• Хемосинтез — тип питания бактерий, основанный на усвоении СO₂ за счет окисления неорганических соединений.

• Реакции хемосинтеза

• 1. Нитрифицирующие бактерии

• 2NH₃ + 30₂ → 2HN0₂ + 2H₂0 + Q

• 2HN0₂+0₂ → 2HN0₃ + Q

• 2. Серобактерии

• 2H₂S + O₂ → 2H₂0 + 2S + Q

• S+ 30₂ + 2H₂0 → 2H₂S0₄ + Q

• 3. Железобактерии

• 4Fe(HCO₃)₂ + 6H₂O + O₂ → 4Fe(OH)₃ + 4H₂CO₃ +4CO₂ + Q

Ткани

• Ткань - устойчивые, закономерно повторяющиеся комплексы клеток, сходные по происхождению, строению и приспособленные к выполнению одной или нескольких функций.

• Ткань называется простой, если все ее клетки одинаковы по форме и функциям (паренхима, склеренхима, колленхима).

• Сложные ткани (покровные, проводящие) состоят из клеток, неодинаковых по форме, внутреннему строению и функциям, но связанны общим происхождением.

У растений выделяют 6 видов тканей, у животных – 4.

Группы тканей растений

Образовательные ткани или меристемы (боковая меристема, камбий, перицикл)

Меристематические ткани: 1 — в зародыше семени, 2 — в проростке растения, 3 — в кончике корня;

Основная ткань, или паренхима (ассимиляционная, запасающая, воздухоносная и водоносная паренхима).

Паренхимные ткани: 1—3 — хлорофиллоносная; 4— запасающая (клетки с зернами крахмала); 5 — воздухоносная, или аэренхима

• Покровные ткани (кожица, перидерма (феллоген,пробка), корка)Перидерма (А), внешний вид чечевичек (Б), чечевичка на поперечном срезе ветки бузины (В):1 - остатки эпидермы, 2 - пробка (феллема), 3 - феллоген (пробковый камбий), 4 - феллодерма, 5 - чечевичка, 6 - выполняющая ткань.

• Проводящие ткани (ксилема,флоэма, проводящие сосудисто -волокнистые пучки)Элементы ксилемы (а) и флоэмы (6): 1—5 — кольчатая, спиральная, лестничная и пористая (4, 5) трахеи соответственно; 6 — кольчатая и пористая трахеиды; 7 — ситовидная трубка с клеткой-спутницей.

• Механические ткани прочность, ориентация Выделительные ткани выделение продуктов обмена или воды

Группы тканей животных

• Эпителиальная ткань, или покровная. Эпителиальная ткань покрывает поверхность тела и выстилает внутренние органы, выполняя защитную, секреторную, всасывающую функции, а также газообмена и другие

• Соединительная ткань. Образует опорные системы (скелет, сухожилия), а также все другие органы; она объединяет различные виды тканей в едином организме.

Слева направо: рыхлая соединительная ткань, плотная соединительная ткань, хрящ, кость, кровь

• Мышечная ткань. Состоит из мышечных клеток, способных воспринимать раздражения, идущие от нервной системы, и соответственно (путем сокращения) отвечать на них. Гладкая и поперечнополосатая.

• Продольные срезы поперечно-полосатой, гладкой и сердечной мышцы

• Нервная ткань. Имеет клетки(нейроны), способные воспринимать раздражения с помощью особых образований — рецепторов, которые не только воспринимают раздражения, но и передают возбуждения (нервные импульсы).

Органы

• Из тканей образуются отдельные части организма — органы.

• Им свойственны определенное строение, специфические функции и определенное местонахождение.

• Из органов образованы системы органов, обеспечивающие то или иное проявление жизнедеятельности.

Системы органов у растений

Вегетативные

• Корень (главный, боковой, придаточный, стержневая и мочковатая системы)

• Побег - стебель (ось), листья и почки

• Лист (простые и сложные, черешковые и сидячие, жилкование листа – перистое, пальчатое, дуговое, параллельное)

• Стебель (прямостоячий (кукуруза), стелющейся (земляника), вьющейся (вьюнок), цепляющейся (горох), узлы и междоузлия)

• Почки – верхушечные и боковые

Генеративные органы – цветок, плод, семя

• Цветок – цветоложе, чашелистники, лепестки, венчик, тычинки, пестики. Актиноморфные и зигоморфные цветки. Однодомные и двудомные растения. Простые и сложные соцветия.

• Семя - зародыш, запас питательных веществ, семенная кожура. Однодольные и двудольные растения.

• Плоды – односеменные и многосеменные.

1 — семянка (подсолнечника); 2 — орех (лещина); 3 — зерновка в разрезе (кукурузы); 4 — листовка (живокости); 5 — боб (гороха);6 — стручок (капусты); 7 — коробочка (хлопчатника); 8 — ягода (томата);

9 — костянка (вишни); 10 — сложная костянка (малины);11 — ложный плод (земляники); 12 — ложный плод (яблоко).

Система органов у животных

• Опорно-двигательная система состоит из скелета и скелетных мышц, выполняет функцию передвижения и защиты.

• Пищеварительная система образована рядом органов, осуществляющих переваривание и всасывание пищи

• Дыхательная система обеспечивает органы кислородом и выделяет из организма углекислый газ

• Выделительная система — выведение из организма продуктов жизнедеятельности и излишков воды.

• Кровеносная система выполняет транспортную, защитную, выделительную функции, а также поддержания постоянства внутренней среды организма. Замкнутая и незамкнутая.

• Нервная система обеспечивает реакцию организмов на раздражения внешней среды (рефлексы). Рефлексы могут быть безусловные (врожденные) и условные (приобретенные).

• Органы чувств — это органы зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания и равновесия.

• Эндокринная система —железы внешней секреции (выделяют вещество — секрет — на поверхность тела и в полость внутренних органов) и внутренней секреции (выделяют секреты — гормоны — в кровь или в жидкость полости тела).

• Половая система. Основное предназначение — размножение животных. Она включает: половые клетки, половые железы, половые протоки и ряд дополнительных органов. Половые железы вырабатывают половые клетки — гаметы.

Бесполое размножение

• При бесполом размножении главным клеточным механизмом, обеспечивающим увеличение числа клеток, является митоз. Родителем является одна особь. Потомство представляет собой точную генетическую копию родительского материала.

Формы бесполого размножения - одноклеточные

• деление,

• эндогония

• шизогония (множественное деление)

• почкование

• спорообразование

Вегетативная форма размножения -многоклеточные

• клубнями

• корневищами

• луковицами

• корнеклубнями, корнеплодами, корневой порослью

• отводками, черенками

• выводковыми почками, листьями

Половое размножение

• Основой полового размножения является мейоз. Деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое.

• При мейозе происходит перекомбинация наследственных признаков в виде кроссинговера, когда хромосомы перекрещиваются и обмениваются участками. При кроссинговере происходит перекомбинация генов.

• Половой процесс состоит в объединении наследственного материала от двух разных источников (родителей).

• Половое размножение осуществляется через гаметы – половые клетки, имеющие гаплоидный набор хромосом и вырабатывающиеся в родительских организмах. Слияние родительских клеток приводит к образованию зиготы, из которой в дальнейшем образуется организм-потомок. Половые клетки образуются в гонадах – половых железах

Формы

• Изогамия

• Гетерогамия

• Овогамия

• Партеногенез – облигатный, циклический, факультативный

• Андрогенез, гиногенез

Митоз и мейоз

Онтогенез

Онтогенез –процесс индивидуального развития особи от момента образования зиготы при половом размножении (или появления дочерней особи – при бесполом) до конца жизни

• Животные – периоды:

дорепродуктивный (эмбриональный, личиночный, период метаморфоза и ювенильный)

Постэмбриональное развитие – прямое (яйцекладные и внутриутробное развитие) и непрямое (личиночное, с метаморфозом)

репродуктивный пострепродуктивный

• Растения — чередование бесполого (спорофит) и полового (гаметофит) поколений

• Периоды:

эмбриональный ювенильный зрелостиразмножения старости

Эмбриональное развитие

Период эмбрионального развития наиболее сложен у высших животных и состоит из нескольких этапов.

• Первый этап – дробление. Образующиеся клетки - бластомеры, зародыш на этой стадии развития – бластула. Для этого процесса характерна значительно более быстрая репликация ДНК.

Полость в один слой - бластоцель. Шар - морула (morum – тутовая ягода).

• Второй этап – гаструляция. Бластомеры формируют слои клеток – зародышевые листки. Формируется наружный зародышевый листок – эктодерма, и внутренний – энтодерма. У большинства многоклеточных животных (кроме губок и кишечнополостных) между ними образуется третий, средний зародышевый листок – мезодерма

Третий этап - гисто– и органогенеза.

• Вначале образуется зачаток нервной системы – нейрула.

• Из эктодермы развивается кожа и ее производные.

• Энтодерма дает начало органам дыхательной и пищеварительной систем.

• Из мезодермы формируются мышечная, хрящевая и костная ткань, органы кровеносной и выделительной систем.

Принципы систематики

• ИМПЕРИЯ - доклеточные и клеточные

• НАДЦАРСТВО - безъядерные и ядерные

• ЦАРСТВО - вирусы, дробянки (прокариоты), растения, грибы, животные

• ПОДЦАРСТВО - одноклеточные, многоклеточные

• ОТДЕЛ - например, членистоногие или хордовые

• КЛАСС - например, насекомые

• ОТРЯД - например, бабочки

• СЕМЕЙСТВО -например, белянки

• РОД - например, белянка

• ВИД - например, капустная белянка

Надцарство ПРОКАРИОТЫ. Царство Дробянки.

• Отдел бактерии

Форма - кокки, бациллы, вибрионы,спириллы Термофильные, психрофильные, галофильные бактерии.

Гетеротрофные бактерии – гниение, брожение.

Автотрофные бактерии – фототрофные (зеленые и пурпурные), хемотрофные (нитрифицирующие, серные и железистые бактерии)

Аэробные и анаэробные бактерии. Патогенные бактерии.

• Отдел цианобактерии (синезеленые водоросли Форма - одноклеточное строение, нитчатые и колониальные формы

Надцарство эуКАРИОТЫ. Царство Растения

Подцарства – низшие и высшие

Подцарство Низшие. Tallombionta

Подцарства водоросли, багрянки, отдел лишайники

подцарство Водоросли. Отделы:пирофитовые золотистыедиатомовыежелтозеленые бурые эвгленовые зеленые

• Подцарство Багрянки (отдел красные водоросли)

• отдел Лишайники (накипные (корковые), листоватые, кустистые, эпифитные, эпифильные эпигейные эпиксильные)

Подцарство Высшие. Embriobionta (споровые и семенные растения)

• Споровые. Отделы:

1. Мхи

2. Хвощи

3. Плауны

4. Папоротники

• Семенные . Отделы- голосеменные и покрытосеменные

• Отдел Голосеменные .Классы:

1. саговниковые

2. гнетовые

3. гинкговые

4. хвойные

• Отдел Покрытосеменные (цветковые). Классы:

1. однодольные

2. двудольные 

Царство ГРИБЫ. FungiГетеротрофы: сапрофиты, паразиты, симбионты (микориза).

• 2 подцарства – Слизевики и Настоящие (истинные)

Подцарство Слизевики (Myxomyceta)

Подцарство Настоящие (истинные) грибы

Низшие класс зигомицеты: плесень Мукор

Высшие класс аскомицеты: плесени, дрожжи, сморчки класс базидиомицеты: паразитические (трутовики, чага, головневые и пр.) шляпочные грибы (трубчатые и пластинчатые).

Царство ЖИВОТНЫЕ.  Animalia 

• 2 подцарства – Одноклеточные (Простейшие) и Многоклеточные

• Подцарство Простейшие (Protozoa)

Типы: Саркожгутиконосцы (амебы, лямблии)

Ресничные (Инфузории)

Споровики (малярийный плазмодий).

Подцарство Многоклеточные. METAZOA

Разделы Предмногоклеточные и Истинные многоклеточные

• Раздел Предмногоклеточные (тип губки). (Polifera, Spongia)

Раздел Истинные многоклеточные

Радиальные и Двухсторонне-симметричные

• Радиальные. Тип Кишечнополостные (Coelenterata):

гидры, актинии, медузы, кораллы

Двухсторонне-симметричные

• Типы:

Плоские черви (Plathelminthes)

Круглые черви (Netnathelminthes)

Немертины (Nemertini)

Кольчатые черви (Annelida)

Мшанки (Bryozoa)

Плеченогие (Brachiopoda)

• Типы

- Моллюски (Mollusca)

(моллюски,каракатицы, кальмары

осьминоги, устрицы и др.)

- Членистоногие (Arthropoda)

- Погонофоры (Pogonophora)

- Щетинкочелюстные

(Chaetognatha)

- Иглокожие (Echinodermata)

- Хордовые (Chordata)

Тип Хордовые. Chordata.

• Подтипы:

Оболочники (Tunicata, или Urochordata) - асцидии

Бесчерепные (Acrania или Cephalochordata) -ланцетник

Позвоночные (Vertebrata или Craniata)

Подтип позвоночные. Vertebrata

• Классы:

1. Бесчелюстные. Agnatha

2. Хрящевые рыбы. Chondrichthyes

3. Костные рыбы. Osteichthyes

4. Земноводные.Amphibia

5. Пресмыкающиеся. Reptilia

6. Птицы. Aves

7. Млекопитающие. Mammalia

Эволюция животного мира

От простейших форм через колониальные жгутиковые – возникновение многоклеточных. Специализация тканей, возникновение хорды.

Хордовые приобрели прогрессивные черты: внутренний скелет, мускулатуру, центральную нервную систему, более совершенную пищеварительную систему, систему органов дыхания, размножения, кровообращения и выделения.

От древних бесчерепных произошли позвоночные. Возникновение черепа, центральной нервной системы, кровеносной системы, возникновение парных конечностей – плавники, появление рыб.

Зачатки легких у кистеперой рыбы, появление земноводных.

Усложнение легких, появление 2-х кругов кровообращения – появление пресмыкающихся.

От древних пресмыкающихся по пути усложнения строения возникают птицы и млекопитающие.

Теория эволюции Чарльза Дарвина

• Изменчивость – определенная

и неопределенная. Наследственность.

• Естественный отбор

Внутривидовая борьба

Межвидовая борьба

Борьба с неблагоприятными условиями среды

• Факторы эволюции Чарльза Дарвина изменчивость наследственность естественный отбор

Современная теория эволюции

• Основа – популяция, а не особь

• Микроэволюция– образование новых видов в пределах сравнительно небольшого времени

• Макроэволюция - образование надвидовых форм организации живого, большой исторический отрезок времени

• Добавление к факторам эволюции:

мутационные процессы; популяционные волны численности; изоляция (географическое и

экологическое видообразование).Движущие силы и направления эволюции

• Движущие силы естественного отбора:движущий отбор стабилизирующий отбор разрывающий отбор

Главные направления эволюции Ароморфоз Идиоадаптация Дегенерация Происхождение жизни на Земле

• Биогенез и абиогенез.

• Концепции происхождения жизни:

- Креационизм — божественное сотворение живого;

- Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества;

- Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

- Концепция панспермии — внеземного происхождения жизни;

- Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

• Биогенез и абиогенез.

• Концепции происхождения жизни:

- Креационизм — божественное сотворение живого;

- Концепция многократного самопроизвольного зарождения жизни из неживого вещества;

- Концепция стационарного состояния, в соответствии с которой жизнь существовала всегда;

- Концепция панспермии — внеземного происхождения жизни;

- Концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам.

концепция происхождения жизни А.И.Опарина

Закономерный процесс перехода химической формы

организации материи в биологическую:

• Образование из неорганических веществ, в отсутствии живых организмов, абиогенно, простейших органических соединений (углеводородов) и их накопление;

• Превращения органических веществ и образование абиогенным путем более сложных и разнообразных органических соединений;

• Выделение в первичном «питательном бульоне» особых КОАЦЕРВАТНЫХ капель — предбиологических систем, представляющих собой группы полимерных соединений;

• Возникновение упорядоченности, определенной последовательности реакций; образование мембраны, появление линейных нитчатых структур, способных к самовоспроизведению, репликации, изменчивости.

• Возникновение пробионтов.

концепция происхождения жизни А.И.Опарина-Холдейна

• Первые живые организмы, появившиеся на Земле - анаэробные гетеротрофы. Это были прокариотные одноклеточные организмы, похожие на современные бактерии.

• Чрезвычайно важным событием оказалось возникновение бактериального фотосинтеза, который привел к накоплению органических веществ уже биогенного происхождения.

• Цианобактерии начали выделять при фотосинтезе кислород, который они получали в результате фотолиза воды.

• Накопление в атмосфере Земли кислорода привело к появлению кислородно-озонового экрана, который защитил первичные живые организмы от губительного действия ультрафиолета, и создал условия для существования аэробов.

• Первый этап – абиогенный синтез.

• Второй этап – концентрация органических веществ и накоплениемногополимерных комплексов

• Третий этап - самовоспроизведение органических молекул

• Возникновение мембран. В основе этого процесса могло лежать адсорбирование растворенных в воде белковых молекул на поверхности липидной пленки, покрывающей водоемы. Образование мембран привело к образование систем, которые были способны к саморегуляции и самовоспроизведению. Это и были первые живые организмы – пробионты.

«теория космического заноса»

• Главный источник предбиологических органических молекул - вещество комет.

Источником кислорода помимо фотосинтеза могли быть и другие процессы, например, разложение водяного пар в верхних слоях атмосферы с последующим рассеянием водорода гравитационным полем Земли.

Для стадии полимеризации возможна такая альтернатива как термический синтез. Синтез аминокислот и протеинов может быть, в принципе, осуществлен обычными методами при относительно высоких температурах от +160 до +210 градусов Цельсия, т.е. значительно выше точки кипения при современном атмосферном давлении.

Экология

«oikos » - дом, жилище и “logos" – изучение

Название принадлежит Эрнсту Геккелю, немецкому зоологу, 1866 г. Он назвал экологией один из разделов биологии – науку об условиях обитания организмов в окружающей среде. При этом он понимал под формулировкой «окружающая среда» все условия существования, как органические, так и неорганические.

Экология как фундаментальная биологическая дисциплина изучает окружающие нас целостные экосистемы, образованные сообществами различной сложности вместе с взаимодействующим с ним биотопом.

Какова структура этой дисциплины? При формулировании связей организма и среды стало понятно, что эти взаимоотношения сложно объединить в одно наблюдаемое явление, и потому, начиная с начала прошлого века, предметом экологии стало постепенное вычленение биологических систем надорганизменного уровня..

• Система – любой объект, целостные свойства которого могут быть представлены как результат взаимодействия их частей.

• Части – элементы системы.

• Связи между ними – структура системы. Как прямые, так и обратные

• ЭМЕРДЖЕНТНЫЕ СВОЙСТВА нельзя предсказать, исходя только из свойств компонентов, составляющих систему. Такие свойства характерны именно для сложных систем.

• ЭКОЛОГИЯ изучает совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой обитания некое единство (систему), в пределах которого осуществляется процесс трансформации энергии и вещества.

• Экологию можно разграничить на 3 крупных подразделения:

Аутэкология - разнообразные климатические и эдафические факторы.

Динамика популяций - колебания численности разных видов.

Синэкология –взаимоотношения между особями

• Можно условно выделить две основных частиобщая экология (комплексно изучающая природу в целом) социальная экология - изучающая взаимодействие человеческого общества с природой

Методы экологии

• Наблюдения

• Эксперимент

• Математическое моделирование

МОДЕЛИ: РЕАЛЬНЫЕ и ЗНАКОВЫЕ

• Реальные

• Знаковые: - концептуальные - математические

• Математические: статистические имитационные.

Факториальная экология

Экологические факторы - любой элемент среды, способный оказать прямое или косвенное воздействие на живые организмы

Биотические и абиотические факторы

Условия и ресурсы

Факторы по отличительным свойствам среды:

• метеорологические (климатические)

• геологические

• миграционные (биогеографические),

• гидрологические,

• антропогенные

Общие законы действия факторов среды на организмы

• Закон оптимума

• Диапазон толерантности

• Лимитирующие факторы

• Закон минимума ЛИБИХА

При стационарном состоянии лимитирующим будет то жизненно важное вещество или фактор, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму.

Стеноэки и эвриэки

• Стеноэки (специализированные виды, узкий диапазон толерантности)

• эвриэки (широкий диапазон толерантности)По отношению к какому-либо фактору:

• температура – стенотермные и эвритермные

• соленость – стеногалинные и эвригалинные

• влажность – стеногидрические и эвригидрические

• пища – стенофаги и эврифаги

• местообитание – стеноойкные и эвриойкные

Взаимодействие факторов

• Один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие. Наоборот, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями.

Например, увядание растений можно приостановить путем как увеличения количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшая испарение. Создается эффект частичного взаимозамещения факторов.

Трофические факторы

• АВТОТРОФЫ

(фотосинтетики и хемосинтетики)

• ГЕТЕТРОФЫ (сапрофиты и голозои).

• Голозои:

Сапрофаги – питаются мертвыми растительными остатками

Фитофаги – потребители живых растений

Зоофаги – нуждающихся в живой животной пище

Некрофагов – трупоядных животные

• Способ добывания пищи:- фильтраторы, собиратели, пасущиеся, хищники

периодические и непериодические факторы

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ:

• Суточные - приспосабливают организмы к смене дня и ночи

• Годовые - приспособление вида к смене условий в течение года. Фотопериод.

• Приливно-отливные - приспосабливают к отсутствию воды во время отлива

НЕПЕРИОДИЧЕСКИЕ:

• изменение погодных условий в разные годы, явления катастрофического характера – бури, ливни, обвалы.

Температура

• Криофилы - противостояние замерзанию (резистентность) и устойчивость к замерзанию (толерантность). Термофилы.

• Теплокровные – гомойотермные (самоподдерживающие) и холоднокровные – пойкилотермные (зависящие от температуры окр.среды)

Пойкилотермные:

хемойтермные

гелиотермные.

ЗОНАЛЬНОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

В лесу термический максимум в течение дня постепенно перемещается: на восходе солнца он зарегистрирован в самых верхних частях крон, в 13 часов – в их средней части, и вечером – снова на верхушках.

В озерах различают 3 зоны:

эпилимнион – или поверхностную, с высокой температурой и освещенностью;

термоклин – или переходную, где температура падает быстро;

гиполимнион – или глубоководную, доходящую до самого дна с малой освещенностью и мало меняющейся температурой.

СВЕТ

• Для экологов важны качественные признаки света (длина волны или цвет), интенсивность (действующая энергия в калориях) и продолжительность воздействия.

Лучистая энергия, достигающая земной поверхности в ясный день, состоит примерно

• на 10% из ультрафиолетового излучения,

• на 45 % - из видимого света

• на 45 % - из инфракрасного излучения.

Эффективность падающей радиации

• Для экосистемы наиболее важна суммарная солнечная радиация, попадающая на автотрофный ярус экосистемы.

ПРОДУКЦИЯ/РАДИАЦИЯ, ПОПАДАЮЩАЯ НА ЛИСТЬЯ = P/L_e ≈ 1 %

• Радиация, используемая растениями для фотосинтеза – ФАР

ПРОДУКЦИЯ/ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИ АКТИВНАЯ РАДИАЦИЯ Р/ФАР ≈ 2 %

факторы, снижающие эффективность использования солнечной радиации

• Недостаток воды, ограничивающий скорость фотосинтеза;

• Нехватка необходимых минеральных солей, замедляющая скорость образования фотосинтезирующей ткани и снижающая эффективность фотосинтеза;

• Летальная или слишком низкая для роста температура;

• Недостаточное развитие почвы;

• Падение значительной части радиации на голую землю из-за недостаточной сомкнутости полога (это может происходить из-за сезонности появления листвы, объедания фитофагами или уничтожения вредителями и болезнями).

Экологические группы растений

• Светолюбивые или гелиофиты – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний. Это степные растения, различные агрокультуры, (кукуруза, бобовые, сахарный тростник).

• Тенелюбивые или сциофиты – растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения, они плохо переносят освещение прямыми солнечными лучами. (Плауны, которые могут расти только в условиях сильного затенения, для высших растений это растения напочвенного покрова темнохвойных лесов, кислица, майник, грушанка);

• Теневыносливые или факультативные гелиофиты – могут переносить затенение, но хорошо растут и на свету. К этой группе можно отнести некоторые луговые растения, лесные травы и кустарники, растущие и в затененных участках леса, и на лесных полянах и опушках.

Вода. Влажность

• Количество осадков, влажность, иссушающие свойства и доступный запас грунтовые воды – основные величины, измеряемые при изучении этого фактора.

• По количеству годовых осадков можно определить основной тип растительности, мм

• 0-250 пустыня

• 250-750 редколесье

• 750- 1250 сухой лес

• более 1250 влажный лес

Влажность :

• абсолютная (кол-во водяного пара в воздухе в граммах воды на килограмм воздуха, например);

• относительная (по отношению к максимально возможному насыщению при данной температуре).

Экологические группы растений

• Ксерофиты – растущие в засушливых условиях, --- суккуленты (растения с сильноразвитой водозапасающей паренхимой в разных органах, кактусы, молочаи, алоэ),

склерофиты (сухие на вид, часто с мелкими листьями, разные ковыли, эдельвейсы, типчак );

• Мезофиты –растения бореальной зоны. Они могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху. Вечнозеленые деревья тропических лесов, лиственные породы лесов умеренного пояса, травянистые растения широкотравья, большинство культурных растений.

• Гидрофиты – растения, обитающие во влажной среде обитания, субтропические виды или растения нижних ярусов сырых лесов, такие как цирцея альпийская, бодяк огородный.

• Гигрофиты – приводные растения, такие как сфагнум.

Соленость

• Соленость - общее количество минеральных веществ (т.е. сухой остаток) в 1 кг морской воды. Выражается в граммах на килограмм морской воды (одна тысячная часть, или промилле, обозначается ‰).

По степени солености естественные водоемы условно подразделяются на

• пресные менее 0,5 промилле

• солоноватые 0,5-16 промилле

• соленые более 16 промилле, обычно 32-38,

в среднем 35 промилле.

Зона быстрого возрастания солености - зона галоклина

Флуктуации :

• испарение с поверхности моря;

• выпадение осадков;

• приток материковых вод;

• горизонтальный перенос водных масс течениями;

• интенсивности вертикального перемешивания слоев;

• процессы льдообразования и таяния льдов.

• Существует минимум солености около экватора и два максимума вблизи 20 с.ш. и 20 ю.ш.

• Появление двух максимумов связано с высокой скоростью испарения вследствие высоких температур воздуха и воздействие сильных пассат тропических областей (воздушные течения в тропосфере в области океанов между 23-30 широт в каждом полушарии).

•  

Гомойосмотические и пойкилоосмотический животные

• Пойкилосмотические –давление крови и соков их тела следует за осмотическим давлением окружающей среды, их покровы проницаемы (цианобактерии и низшие растения, а также большинство морских беспозвоночных животных).

• Гомойосмотические – пресноводные и морские организмы, развитие органов выделения у которых позволяет им поддерживать давление своей внутренней среды (т.е. соков и крови) выше давления окружающей среды (высшие раки, моллюски, насекомые ).

Экологическая ниша

• Экологическая ниша - функциональную роль организма в сообществе (его трофическое положение и положение относительно градиентов внешних факторов - температуры, света, влажности и других условий существования).

• Хатчинсон показал, что нишу можно рассматривать как многомерное пространство или гиперобъем, в пределах которого условия среды позволяют существовать особи или виду неопределенно долго.

• Характеристики - ширина ниши и перекрывание ниши с соседними.

• Фундаментальная и реализованная ниши.

ПОПУЛЯЦИЯ

• Популяция - это любая группа организмов одного вида, в течение продолжительного времени занимающая определенное пространство и функционирующая как часть биологического сообщества. Внутри популяции особи обмениваются генетической информацией.

• Размер местообитания популяции - в экологии популяций допустимо предположение, что границы ареала популяции могут совпадать с пространственными границами экосистемы.

Характеристики популяции

СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ

• Статические или биологические свойства присущи как популяции, так и составляющим ее особям. Эти свойства характеризуют жизненный цикл популяции. Популяция имеет определенную организацию и структуру, которую можно описать.

• Динамические или групповые свойства популяции могут характеризовать только популяцию в целом - рождаемость, смертность, скорость роста популяции. Особь рождается, стареет, умирает, но применительно к особи нельзя говорить о рождаемости, смертности, возрастной структуре - это характеристики только группового уровня.

СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

• Численность - число особей данного вида, полученное при пересчете тем или иным методом (тотальный учет, пробные площадки, метод мечения)

• Биомасса - суммарный вес популяции, для животных эта сумма веса всех организмов, для растений - урожай на корню.

• Плотность – численность или биомасса популяции, отнесенная к некоторой единице пространства. Обычно ее выражают числом особей или биомассой популяции на единицу площади или объема

Плотность средняя - численность или биомасса, отнесенная ко всему пространству.

Плотность удельная - то же, но отнесенная к единице обитаемого фактически в данный момент пространства.

• Возрастная структура - быстрорастущие, стабильные и уменьшающиеся популяции

При определении возрастной структуры у растений можно выделить следующие периоды:

1. Период от прорастания семян до первого плодоношения;

2. Период плодоношения;

3. Старческий период, когда растения представлены особями, у которых прекращено плодоношение и усилены деструктивные процессы, т.е. процессы опада и отпада.

• Если фитопопуляции представлена всеми возрастными группами – то она называется нормальной.

• Если же в популяции преобладают старые особи, то ее называют регрессивной. Такая популяция не способна к самоподдержанию и зависит от заноса зачатков извне.

Возрастная структура

• Единый возраст Все особи близки по возрасту и примерно одновременно проходят очередные этапы жизненного цикла.

• Разные генерации В популяции животных особи размножаются многократно и живут долго, возникает относительно устойчивая структура популяции, с длительным сосуществованием разных поколений.

• ПОЛОВОЙ СОСТАВ

Соотношение полов в популяции.

• Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом.

• Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных).

• Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных.

• 3 возрастные группы:пререпродуктивная, репродуктивная пострепродуктивная

ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Рождаемость - способность популяции к увеличению численности.

• Максимальная рождаемость - теоретически максимальная скорость образования новых особей в идеальных условиях.

• Экологическая, или реализованная рождаемость,(или просто рождаемость) обозначает увеличение численности популяции при фактических условиях среды.

Рождаемость выражают:

• либо как скорость = общее число вновь появившихся орг-в/ время - абсолютная рождаемость. Например, 100 особей в час, или 1000 особей в год.

• либо как число вновь появившихся особей в единицу времени/ 1 особь популяции - удельная рождаемость.

Представим популяцию из 50 простейших в объеме воды, размножающуюся путем деления. Через час ее численность стала 150 особей. Абсолютная рождаемость – 100 особей/час. Удельная рождаемость - 2 особи/час (по отношению к 1 организму популяции).

Смертность - антитеза рождаемости, отражает гибель особей в популяции.

• Минимальная смертность - она представляет собой смертность в идеальных условиях, когда нет лимитирующих факторов

• Экологическая смертность - гибель особей в данных условиях среды.

• Смертность выражают числом особей, умерших за единицу времени - абсолютная, или в пересчете на одну особь - удельная.

Кривые выживания

1. Большее число особей имеет одинаковую продолжительность жизни и потом умирает в течение очень короткого отрезка времени

2. Коэффициент смертности остается постоянным на протяжении всей их жизни

3. Сильно вогнутые кривые, Отражающие высокую смертность особей в раннем возрасте.

• Эмиграция – количество особей, покинувших популяция за определенный отрезок времени;

• Иммиграция – количество особей, прибывших в популяцию за определенный промежуток времени.

• Изменение численности популяции за период времени ∆ t = t₂ – t₁

∆ N = B – D + I – E,

• В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности сбалансированы. Плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.

• В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения.. При переуплотнении у растений начинается самоизреживание популяций, у животных начинается миграция на сопредельные свободные участки.

• Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость вновь повышается и популяция из сокращающейся может стать растущей.

Скорость роста популяции

• ∆ N = B – D + I – E,

• Изменение численности популяции за отрезок времени ∆ t - dN/dt

• Начальная численность – N₀

• Скорость роста = (b-d)* N₀

• Удельная скорость роста или «биотический потенциал»

r = b – d

«r» вычисляют как максимально возможный прирост популяции ∆ N за отрезок времени ∆ t , отнесенный к одной особи при начальной численности N₀

КРИВЫЕ РОСТА ПОПУЛЯЦИЙ

Экспоненциальный рост

Логистический рост

Типы колебаний численности

• Не зависящие от плотности - пожары, наводнения, ураганы и засухи часто приводят к катастрофической смертности

Зависящие от плотности - некоторые биотические факторы, такие как конкуренция, паразиты, патогенные организмы.

Периодические - совершаются в течение сезона или нескольких лет с определенным периодом.

Непериодические –вспышки массового размножения некоторых вредителей полезных растений, при нарушениях условий среды обитания

Популяционные волны. Можно выделить три основных типа динамики численности популяций :

1. Стабильный тип (А) – небольшой размах колебаний численности.

2. Флюктуирующий тип (Б) – колебания происходят в значительном интервале плотностей, различающихся на один-два порядка.

3. Взрывной тип (В) – с вспышками массового размножения

СТРАТЕГИЯ ВЫЖИВАНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ

Разработаны Мак-Артуром (1967. Успешное выживание и воспроизводство вида возможно либо

• путем совершенствования адаптированности организмов и их конкурентноспособности – К стратегия

• путем интенсификации размножения, что компенсирует повышенную гибель особей и в критических ситуациях позволяет быстро восстановить численность – R стратегия

R-стратегия «отбор на количество»

• Основные признаки r-видов:

• высокая плодовитость,

• короткое время регенерации,

• высокая численность,

• обычно малые размеры особей (у растений мелкие семена),

• малая продолжительность жизни, большие траты энергии на размножение,

• кратковременность местообитаний,

• низкая конкурентоспособность.

К-стратегия «отбор на качество», повышение устойчивости

Основные признаки К-видов:

«отбор на качество», повышение устойчивости

Основные признаки К-видов:

• низкая плодовитость,

• значительная продолжительность жизни,

• крупные размеры особей и семян, мощные корневые системы,

• высокая конкурентоспособность, устойчивость на занимаемой территории,

• высокая специализация образа жизни.

• забота о потомстве

Жизненные стратеги растений (по Л.Г.Раменскому)

Виоленты (силовики) – энергично развиваясь, они захватывают территорию и удерживают ее за собой, подавляя соперников полнотой использования ресурсов среды аналоги К-стратегии.

Патиенты (выносливцы) – в борьбе за выживание они берут не энергией жизнедеятельности и роста, а своей выносливостью к крайним условиям (ксерофиты – типчак, тенелюб – кислица) - переходная стратегия.

Эксплеренты(заполняющие) – имеют очень низкую конкурентную мощность, но зато они способны очень быстро захватывать освобождающиеся территории, выполняя промежутки между сильными растениями,

аналоги R-стратегии

R К

• виоленты высокое высокое

• патиенты низкое высокое

• эксплеренты высокое низкое

Типы пространственного распределения

• Равномерный тип распределения (А). Характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних; величина дисперсии меньше среднего расстояния между особями: σ²/m < 1.

• Случайный тип распределения (Б). Особи распределены в пространстве неравномерно, случайно. Величина дисперсии равна среднему расстоянию между особями σ²/m ~ 1.

• Групповой тип распределения (В). Образование групп особей, между которыми остаются достаточно большие пустыетерритории. Дисперсия превышает величину среднего расстояния между особями σ²/m > 1.

Взаимодействие популяций

• + + Симбиоз: мутуализм (связь благоприятна для обеих популяций, но по отдельности они существовать не могут) или протокооперация (обе популяции получают выгоду, но эти отношения необязательны)

• + - Хищничество или паразитизм – одна популяция нападает на другую, но и сама зависит от объекта своего нападения

• + 0 Комменсализм - одна извлекает пользу, другой это безразлично

• - - Конкуренция – обе популяции подавляют друг друга

• - 0 Аменсализм – одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния

• 0 0 Нейтрализм – ассоциация двух популяций не сказывается ни на одной их них.

• НЕЙТРАЛИЗМ (0,0) Популяции двух видов (i-того и j-того) связаны отношением нейтрализма, если они не оказывают непосредственного воздействия друг на друга.

• Комменсализм (+, 0) Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяина, называют еще нахлебничествомОсобенно развито использование убежищ либо в гнездах, либо в телах других видов. Такой комменсализм называется квартиранством

• Протокооперация (+, +) Факультативный симбиоз

Кишечнополостные прикрепляются к спинам крабов, маскируя и защищая их (стрекательные клетки), в свою очередь питаясь остатками пищи и используя краба как средство передвижения.