هل تعيش البكتيريا في الينابيع الساخنة؟ الكائنات الحية المتطرفة - الكائنات الحية التي تعيش في الموائل المتطرفة. البكتيريا التي تعيش في الينابيع الساخنة
في الماء المغلي ، عند درجة حرارة 100 درجة مئوية ، تموت جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك البكتيريا والميكروبات ، المعروفة بمقاومتها وحيويتها - هذه حقيقة معروفة على نطاق واسع ومعترف بها بشكل عام. لكن ما مدى خطأ ذلك!
في أواخر السبعينيات ، مع ظهور أول غواصات في أعماق البحار ، الينابيع الحرارية المائية، والتي تنبض منها تيارات فوق الماء الساخن عالي المعادن باستمرار. تصل درجة حرارة هذه التيارات إلى 200-400 درجة مئوية. في البداية ، لم يكن أحد يتخيل أن الحياة يمكن أن توجد على عمق عدة آلاف من الأمتار من السطح ، في ظلام أبدي ، وحتى في مثل هذه درجة الحرارة. لكنها كانت هناك. وليست حياة أحادية الخلية بدائية ، بل أنظمة بيئية مستقلة كاملة تتكون من أنواع لم تكن معروفة من قبل للعلم.
يوجد نبع مائي حراري في قاع خندق كايمان على عمق حوالي 5000 متر. تسمى هذه المصادر بالمدخنين السود بسبب ثوران الماء الأسود الشبيه بالدخان.
أساس النظم البيئية التي تعيش بالقرب من الينابيع الحرارية المائية هي بكتيريا اصطناعية كيميائية - كائنات دقيقة تتلقى العناصر الغذائية الضرورية عن طريق أكسدة عناصر كيميائية مختلفة ؛ في حالة معينة عن طريق أكسدة ثاني أكسيد الكربون. جميع الممثلين الآخرين للنظم البيئية الحرارية ، بما في ذلك السرطانات التي تتغذى بالترشيح والجمبري والرخويات المختلفة وحتى ديدان البحر الضخمة ، يعتمدون على هذه البكتيريا.
هذا المدخن الأسود محاط بالكامل بشقائق النعمان البحرية البيضاء. الظروف التي تعني موت الكائنات البحرية الأخرى هي القاعدة لهذه الكائنات. تحصل شقائق النعمان البيضاء على طعامها عن طريق امتصاص بكتيريا التخليق الكيميائي.
الكائنات الحية التي تعيش في المدخنون السود"تعتمد كليًا على الظروف المحلية وغير قادرة على البقاء على قيد الحياة في الموائل المألوفة للغالبية العظمى من الحياة البحرية. ولهذا السبب ، لم يكن من الممكن لفترة طويلة تربية كائن واحد على السطح ، فقد ماتوا جميعًا عندما انخفضت درجة حرارة الماء.
دودة بومبي (lat. Alvinella pompejana) - تلقى هذا الساكن من النظم الإيكولوجية الحرارية المائية تحت الماء اسمًا رمزيًا إلى حد ما.
تمكنت مركبة غير مأهولة تابعة لداعش تحت الماء يديرها علماء محيطات بريطانيون من تربية أول كائن حي. وجد العلماء أن درجات الحرارة التي تقل عن 70 درجة مئوية قاتلة لهذه المخلوقات المذهلة. هذا أمر رائع للغاية ، حيث أن درجات الحرارة البالغة 70 درجة مئوية مميتة لـ 99٪ من الكائنات الحية التي تعيش على الأرض.
كان اكتشاف النظم البيئية الحرارية تحت الماء في غاية الأهمية بالنسبة للعلم. أولاً ، تم توسيع الحدود التي يمكن للحياة أن توجد ضمنها. ثانيًا ، قاد الاكتشاف العلماء إلى نسخة جديدة من أصل الحياة على الأرض ، والتي وفقًا لها نشأت الحياة في الفتحات الحرارية المائية. وثالثًا ، جعلنا هذا الاكتشاف مرة أخرى ندرك أننا نعرف القليل جدًا عن العالم من حولنا.
درجة الحرارة هي أهم عامل بيئي. تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على العديد من جوانب حياة الكائنات الحية ، وجغرافيا التوزيع والتكاثر وغيرها من الخصائص البيولوجية للكائنات التي تعتمد بشكل أساسي على درجة الحرارة. المدى ، أي تتراوح حدود درجة الحرارة التي يمكن أن توجد فيها الحياة من حوالي -200 درجة مئوية إلى + 100 درجة مئوية ، وفي بعض الأحيان تم العثور على وجود البكتيريا في الينابيع الساخنة عند درجة حرارة 250 درجة مئوية. في الواقع ، يمكن لمعظم الكائنات الحية أن تعيش ضمن نطاق أضيق من درجات الحرارة.
بعض أنواع الكائنات الحية الدقيقة ، وخاصة البكتيريا والطحالب ، قادرة على العيش والتكاثر في الينابيع الساخنة في درجات حرارة قريبة من نقطة الغليان. يقع الحد الأقصى لدرجة الحرارة لبكتيريا الينابيع الساخنة حول 90 درجة مئوية. تقلب درجة الحرارة مهم جدًا من وجهة نظر بيئية.
يمكن لأي نوع أن يعيش فقط ضمن نطاق معين من درجات الحرارة ، ما يسمى بدرجات الحرارة القصوى والدنيا المميتة. وراء درجات الحرارة القصوى الحرجة هذه ، سواء كانت باردة أو ساخنة ، يحدث موت للكائن الحي. في مكان ما بينهما درجة الحرارة المثلى التي يكون فيها النشاط الحيوي لجميع الكائنات الحية ، المادة الحية ككل ، نشطًا.
وفقًا لتحمل الكائنات الحية لنظام درجة الحرارة ، يتم تقسيمها إلى متحملة للحرارة وخالية من الحرارة ، أي قادرة على تحمل تقلبات درجات الحرارة واسعة أو ضيقة. على سبيل المثال ، يمكن أن تعيش الأشنات والعديد من البكتيريا في درجات حرارة مختلفة ، أو أن بساتين الفاكهة وغيرها من النباتات المحبة للحرارة في المناطق الاستوائية تكون خاملة للحرارة.
تستطيع بعض الحيوانات الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم ، بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة. تسمى هذه الكائنات بالحرارة المتجانسة. في الحيوانات الأخرى ، تتغير درجة حرارة الجسم تبعًا لدرجة الحرارة المحيطة. يطلق عليهم poikilotherms. اعتمادًا على الطريقة التي تتكيف بها الكائنات الحية مع نظام درجة الحرارة ، يتم تقسيمها إلى مجموعتين بيئيتين: كريوفيلز - الكائنات الحية التي تتكيف مع البرودة ودرجات الحرارة المنخفضة ؛ الحرارة - أو المحبة للحرارة.
حكم ألين- القاعدة البيئية التي وضعها د. ألين في عام 1877. ووفقًا لهذه القاعدة ، من بين الأشكال ذات الصلة من الحيوانات المتجانسة الحرارة (ذوات الدم الحار) التي تعيش أسلوب حياة مشابه ، فإن تلك التي تعيش في المناخات الباردة لها أجزاء بارزة أصغر نسبيًا من الجسم: الأذنين والساقين وذيول ، إلخ.
يؤدي تقليل الأجزاء البارزة من الجسم إلى انخفاض في السطح النسبي للجسم ويساعد في توفير الحرارة.
مثال على هذه القاعدة هم ممثلو عائلة الكلاب من مناطق مختلفة. أصغر آذان (نسبة إلى طول الجسم) وكمامة أقل استطالة في هذه العائلة موجودة في الثعلب القطبي (النطاق - القطب الشمالي) ، وأكبر الأذنين والكمامة الضيقة الطويلة - في ثعلب الفنك (النطاق - الصحراء).
يتم تنفيذ هذه القاعدة أيضًا فيما يتعلق بالسكان البشريين: الأقصر (بالنسبة لحجم الجسم) الأنف والذراعين والساقين هي خصائص شعوب الإسكيمو الأليوت (الإسكيمو ، الإنويت) ، والذراعين والساقين الطويلة للفراء والتوتسي.
حكم بيرجمانهي قاعدة جغرافية بيئية صاغها عالم الأحياء الألماني كارل بيرجمان في عام 1847. تنص القاعدة على أنه من بين الأشكال المماثلة من الحيوانات المتجانسة الحرارة (ذوات الدم الحار) ، فإن أكبرها هي تلك التي تعيش في المناخات الباردة - في خطوط العرض العليا أو في الجبال. إذا كانت هناك أنواع مرتبطة ارتباطًا وثيقًا (على سبيل المثال ، أنواع من نفس الجنس) لا تختلف اختلافًا كبيرًا في نظامها الغذائي وأسلوب حياتها ، فإن الأنواع الأكبر تحدث أيضًا في المناخات الأكثر شدة (الباردة).
تستند القاعدة على افتراض أن إجمالي إنتاج الحرارة في الأنواع الماصة للحرارة يعتمد على حجم الجسم ، وأن معدل انتقال الحرارة يعتمد على مساحة سطحه. مع زيادة حجم الكائنات الحية ، ينمو حجم الجسم بشكل أسرع من سطحه. تجريبيًا ، تم اختبار هذه القاعدة لأول مرة على الكلاب ذات الأحجام المختلفة. اتضح أن إنتاج الحرارة في الكلاب الصغيرة أعلى لكل وحدة كتلة ، ولكن بغض النظر عن الحجم ، فإنه يظل ثابتًا تقريبًا لكل وحدة مساحة سطح.
غالبًا ما تتحقق قاعدة بيرجمان داخل نفس النوع وبين الأنواع ذات الصلة الوثيقة. على سبيل المثال ، شكل Amur للنمر من الشرق الأقصى أكبر من شكل سومطرة من إندونيسيا. الأنواع الفرعية الشمالية من الذئب هي في المتوسط أكبر من الأنواع الجنوبية. من بين الأنواع ذات الصلة من جنس الدب ، يعيش الأكبر في خطوط العرض الشمالية (الدب القطبي ، الدببة البنية من جزيرة Kodiak) ، وأصغر الأنواع (على سبيل المثال ، الدببة الرائعة) تعيش في مناطق ذات مناخ دافئ.
في الوقت نفسه ، تم انتقاد هذه القاعدة في كثير من الأحيان ؛ لوحظ أنه لا يمكن أن يكون ذا طبيعة عامة ، لأن حجم الثدييات والطيور يتأثر بالعديد من العوامل الأخرى إلى جانب درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تحدث التكيفات مع المناخات القاسية على مستوى السكان والأنواع ليس بسبب التغيرات في حجم الجسم ، ولكن بسبب التغيرات في حجم الأعضاء الداخلية (زيادة حجم القلب والرئتين) أو بسبب التكيفات البيوكيميائية. في ضوء هذا النقد ، يجب التأكيد على أن قاعدة بيرغمان إحصائية بطبيعتها وتظهر تأثيرها بوضوح ، مع تساوي الأشياء الأخرى.
في الواقع ، هناك العديد من الاستثناءات لهذه القاعدة. وهكذا ، فإن أصغر سلالة من الماموث الصوفي معروف من جزيرة رانجيل القطبية. العديد من سلالات ذئاب الغابات أكبر من سلالات التندرا (على سبيل المثال ، الأنواع الفرعية المنقرضة من شبه جزيرة كيناي ؛ من المفترض أن الأحجام الكبيرة يمكن أن تمنح هذه الذئاب ميزة عند صيد الأيائل الكبيرة التي تعيش في شبه الجزيرة). سلالات الشرق الأقصى من النمر الذي يعيش على نهر أمور أصغر بكثير من السلالة الأفريقية. في الأمثلة المقدمة ، تختلف الأشكال التي تمت مقارنتها في طريقة حياتها (سكان الجزر والقارات ؛ سلالات التندرا الفرعية تتغذى على فريسة أصغر وأنواع فرعية للغابات تتغذى على فريسة أكبر).
فيما يتعلق بالإنسان ، تنطبق القاعدة إلى حد معين (على سبيل المثال ، ظهرت قبائل الأقزام على ما يبدو بشكل متكرر ومستقل في مناطق مختلفة ذات مناخ استوائي) ؛ ومع ذلك ، بسبب الاختلافات في النظم الغذائية والعادات المحلية ، والهجرة والانحراف الجيني بين السكان ، يتم وضع قيود على إمكانية تطبيق هذه القاعدة.
قاعدة جلوجريتكون من حقيقة أنه من بين الأشكال ذات الصلة (الأجناس المختلفة أو الأنواع الفرعية من نفس النوع ، والأنواع ذات الصلة) من الحيوانات المتجانسة الحرارة (ذوات الدم الحار) ، فإن تلك التي تعيش في مناخات دافئة ورطبة تكون أكثر إشراقًا من تلك التي تعيش في مناخ بارد وجاف. تأسست عام 1833 على يد كونستانتين جلوجر (جلوجر سي دبليو إل ؛ 1803-1863) ، عالم طيور بولندي وألماني.
على سبيل المثال ، معظم أنواع الطيور الصحراوية أغمق في اللون من أقاربها من الغابات الاستوائية وشبه الاستوائية. يمكن تفسير قاعدة جلوجر من خلال إخفاء الاعتبارات وبتأثير الظروف المناخية على تخليق الأصباغ. إلى حد ما ، تنطبق قاعدة Gloger أيضًا على الحيوانات السكرية (ذوات الدم البارد) في حالة سكر ، ولا سيما الحشرات.
الرطوبة كعامل بيئي
في البداية ، كانت جميع الكائنات الحية مائية. بعد أن احتلوا الأرض ، لم يفقدوا اعتمادهم على الماء. الماء جزء لا يتجزأ من جميع الكائنات الحية. الرطوبة هي كمية بخار الماء في الهواء. بدون رطوبة أو ماء ، لا حياة.
الرطوبة هي معلمة تميز محتوى بخار الماء في الهواء. الرطوبة المطلقة هي كمية بخار الماء في الهواء وتعتمد على درجة الحرارة والضغط. تسمى هذه الكمية بالرطوبة النسبية (أي نسبة كمية بخار الماء في الهواء إلى الكمية المشبعة من البخار في ظل ظروف معينة من درجة الحرارة والضغط).
في الطبيعة ، هناك إيقاع يومي للرطوبة. تتقلب الرطوبة رأسياً وأفقياً. يلعب هذا العامل ، إلى جانب الضوء ودرجة الحرارة ، دورًا مهمًا في تنظيم نشاط الكائنات الحية وتوزيعها. تغير الرطوبة أيضًا تأثير درجة الحرارة.
تجفيف الهواء هو عامل بيئي مهم. خاصة بالنسبة للكائنات الأرضية ، فإن تأثير تجفيف الهواء له أهمية كبيرة. تتكيف الحيوانات بالانتقال إلى المناطق المحمية وتنشط في الليل.
تمتص النباتات الماء من التربة وتتبخر بالكامل تقريبًا (97-99٪) من خلال الأوراق. هذه العملية تسمى النتح. التبخر يبرد الأوراق. بفضل التبخر ، يتم نقل الأيونات عبر التربة إلى الجذور ، ونقل الأيونات بين الخلايا ، وما إلى ذلك.
كمية معينة من الرطوبة ضرورية للكائنات الأرضية. يحتاج الكثير منهم إلى رطوبة نسبية 100٪ للحياة الطبيعية ، والعكس صحيح ، لا يمكن للكائن الحي في الحالة الطبيعية أن يعيش لفترة طويلة في هواء جاف تمامًا ، لأنه يفقد الماء باستمرار. الماء جزء أساسي من المادة الحية. لذلك فإن فقدان الماء بكمية معينة يؤدي إلى الوفاة.
تتكيف النباتات ذات المناخ الجاف مع التغيرات المورفولوجية ، وتقليل الأعضاء الخضرية ، وخاصة الأوراق.
تتكيف الحيوانات البرية أيضًا. كثير منهم يشرب الماء ، والبعض الآخر يمتصه من خلال تكامل الجسم في حالة سائلة أو بخار. على سبيل المثال ، معظم البرمائيات وبعض الحشرات والعث. معظم حيوانات الصحراء لا تشرب أبدًا ؛ فهي تشبع احتياجاتها على حساب المياه التي تزودها بالغذاء. تتلقى الحيوانات الأخرى الماء في عملية أكسدة الدهون.
الماء ضروري للكائنات الحية. لذلك ، تنتشر الكائنات الحية في جميع أنحاء الموائل اعتمادًا على احتياجاتها: الكائنات المائية تعيش في الماء باستمرار ؛ يمكن أن تعيش النباتات المائية فقط في بيئات رطبة جدًا.
من وجهة نظر التكافؤ الإيكولوجي ، تنتمي النباتات المائية والنباتات الرطبة إلى مجموعة من الطواقم المختزلة. تؤثر الرطوبة بشكل كبير على الوظائف الحيوية للكائنات الحية ، على سبيل المثال ، كانت الرطوبة النسبية 70 ٪ مواتية جدًا للنضج الميداني وخصوبة إناث الجراد المهاجرة. مع التكاثر المواتي ، فإنها تسبب أضرارًا اقتصادية هائلة لمحاصيل العديد من البلدان.
للتقييم البيئي لتوزيع الكائنات الحية ، يتم استخدام مؤشر جفاف المناخ. يعمل الجفاف كعامل انتقائي للتصنيف البيئي للكائنات الحية.
وبالتالي ، اعتمادًا على خصائص رطوبة المناخ المحلي ، يتم توزيع أنواع الكائنات الحية في مجموعات بيئية:
1. النباتات المائية هي نباتات مائية.
2. النباتات المائية هي نباتات أرضية مائية.
3. Hygrophytes - النباتات الأرضية التي تعيش في ظروف عالية الرطوبة.
4. Mesophytes هي نباتات تنمو مع رطوبة متوسطة.
5. Xerophytes نباتات تنمو مع رطوبة غير كافية. وهي بدورها مقسمة إلى: العصارة - النباتات النضرة (الصبار) ؛ النبتات الصلبة هي نباتات ذات أوراق ضيقة وصغيرة ومطوية في نبيبات. وهي مقسمة أيضًا إلى euxerophytes و steraxerophytes. Euxerophytes هي نباتات السهوب. Stipaxerophytes هي مجموعة من الحشائش ذات الأوراق الضيقة (عشب الريش ، الحشيش ، الأرجل الرفيعة ، إلخ). في المقابل ، تنقسم الخلايا الوسيطة أيضًا إلى نباتات متوسطة ، ونباتات متوسطة ، وما إلى ذلك.
نظرًا لقيمتها لدرجة الحرارة ، تعد الرطوبة مع ذلك أحد العوامل البيئية الرئيسية. بالنسبة لمعظم تاريخ الحياة البرية ، تم تمثيل العالم العضوي حصريًا بقواعد مائية للكائنات الحية. يعد الماء جزءًا لا يتجزأ من الغالبية العظمى من الكائنات الحية ، ومن أجل تكاثر أو اندماج الأمشاج ، تحتاج جميعها تقريبًا إلى بيئة مائية. تُجبر الحيوانات البرية على خلق بيئة مائية اصطناعية في أجسامها للتخصيب ، وهذا يؤدي إلى حقيقة أن الأخيرة تصبح داخلية.
الرطوبة هي كمية بخار الماء في الهواء. يمكن التعبير عنها بالجرام لكل متر مكعب.
الضوء كعامل بيئي. دور الضوء في حياة الكائنات الحية
الضوء هو أحد أشكال الطاقة. وفقًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية ، أو قانون حفظ الطاقة ، يمكن أن تتغير الطاقة من شكل إلى آخر. وفقًا لهذا القانون ، تعد الكائنات الحية نظامًا ديناميكيًا حراريًا يتبادل باستمرار الطاقة والمواد مع البيئة. تتعرض الكائنات الحية الموجودة على سطح الأرض لتدفق الطاقة ، وخاصة الطاقة الشمسية ، وكذلك للإشعاع الحراري طويل الموجة من الأجسام الكونية.
كلا هذين العاملين يحددان الظروف المناخية للبيئة (درجة الحرارة ، معدل تبخر الماء ، حركة الهواء والماء). يسقط ضوء الشمس بطاقة 2 كال على المحيط الحيوي من الفضاء. لكل 1 سم 2 في 1 دقيقة. هذا يسمى الثابت الشمسي. هذا الضوء ، الذي يمر عبر الغلاف الجوي ، يكون ضعيفًا ولا يمكن أن تصل أكثر من 67٪ من طاقته إلى سطح الأرض في ظهيرة صافية ، أي 1.34 كالوري لكل سم 2 في 1 دقيقة. عند المرور عبر الغطاء السحابي والمياه والنباتات ، يضعف ضوء الشمس بشكل أكبر ، ويتغير توزيع الطاقة فيه في أجزاء مختلفة من الطيف بشكل كبير.
تعتمد درجة توهين ضوء الشمس والإشعاع الكوني على الطول الموجي (التردد) للضوء. لا تمر الأشعة فوق البنفسجية التي يقل طولها الموجي عن 0.3 ميكرون تقريبًا عبر طبقة الأوزون (على ارتفاع حوالي 25 كم). يعتبر هذا الإشعاع خطيرًا على الكائن الحي ، وخاصة بالنسبة للبروتوبلازم.
في الطبيعة الحية ، الضوء هو المصدر الوحيد للطاقة ؛ جميع النباتات ، باستثناء البكتيريا ، تقوم بعملية التمثيل الضوئي ، أي توليف المواد العضوية من المواد غير العضوية (أي من الماء والأملاح المعدنية وثاني أكسيد الكربون). في الطبيعة الحية ، الضوء هو المصدر الوحيد للطاقة ، جميع النباتات ، باستثناء البكتيريا 2 ، تستخدم الطاقة المشعة في عملية الاستيعاب). تعتمد جميع الكائنات الحية في الغذاء على أجهزة التمثيل الضوئي الأرضية ، أي النباتات الحاملة للكلوروفيل.
ينقسم الضوء كعامل بيئي إلى الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة يتراوح من 0.40 إلى 0.75 ميكرون والأشعة تحت الحمراء بطول موجة أكبر من هذه العظمة.
يعتمد تأثير هذه العوامل على خصائص الكائنات الحية. يتكيف كل نوع من الكائنات الحية مع طيف أو آخر من أطوال موجات الضوء. تكيفت بعض أنواع الكائنات الحية مع الأشعة فوق البنفسجية ، بينما تكيفت أنواع أخرى مع الأشعة تحت الحمراء.
تستطيع بعض الكائنات الحية تمييز الطول الموجي. لديهم أنظمة خاصة لإدراك الضوء ولديهم رؤية للألوان ، والتي لها أهمية كبيرة في حياتهم. العديد من الحشرات حساسة للإشعاع قصير الموجة ، والذي لا يلاحظه الإنسان. ترى الفراشات الليلية الأشعة فوق البنفسجية جيدًا. يحدد النحل والطيور بدقة موقعها و التنقل في التضاريس حتى في الليل.
تتفاعل الكائنات الحية أيضًا بقوة مع شدة الضوء. وفقًا لهذه الخصائص ، يتم تقسيم النباتات إلى ثلاث مجموعات بيئية:
1. نباتات محبة للضوء أو الشمس أو نباتات شمسية - قادرة على النمو بشكل طبيعي فقط تحت أشعة الشمس.
2. نباتات الظل ، أو sciophytes ، هي نباتات من الطبقات الدنيا من الغابات ونباتات أعماق البحار ، مثل زنابق الوادي وغيرها.
مع انخفاض شدة الضوء ، يتباطأ التمثيل الضوئي أيضًا. جميع الكائنات الحية لديها حساسية عتبة لشدة الضوء ، وكذلك للعوامل البيئية الأخرى. الكائنات الحية المختلفة لها حساسية عتبة مختلفة للعوامل البيئية. على سبيل المثال ، يمنع الضوء الشديد تطور ذباب الدروسوفيل ، حتى أنه يتسبب في موتها. لا يحبون الضوء والصراصير والحشرات الأخرى. في معظم نباتات التمثيل الضوئي ، في ظل شدة الإضاءة المنخفضة ، يُثبط تخليق البروتين ، بينما في الحيوانات ، تُثبط عمليات التخليق الحيوي.
3. الخلايا الشمسية المتسامحة أو الاختيارية. النباتات التي تنمو بشكل جيد في كل من الظل والضوء. في الحيوانات ، تسمى خصائص الكائنات الحية هذه المحبة للضوء (محبي الضوء) ، محبة الظل (رهاب الضوء) ، رهاب الخناق - رهاب الخناق.
التكافؤ البيئي
درجة قدرة الكائن الحي على التكيف مع التغيرات في الظروف البيئية. إ. هي خاصية عرض. من الناحية الكمية ، يتم التعبير عنها من خلال مجموعة التغييرات البيئية التي يحتفظ فيها نوع معين بنشاط حيوي طبيعي. إ. يمكن النظر إليها فيما يتعلق باستجابة نوع ما لعوامل بيئية فردية ، وفيما يتعلق بمجموعة من العوامل.
في الحالة الأولى ، يتم تحديد الأنواع التي تتحمل تغيرات واسعة في قوة العامل المؤثر بمصطلح يتكون من اسم هذا العامل مع البادئة "إيفري" (eurythermal - فيما يتعلق بتأثير درجة الحرارة ، euryhaline - الملوحة ، eurybatic - إلى العمق ، إلخ) ؛ يتم تحديد الأنواع التي تتكيف فقط مع التغييرات الصغيرة في هذا العامل بمصطلح مشابه مع البادئة "steno" (stenothermic ، stenohaline ، إلخ). الأنواع التي تمتلك E. in. فيما يتعلق بمجموعة من العوامل ، فإنها تسمى eurybionts (انظر. Eurybionts) على عكس stenobionts (انظر. Stenobionts) ، والتي لديها القليل من القدرة على التكيف. نظرًا لأن eurybionticity يجعل من الممكن ملء مجموعة متنوعة من الموائل ، ويؤدي التقلص الشديد إلى تضييق نطاق الموائل المناسبة للأنواع ، غالبًا ما يطلق على هاتين المجموعتين اسم eury- أو stenotopic ، على التوالي.
يوريبيونتس، الكائنات الحية الحيوانية والنباتية التي يمكن أن توجد مع تغيرات كبيرة في الظروف البيئية. لذلك ، على سبيل المثال ، يتحمل سكان سواحل البحر الجفاف المنتظم عند انخفاض المد ، في الصيف - الاحترار الشديد ، وفي الشتاء - التبريد ، وأحيانًا التجميد (الحيوانات شديدة الحرارة) ؛ سكان مصبات الأنهار يتحملون الوسائل. تقلبات في ملوحة المياه (الحيوانات ذات القدرة على الملوحة الكافية) ؛ يوجد عدد من الحيوانات في نطاق واسع من الضغط الهيدروستاتيكي (eurybats). العديد من سكان الأرض في مناطق خطوط العرض المعتدلة قادرون على تحمل التقلبات الموسمية الكبيرة في درجات الحرارة.
تزداد قدرة هذا النوع على تحمل الظروف غير المواتية (العديد من البكتيريا والجراثيم وبذور العديد من النباتات ، والنباتات المعمرة البالغة من خطوط العرض الباردة والمعتدلة ، والبراعم الشتوية لإسفنج المياه العذبة و bryozoans ، وبيض branchiopods ، بطيئات المشية البالغة وبعض الروتيفيرا ، إلخ) أو السبات (بعض الثدييات).
قاعدة تشيتفيريكوف ،كقاعدة عامة ، وفقًا لكروم في الطبيعة ، لا يتم تمثيل جميع أنواع الكائنات الحية بواسطة أفراد منعزلين منفصلين ، ولكن في شكل مجاميع لعدد (كبير جدًا في بعض الأحيان) من الأفراد. ولد من قبل S. S. Chetverikov (1903).
رأي- هذه مجموعة ثابتة تاريخيًا من الأفراد المتشابهة في الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية ، والقادرة على التزاوج بحرية وإنتاج ذرية خصبة ، وتحتل منطقة معينة. يمكن وصف كل نوع من الكائنات الحية بمجموعة من الخصائص والخصائص المميزة ، والتي تسمى سمات الأنواع. تسمى خصائص النوع ، التي يمكن من خلالها تمييز نوع عن آخر ، معايير الأنواع.
معايير العرض العامة السبعة الأكثر استخدامًا هي:
1. نوع معين من التنظيم: مجموعة من السمات المميزة التي تجعل من الممكن التمييز بين أفراد نوع معين وأفراد ينتمون إلى نوع آخر.
2. اليقين الجغرافي: وجود أفراد من نوع ما في مكان معين على الكرة الأرضية. النطاق - المنطقة التي يعيش فيها أفراد من نوع معين.
3. اليقين البيئي: يعيش أفراد نوع ما في مجموعة محددة من قيم العوامل البيئية الفيزيائية ، مثل درجة الحرارة ، والرطوبة ، والضغط ، وما إلى ذلك.
4. التمايز: يتكون النوع من مجموعات أصغر من الأفراد.
5. التفرد: يتم فصل أفراد هذا النوع عن أفراد من نوع آخر بفجوة - فجوة. يتم تحديد الفجوة من خلال عمل آليات العزل ، مثل عدم التوافق في فترات التكاثر ، واستخدام ردود فعل سلوكية محددة ، وعقم الهجينة ، إلخ.
6. القابلية للتكاثر: يمكن إجراء التكاثر اللاجنسي (درجة التباين منخفضة) والجنس (درجة التباين عالية ، لأن كل كائن حي يجمع بين خصائص الأب والأم).
7. مستوى معين من الوفرة: يخضع السكان لتغيرات دورية (موجات الحياة) وغير دورية.
يتم توزيع الأفراد من أي نوع في الفضاء بشكل غير متساوٍ للغاية. على سبيل المثال ، لا يوجد نبات القراص اللاذع ضمن نطاقه إلا في الأماكن الظليلة الرطبة ذات التربة الخصبة ، ويشكل غابة في السهول الفيضية للأنهار والجداول وحول البحيرات وعلى طول أطراف المستنقعات وفي الغابات المختلطة وغابات الشجيرات. توجد مستعمرات الخلد الأوروبي ، التي يمكن رؤيتها بوضوح على تلال الأرض ، على حواف الغابات والمروج والحقول. مناسب مدى الحياة
على الرغم من وجود الموائل غالبًا داخل النطاق ، إلا أنها لا تغطي النطاق بأكمله ، وبالتالي لا يوجد أفراد من هذا النوع في أجزاء أخرى منه. ليس من المنطقي البحث عن نبات القراص في غابة الصنوبر أو الخلد في المستنقع.
وهكذا ، فإن التوزيع غير المتكافئ للأنواع في الفضاء يتم التعبير عنه في شكل "جزر كثيفة" ، "كتل". تتناوب المناطق ذات التوزيع العالي نسبيًا لهذا النوع مع مناطق الوفرة المنخفضة. تسمى "مراكز الكثافة" من كل نوع السكان. السكان عبارة عن مجموعة من الأفراد من نوع معين ، لفترة طويلة (عدد كبير من الأجيال) يسكنون مساحة معينة (جزء من النطاق) ، ومعزولين عن مجموعات أخرى مماثلة.
بين السكان ، يتم تنفيذ العبور الحر (panmixia) عمليا. بعبارة أخرى ، السكان عبارة عن مجموعة من الأفراد يترابطون بحرية فيما بينهم ، ويعيشون لفترة طويلة في منطقة معينة ، ومعزولون نسبيًا عن مجموعات أخرى مماثلة. وبالتالي فإن النوع هو مجموعة من العشائر ، والسكان هو الوحدة الهيكلية للأنواع.
الفرق بين السكان والأنواع:
1) يتزاوج الأفراد من مجموعات سكانية مختلفة بحرية مع بعضهم البعض ،
2) يختلف الأفراد من مجموعات سكانية مختلفة قليلاً عن بعضهم البعض ،
3) لا توجد فجوة بين مجموعتين متجاورتين ، أي أن هناك انتقال تدريجي بينهما.
عملية الانتواع. لنفترض أن نوعًا معينًا يشغل منطقة معينة تحددها طبيعة نظامه الغذائي. نتيجة للتباعد بين الأفراد ، يزداد النطاق. ستحتوي المنطقة الجديدة على مناطق بها نباتات غذائية مختلفة ، وخصائص فيزيائية وكيميائية ، وما إلى ذلك. الأفراد الذين يجدون أنفسهم في أجزاء مختلفة من المنطقة يشكلون سكانًا. في المستقبل ، نتيجة للاختلافات المتزايدة باستمرار بين أفراد السكان ، سيصبح من الواضح أكثر فأكثر أن الأفراد من مجموعة سكانية ما يختلفون بطريقة ما عن أفراد مجموعة سكانية أخرى. هناك عملية تباعد السكان. تتراكم الطفرات في كل منها.
ممثلو أي نوع في الجزء المحلي من النطاق يشكلون سكانًا محليين. يشكل مجموع السكان المحليين المرتبطين بأجزاء من النطاق المتجانسة من حيث الظروف المعيشية مجموعة سكانية بيئية. لذلك ، إذا كان أحد الأنواع يعيش في مرج وفي غابة ، فإنهم يتحدثون عن مجموعات اللثة والمروج. يُطلق على السكان داخل نطاق نوع مرتبط بحدود جغرافية معينة مجموعات جغرافية.
يمكن أن يتغير حجم وحدود السكان بشكل كبير. خلال فاشيات التكاثر الجماعي ، تنتشر الأنواع على نطاق واسع للغاية وتنشأ أعداد هائلة من السكان.
تسمى مجموعة السكان الجغرافيين بسمات مستقرة ، والقدرة على التزاوج وإنتاج نسل خصب ، نوعًا فرعيًا. قال داروين أن تكوين أنواع جديدة يمر عبر أنواع (سلالات).
ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن بعض العناصر غالبًا ما تكون غائبة في الطبيعة.
الطفرات التي تحدث في الأفراد من كل نوع فرعي لا يمكن أن تؤدي في حد ذاتها إلى تكوين أنواع جديدة. يكمن السبب في حقيقة أن هذه الطفرة سوف تتجول بين السكان ، لأن أفراد السلالات الفرعية ، كما نعلم ، ليسوا معزولين عن التكاثر. إذا كانت الطفرة مفيدة ، فإنها تزيد من تغاير الزيجوت بين السكان ؛ وإذا كانت ضارة ، فسيتم ببساطة رفضها عن طريق الانتقاء.
نتيجة لعملية الطفرة المستمرة والعبور الحر ، تتراكم الطفرات في السكان. وفقًا لنظرية I. I. Schmalhausen ، يتم إنشاء احتياطي من التباين الوراثي ، أي أن الغالبية العظمى من الطفرات الناشئة متنحية ولا تظهر بشكل ظاهري. عند الوصول إلى تركيز عالٍ من الطفرات في حالة متغاير الزيجوت ، يصبح عبور الأفراد الذين يحملون جينات متنحية أمرًا محتملاً. في هذه الحالة ، يظهر الأفراد متماثلو الزيجوت ، حيث تظهر الطفرات بالفعل بشكل ظاهري. في هذه الحالات ، تكون الطفرات بالفعل تحت سيطرة الانتقاء الطبيعي.
لكن هذا ليس ذا أهمية حاسمة بعد بالنسبة لعملية الانتواع ، لأن التجمعات الطبيعية منفتحة وجينات غريبة من المجتمعات المجاورة يتم إدخالها باستمرار.
يوجد تدفق جيني كافٍ للحفاظ على التشابه الكبير لمجموعات الجينات (مجموع جميع الأنماط الجينية) لجميع السكان المحليين. تشير التقديرات إلى أن تجديد مجموعة الجينات بسبب الجينات الأجنبية في مجموعة من 200 فرد ، لكل منهم 100000 موضع ، هو 100 مرة أكثر من - بسبب الطفرات. نتيجة لذلك ، لا يمكن لأي مجموعة أن تتغير بشكل كبير طالما أنها تخضع للتأثير الطبيعي لتدفق الجينات. تسمى مقاومة السكان للتغييرات في تكوينها الجيني تحت تأثير الانتقاء التوازن الجيني.
نتيجة للتوازن الجيني في مجموعة سكانية ، يكون تكوين نوع جديد أمرًا صعبًا للغاية. يجب استيفاء شرط آخر! وبالتحديد ، من الضروري عزل مجموعة الجينات من السكان البنات من مجموعة الجينات الأم. يمكن أن تكون العزلة في شكلين: المكاني والزماني. تحدث العزلة المكانية بسبب الحواجز الجغرافية المختلفة مثل الصحاري والغابات والأنهار والكثبان الرملية والسهول الفيضية. في أغلب الأحيان ، تحدث العزلة المكانية بسبب الانخفاض الحاد في النطاق المستمر وتقسيمه إلى جيوب أو منافذ منفصلة.
غالبًا ما يصبح السكان معزولين نتيجة الهجرة. في هذه الحالة ، ينشأ مجتمع معزول. ومع ذلك ، نظرًا لأن عدد الأفراد في مجموعة سكانية معزولة يكون عادةً صغيرًا ، فهناك خطر من زواج الأقارب - الانحطاط المرتبط بزواج الأقارب. الانتواع القائم على العزلة المكانية يسمى جغرافيا.
يتضمن الشكل المؤقت للعزلة تغييرًا في توقيت التكاثر والتحولات في دورة الحياة بأكملها. الانتواع القائم على العزلة المؤقتة يسمى بيئي.
الأمر الحاسم في كلتا الحالتين هو إنشاء نظام وراثي جديد غير متوافق مع النظام الجيني القديم. من خلال الانتواع ، يتحقق التطور ، ولهذا يقولون أن النوع هو نظام تطوري أولي. السكان هو وحدة تطورية أولية!
الخصائص الإحصائية والديناميكية للسكان.
يتم تضمين أنواع الكائنات الحية في التكاثر الحيوي ليس كأفراد منفصلين ، ولكن كأفراد أو أجزاء منهم. السكان هو جزء من نوع (يتكون من أفراد من نفس النوع) ، يشغل مساحة متجانسة نسبيًا وقادر على التنظيم الذاتي والحفاظ على عدد معين. يتم تقسيم كل نوع في المنطقة المحتلة إلى مجموعات ، إذا أخذنا في الاعتبار تأثير العوامل البيئية على كائن حي واحد ، فعند مستوى معين من العامل (على سبيل المثال ، درجة الحرارة) ، فإن الفرد قيد الدراسة إما أن يعيش أو يموت. تتغير الصورة عند دراسة تأثير نفس العامل على مجموعة من الكائنات الحية من نفس النوع.
سيموت بعض الأفراد أو يقللون من نشاطهم الحيوي عند درجة حرارة معينة ، والبعض الآخر عند درجة حرارة منخفضة ، والبعض الآخر في درجة حرارة أعلى. لذلك ، يمكن إعطاء تعريف آخر للسكان: من أجل البقاء على قيد الحياة وإعطاء النسل ، يجب على الكائنات الحية ، في ظل ظروف الأنظمة البيئية الديناميكية ، أن توجد عوامل في شكل تجمعات ، أو مجموعات ، أي مجموعات من الأفراد الذين يعيشون مع نفس الوراثة. أهم ميزة للسكان هي مجموع الأراضي التي تحتلها. ولكن داخل السكان قد تكون هناك تجمعات معزولة أكثر أو أقل لأسباب مختلفة.
لذلك ، من الصعب إعطاء تعريف شامل للسكان بسبب عدم وضوح الحدود بين المجموعات الفردية من الأفراد. يتكون كل نوع من مجموعة واحدة أو أكثر ، وبالتالي فإن السكان هو شكل وجود نوع ، أصغر وحدة متطورة فيه. بالنسبة إلى مجموعات الأنواع المختلفة ، هناك حدود مقبولة للانخفاض في عدد الأفراد ، والتي يصبح بعدها وجود السكان مستحيلًا. لا توجد بيانات دقيقة عن القيم الحرجة لحجم السكان في الأدبيات. القيم المعطاة متناقضة. ومع ذلك ، تظل الحقيقة أنه كلما قل عدد الأفراد ، زادت القيم الحرجة لأعدادهم. بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة ، هؤلاء هم ملايين الأفراد ، وللحشرات - عشرات ومئات الآلاف ، وللثدييات الكبيرة - عدة عشرات.
يجب ألا يقل العدد عن الحدود التي يتم بعدها تقليل احتمالية لقاء الشركاء الجنسيين بشكل حاد. يعتمد الرقم الحرج أيضًا على عوامل أخرى. على سبيل المثال ، بالنسبة لبعض الكائنات الحية ، يكون أسلوب حياة المجموعة محددًا (مستعمرات ، قطعان ، قطعان). المجموعات داخل السكان معزولة نسبيًا. قد تكون هناك حالات لا يزال فيها حجم السكان ككل كبيرًا جدًا ، ويتم تقليل عدد المجموعات الفردية إلى ما دون الحدود الحرجة.
على سبيل المثال ، يجب أن يكون عدد سكان مستعمرة (مجموعة) طائر الغاق البيروفي 10 آلاف فرد على الأقل ، وقطيع من الرنة - 300-400 رأس. لفهم آليات العمل وحل مشاكل استخدام السكان ، فإن المعلومات حول هيكلهم لها أهمية كبيرة. هناك نوع الجنس والعمر والإقليم وأنواع أخرى من الهيكل. من الناحية النظرية والتطبيقية ، تعتبر البيانات المتعلقة بالتركيب العمري أكثر أهمية - نسبة الأفراد (غالبًا ما يتم دمجهم في مجموعات) من مختلف الأعمار.
تنقسم الحيوانات إلى الفئات العمرية التالية:
مجموعة الأحداث (الأطفال) مجموعة الشيخوخة (شيخوخة ، غير متورطة في الإنجاب)
مجموعة البالغين (الأفراد الذين يقومون بالتكاثر).
عادة ، يتميز السكان العاديون بأكبر قدر من البقاء ، حيث يتم تمثيل جميع الأعمار بشكل متساوٍ نسبيًا. في السكان التراجعيين (المعرضين للخطر) ، يسود الأفراد الشيخوخة ، مما يشير إلى وجود عوامل سلبية تعطل الوظائف الإنجابية. يلزم اتخاذ تدابير عاجلة لتحديد أسباب هذه الحالة والقضاء عليها. يتم تمثيل السكان الغازية (الغازية) بشكل رئيسي من قبل الشباب. حيويتهم عادة لا تسبب القلق ، ولكن من المحتمل تفشي أعداد كبيرة بشكل مفرط من الأفراد ، لأن العلاقات الغذائية وغيرها لم تتشكل في مثل هؤلاء السكان.
إنه خطير بشكل خاص إذا كانت مجموعة من الأنواع التي كانت غائبة في السابق في المنطقة. في هذه الحالة ، يجد السكان عادةً ويحتلون مكانًا إيكولوجيًا مجانيًا ويدركون إمكانات تكاثرهم ، ويزيدون أعدادهم بشكل مكثف. إذا كان السكان في حالة طبيعية أو قريبة من الحالة الطبيعية ، يمكن لأي شخص إزالة عدد الأفراد منها (في الحيوانات ) أو الكتلة الحيوية (في النباتات) ، والتي تزداد مع مرور الوقت بين النوبات. بادئ ذي بدء ، يجب سحب الأفراد في سن ما بعد الإنتاج (الإنجاب الكامل). إذا كان الهدف هو الحصول على منتج معين ، فسيتم تعديل العمر والجنس والخصائص الأخرى للسكان مع مراعاة المهمة.
عادة ما يتم توقيت استغلال تجمعات النباتات (على سبيل المثال ، للحصول على الأخشاب) بحيث يتزامن مع فترة تباطؤ النمو المرتبط بالعمر (تراكم الإنتاج). تتزامن هذه الفترة عادةً مع أقصى تراكم لكتلة الخشب لكل وحدة مساحة. يتميز السكان أيضًا بنسبة جنس معينة ، ونسبة الذكور والإناث لا تساوي 1: 1. هناك حالات معروفة من الهيمنة الحادة لجنس أو لآخر ، وتناوب الأجيال مع غياب الذكور. يمكن أن يكون لكل مجموعة بنية مكانية معقدة (تقسيم فرعي إلى مجموعات هرمية كبيرة أو أكثر - من الجغرافية إلى الأولية (مجموعات سكانية دقيقة).
لذلك ، إذا كان معدل الوفيات لا يعتمد على عمر الأفراد ، فإن منحنى البقاء على قيد الحياة هو خط تنازلي (انظر الشكل ، النوع الأول). أي أن موت الأفراد يحدث بالتساوي في هذا النوع ، ويظل معدل الوفيات ثابتًا طوال الحياة. منحنى البقاء هذا هو سمة من سمات الأنواع التي يحدث تطورها دون تحول مع الاستقرار الكافي للنسل المولود. عادة ما يسمى هذا النوع بنوع الهيدرا - يتميز بمنحنى البقاء الذي يقترب من خط مستقيم. في الأنواع التي يكون فيها دور العوامل الخارجية في معدل الوفيات صغيرًا ، يتميز منحنى البقاء على قيد الحياة بانخفاض طفيف حتى عمر معين ، وبعد ذلك يحدث انخفاض حاد بسبب الوفيات الطبيعية (الفسيولوجية).
النوع الثاني في الشكل. منحنى البقاء بالقرب من هذا النوع هو سمة مميزة للبشر (على الرغم من أن منحنى بقاء الإنسان مسطح إلى حد ما وبالتالي في مكان ما بين النوعين الأول والثاني). يسمى هذا النوع بنوع ذبابة الفاكهة: هذا هو النوع الذي تظهره ذبابة الفاكهة في ظروف معملية (لا تأكله الحيوانات المفترسة). تتميز العديد من الأنواع بنسبة عالية من النفوق في المراحل المبكرة من تطور الجنين. في مثل هذه الأنواع ، يتميز منحنى البقاء على قيد الحياة بانخفاض حاد في منطقة الأعمار الأصغر. الأفراد الذين نجوا من العمر "الحرج" يظهرون معدلات وفيات منخفضة ويعيشون لأعمار كبيرة. النوع يسمى نوع المحار. اكتب الثالث في الشكل. تعتبر دراسة منحنيات البقاء ذات أهمية كبيرة لعلماء البيئة. يسمح لك بالحكم في أي عمر يكون نوعًا معينًا أكثر عرضة للخطر. إذا كان عمل الأسباب التي يمكن أن تغير معدل المواليد أو الوفيات يقع في المرحلة الأكثر ضعفًا ، فسيكون تأثيرها على التطور اللاحق للسكان هو الأكبر. يجب أن يؤخذ هذا النمط في الاعتبار عند تنظيم الصيد أو مكافحة الآفات.
التركيبة العمرية والجنسية للسكان.
أي مجتمع لديه منظمة معينة. يعكس توزيع الأفراد على الإقليم ، ونسبة مجموعات الأفراد حسب الجنس والعمر والخصائص المورفولوجية والفسيولوجية والسلوكية والوراثية المقابلة البنية السكانية : المكاني ، والجنس ، والعمر ، وما إلى ذلك. يتشكل الهيكل ، من ناحية ، على أساس الخصائص البيولوجية العامة للأنواع ، ومن ناحية أخرى ، تحت تأثير العوامل البيئية اللاأحيائية وتعداد الأنواع الأخرى.
وبالتالي فإن التركيبة السكانية لها طابع تكيفي. المجموعات السكانية المختلفة من نفس النوع لها سمات متشابهة وخصائص مميزة تميز خصائص الظروف البيئية في موائلها.
بشكل عام ، بالإضافة إلى القدرات التكيفية للأفراد ، تتشكل السمات التكيفية للتكيف الجماعي للسكان كنظام فوق فردي في مناطق معينة ، مما يشير إلى أن السمات التكيفية للسكان أعلى بكثير من تلك الخاصة بالأفراد المكونين لها .
التكوين العمري- ضروري لوجود السكان. يتميز متوسط عمر الكائنات الحية ونسبة عدد (أو الكتلة الحيوية) للأفراد من مختلف الأعمار بالتركيب العمري للسكان. يحدث تكوين الهيكل العمري نتيجة للعمل المشترك لعمليات التكاثر والوفيات.
في أي مجموعة سكانية ، يتم تمييز 3 مجموعات بيئية عمرية بشكل مشروط:
ما قبل الإنجاب.
الإنجابية؛
ما بعد الإنجاب.
تشمل مجموعة ما قبل الإنجاب الأفراد غير القادرين على التكاثر بعد. الإنجاب - أفراد قادرون على الإنجاب. ما بعد الإنجاب - الأفراد الذين فقدوا القدرة على الإنجاب. تختلف مدة هذه الفترات اعتمادًا كبيرًا على نوع الكائنات الحية.
في ظل ظروف مواتية ، يحتوي السكان على جميع الفئات العمرية ويحافظون على تركيبة عمرية مستقرة إلى حد ما. في السكان الذين يتزايد عددهم بسرعة ، يغلب الشباب ، بينما في انخفاض عدد السكان ، يسود كبار السن ، الذين لم يعودوا قادرين على التكاثر بشكل مكثف. هؤلاء السكان غير منتجين وغير مستقرين بما فيه الكفاية.
هناك آراء من هيكل عمري بسيط السكان التي تتكون من أفراد من نفس العمر تقريبًا.
على سبيل المثال ، جميع النباتات السنوية لمجموعة واحدة في مرحلة الشتلات في الربيع ، ثم تتفتح في وقت واحد تقريبًا ، وتنتج البذور في الخريف.
في الأنواع من هيكل عمري معقد يعيش السكان في وقت واحد لعدة أجيال.
على سبيل المثال ، في تجربة الأفيال هناك حيوانات شابة وناضجة وشيخوخة.
السكان الذين يشملون العديد من الأجيال (من مختلف الفئات العمرية) أكثر استقرارًا وأقل عرضة لتأثير العوامل التي تؤثر على التكاثر أو الوفيات في عام معين. يمكن أن تؤدي الظروف القاسية إلى وفاة الفئات العمرية الأكثر ضعفاً ، لكن الأكثر قدرة على الصمود البقاء على قيد الحياة وإنتاج أجيال جديدة.
على سبيل المثال ، يعتبر الشخص من الأنواع البيولوجية ذات التركيب العمري المعقد. تجلى استقرار مجموعات الأنواع ، على سبيل المثال ، خلال الحرب العالمية الثانية.
لدراسة الهياكل العمرية للسكان ، يتم استخدام تقنيات الرسوم البيانية ، على سبيل المثال ، الأهرامات العمرية للسكان ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الدراسات الديموغرافية (الشكل 3.9).
الشكل 3.9. الأهرامات العمرية للسكان.
أ - تكاثر جماعي ، ب - سكان مستقرون ، ج - تناقص عدد السكان
يعتمد استقرار مجموعات الأنواع إلى حد كبير على التركيب الجنسي ، بمعنى آخر. نسب الأفراد من الجنسين. تتشكل المجموعات الجنسية داخل السكان على أساس الاختلافات في التشكل (شكل الجسم وبنيته) والبيئة بين الجنسين.
على سبيل المثال ، في بعض الحشرات ، يكون للذكور أجنحة ، لكن الإناث لا تملك ، ولذكور بعض الثدييات قرون ، لكنها غائبة في الإناث ، ولذكور الطيور ريش لامع ، والإناث مموهة.
يتم التعبير عن الاختلافات البيئية في تفضيلات الطعام (إناث العديد من البعوض تمتص الدم ، بينما يتغذى الذكور على الرحيق).
توفر الآلية الجينية نسبة متساوية تقريبًا من الأفراد من كلا الجنسين عند الولادة. ومع ذلك ، فإن النسبة الأصلية سرعان ما يتم كسرها نتيجة للاختلافات الفسيولوجية والسلوكية والبيئية بين الذكور والإناث ، مما تسبب في وفيات غير متساوية.
يتيح تحليل التركيب العمري والجنس للسكان التنبؤ بأعدادهم لعدد من الأجيال والسنوات القادمة. هذا مهم عند تقييم احتمالات الصيد ، وإطلاق النار على الحيوانات ، وإنقاذ المحاصيل من غزو الجراد ، وفي حالات أخرى.
اليوم ، السادس من أكتوبر هو اليوم العالمي للموئل الحيواني. تكريما لهذا العيد ، نقدم لك مجموعة مختارة من 5 حيوانات اختارت أماكن ذات أقسى الظروف كمنازل لها.
تنتشر الكائنات الحية في جميع أنحاء كوكبنا ، ويعيش الكثير منها في أماكن ذات ظروف قاسية. تسمى هذه الكائنات الكائنات الحية المتطرفة. وتشمل هذه البكتيريا والعتائق وعدد قليل من الحيوانات. نتحدث عن الأخير في هذا المقال. 1. ديدان بومبي. تعد هذه الديدان التي تعيش في أعماق البحار متعددة الأشواك ، التي لا يتجاوز طولها 13 سم ، من بين أكثر الحيوانات مقاومة للحرارة. لذلك ، ليس من المستغرب أنه يمكن العثور عليها حصريًا في الينابيع الحرارية المائية في قاع المحيطات () ، والتي تأتي منها المياه الساخنة الغنية بالمعادن. لذلك ، لأول مرة ، تم اكتشاف مستعمرة من ديدان بومبي في أوائل الثمانينيات في الينابيع الحرارية المائية في المحيط الهادئ بالقرب من جزر غالاباغوس ، وفي وقت لاحق ، في عام 1997 ، ليست بعيدة عن كوستاريكا ومرة أخرى في الينابيع الحرارية المائية.
عادة ، تحدد دودة بومبي جسدها في الهياكل الأنبوبية للمدخنين السود ، حيث تصل درجة الحرارة إلى 80 درجة مئوية ، وتلتصق برأسها الشبيه بالريش للخارج ، حيث تكون درجة الحرارة أقل (حوالي 22 درجة مئوية). لطالما سعى العلماء لفهم كيفية تمكن دودة بومبيان من تحمل درجات الحرارة القصوى. وقد أظهرت الدراسات أن بكتيريا خاصة تساعده في ذلك ، حيث تشكل طبقة يصل سمكها إلى 1 سم على ظهر الدودة ، تشبه بطانية من الصوف. كونها في علاقة تكافلية ، تفرز الديدان المخاط من الغدد الصغيرة الموجودة على الظهر ، والتي تتغذى على البكتيريا ، والتي بدورها تعزل جسم الحيوان عن درجات الحرارة المرتفعة. يُعتقد أن لهذه البكتيريا بروتينات خاصة تجعل من الممكن حماية الديدان والبكتيريا نفسها من درجات الحرارة المرتفعة. 2. كاتربيلر جينيفورا. في جرينلاند وكندا ، تعيش العثة Gynaephora groenlandica ، والمعروفة بقدرتها على تحمل درجات الحرارة المنخفضة للغاية. لذلك ، عندما تعيش في مناخ بارد ، يمكن أن تتحمل يرقات G. groenlandica ، أثناء السبات ، درجات حرارة تصل إلى -70 درجة مئوية! أصبح هذا ممكنًا من خلال المركبات (الجلسرين والبيتين) التي تبدأ اليرقات في تصنيعها في أواخر الصيف عندما تنخفض درجات الحرارة. تمنع هذه المواد تكوين بلورات الجليد في خلايا الحيوان وبالتالي تسمح لها بعدم التجمد حتى الموت.
ومع ذلك ، فهذه ليست الميزة الوحيدة للأنواع. في حين أن معظم أنواع العث الأخرى تستغرق حوالي شهر حتى تنضج من بيضة إلى بالغة ، يمكن أن يستغرق تطور G. groenlandica من 7 إلى 14 عامًا! يرجع هذا النمو البطيء لـ Gynaephora groenlandica إلى الظروف البيئية القاسية التي يجب أن تتطور فيها الحشرة. من المثير للاهتمام أن يرقات Gynaephora groenlandica تقضي معظم حياتها في السبات ، وبقية الوقت (حوالي 5 ٪ من حياتهم) يكرسون لأكل النباتات ، على سبيل المثال ، براعم الصفصاف في القطب الشمالي. 3. زيت الذباب. هذه هي الحشرات الوحيدة المعروفة للعلم والتي يمكنها أن تعيش وتتغذى على النفط الخام. تم اكتشاف هذا النوع لأول مرة في La Brea Ranch في كاليفورنيا ، حيث توجد العديد من البحيرات القارية.
المؤلفون: مايكل س. كاترينو وكريستينا ساندوفال.كما تعلم ، يعتبر الزيت مادة شديدة السمية لمعظم الحيوانات. ومع ذلك ، مثل اليرقات ، يسبح ذباب الزيت بالقرب من سطح الزيت ويتنفس من خلال فتحات التنفيس الخاصة التي تبرز فوق بقعة الزيت. يأكل الذباب الكثير من الزيت ، لكن الحشرات تدخله في الغالب. في بعض الأحيان تمتلئ أمعاء الذباب بالكامل بالزيت. حتى الآن ، لم يصف العلماء سلوك التزاوج لهذه الذباب ، وكذلك المكان الذي تضع فيه بيضها. ومع ذلك ، فمن المفترض أن هذا لا يحدث داخل حوض النفط.
بحيرة بيتومينوس في مزرعة لا بري في كاليفورنيا.ومن المثير للاهتمام أن درجة حرارة الزيت في البركة يمكن أن تصل إلى 38 درجة مئوية ، لكن اليرقات تتحمل بسهولة هذه التغيرات. 4. ارتيميا. تقع البحيرة المالحة الكبرى في الجزء الشمالي الغربي من ولاية يوتا الأمريكية ، وتتميز بملوحة تصل إلى 270 جزء في المليون (للمقارنة: أكثر البحار ملوحة في المحيط العالمي - البحر الأحمر - تبلغ ملوحة 41 جزء في المليون فقط ). الملوحة العالية للغاية للخزان تجعله غير مناسب لحياة جميع الكائنات الحية الموجودة فيه ، باستثناء يرقات ذباب الشاطئ ، وبعض الطحالب والروبيان - القشريات الصغيرة.
هذا الأخير ، بالمناسبة ، لا يعيش فقط في هذه البحيرة ، ولكن أيضًا في المسطحات المائية الأخرى ، التي لا تقل ملوحتها عن 60 جزءًا في المليون. تسمح هذه الميزة للأربيان الملحي بتجنب التعايش مع معظم الأنواع المفترسة مثل الأسماك. تحتوي هذه القشريات على جسم مجزأ مع نهاية عريضة تشبه الأوراق ، وعادة لا يتجاوز طولها 12 ملم. يتم استخدامها على نطاق واسع كغذاء لأسماك الزينة ، كما يتم تربيتها في أحواض السمك. 5. بطيئات المشية. هذه المخلوقات الصغيرة ، التي لا يتجاوز طولها 1 مليمتر ، هي أكثر الحيوانات مقاومة للحرارة. إنهم يعيشون في أماكن مختلفة على هذا الكوكب. على سبيل المثال ، تم العثور عليها في الينابيع الحارة حيث وصلت درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية ، وفي الجزء العلوي من جبال الهيمالايا ، تحت طبقة من الجليد السميك ، حيث كانت درجة الحرارة أقل بكثير من الصفر. وسرعان ما تبين أن هذه الحيوانات ليست قادرة فقط على تحمل درجات الحرارة القصوى ، ولكن أيضًا الاستغناء عن الطعام والماء لأكثر من 10 سنوات!
لقد وجد العلماء أن القدرة على تعليق عملية التمثيل الغذائي تساعدهم في ذلك ، والدخول في حالة من الكريبتوبيوسيس ، عندما تقترب العمليات الكيميائية في جسم الحيوان من الصفر. في هذه الحالة ، يمكن أن ينخفض محتوى الماء في جسم بطيئات المشية إلى 1٪! وإلى جانب ذلك ، فإن القدرة على الاستغناء عن الماء تعتمد إلى حد كبير على المستوى العالي لمادة خاصة في جسم هذا الحيوان - وهي مادة تريهالوز السكر غير المختزلة ، والتي تحمي الأغشية من التلف. ومن المثير للاهتمام ، أنه بينما يمكن أن تعيش بطيئات المشية في بيئات قاسية ، يمكن العثور على العديد من الأنواع في بيئات أكثر اعتدالًا مثل البحيرات أو البرك أو الأراضي العشبية. تعتبر بطيئات المشية أكثر شيوعًا في البيئات الرطبة ، في الطحالب والأشنات.
تتمتع بعض الكائنات الحية بميزة خاصة تسمح لها بتحمل أكثر الظروف قسوة ، حيث لا يستطيع الآخرون ببساطة التأقلم معها. من بين هذه القدرات ، يمكن ملاحظة مقاومة الضغط الهائل ودرجات الحرارة القصوى وغيرها. ستمنح هذه المخلوقات العشرة من قائمتنا احتمالات لأي شخص يجرؤ على المطالبة بلقب أقوى كائن حي.
10 هيمالايا القفز العنكبوت
تشتهر الأوزة البرية الآسيوية بالطيران لمسافة تزيد عن 6.5 كيلومترات ، في حين أن أعلى مستوطنة بشرية يبلغ ارتفاعها 5100 متر في جبال الأنديز في بيرو. ومع ذلك ، فإن سجل الارتفاعات العالية لا ينتمي إلى الأوز على الإطلاق ، ولكن ينتمي إلى عنكبوت القفز في الهيمالايا (Euophrys omnisuperstes). يعيش على ارتفاع يزيد عن 6700 متر ، ويتغذى هذا العنكبوت بشكل أساسي على الحشرات الصغيرة التي أتت بها هبوب الرياح. السمة الرئيسية لهذه الحشرة هي قدرتها على البقاء في ظروف الغياب شبه الكامل للأكسجين.
9 العملاق الكنغر البلوز
عادة ، عندما نفكر في الحيوانات التي يمكنها العيش لفترة أطول بدون ماء ، يتبادر إلى الذهن على الفور الجمل. لكن يمكن للإبل أن تعيش بدون ماء في الصحراء لمدة 15 يومًا فقط. في هذه الأثناء ، ستندهش عندما تكتشف أن هناك حيوانًا في العالم يمكنه أن يعيش حياته بأكملها دون شرب قطرة ماء واحدة. الطائر الكنغر العملاق هو قريب من القندس. متوسط العمر المتوقع عادة ما بين 3 إلى 5 سنوات. عادة ما يحصلون على الرطوبة من الطعام عن طريق تناول بذور مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، لا تتعرق هذه القوارض ، وبالتالي تتجنب فقدان الماء الإضافي. عادة ما تعيش هذه الحيوانات في وادي الموت ، وتتعرض حاليًا لخطر الانقراض.
نظرًا لأن الحرارة في الماء يتم نقلها بكفاءة أكبر إلى الكائنات الحية ، فإن درجة حرارة الماء البالغة 50 درجة مئوية ستكون أكثر خطورة من درجة حرارة الهواء نفسها. لهذا السبب ، تزدهر البكتيريا في الغالب في الينابيع الساخنة تحت الماء ، وهو ما لا يمكن قوله عن أشكال الحياة متعددة الخلايا. ومع ذلك ، هناك نوع خاص من الدودة تسمى paralvinella sulfincola ، يسعدها الاستقرار في الأماكن التي تصل فيها درجة حرارة الماء إلى 45-55 درجة مئوية. أجرى العلماء تجربة حيث تم تسخين أحد جدران الحوض ، ونتيجة لذلك اتضح أن الديدان فضلت البقاء في هذا المكان متجاهلة الأماكن الأكثر برودة. يُعتقد أن هذه الميزة قد تطورت في الديدان بحيث يمكنها أن تتغذى على البكتيريا الموجودة بكثرة في الينابيع الساخنة. نظرًا لعدم وجود أعداء طبيعيين من قبل ، كانت البكتيريا فريسة سهلة نسبيًا.
7 غرينلاند شارك
يعتبر قرش جرينلاند أحد أكبر أسماك القرش وأقلها دراسة على هذا الكوكب. على الرغم من حقيقة أنهم يسبحون ببطء شديد (يمكن لأي سباح هواة أن يتفوق عليهم) ، إلا أنهم نادرون للغاية. هذا يرجع إلى حقيقة أن هذا النوع من أسماك القرش ، كقاعدة عامة ، يعيش على عمق 1200 متر. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر هذا القرش من أكثر القرش مقاومة للبرد. عادة تفضل البقاء في الماء ، حيث تتراوح درجة حرارته بين 1 و 12 درجة مئوية. نظرًا لأن أسماك القرش هذه تعيش في المياه الباردة ، فعليها التحرك ببطء شديد لتقليل استخدام طاقتها. في الطعام يكونون غير مقروءين ويأكلون كل ما يعترض طريقهم. تقول الشائعات أن عمرهم حوالي 200 عام ، لكن لم يتمكن أحد حتى الآن من تأكيدها أو نفيها.
6. دودة الشيطان
لعقود من الزمان ، اعتقد العلماء أن الكائنات وحيدة الخلية فقط هي التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في أعماق كبيرة. في رأيهم ، يقف الضغط المرتفع ونقص الأكسجين ودرجات الحرارة القصوى في طريق الكائنات متعددة الخلايا. ولكن بعد ذلك تم اكتشاف ديدان مجهرية على عمق عدة كيلومترات. سميت halicephalobus mephisto ، نسبة إلى شيطان من الفولكلور الألماني ، تم العثور عليها في عينات المياه 2.2 كيلومتر تحت الأرض في كهف في جنوب إفريقيا. لقد تمكنوا من البقاء على قيد الحياة في الظروف البيئية القاسية ، مما يشير إلى أن الحياة ممكنة على المريخ والكواكب الأخرى في مجرتنا.
5. الضفادع
تشتهر بعض أنواع الضفادع على نطاق واسع بقدرتها على التجميد حرفيًا طوال فترة الشتاء والظهور مع حلول فصل الربيع. تم العثور على خمسة أنواع من هذه الضفادع في أمريكا الشمالية ، وأكثرها شيوعًا هو الضفدع الشائع. نظرًا لأن ضفادع الأشجار ليست قوية جدًا في الحفر ، فإنها تختبئ ببساطة تحت الأوراق المتساقطة. لديهم مادة مثل مضاد التجمد في عروقهم ، وعلى الرغم من أن قلوبهم تتوقف في النهاية ، فإن هذا مؤقت. أساس أسلوب البقاء على قيد الحياة هو التركيز الهائل للجلوكوز الذي يدخل مجرى الدم من كبد الضفدع. الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو حقيقة أن الضفادع قادرة على إثبات قدرتها على التجمد ليس فقط في البيئة الطبيعية ، ولكن أيضًا في المختبر ، مما يسمح للعلماء بالكشف عن أسرارهم.
(banner_ads_inline)
4 ميكروبات أعماق البحار
نعلم جميعًا أن أعمق نقطة في العالم هي خندق ماريانا. يصل عمقه إلى ما يقرب من 11 كيلومترًا ، ويتجاوز الضغط هناك الضغط الجوي بمقدار 1100 مرة. قبل بضع سنوات ، تمكن العلماء من العثور على الأميبات العملاقة هناك ، والتي تمكنوا من التقاطها بكاميرا عالية الدقة ومحمية بواسطة كرة زجاجية من الضغط الهائل الذي يسود في القاع. علاوة على ذلك ، أظهرت بعثة استكشافية حديثة أرسلها جيمس كاميرون نفسه أن أشكالًا أخرى من الحياة قد توجد في أعماق خندق ماريانا. تم الحصول على عينات من رواسب القاع ، والتي أثبتت أن المنخفض يعج بالميكروبات. أذهلت هذه الحقيقة العلماء ، لأن الظروف القاسية السائدة هناك ، وكذلك الضغط الهائل ، بعيدة كل البعد عن الجنة.
3. Bdelloidea
تعتبر Bdelloidea rotifers من اللافقاريات الأنثوية الصغيرة جدًا ، وعادة ما توجد في المياه العذبة. منذ اكتشافهم ، لم يتم العثور على ذكور من هذا النوع ، وتتكاثر الروتيفيرات نفسها لاجنسيًا ، مما يؤدي بدوره إلى تدمير الحمض النووي الخاص بهم. يستعيدون الحمض النووي الأصلي عن طريق تناول أنواع أخرى من الكائنات الحية الدقيقة. بفضل هذه القدرة ، يمكن أن تتحمل الروتيفيرا الجفاف الشديد ، علاوة على ذلك ، فهي قادرة على تحمل مستويات الإشعاع التي تقتل معظم الكائنات الحية على كوكبنا. يعتقد العلماء أن قدرتهم على إصلاح حمضهم النووي جاءت نتيجة الحاجة إلى البقاء على قيد الحياة في بيئة قاحلة للغاية.
2. صرصور
هناك أسطورة مفادها أن الصراصير ستكون الكائنات الحية الوحيدة التي ستنجو من حرب نووية. في الواقع ، يمكن لهذه الحشرات أن تعيش بدون ماء وطعام لعدة أسابيع ، والأكثر من ذلك ، يمكنها العيش لأسابيع بدون رأس. كانت الصراصير موجودة منذ 300 مليون سنة ، حتى أنها تجاوزت الديناصورات. أجرت قناة ديسكفري سلسلة من التجارب التي كان من المفترض أن توضح ما إذا كانت الصراصير ستنجو أم لا بإشعاع نووي قوي. نتيجة لذلك ، اتضح أن ما يقرب من نصف الحشرات كانت قادرة على النجاة من 1000 إشعاع إشعاعي (مثل هذا الإشعاع يمكن أن يقتل شخصًا بالغًا يتمتع بصحة جيدة في غضون 10 دقائق فقط من التعرض) ، علاوة على ذلك ، نجت 10 ٪ من الصراصير عند تعرضها لـ 10000 إشعاع. ، وهو ما يعادل الإشعاع من انفجار نووي في هيروشيما. لسوء الحظ ، لم تنجو أي من هذه الحشرات الصغيرة من 100000 شعاع من الإشعاع.
1. بطيئات المشية
أثبتت الكائنات المائية الصغيرة التي تسمى بطيئات المشية أنها أصعب الكائنات الحية على كوكبنا. للوهلة الأولى ، هذه الحيوانات اللطيفة قادرة على البقاء على قيد الحياة تقريبًا في أي ظروف قاسية ، سواء كانت الحرارة أو البرودة ، أو الضغط الهائل أو الإشعاع العالي. إنهم قادرون على البقاء على قيد الحياة لبعض الوقت حتى في الفضاء. في ظل الظروف القاسية وفي حالة الجفاف الشديد ، تستطيع هذه المخلوقات البقاء على قيد الحياة لعدة عقود. يأتون إلى الحياة ، على المرء فقط أن يضعهم في بركة.
.(المصدر: "Biological Encyclopedic Dictionary". رئيس التحرير M. S. Gilyarov ؛ هيئة التحرير: A.A Babaev ، G.G.
شاهد ما هي "كائنات TERMOPHILE" في القواميس الأخرى:
- الكائنات الحية المحبة للحرارة (في الغالب المجهري) ، القادرة على العيش في درجات حرارة عالية نسبيًا (تصل إلى 70) ؛ موطنها الطبيعي هو العديد من الينابيع الساخنة والمياه الحرارية cf. كريوفيليك ... ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية
- (من Thermo (انظر Thermo ...) ... و Philéo Greek I love) الحرارة ، الكائنات الحية التي تعيش في درجات حرارة تتجاوز 45 درجة مئوية (قاتلة لمعظم الكائنات الحية). هؤلاء بعض الأسماك ، ممثلو مختلف اللافقاريات (الديدان ، ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى
- ... ويكيبيديا
تصنيف تصنيف الكائنات الحية: الكائنات الحية في المملكة نووي غير نووي (كائن لاتيني متأخر من منظمة لاتينية متأخرة ... ويكيبيديا
الكائنات الحية السفلى ، مثل جميع الكائنات الحية بشكل عام ، لا يمكن أن تعيش إلا في ظل ظروف خارجية محددة بدقة لوجودها ، أي ظروف البيئة التي تعيش فيها ، ولكل عامل خارجي ، لدرجة الحرارة والضغط والرطوبة ، إلخ. .
هذا هو اسم البكتيريا التي لديها القدرة على التطور في درجات حرارة أعلى من 55 60 درجة مئوية ، وكان ميكيل (ميكيل) أول من اكتشف وعزل من مياه السين عصية غير متحركة يمكنها العيش والتكاثر عند درجة حرارة 70 درجة مئوية. فان تيجيم ... القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون
تصنيف تصنيف الكائنات الحية: الكائنات الحية في المملكة نووي غير نووي (كائن لاتيني متأخر من منظمة لاتينية متأخرة ... ويكيبيديا - انظر أيضًا: أكبر الكائنات الحية الأصغر هي جميعًا ممثلين للبكتيريا والحيوانات والنباتات والكائنات الحية الأخرى الموجودة في Earth ، والتي تحتوي على قيم دنيا في فصولها (مفارز) وفقًا لمعايير مثل ... ويكيبيديا