Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология животных. Учебник
.pdf
131
ражающийся в резком повышении численности и часто сопровождающийся не-
благоприятными воздействиями на те или иные условия жизни человека [2].
В 1938–1939 гг. в Бразилии разразилась крупнейшая вспышка малярии,
унесшая около 12 тыс. жизней. При исследовании причин этой эпидемии выяснилось, что в 1929 г. в Бразилию на скоростном истребителе, прилетевшем
из Южной Африки, попало какое-то количество малярийных комаров, которые оказались способны выживать на открытых плесах вне леса и залетать
в жилища. Размножение этих комаров и вызвало в конечном итоге вспышку
заболевания. Местные виды малярийного комара плодились только в затененных участках водоемов, среди сплошных лесов, где не было постоянного населения; поэтому до тех пор и не было эпидемических вспышек малярии [2].
Акклиматизация
Аналогичные закономерности часто проявляются и при направленной акклиматизации видов, представляющих ценность для человека. И в этом случае
стихийная, экологически непродуманная интродукция вида в новые условия
может окончиться неудачей либо по причине неблагоприятного выражения ка-
ких-либо экологических факторов, либо в силу недостаточной численности исходной колонизирующей группы [5].
В этом отношении весьма демонстративна история появления домовых
воробьев в Америке. Она началась с того, что в 1850 г. на мачтах прибывшего
из Англии корабля была обнаружена пара домовых воробьев. Их появление совпало с распространенным после приобретения Штатами независимости представлением об Англии как о «старушке-родине». Символом ее оказались и прибывшие из Англии воробьи. Эта первая пара погибла (может быть, ее просто
обкормили). Тогда американцы уже намеренно ввезли из Англии партию воробьев, которые успешно укоренились на новом месте, тем более что их на первых порах охраняли и подкармливали. Однако через некоторое время воробьи
размножились настолько, что стали буквально бичом сельского хозяйства,
уничтожая значительную долю урожая зерновых и плодово-ягодных культур.
Пришлось принимать экстраординарные меры по их истреблению. Однако
большого успеха это не приносило, и лишь относительно недавно численность
воробьев снизилась до уровня, выводящего их из категории вредителей. При
этом причиной снижения численности послужили не столько меры по истреблению этих птиц, сколько переход сельского хозяйства США с конной тяги на
использование автомашин и тракторов [2].
132
Вспышка численности через некоторое время после интродукции, как
правило, сопровождает удачно прошедшие случаи акклиматизации и нередко
способствует переоценке ее результатов. В этом случае последующий спад
численности, который нередко трактуется как показатель неудачи, на самом деле знаменует собой фазу устойчивого вхождения вида в биоценоз. Именно этот
уровень характеризует установившуюся продуктивность [2].
Вхождение акклиматизированного вида в состав местного биоценоза всегда в той или иной степени связано с перестройкой всего сообщества. Иногда
такие перестройки имеют достаточно сложный вид [2].
Так, в 1788 г. в Австралию впервые завезли овец и крупный рогатый скот.
В связи с этим возникла проблема разрушения их помета на пастбищах, которая была решена лишь после того, как в 1967 г. из Африки было интродуцировано 4 вида навозников, деятельность которых восстановила экологическое
равновесие [2].
Все это говорит о том, что при подготовке проектов акклиматизации
весьма важно кроме учета исходных характеристик мест интродукции прогнозировать не только предполагаемую пользу в виде эксплуатации популяций ин-
тродуцента, но и его возможное значение для всего биоценоза. Вид-
интродуцент, например, может оказаться более сильным конкурентом, чем
местные, и способствовать их вытеснению. Так, проведенная в середине XIX в.
акклиматизация в Австралии диких кроликов превратила их в мощных конку-
рентов домашнего скота [2].
Гидротехническое строительство
Существенное значение в изменении состава и биотических связей в вод-
ных сообществах имеют гидротехнические сооружения. Известно, что откры-
тие в 1869 г. Суэцкого канала привело к появлению в Средиземном море ряда
видов гидробионтов из Красного моря. Отмечены и обратные перемещения, но
они выражены слабее. Миграция, приводящая к смешению фаун, ослаблена
наличием в середине трассы канала Большого Горького озера, отличающегося
повышенной соленостью воды. В отличие от Суэцкого, Панамский канал оказался практически непреодолимым для морских видов по причине включения в
его трассу примерно 65 км пресной воды озер. В этом участке отмечено лишь
несколько видов эвригалинных рыб, и только для одного атлантического вида
доказано прохождение через весь канал (Ч. Элтон, 1960). Сколько-нибудь заметных экологических сдвигов ни в одном из этих двух случаев не описано [2].
133
Гораздо более трагичными оказались последствия построенного в 1829 г.
судоходного канала в обход Ниагарского водопада. В течение столетия заметных экологических сдвигов здесь не наблюдалось, но после реконструкции канала в 1922 г. началось массовое расселение морской миноги по системе Великих озер. Ранее обитавшая в озере Онтарио пресноводная форма этого вида
в начале 30-х гг. заселила озеро Эри, но не размножалась в нем, видимо, из-за
непригодности для нереста впадающих в озеро рек. К середине 40-х гг. минога
распространилась по всей системе, включая озеро Верхнее, и сильно размно-
жилась. Так, первые две миноги были пойманы в озере Верхнее в 1945 г., а в
1961 г. их было выловлено уже около 70 000. При этом миноги нанесли огромный урон запасам промысловых рыб, особенно гольца, уловы которого
неуклонно снижались [2].
Известно отрицательное влияние плотин гидроэлектростанций на воспроизводство запасов рыб в связи с перекрытием нерестовых путей; специальные каналы для пропуска рыбы строятся далеко не везде, и не все рыбы эффек-
тивно их используют. Создаваемые плотинами водохранилища также нередко
подрывают запасы рыб, затапливая прежние нерестилища. Кроме того, неустойчивость водного режима водохранилищ нередко бывает причиной обсы-
хания нерестилищ при резких сбросах воды [6].
Много рыбы погибает, попадая в оросительные системы. При этом до
90 % их попадает туда ночью, так как в это время у рыб не выражена реакция
на направление и скорость течения. Поэтому рационально регулировать время
забора воды или же организовывать «световую защиту» на входе оросительной
системы [6].
Образование водохранилищ на больших площадях кардинально меняет
облик ландшафта. Исчезают прежние (лесные, луговые) биоценозы, формируются системы «пограничных» околоводных сообществ, состав и функции которых находятся под климатообразующим и гидрологическим влиянием водохранилища. Неустойчивость уровня воды и в этом случае оказывает отрицательное
воздействие, в частности, на околоводных млекопитающих и птиц, заселяющих
побережья, сплавины и мелководные зоны водохранилищ [6].
Изменение ландшафтов
В современных условиях антропогенное изменение ландшафтов представляет собой наиболее мощный и постоянный фактор, оказывающий влияние
на видовой состав, структуру и экологические связи в экосистемах [2]:
134
1. Антропогенные изменения ведут к обеднению видового состава
и упрощению биоценотических связей в экосистеме; упрощение почти всегда
связано со снижением устойчивости систем как к внешним воздействиям, так
и к нарушениям динамического равновесия внутрисистемных взаимосвязей.
2. Связанное с деятельностью человека введение в исходный тип ланд-
шафта элементов мозаичности увеличивает биологическое разнообразие
и усложняет связи в биоценозе; это повышает устойчивость антропогенных
биоценозов такого типа.
3. Антропогенные («культурные») ландшафты всегда в чем-то несут черты, свойственные каким-либо естественным. Это определяет их пригодность
и даже привлекательность для организмов определенных жизненных форм.
На этом строится формирование биотических комплексов антропогенных экосистем.
Вместе взятые, эти свойства антропогенно измененных ландшафтов
определяют дифференцированную реакцию живых организмов на новые условия и лежат в основе антропогенных сукцессий преобразуемых человеком эко-
систем.
Синантропизация фауны
Дифференцированная реакция разных видов — наиболее общая законо-
мерность биоценотического ответа на антропогенные преобразования ландшафтов. Реакция каждого вида на изменение окружающих условий определяется тем, как соотносятся эти изменения с эволюционно сложившимся отношени-
ем вида к комплексу условий его существования, т.е. основывается на экологи-
ческих правилах оптимума и минимума. Основная причина вымирания видов
животных в последние столетия заключается не в физическом их истреблении,
а в нарушении условий нормального существования и воспроизведения. Даже
в «классических» случаях прямого уничтожения (бизоны, странствующий го-
лубь и др.) фактической причиной вымирания было нарушение основ популяционной структуры и соответственно механизмов репродукции и ее контроля.
«Добивали» уже не организованных в саморегулирующиеся популяции особей,
доживающих свой индивидуальный срок [2].
Сказанное определяет стратегию человека по отношению к исчезающим
видам. Для их сохранения следует направленно охранять оставшиеся популяции на специальных заповедных территориях, сохранивших «эталоны» нетронутых зональных экосистем, а если это уже невозможно — сохранять их в ис-
135
кусственных условиях. Виды, условия для нормального существования которых
еще сохранились на достаточных для жизни площадях, могут быть восстановлены путем применения необходимых биотехнических мероприятий или через фазу охраны и воспроизведения в искусственных условиях с последующим
выпуском в природу. Такая работа ведется; ее эффективность зависит от
степени экологической обоснованности тех или иных проектов [2].
Но в составе экосистем, подвергающихся антропогенному воздействию,
всегда есть виды, получающие в измененных ландшафтах достаточные возможности для реализации экологических требований к среде, а в ряде случа-
ев — даже определенные преимущества. Такие виды встречаются в культурных
ландшафтах в большем числе, а подчас полностью порывают связи с исходными сообществами. Так формируются экосистемы сельскохозяйственных ландшафтов, населенных пунктов, зон отдыха и т.п., включающие широкий круг
видов вплоть до синантропов — животных, направленно эволюционирующих
по линии связи с человеком и в настоящее время почти не встречающихся вне
сферы влияния его деятельности [2].
Процесс синантропизации — постепенный и достаточно длительный.
Начинается он с предпочтительного поселения представителей какого-либо ви-
да в антропогенно измененных ландшафтах. Известно, например, что в Европе
ряд видов птиц (черный и певчий дрозды, вяхирь, кольчатая горлица и др.)
в древесных насаждениях городов и других населенных пунктов достигают
большей численности и плотности населения, чем в естественных биотопах.
Белые трясогузки в Финляндии в 85 % случаев гнездятся в постройках челове-
ка; в Подмосковье эта цифра еще выше. Причина заключается в том, что культурное лесное хозяйство предусматривает расчистку леса от бурелома, куч хвороста, поваленных дуплистых деревьев, тогда как в постройках человека глубо-
кие убежища, необходимые для гнездования трясогузки, весьма много-
численны. Та же тенденция свойственна многим другим закрытогнездящимся
видам птиц и летучих мышей [2].
136
2. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Тема «Введение в экологию животных.
Адаптации и жизненные формы животных»
Практическая работа 2.1. Характеристика основных сред жизни
Цель: изучить особенности естественных сред обитания живых организмов.
Ход работы. Используя теоретический материал, составьте характери-
стику каждой из сред обитания, заполнив табл. 1.
Таблица 1
Характеристика сред обитания
Параметры
среды
Их характеристика
Приспособления
растений и животных
Домашнее задание. Используя данные учебных пособий, заполните
табл. 2 (отдельно для животных и растений).
Таблица 2
Экологические группы животных
по отношению к абиотическим факторам среды
Фактор среды
Экологическая группа
организмов
Приспособления (адаптации)
к данному фактору
Темы «Водно-солевой обмен и минеральное питание животных»,
«Ориентация животных в пространстве»
Практическая работа 2.2. Влияние различных факторов
на скорость сердцебиения дафнии
Основные положения. Дафния — удобный лабораторный объект, так
как она прозрачна. Вы сможете наблюдать работу сердца дафнии после ее обработки различными веществами.
137
Цель: определить, имеется ли связь между скоростью биения сердца
дафнии и веществами, которые вы будете вводить в окружающую среду.
Материалы: микроскоп, дафния (живые особи), предметные стекла,
0,5-процентный спирт, секундомер или часы с секундной стрелкой, чай, кофе,
какао, другие стимуляторы и депрессоры, хлорпромазин, капельницы, ват-
ные волокна.
Рис. 14. Строение дафнии обыкновенной Daphnia pulex (из кн. Сторча):
1 — первые антенны; 2 — мозг; 3 — науплиусов глаз; 4 — сложный глаз;
5 — вторые антенны; 6 — второй печеночный вырост; 7 — фронтальный орган;
8 — мандибула; 9 — максиллярная железа; 10 — сердце; 11 — выводковая камера;
12 — латеральная складка; 13 — экзит пятой пары грудных конечностей; 14 — яичник;
15 — спинной вырост; 16 — кишечник; 17 — экзоподит четвертой пары конечностей;
18 — щетинки четвертой пары конечностей; 19 — эпиподит четвертой пары конечностей;
20 — экзоподит третьей пары конечностей; 21 — щетинки третьей пары конечностей;
22 — вторая пара конечностей; 23 — первая пара конечностей
Ход работы [4]. С помощью капельницы выберите одну или две особи
дафнии из сосуда с культурой и положите их на предметное стекло. Удалите
как можно больше воды с предметного стекла, оставив ровно столько, сколько
138
нужно, чтобы дафнии оставались живыми. Движение животных можно замедлить, положив несколько ватных волокон под покровное стекло. Положите
предметное стекло под микроскоп с малым увеличением и с помощью рис. 14
определите основные части дафнии.
Вам удастся наблюдать очень быстрое биение сердца в прозрачном животном. С помощью другого ученика, который будет засекать время, определите скорость сердцебиения дафнии в нормальных условиях. Сосчитайте число
ударов в минуту, проделайте это трижды, запишите все три скорости. Свет, па-
дающий на объект, не должен быть ярким. При слабом освещении объект будет
лучше виден, и, кроме того, это предохранит от повышения температуры, кото-
рое может привести к гибели животного.
Теперь капните каплю хлорпромазина на предметное стекло. Проследите
за реакцией дафнии. Проведите три измерения, как и раньше. Запишите скорости. Промойте хорошенько капельницы и затем перенесите дафний обратно
в культивационный сосуд.
Положите вторую дафнию на чистое предметное стекло и удалите как
можно больше воды. Определите скорость нормального сердцебиения. Капните
каплю сульфата-альфаамина на дафнию и следите за результатами. Снова запишите скорость сердцебиения.
На третьей особи дафнии определите нормальную скорость сердцебиения
и затем скорость после обработки спиртом. Если позволяет время, можете по
желанию проверить влияние на дафнию других веществ, которые известны как
стимуляторы или депрессоры. Запишите все данные в таблицу. Определите
среднее для каждого набора из трех цифр и среднее, полученное классом, для
контроля и при каждой экспериментальной обработке.
Ответьте на вопросы.
1. Что служит контролем в этом опыте?
2. Какое влияние оказывает добавление химических веществ.
3. Насколько велики различия в скорости нормального сердцебиения
дафнии? Другими словами, одинаковы ли скорости сердцебиения для всех животных или же некоторые особи обнаруживают сильное отличие от среднего
значения?
4. Из данных, полученных всем классом, приготовьте диаграмму анало-
гично той, которую вы готовили в лабораторных работах 1 и 8. Отложите скорость сердцебиения (в подходящем масштабе) на горизонтальной оси и число
особей на вертикальной оси. Покажите нормальную скорость сердцебиения одним цветом и скорость под влиянием различных химических веществ другими
цветами.
139
5. Какова вероятность того, что различия в скорости сердцебиения на са-
мом деле являются результатом случайных вариации, а не обработки химиче-
ским веществом? Объясните ваш ответ, используя полученную диаграмму.
Практическая работа 2.3. Влияние реакции среды
на выживаемость и поведение простейших
Материал и оборудование: бинокулярная лупа пли микроскоп, предмет-
ные стекла, чашка Петри, пипетки, препаровальная игла, кислоты и щелочи
разных концентраций, культура простейших.
Порядок работы [4]
1. Приготовить культуру простейших и растворы кислоты и щелочи не-
обходимых концентрации.
2. Перенести с каплей среды (величина рН которой предварительно опре-
делена) на предметное стекло от 2 до 5–6 простейших и поместить рядом с кап-
лей вторую — с каким-либо из растворов кислоты или щелочи (наименьшей
из взятых концентраций). После наблюдения под бинокулярной лупой за све-
дением простейших в капле их нормальной среды, препаровальной иглой со-
единить обе капли, образовав между ними мостик из жидкости.
3. По мере проникания раствора с иной величиной рН в каплю с про-
стейшими, поведение их будет меняться в зависимости от концентрации и характера реакции взятого раствора. Внимательно наблюдать за изменениями
в поведении и жизнедеятельностью простейших в течение 15–20 минут или до
момента гибели животных.
4. Такие же наблюдения произвести, добавляя к капле с простейшими
растворы кислоты и щелочи с иными концентрациями.
Сделать выводы о влиянии реакции среды на выживаемость и поведение простейших (положительный или отрицательный хемотаксис при разных
рН среды), а также об оптимальных величинах pH для нормальной жизнедеятельности животных.
Практическая работа 2.4. Влияние солености
на выживаемость и поведение простейших
Материалы и оборудование: бинокулярная лупа или микроскоп, пред-
метные стекла, чашки Петри, пипетки, препаровальная игла, солевые растворы,
культура простейших.
140
Общие указания. Задачу можно выполнить двумя способами:
1) длительно культивируя простейших в средах с разным солевым составом
и концентрацией солевых растворов или 2) наблюдая за жизнедеятельностью
и поведением простейших в капле жидкости с определенным составом и кон-
центрацией солей. Второй способ проще и нагляднее, в связи с возможностью
наблюдать под микроскопом все особенности реакции простейших на разные
солевые растворы. Поэтому ниже описано применение последнего способа.
Порядок работы [4]
1. Приготовить культуру простейших (парамеций или других, желательно
более крупных видов) и солевые растворы поваренной соли и смеси ВантГоффа разных концентраций.
2. Перенеся культуру простейших в часовое стекло, отловить тонкой пи-
петкой 3–5 животных и с каплей среды, в которой они находились до этого,
поместить на предметное стекло. Рядом с каплей поместить такую же каплю
солевого раствора. Исследование начать с наименьших, заведомо нетоксичных
концентраций.
Предметное стекло с обеими каплями поместить на предметный столик
бинокулярной лупы и, установив необходимое освещение, увеличение и фокусное расстояние, соединить при помощи препаровальной иглы обе капли
жидкости мостиком из этих жидкостей. Мостик лучше образовать из жидкости
с солевым раствором, введя препаровальную иглу от капли с этим раствором к
другой капле с экспериментальными животными. Благодаря диффузии солевой
раствор из одной капли быстро начнет распространяться во вторую, где нахо-
дятся животные; последние своим поведением сразу же обнаружат отношение
к данному солевому раствору и его концентрации. Чтобы предохранить капли
от высыхания, предметные стекла помещают в чашку Петри с небольшим ко-
личеством воды, закрывают чашку крышкой и наблюдения за животными про-
изводят через крышку.
3. Наблюдение за поведением простейших в капле среды начинают еще
до образования мостика и затем непрерывно продолжают, чтобы уловить изменения поведения животных в момент проникания солевого раствора в среду
(необходимо учитывать, что концентрация раствора при слиянии капель
уменьшится примерно в два раза по сравнению с начальной). Продолжают
наблюдать за поведением животных до полного слияния капель жидкости и выявления отношения простейших к данному солевому раствору. Если раствор нe
токсичен, и концентрация соли не отклоняется резко от оптимальной, то животные не меняют поведения и после слияния капель свободно передвигаются
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]