В любой трофической цепи не вся пища используется на рост особи, т.е. на накопление ее биомассы. Часть ее расходуется на удовлетворение энергетических затрат организма (дыхание, движение, размножение, поддержание температуры тела).
При этом биомасса одного звена не может быть полностью переработана последующим, и в каждом последующем звене трофической цепи происходит уменьшение биомассы.
В среднем считается, что лишь порядка 10% биомассы и связанной в ней энергии переходит с каждого трофического уровня на следующий, т.е. продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше в среднем в 10 раз продукции предыдущего уровня.
Так, например, в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг биомассы растительноядных животных (консументов первого порядка). Плотоядные животные (консументы второго порядка), поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы, а хищники (консументы третьего порядка), которые питаются плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.
Таким образом, суммарная биомасса, заключенная в ней энергия, а также численность особей прогрессивно уменьшаются по мере восхождения по трофическим уровням.
Эта закономерность получила название правила экологической пирамиды.
Данное явление впервые было изучено Ч.Элтоном (1927 г.) и названо им пирамидой чисел или пирамидой Элтона.
Экологическая пирамида - это графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами разных порядков, выраженное в единицах биомассы(пирамида биомасс), числа особей (пирамида численности) или заключенной в массе живого вещества энергии (пирамида энергии) (рис.6).
Рис.6. Схема экологической пирамиды.
Экологическая пирамида выражает трофическую структуру экосистем в геометрической форме.
Различают три основных типа экологических пирамид: пирамида чисел (численности), пирамида биомассы и пирамиды энергии.
1) пирамиды чисел , основанные на подсчете организмов каждого трофического уровня; 2) пирамиды биомассы , в которых используется суммарная масса (обычно сухая) организмов на каждом трофическом уровне; 3) пирамиды энергии , учитывающие энергоемкость организмов каждого трофического уровня.
Пирамиды энергии считаются самыми важными, поскольку они непосредственно обращаются к основе пищевых отношений - потоку энергии, необходимой для жизнедеятельности любых организмов.
Пирамида чисел (численности)
Пирамида чисел (численности) или пирамида Элтона отражает численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне.
Пирамида численности представляет собой наиболее простое приближение к изучению трофической структуры экосистемы.
При этом сначала подсчитывают число организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням и представив в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема).
Пирамида численности может иметь правильную форму, т.е. суживаться кверху (правильная или прямая), а может быть и перевернутой вершиной вниз (перевернутая или обращенная) рис.7.
правильная (прямая) перевернутая (обращенная)
(пруд, озеро, луг, степь, пастбище и др.) (лес умеренного пояса летом и др.)
Рис.7. Пирамида численности (1 – правильная; 2- перевернутая)
Пирамида численности имеет правильную форму, т.е. сужается при продвижении от уровня продуцентов к более высоким трофическим уровням, для водных экосистем (пруд, озеро и др.) и наземных экосистем (луг, степь, пастбище и др.).
Например:
тысяча особей фитопланктона в небольшом пруду может прокормить 100 особей мелких ракообразных – консументов первого порядка, которые в свою очередь прокормят 10 особей рыб – консументов второго порядка, которых будет достаточно, чтобы прокормиться 1 окуню – консументу третьего порядка.
Пирамида численности для некоторых экосистем, например для леса умеренного пояса, имеет перевернутую форму.
Например:
в лесу умеренного пояса летом небольшое количество больших деревьев - продуцентов снабжает пищей огромное количество небольших по размеру насекомых-фитофагов и птиц - консументов первого порядка.
Однако в экологии пирамида численности употребляется редко, так как из-за большого числа особей на каждом трофическом уровне очень трудно отобразить структуру биоценоза в одном масштабе.
Пирамида биомассы
Пирамида биомассы отражает более полно пищевые взаимоотношения в экосистеме, так как в ней учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня.
Прямоугольники в пирамидах биомассы отображают массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади или объема.
Пирамиды биомассы, так же, как и пирамиды численности, могут быть не только правильной формы, но и перевернутыми (обращенными) рис.8.
Консументы 3 порядка
Консументы 2 порядка
Консументы 1 порядка
Продуценты
правильная (прямая) перевернутая (обращенная)
(наземные экосистемы: (водные экосистемы: озеро,
луг, поле и др.) пруд и особенно морские
экосистемы)
Рис.7. Пирамида биомасс (1 – правильная; 2- перевернутая)
Для большинства наземных экосистем (луг, поле и др.) суммарная биомасса каждого последующего трофического уровня пищевой цепи уменьшается.
Это создает пирамиду биомасс, где существенно преобладают продуценты, а над ними располагаются постепенно уменьшающиеся трофические уровни консументов, т.е. пирамида биомасс имеет правильную форму.
Например:
в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела растительноядных животных – консументов первого порядка (фитофагов). Плотоядные животные – консументы второго порядка, поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы. А хищники – консументы третьего порядка, питающиеся плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.
В водных экосистемах (озеро, пруд и др.) пирамида биомасс может быть перевернутой, где биомасса консументов преобладает над биомассой продуцентов.
Это объясняется тем, что в водных экосистемах продуцентом является микроскопический фитопланктон, быстро растущий и размножающийся), который в достаточном количестве непрерывно поставляет живую пищу консументам, намного медленно растущим и размножающимся. Зоопланктон (или другие животные, питающиеся фитопланктоном) накапливают биомассу годами и десятилетиями, тогда как фитопланктон имеет крайне короткий период жизни (несколько дней или часов).
Тип простейшие включает примерно 25 тыс. видов одноклеточных животных, обитающих в воде, почве или организмах других животных и человека. Имея морфологическое сходство в строении клеток с многоклеточными организмами, простейшие существенно отличаются от них в функциональном отношении.
Если клетки многоклеточного животного выполняют специальные функции, то клетка простейшего является самостоятельным организмом, способным к обмену веществ, раздражимости, движению и размножению.
Простейшие - это организмы на клеточном уровне организации. В морфологическом отношении простейшее равноценно клетке, но в физиологическом представляет собой целый самостоятельный организм. Подавляющее большинство их - микроскопически малых размеров (от 2 до 150 мкм). Однако некоторые из ныне живущих простейших достигают 1см, а раковины ряда ископаемых корненожек имеют в диаметре до 5-6 см. Общее количество известных видов превышает 25 тыс.
Строение простейших чрезвычайно разнообразно, но все они обладают чертами, характерными для организации и функции клетки. Общим в строении в строении простейших являются два основных компонента тела - цитоплазма и ядро.
Цитаплазма
Цитоплазма ограничена наружной мембраной, которая регулирует поступление веществ в клетку. У многих простейших она усложняется дополнительными структурами, увеличивающими толщину и механическую прочность наружного слоя. Таким образом возникают образования типа пелликулы и оболочки.
Цитоплазма простейших обычно распадается на 2 слоя - наружный более светлый и плотный - эктоплазму и внутренний, снабженный многочисленными включениями,- эндоплазму.
В цитоплазме локализуются общеклеточные органоиды. Кроме того, в цитоплазме многих простейших могут присутствовать разнообразные специальные органеллы. Особенно широко распространены различные фибриллярные образования - опорные и сократимые волоконца, сократительные вакуоли, пищеварительные вакуоли и др.
Ядро
Простейшие обладают типичным клеточным ядром, одним или несколькими. Ядро простейших имеет типичную двухслойную ядерную оболочку. В ядре распределен хроматиновый материал и ядрышки. Ядра простейших характеризуются исключительным морфологическим многообразием по размерам, числу ядрышек, количеству ядерного сока и т.д.
Особенности жизнедеятельности простейших
В отличие от соматических клеток многоклеточные простейшие характеризуются наличием жизненного цикла. Он слагается из ряда следующих друг за другом стадий, которые в существовании каждого вида повторяются с определенной закономерностью.
Чаще всего цикл начинается стадией зиготы, отвечающей оплодотворенному яйцу многоклеточных. За этой стадией следует однократно или многократно повторяющееся бесполое размножение, осуществляемое путем клеточного деления. Затем образуются половые клетки (гаметы), попарное слияние которых вновь дает зиготу.
Важной биологической особенностью многих простейших является способность к инцистированию. При этом животные округляются, сбрасывают или втягивают органеллы движения, выделяют на своей поверхности плотную оболочку и впадают в состояние покоя. В инцистированном состоянии простейшие могут переносить резкие изменения окружающей среды, сохраняя жизнеспособность. При возвращении благоприятных для жизни условий цисты раскрываются и простейшие выходят из них в виде активных, подвижных особей.
По строению органоидов движения и особенностей размножения тип простейшие делится на 6 классов. Основные 4 класса: Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.
Подцарство Одноклеточные животные включает в себя животных, тело которых состоит из одной клетки . Эта клетка является сложным организмом с присущими ему физиологическими процессами : дыханием, пищеварением, выделением, размножением и раздражением.
Форма клеток у них разнообразна и может быть постоянной (жгутиковые, инфузории) и непостоянной (амеба). Органоидами движения являются ложноножки, жгутики и реснички . Питание у простейших бывает автотрофным (фотосинтез) и гетеротрофным (фагоцитоз, пиноцитоз). Размножение у одноклеточных бесполое (деление ядра – митоз, а затем продольный или поперечный цитокинез, а также множественное деление) и половое : конъюгация (инфузории), копуляция (жгутиковые).
Около 30 000 видов одноклеточных объединены в несколько типов . Наиболее многочисленными являются типы Саркожгутиконосцы и тип Инфузории .
Тип Инфузории насчитывает более 7 500 видов. Это высокоорганизованные простейшие, которые имеют постоянную форму тела.
Типичным представителем типа является инфузория-туфелька
. Тело инфузории покрыто плотной оболочкой. У нее два ядра: большое (макронуклеус
), которое регулирует все жизненные процессы
, и маленькое (микронуклеус
), играющее основную роль в размножении
. Инфузория-туфелька
питается водорослями, бактериями, а также некоторыми простейшими. Реснички инфузории колеблются, что «продвигает» пищу в ротовое отверсти
е, а затем в глотку, на дне которой образуются пищеварительные вакуоли
, где и происходит переваривание пищи и всасыванием питательных веществ. Через порошицу
– особый орган – удаляются непереваренные остатки. Функции выделения осуществляются сократительными вакуолями
. Размножается инфузория-туфелька
, как и амеба, бесполым способом
(поперечное деление цитоплазмы, малое ядро делится митотически, большое – амитотически). Характерен и половой процесс
– конъюгация. Это временное соединение двух особей, между которыми образуется цитоплазматический мостик
, посредством которого они обмениваются разделившимися малыми ядрами. Половой процесс служит для обновления генетической информации.
Инфузории являются звеном в пищевых цепях. Обитающие в желудках жвачных, инфузории способствуют их пищеварению.
Типичным представителем является амеба обыкновенная.
Живет амеба в пресноводных водоемах. Форма тела ее непостоянная. Ложноножки служат также и для захвата пищи – бактерий, одноклеточных водорослей, некоторых простейших. Непереваренные остатки выбрасываются из любого места амебы. Животное дышит всей своей поверхностью тела: кислород, растворенный в воде, посредством диффузии проникает в организм амебы, а образующийся при дыхании в клетке углекислый газ выделяется наружу. Животное обладает раздражимостью. Размножается амеба делением : сначала митотически делится ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. При неблагоприятных условиях происходит инцистирование .
Типичный представ
итель Жгутиковых – эвглена зеленая
– имеет веретеновидную форму. От переднего конца тела эвглены отходит длинный тонкий жгутик: вращая им, эвглена передвигается, как бы ввинчиваясь в воду. В цитоплазме эвглены ядро и несколько окрашенных овальных телец – хроматофоры
(20 штук), содержащие хлорофилл
(на свету эвглена питается автотрофно). Светочувствительный глазок
помогает эвглене находить освещенные места. При длительном содержании в темноте эвглена теряет свой хлорофилл и переходит к питанию готовыми органическими веществами, которые она всей поверхностью тела всасывает из воды. Дышит эвглена всей поверхностью тела. Размножение осуществляется делением надвое
(продольное).
Остались вопросы? Не знаете, кто такие «
Простейшие»
?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами . На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.
Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами . Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом ). Детритом могут также питаться животные – детритофаги , ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).
В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети .
Пищевые сети служат основой для построенияэкологических пирамид . Простейшими из них являются пирамиды численности , которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).
В пирамидах численности дерево и колосок учитываются одинаково, несмотря на их различную массу. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы , которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммарной массе. Построение пирамид биомассы – более сложный и длительный процесс.
| Пример сезонного изменения в пирамиде биомассы. |
Пирамиды биомассы не отражают энергетической значимости организмов и не учитывают скорость потребления биомассы. Это может приводить к аномалиям в виде перевёрнутых пирамид. Выходом из положения является построение наиболее сложных пирамид –пирамид энергии . Они показывают количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за определённый промежуток времени (например, за год – чтобы учесть сезонные колебания). В основание пирамиды энергии часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии. Пирамиды энергии позволяют сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы. Так, доля энергии, проходящей через почвенных бактерий, несмотря на их ничтожную биомассу, может составлять десятки процентов от общего потока энергии, проходящего через первичных консументов.
Органическое вещество, производимое автотрофами, называется первичной продукцией. Скорость накопления энергии первичными продуцентами называетсяваловой первичной продуктивностью , а скорость накопления органических веществ – чистой первичной продуктивностью . ВПП примерно на 20 % выше, чем ЧПП, так как часть энергии растения тратят на дыхание. Всего растения усваивают около процента солнечной энергии, поглощённой ими.
| Поток энергии через пастбищную пищевую цепь. Все цифры даны в кДж на метр в квадрате умноженное на год. |
При поедании одних организмов другими вещество и пища переходят на следующий трофический уровень. Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами, называется вторичной продукцией . Поскольку гетеротрофы дышат и выделяют непереваренные остатки, в каждом звене часть энергии теряется. Это накладывает существенное ограничение на длину пищевых цепей; количество звеньев в них редко бывает больше 6. Отметим, что эффективность переноса энергии от одних организмов к другим значительно выше, чем эффективность производства первичной продукции. Средняя эффективность переноса энергии от растения к животному составляет около 10 %, а от животного к животному – 20 %. Обычно растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных.
Изучение продуктивности экосистем важно для их рационального использования. Эффективность экосистем может быть повышена за счёт повышения урожайности, уменьшения помех со стороны других организмов (например, сорняков по отношению к сельскохозяйственным культурам), использования культур, более приспобленных к условиям данной экосистемы. По отношению к животным необходимо знать максимальный уровень добычи (то есть количество особей, которые можно изъять из популяции за определённый промежуток времени без ущерба для её дальнейшей продуктивности).
Скорость, с которой продуценты поглощают лучистую энергию солнечного излучения, а, значит, и скорость, с которой в экосистеме происходит накопление органического вещества, определяют, как биологическую продуктивность. Первичную продуктивность P выражают в единицах массы, энергии или эквивалентных единицах в промежуток времени. В процессе производства органического вещества в экосистеме выделяют четыре последовательных уровня: 1) Валовая первичная продуктивность - скорость накопления в процессе фотосинтеза органического вещества (или биомассы), с учетом той его части, которая за время измерений была израсходована на дыхание (то есть на поддержание жизнедеятельности биомассы)
2) Чистая первичная продуктивность - скорость накопления органического вещества в организмах продуцентов, за вычетом той его части, которая была израсходована ими на дыхание. 3) Вторичная продуктивность сообщества - скорость накопления органического вещества на уровне консументов, которые, как известно, питаются готовой биомассой. 4) Чистая продуктивность сообщества - скорость накопления органического вещества, не потребленного гетеротрофами. Эта величина равна разности между чистой первичной продуктивностью сообщества и количеством вещества, не потребленного гетеротрофами. Чистая продуктивность сообщества в определенный момент времени выражается наличной биомассой. Другое название чистой продуктивности сообщества - урожай на корню. Продуктивность экосистемы зависти от ряда факторов. Высокие скорости продуцирования наблюдаются в экосистемах, где физические факторы благоприятны, особенно в случая поступления экосистеме дополнительной энергии извне. Поступление энергии со стороны абиотических компонентов экосистемы уменьшают затраты живых организмов на поддержание собственной жизнедеятельности. Для оценки продуктивности экосистемы необходимо также учитывать утечку энергии с урожаем продукции, а также стрессовые воздействия, уменьшающих долю энергии, задействованной в процессе производства биомассы. Также необходимо рассмотреть баланс между валовой первичной продукцией и дыханием сообщества. Здесь нужно сделать допущение о том, что вся чистая первичная продукция потребляется консументами первого порядка(т.е. консументами, питающихся биомассой продуцентов). Делая аналогичные допущения для последующих уровней питания (так называемых трофических уровней), следует записать следующую систему уравнений: P пр = P к1 + R пр P к1 = P к2 + R к1 , P к2 = P к3 + R к2 ………… P пр = R пр + R к1 + R к2 +…+ R кn Суммирование равенств показывает, что вся валовая первичная продукция полностью расходуется на дыхание сообщества без остатка, то есть все произведенное в экосистеме органическое вещество было полностью потреблено. Данное равенство между производством биомассы и ее потреблением представляет собой иллюстрацию стабильного функционирования любой экосистемы. Примером подобной стабильности может служить экосистема тропического леса, где вся произведенная продуцентами биомасса полностью потребляется гетеротрофными организмами. Чем длиннее пищевая цепь, тем меньше остается к ее концу доступной энергии и тем более широкое основание должно быть у «пирамиды энергий». «Трофические пирамиды» энергии, биомассы, численности – это схематические рисунки, в которых нижняя ступень по своей площади соответствует количеству пищевых ресурсов на первом уровне пищевой цепи, вторая – на следующем и т. д. Простейшая гипотетическая пирамида с десятикратным сокращением площадей трѐх ступеней от нижней к верхней: трава – скот – человек. Более сложная пирамида – последовательность животных арктического моря: микроводоросли (фитопланктон) => мелкие ракообразные (зоо-планктон) => планктонофаги (черви, моллюски) => рыбы => хищные рыбы => более крупные хищные рыбы => тюлени => белый медведь. Исчезновение какого-то вида живого или уменьшение численности популяции на одном из уровней пирамиды энергий или биомассы обязательно ведѐт к сокращению численности популяций на более высоком уровне (уменьшение популяции селедки ведет к сокращению уловов трески).
Количественно переход энергии между трофическими уровнями ограничивается возможностями компенсации потерь для поддержания стабильности систем. Закон «пирамиды энергий», сформулированный Р. Линдеманом (1942 г.), является одним из основных в экологии. Он формулируется следующим образом.
С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой, более высокий ее уровень по иерархической лестнице: «продуцент – консумент – редуцент» переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии.
Закон Р. Линдемана, называемый иногда «закон 10 %», примерно описывает замкнутый цикл перехода энергии между трофическими уровнями. Именно примерно, а не математически точно, так как для разных систем переход энергии составляет от 7 до 18 % (Реймерс, 1994). Несмотря на приближенный характер, этот закон чрезвычайно важен. Он является следствием законов сохранения энергии и массы на уровне био-логических систем. Нельзя изымать с предыдущего уровня эко-логической пирамиды для своего питания более «примерно 10 %» массы или энергии, так как система разрушится.
Из закона Р. Линдемана, как его развитие, следуют правила «1 и 10 % », которые примерно очерчивают границы выхода биологических систем из стационарного состояния и последующего разрушения:
1. Для природных систем с организменным типом управления превышение потребления примерно 1 % от потока энергии ведет к выходу системы из стационарного состояния.
2. Порог саморазрушения систем с организменным типом управления составляет примерно 10 % от «нормы» потребления (для популяционных систем превышение в среднем 10 % объема изъятия приводит к выходу из стационарного состояния).
Подчеркивая примерность границ (их научное обоснование отсутствует, и для разных систем возможны отклонения от приведенных значений), следует на основе законов сохранения массы и энергии согласиться, что для сохранения системы можно изымать из нее только определенную, относительно небольшую долю. Значение 5–10 % логически соответствует понятию небольшой доли. Научных доказательств точности выполнения этих правил нет, но «эмпирически порог потребления 5–10 % от суммы вещества, приводящий с переходом через него к заметным изменениям в системах природы, достаточно признан. Принят он, главным образом, на эмпирико-интуитивном уровне» (Реймерс, 1994).
Упрощѐнно понять «правило 10 %» можно на простейшей модели пирамиды численности из двух видов организмов, когда в определѐнном биоценозе проживает 10 коршунов, для пропитания которых необходимо 100 птичек. «Забыв» про закон Р. Линдемана, коршуны увеличили свою норму потребления на 10 %, и в результате осталось только 90 птичек. Но 90 птичек обеспечат нормальное существование только девяти коршунам, а десятый должен умереть. Вид, увеличивший потребление, вынужден снижать свою численность, т.е. равновесная система живых организмов в таком случае разрушается.
Несмотря на приближѐнный характер, правила «1 % и 10 %» можно рассматривать как «самые общие показатели – критерии для выяснения, что опасно в ходе ускоренной эволюции жизни на планете. Такими критическими маркерами, видимо, могут быть «точки Пастера» (Реймерс, 1994). Первая «точка Пастера» в истории Земли была достигнута, когда в результате деятельности прокариотов (организмы без оформленного клеточного ядра: вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли ) содержание кислорода в атмосфере Земли возросло до уровня примерно 1 % от современного и стала возможной более энергетически выгодная аэробная жизнь, когда энергия получается с помощью окислительных процессов. Достижение второй «точки Пастера» – при содержании кислорода в атмосфере планеты около 10 % от современного – происходило при многократном увеличении скорости развития жизненных форм, и эукариоты (организмы с клеточным строением и ядром, отделенным оболочкой от цитоплазмы ) быстро «захватили» всю планету.
Правила «1 и 10 %» следует воспринимать как примерный качественный экологический ориентир для принятия решений о возможной степени разрушения систем с участием живых организмов. Изучение разных систем и уточнение пороговых значений для них – важная задача современной экологии. При этом для человечества жизненно важно уточнить пороги его допустимого вмешательства в биосферные процессы. Особенно должно настораживать то, что значения этих порогов могут оказаться значительно ниже тех, которые уже давно превышены. Н.Ф. Реймерс отмечал: «Особо следует обратить внимание на формулировку «выход из стационарного состояния». Видимо, для глобальной энергетической системы такой выход происходит в рамках 0,1 – 0,2 % от возмущения общепланетарных процессов, т. е. значительно раньше, чем наступает момент сбоя в действии принципа Ле Шателье – Брауна и заметны природные аномалии». Если сопоставить предполагаемое Н. Реймерсом значение порога допустимых изменений энергетических потоков в биосфере с реальным изменением, производимым человечеством, то оно превышает в сотни раз (Поляков, 2004).
Популяции в биоценозах всегда живут в соответствии с законом Р. Линдемана и рассмотренными правилами. Любой живой организм приспосабливается к условиям окружающей среды в своем биоценозе и своей экосистеме, и, как результат взаимодействия, выполняется правило «сохранения видовой среды обитания», т. е. популяции, биоценозы поддерживают собственную среду жизни. Для выживания и поддержания системных взаимосвязей популяции в случае изменения каких-то параметров своей экологической ниши (ресурсы питания, температура, влажность и т.д.) должны приспосабливаться к изменяющимся условиям, соответственно увеличивая или уменьшая свою численность.
Человек, как часть природы, тоже имеет свою экологическую нишу. Но, в отличие от животных, он сам изменяет и разрушает свою нишу, нарушая природное правило. Человек, как биологический вид, остается под контролем главных экологических законов и во взаимоотношениях с природой должен принимать ее условия. Но психологически люди привыкли думать, что взаимоотношения человека и Природы строятся по правилам, которые устанавливает сам человек. Это противоречие и привело к обособлению человека от природной среды. Все более обособляясь от окружающей среды комфортными условиями жизни, человек перестал поддерживать жизнеспособность среды обитания, изымая из нее избыточные потоки ресурсов и отравляя ее не- перерабатываемыми отходами своей жизнедеятельности.
Согласно теории эволюции, все виды живых существ на Земле постепенно, долгие миллионы лет, развивались из своих одноклеточных предков. Более сложные организмы, вероятнее всего, возникли из колоний простейших. Это можно отследить, если подробнее изучить основные типы животных. Классификация разделяет все существа на виды, семейства, отряды, классы согласно их строению и внешним признакам, которые приобретались во время эволюционного совершенствования.
Формировались новые типы появлялись органы, которых не было у древнейших предков. Начальную стадию такого прогресса можно наблюдать у губок. У кишечнополостных уже есть прекрасно выраженные энтодерма и эктодерма, а также зачатки мускулатуры. Высшие типы животных характеризуются сложным строением нервной системы и других систем органов. Для понимания эволюции необходимо рассмотреть подробнее их важнейшие особенности.
Простейшие
Это микроскопические существа, имеющие одноклеточную структуру. Ученым известно около 15 тысяч видов Форма их тела различная, от лучисто-радиальной до асимметричной. Часто образуют сложные колонии, что позволяет ученым предположить, как возникли многоклеточные типы животных. Подразделяются на классы, в зависимости от способов передвижения и строения тела.
Губки
Самые примитивные многоклеточные организмы. Обитают чаще всего в море. Их разделяют на 3 класса, в зависимости от состава скелета. Образ жизни у них прикрепленный. Другие типы Царства Животных им противопоставляются, потому что у губок отсутствуют характерные органы и ткани. Присутствует наружный, защищающий организм с поверхности, и внутренний слой, состоящий из особых жгутиковых воротничковых клеток. Между ними располагается мезоглея - иногда весьма массивная группа клеток, часть из которых образует скелет.
Кишечнополостные
Тела этих животных состоят всего из двух слоев клеток, которые окружают полость тела, называемую кишечной, с одним ротовым отверстием. Обладают зачатками нервной и мышечной ткани. Кровеносной и нет. Образ жизни у кишечнополостных бывает сидячим или свободноподвижным. Обитают, за редкими исключениями, в морской воде и образуют обширные колонии. К этому типу относятся медузы, кораллы, гидроидные полипы и актинии.
Плоские черви
Круглые черви
Кольчатые черви
Тела таких животных состоят из отдельных сегментов. Обладают кровеносной системой, высокой способностью к регенерации зачатками примитивных конечностей и вторичной полости тела. Другие, более высокоразвитые типы Царства Животных были сформированы под влиянием этих изменений. От морских кольчатых червей произошли многочисленные представители группы членистоногих.
Моллюски
Животные, мягкое тело которых обычно защищено раковиной. Обладают высокоразвитой нервной системой, вторичной полостью тела. Появились органы чувств и сердце - мышца, которая перекачивает кровь. У можно различить туловище и ногу, у брюхоногих - голову. Обитают как в морской и пресной воде, так и на суше.
Иглокожие
Обитатели морских глубин. Размеры самых крупных представителей не превышают 50 см. Тип включает классы морских ежей, звезд, лилий и другие. Образ жизни неподвижный, благодаря чему выработалась свойственная только иглокожим пятилучевая симметрия. У представителей типа есть кровеносная система, мезодермический внутренний скелет.
Членистоногие
Типы животных бывают очень обширными. Именно такой группой являются тип - самый разнообразный и богатый видами. Характерными признаками типа являются наличие сложных органов чувств в виде выделенных придатков ротовой полости - усиков, четкого разделения тела на отделы, конечностей, состоящих из сегментов, для более эффективного передвижения. Развитие членистоногих проходило от вымерших трилобитов, примитивной группы, являющейся родоначальной для ракообразных и паукообразных, до высших летающих насекомых. Многоножки считаются переходным звеном эволюции этого типа.
Хордовые
Тип включает в себя виды и классы, разнообразные по своему внешнему виду, образу жизни, среде обитания. Типы нервной системы у животных объединяет сформированная на спинной части тела трубка, являющаяся центром всех многочисленных окончаний, которую защищает хорда, хрящевой или костный стержень, опора скелета. Развитие представителей различных классов можно отследить от личинкохордовых и бесчерепных (ланцетников) до сложноорганизованных приматов, отличающихся высоким интеллектом.
Рыбы
Встречаются хрящевые, лопастеперые или мясистолопастные, костные. Представители первой группы имеют плотную кожу с плакоидной, свойственной только им чешуей. Рот располагается на нижней стороне тела, отсутствуют легкие и плавательный пузырь, скелет состоит из хрящей.
Лопастеперых рыб разделяют на двоякодышащих и кистеперых. Последние представлены сейчас только одним родом, обитающим в Индийском океане. Они очень схожи с предками земноводных и вызывают особый интерес исследователей-сторонников теории эволюции. Двоякодышащие имеют как жабры, так и легкие.
Костные - это большая часть современных представителей класса рыб. Имеют и твердый скелет; кожа в основном покрыта чешуей, но есть многочисленные исключения.
Земноводные
Как правило, личинки этих существ дышат жабрами и живут в воде. Взрослая особь имеет легкие и живет на суше. Кожа увлажнена и лишена волос или чешуи. К этому классу относятся лягушки, тритоны, жабы, саламандры.
Пресмыкающиеся
Тело покрыто чешуей, обитают и на суше, и в воде. В древности этот класс доминировал среди остальных по численности, но после главное место заняли млекопитающие. Имеют разнообразные размеры, форму тела, образ жизни. Крокодилы, ящерицы, змеи, черепахи являются представителями пресмыкающихся.
Птицы
Анатомически близки к рептилиям, но у них появилась способность самостоятельно поддерживать температуру своего тела вне зависимости от условий среды обитания. У птиц отлично сформировавшиеся легкие, четырехкамерное сердце и крылья, которые позволяют большинству из них перемещаться по воздуху.
Млекопитающие
Названы так из-за наличия специальных желез, секретом которых они выкармливают детенышей. Тело обычно покрыто шерстью, они теплокровны, конечности подведены под тело и развернуты вперед. У высших млекопитающих, приматов, развивается интеллект, что очень способствует выживанию.
Все существа разделяются на 3 категории по способу питания:
. Травоядные . Употребляют исключительно растительную пищу - водоросли, травы, листья или плоды. Например, лось, олень, кролик.
. Хищники . Едят насекомых или плоть других животных. Например, лягушка, тигр, рысь.
. Всеядные . В зависимости от окружающих условий, могут питаться как растительной, так и животной пищей. Например, медведь, синица, кабан.
Океан жизни
Древние предки современных существ постепенно выходили из океана, ставшего колыбелью жизни Земли. Эта миграция могла происходить несколькими путями - через побережья на сушу, в пресные воды или в подземные пещеры. В связи с кардинальной переменой среды обитания изменялись и совершенствовались типы животных тканей, что было необходимо для выживания. Некоторые группы - киты, рептилии и птицы - затем вернулись в море, пройдя долгий эволюционный путь.
Сейчас представители большинства классов обитают в океане или рядом с ним. Очень многие виды животных, особенно беспозвоночные, остаются неизменными миллионы лет и представляют собой ценный ресурс для изучения. Другие основные типы животных считаются сравнительно молодыми, но их исследование помогло выявить генетические связи между, казалось бы, разными группами. Это оказывает огромное влияние на осознание единения человека с окружающей природой и понимание огромной схожести живых существ.