Лабораторная работа №

П0ЧВА КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ. ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ. АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К ОБИТАНИЮ В ПОЧВЕ И В ДРУГИХ ОРГАНИЗМАХ

Цель: познакомиться с адаптациями живых организмов к почве и другим организмам как средам обитания; закрепить знания по экологическим группам педобионтов.

Оборудование: коллекции насекомых, гербарные образцы растений, таблицы и рисунки внешнего и внутреннего строения животных и растений.

Ход работы

1. На основании представленного материала выделите адаптивные признаки организмов к почве и живым организмам как средам обитания

2. Объясните значение адаптации организмов к данным средам жиз­ни для каждого случая.

3. Заполните табл. 1 и 2.

Вид	Адаптации	Значение адаптации
Дождевой червь
Медведка
Личинка майского жука
Крот
Личинка жука-щелкуна Щелкуны (лат. Elateridae) — семейство жуков. Длина тела обычно 7-20 (иногда до 50) мм. Около 10 000 видов, в Евразии и Америке; в России несколько сот видов, почти повсеместно. Личинки (проволочники) повреждают корни многих растений. Название получили в связи с характерными особенностями строения и поведения. Снизу на переднегруди имеется пальцевидный отросток, направленный назад, а на среднегруди соответствующая ему выемка. Перевернутый на спину жук выгибается, извлекая отросток из выемки и упирая его в ее край, после чего со щелчком возвращает отросток в выемку. В результате этого щелчка жук подпрыгивает. Жук будет продолжать щелчки до тех пор, пока не перевернется на брюшную поверхность и не встанет на ноги ичинки Основная статья: Проволочник Слева: Agriotes mancus; справа: Horistonotus uhlerii Личинки многих видов щелкунов, также называемые проволочниками за вытянутое тело с жесткими блестящими покровами, являются серьезными многоядными вредителями, повреждая подземные части сельскохозяйственных, садовых и лесных культур.[1] Тело личинки удлинённое, состоит из 13 сегментов (у представителей подсемейства Cardiophorinae с ложной добавочной сегментацией), цилиндрическое, полуцилиндрическое или уплощенное, с сильно и ровно склеротизированными покровами. Обычно почти голое тело, редко имеет плотный волосяной покров. Окрас варьируется от светло-жёлтого до тёмно-коричневого.[1]
Энхитреиды
Почвенный клещ ятлик Одуванчик
Мятлик
Одуванчик

Адаптации организмов к живым организмам как среде обитания

Вид	Адаптации	Значение адаптации
Аскарида
Бычин цепень
Блоха собачья
Пиявка медицинская
Вошь платяная
Петров крест
Росянка
Погремок
Повилика

Сделайте выводы об основных адаптация организмов к обитанию в почве и в (на) живых организмах.

4. На основании материала по экологическим группам животных - педобионтов заполните табл. 3.

Таблица 3

Виды	Экологическая группа	Адаптации
Раковинная амеба
Коловратка
Личинка майского жука
Дождевой червь
Почвенный клещ
Личинка жука-щелкуна
Почвенная нематода
Тихоходка
Жужелица жука-землекопа
Коллембола
Многоножка кивсяк
Медведка
Крот
Землеройка
Цокор

Ответьте на вопросы:

1. В чем специфика почвы как среды обитания?

2. Какие экологические факторы действуют на организмы в почве?

3. Какие основные группы адаптации к этой среде имеют педобионты?

4. Назовите основные типы морфологических адаптаций насекомых-педобионтов к обитанию в почве.

5. Приведите примеры организмов, использующих почву как среду обитания только на определенной стадии развития.

6. Какова специфика живых организмов как среды обитания?

7. Приведите примеры экто- и эндопаразитов, эндосимбионтов.

8. В чем преимущества и недостатки паразитического образа жизни организмов?

Почва – поверхностный слой земной коры. Она представляет собой, по Докучаеву, естественноисторическое тело, созданное совместным воздействием на горную породу воды, воздуха и организмов. Важнейшей ее особенностью является полидисперсность или трехфазность (твердая – почвенные частицы, жидкая – вода, газообразная – воздух), непрозрачность и почти всегда насыщенность водными парами.

Животные, обитающие в почве, по-разному используют ее. Мелкие - простейшие, коловратки, брюхоресничные – обитают в пленке воды, обволакивающей почвенные частицы. Это геогидробионты. Они мелки, уплощенной или удлиненной формы. Дышат кислородом, растворенным в воде, при недостатке влаги им характерно оцепенение, инцистирование, образование коконов. Остальные обитатели дышат кислородом воздуха – это геоатмобионты.

Почвенных животных подразделяют по размерам на группы:

наннофауна – животные размером до 0,2 мм;

микрофауна – животные размером 0,1-1,0 мм;

мезофауна - размером более 1,0 мм;

мегафауна – позвоночные животные.

По степени связи с почвой педобионтов подразделяют на следующие группы:

геобионты – животные, вся жизнь которых проходит в почве;

геофилы – животные, часть жизненного цикла которых связана с почвой;

геоксены – животные, связанные с почвой случайно или используют ее в качестве убежища.

В пределах разных систематических групп беспозвоночных животных выделяются разнообразные жизненные формы.

По характеру питания почвенные животные подразделяются на следующие группы: хищники, паразиты, некрофаги, сапрофаги, фитофаги.

Энхитреиды - мелкие кольчатые черви длиной в 10-25 миллиметров - обитают в местах, где много разлагающегося органического вещества; они встречаются как в почвах, так и в грунте водоемов. Особенно много их в кислых органических почвах - от 85 до 250 тысяч на квадратный метр. Биомасса энхитреид на таком же пространстве составляет часто 0,3-30 граммов.

Энхитреиды перерабатывают органическое вещество, способствуют накоплению в почве гумуса, очистке сточных вод. В качестве корма для молоди рыб на осетровых заводах специально разводят "белого энхитрея". Подобно дождевым червям, энхитреиды, совершая миграции в почве, прокладывают ходы, улучшают водный и воздушный обмен, а также в известной мере способствуют перемешиванию поверхностных слоев почвы, но заселяют они в основном самые верхние слои почвы - до 20-30 сантиметров. Довольно велика роль этих червей в северных районах. Так, в Якутии на вечномерзлотных почвах биомасса энхитреид достигает 5-6 граммов на квадратный метр, что составляет половину от биомассы дождевых червей. Интересно, что энхитреиды охотно питаются экскрементами дождевых червей, которые, в свою очередь, едят экскременты энхитреид. Энхитреиды - гермафродиты, но многие виды могут размножаться и партеногенетически; скорость развития зависит от температуры. В отношении водных форм известно, что их цикл продолжается от 68 до 261 дня. По степени пигментации, размерам и экологическим особенностям различают энхитреиды подстилки, гумусового и минерального слоев почвы.

КЛЕЩИ

КЛЕЩИ (Acarina), отряд мелких паукообразных, объединяющий ок. 20 тысяч видов. Туловище цельное или разделено на 2 части, которые не соответствуют головогруди и брюшку пауков, – граница проходит несколько ближе к передней части тела. Обычно имеется 6 пар придатков, из которых 4 задних пары у большинства взрослых особей – ноги (личинки, как правило, шестиногие). Членики ног – тазик, вертлуг, бедро, колено, голень и лапка. Лапка (концевой членик) обычно вооружена коготками и стебельчатыми присосками. Самая передняя пара придатков – хелицеры; они клешневидные (грызущие) или образуют колюще-режущие ротовые структуры. Вторая пара – педипальпы, также входящие в комплекс ротовых органов. У самых примитивных клещей они свободные, но в типичном случае срастаются основаниями и вместе с хелицерами и некоторыми другими частями тела образуют «головку», подвижно причлененную к туловищу. Свободные концы педипальп служат щупиками или хватательными приспособлениями. Обычно имеется 4 простых глазка. У представителей некоторых семейств тело мягкое, с кожистыми хитиновыми покровами, у других оно защищено твердыми щитками или панцирем.

Лишь относительно небольшое число видов относится к паразитам или переносчикам заболеваний человека, но и непаразитические формы часто вызывают раздражение кожи. Большинство видов – свободноживущие сапрофаги или хищники. Питаясь разлагающейся органикой, они, подобно земляным червям, играют важную роль в образовании почвенного гумуса. Некоторые клещи питаются соком культурных растений и относятся к вредителям сельского хозяйства.

Панцирные клещи

(Oribatidae) – самая обширная группа почвенных клещей, наиболее обильных в лесных почвах и подстилке. Свои грызущие хелицеры они используют для пережевывания гниющих растительных остатков с обильной микрофлорой. Но наибольший интерес они представляют как промежуточные хозяева ленточных глистов, поражающих овец и других травоядных животных, которые проглатывают выползших на травинки клещей с находящимися внутри личинками гельминтов.

 КЛЕЩИ АКАРИФОРМНЫЕ - фотографии (1)

Личинка жука-щелкуна Щелкуны (лат. Elateridae) — семейство жуков. Длина тела обычно 7-20 (иногда до 50) мм. Около 10 000 видов, в Евразии и Америке; в России несколько сот видов, почти повсеместно. Личинки (проволочники) повреждают корни многих растений. Название получили в связи с характерными особенностями строения и поведения. Снизу на переднегруди имеется пальцевидный отросток, направленный назад, а на среднегруди соответствующая ему выемка. Перевернутый на спину жук выгибается, извлекая отросток из выемки и упирая его в ее край, после чего со щелчком возвращает отросток в выемку. В результате этого щелчка жук подпрыгивает. Жук будет продолжать щелчки до тех пор, пока не перевернется на брюшную поверхность и не встанет на ноги ичинки

Слева: Agriotes mancus; справа: Horistonotus uhlerii

Личинки многих видов щелкунов, также называемые проволочниками за вытянутое тело с жесткими блестящими покровами, являются серьезными многоядными вредителями, повреждая подземные части сельскохозяйственных, садовых и лесных культур.^[1]

Тело личинки удлинённое, состоит из 13 сегментов (у представителей подсемейства Cardiophorinae с ложной добавочной сегментацией), цилиндрическое, полуцилиндрическое или уплощенное, с сильно и ровно склеротизированными покровами. Обычно почти голое тело, редко имеет плотный волосяной покров. Окрас варьируется от светло-жёлтого до тёмно-коричневого.

Многоножка кивсяк

Кивсяки (лат. Julida) — наиболее обычный отряд двупарноногих многоножек. Распространённая группа наземных беспозвоночных, обитающих в лесной подстилке, в том числе и в умеренных широтах.

Тело взрослого кивсяка состоит из головы, многочисленных (более 30) сегментов туловища и тельсона. Тергит, плевриты и стернит каждого туловищного сегмента слиты в единое кольцо и, будучи сильно кальцинированы, представляют собой надёжную защиту от механических повреждений. Длина взрослых кивсяков варьируется от 2 до 20—25 см. Как и другие многоножки, кивсяки дышат с помощью трахей, которые состоят из трахейных пучков, открывающихся стигмами на каждом туловищном сегменте. Развитие выходящей из яйца личинки представляет собой череду линек, в ходе которых увеличивается число туловищных сегментов.

Коллембола Класс Скрыточелюстные (Entognatha)

Ногохвостки (Collembola) относятся к особому классу скрыточелюстных (Entognatha). Это очень мелкие (0,5-5 мм) бескрылые членистоногие, обладающие прыгательной вилкой. По наличию границ между брюшными сегментами и другим признакам ногохвостки делятся на членистобрюхих и слитнобрюхих. Живут в почве, подстилке, некоторые держатся на растениях. Детритофаги.

Членистобрюхая ногохвостка

Почвенная нематода

Во всех наземных экосистемах подавляющее большинство беспозвоночных (как по количеству видов, так и по числу особей) являются обитателями почвы или близко связаны с почвой в определенный период своего жизненного цикла. По расчетам Букле (1923), число видов насекомых, связанных с почвой, составляет 95–98%.

Многоножка

Дождевой червяк

Среди мелких животных, населяющих почву, особое место занимают представители типа круглых червей – Nematoda. Как и простейшие, нематоды обитают в тонких пленках воды или гниющих субстратах, а некоторые паразитируют на корнях растений. По оценкам ученых, численность их обычно составляет несколько миллионов на 1 м², на кислых почвах она может снизиться до нескольких сотен тысяч, а в особо благоприятных условиях возрастает до 50 млн.

По способности приспосабливаться к условиям обитания равных нематодам среди животных нет. В этом отношении их можно сравнить только с бактериями и простейшими одноклеточными организмами. Такая универсальная приспособляемость в значительной мере объясняется развитием у нематод плотной наружной кутикулы, повышающей их жизненную стойкость. Кроме того, форма тела и характер движений нематод оказались пригодными для жизни в различных средах.

Эти прозрачные червячки питаются гниющими останками животных, разлагающимися и живыми тканями растений, почвенной микрофлорой, водорослями. Среди почвенных нематод много фитопаразитов и хищников, питающихся простейшими, более мелкими нематодами и другими беспозвоночными. Некоторые нематоды специализируются на питании грибным мицелием. Установлено, что нематоды способны ежедневно поедать количество бактерий, по массе превосходящее их собственный вес в 10 раз.

Нематоды принимают участие в механическом разрушении растительных тканей: они «вбуравливаются» в отмершие ткани и с помощью выделяемых ферментов разрушают клеточные стенки, открывая пути проникновения бактериям и грибам.

Деятельность нематод имеет большое значение при разрушении корней. Процесс отмирания корней часто начинается при заражении паразитическими нематодами. Для паразитирующих на растениях нематод характерно внекишечное пищеварение. При помощи стилета они впрыскивают в ткани растения секрет пищеварительных желез, содержащий сильнодействующие ферменты. После этого начальные этапы пищеварения протекают вне организма червя, а в кишечник нематоды через тонкий просвет стилета поступает уже полупереваренная разжиженная пищевая масса.