не повністю вивчене. Але з часів німецького ботаніка С. Швенденера (1829-1919) ми знаємо, що основним фактором є тут зміна тургору, що викликається відповідно підвищенням або зниженням осмотичного тиску всередині клітин, що замикають.
Згідно з проведеними оцінками температура випромінюючих частинок або випромінюючих областей кульової блискавки близько 2000 К, тоді як температура повітря на кордоні з кульовою блискавкою згідно з даними попереднього параграфа істотно нижче. Цю розбіжність можна було б пояснити нерівноважними умовами в системі, які належать до випромінюючих збуджених атомів або молекул. У цьому випадку нерівноважність створюється за рахунок малого часу життя збудженого атома, і з такими ситуаціями ми часто маємо справу в різних задачах атомної фізики, фізики плазми та високотемпературних процесів. Однак при атмосферному тиску основний канал руйнування збуджених атомів або молекул повітря визначається їх зіткненнями з молекулами повітря, а не випромінювальними процесами. Так, згідно з проведеними розрахунками , ймовірність випромінювання кванта резонансно збудженим атомом лужного металу, що знаходиться в атмосферному повітрі при температурі 2000 К, становить близько 0,01. Це означає, що з близькою до одиниці ймовірністю збуджений атом гаситься внаслідок зіткнення з молекулами повітря, і тим самим збуджені атоми знаходяться в термодинамічній рівновазі з молекулами повітря. Цей висновок, отриманий для резонансно збуджених атомів, тим більше справедливий для інших збуджених атомів або молекул, які мають менший випромінювальний час життя. Тому щільність збуджених атомів або молекул визначається тільки температурою нагрітої області, що розглядається, і не залежить від способу створення збуджених частинок. Тим самим отримана раніше температура випромінювання є температурою тих областей кульової блискавки, які створюють її свічення.
Зворотні зв'язки викладених вище закону бумеранга і правила заходи перетворення природних систем дають природну підоснову закону, або правила демографічного насичення: у глобальній чи регіонально ізольованій сукупності кількість населення завжди відповідає максимальної можливості підтримки його життєдіяльності, включаючи всі аспекти потреб людини. Однак людство створює тиск на середовище не так біологічно, як техногенно. Замість демографічного насичення як такої виникає насичення руйнівною технікою, тому правило може бути названо принципом техніко-соціально-економічного насичення. Людині ж як живій істоті відводиться місце страждаючої сторони.
Атмосфера – газова оболонка Землі. Склад сухого атмосферного повітря: азот – 78,08 %, кисень – 20,94 %, діоксид вуглецю – 0,033 %, аргон – 0,93 %. Решта – домішки: неон, гелій, водень та ін. Пари води становлять 3-4 % від обсягу повітря. Щільність атмосфери на рівні моря 0,001 г/см'. Атмосфера захищає живі організми від шкідливого впливу космічних променів та ультрафіолетового спектру сонця, а також запобігає різкому коливанню температури планети. На висоті 20-50 км основна частина енергії ультрафіолетових променів поглинається за рахунок перетворення кисню на озон, утворюючи озоновий шар. Сумарний вміст озону трохи більше 0,5 % маси атмосфери, що становить 5,15-1013 т. Максимум концентрації озону висотою 20-25 км. Озоновий екран – найважливіший чинник збереження життя Землі. Тиск у тропосфері (приземний шар атмосфери) зменшується на 1 мм рт. стовпа при підйомі на кожні 100 метрів.
Географічні відкриття в епоху Відродження, колонізація нових країн стали поштовхом до розвитку біологічних наук. Накопичення та опис фактичного матеріалу - характерна риса природознавства цього періоду. Однак, незважаючи на те, що в судженнях про природу панували метафізичні уявлення, у працях багатьох дослідників природи мали місце явні свідчення екологічних знань. Вони виражалися в накопиченні фактів про різноманітність живих організмів, їх поширенні, у виявленні особливостей будови рослин і тварин, що живуть в умовах того чи іншого середовища. Перші систематики - А. Цезальпін (1519-1603), Д. Рей (1623-1705), Ж. Турнефор (1656-1708) стверджували, що існує залежність рослин від умов та місць їхнього виростання чи обробітку. Відомості про поведінку, звички, спосіб життя тварин, що супроводжували опис їх будови, називали «історією» життя тварин. Відомий англійський хімік Р. Бойль (1627-1691) є першим ученим, який здійснив екологічний експеримент. Він опублікував результати порівняльного вивчення впливу низького атмосферного тиску різних тварин.
Запитання 1. Хто створив першу еволюційну теорію?
Перша істинно наукова теорія еволюції була сформульована французьким натуралістом Жаном-Батістом Ламарком (1744-1829) у 1809 р. У «Філософії зоології» Ж. Б. Ламарк запропонував два положення еволюційного вчення. Еволюційний процес представляється як градацій, тобто. переходів від одного ступеня розвитку до іншого. Через війну відбувається поступове підвищення рівня організації, виникають досконаліші форми, від менш досконалих. Отже, перше становище теорії Ламарка називають «правилом градації».
Розмаїття форм виникло внаслідок впливу сил зовнішнього світу, у відповідь які у організмів виробляються пристосувальні ознаки - адаптації. При цьому вплив середовища має прямий, адекватний характер. Організми, перебуваючи під впливом факторів навколишнього світу, певним чином реагують: вправляючи чи вправляючи свої органи. У результаті виникають нові поєднання ознак і самі ознаки, що передаються у ряді поколінь (тобто походження «успадкування набутих ознак»). Це друге становище теорії Ламарка називається "правилом адекватності".
Питання 2. У чому полягають основні тези вчення Ч.Дарвіна?
Чарльз Роберт Дарвін (1809-1882) у книзі «Походження видів шляхом природного добору, чи збереження сприятливих порід у боротьбі життя» (1859) сформулював нову теорію еволюції - теорію природного добору. Основні положення теорії природного відбору:
1. всі організми мають властивість змінюватися в процесі існування, всі вони мають індивідуальні особливості, так що немає в природі двох у всьому однакових істот;
2. риси індивідуальності, хоч і всі, передаються з покоління до покоління, від предків до нащадків (але не беззастережно і всі відразу, як у теорії Ж.. Б. Ламарка);
3. розмноження організмів відбувається згідно із законом Т. Мальтуса, тобто. в геометричній прогресії, внаслідок чого організми залишають по собі набагато більше нащадків, ніж їх доживає до початку майбутнього розмноження;
4. загибель більшої частини нащадків відбувається внаслідок жорстокої внутрішньо-і міжвидової боротьби за існування, а також боротьби з природними стихіями, в результаті виживають та розмножуються найпристосованіші та найсильніші особини;
5. виборче (селективне) розмноження найбільш пристосованих форм називається природним відбором, який має «даром передбачення»;
6. внаслідок дії природного відбору виникають нові види, пологи тощо, відбувається поступове ускладнення організмів. Виходячи з наведених вище положень теорії Дарвіна, можна виділити такі основні рушійні сили еволюції: мінливість, спадковість, боротьбу за існування та природний відбір.
Запитання 3. На яких фактах Дарвін засновував докази своєї теорії?
Факти, у яких Дарвін засновував докази своєї теорії:
1. острівні рослини та тварини різко відрізняються від близьких видів на континенті;
2. близькі види різних островах різняться за зовнішністю, розмірами тіла, життєвим звичкам і натомість різноманітних умов їх проживання;
3. знайдено викопні залишки гігантських лінивця і броненосця, що істотно перевершували розмірами своїх родичів, які все ще населяють Центральну та Південну Америку;
4. збереження сумчастих і яйцекладних саме в Австралії, де вони опинилися в ізоляції, а в інших місцях земної кулі вимерли;
5. відмінності між різними породами одного й того ж виду одомашнених тварин, які часом навіть більші, ніж між різними видами диких тварин;
6. кожен організм здатний продукувати більше нащадків, ніж може вижити, і лише обмежена кількість їх виживає і залишає своє потомство.
Поточна сторінка: 16 (всього у книги 26 сторінок) [доступний уривок для читання: 18 сторінок]
§ 57. Боротьба за існування та її форми
1. У чому суть законів Менделя?
2. Назвіть основні тези еволюційного вчення Дарвіна.
Розмірковуючи про механізми та рушійні сили еволюції, Ч. Дарвін прийшов до уявлення про боротьбі за існування. Це одне із центральних понять теорії еволюції. Ч. Дарвін звернув увагу, що всім живим істотам властива здатність практично «безмежного» розмноження. Самка аскариди, наприклад, дає 200 тисяч яєць на добу, сірий щур 5 послідів на рік, в середньому по 8 щурів, що досягають статевої зрілості до тримісячного віку, в одному плоді зозулиних слізок не менше 186 000 насінин. Здатність до швидкого розмноження призводить до важливих наслідків: зі зростанням чисельності конкуренції, що загострилася, за ресурси зростає ймовірність появи нових мутацій і створюється «тиск життя», внаслідок чого відбувається боротьба за існування. Ч. Дарвін неодноразово наголошував, що боротьба за існування не зводиться до прямої сутички, вона є складними і різноманітними відносинами організмів усередині одного виду, між різними видами і з неорганічною природою. «Я маю попередити, – писав Дарвін, – що застосовую цей термін у широкому, метафоричному сенсі… Про двох собак чи вовків у голодний час можна з повним правом сказати, що вони борються один з одним за їжу і тим самим за життя. Але про рослину, що росте на краю пустелі, можна сказати, що вона бореться за життя проти посухи». Нагородою у боротьбі існування є життя й можливість її продовження у низці наступних поколінь.
Форми боротьби за існування. Дарвін розрізняв три форми боротьби за існування: внутрішньовидову, міжвидовуі боротьбу із несприятливими умовами неорганічної природи.Найбільш напружена з них – Внутрішньовидова боротьба.Яскравий приклад внутрішньовидової боротьби – змагання між одновіковими деревами хвойного лісу. Найвищі дерева своїми широко розкинутими кронами перехоплюють основну масу сонячних променів, а їхня потужна коренева система поглинає з ґрунту розчинені мінеральні речовини на шкоду слабшим сусідам. Внутрішньовидова боротьба особливо загострюється при підвищенні щільності популяцій, наприклад при великій кількості пташенят у деяких видів птахів (багато видів чайок, буревісники) сильніші виштовхують з гнізд слабших, прирікаючи їх на загибель від хижаків або голоду.
Міжвидова боротьбаможе виявлятися у різних формах, наприклад, у формі змагання (конкуренції) за їжу чи інші ресурси або у формі одностороннього використання одного виду іншим. Наочний приклад конкуренції за їжу дають хижаки африканських саван (гепарди, леви, гієни, гієнові собаки та ін.), які нерідко забирають один в одного упійманий і вбитий видобуток. Часто об'єктом змагання є привабливі місцеперебування. Наприклад, у боротьбі за місце в поселеннях людини сірий щур, сильніший і агресивніший, згодом витіснив чорний, який нині зустрічається лише в лісових районах або в пустелях. Завезена до Європи американська норка витісняє європейський вигляд. Ондатра (виходець з Північної Америки) перехопила частину ресурсів, які раніше використовували місцеві види, наприклад російської вихухолью. В Австралії звичайна бджола, яку привезли з Європи, витіснила маленьку тубільну, що не має жала.
Третя форма боротьби за існування – боротьба із несприятливими зовнішніми умовами. Чинники неживої природи безпосередньо і опосередковано впливають на еволюцію живого. Про рослини в пустелі говорять, що вони «борються із посухою», маючи на увазі розвиток у них численних пристосувань, що сприяють добування води та поживних речовин із ґрунту (особлива коренева система) або зниження інтенсивності транспірації (особлива будова листя). Умови неорганічного світу значно впливають на еволюцію організмів як самі собою, їх вплив може посилювати чи послаблювати внутри– і міжвидові взаємини. При нестачі території, тепла чи світла внутрішньовидова боротьба загострюється, і навпаки, при надлишку необхідних життя ресурсів слабшає.
Боротьба існування. Форми боротьби за існування: внутрішньовидова, міжвидова, із несприятливими умовами.
1. Перелічіть основні форми боротьби за існування.
2. Які факти дозволяють говорити про «тиск життя»?
3. Чому внутрішньовидова боротьба є найнапруженішою формою боротьби за існування?
На основі ваших власних спостережень підготуйте приклади, що дають опис боротьби за існування між організмами: а) одного виду; б) різних видів.
§ 58. Природний відбір та його форми
1. Які чинники довкілля можуть призводити до відбору організмів у природі?
2. Чи є взаємини між людиною та природою фактором відбору?
Вчення про природний відбір розроблено Ч. Дарвіном, який вважав сам добір результатом боротьби за існування, яке передумовою – спадкову мінливість організмів.
Генетична сутність природного відбору полягає у вибірковому збереженні у популяції певних генотипів. Спадковий матеріал, що міститься в них, передається наступним поколінням. Таким чином, природний відбір можна визначити як вибіркове відтворення генотипів, які найкраще відповідають сформованим умовам життя популяції. У 9 класі ви ознайомилися з деякими прикладами дії природного відбору, які можна спостерігати в експерименті або в природі. Розглянемо ще один досвід, що показує, як у ході природного відбору здійснюється зв'язок між фенотипами та генотипами у популяції. У природі є деякі види плодових мушок, які знаходять улюблений корм або на вершинах дерев, або на поверхні ґрунту, але ніколи – посередині. Чи можна відбором вивести таких комах, які б літали або тільки вниз, або тільки вгору? На малюнку 73 зображено схему досвіду, що демонструє вплив відбору на генетичний склад популяцій. Плодових мушок поміщали в лабіринт, що складається з безлічі камер, у кожній з яких було влаштовано два виходи - вгору і вниз. У кожній із камер тварині слід було «вирішити», в якому напрямку рухатися. Мушки, що постійно рухалися вгору, опинялися нарешті у верхньому виході з лабіринту. Їх ретельно відбирали для подальшого змісту. Мушки, що рухалися донизу, опинялися в нижньому виході з лабіринту, їх також відбирали. Комах, що залишилися в камерах лабіринту, тобто таких, які не мали певного напрямку руху, збирали і видаляли з досвіду. Верхніх і нижніх мушок утримували і розводили окремо один від одного. Поступово вдалося створити популяції, всі без винятку особи яких мали певний стереотип поведінки (рух вгору або вниз). Цей результат не був пов'язаний з появою будь-яких нових генів, все сталося тільки завдяки відбору, який впливав на мінливість фенотипів, що вже була в популяції (в даному випадку - мінливість характеру поведінки мушок). Таким чином, дія природного відбору призводить до того, що фенотипи починають впливати на генофонд популяцій. Що станеться, якщо зняти прес природного відбору? Для відповіді це питання експериментатори дозволили мушкам «верхнього» і «нижнього» ярусів розмножуватися разом. Незабаром у популяції відновився вихідний баланс алелів: частина особин рухалася вгору, частина вниз, інші демонстрували ніяких переваг щодо напрямку руху.
Рис. 73. Досліди з плодовими мушками, що демонструють дію природного відбору (лабіринт)
Природний відбір змінює склад генофонду, «прибираючи» з популяції особин, ознаки та якості яких дають переваг у боротьбі існування. В результаті відбору генетичний матеріал «передових» особин (тобто які мають властивості, що підвищують їх шанси в боротьбі за життя) починає дедалі більше впливати на генофонд всієї популяції.
У ході природного відбору породжуються дивовижні та різноманітні біологічні адаптації (Пристосування) організмів до умов зовнішнього середовища, в яких протікає життя популяції. Наприклад, загальні адаптації, до яких відносять пристосованість до плавання організмів, що живуть у водному середовищі, або пристосованість кінцівок хребетних тварин до наземного середовища, та приватні адаптації: пристосованість до бігу у коня, антилопи, страуса, копання у кротів, сліпців або лазіння по деревах (Мавпи, дятли, пищухи та ін). Прикладами адаптації є і маскуюче забарвлення, і мімікрія (імітація мирним виглядом зовнішнього вигляду тварини, добре захищеної від нападу хижаків), і складні інстинкти поведінкових, і багато інших. ін (рис. 74). Слід пам'ятати, що будь-яка адаптація відносна.Вигляд, добре пристосований до цих умов, може виявитися на межі вимирання, якщо умови змінилися або в середовищі з'явився новий хижак чи конкурент. Відомо, наприклад, що риби, добре захищені від хижаків шипами та колючками, частіше потрапляють у мережі рибалки, в яких вони заплутуються і утримуються саме через тверді вирости тіла. Недарма один із принципів (еволюційного вчення) в жартівливій формі звучить так: «Виживають найпристосованіші, але вони є найпристосованішими тільки доти, доки вони виживають».
Рис. 74. Пристосування організмів до умов існування: приклади маскування та мімікрії
Отже, змогу еволюційних змін у популяції завжди є. До певного часу вони проявляються лише у мінливості організмів. Щойно починає діяти відбір, населення відповідає цього пристосувальними змінами.
Форми природного відбору.Раніше ви знайомилися з двома основними формами природного відбору: стабілізуючим та рушійним. Нагадаємо, що стабілізуючий відбір спрямовано підтримку вже існуючих фенотипів. Його дію можна проілюструвати малюнком 75. Ця форма відбору зазвичай діє там, де умови життя залишаються постійними протягом багато часу, наприклад у північних широтах чи океанському дні.
Друга форма природного відбору – рушійний; на противагу стабілізуючому ця форма відбору сприяє змінам організмів. Як правило, дія природного відбору стає помітною через великі проміжки часу. Хоча іноді рушійний відбір може виявлятися дуже швидко у відповідь на несподівані та сильні зміни зовнішніх умов (рис. 76). Класичний приклад дії рушійного відбору дає вивчення перцевих п'яденок, що змінюють забарвлення під впливом викидів сажі та закопчення стовбурів дерев в індустріальних районах Англії в XIX ст. (Мал. 78).
Третьою формою природного відбору є дизруптивний, або розривний. Розриваючий відбір призводить до виникнення в межах популяцій груп особин, що відрізняються за будь-якими ознаками (забарвленням, поведінкою, простором та ін.). Дизруптивний відбір сприяє підтримці в межах популяцій двох і більше фенотипів та прибирає проміжні форми (рис. 77). Відбувається своєрідний розрив популяції за певною ознакою. Таке явище отримало назву поліморфізм. Поліморфізм характерний для багатьох видів тварин та рослин. Наприклад, у нерки - лососевої риби Далекого Сходу, що проводить життя в морі, а що розмножується в невеликих прісних озерах, з'єднаних з морем річками, є так звана «житлова форма», представлена дрібними карликовими самцями, які ніколи не залишають озер. Серед деяких видів птахів (поморники, зозулі та ін) поширені колірні морфи. У двоточкового сонечка існує сезонний поліморфізм. З двох колірних форм «червоні» сонечка краще виживають взимку, а «чорні» – влітку. Виникнення поліморфізму, певне, багато чому визначається різнорідністю (сезонної чи просторової) умов життя популяції, що породжує відбір, що призводить до виникнення спеціалізованих (відповідних різнорідним умовам) форм не більше однієї популяції.
Рис. 75. Дія стабілізуючого відбору
Рис. 76. Дія рушійного відбору
Рис. 77. Дія дизруптивного відбору
Рис. 78. Темні та світлі п'ядениці на стовбурах дерев
Творча роль природного добору.Слід наголосити, що роль природного відбору зводиться не тільки до відсіву окремих нежиттєздатних організмів. Рухаюча форма природного відбору зберігає не окремі ознаки організму, а весь їхній комплекс, всі властиві організму комбінації генів. Природний відбір часто порівнюють із діяльністю скульптора. Як скульптор з безформної брили мармуру створює твір, що вражає гармонійністю всіх його частин, так відбір створює пристосування та види, забираючи з генофонду популяції, неефективні з погляду виживання генотипи. У цьому полягає творча роль природного відбору, оскільки результатом його дії є нові види організмів, нові форми життя.
Природний відбір. Біологічна адаптація. Форти природного відбору: стабілізуючий, рушійний, дизруптивний. Поліморфізм.
1. Що таке пристосованість? Чому вона має відносний характер?
2. Що таке відбір, що стабілізує? У яких умовах його дія проявляється найпомітніше?
3. Що таке рушійний відбір? Наведіть приклади його дії. У яких умовах діє ця форма відбору?
4. У чому полягає творча роль природного добору? Наведіть приклад, який доводить, що дія відбору не обмежується відсіванням окремих ознак, що знижують виживання організмів.
§ 59. Ізолюючі механізми
1. У чому причина відмінності організмів, виявлених Ч. Дарвіном на Галапагоських островах, від близьких форм на материку?
2. Які природні чинники ізолюють деякі популяції організмів з інших популяцій тієї самої виду?
Репродуктивна ізоляція.Природний відбір може призводити до виникнення та закріплення генетичних властивостей, що відрізняють популяції одна від одної. Як мовилося раніше, зовні це проявляється у формі адаптацій (пристосувань) до конкретних умов життя. Наприклад, популяції атлантичного оселедця у різних районах океану розмножуються у час року. Є весняно-, літньо-, осінньо- та зимово-нерестуючі оселедці. Розмноження кожної їх залежить від розвитку дрібного планктону, яким харчуються личинки оселедця. Популяції оселедця розмножуються окремо в різні сезони, оскільки в різних широтах масовий розвиток планктону відбувається в різні пори року (навесні, влітку, восени або взимку). Ці популяції відносяться до одного виду і, незважаючи на невеликі зовнішні відмінності та різні терміни розмноження, можуть схрещуватися та давати плідне потомство. Можливо, у майбутньому відмінності між ними досягнуть такого ступеня, який призведе до втрати здатності особин різних популяцій вільно схрещуватися один з одним, або до репродуктивної ізоляції між ними.
Які механізми є основою репродуктивної ізоляції? Чи відбувається це через географічне роз'єднання чи існують інші механізми? Відповіді ці питання дають ключ до розуміння механізмів видообразования.
Ізолюючі механізми.Загалом ізолюючі механізми поділяються на два основні типи. До першого відносять механізми попередження, т. е. попередні утворенню зиготи, створюють перешкоди для спарювання особин, які стосуються різних популяцій. До другого типу відносять постзиготичні механізми, діють після утворення зиготи, що призводять до зниження життєздатності або плодючості гібридного потомства.
Предзиготичні ізолюючі механізми поділяють групи залежно від чинників, створюють перешкода для спаривания особин.
Екологічна ізоляціязабезпечується екологічними чинниками, коли популяції займають ту саму територію, але різні місцеперебування і тому зустрічаються друг з одним. Тимчасова ізоляція- різним часом розмноження, якщо спарювання у тварин або цвітіння у рослин відбувається в різні пори року або в різний час доби. Етіологічна,або поведінкова, ізоляція- Різною поведінкою в період розмноження, що призводить до відсутності взаємної привабливості самця та самки. Нарешті, відмінностями у розмірах чи формі статевих органів або ж у будові квіток досягається механічна ізоляція
Розглянемо приклади. На Гавайських островах мешкає два види фруктових мушок, які дуже схожі. Обидва види мешкають в тих самих місцях, харчуючись соком однієї і тієї ж деревної рослини. Однак їх екологічне становище по-різному. Перший вид проводить життя в кроні дерев, харчуючись соком, що стікає по стовбурах і гілках верхніх ярусів, а другий – у лісовій підстилці, відшукуючи калюжі соку, що накапав з дерева. Схрещування між цими видами ніколи не відбувається через просторову роз'єднаність, яка виникає внаслідок різної екологічної спеціалізації.
Цікавий приклад поведінкової ізоляції демонструють деякі види світлячків. Для кожного із спільно мешкають видів характерна своя світлова траєкторія і свої типи світлових сигналів, що випускаються. Траєкторії можуть бути зигзагоподібними, прямими або у формі петлі, а світлові пульсації короткими або довгими у вигляді стійких відблисків (рис. 79). При парі особини підбирають один одного, суворо орієнтуючись на тип світлового сигналу. Цей приклад показує, що ізоляція між популяціями може закріплюватися шляхом формування певних типів поведінки (виробітку рефлекторних реакцій лише на сигнали того певного типу).
У багатьох тварин період розмноження починається при певних поєднаннях зовнішніх факторів (наприклад, температури або освітленості). Ці фактори діють як сигнали до початку спарювання. Різні види реагують одні й самі чинники по-різному, що причиною розбіжності термінів розмноження. На малюнку 80 показані відмінності в термінах розмноження у різних видів амфібій, що живуть в тих самих районах.
У тварин із зовнішнім заплідненням (морських зірок та деяких видів молюсків) роль ізолюючих факторів відіграють відмінності у будові спеціальних білкових молекул, які пов'язують одна з одною сперму та яйцеклітини. Перебуваючи на поверхні яйцеклітин, ці молекули реагують лише на сперматозоїди свого виду, що виключає можливість злиття статевих продуктів різних видів. У тварин із внутрішнім заплідненням цю роль виконують відмінності у будові статевих органів.
Постзиготичні ізолюючі механізми також поділяються на групи залежно від того, чи призводять вони до порушень розвитку самих гібридів і зрештою до їхньої нежиттєздатності або до нездатності гібридів виробляти повноцінні гамети.
Міжвидові гібриди зазвичай швидко гинуть чи залишаються безплідними. Наприклад, мул – гібрид коня та віслюка стерильний, він не може зробити потомство через те, що його набір хромосом перешкоджає нормальному проходженню мейозу. Безплідні гібриди зайця-біляка та зайця-русака, куниці та соболя.
Рис. 79. Різні типи світлових сигналів у різних видів світлячків
Рис. 80. Розбіжність у термінах розмноження як приклад ізолюючого механізму (1,2,3,4 – різні види амфібій)
Зазвичай, репродуктивна ізоляція між видами підтримується декількома механізмами. Тимчасова ізоляція найчастіше зустрічається у рослин, а етологічна – у тварин.
Репродуктивна ізоляція. Ізолюючі механізми: предзиготичні, постзиготичні.
1. Що таке ізолюючі механізми? У чому значення ізолюючих механізмів?
2. Які види ізолюючих механізмів вам відомі? Наведіть приклади.
3. Чому гібриди різних видів організмів стерильні?
Людина часто отримує гібриди шляхом схрещування різних видів. У рибоводних господарствах, наприклад, розводять бестера – гібрид білуги та стерляді. У багатьох країнах на сільськогосподарських роботах використовують витривалого мула – гібрид коня (кобили) та осла (самця), а в Китаї – коня – гібрид ослиці з жеребцем, незважаючи на те, що конячок відрізняється непокірністю, злобною вдачею і погано приручається.
Обговоріть, чи можуть гібридні форми, потрапивши в дику природу, призвести до помітних змін генофонду диких популяцій чи порушити екологічну рівновагу.
Питання 1. Як Ж. Б. Ламарк пояснював різноманіття видів та пристосованість організмів до конкретних умов середовища?
Ж. Б. Ламарк розумів еволюцію як процес прогресивних змін від однієї форми до іншої, від простого до складного. Відповідно до його ідеї, всі біологічні види (їх різноманіття), включаючи людину, походять від інших видів.
Теорія Ламарка ґрунтувалася на спадкуванні набутих властивостей, корисних для даного організму і які є пристосуваннями до конкретних умов середовища. Він вважав, що певні органи або системи органів у тварин і рослин у процесі їх життєдіяльності вправляються і вдосконалюються, і ці удосконалення закріплюються в наступних поколіннях.
Питання 2. У чому полягають основні тези вчення Ч. Дарвіна?
Організми мінливі. Неможливо знайти двох повністю тотожних кроликів, вовків, ящірок або інших, що належать до одного виду тварин або рослин.
Відмінності між організмами, хоч би частково, передаються у спадок.
Теоретично при сприятливих умовах будь-які організми можуть розмножуватися настільки, що в змозі заповнити Землю, проте такого не трапляється, так як багато особин гинуть, не встигнувши зробити потомство.
Ті організми, які мають корисні властивості, мають велику ймовірність вижити в порівнянні з іншими. Ті, хто вижив, передають ці властивості своєму потомству. Отже, ці властивості закріплюються в низці наступних поколінь.
Запитання 3. На яких фактах Дарвін засновував докази своєї теорії?
Факти, у яких Дарвін засновував докази своєї теорії:
1) острівні рослини і тварини різко відрізняються від близьких видів на континенті;
2) близькі види на різних островах розрізняються за зовнішністю, розмірами тіла, життєвим звичкам на тлі різноманітних умов їх проживання;
3) знайдені викопні залишки гігантських лінивця і броненосця, що істотно перевершували розмірами своїх родичів, все ще населяють Центральну та Південну Америку;
4) збереження сумчастих і яйцекладних саме в Австралії, де вони опинилися в ізоляції, а в інших місцях земної кулі вимерли;
5) відмінності між різними породами одного і того ж виду одомашнених тварин, які часом навіть більш значні, ніж між різними видами диких тварин;
6) кожен організм здатний продукувати більше нащадків, ніж їх може вижити, і тільки обмежена кількість з них виживає і залишає своє потомство.
Запитання 4. Які факти дозволяють говорити про боротьбу за існування? Як виявляється ця боротьба у природі?
Живі організми прагнуть розмножуватися в геометричній прогресії і теоретично будь-який організм може заповнити Землю дуже швидко.
Фактично цього ніколи не трапляється, тому що життєві ресурси обмежені і дістаються лише небагатьом - тим, хто може здобути перемогу в боротьбі за життя, або боротьбі за існування. Матеріал із сайту
Внутрішньовидова боротьба за існування проявляється у різних видів, перш за все, в конкуренції за кормові ресурси і статевого партнера. Як правило, прямому зіткненню особин перешкоджають різні пристосування, серед яких слід виділити мітки, що позначають індивідуальну ділянку: спів співчих птахів, залишення пахучих виділень і т. п. Порушення кордонів індивідуальної ділянки нерідко супроводжується боями. Рідше зустрічається пряма взаємодія, наприклад канібалізм.
Міжвидова боротьба найбільш яскраво проявляється в конкурентних відносинах між видами, що займають подібну нішу життя. Типовий приклад - взаємини чорної і сірої щурів. Крім того, іноді до міжвидової боротьби відносять взаємини між хижаком і жертвою, паразитом і господарем. Причому такого роду взаємодії, як правило, йдуть на користь обом видам, і чим давнє зв'язок, тим більш ефективним є взаємне пристосування і, як наслідок, відбувається пов'язане еволюційне розвиток.
