Средообразующая деятельность организмов

Пути воздействия организмов на среду обитания — их питание,

Дыхание, выделение, рост, размножение и другие формы

активности. Суммарные результаты этого воздействия огромны и проявляются в масштабах всей планеты.

Средообразующая деятельность организмов.

Фильтрационное питание.

Самоочищение

Водоемов.

■ Примеры и дополнительная информация

1. Одна из новейших технологий переработки отходов свиноводческих ферм, которые сильно загрязняют окружающую среду, основана на использовании средопреобразующей деятельности личинок комнатных мух. В специальных контейнерах навоз засевают яйцами мух. Личинки, вышедшие из яиц, питаются им и, кроме того, выделяют наружу вещества, убивающие болезнетворных бактерий и яйца паразитов.

Через 5 суток субстрат полностью перерабатывается личинками в рыхлый стерильный перегной, очень ценный как органическое

удобрение. Выросших личинок извлекают из субстрата автоматизированными методами и используют как белковый корм на птицефермах и в рыбных хозяйствах. Таким образом, вид, который ранее считался только вредным, превращен в хозяйственно ценный.

2. Для очистки промышленных и городских сточных вод от органических веществ используют деятельность бактерий и мелких фильтраторов (инфузорий, коловраток и др.). Один из видов очистных сооружений — аэротенки. Это длинные емкости глубиной 5 м и шириной 10 м, через которые протекает сточная жидкость. Со дна аэротенка подается


воздух в виде мелких пузырьков, поднимающихся кверху. Ток воздуха создает благоприятные кислородные условия для микроорганизмов и простейших, которые размножаются в огромном количестве. Они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». Из аэротенков вода поступает в отстойники, где «активный ил» оседает на дно, а затем вновь используется для зарядки аэротенка.

3. Зеленые насаждения в городе намного улучшают микроклимат. В городских парках в жаркий день температура на 6—8“ ниже, чем на улицах. Даже возле газонов на 2—3° прохладнее, чем на тротуаре, за счет испарения растениями влаги. Заметно изменяется и состав городского воздуха. Одно дерево выделяет столько кислорода, сколько нужно для дыхания 4 человек. Кроме того, растения поглощают примеси некоторых ядовитых газов и выделяют летучие вещества — фитонциды, которые губительны для бактерий, содержащихся в

воздухе. Один гектар парка из лиственных деревьев задерживает за год до 100 т пыли. В городах с интенсивной промышленностью

рекомендуют высаживать особо газоустойчивые деревья и кустарники: различные тополя, тую западную, клен американский, черемуху, бузину красную и др.

4. Подсчитано, что в Волгоградском водохранилище мелкие двуствор- чатые моллюски дрейссены с апреля по ноябрь отфильтровывают 840 млрд м3 воды, что в 24 раза превышает полный объем водохранилища. При этом ими осаждается на грунт 29 млн т несъедобной взвеси, в среднем более 8 кг на каждый квадратный метр.

5. Среднее число нор млекопитающих на 1 га составляет в лиственных лесах около 1000, в лесостепи — 7500, в степи — 5000, в пустынях — 1500. Ежегодно норы подновляются или роются на новом месте. Перерытые участки заселяются сорными растениями, которые способны прорастать только на нарушенных местах. Эти растения, которые широко распространены в настоящее время на пахотных почвах, существовали задолго до появления земледелия и обязаны своим происхождением деятельности роющих животных.

□ Вопросы. 1. Известно, что бобовые растения улучшают условия для последующего урожая зерновых. Что же меняют они в окружающей среде? 2. Приведите примеры диких

животных и растений, для которых человеческая деятельность явно улучшила среду их обитания. 3. Приведите свои примеры преобразования организмами окружающей их среды.

4. Загрязнены ли водоемы там, где вы живете? Много ли в них водных обитателей? Есть ли

среди них фильтраторы? 5. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителями растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков? 6.

Какое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сель- скохозяйственных культур? 7. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему? Почему это явление называют тепловым загрязнением водоемов?

Q Темы ДЛЯ дискуссий. 1. Растения можно выращивать без почвы, на гидропонике, т. е. в

растворах питательных веществ, и получать большие урожаи. Значит ли это, что нарушения почвообразующей деятельности живых организмов уже не являются предметом беспокойства для людей? 2. Г нус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждает человеку. Обсудите, что произойдет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты. 3. Если в природе так много фильтрующих организмов и

так велики возможности самоочищения водоемов, то почему же возникла проблема загрязнения вод? 4. Правильно ли используют роль зеленых насаждений для улучшения среды в том районе, где вы живете?

§6. Приспособительные формы организмов

ВСПОМНИТЕ

Почва Плотность воды,

воздуха Паразитизм Окислительные

реакции

По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять, не только в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Если перед нами четвероногое животное с сильно развитой мускулатурой бедер на задних конечностях и гораздо более слабой — на передних, которые к тому же и укорочены, с относительно короткой шеей и длинным хвостом, то мы с уверенностью можем сказать, что это — наземный прыгун, способный к быстрым и маневренным движениям,

обитатель открытых пространств. Так выглядят и зна-

Египетский тушканчик Сумчатый тушканчик

Прыгунчик

Рис. 28.

Конвергентное сходство прыгающих животных разных континентов

Рис. 29.

Медведка и крот

менитые австралийские кенгуру, и пустынные азиатские тушканчики, и африканские прыгунчики, и многие другие прыгающие млекопитающие — представители различных отрядов, живущие на разных континентах (рис. 28). Они обитают в степях, прериях, саваннах — там, где быстрое передвижение по земле — главное средство спасения от хищников.

Длинный хвост служит балансиром при быстрых поворотах, иначе

животные теряли бы равновесие.

Бедра сильно развиты на задних конечностях и у прыгающих насе- комых — саранчи, кузнечиков, блох, жуков-листоблошек.

Компактное тело с коротким хвостом и короткими конечностями, из которых передние очень мощные и выглядят похожими на лопату или грабли, подслеповатые глаза, короткая шея и короткий, как бы подстри- женный, мех говорят нам о том, что перед нами подземный зверек, роющий норы и галереи (рис. 29). Это может быть и лесной крот, и степной слепыш, и австралийский сумчатый крот, и многие другие млекопитающие, ведущие сходный образ жизни.

Роющие насекомые — медведки также отличаются компактным, ко- ренастым телом и мощными передними конечностями, похожими на уменьшенный ковш бульдозера. По внешнему виду они напоминают ма- ленького крота.

Все летающие виды имеют развитые широкие плоскости — крылья у птиц, летучих мышей, насекомых или расправляющиеся складки кожи по бокам тела, как у планирующих летяг или ящериц.

Организмы, расселяющиеся путем пассивного полета, с потоками воздуха, характеризуются мелкими размерами и очень разнообразной формой. Однако у всех есть одна общая черта — сильное развитие по-

верхности по сравнению с весом тела. Это достигается разными путями: за счет длинных волосков, щетинок, разнообразных выростов тела, его

удлинения или уплощения, облегчения удельного веса. Так выглядят и мелкие насекомые, и плоды-летучки растений (рис. 31).

Внешнее сходство, возникающее у представителей разных неродственных групп и видов в результате сходного образа жизни, называют

конвергенцией.

Она затрагивает преимущественно те органы, которые непосредственно взаимодействуют с внешней средой, и гораздо слабее проявляется в

строении внутренних систем — пищеварительной, выделительной, нервной (рис. 30).

Сумчатый

Волк

Сумчатый

Форма растения определяет особенности его отношений с внешней средой, например способ перенесения холодного времени года. У деревь-

Муравьед Сумчатый муравьед

Крот европейский

Жизненные формы плацентарных и сумчатых млекопитающих

Козлобородник Пушица

Рис. 31.

Ясень

Тюльпанное Липа дерево

Айлант Чертополох

Семена и плоды растений, распространяемые ветром

ев и высоких кустарников самые уязвимые их части — почки возобнов- ления подвержены зимним ветрам и морозам. У многолетних трав с от- мирающими на зиму побегами они скрыты под снегом и слоем опада. У луковичных и корневищных растений — защищены еще и слоем земли. Однолетники переносят неблагоприятное время года в состоянии по- коящегося семени.

Форма лианы — со слабым стволом, обвивающим другие растения, может быть как у древесных, так и у травянистых видов. К ним относятся виноград, хмель, луговая повилика, тропические лианы. Обвивая стволы и стебли прямостоячих видов, лиановидные растения выносят свои листья и цветки к свету (рис. 32).

В сходных климатических условиях на разных материках возникает сходный внешний облик растительности, которая состоит из различных, часто совершенно не родственных видов.

Внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. Разные виды могут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни.

Рис. 32.

Растения-лианы: / — повилика;

2 — хмель

Жизненная форма вырабатывается в ходе вековой эволюции видов. Те виды, которые развиваются с метаморфозом, в течение жизненного цикла закономерно сменяют свою жизненную форму. Сравните, например, гусеницу и взрослую бабочку или лягушку и ее головастика. Некоторые растения могут принимать разную жизненную форму в зависимости от условий произрастания. Например, липа или черемуха могут быть и прямостоящим деревом, и кустом.

Сообщества растений и животных устойчивее и полноценнее, если они включают представителей разных жизненных форм. Это значит, что такое сообщество полнее использует ресурсы среды и имеет более разнообразные внутренние связи.

Состав жизненных форм организмов в сообществах служит как бы индикатором особенностей окружающей их среды и происходящих в ней изменений.

Инженеры, конструирующие летательные аппараты, внимательно

изучают разные жизненные формы летающих насекомых. Созданы модели машин с машущим полетом, по принципу движения в воздухе двукрылых и перепончатокрылых. В современной технике сконструированы шагающие машины, а также роботы с рычажным и гидравлическим способом

движения, как у животных разных жизненных форм. Такие машины способны передвигаться по крутым склонам и бездорожью.

□ Конвергенция.□ Форма тела животных и растений отра- Жизненная форма.жает их приспособленность к определен ному образу жизни. Даже неродственные виды могут быть внешне похожими, если ведут сходный образ жизни в сходной среде.

■ Примеры и дополнительная информация

1. Высоко в горах можно встретить удивительной формы растения-

подушки. Их сильно ветвящиеся побеги так коротки и тесно скучены, что растения напоминают плотные полушария. В условиях низких

температур и сильных ветров такая форма роста защищает нежные почки от неблагоприятных воздействий.

В суровых полярных пустынях, где почти не растут цветковые, по-

душковидную форму имеют куртинки мхов и лишайников, ютящиеся по трещинам мерзлого грунта.

2. По законам физики тело, быстро двигающееся в воде или воздухе,

должно преодолевать лобовое сопротивление, сила которого зависит от плотности среды, скорости движения и формы тела. По расчетам, в воде такое сопротивление меньше всего в том случае, если длина быстродвижущегося тела относится к его диаметру примерно как 5:1.

Действительно, именно такие пропорции свойственны наиболее быстро плавающим животным — дельфинам, меч-рыбе, тунцам, китам, вымершим водным ящерам — ихтиозаврам. Головоногие моллюски —

кальмары, когда плывут, складывают свои щупальца и тоже принимают торпедовидную форму. По форме тела плывущего животного можно безошибочно определить ту максимальную скорость, на которую оно способно.

3. Впервые на сходство форм разных видов животных в связи со сходным образом жизни указал в XIX в. К. Ф. Рулье, профессор Московского университета. В лекциях по зообиологии он описал общие черты

«водяных», «воздушных» и «земляных» животных, указав на приспособления к плаванию, полету, прыганью, лазанью и рытью.

Основоположником учения о сходстве форм у растений был известный немецкий ботаник-путешественник А. Гумбольдт. В начале XIX в. он описал внешнее сходство растений на разных континентах в похожих климатических условиях.

4. По правилу Аллена, установленному еще в XIX в., существует связь между строением тела теплокровных животных (птиц и мле-

50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Температура. С

Рис. 33.

50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 Температура, “С

Внешний облик (длина конечностей и ушей) песца и африканской лисицы фенек и температура окружающей их среды

копитающих) и климатом, в котором они живут. У животных холодного климата все выступающие части тела (уши, хвост, конечности) намного короче, чем у родственных им видов в теплых краях. Эти особенности строения уменьшают общую поверхность тела, через которую происходят потери тепла из организма (рис. 33).

5. Любая группа организмов имеет свои приспособительные формы. По внешнему облику можно легко определить, в каких условиях живет

данный вид. Например, среди саранчовых насекомых обитатели густой злаковой растительности отличаются зеленым цветом, стройным,

сжатым с боков телом с гладкими покровами, заостренной формой головы. У обитателей открытых пустынных участков тело коренастое, широкое, покрыто бугорками и морщинками, окрашено под цвет грунта, угол головы тупой, задние бедра очень мощные (рис. 34).

□ Вопросы. 1. Конвергентное сходство видов облегчает или затрудняет работу

систематиков? Почему? 2. Основоположник современной систематики Карл Линней, живший в XVIII в., сначала относил китов к рыбам и лишь через несколько лет исправил свою ошибку. Обьясните, на основании чего он мог прийти к ложному

Рис. 34.

Два вида саранчи: обитатель травостоя и каменистого грунта

заключению и что могло послужить доказательством истинного систематического положения китообразных. 3. Среди мелких почвенных животных различают жизненные формы поверхностных и глубинных обитателей. Как изменится состав жизненных форм таких животных в местах массового отдыха, где ходит очень много людей? 4. Какие общие приспособительные

черты можно отметить во внешней форме верблюда и страуса? 5. В каких условиях адаптивна

форма растения перекати-поле? 6. Во влажном тропическом климате среди растительности преобладают древесные формы, в умеренном и холодном увеличивается доля травянистых многолетников с подземными почками возобновления. Объясните, с чем это связано.

ВСПОМНИТЕ

□ Темы ДЛЯ ДИСКУССИЙ.1. Применимо ли правило Аллена к человеку? 2. Какие изменения

— в составе видов или в составе жизненных форм — отражают более серьезные перестройки в природных сообществах? Как вы предложите в связи с этим организовать службу мониторинга в заповедниках? 3. Предложите конструкцию парящего в воде аппарата

на основе анализа жизненных форм у представителей планктона (см. рис. 16). 4.

Экологическая инженерия разрабатывает принципы создания искусственных сообществ и восстановления нарушенных. Вам надо создать парк для отдыха. С чего следует начинать планирование мероприятий — с подбора жизненных форм или видов растений? Почему? 5.

Перед вами задача — восстановить лес на безжизненных глинистых отвалах в местах добычи полезных ископаемых. Какие формы растений и животных вы подберете для этих целей?

Суточные и сезонные изменения в природе

§ 7. Приспособительные ритмы жизни

Жизнь на Земле развивалась в условиях регулярной смены дня и ночи и чередования времен года из-за вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Ритмика внешней среды создает периодичность, т. е. повторяемость условий в жизни большинства видов. Регулярно повторяются как критические, трудные для выживания периоды, так и благоприятные.

Приспособленность к периодическим изменениям внешней среды выражается у живых существ не только непосредственной реакцией на изменяющиеся факторы, но и в наследственно закрепленных внутренних ритмах.

Суточные ритмы.Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи. У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определенному времени суток. Животные в течение суток сильно меняют активность. По этому признаку различают дневные и ночные виды.

Суточный ритм организмов — это не только отражение смены внешних условий. Если поместить человека, или животных, или растения в постоянную, стабильную обстановку без смены дня и ночи, то сохраняется ритмика процессов жизнедеятельности, близкая к суточной (рис. 35).

Организм как бы живет по своим внутренним часам, отсчитывая время.

Суточный ритм может захватывать многие процессы в организме. У человека около L00 физиологических характеристик подчиняются су-

точному циклу: частота сокращения сердца, ритм дыхания, выделение гормонов, секрета пищеварительных желез, кровяное давление, темпе- ратура тела и многие другие. Поэтому, когда человек бодрствует вместо сна, организм все равно настроен на ночное состояние и бессонные ночи плохо отражаются на здоровье.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в

жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль.

Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам. Да и среди наземных жителей суточная периодичность

Суточные ритмы: 24 часа Дни 1 2 3

Г ‘ Ш / \
(fei И м ‘

Рис. 35.

Суточные ритмы движения листьев фасоли и активности крыс в условиях постоянного освещения в лаборатории

выявляется не у всех. Например, крохотные землеройки сменяют активность и отдых каждые 15—20 минут, невзирая на день или ночь. Из- за высокой скорости обмена веществ они вынуждены питаться круг- лосуточно.

В опытах при строго постоянных условиях плодовые мушки-дрозо- филы сохраняют суточный ритм в течение десятков поколений. Эта периодичность передается у них по наследству, как и у многих других видов. Так глубоки приспособительные реакции, связанные с суточной цикликой внешней среды.

Нарушения суточной ритмики организма в условиях ночной работы, космических полетов, подводного плавания и т. п. представляют серьезную медицинскую проблему.

Годовые ритмы.Годовые ритмы приспосабливают организмы к се- зонной смене условий (рис. 36). В жизни видов периоды роста, размно- жения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются таким образом, что критическое время года организмы

встречают в наиболее устойчивом состоянии. Самый же уязвимый процесс

— размножение и выращивание молодняка — приходится на наиболее благоприятный сезон. Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врожденная, т. е. проявляется как внутренний годовой ритм. Если, например, австралийских страусов или дикую собаку динго поместить в зоопарк Северного полушария, период размножения у них наступит осенью, когда в Австралии весна.

Перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, через ряд поколений.

Подготовка к размножению или к перезимовке — длительный процесс, который начинается в организмах задолго до наступления критических

периодов.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных.

Главный экологический фактор, на который реагируют организмы в своих годовых циклах, — не случайные изменения погоды, а фотопериод —

изменения в соотношении дня и ночи.

Длина светового дня закономерно изменяется в течение года, и именно эти изменения служат точным сигналом приближения весны, лета, осени или зимы.

Способность организмов реагировать на изменение длины дня получила

название, фотопериодизм.

Если день сокращается, виды начинают готовиться к зиме, если

удлиняется — к активному росту и размножению. В этом случае для жизни организмов важен не сам фактор изменения длины дня и ночи,

Бои самцов

Олени теряют рога

из-за самок

С рогов II спадает кожа и шерсть

Телята теряют пятнистость

Телята подрастают

Появление телят. Пятнистая окраска — покровительственная

Рис. 36.Годовой цикл в жизни оленей

Шй

Перемещение •.. в поисках a .Vw.

корма

Появляются новые рога — панты, покрытые кожей и шерстью

а его сигнальное значение, свидетельствующее о предстоящих глубоких изменениях в природе.

Как известно, длина дня сильно зависит от географической широты. В северном полушарии на юге летний день значительно короче, чем на севере. Поэтому южные и северные виды по-разному реагируют на одну и ту же величину изменения дня: южные приступают к размножению при более коротком дне, чем северные.

1.5. Пути воздействия организмов на среду обитания

77. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителя растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков?

78. На степном участке высадили несколько тысяч сеянцев дуба. Через 40 лет деревья поднялись на высоту около 20 м, кроны их разрослись и сомкнулись. Укажите, какие изменения произошли на участке.

79. Выберите правильное утверждение. В основе биологиче­ского самоочищения водоемов лежит:

а) система течений водоема; б) тип грунта; в) тип растительности водоема;

г) фильтрационное питание водных животных.

80. Объясните, почему овраги чаще формируются в нелесных природных зонах: степях, полупустынях, пустынях. Какая че­ловеческая деятельность приводит к формированию оврагов?

81. В замкнутую морскую бухту на днищах кораблей случай­но был завезен хищный вид морских звезд, которые питаются только пластинчатожаберными раковинными моллюсками. Предположите, как изменится качество воды в бухте при рос­те численности нового поселенца. Объясните причины изме­нений.

82. Сильное «цветение» воды, наблюдаемое иногда в пру­дах, часто сопровождается замором рыбы. Объясните это яв­ление.

83. На степной территории Советского Союза в 30–50-е гг. XX в. была создана мощнейшая система лесопосадок. Опиши­те, как изменился микроклимат этих районов после проведен­ных мероприятий.

84. Ученые считают, что перевыпас скота, частые пожары в степных и полупустынных районах земли служат основной причиной опустынивания этих территорий. Объясните, почему происходит усиление засушливости при таком хозяйствовании.

85. Луга, произрастающие в лесной зоне, предоставленные са­ми себе, достаточно быстро зарастают лесом (в течение несколь­ких лет или десятков лет). Однако в местах постоянного ведения сельского хозяйства этого не происходит. Объясните почему.

86. Известно, что бобовые растения улучшают условия для последующего урожая зерновых. Что же они меняют в окружающей среде?

87. Приведите примеры диких животных и растений, для которых человеческая деятельность явно улучшила среду их обитания.

88. Приведите примеры преобразования организмами окружающей их среды.

89. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему?

90. Гнус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждают человеку. Объясните, что произойдет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты.

1.6. Приспособительные формы организмов

91. Что такое жизненная форма? В каком случае два разных по происхождению вида будут иметь сходную жизненную форму?

92. Что такое конвергенция?

93. Дайте определение правилам Аллена и Бергмана. Применимы ли эти правила к человеку?

94. Из приведенного списка выберите пары организмов, имеющих сходную жизненную форму: акула, ласточка, волк, ясень, крот европейский, хмель, лещина, касатка, медведка, сумчатый волк, бузина, стриж, дуб, виноград.

95. Какие растения и животные вашей местности относятся к влаго- или сухолюбивым? Приведите примеры.

96. Объясните, почему у рыб, мечущих икру на быстром те­чении, икра клейкая и тяжелая, тогда как у пелагических рыб (обитающих и нерестящихся в толще воды вдали от бере­гов) икринки могут содержать много жира или иметь поверх­ность с многочисленными выростами.

97. Бионика – наука, использующая в технике формы и решения, которые уже «создали» в ходе эволюции организ­мы. Назовите организмы, у которых инженеры «подсмотре­ли» технические решения при конструировании: останкинской телебашни, шагающих машин, подводной лодки, гусеничных тракторов, парашюта.

98. Ответьте, какова роль опушения стеблей, листьев, пло­дов и семян растений.

99. Перечислите особенности строения, позволяющие верблюду жить в жаркой пустыне.

100. Объясните, почему на мелких океанических островах среди насекомых преобладают бескрылые формы, тогда как на близлежащем материке или крупных островах – крылатые.

101. Объясните следующие особенности волосяного покрова выхухоли (зверька из отряда насекомоядных): мех плотный, густой, хорошо смазан жировым секретом, остевые волосы вверху шире, чем в основании, подпушь извитая, на брюхе во­лосы густые, как на спине; сильный хвост шерстью не по­крыт.

102. Перечислите приспособления, которые имеют назем­ные растения, обитающие в условиях избыточного увлажне­ния (постоянные дожди, высокая влажность воздуха и почвы, периодическое затопление).

103. Растения болот (клюква, багульник, пушица), оби­тающие в условиях большой влажности, имеют ряд призна­ков, характерных для растений засушливых мест (опушеность, восковой налет, мелкие кожистые листья). Объясните такие особенности строения листьев болотных растений.

104. В каких условиях адаптивна форма растения перекати-поле?

>
Простейшие [Одноклеточные]

История открытия

Как известно, в 1675 г. т. е. более трёхсот лет назад, А. Левенгук открыл «анималькулов» (зверушек), которых впоследствии назвали инфузориями. С 1820 г. установилось название Protozoa, что в перево­де с греческого означает «простейшие животные». Зоолог К. Зибольд посчитал их особым типом животного царства и выделил два класса: инфузорий и корненожек. Он же определил, что простота их органи­зации соответствует одной клетке. С тех пор одноклеточность про­стейших стала общепризнанной, а название «одноклеточные» и «про­стейшие» стали синонимами.

По уровню организации все живые организмы классифицируются на две группы. Привычное для нас деление на одноклеточных и мно­гоклеточных потребовало уточнения, после того как при изучении строения организмов был применён электронный микроскоп и появи­лись новые методы исследования. Возникли вопросы об основных различиях, определяющих уровни развития, а также о планах строе­ния. Поэтому необходимо рассмотреть организацию простейших — парафилетической группы, объединяющей представителей органического мира, относимых ранее к растениям, животным и грибам, но имеющих свои специфиче­ские особенности.

Происхождение

Самозарождение

Природа простейших долгое время оставалась предметом спора. Одни учёные рассматривали их как живых молекул, или простые ком­плексы таких молекул, которые способны самозарождаться, т. е. воз­никать сами по себе. Этих воззрений придерживались немногие учение, тем более что блестящие опыты Л. Спаланцани в XVIII в. Л. Пастера в XIX в. опровергли идею самозарождения.

Целлюляризация

Другие учёные считали простейших весьма сложно организованными существами, которых можно структурно сравнить с высокоорганизованными жи­вотными. Основание для этого они видели в том, что в организме мно­гоклеточных есть структуры, не имеющие разделения на клетки, на­пример синцитии. Исходя из подобных воззрений, зоолог Й. Хаджи в 50-60-е годы XX в. выдвинул даже теорию происхождения многокле­точных животных путём целлюляризации. Обнаружив сходство инфу­зорий с самыми примитивными ресничными червями, так называемы­ми бескишечными, Хаджи предположил, что при обособлении частей тела инфузории, содержащих органоиды, и образовании между ними перегородок возникает многоклеточный организм. Следовательно, по своей природе инфузория сравнима с целым организмом низших мно­гоклеточных. Однако после электронно-микроскопических исследова­ний было доказано, что теория целлюляризации опирается только на внешние аналогии и конвергентные сходства.

Клеточная теория Т. Шванна

С позиций клеточной теории, разработанной М. Шлейденом и Т. Шванном, простейшие представляют собой одноклеточные орга­низмы. По мнению современных учёных, придерживающихся этих воззрений, простейшие — это клетки, которые функционально являются организмами. Однако функции не могут существовать отдельно от определённых структур. Таким образом, современное определение простейших как микроскопических одноклеточных животных, пред­ставляющих собой физиологически самостоятельные организмы, не соответствует нынешнему уровню знаний. Удовлетворительное опре­деление простейших может быть дано после ответов на следующие вопросы: являются ли простейшие только одноклеточными организ­мами? Всегда ли их размеры микроскопически малы? Являются ли они исключительно животными? Являются ли они организмами толь­ко в физиологическом отношении?

Размеры

Размеры простейших варьируют в той же степени, что и размеры многоклеточных. В среднем они колеблются от 5 до 250 мкм. Наибо­лее мелки внутриклеточные паразиты, например лейшмании (1-4 мкм). Но уже инфузория-туфелька значительно крупнее — 150-250 мкм, амёба протей — 600 мкм, а современные глубоководные радиолярии име­ют диаметр тела 2,5 см. В современную систему простейших входят миксомицеты — настоящие гиганты среди протистов. Длина плазмодия одного из них доходит до 1,2 м. Короче говоря, различия в размерах простейших равняются 106.

Раньше считалось, что все про­стейшие — микроскопические существа. Сегодня среди них обнаружены и макроскопичес­кие виды. Размеры простейших колеблются от 1 мк (1 мк = 10-3 мм) до 5 см и более, но в среднем от 5 до 250 мк. Самые мелкие среди них — внут­риклеточные паразиты, например некоторые споровики и жгутико­носцы. Самые крупные предста­вители — колониальные радио­лярии, размеры которых могут достигать 25 см.

Строение

Подцарство Одно­клеточные (Простейшие) объединяет животных, тело которых состоит из одной клетки. Она выполняет функции самостоятельного организма. Клетка простейшего состоит из цитоплазмы, органоидов, одного или нескольких ядер. В ней происходят обмен ве­ществ с внешней средой, процессы размножения в развития.

Многие одноклеточные обладают специальными органоидами (движения, питания, выделения), возникшими как результат приспособления к среде обитания.

Клетка — это самовоспроизводящееся образование, отделённое от своего окружения плазматической мембраной, способ­ствующей регуляции обмена между внутренней и внешней средой.

Среда обитания

Простейшие животные — процветающая и разнообраз­ная группа (около 70 000 видов) — обитатели водоёмов и влажной почвы. Преимущественно они входят в состав зоопланктона — совокупность мельчайших животных, обитающих в морских и пресноводных водоёмах. На суше они встречаются тоже в водной среде — в почвенной капельной воде, а также в жидкой среде внутри много­клеточных животных и растений. Хотя почвенные про­стейшие животные могут существенно влиять на коли­чество бактерий, все же их значение несравненно меньше, чем у простейших в пресных и морских водоёмах.

Жизнедеятельность

см. Питание простейших

Многие простейшие животные так же мелки и просто устроены, как и некоторые клетки крупных животных. Но они отличаются от них тем, что способны жить само­стоятельно. Одноклеточные животные представляют собой слаженный организм, осуществляющий питание, дыхание, выделение, размножение, рост, развитие и обмен веществ. У него в протоплазме существует как бы разделение труда: каждая из её обособленных, более мелких образований выполняет свою особую задачу.

Например, ядро регулирует жизнедеятельность всего одно­клеточного организма и воспроизводит само себя, благодаря чему образуются новые дочерние организмы; в пищеварительной вакуоли происходит переваривание пищи; сократительная ваку­оль удаляет избыток воды и растворенные в ней вредные для организма вещества.

При неблагоприятных условиях многие простейшие перестают питаться, теряют органы движения, покрываются толстой оболочкой и образуют цисту. При наступлении благоприятных условий однокле­точные принимают прежний облик.

Классификация

Согласно названию Protozoa, в это подцарство должны входить только животные. Но в современной системе простейших содержатся зелёные жгутиконосцы (ботаники считают их водорослями), миксомицеты и плазмодиофориды (по мнению микологов, это грибы) и т. д. В связи с этим древние простейшие скорее всего могут рассматривать­ся в качестве исходной группы, давшей начало и грибам, и растениям, и животным. Поэтому в настоящее время должно считаться признанным выделение особого царства протистов и противопоставление его царствам растений и животных. Выделение царства протистов при­надлежит знаменитому зоологу и эволюционисту Э. Геккелю (1866). Protozoa же могут быть выделены в системе протистов в качестве подцарства.

Одноклеточные прошли длительный путь эволюции, в ходе которой возникло их огромное разнообразие. В зависимости от сложности строения и спо­собов передвижения выделяют несколько типов простейших. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

  • Саркожгутиконосцы (Саркомастигофоры).
    • Саркодовые.
    • Жгутиконосцы (Жгутиковые).
  • Споровики (Апикомплексы).
  • Инфузории (Ресничные).

Значение и роль

Со времён Линнея и до наших дней простейшие привлекают вни­мание учёных по разным причинам. Возникла даже специальная наука — протозоология.

Модель клетки

Простейшие представляют особый уровень развития живого мира поэтому их изучение имеет общебиологическое значение. В настоящее время простейшие исполь­зуются как модель эукариотной клетки для исследований в области молекулярной биологии, генетики, радиобиологии и других наук.

Роль в биосфере

Простейшие играют важную роль в биосфере, являясь необхо­димым звеном в круговороте веществ и потоке энергии. Простейшие животные — очень важные потребители бактерий и одноклеточных водорослей, а также животных, в основном одноклеточных. По объёму потребляемого ор­ганического вещества они занимают третье место вслед за бактериями и грибами. Они образуют начальные звенья в сетях питания после растительных организмов — первич­ных продуцентов органических веществ.

Возбудители заболеваний

Одноклеточные являются возбудителями заболеваний человека и домашних жи­вотных.

На этой странице материал по темам:

  • Одноклеточные клетки

  • Самые известные одноклеточные животные

  • Почему простейшие самые примитивные животные

  • Развитие и размножение одноклеточных вкратце

  • Одноклеточные простейшие

Вопросы к этой статье:

  • Расскажите о разнообразии простейших.

  • Кто из представителей про­стейших имеет наиболее сложное строение?

  • Каково значение простейших в природе и жизни человека?

  • В чём заключается средооб­разующая роль простейших?

Материал с сайта http://WikiWhat.ru

Средообразующая деятельность организмов

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *