Біологічні адаптивні ритми організмів.

Біологічні адаптивні ритми організмів.

 

Біологічні ритми – циклічні коливання інтенсивності й характеру біологічних процесів і явищ.
Біологічний годинник – властивість живих організмів орієнтуватися в часі.

 

Фотопериодизм— реакція живих організмів на добовий ритм освітленості, тривалість світлового дня і співвідношення між темним і світлим часом доби.

Під дією реакції фотопериодизма рослини переходять від вегетативного росту до зацвітання. Ця особливість є проявом адаптації рослин до умов існування, і дозволяє їм переходити до цвітіння і плодоношення у найбільш сприятливий час року.

У тварин реакція на довжину світлового дня регулює початок шлюбного періоду, линьки, зимової сплячки і т. д.

Екологічна ніша

 

Кожен вид організмів у процесі свого історичного розвитку при­стосовується до певних умов існування, що визначає його ареал.

 

Екологічна ніша — положення виду в системі біогеоценозу, зумовлене його взаємодією з іншими видами, а також умовами середовища існування.

 

Екологічна ніша – це сукупність умов, за яких можливе існування виду. На відміну від ареалу, екологічна ніша є не лише просторовим поняттям. Вона містить у собі й сукупність умов життя всередині екосистеми, прийнятних для виду, і харчові взаємини виду з інши­ми видами угруповання. Місцеперебування організму – це його «адреса», тоді як екологічна ніша – його «рід занять», або «стиль життя», або «професія».

Наприклад, місцепроживання дрозда включає в себе ліси, парки, луки, сади, городи і двори. Його ж екологічна ніша включає такі фактори, як гніздування та висиджування пташенят на деревах, харчування комахами, земляними черв'яками і плодами, перенесення плодово-ягідних насіння зі своїми екскрементами.

Оскільки види організмів екологічно індивідуальні, то вони мають і специфічні екологічні ніші. Таким чином, скільки на Землі видів живих організмів – стільки ж і екологічних ніш.

 

Організми, що ведуть схожий спосіб життя, як правило, не живуть в одних і тих же місцях. Причина - міжвидова конкуренція. Відповідно до встановленого радянським біологом Р. Ф. Гаузе принципу конкурентного взаємовиключення: два види не займають одну і ту ж екологічну нішу.

 

У природі також діє правило обов'язковості заповнення екологічних ніш: порожня екологічна ніша завжди і обов'язково буде заповнена.

Так, біологами доведено наступне: у містах при підвищенні забруднення території харчовими відходами зростає чисельність ворон. При спробі поліпшити ситуацію, наприклад, шляхом їх фізичного знищення населення може зіткнутися з тим, що екологічна ніша в міському середовищі, звільнена воронами, буде швидко зайнята виглядом, мають близьку екологічну нішу, а саме – щурами. Такий результат навряд чи можна буде визнати перемогою.

 

Білий ведмідь живе в арктичному поясі, у нього біла шерсть,харчується він рибою і морськими ссавцями. Бурий ведмідь поширений в лісах помірного поясу, у нього бура шерсть він всеїдний, на зиму впадає в сплячку. Чому особини цих видів не можуть схрещуватися?

 

Народна мудрість говорить: «В одному барлозі не можуть ужитися два ведмеді», «Природа не терпить порожнечі». Поясніть ці вислови, користуючись отриманними знаннями про екологічні ніши.

Спробуйте дати характеристику екологічної ніши людини.

 

 

Популяції

Пригадайте: Що називають видом? Які критерії виду?

Вид - сукупність особин, що мають спільне походження, подібні морфофізіологічні властивості, та які можуть вільно схрещуватися і давати плідне потомство.

Критерії виду:
1) морфологічний — подібність внутрішньої і зовнішньої будови
2) фізіологічний критерій
3) біохімічний критерій
4) генетичний — у особин одного виду однакова кількість хромосом
5) географічний — зазвичай особини одного виду займають одну територію, один ареал;
6) екологічний — яким чином організми даного виду взаємодіють з іншими видами і з умовами проживання.
Основним критерієм виду є здатність схрещуватися і давати плідне потомство.

Популяція (від латин. populus — народ, населення) — сукупність організмів, що займають обмежений ареал, мають спільне походження та географічно ізольовані від інших популяцій цього виду.

Наприклад, в Африці на площі 4 млн. кв. км мешкає популяція саванных довговухих слонів, що налічує 100 тис. особин. Личинки комарів, що живуть у дрібній калюжі, являють собою популяцію. П'ять кішок і котів у моєму будинку – теж популяція. Наведіть свої приклади)

 

 

 

Основні характеристики популяцій: 1. Чисельність — загальна кількість особин у популяції.2. Щільність — кількість особин на одиницю території (або об’єму простору). Динаміка чисельності і густоти (визначається народжуваністю, смертністю і міграціями).3. Народжуваність — кількість нових особин за певний проміжок часу на одну особину (буває абсолютна і питома).4. Смертність — кількість померлих особин за певний проміжок часу.5. Міграції.6 Ріст популяції — співвідношення народжуваності та смертності

 

Форми організації популяцій

В залежності від способу життя особин розрізняють форми організації популяцій:

1. Поодинокий спосіб життя (особини живуть окремо, утворюючи пари тільки на репродуктивний період – тетеруки).
2. Сімейний спосіб життя (особини утворюють пари на тривалий період – лебеді).
3. Зграйний спосіб життя – тимчасове об'єднання тварин, які виявляють біологічно корисну організованість дій (для захисту від ворогів, добування харчування, міграції), найбільше зграї поширені серед риб, птахів, рідше зустрічаються у ссавців (собачі зграї).
4. Стадо, стая – тривале або постійне об'єднання тварин, в якому здійснюються всі основні функції життя виду: добування корму, захист від хижаків, міграції, розмноження, виховання молодняка. Основу групової поведінки в стаді складають взаємовідносини домінування — підпорядкування, які базуються на індивідуальних відмінностях між особинами. Для стада характерна наявність тимчасового або постійного лідера, який зумовлює поведінку інших особин і часто стада в цілому
5. Колонії – це групове поселення осілих тварин. Колонії можуть існувати довго або виникати на період розмноження (наприклад, чайки, мідії, ластівки, грачі, альбатроси, терміти, бджоли, терміти).
6. Прайди - окремий прайд включає одного самця, 2-3 самок та декілька особин молодняку.

	Колонія		Прайд		Стадо

 

 

 

Популяція завжди перебуває під впливом багатьох факторів. Повінь, пожежа, град, раптові морози, посуха, бурелом, надмірне застосування хімічних препаратів, реконструкція ландшафту, вселення нових видів хижаків, паразитів, епідемії — все це може призвести до повної її загибелі. При зниженні чисельності зменшуються можливості обміну генетичною інформацією, утворюються окремі замкнені кільця близьких родичів, що призводить до зниження життєздатності молоді.

Загибель або різке скорочення чисельності популяції викликає ланцюгову реакцію в біоценозі та може спричинити коливання чисельності популяцій інших видів. Аналіз причин загибелі окремих видів свідчить про те, що зникнення одного виду рослин викликає загибель від 3-4 до 20-30 і навіть більше видів тварин.

Популяція — це не лише структурна одиниця виду, це і еволюційна одиниця. В ізольованій популяції (особливо, якщо вона нечисленна) часто відбувається близьке кровозмішення. Немає припливу "свіжої крові". В результаті інцесту відбуваються мутації. Деякі з мутованих організмів виявляються досить життєздатними, добре адаптуються в навколишньому середовищі. Так відбувається утворення нових видів.

 

Які характеристики властиві популяціям?

Наведіть приклади популяцій.

Які чинники, на вашу думку, можуть впливати на чисельність популяцій?

Чому географічна ізоляція популяцій може призвести до утворення нових видів?

Екосистеми.

Популяції різних видів існують у природі не відокремлено, а мають різноманітні взаємозв’язки. Завдяки цьому утворюються багатовікові угруповання – сукупності популяцій різних видів

 

Біогеоценоз – система популяцій різних видів живих організмів і чинників середовища в межах певної території. Це не просто сукупність, це – система, в якій органічні компоненти (тварини, рослини) нерозривно пов'язані з неорганічними (вода, грунт).

Екосистема — складний природний комплекс живих істот, що взаємодіють з неорганічним середовищем та знаходяться в матеріально-енергетичній залежності від неї.

Р. Молочна

У чому відмінність між цими досить близькими за значенням визначеннями?
Все дуже просто. Екосистема — більш загальне, широке поняття, біогеоценоз —це екосистема на певній ділянці Землі. Наприклад: ріка – це екосистема, ріка Молочна – біогеоценоз.

 

Таким чином, кожний біогеоценоз — це екосистема, але не кожна екосистема — біогеоценоз.

Продуценти, або автотрофи — це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. Їх на Землі є близько 350000 видів. Продуцентами в екосистемі називають зелені рослини, оскільки вони самі утворюють для себе їжу.

Консументи, або гетеротрофи – це організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консумен­тами. До них належать переважно тварини, які живляться іншими організмами або частинками органічної речовини. Кількість видів цієї групи найбільша — понад 1,5 млн

Редуценти — мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук — води, вуг­лекислого газу й мінеральних солей. До редуцентів належать бактерії, гриби. Їх налічується 75 тис. видів.

Стійкість екосистеми

Будь-яка екосистема володіє певною резистентністю — здатність зберігати свою структуру при різних змінах. Основна умова стійкості екосистеми — велике видове різноманіття. Чому це так важливо? Тому що в такому випадку «випадання» одного виду не вплине істотно на інші рівні.
Тим не менш, жодна екосистема, жоден біогеоценоз не вічний.

 

Екологічна сукцесія — це послідовна, закономірна зміна одних угруповань іншими на певній ділянці території, обумовлена внутрішніми факторами розвитку екосистем.

 

Причини екологічної сукцесії — самі різні: зміна природних умов (як природним, так і надзвичайними), зміна біологічного компонента (один вид витіснив з території іншої), вплив людини (майже завжди руйнівний) і т. д.

Практична робота.

Колообіг Карбону

Природні сполуки, до складу яких входить Карбон, постійно зазнають змін, унаслідок яких здійснюється кругообіг Карбону. Важлива роль у кругообігу Карбону належить карбон(IV) оксиду, який входить до складу атмосфери. Цей газ надходить в атмосферу внаслідок багатьох процесів —виверження вулканів, горіння палива, розкладання вапняку, дихання живих організмів, процесів бродіння і гниття. З повітря СO2 у значних кількостях поглинається наземними рослинами та фітопланктоном Світового океану. Процес поглинання СO2 відбувається тільки на світлі — фотосинтез, унаслідок якого утворюються органічні сполуки, що містять Карбон. Із рослин, які поїдаються тваринами, Карбон переходить у тваринні організми. Тварини виділяють Карбон у вигляді вуглекислого газу під час дихання. Рослини і тварини з часом відмирають, починають гнити, окислюватись і частково перетворюватися на СO2, що повертається у повітря й знову поглинається рослинами. А частково рослинні та тваринні рештки у ґрунті перетворюються на горючі копалини — кам’яне вугілля, нафту, природний газ. Горючі копалини використовують як паливо, внаслідок згоряння якого СO2 знову повертається в атмосферу.

Колообіг Нітрогену

У природі Нітроген трапляється як у вільному стані, так і у зв’язаному. У вільному стані Нітроген у вигляді азоту входить до складу повітря (об’ємна частка N2 становить 78 %, масова — 75,6 %). Оскільки азоту з повітря витрачається мало, його запаси в атмосфері залишаються сталими. У складі неорганічних сполук Нітроген у невеликих кількостях є в ґрунті. Проте у складних органічних сполуках — білках — він входить до складу всіх живих організмів, беручи участь у їх життєдіяльності. Безпосередньо з повітря Нітроген у вигляді азоту засвоюють лише деякі бактерії, а всі інші організми здатні засвоювати Нітроген тільки у складі сполук. Рослини засвоюють Нітроген неор­ганічних сполук, як і у ґрунті, у вигляді іонів NH4 i NO3. У рослинах здійснюється синтез білків. Рослини частково поїдаються травоїдними тваринами, і білкові речовини потрапляють до орга­нізму тварин. Під час гниття залишків рослин і тварин під впливом спеціальних бактерій відбуваються складні біохімічні процеси, внаслідок яких органічні сполуки, що містять Нітроген, перетворюються на неорганічні сполуки Нітрогену, які повертаються в ґрунт.

Колообіг Оксигену

Оксиген поширений у живих організмах у складі хімічних сполук, а в атмосфері він представлений двома простими речовинами — киснем O2 і озоном O3. Кисень потрапляє в атмосферу внаслідок фотосинтезу, коли виділяється як побічний продукт фотохімічної реакції. Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери внаслідок поглинання киснем ультрафіолетового випромінювання Сонця. Живі організми використовують кисень у процесі дихання для окиснення органічних сполук до вуглекислого газу й води, які потім знову можуть використовуватися у процесі фотосинтезу.

1. Розгляньте малюнки та опишіть колообіги відповідних речовин. Розкрийте роль людської діяльності у цьому процесі.

 

 

 

2. Складіть схеми колообігів оксігену, карбону, нітрогену, враховуючи вплив живих організмів та господарської діяльності людини.

3. Як відбувається кругообіг Карбону в природі? Яку роль у цьому процесі відіграє фотосинтез?

4. Що таке «парниковий ефект»? Які заходи потрібні, щоб протидіяти цьому явищу? Відповідь мотивуйте.

5. Кисень безперервно споживається з атмосфери як живими істотами. Так і підприємствами різних галузей промисловості, а вміст його в повітрі залишається практично незмінним. Як саме в атмосфері поновлюється кисень?

6. Назвіть функції води в природі.

7. Яке значення колообігу води в природі.

Біосфера.

"На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно

діючої, а тому й могутнішої за своїм кінцевим наслідків,

ніж живі організми, взяті в цілому". В. І. Вернадський

Перші уявлення про біосферу як «область життя» і оболонку Землі були висловлені ще Жаном Батистом Ламарком. Термін «біосфера» ввів в науку Едуард Зюсс у 1875 році. Але тільки в 1926 році з'являється цілісна концепція про біосферу. Автором цієї концепції є Володимир Іванович Вернадський.

ВЕРНАДСЬКИЙ Володимир Іванович - видатний російський і радянський природодослідник, мислитель і громадський діяч. Академік Петербурзької академії наук, професор Московського університету, перший президент Академії наук України. Володимир Іванович прожив довге життя (1863-1945) і більшу її частину присвятив служінню науці. Його вважають основоположником геохімії, біогеохімії, радіогеології, гідрогеології. У коло його інтересів входили також: грунтознавство, кристалографія, мінералогія, біологія, палеонтологія, філософія та історія. Ідеї Вернадського зіграли видатну роль у становленні сучасної наукової картини світу. Вернадський за життя опублікував 473 наукові роботи Крім того, він займався організаторською науковою та громадською діяльністю. Лауреат Сталінської премії

 

Біосфера – це оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої визначається минулою і сучасною діяльністю живих організмів.

Склад біосфери:

Жива речовина — сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів.

Біогенна речовина — продукт життєдіяльності організмів (природний газ, нафта, торф, крейда, горючі сланці).

Нежива (косна) речовина — речовина, в утворенні якої організми не брали участі (гірські породи абіогенного походження, вода льодовиків).

Біокосна речовина — продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (ґрунт).

Головну роль виконує жива речовина!!!

 

Функції живої речовини:
• газова - підтримання постійного газового складу атмосфери;
• концентраційна здатність живої речовини активно поглинати з навколишнього середовища та накопичувати певні елементи, що приводить до утворення корисних копалин

• окислювально-відновна - здійснення кругообігу речовин у біосфері

 

Частка живої речовини (або біомаси) становить 0,01 – 0,02 % від маси косної речовини. Якщо живу речовину рівномірно розподілити на поверхні планети, то вийде шар всього лише в 1,5см.
На частку рослин припадає 95%, на частку тварин – 5 %

Біомаса живих організмів суші представлена на 99,2% - зеленими рослинами, і на 0,8% - тваринами і мікроорганізмами. В океані на частку рослин припадає 6,3 %, на частку тварин – 93,7 %.

 

Вернадський показав і переконливо довів, що існує зворотний зв'язок між живою і неживою природою, тобто живі організми перетворюють і переміщують неживу матерію.

 

Межі біосфери

Оболонка Землі	Висота, глибина	Межі життя
Атмосфера	100-1000 км	10 - 18 км (споры до 20 - 25 км)
Гідросфера	Середня – 3.5 км, найбільша – 11 км	11 км
Літосфера	30 – 70 км	2 – 5 км

Фактори, що обмежують життя:

• Відсутність кисню, СО2 та води у рідкому стані;
• Високі та низькі температури;
• Відсутність мінеральних елементів;
• Надсолоне середовище
• Ультрафіолетове випромінювання

Ноосфера

Практична робота.

Таблиця 1. Природні ресурси

Характеристики	Поновлювані природні ресурси	Невідновні природні ресурси
1. Час, за який утворюються
2. Приклади
3. Методи охорони
4. Значення для людства

 

Таблиця 2. Шляхи вирішення екологічних проблем

Екологічні проблеми	Шляхи вирішення екологічних проблем
1. Зростання населення Землі
2. Урбанізація (зростання великих міст)
3. Використання енергоресурсів
4. Ерозія та забруднення ґрунтів
5. Знищення лісів
6. Кліматичні зміни
7. Забруднення атмосфери
8. Забруднення гідросфери
9. Скорочення біорізноманіття

 

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

Варіант 1.

 

Закінчить речення.

1. Сукупність умов, у яких мешкають особини, популяції й угруповання організмів різних видів має назву…

2. Екологічні чинники - це усі компоненти середовища існування, які …

3. До абіотичних факторів належать…

4. Реакція живих організмів на добовий ритм освітленості має назву…

5. Положення виду в системі біогеоценозу, зумовлене його взаємодією з іншими видами, а також умовами середовища існування називають…

6. Основними характеристиками популяцій є:

7. Біотичними компонентами екосистем є:…

8. Організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей, мають назву…

 

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

Варіант 2.

 

Закінчить речення.

1. Такі умови, до яких особини виду виявля­ються найбільш пристосованими, називають…

2. Чинник, який найбільше впли­ває на виживання, називають …

3. Біологічні адаптації - це…

4. Вид - сукупність особин, які…

5. Сукупність організмів одного виду, що займають обмежений ареал, та географічно ізольовані від інших популяцій цього виду.

6. Основним критерієм виду є…

7. Система популяцій різних видів живих організмів і чинників середовища в межах певної території має назву…

8. Консументи – це…

 

 

Варіант 1.

 

1. Середовище існування
2. впливають на живі організми та їхні угруповання
3. температура, вологість, світло, вітер, течія і со­лоність води, опади, сніжний покрив, магнітне поле Землі
4. Фотопериодизм
5. Екологічна ніша
6. Чисельність, щільність, народжуваність, смертність, міграції, ріст популяції — співвідношення народжуваності та смертності
7. Продуценти, консументи, редуценті
8. Продуценти

 

 

Варіант 2

1. Біологічним оптимумом
2. обмежувальним (лімітуючим)
3. пристосування організмів до умов середовища існування
4. мають спільне походження, подібні морфофізіологічні властивості, та які можуть вільно схрещуватися і давати плідне потомство.
5. Популяція
6. здатність схрещуватися і давати плідне потомство.
7. Біогеоценоз
8. це організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консумен­тами

 

 

1. Оболочка земли, населённая живыми организмами и преобразованная ими, -

А. атмосфера.

Б. биосфера.

В. Литосфера.

Г. гидросфера

В биосфере

А. биомасса растений во много раз превышает биомассу животных

Б. биомасса животных во много раз превышает биомассу растений

В. Биомасса растений равна биомассе животных

Біологічні адаптивні ритми організмів.

 

Біологічні ритми – циклічні коливання інтенсивності й характеру біологічних процесів і явищ.
Біологічний годинник – властивість живих організмів орієнтуватися в часі.