- Вступление
- Жизненные формы животных
- Жизненные формы растений
- Адаптации животных к температуре
- Адаптации растений к температуре
- знать определение понятия «жизненная форма»
- знать формы адаптаций животных и растений к разным условиям среды
- знать правило Бергмана, правило Аллена
- уметь привести примеры описанных адаптаций
Рис. 1. Пейзаж, средняя полоса России
Рассмотрите пейзаж, изображённый на рисунке 1. Какие растения Вы здесь видите? Чем они отличаются?
Вступление
Любой живой организм приспосабливается к тем условиям среды, в которых обитает. На нашей планете сложились разнообразные географические и климатические факторы. Рассмотрим влияние основных абиотических факторов: температура, влажность, свет. В ответ у каждого организма вырабатываются морфологические и поведенческие адаптации, которые в совокупности определяют жизненную форму, которая обеспечивает устойчивость к жизни в данной среде.
Жизненная форма — совокупность морфологических адаптаций организма к основным факторам среды обитания и определённому образу жизни.
Жизненные формы животных
Один из отличительных признаков животных — способность к активному передвижению. Строение тела должно обеспечивать это свойство в той среде обитания, в которой организм обитает. Выделяют группы животных, имеющих специальные морфологические адаптации к жизни в конкретной среде.
Рис. 2. Жизненные формы животных (biontos — живущий)
Рис. 3. Гидробионты: Кальмар (Класс Головоногие моллюски), дельфин (Кл. Млекопитающие), пингвин (Кл. Птицы)
Жизненные формы животных в водной среде обитания
Гидробионты имеют торпедовидную форму тела, так как среда характеризуется большой плотностью и поддерживает тело животного в толще воды. Чтобы уменьшить сопротивление воды и силу трения, у водных животных обтекаемое тело, есть хвостовой плавник.
Животные разных систематических групп имеют схожее морфологическое строение (конвергенция) в связи с однородностью условий в одной среде (рис. 3).
Гидробионтов разделяют на несколько групп в зависимости от глубины обитания и от способа передвижения:
Рис. 4. Планктонные животные
- плейстон — передвигаются по поверхности воды (водомерка);
- перифитон — прикрепляются к поверхности водных растений (пресноводная гидра);
- планктон — пассивно парят в толще воды (дафния, одноклеточные);
- нектон — активно перемещаются в толще воды (рыбы);
- бентос — обитают на дне водоёмов (морская звезда, краб).
Жизненные формы животных в почвенной среде обитания
Рис. 5. Геобионты
Встречаются животные с червеобразной формой тела, которые прокладывают ходы в почве (дождевой червь). У роющих геобионтов передние конечности роющего типа с развитой мускулатурой и вытянутое тело.
Жизненные формы животных в наземно-воздушной среде
Рис. 6. Аналогичные органы аэробионтов
Поскольку наземно-воздушная среда характеризуется неоднородностью, то выделяют разные группы животных. Одни приспособлены к быстрому бегу, другие летают.
Аэробионты (рис. 6) характеризуются наличием крыльев. Аналогичные органы у бабочки, птицы и летучей мыши. Эти животные — представители разных систематических групп, но имеют крылья.
Жизненные формы растений
Рис. 7. Черника (кустарничек)
В пределах каждой экологической группы растений, выделенной на основании их отношений к свету, к температуре и влажности, можно различить такие жизненные формы.
Деревья
Такие растения имеют одревесневающий ствол, крону ветвей. Продолжительность жизни деревьев исчисляются десятками и сотнями лет: они многолетние.
Кустарники
Отличаются от деревьев тем, что формируют несколько стволиков. Многолетние: продолжительность жизни 20–40 лет.
Кустарнички
Миниатюрные кустарники не более 50 см. Часто имеют длинные подземные корневища. Длительность жизни таких растений 5–10 лет.
Травы
Невысокие растения, стебель не одревесневает. По продолжительности жизни травы делят на:
Рис. 8. Разные виды трав
- однолетние
Не имеют органов вегетативного возобновления, отмирают после цветения и плодоношения (пастушья сумка, фиалка).
- двулетние
В первый год формируют органы (корнеплод, кочан) запаса питательных веществ. На второй год происходит цветение и плодоношение, затем отмирают (капуста, культурные сорта моркови).
- многолетние
Имеют отмирающие каждый год надземные части (полынь, одуванчик, земляника).
Адаптации животных к температуре
Температура как абиотический фактор оказывает огромное воздействие на все живые организмы. Существуют температурные пределы, в которых возможно протекание физиологических процессов. Такой интервал составляет от 0 до +50 ⁰С. Однако на нашей планете этот диапазон значительно шире. Минимальная температура на суше может составлять −70 ⁰С, в водной среде — −3,3 ⁰С. В горячих источниках наблюдается повышение температур до +93 ⁰С. Несмотря на это жизнь встречается везде.
При продолжительном повышении температуры тела животного до +42 ⁰С происходит разрушение белка в клетках. При понижении ниже 0 ⁰С приводит к анабиозу. Животные вырабатывают разные морфологические, физиологические адаптации к температурным колебаниям.
В природе существуют две группы животных по отношению к температурным условиям.
Рис. 9. Ёж обыкновенный в спячке
Пойкилотермные (от греч. poikilos — различный, terme — тепло), или холоднокровные. Жизнедеятельность, обменные процессы и активность таких организмов зависит от температуры окружающей среды. Холоднокровные животные: Простейшие, Беспозвоночные, Рыбы, Амфибии и Пресмыкающиеся.
Такие животные обитают либо в приемлемых областях нашей планеты, либо впадают в анабиоз при понижении температуры. Их обменные процессы замедляются, активность прекращается, животные впадают в оцепенение. Такое состояние прекращается при повышении температуры.
Гомойотермные (homoios — одинаковый) или теплокровные. Организм таких животных способен вырабатывать тепло в процессе биохимических реакций и поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне. Теплокровные животные: птицы, млекопитающие. У них высокая скорость обменных процессов, хорошая теплоизоляция (шерсть, жировые отложения или перья).
Среди теплокровных животных выделяют гетеротермные организмы, которые впадают в спячку из-за нехватки пищевых ресурсов. Их обменные процессы замедляются. Гетеротермные животные: сурки, суслики, ежи, летучие мыши и др.
Кроме того, животные вырабатывают адаптации, которые помогают приспособиться к постоянно меняющейся температуре окружающей среды:
- поведенческие (миграции, перелёты птиц);
В утренние часы саранча ложиться на бок, чтобы увеличить площадь нагрева тела. А в жаркий полдень под солнечные лучи попадает только узкая спинка.
- физиологические: включают в себя химическую и физическую терморегуляции. При химической терморегуляции в холодное время повышается скорость обменных процессов.
Правило Бергмана — у организмов, обитающих в условиях холодного климата, размеры тела крупнее, чем у родственных, живущих в теплом климате.
Рис. 10. Сравнительная модель размеров разных видов медведей. Белый медведь имеет самые крупные размеры
Правило Аллена — у теплокровных животных относительные размеры конечностей, хвоста и ушей увеличиваются к югу.
Рис. 11. Лисица-фенек (слева) и лисица обыкновенная (справа)
Адаптации растений к температуре
Рис. 12. Транспирация происходит через устьица
Растения не способны к активному движению, поэтому они приспосабливаются к тем условиям, в которых произрастают. Кроме того, им нужны физиологические механизмы, чтобы пережить температурные колебания.
Основной способ борьбы с высокими температурными значениями среды — испарение (рис. 12) воды через устьица (транспирация).
Рис. 13. Опушённые листья эверии
Также спасает густая опушённость надземных частей растения (рис. 13).
В холодном климате помогает выжить карликовость. Так растение покрывается снежным покровом, создаётся воздушная подушка.
Другие способы: листопад, отмирание надземных частей растения, накопление углеводов в клетках (образование корнеплодов, клубней и др.).
Контрольные вопросы
- Какие группы животных по отношению к температурным условиям выделяют? Приведите примеры.
- Почему в жарких областях планеты у лисицы-фенека уши крупных размеров?
- Чем спячка отличается от анабиоза?
- Какие жизненные формы растений вы знаете?
- Теплокровные (медведь, суслик и др. млекопитающие, птицы) и холоднокровные (рыбы, насекомые, моллюски, амфибии, рептилии)
- Поверхность ушей пронизана большим количеством капилляров, которые обеспечивают теплоотдачу. Чем больше площадь, тем больше теплоотдача.
- В спячку впадают теплокровные животные из-за обеднения кормовой базы, укорочению светового дня и низких температур. Обменные процессы снижаются, но не так сильно, как при анабиозе холоднокровных.
- Деревья, кустарники, кустарнички и травы.