Підручники з Біології / Біологія 11 клас / Шаламов Біологія 11 клас 2019

що вузькі — екологічно непластичними1. Екологічно пластичні види легко витримують значні зміни умов середовища. Наприклад, песець (рис. 5.2, А) має дуже широкі межі витривалості за температурою: він здатний переносити зміну температури до 85 °С (від –55 до +30 °С). А от риби Амазонки (рис. 5.2, Б) дуже чутливі до температурних змін: похолодання води лише на 5 °С спричиняє малоактивність, небажання їсти, загальмованість реакцій. Тому можна стверджувати, що ці риби — екологічно непластичні. Пластичність характерна не тільки відносно абіотичних факторів, але й біотичних. Загальновідомим є той факт, що коала живиться винятково листям евкаліпта, тому є непластичним видом щодо типу харчування (рис. 5.2, В).

32

подібними будуть вимоги до середовища та положення видів у екосистемі. А як нам уже відомо, у такій ситуації між видами виникатиме конкуренція. Водночас чим щільніше перекриття, тим жорсткішою вона буде. Якщо ж екологічні ніші збігатимуться, то конкуренція стане настільки жорсткою, що два види не зможуть займати ту ж екологічну нішу протягом тривалого часу — один вид витіснятиме другий. Це правило отримало назву принципу конкурентного виключення1 (рис. 5.4).

Щоб уникнути жорсткої конкуренції, види зі схожими вимогами змінюватимуть свою екологічну нішу, адаптуючись до нових умов. Розгляньмо кілька прикладів такої зміни.

Одним зі шляхів зменшення конкуренції є просторове розділення видів з екологічними нішами, що перекриваються. Так, на шотландських скелях один вид морських жолудів витіснив інший угору (рис. 5.5). Жорстка конкуренція за ресурси між ними призвела до того, що один вид захопив низ при- пливної-відпливної зони, а другий — був змушений задовольнятися верхньою частиною, куди вода з їжею потрапляє рідше.

Схожий, але ще жорсткіший приклад витіснення можна спостерігати в українських водоймах. За умови їх заселення одночасно вузькопалим і широкопалим річковими раками перший повністю витісняє другого. Тому зазвичай ці два види мешкають поодаль. Нині через значне поширення вузькопалого річкового рака й активний вплив людини на водойми місць для проживання

1 Цей принцип було сформульовано й доведено одним із фундаторів екологічної науки Георгієм Гаузе.

34

Правило обов’язкового заповнення екологічної ніші виконується не завжди

Час від часу внаслідок зміни умов середовища (стихійного лиха, нашестя хижаків чи паразитів, забруднення) окремі види зникають з екосистеми, залишаючи по собі вільні екологічні ніші. Також ніші з’являються, коли формується нова місцевість, якої не існувало до цього (наприклад, унаслідок гірських обвалів чи виверження вулканів). Правило обов’язкового заповнення екологічної ніші стверджує, що такі ніші не залишаються незайнятими тривалий час. На місця зниклих видів приходять інші й використовують ресурси, що звільнилися. Зазвичай першими оселяються екологічно пластичні види, яких згодом витісняють менш пластичні, зате більш пристосовані.

Але численні дослідження свідчать, що це правило виконується не завжди. Наприклад, вивчивши різноманіття зябрових паразитів морських риб (рис. 5.7), вдалося довести, що кількість видів паразитів значно варіюється в риб, схожих за розміром і місцем проживання. Тобто не всі екологічні ніші в екосистемі зябер зайняті. Підрахунок різноманіття комах, що живуть у заростях папороті орляка в різних регіонах Землі, також засвідчив, що значна частина ніш лишається незайнятою. Тому наразі не можна стверджувати про абсолютну істинність наведеного правила.

35

Життєві запитання — обійти не варто!

Б кожна людина так тісно пов’язана з іншими, а якщо вона йде, то залишається величезна діра

В природа не допускає порожнечі Г немає нічого кращого за спокій, немає нічого ліпшого за порожнечу

4. Увідповідніть поняття із його змістом.

У житті все просто

5. Схарактеризуйте екологічну нішу обраного вами довільно чи запропонованого вчителем або учителькою біологічного виду.

6. Поясність, чому вільні екологічні ніші найперше заселяються саме екологічно пластичними видами.

У житті не все просто

7. Крони дерев одного ярусу змішаного лісу (дуб, клен, ясен, граб, липа) розташовані на однаковому рівні, а кореневі системи схожі. Тому ці рослини опиняються в дуже подібних умовах. Яким чином їм вдається зменшити конкуренцію й розділити свої екологічні ніші?

Проект для дружної компанії

8. Знайдіть детальну інформацію про екологічну нішу якогось виду та за допомогою спеціального програмного забезпечення побудуйте тривимірну модель його екологічної ніші.

36

§6. Життя в наземно-повітряному середовищі

Життєві форми організмів є результатом їхнього пристосування до середовища мешкання

У цьому й наступних параграфах ми проаналізуємо закономірності адаптацій організмів до різних середовищ існування. Під середовищем мешкання організму, популяції чи угруповання розуміють сукупність зовнішніх умов життя, тобто все, що впливає на живий світ. На нашій планеті можна виокремити чотири середовища мешкання: наземно-повітряне, водне, ґрунтове й організми інших істот.

Якщо проаналізувати різноманіття зовнішнього вигляду рослин чи тварин, що мешкають у одному середовищі, то можна виокремити кілька груп, які мають схожу організацію тіла. Такі типи побудови організмів, що про-

37

Формування однакових життєвих форм у неспоріднених організмів зумовлене виникненням подібних адаптацій до схожого впливу екологічних факторів. Очевидно, що для польоту потрібні крила, а для підтримання великої кількості листків — міцні здерев’янілі стовбури. Споріднені організми також часто мають подібні життєві форми.

Найбільше різноманіття умов і видів є в наземноповітряному середовищі

Наземно-повітряне середовище є найбільш екологічно варіабельним: дія екологічних факторів суттєво змінюється залежно від регіону, пори доби чи року, висоти над рівнем моря тощо. Отже, пристосування організмів до існування в цьому середовищі різноманітні. Крім того, завдяки адаптивній радіації в численних екологічних нішах наземно-повітряного середовища виникла й мешкає більшість видів багатоклітинних організмів. Перш ніж перейти до його розгляду, зауважимо, що окремого повітряного середовища не існує. Річ у тім, що жодна істота не існує все життя, від народження до смерті, у повітрі. Хоча деякі птахи, як-от серпокрильці (рис. 6.2), можуть не приземлятися по кілька місяців, у шлюбний період для висиджування яєць і вигодовування пташенят вони все одно використовують наземне середовище.

Рис. 6.2. Серпокрилець чорний

A. Серпокрилець у польоті. Б. Вигодовування пташенят у «наземному» гнізді.

Наявність освітлення сприяла формуванню великих екосистем і органів зору

Характерною ознакою наземно-повітряного середовища є наявність і мінливість освітлення в ньому. Саме завдяки видимому світлу1 на суходолі сформувалися великі екосистеми: фотосинтез, який здійснюють рослини на світлі, є основним джерелом поживних речовин для всієї екосистеми (докладніше у § 17). Утім, світлові умови в різних частинах середовища не є одноманітними. Тому одні рослини здійснюють фотосинтез лише за високої інтенсивності світла (світлолюбні), інші ж призвичаїлись до незначної його кількості (тіньолюбні). При цьому фотосинтетичні системи останніх володіють вищою чутливістю до світла, тобто забезпечують фотосинтез навіть у тіні.

1 Промені видимого світла (400–800 нм) є лише частиною всього діапазону електромагнітних хвиль.

38

Велика мінливість температури спричинила появу різноманітних адаптацій

Температурні умови наземно-повітряного середовища надзвичайно різноманітні: від –50 °С на полюсах до +40 °С у тропіках. При цьому температура може суттєво змінюватися протягом доби: у пустелі Сахара середньорічна різниця температури дня й ночі — 20 °С. Тому окремі групи організмів пристосовуватимуться до різного діапазону температур, за яких вони існують. Також організми мають адаптації, потрібні для терморегуляції, й про них детально йтиметься окремо у § 8.

Види живих організмів, що живуть за високих температур навколишнього середовища, отримали назву теплолюбних. Їхньою визначальною рисою є нездатність переносити прохолодні умови. Річ у тім, що біохімічні реакції теплолюбів мають нормальну швидкість лише за підвищених температур. Яскравими прикладами таких організмів є види, що живуть у тропічних

1 Це справедливо лише для територій, розташованих між полярними колами.

39

Параметри тіла тварин залежать від температурних умов, у яких вони живуть

Для теплокровних тварин (птахів і ссавців) існує залежність між розмірами тіла й температурою середовища (рис. 6.5). Правило Бергмана стверджує, що у тварин одного чи близьких видів середні розміри тіла збільшуються зі зменшенням температури середовища життя. Це пояснюється тим, що тіло втрачає теплоту через власну поверхню, а утворює — у своєму об’ємі. Однак площа поверхні зростає, як квадрат лінійних розмірів, а об’єм — як куб2. Тому

1 Від грец. ana — повторно і bios — життя: у підсумку означає «воскресіння».

2 Порівняйте: площа поверхні куба дорівнює 6a2, а об’єм — a3. При збільшенні ребра куба у два рази площа поверхні фігури зросте в 4 рази (22 = 4), а об’єм — у 8 разів (23 = 8).

40