Пластический обмен. Ассимиляция

По типу ассимиляции все клетки делятся на две группы — автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные клетки способны к самостоятельному синтезу необходимых для них органических соединений за счет СО₂, воды и энергии света (фотосинтез) или энергии, выделившейся при окислении неорганических соединений (хемосинтез). К автотрофам принадлежат все зеленые растения и некоторые бактерии. Гетеротрофные клетки не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Эти клетки для жизнедеятельности нуждаются в поступлении органических соединений: углеводов, белков, жиров. Гетеротрофами являются все животные, большая часть бактерий, грибы, некоторые высшие растения — сапрофиты и паразиты, а также клетки растений, не содержащие хлорофилл.

Фотосинтез — синтез органических соединений, идущий за счет энергии солнечного излучения.

Цель: синтез органических веществ,в строме (в полости хлоропластов)

СО₂ связывается с производными рибозы с образованием глюкозы: 6 СО₂ +18АТФ+ 12НАДФ*Н= С₆Н₁₂О₆.

Кроме фотосинтеза существует еще одна форма автотрофной ассимиляции — хемосинтез.

Хемосинтез. Способность синтезировать органические вещества из неорганических свойственна также некоторым видам бактерий, у которых нет хлорофилла. Способ, с помощью которого они мобилизуют энергию для синтетических реакций, принципиально иной, нежели у растительных клеток.. Бактерии используют для синтеза энергию химических реакций. Они обладают специальным ферментным аппаратом, позволяющим им преобразовывать энергию химических реакций, в частности энергию окисления неорганических веществ, в химическую энергию синтезируемых органических соединений. Этот процесс называют хемосинтезом.

 

52. Размножение - это воспроизведение особями себе подобных. Оно позволяет поддерживать преемственность между поколениями и поддерживать численность популяций на определенном уровне.

Способы размножения растений

Вегетативное размножение не связано с формированием специальных органов размножения и клеток. Оно осуществляется с помощью вегетативных органов растения: стебля (черенками и отводками), листьев, почек, корневищ, ползучих побегов, луковиц, корневых отпрысков (так размножаются растения, способные образовывать почки на корнях), листовых черенков и культурой ткани (выращивание в пробирке). Вегетативное размножение в естественных условиях биологически тогда выгодно, когда в борьбе за существование необходимо быстро освоить новые места обитания, захватить большие площади для расселения и питания. Так у ландыша и майника это единственный способ размножения из-за отсутствия благоприятных условий для семенного размножения.

Бесполое размножение осуществляется с помощью спор. Спора - это специализированная клетка, прорастающая без слияния с другой клеткой. Споры могут быть диплоидными (образуются в результате митоза) и гаплоидными (образуются в результате мейоза); они могут иметь жгутики для передвижения (у водорослей) или распространяться с помощью ветра и воды (папоротник, мхи). Половое размножение - связано со слиянием специализированных половых клеток - гамет с образованием зиготы. Гаметы могут быть одинаковыми и разными в морфологическом отношении. Изогамия - слияние одинаковых гамет; гетерогамия - слияние разных по размеру гамет; оогамия - слияние подвижного сперматозоида с крупной неподвижной яйцеклеткой.

 

52. Размножение растений может происходить вегетативным путем, отводками, черенками, половым способом. Размножение растений с помощью дочерних растений, возникших из почки на материнском растении – и есть вегетативный путь. Так, например, растений акантовых достаточно отделить листочек и бросить его в воду. Скоро на краю появится почка, которая трансформируется в растение. Скоро у него появляются корни: растение можно садить в грунт. Также у многих папоротниковых размножение растений происходит с помощью придаточных почек на краях листьев.

Некоторые растения дают стрелку цветка, на вершине которой и находится соцветия. А в его области рождаются дочерние растения. Как видите, они могут вырастать на самых необычных органах растения.

Размножение растений отростками: отростки, например, клубничные, образуются на ползучих побегах. Такие побеги иногда называются усиками. Может вырасти цепь из таких усиков, поскольку в междоузлии образуется новое растение, дающее новые побеги.

При размножении растений черенками отделяется головной черенок от вершины стебля. Он должен состоять минимум из трех узлов. Черенок помещают в грунт, а если образуется боковой побег, черенок отделяют перед ним.

Вегетативное размножение осуществляется частями таллома, корня, стебля, листа. Оно основано на способности растений к регенерации — восстановлению целого организма из его части.

У одноклеточных растений (водоросли, бактерии) вегетативное размножение происходит путем деления клетки, у колониальных и низших многоклеточных — путем расчленения таллома на части, у грибов — при помощи специализированных одноклеточных образований: хламидоспор и др. У высших растений вегетативное размножение осуществляется частями корня, стебля, листа или их видоизменениями — корневищами, клубнями, луковицами, выводковыми почками. На основе естественного вегетативного размножения в практике сельского хозяйства разработаны разнообразные способы искусственного вегетативного размножения овощных, плодовых и декоративных растений. Для этого наиболее часто используют: клубни (картофель, батат, георгины), корневища (ирис, флокс), усы (земляника), луковицы (лук, тюльпан), корневые отпрыски (малина, вишня). Многие возделываемые растения размножают черенками, отводками, а также путем прививок.

Размножение черенками. Черенок — это отрезанный от материнского растения участок побега, корня, листа. При размножении черенками необходимо помнить о законе полярности. Побеговые черенки могут быть зимними — без листьев (но с почками), длиной 20—30 см, в возрасте 1—3 года, и летними — с листьями, длиной 3—4 см, с побегов текущего года.

Листовой черенок состоит из листовой пластинки и черешка. Придаточные корни возникают чаще на морфологически нижней стороне листа в местах разветвления крупных жилок, почки, а затем и побеги — на верхней стороне. Размножать листовыми черенками можно лишь немногие растения (лилия, бегония, алоэ и др.). Корневыми черенками размножают виды растений, корни которых легко образуют придаточные почки (малина, вишня, слива, финиковая пальма, роза, флокс и др.). Размножение прививкой. Прививка — это срастание срезанных почек или стеблевых черенков одного растения (размножаемого) с другим (укорененным).

В этом случае размножаемое растение называют привоем, а растение, к которому прививают,— подвоем. Известно около 100 разнообразных способов прививок, но их можно свести к трем основным типам: прививка сближением, или аблактировка, — привой не отчленяется от материнского растения до срастания с подвоем; прививка черенком, или копулировка, — на однолетних черенках привоя с 2—3 почками и на стебле подвоя делают косые срезы и прикладывают их друг к другу, при этом стебли привоя и подвоя подбирают одинаковой толщины, чтобы их камбиальные слои совпали. Если диаметры привоя и подвоя не совпадают, то прививку делают врасщеп, под кору, вприклад или другими способами; прививка глазком, или окулировка, — привоем служит спящая или растущая почка, отделенная от срединной части побега размножаемого растения, которую вставляют под кору подвоя. Лучше всего срастание происходит, если привой и подвой принадлежат к одному виду или близким видам одного рода, если же они относятся к разным родам, срастание затруднено.

Опыление - это процесс переноса пыльцы с пыльника на рыльце пестика у цветковых растений и на микрополе семязачатка голосеменных. Опыление предшествует оплодотворёнию. Различают самоопыление и перекрестное опыление. Самоопыление осуществляется в распустившихся цветках, иногда в нераспустившихся. Перекрестное опыление свойственно большинству цветковых растений. Оно обеспечивав обмен генами, поддерживает высокий уровень гетерозиготности популяций, определяет целостность и единство вида. Перекрестное опыление заключается в переносе пыльцы с одного цветка на другой на одном и том же растении или на рыльце пестика другого растения. Оно осуществляется насекомыми (мак), при помощи ветра (рожь, береза), а также с помощью воды, птиц и других животных. Цветки насекомоопыляемых растений бывают преимущественно яркими, имеют запах, липкую пыльцу с выростами, выделяют нектар. У ветро-опыляемых растений цветки мелкие, не имеют яркой окраски и аромата и обычно собраны в соцветия. Пыльники, в которых образуется много мелкой, сухой и легкой пыльцы, расположены на длинных тычиночных нитях. Рыльца пестиков таких растений широкие, длинные или перистые - приспособленные к улавливанию пыльцы. Оплодотворение Оплодотворение происходит после опыления. У некоторых растений оплодотворение происходит через несколько дней или недель, у сосны — даже через год. Для осуществления оплодотворения необходимо, чтобы пыльца была зрелой и жизнеспособной, а в семязачатке должен сформироваться зародышевый мешок. Так, у покрытосеменных пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает. В ткани рыльца пестика внедряется пыльцевая трубка. По мере роста пыльцевой трубки в нее перетекают ядро вегетативной клетки и оба спермин. Проникнув в зародышевый мешок, пыльцевая трубка разрывается под действием разницы осмотического давления. Один из слермйев сливается с яйцеклеткой и образуется диплоидная зигота, дающая начало зародышу. Второй спермий сливается с центральной двуядерной клеткой, при этом образуется триллоидное ядро, дающее начало эндосперму (питательной ткани для зародыша) Весь этот процесс получил название двойного оплодотворения. Прочие клетки зародышевого мешка разрушаются. Зародыш (зачаточный побег) вместе с эндоспермом образуют семя, покрытое кожурой. Из стенок завязи или цветоложа формируется плод.

54. Вегетативное размножение — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. У водорослей и грибов происходит путём отделения неспециализированных участков таллома или посредством образования специализированных участков (выводковые почки водоросли сфацелярии и др.).

У высших растений происходит либо как распадение материнской особи на две и более дочерние особи (например, при отмирании ползучих побегов или корневищ, отделении корневых отпрысков), либо как отделение от материнской особи зачатков дочерних (например, клубни, луковицы, выводковые почки).

У некоторых растений могут укореняться отделившиеся от материнского растения побеги (у ивовых) или листья.

У животных вегетативное размножение (которое зоологи часто называют бесполым) осуществляется либо путем деления, либо посредством почкования.

В основе вегетативного размножения лежат процессы, сходные с процессами регенерации; как правило, при отсутствии способности к регенерации у данной группы организмов (например, коловратки, нематоды, пиявки) отсутствует и вегетативное размножение, а при наличии развитой регенерационной способности (кольчатые черви, гидроидные, плоские черви, иглокожие) встречается и вегетативное размножение.

Вегетативное размножение, образование нового организма из части материнского. Способы В. р., наблюдаемые в природе, разнообразны. Простейший из них — восстановление организма из одной вегетативной клетки в результате её последовательного деления и дифференциации образующихся клеток.

В. р. свойственно микроорганизмам, низкоорганизованным животным, почти всем растениям. У животных В. р. осуществляется путём почкования (например, у губок, кишечнополостных, мшанок) или деления (например, у простейших); у одноклеточных растений (водоросли, грибы и др.) — чаще путём деления, реже почкования, у низших многоклеточных растений распадением тела на отдельные участки, способные к регенерации (восстановлению). Высшие растения могут размножаться корневищами, отпрысками, луковицами, клубнями и др. вегетативными органами. У многих культурных растений В. р. — единственно возможный путь сохранения ценных сортовых признаков и свойств.

У высших растений существует размножение отводками (пихта, рододендроны, дикие формы винограда и т.д.), то есть частями органов, связь которых с материнским растением поддерживается до тех пор, пока они не начинают питаться самостоятельно; плетями или усами (земляника — рис. 1, ежевика, батат, лютик ползучий, будра и др.); корневыми отпрысками (многие лиственные и хвойные деревья и травы — рябина, роза, ольха, таусагыз, осот полевой и др.). Луковицами, клубнями размножаются многие овощные и декоративные растения (лук, тюльпан, лилия, картофель, батат и многие др.), корневищами, как правило, — многолетние растения (ландыш, мята, спаржа, бамбук и многие сорные растения). В растениеводстве широко распространено размножение черенками (стеблевыми, корневыми и листовыми). Естественное размножение листьями свойственно бриофиллуму, у которого образовавшиеся на листовых пластинках побеги опадают и укореняются в почве.

Клональное микроразмножение винограда IN VITO

Микроразмножение по сравнению с традиционными вегетативными размножениями имеет ряд преймуществ:

1.проводится в лабораторных условиях круглогодично на стерильных искусственных средах;

2.позволяет производить высококачественный однородный и оздоровительный от вирусов посадочный материал;

3.исключает возможность перезаражения растений;

4.имеет высокий коэффициент размножения;

5.значительно ускоряет внедрение новых сортов и клонов производства;

6.позволяет размножать сорта, которые плохо укореняются обычными способами;

7.получать единицы площади максимальное количество растений;

8.бдительно хранить пробирочные растения;

9.селикционерам сохранять требуемый генофонд для создания новых сортов;

Для этого существует специальная биотехнологическая лаборатория.

 

55. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

Принципиальное отличие полового размножения от бесполого состоит в том, что в нем участвуют обычно два родительских организма, признаки которых перекомбинируются у потомства. Половое размножение свойственно всем эукариотам, но преобладает оно у животных и высших растений.

Переход к этому типу размножения имел огромное значение для эволюции жизни на Земле. Половое размножение создает бесконечное разнообразие особей, в том числе и таких, которые успешно адаптируются к изменчивым внешним условиям, «завоевывают мир», распространяясь в новые места обитания, и оставляют потомство, передавая ему свой наследственный материал. Потомки же двух успешных родительских особей могут оказаться обладателями еще более удачной комбинации наследственных признаков, и соответственно они разовьют успех родителей. Особи с неудачной комбинацией признаков будут элиминированы естественным отбором. Таким образом, половое размножение создает богатый материал для естественного отбора и эволюции. Любопытно и другое: само возникновение особи как индивидуальности, неделимого и смертного существа, является результатом перехода к половому размножению. При бесполом размножении клетка бесконечно делится, повторяя саму себя: она потенциально бессмертна, но особью может быть названа только условно, так как не отличима от неопределенного множества дочерних клеток. При половом размножении, напротив, все потомки различаются между собой и отличаются от родителей, а те с течением времени умирают, унося с собой свойственные им неповторимые особенности. Американский зоолог Р.Хегнер, обсуждая простейших, выразил это таким образом: «Они приобрели очередное новшество – пол; цена этого приобретения – неминуемая естественная гибель... Не велика ли эта цена?» Подчеркнем однако, что одновременно открылись возможности для развития и совершенствования, и они привели к появлению разнообразных живых форм, не сопоставимых по уровню организации с теми организмами, которые остановились на бесполом размножении.

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ЖИВОТНЫХ

Переход к половому размножению связан с появлением специализированных половых клеток – мужских и женских гамет, в результате слияния которых (оплодотворения) образуется зигота – клетка, из которой развивается новый организм, обладающий новой комбинацией исходных генетических признаков.

Половое размножение впервые появилось у простейших, но переход к нему не был связан с немедленной утратой способности к репродукции бесполым путем: ряд животных сохранили ее, обычно чередуя бесполое размножение с половым. Такое чередование поколений наблюдается у некоторых простейших, кишечнополостных и оболочников. См. также СИСТЕМАТИКА ЖИВОТНЫХ.

Гаметы и гонады. Основой образования гамет (гаметогенеза) служит мейоз – клеточное деление с уменьшением вдвое числа хромосом, вследствие чего гаметы, в отличие от всех других клеток организма, гаплоидны (см. также КЛЕТКА; ЭМБРИОЛОГИЯ). Слияние гамет восстанавливает число хромосом в зиготе до диплоидного. Последующее деление зиготы происходит путем митоза. Отметим, что у всех многоклеточных организмов деление всех клеток тела, кроме половых, происходит путем митоза. Следовательно, бесполое размножение клеток посредством деления надвое сохранилось в эволюции как основной механизм роста и развития организма, но не его репродукции.

У многих простейших половое размножение происходит с участием морфологически одинаковых мужских и женских гамет (у фораминифер, например, они представлены очень мелкими клетками, образующимися в гаплоидной родительской клетке в цикле чередования поколений). Такое явление называется изогамией. Она свойственна только одноклеточным.

Однако уже у некоторых простейших, например споровиков, и у всех многоклеточных организмов произошла дифференциация гамет: они стали различаться по форме и функции – возникла гетерогамия, т.е. разделение половых клеток на яйца (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы).

Большинству животных свойственна т.н. оогамия: крупная неподвижная яйцеклетка (яйцо) и мелкий подвижный сперматозоид, за счет активных движений которого происходит его контакт с яйцом, ведущий к оплодотворению. См. также ЯЙЦО.

У губок и некоторых ресничных червей половые клетки рассеяны в теле и выводятся через разрывы стенки тела или через ротовое отверстие, но у многих плоских червей (а в зачаточной форме – и у гидры) появились гонады – специальные железы, продуцирующие гаметы. Мужские гонады – это семенники, женские – яичники. Правда, у таких гермафродитных животных, как брюхоногие моллюски, мужские и женские половые клетки созревают в одной и той же гонаде, но обычно в разное время, так что гонада функционирует то как семенник, то как яичник, и самооплодотворения не происходит. У других гермафродитных животных, например плоских червей или пиявок, одна особь содержит и яичники, и семенники; однако даже в случае одновременного созревания яиц и сперматозоидов животное избегает самооплодотворения и обычно спаривается с другой особью (исключение составляют, например, солитеры (цепни), одиночно живущие в кишечнике). Гермафродитизм наиболее распространен у червей и моллюсков и редко встречается у более высокоорганизованных форм – иглокожих, членистоногих и позвоночных; с другой стороны, он довольно редок и у таких древнейших многоклеточных, как кишечнополостные и в частности медузы.

Уже у некоторых червей и моллюсков в дополнение к гонадам сформировались половые протоки – семяпроводы и яйцеводы. Гонады и половые протоки составляют основные функциональные части внутренних половых органов, и они имеются у всех более высокоорганизованных животных.

Осеменение. Половые органы обеспечивают продукцию и выделение половых клеток, а тем самым – осеменение, т.е. сближение яиц и сперматозоидов двух особей. Процесс осеменения предшествует оплодотворению – слиянию гамет. Различают два способа осеменения (и соответственно оплодотворения): наружное и внутреннее. При наружном осеменении яйца и сперматозоиды выделяются в воду, где сперматозоиды, активно плавая, могут соединиться с яйцом и произвести оплодотворение. Понятно, что этот способ может быть свойствен только водным (или, как земноводные, сохранившим связь с водной средой) животным, и действительно, он наблюдается у большинства из них. Наружное осеменение обычно не связано со сложным устройством половой системы, хотя у некоторых животных развиваются дополнительные приспособления, например, для сцепления двух особей во время выделения ими половых продуктов.

Бльшую независимость от внешних факторов (в частности, от водной среды) и более экономную продукцию гамет обеспечивает другой способ осеменения – внутреннее, при котором сперматозоиды вводятся непосредственно в женские половые пути. Известен также вариант внутреннего осеменения с помощью сперматофоров – капсул, наполненных сперматозоидами. Такое осеменение называют иногда наружно-внутренним. У саламандры, например, самка захватывает выделенный самцом сперматофор своей клоакой, куда открываются половые протоки; самцы многих паукообразных с помощью своих клешневидных хелицер (первой пары головных конечностей) переносят сперматофор прямо в половое отверстие самки; самец головоногих моллюсков захватывает сперматофор особым видоизмененным щупальцем и переносит его в мантийную полость самки. Но в любом случае оплодотворение происходит внутри тела самки, обычно в яйцеводах. Оплодотворенные яйца откладываются во внешнюю среду (у большинства видов) или же развиваются внутриутробно. Внутреннее осеменение свойственно ряду водных животных и всем наземным. Оно появилось уже на очень ранней ступени эволюции, а именно у плоских червей.

Усложнение половой системы. Переход к внутреннему осеменению и оплодотворению сопровождался усложнением половой системы и формированием дополнительных половых органов. Так, образовались железы, например выделяющие жидкость, в которой находятся сперматозоиды и которая необходима им для движения, или – у самок – формирующие наружную оболочку яиц. У плоских червей и ряда других животных, особенно у насекомых, развились семяприемники для хранения поступающей при осеменении спермы. Поскольку сперматозоиды могут длительно сохранять в них жизнеспособность, наличие семяприемников делает оплодотворение менее зависимым от встречи партнеров: многие насекомые успешно размножаются, спариваясь единственный раз в жизни. Соответственно и время между спариванием и откладкой яиц может варьировать в широких пределах.

У самок ряда насекомых (стрекоз, цикад, кузнечиков, наездников и др.) образовался такой дополнительный половой орган, как яйцеклад, служащий для откладки яиц в ячейки, землю либо в ткани растений или животных.

Возникли также копулятивные (совокупительные) органы как приспособление для внутреннего осеменения. У разных групп животных они формировались разным путем: у многих из них – из нижнего отдела полового протока, но, например, у ракообразных – путем видоизменения одной пары ножек, у мух и других двукрылых насекомых – из конечных сегментов брюшка, у живородящих рыб – из выростов плавников. Однако у ряда животных, например многих птиц, специальные копулятивные органы отсутствуют.

Если у некоторых яйцекладущих совершенствовался аппарат для откладки яиц, то у животных, перешедших к живорождению, прежде всего у млекопитающих, произошли иные изменения половой системы; самое значительное из них – преобразование среднего отдела яйцевода в матку, где развивается зародыш.

Спаривание. Одним из условий успешного размножения служит одновременное созревание гамет у мужских и женских особей. Некоторые животные способны размножаться круглый год, но у многих, особенно у обитателей средних и высоких широт, размножение сезонное. В этом случае наступление периода размножения зависит от внешних факторов: длины светового дня, температуры воздуха, наличия пищи и т.д. Действие этих факторов на репродуктивную систему, как правило, не прямое, а опосредованное – чаще всего гормонами, регулирующими функциональную активность гонад и/или уровень метаболизма. Так, у позвоночных с сезонным размножением изменение освещенности влияет на секрецию гормонов гипофиза, «включающих» функцию гонад, а тем самым и определяющих сроки размножения.

Однако этих физиологических механизмов может быть недостаточно для обеспечения спаривания. В действие часто вступает половой отбор наиболее сильных и приспособленных особей, обычно самцов, способных привлечь самку и отстоять свое право на размножение. Турнирные бои между самцами, ухаживание перед спариванием, охрана своей территории для размножения, так же как, по-видимому, и брачный наряд самцов, – все это средства достижения успеха в размножении самых жизнеспособных особей. Половое поведение достигает большой сложности у высокоорганизованных животных с их развитой нейроэндокринной системой (см. также ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ).

Большинство животных не образует постоянных пар, и проблема поиска партнера для спаривания возникает у них регулярно. Однако среди птиц и млекопитающих встречаются моногамные виды, т.е. образующие прочные пары (например, волки, лебеди, попугаи). Известны примеры и полигамии; так, морские котики, тюлени, некоторые другие млекопитающие и птицы создают устойчивую группу из одного – более сильного, чем его конкуренты, – самца и целого гарема самок.

Способы воспроизведения потомства. Разные группы животных выработали не только разные способы оплодотворения; у них по-разному появляется на свет потомство. В зависимости от того, как это происходит, различают три способа размножения.

Яйцерождение. Подавляющее большинство видов животных откладывают яйца, из которых выводится молодь. Таких животных называют яйцеродящими или яйцекладущими. К ним относятся почти все морские беспозвоночные, насекомые, многие рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и однопроходные млекопитающие.

Живорождение. У живородящих животных оплодотворенное яйцо развивается в теле самки, получая от нее питание до самого рождения детеныша на свет. К живородящим относятся все млекопитающие за исключением однопроходных – утконоса и ехидны. Живорождение встречается и в других группах, например у некоторых пресмыкающихся и у более примитивных животных.

Яйцеживорождение. Существует и промежуточная форма воспроизведения потомства: яйцо развивается, продолжая оставаться в теле самки, но питание зародыша обеспечивается желтком яйца, а не организмом матери. Яйцеживорождение свойственно некоторым акулам и другим рыбам, ряду земноводных, многим ящерицам и змеям.

Стратегии размножения. С этими способами размножения связаны и разные его стратегии.

На одном полюсе – стратегия экономного размножения, характеризующегося медленным воспроизведением малочисленного потомства и заботливым его выращиванием (выкармливанием, уходом, обереганием, научением); на другом – расточительное, избыточное размножение с производством очень большого количества яиц и воспроизведением многочисленного потомства при отсутствии заботы о нем. Если в первом случае вероятность выживания потомства весьма значительна, то во втором шансы на сохранение яиц и выживание каждого отдельного потомка крайне малы, так что только интенсивное размножение может компенсировать высокий процент гибели яиц и молоди на всех стадиях развития. Первая стратегия в целом свойственна высокоорганизованным животным – млекопитающим и птицам. Однако в пределах этих групп основная стратегия может быть выражена в разной степени. Например, у приматов она проявляется в наибольшей мере: они длительно вынашивают плод и производят на свет обычно по одному, еще очень беспомощному, детенышу, которого долго вскармливают и растят. С другой стороны, мыши, крысы или кролики могут плодиться несколько раз в год, рождая каждый раз до десятка детенышей, которые быстро приобретают самостоятельность. В результате такого интенсивного размножения повышается вероятность гибели потомков из-за недостатка пищи или – в связи с быстрым ростом популяции – из-за распространения болезней и размножения хищников. Таким образом, сравнивая грызунов с приматами, стратегию их размножения следует признать неэкономной. Тем не менее расточительность сил при размножении грызунов не сопоставима с тем, что наблюдается у различных видов яйцекладущих, например рыб, многие из которых выметывают сотни тысяч и миллионы икринок.

Крайне малая вероятность выживания потомства при неэкономной стратегии компенсируется у некоторых беспозвоночных тем, что они размножаются не только во взрослом, но и в личиночном состоянии. Это наблюдается у паразитических плоских червей, в частности у трематод, у нескольких видов жуков, у галлиц (их личинки вызывают образование галлов на листьях растений) и у ряда морских ракообразных. Откладывание яиц личинками многократно повышает плодовитость вида. Такие яйца развиваются обычно партеногенетически. Однако среди яйцекладущих нередок и сравнительно экономный подход к размножению. Примером заботы о потомстве среди рыб может служить колюшка: самец колюшки строит гнездо, куда 2–3 самки откладывают несколько сот икринок, которые он охраняет, а затем оберегает в нем мальков от хищников. В целом примерно 20% видов костистых рыб заботится о потомстве, причем у видов с наружным оплодотворением такую заботу проявляют чаще самцы, тогда как при внутреннем – обычно самки.

Многим животным свойственна забота о сохранности яиц: одни откладывают их в ил, землю и разные укромные места, другие (в частности, некоторые ракообразные и офиуры, среди рыб морская игла и морской конек, среди земноводных жабы-повитухи и пипы) носят яйца на себе, и количество яиц в этом случае много меньше, чем при выметывании их в воду. Еще дальше в этой стратегии пошли яйцеживородящие.

Насекомые часто откладывают яйца таким образом, что заранее обеспечивают молодь (личинок) питанием: орехотворка откладывает их в ткань растения, которым будет питаться личинка, бычий овод – на кожу животного-хозяина, под которую личинка проникнет и будет паразитировать. Эта «предусмотрительность» тоже повышает эффективность размножения.

Своеобразную стратегию размножения избрали общественные насекомые, например муравьи и общественные пчелы. Они строят гнезда, оберегают яйца и обеспечивают питанием личинок, но оставляют функцию размножения только одной (у пчел) или нескольким (у муравьев) самкам в сообществе. Размножающаяся самка, называемая маткой или царицей, откладывает многочисленные яйца. Самцы появляются лишь на короткое время и после спаривания погибают.

Партеногенез. Яйца некоторых организмов способны развиваться без оплодотворения, т.е. без участия сперматозоида. Такой процесс однополого размножения называют партеногенезом, или девственным размножением. Его рассматривают как редуцированную форму полового размножения.

Примеры естественного партеногенеза у млекопитающих неизвестны; они изредка встречаются у низших позвоночных и весьма обычны у беспозвоночных, особенно у насекомых. Существует два типа партеногенеза: облигатный (т.е. обязательный) и факультативный. Первый свойствен видам, у которых самцов либо нет совсем, либо они редки и не способны функционировать. К таким видам относятся некоторые тли, палочники, сверчки, бабочки; популяции без самцов изредка встречаются у рыб, например у серебряного карася. При факультативном партеногенезе яйца могут развиваться как партеногенетически, так и в результате оплодотворения, причем партеногенетическое размножение может преобладать в условиях, когда слишком редки контакты разнополых особей, например на границе ареала распространения вида.

Известен также циклический партеногенез, при котором размножение с участием обоих полов чередуется с партеногенетическим. Например, многие виды тлей дают несколько партеногенетических поколений в течение короткого теплого периода лета, а на зиму откладывают оплодотворенные яйца, которые покрыты плотной оболочкой и способны перезимовывать; весной из них выходят только самки, но осенью появляется поколение с некоторым количеством самцов – и цикл возобновляется. Аналогичным образом размножаются и некоторые другие виды с высокой сезонной смертностью, например коловратки. Циклический партеногенез наблюдается также у видов с личиночным размножением; при этом оплодотворенные яйца откладывают обычно только зрелые особи, а у личинок они развиваются партеногенетически.

56. Экосистема(биогеоценоз)-это устойчивая система живых организмов и компонентов неживой природы-атмосферы,гидросферы,литосферы.

Перенос энергии от ее источника (растений) через ряд организмов называют ПИЩЕВОЙ ЦЕПЬЮ. Все живые организ­мы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организ­мов.

Травоядные животные (потребители первого порядка или КОНСУМЕНТЫ ПЕРВОГО ПОРЯДКА) поедают растения, первичные хищники (потребители второго порядка или КОНСУМЕНТЫ ВТОРОГО ПОРЯДКА) поедают травоядных, вторичные хищники (потребители третьего порядка) поедают хищников по­мельче. Таким образом, создаются пищевые цепи из ПРОДУЦЕНТОВ и КОНСУМЕНТОВ, которые на разных этапах смыка­ются с сообществом РЕДУЦЕНТОВ. Пищевые цери делятся на два типа. Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам. Это так называемая ЦЕПЬ ВЫЕДАНИЯ(пастбищная цепь питания). Другой тип начинается от растительноядных и животных остатков и идет к мелким животным и микроорганизмам, которые ими питаются. В результате деятельности микроорганизмов образуется полуразложившаяся масса —ДЕТРИТ. Такую цепь называют цепью РАЗЛОЖЕНИЯ (ДЕТРИТНАЯ ЦЕПЬ).

На суше пищевые цепи первого типа состоят обычно из 3—5 звеньев.

Через пищевые цепи экосистем(биогеоценоз) суши подавляю­щее количество прироста растительной биомассы поступа­ет через опад в цепь разложения.

Все типы пищевых цепей всегда существуют в сообществе таким образом, что член одной цепи является также членом другой. Соединение цепей образует ПИЩЕВУЮ ЦЕПЬ ЭКОСИСТЕМЫ.Угнетение или разрушение любого звена ЭКОСИСТЕМЫ с неизбежностью отразится на экосистеме в целом.

Примеры пищевых цепей:

1.злаковые - кузнечики - лягушки - змеи - ежи - коршун

2.отмершие растения и животные - бактерии - простейшие - рыбы- нутрии - камышовый кот

3.зеленая водоросль - рачок из рода Дафний - мелкая рыба - окунь - судак - человек

4.фитопланктон - зоопланктон - рыба питающаяся планктоном - хищная рыба - дельфин

Самые длинные цепи питания образуются в океане, так-как там обитает большое разнообразие видов.

 

58. Живые организмы, взаимно дополняя и обеспечивая жизнедеятельность друг друга, образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания - устойчивую систему, которая получила название экосистема Вследствие хозяйственной деятельности человека (распашки земель, вырубки лесов, строительства и т.д.) начинается процесс эрозии почв. Из-за эрозии потеряно (полностью или частично) более половины всей пашни Мира, ежегодно выбывает из сельскохозяйственного использования около 3% эксплуатируемой пашни.

Засоление почв При искусственном орошении полей начинается засоление почв: уровень грунтовых вод повышается и в верхнем слое толщиной 10 см после испарения воды остаются концентрированные отложения солей. На такой почве уже не могут расти растения (засоление почвы препятствует росту растений).

Кислотные дожди Из труб некоторых заводов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов. Часть из них - сернистые и азотистые газы - под воздействием ультрафиолетовых лучей и других причин превращается в кислоты.Подкисленная атмосферная влага в виде дождя, снега или тумана выпадает на землю.Кислотные дожди, попадая в почву, на растения и в водоемы, поражают почвообразующие микроорганизмы, сельскохозяйственные посевы, леса, обитателей суши и водоемов.

Вытаптывание почвы скотом Животноводство обеспечивает человека необходимыми продуктами питания (мясо, молоко, масло и т.д.) и вместе с тем сопровождается трудно разрешимыми экологическими проблемами. Пастбище может обеспечивать пищей строго определенное количество животных. Если их больше, то трава поедается под корень, вытаптывается и уже не способна к самовосстановлению, что ведет к опустыниванию территорий. Пастбища становятся непригодными для выпаса скота.

Воздействие человека на лес Несмотря на огромное значение лесов для существования жизни на планете, площадь их резко сокращается. Они вырубаются под сельскохозяйственные поля, пастбища, для получения топлива, строительных материалов, бумаги и т.д. Вырубая леса, человек думает, что расширяет свое жизненное пространство, но:за свою историю в результате эрозии и опустынивания человечество потеряло столько земли, сколько сейчас занято сельским хозяйством.

59. Охрана экосистем на особо охраняемых территориях. Наиболее надежный способ сохранения биоразнообразия видов - это их охрана как частей целых экосистем. Для этого создают особо охраняемые территории - специальные участки на суше (территории) или в море (акватории), которые выделяются и функционируют в целях сохранения природного и культурного наследия. Мировая сеть особо охраняемых территорий (ООТ) играет огромную роль в сохранении биологического разнообразия на Земле.

Россия по своему природному богатству и разнообразию занимает особое место. Принятый в 1995 г. Федеральный закон "Об особо охраняемых территориях" гласит, что ООТ в нашей стране являются объектами общенационального достояния. К концу ХХ в. в России насчитывалось более 14 тыс. ООТ различного ранга общей площадью более 1,3 млн. км (около 8% площади всего государства).

В соответствии с Российским законодательством, ООТ - это участки Земли и водного пространства, имеющие большое экологическое, природоохранное, научное, культурное, эстетическое значение. Особо охраняемые территории полностью или частично, временно или постоянно изъяты из хозяйственной эксплуатации.

Выделяют ООТ различного статуса (ранга): заповедники, заказники, национальные парки, памятники природы.

Заповедники занимают особое место среди всех охраняемых территорий, играют важнейшую роль в сохранении биоразнообразия России. Территории заповедников полностью и навечно исключены из любой хозяйственной деятельности, включая посещение людьми. Исключение составляют работы, связанные с поддержанием заповедных видов и территорий: подкормка животных, подготовка гнездовий, санитарная рубка леса и т. п. В заповедниках разрешена только научная, охранная и контрольная деятельность.

Первым государственным заповедником России является Баргузинский, расположенный на берегу озера Байкал. Он был создан в 1916 г. К концу ХХ в. в России насчитывали 99 заповедников, общей площадью более 30 млн. га (1,6% площади Российской Федерации), а в мире существует более 2 тыс. заповедников.

Размеры заповедников сильно различаются. Так, самый крупный по величине - Большой Арктический заповедник (более 4 млн. га), а лесостепной заповедник в долине Дона "Галичья Гора" занимает всего 231 га.

Заповедники имеют штат сотрудников, которые работают по сложившимся природоохранным и научным традициям, осуществляют наблюдение за состоянием заповедных экосистем (мониторинг) в разных регионах России по единым методикам. То есть заповедники России представляют собой связанную сеть научно-исследовательских природоохранных учреждений.

Первая попытка положить начало заповедному делу в Крыму была предпринята в 1917 году, когда места царской охоты (созданной в 1870 г.) государство объявило национальным заповедником. Однако фактически история заповедника началась 30 июля 1923 года — с выходом декрета "О Крымском государственном заповеднике и лесной биологической станции". В последующие годы исследователи выявили в природе Крыма и обосновали необходимость создания заповедников, представленных уникальными природными комплексами. В 1991-1993 гг. в Украине и в Крыму приняты Законы об охране окружающей природной среды и заповедных объектов.

Основу природного заповедного фонда полуострова образуют четыре государственных заповедника: Крымский, Ялтинский, Мыс Мартьян и Карадагский. Они занимают 43,8% всей заповедной площади Крыма.

Крымский заповедник был организован в 1928 г. Занимает 33397 га в центральной части Главной Крымской гряды. На охраняемой территории произрастает более 1200 видов растений (почти половина всей флоры Крыма), обитает свыше 200 видов позвоночных животных (половина встречающихся в Крыму). Особую ценность представляют дубовые, буковые и грабовые леса, играющие важную воодоохранную и почвозащитную роль.

 

Ялтинский горно-лесной заповедник создан в 1973 году. Он охватывает в основном западное Южнобережье (14590 га). Леса занимают 3/4 его территории. На горных склонах распространены высокоствольные, главным образом сосновые (57% лесов заповедника), и широколиственные (буковые и дубовые) леса, местами вечнозеленым субсредиземноморским подлеском. По территории Заповедника проложена экологическая тропа "Солнечная" (бывшая "Царская") протяженностью 7 км.

 

Заповедник Мыс Мартьян, расположенный к востоку от Никитского Ботанического сада (на одноименном известняковом Мысе), занимает вместе с прибрежной акваторией Черного моря 240 га. Он создан в 1973 году и предназначен для сохранения в Крыму уголка средиземноморской природы. Здесь охраняется реликтовый средиземноморский лес, в котором произрастает более 500 видов растении. Особую ценность представляют сообщества редчайшего реликта, единственного широколиственного вечнозеленого дерева Восточной Европы — земляничного дерева красного (земляничника мелкоплодного), занесенного в Международную Красную книгу. Здесь произрастают и другие "краснокнижные" виды: можжевельник высокий, фисташка туполистная. Мыс Мартьян — это натурная научная лаборатория Никитского Ботанического сада, где пролегает научно-экологическая тропа.

 

На Юго-Восточном побережье Крыма — самый молодой на полуострове Карадагский заповедник (основан в 1979 г.). Он занимает территорию древневулканического горно-лесного ландшафта между полуостровами Метаном и Кникатлама (2855 га). В этом своеобразном музее, созданном самой природой, можно прочитать летопись Земли почти за полторы сотни миллионов лет. На Карадаге найдено более 100 минералов и их разновидностей. Здесь встречаются полудрагоценные камни: сердолик, опал, гелиотроп, агат, горный хрусталь, аметист. Можно наблюдать атрибуты ископаемого вулкана: лавовые потоки и брекосии, дайки, минеральные жилы, вулканические бомбы и даже канал, некогда служивший проводником лавы на поверхность. Флора Карадага насчитывает около 1050 видов растений. Только здесь обитают боярышник Поярковой, ясколка Стевена, тюльпан коктебельский и другие редчайшие виды. 29 видов растений занесены в Красные книги. Своеобразен и животный мир заповедника: здесь отмечено 35 видов млекопитающих, 277 видов птиц, 15 видов рептилий, 18 видов животных, занесенных в Красную книгу. Для организованных туристов и экскурсантов по Карадагу проложена учебная экологическая тропа.