2. Формы энергетических субсидий в экосистему, их влияние на продуктивность.

Продуктивность – это скорость образования биомассы. Всякое дополнительное вложение энергии, увеличивающее продуктивность экосистемы, называется энергетической субсидией. Энергетические субсидии не обязательно организуются человеком. Самый простой пример природной энергетической субсидии является ветер. Ранее уже говорилось, что на приведение в движение круговорота воды тратится около одной трети солнечной энергии, поступающей на Землю. Неравномерный прогрев поверхности планеты приводит к перемещению воздушных масс, что обеспечивает перенос влаги с океана на континенты. Это один из путей дополнительной откачки энергии из солнечного света помимо фотосинтеза. Аналогичные энергетические субсидии может организовать и человек путем искусственного орошения. Природные энергетические субсидии от энергии приливов получают прибрежные зоны океана. Приливы обеспечивают перенос минеральных веществ, пищи и отходов. В результате некоторые прибрежные зоны характеризуются такой же валовой продуктивностью, как и обрабатываемые человеком поля. Возможность получать высокие урожаи человек обеспечил только за счет энергетических субсидий в искусственно созданные им экосистемы (агроценозы). Чрезмерные энергетические субсидии могут понизить продуктивность экосистемы. Например, распашка земель в северных широтах является необходимым компонентом сельского хозяйства, в тропических зонах это приводит к быстрому выщелачиванию почвы и потере в ней органического вещества. Проточная вода может способствовать росту продуктивности экосистемы ручья по сравнению с экосистемой в стоячих водах, но слишком быстрое течение может оказаться разрушительным. Есть естественные экосистемы, которые так же получают энергетические дотации, что приводит к увеличению продуктивности. Заливные луга отличаются большей продуктивностью, чем суходольные. Весенний паводок доставляет биогены на луга, вместе с собой удаляет экскреции. Сообщества мангровых лесов, это высокопродуктивные сообщества, это связано с энергетическими субсидиями. То же самое можно сказать об устьях рек. Дождевые тропические леса – доп энергия за счет дождей, кот-е несут биогены их атмосферы. В мировом океане сущ-т зоны с высокой продуктивностью. Но вообще мировой океан как пустыня – низкая продуктивность в связи с недостатком элементов питания – азот и фосфор. Поэтому - аппвелинг – подъём воды из нижних слоёв вверх. В верхнем слое воды света достаточно для ФС, но нет биогенных соединений, а вот в нижнем наоборот. Устья рек - районы с высокой продуктивностью.

Билет № 13. 1. Системы размножения организмов. Чередование полового и бесполого поколений. половая структура популяции, значение полового размножения. первичное, вторичное и третичное соотношение полов. Половая структура популяции определяется соотношением полов, которая изменяется с возрастом. Соотношение полов – численное соотношение самцов и самок. Первичное соотношение полов – при образовании зигот (определяется генетическими особенностями особи.), вторичное соотношение полов – у новорожденных (независимо от способа рождения), это изменение полового состава связано связанно с действием экологических факторов. Дифференцирующая смертность – эмбриональная смертность. У грызунов часть эмбрионов резорбируют (рассасываются эмбрионы 1 пола). У растений – двудомность, формирование мужских или женских особей зависит от размера корнеплода, большой – ж, маленький – м. Третичное соотношение полов – к моменту наступления половой зрелости, у некоторых животных возможна трансформация пола у репродуктивных особей. Рыб – меченосцы, рыба клоун во взрослом состоянии. Это происходит на гормональном уровне. Рыбы: самки – на нерест, трансформируются в самцов для восстановления соотношения самок и самцов. Есть особи сочетающие в себе признаки самцов и самок – гермофродиты.

Сущ-т половое и бесполое размножение. Рептилии – партеногенез. Серебряный карась – гипогенез. Чередование способов размножения: тля – летом партеногенез, осенью – самки и самцы. Партеногенез – нет генетических различий, но высокая скорость размножения. «-»черты полового размножения: ½ особей не приносит потомства – репродуктивный потенциал снижается. У растений на разных стадиях наблюдается чередование поколений (папоротник – спорофит; заросток – гаметофит). «+»черты полового размножения: Возможность увеличения генетического разнообразия популяции в результате комбинативной изменчивости. При партеногенезе образуется половые клетки. Иногда встречаются однополые популяции. Это вторичное явление. Чаще это самковые популяции. «+» нет проблем связанных с встречей особей; не затрачивается время на брачные ритуалы; все особи достигающие репродуктивного возраста приносят потомство.

2. Положительные взаимодействия популяций различных видов (комменсализм, кооперация, мутуализм). По классификации Одума: различают положительные (когда хотя бы одна из взаимодействующих популяций оказывает на другую положительное возд-е, 2я популяция – также положительное или нейтральное возд-е), нейтральные (ни та ни другая ни оказывают влияния) и отрицательные взаимодействия (когда хотя бы одна популяция оказывает негативное воздействие, другая может оказывать отриц, нейтрал, пол. К положительным относят: 1) Мутуализм (облигатные взаимодействия ++)– форма симбиоза, при которой два разных организма получают преимущество от совместного существования. Мутуализм относится к облигатным (обязательным) взаимодействиям, поскольку ни один из пары организмов не может существовать без партнера. Примерами трофического мутуализма служат взаимоотношения между термитами и обитающими в их кишечнике многожгутиковыми простейшими, между жвачными парнокопытными и обитающими в их желудке инфузориями. В лишайнике симбиоз гриба и водоросли. Грибы – микоризообразователи и деревья. Грибы получают орган в-во, растения – воду, Эл-ты питания, т к грибы увеличивают всасывающую поверхность. Насекомые опылители и опыляемые растения. 2) Комменсализм (+0) - одна популяция получает выгоду, другая - ничего. В зависимости от характера взаимоотношений видов-комменсалов выделяют три вида: комменсал нахлебник - ограничивается использованием пищи организма другого вида (например, в извивах раковины рака-отшельника обитает кольчатый червь из рода Nereis, питающийся остатками пищи рака); комменсал прикрепляется к организму другого вида, который становится «хозяином» (например, рыба-прилипала плавником-присоской прикрепляется к коже акул и др. крупных рыб, передвигаясь с их помощью); комменсал селится во внутренних органах хозяина (например, некоторые жгутиконосцы обитают в кишечнике млекопитающих). 3) Протокооперация (факультативные взаимодействия ++) относится к факультативным (необязательным) взаимодействиям, поскольку оба партнера могут существовать друг без друга. Примерами протокооперации служат: симбиоз актинии и рака-отшельника, симбиоз между человеком и обитающими в его кишечнике непатогенными бактериями, наличие сходной предостерегающей окраски у разных защищенных видов насекомых, например, черно-желто-полосатая окраска тела ос, пчел и шмелей (мюллеровская мимикрия). Бакланы и пеликаны – совместно ловят рыбу. медоуказчик – указывает на наличие мёда в улье, но сам не может их разрушать. Он использует медоедов и медведей). К отрицательным: 1)амменсализм (-0), н-р, антибиотики и микроорганизмы. Гвоздика и роза - в одной вазе роза завянет через полчаса. 2)конкуренция (--) – взаимное подавление видов. М. б. симметричная – виды подавляют друг друга в равной степени и несимметричная. Эксплуатация (косвенная конкуренция) - виды эксплуатируют один и тот же ресурс, более успешный вид использует ресурс эффективнее. Интерференция (прямая к-я) – прямое возд-е между особями, три вида инфузорий. 3) хищничество (-+) -

эволюционно сложившиеся отношения между жертвой и определенным видом хищника. Увеличение численности жертвы расширяет ресурсную базу хищника, а увеличение численности хищника является элиминирующим фактором для жертвы. Существуют специализированные (скопа) и универсальные (гиены) хищники. Хищник может оказывать благотворное влияние на жертву: 1) регулятивное – регулировать численность жертвы, в Скандинавии решили повысить численность белой куропатки, уничтожали хищников, произошел временный рост числ-ти, затем упадок. 2)-селективное – отбор, н-р, хищники уничтожают особи с аномалиями и отклонениями от нормы, необычные формы привлек-т внимание 3) санитарное – илюминир. больных особей. н-р, волк вспугивает оленей, выделяет больных и преследует их.

Билет № 14.1. Адаптации животных к недостатку воды.

1)Далеко не у всех животных существуют адаптации к экономному расходу воды. Н-р, древесная крыса – питается кактусами, бегает по ним. 2) Термо- и водорегуляция тесно связаны друг с другом. Получение воды: питье, сочные корма, метаболическая вода (обр-ся при полном окислении орган-х соединений, особенно при ок-ии жира), абсорбция воды на кожных покровах (амфибии). Пути потери воды: мочеиспускание ( для выведения мочевины необходима вода, у птиц и рептилий – мочевая кислота – мало воды, у рыб – аммиак кон-й продукт азотистого обмена), дыхание, потоотделение, дефекация. Ксеробионты: У верблюда имеются приспособления для экономного расхода воды: t в пустыне выше, чем t тела верблюда, поэтому он потеет - + тепловая отдышка. Меньше позволяет потеть верблюду и антилопе - суточное колебание t, на 6 градусов, днем до 41, ночь до 34.Днем верблюд нагревается до 40, но не потеет, а ночью он избавляется от тепла. Утром t тела у него 34. У верблюда оч концентрированная моча – конце-я электролитов в моче в 2 раза больше, чем у человека. У верблюдов очень сухие экскременты. Шерстный покров: стриженный теряет воды больше, чем неостриженный. Шерстный покров защищает организм от перегревания. Потоотделение происходит очень экономно. Выделяется столько же воды, сколько испаряется. = шерсть всегда сухая. Шерсть – теплоизолирующий барьер. Потеет оч экономно. Вынослив, когда бежит, шерсть сухая. Способен потреблять большое количество воды. Вода равномерно распределяется и экономно расходуется. Выдерживает очень сильную дегидратацию (до 20%). При дегидратации увеличивается концентрация электролитов. Нарушается кровоток, замедляется газообмен. У мозоленогих э\ц имеют вытянутую форму( палочки, утолщенные с двух сторон). Это адаптация к большим потерям воды. При дегитратации происходит загустение жидкостей, увеличение вязкости крови. такие э\ц могут протиснуться через самые мелкие капилляры. Горбы содержат запас жира, при распаде к-ого выдел. метаболич. вода. Жир в горбах не явл. источником метаболич. воды, он служит источником Е. В процессе дыхания у верблюда теряется столько же воды, что и при окислении жира – нулевой баланс ф-ии: источник Е и воды. Кенгуровая крыса – существует механизм реабсорбции воды. Часть воды абсорбируется в воздухопроводном аппарате. Так же абсорбация воды может происходить и кожей.

2. Спячка животных, ее формы. Особенности гибернирующих животных. Значение: адаптивное – позволяет пережить неблагоприятные условия (жара, холод). 2 вида спячки: летняя – эстевация и зимняя – гибернация. Особенности летней: звери спят при высокой температуре окружающей среды. Происходит снижение обмена вещ-в. Хар-на для засушливых районов, с недостатком воды. Причина эстевации – знач снижение кормовой базы. Пусковой механизм – изменение соотношение витамина С (в траве, насекомых) и витамина Е, кт-й оказывает ингибирующее действие. Е в токофероле, кот-ёй в желтой траве, она появляется при высоких температурах. Витамин С понижается, токоферол повышается – спячка. Хар-на для черепах, тушканчиков, мадагаскарских обезьян. Гибернация – животные устраивают убежища, суслики заделывают вход в нору; жив-е запасают жир, нект-е корм; имеют бурый жир – он играет важную роль при пробуждении, располагается вблизи кровеносных сосудов, при окислении его происходит выбрасывание тепла в кровь.3 вида гибернации: зимний сон, зимняя спячка с пробуждением, непрерывная зимняя спячка.

Зимний сон - характеризуется незначительным понижением уровня обмена веществ, частоты дыхания. Мало отличается от обычного сна. Выход происходит быстро. Свойственен крупным млекопитающим (медведь). Теряют мало тепла, тратят много жира. Просыпаются рано. Но бывают неурожайные годы – жир не накапливается, не впадают в зимний сон. В России – бурый, белогрудый (гималайский), белый – зимой спят беременные самки, самцы бодрствуют. Замедление физиологии незначительно. В том числе внешние раздражители. Спячка с пробуждением – виды запасают корм, используют его в весеннее время ( енотовидная собака). Хомяк – устраивает запасы. Бурундук – запасает семена хвойных.

Непрерывная гибернация -заметное понижение уровня метаболизма. Сильно замедляется обр-ия мочи, понижается температура, изменяется активность головного мозга. Спят клубочком. Изменяется порог чувствительности к действиям некоторых неблагоприятных факторов (чума у суслика, яды, радиоактивное облучение). У человека понижается температура сердечной мышцы, как следствие нарушение проводимости. Понижение температуры у суслика не приводит к подобным нарушениям. Пробуждение происходит медленно, нарушена координация (послеспячковое опьянение). Экстренное пробуждение при разрушении норы. Существует состояние промежутка между спячкой и бодрствованием – торпидное состояние. При кратковременном понижении t . Мышовка лесная – грызун, питается животной пищей (70%), спит зимой, низкая плодовитость (1 помет в год). Хвост в 2 раза длиннее тела. Мелкие птицы – колибри – имеют неблагоприятное соотношение. Ночью впадают в оцепенение.

билет № 15. Влажность как экологический фактор.

В жизни организмов вода выступает как важнейший эколо­гический фактор (периодический). Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. По способу регулирования водного режима наземные расте­ния подразделяются на две группы: пойкилогидридные и гомеогидридные. Пойкилогидридные растения — это виды, не способ­ные активно регулировать свой водный режим. У них нет каких-либо особенностей анатомического строения, которые способствовали бы защите от испарения. У большинства отсут­ствуют устьица. Транспирация равна простому испарению. Со­держание воды в клетках находится в равновесии с давлением паров в воздухе или определяется его влажностью, зависит от его колебаний. К пойкилогидридным растениям относятся грибы, наземные водоросли, лишайники, некоторые мхи, из высших рас­тений — тонколистные папоротники тропических лесов. Гомеогидридные растения способны в определенных пре­делах регулировать потерю воды путем закрывания усть­иц и складывания листьев. В клеточных оболочках отклады­ваются водонепроницаемые вещества (суберин, кутин), по­верхность листьев покрыта ку­тикулой и т. д. Это дает возмож­ность гомеогидридным расте­ниям поддерживать на сравнительно постоянном уровне содержание воды в клет­ках и давление водяных паров в межклетниках. Транспирация по величине, дневной и сезон­ной динамике значительно от­личается от свободного испа­рения смоченного физическо­го тела. Эта группа составляет боль­шинство высших сосудистых растений, формирует расти­тельный покров Земли. 1. гибербионты – живут в воде, нет специальных механизмов к экономному расходу воды. 2. гигробионы – обитатели увлаж. Мест, не переносят засуху. Устьицы на обоих сторонах, корни толстые слоборазвевтвленные, кутикулы нет, развита аэренхима.(калужница) 3. ксеробионты – засушливый климат. 4. мезобионты – в умер. увлажнении, адаптации не очень развиты. Теряют раст. воду: испарение через устьица носит регулир. характер – транспирация, гуттация. Получают воду через корни, через другие органы, непокрытые пробкой. Адаптации растений: Пути потери воды: транспирация, гуттация – выделение капельно-жидкой воды при повышении влажности. Пути поглощения: почвенные растворы, поглощение воды неодревесневшими стеблями и листьями. Адаптации: 1. избегают засуху. Эфемеры (однолетники) – короткий вегетационный период (до 20 дней), однолетники. Эфемероиды – многолетники (тюльпаны). У эфемероидов засушливый период в состоянии луковицы, клубня, у эфемеров – семя. Могут много лет ждать пока засуха спадет, чтобы прорасти. У нас – медуница, сон-трава, калужница. Эфемероидность связана с дефицитом света, прорастают пока нет листьев. 2. суккуленты – сем. толстянковые, молочайные, кактусовые.* наличие развитой водозапасающих органов – стебель, лист.* пов-ая корневая система, питание - атмосферные осадки.* форма тела, шарообразная.* наличие САМ - метаболизма – устьица закрыты в дневное время, СО2 поглощается ночью, днем распад соединений, транспирация происх. медленно.* сокращено количество устьиц – воду транспирируют экономно. 3. склерофиты – корень проник. на большую глубину, до грунтовых вод (17-20м). Листья мелкие, покрыты восковым налетом, кутикула, волоски, летний листопад. У нас склерофиты на болотах - вода есть, но не подходящего качества (холодная, закисленная) (клюква, брусника).