16. АДАПТАЦІЇ ОРГАНІЗМІВ ДО ҐРУНТОВОГО СЕРЕДОВИЩА. ФОРМУВАННЯ ЖИТТЄВИХ ФОРМ ОРГАНІЗМІВ ЯК РЕЗУЛЬТАТ АДАПТАЦІЙ ДО ПЕВНОГО СЕРЕДОВИЩА МЕШКАННЯ Пригадайте хімічний і механічний склад…
16. АДАПТАЦІЇ ОРГАНІЗМІВ ДО ҐРУНТОВОГО СЕРЕДОВИЩА. ФОРМУВАННЯ ЖИТТЄВИХ ФОРМ ОРГАНІЗМІВ ЯК РЕЗУЛЬТАТ АДАПТАЦІЙ ДО ПЕВНОГО СЕРЕДОВИЩА МЕШКАННЯ Пригадайте хімічний і механічний склад ґрунту. Від чого залежить родю чість ґрунтів? Що таке конвергенція? Які рослини належать до сукулентів, Особливості ґрунту як середовища мешкання організмів. Грунт верх- ній родючий шар літосфери, створений діяльністю організмів (мал. 16.1). У ґрунтах різних типів різне й співвідношення органічних і неорганічних сполук. Так, у болотних ґрунтах переважають органічні речовини, у чорно- земах - співвідношення мінеральних та органічних речовин приблизно однакове, а в каштанових ґрунтах і сіроземах більше мінеральних сполук. Значні запаси органічних речовин (гумусу) у ґрунті створюють кормову базу для різноманітних груп організмів. Грунт є стабільнішим середовищем мешкання порівняно з наземно-пові тряним. Вологість ґрунту зазвичай вища, ніж вологість повітря, і тому різноманітні організми можуть легше переживати там посушливий періодСклад ґрунтового повітря значно відрізняється від атмосферного: вміст вуглекислого газу в ньому у 10-100 разів вищий, а вміст кисню дещо ниж чий. Кисень здебільшого надходить у ґрунт з атмосферного повітря завдя ки дифузії, тому його більше у верхніх шарах. Уміст повітря у ґрунті залежить від його вологості: що вона вища, то нижчий уміст газів. Характерною рисою ґрунту як середовища мешкання різних груп орга нізмів є порівняно невелика амплітуда добових і річних коливань темпе ратури. Пошуки оптимальних умов існування визначають вертикальні міграції ґрунтових тварин (мал. 16.2). Над ґрунтом за рахунок рослинних решток формується шар підстил- ки. Завдяки підстилці відбувається обмін елементами живлення у системі рослина - ґрунт. За активної участі організмів — мешканців ґрунту (бак- терій, грибів, тварин) — органічні рештки підстилки активно перероблю ються, утворюється подрібнена органіка, перемішана з мінеральними час тинками, яка надходить до верхнього шару ґрунту. Мешканці ґрунту здійснюють основні ланки процесу ґрунтоутворення: синтез і руйнування органічної речовини, вибіркове накопичення біологіч но важливих хімічних елементів, руйнування й новоутворення мінералів, міграцію речовин ґрунтом. 2 Мал. 16.2. Мешканці ґрунту, здатні здійснювати вертикальні міграції: 1 - тва рини, які самостійно прокладають ходи у ґрунті: комахи вовчки (а) мають роз- ширені передні кінцівки, за допомогою яких активно риють ґрунт, дощові черви (б) прокладають ходи завдяки скороченню м'язів свого тіла або пропускаючи ґрунт через кишечник; 2 тварини, які використовують для міграцій у ґрунті наявні порожнини, — ґрунтові вільноживучі панцирні кліщі мають дрібні роз- міри, які зазвичай не перевищують 1 ммМал. 16.3. Вступаючи у мутуа лістичні відносини з рослинами і формуючи мікоризу, гриби під- вищують ефективність їхнього мінерального живлення Різноманітність умов існування визна- чає багатий видовий склад мешканців ґрунту. У ґрунті розвиваються кореневі системи вищих рослин, водорості (зелені, жовто-зелені, діатомові); поширені різно- манітні гриби й лишайники, бактерії та ціанобактерії, тварини. Серед ґрунтових бактерій є автотрофи (переважно хемосинтетики – нітрифікуючі бактерії та ін.) і гетеротрофи (сапротрофи, симбіонти, збудники різноманітних захво- рювань людини, тварин і рослин та їхні спори). Грунтові гриби трапляються у ґрунтах різних типів, там, де хоча б у незначних кількостях є органічні рештки. Пригадай- мо: серед ґрунтових грибів є як сапротро- фи, так і симбіотичні види - паразитичні (паразити надземних і підземних частин рослин тощо) та мутуалістичні (всупають у симбіоз з кореневою системою рослин) форми. Усі голонасінні рослини та близько 85% дводольних беруть участь в утворенні мікоризи (мал. 16.3). Грунтові тварини представлені різноманітними систематичними та еколо- гічними групами. Одні з них адаптуються до постійного мешкання у ґрунті (як-от, кроти, сліпаки, дощові черви, панцирні кліщі тощо; див. мал. 4.3, 15.7.2). Інші мешкають у ґрунті протягом більшої частини свого життєвого циклу (личинки жуків — хрущів, коваликів; безногі амфібії тощо). Деякі тварини перебувають у ґрунті лише під час несприятливого періоду (зимівлі, посухи тощо): ропухи, деякі комахи, лускаті рептилії та ін. Життєві форми як одиниці екологічної класифікації організмів. Уна- слідок тривалого адаптування до певних умов мешкання та певного спосо бу життя у представників різних систематичних груп організмів форму- ються певні типи життєвих форм. Запам'ятаємо Життєва форма - схожа морфоекологічна організація організмів різних ви- дів на певній фазі їхнього життєвого циклу, що відображає комплекс адаптацій до умов середовища мешкання (мал. 16.4). Що екологічно пластичніша певна систе- матична група, то більшою кількістю життєвих форм вона представлена.умов середовища мешкання (мал. 16.4). Що екологічно пластичніша певна систе матична група, то більшою кількістю життєвих форм вона представлена. 2 1 3 4 5 Мал. 16.4. Життєві форми ссавців: 1 – наземні; 2 — деревні; 3 - ґрунтові (земле риї); 4 - повітряні; 5 - водні (завдання: наведіть більше прикладів тварин кожної життєвої форми) 59 Тема 5Певну життєву форму організмів вважа ють одиницею екологічної класифікації, оскільки вона відображає відповідність адап- тацій представників різних систематичних груп до подібних умов мешкання. Так, пред- ставники різних систематичних груп водних тварин здатні до активного плавання, мають видовжене обтічне тіло (мал. 16.5). Формування певних життєвих форм наслідком конвергенції. Наприклад, до сте блових сукулентів відносять як кактуси, так ових сукулент і деякі молочаї, хоча ці рослини належать до різних порядків класу Дводольні. Основою виникнення конвергенції, а відповідно і жит а тєвих форм, є комбінативна мінливість. У разі конвергенції чітко виявляється вплив середо вища на організацію: у тварин водного середовища - здебільшого обтічна форма тіла і зсунуті назад органи руху; політ і органи навіть довгий стрибок потребує опори на тря, тобто збільшення поверхні тіла. 2 Мал. 16.5. Морські хижаки, здатні активно пересліду добич: 1 - тупорил акула (клас Хряш - тупорила акула (клас хрящові риби; ряд кархариноподонт 2 косатка (ссавець, що нале жить до ряду Китоподібні) росли тварин, життєва форма це насамперед їхній зов ній вигляд, який відображає пристосованість до певних умов існування. Так, у різних частинах свого ареалу дорослі рослини одного виду можуть до різних життєвих форм. Наприклад, певні ви сосни в умовах високогір'я або півночі часто набувають вигляду чагарни ків. Різні життєві форми липи серцелистої можуть траплятися навіть в можуть трапля одному фітоценозі. За сильного затінення, на дні ярів, схилах формується пригнічена форма липи - кущоподібний сланик. Такі особини липи не утворюють квіток, заввишки не переви и не перевищують 4 м і формують підлісок. Те саме притаманне й черемсі звичайній. С різні варіанти класифікації життєвих форм рослин. Одну з них роз- робив ботанік ік І. Серебряков. У ній виділення відділів базується на струк на турі надземних осей (деревні, напівдеревні та трав'янисті рослини), типів на відносній тривалості життя надземних к осей осей (у відділі деревних) або на тривалості життя рослин загалом (у відділі надземних трав'янистих рос- лин). Відділ А. Деревні рослини. Типи: 1. Дерева. ІІ. Чагарники. III. Чагарнички (від гарнички різняються від чагарників меншими розмірами та меншою тривалістю життя) Відділ Б. Напівдеревні рослини. Типи: IV. Напівчагарники (відрізняються від чагарників тим, що їхні стебла дерев'яніють лише в багаторічній нижній частині, від якої щорічно відростають однорічні трав'янисті пагони) та напівчагарники (займають проміжне положення між деревними та трав'янистими рослинами, мають низькі стебла та напівздерев'янілі пагони Відділ В. Наземні трави. Типи: V. Полікарпічні трави (протягом життя цвітуть і плодоносять багато разів). VІ. Монокарпічні трави (одно- чи дворічні росли 1. рослини, які протягом життя цвітуть і плодоносять один раз, після чого відмирають). Відділ Г. Водні трави. Типи: VII. Земноводні трави (рослини, які здатні рости як у воді, так і на суходолі). VIII. Плаваючі та підводні рослини (плавають на Як у воді, так і на суходолі). VI. Плаваю поверхні води або повністю занурені у воду). Отже, у процесі історичного розвитку різні групи організмів опановува ли певні екологічні ніші в різних середовищах мешкання, унаслідок чого в них сформувалися різноманітні життєві форми. У представників певної життєвої форми, які належать до різних систематичних груп, змінюються лише певні органи, насамперед ті, які контактують з довкіллям (напри клад, передні кінцівки тюленів і китоподібних, які забезпечують пересу вання у воді, перетворилися на ласти), тоді як загальний план будови організмів залишається незмінним. Аналіз життєвих форм організмів дає змогу встановлювати адаптивні зміни організмів, пов'язані з особливостя Зроби конспект зрозумілий по простому і щоб була інформація як у книзі тобто всі її приклади і так далі
Коротко
Ґрунт — це верхній родючий шар літосфери, створений діяльністю організмів. Він стабільніший за наземно-повітряне середовище: вологіший, з малою амплітудою температур, але з бідним на кисень і багатим на вуглекислий газ повітрям. Тому мешканці ґрунту мають особливі адаптації, а подібні умови життя в різних систематичних груп породжують схожі життєві форми — це результат конвергенції.
1. Ґрунт як середовище мешкання
Склад за типами ґрунтів (співвідношення органічних і мінеральних сполук різне):
| Тип ґрунту | Що переважає |
|---|---|
| болотні | органічні речовини |
| чорноземи | мінеральні й органічні — приблизно порівну |
| каштанові, сіроземи | більше мінеральних сполук |
Великі запаси гумусу (органіки) створюють кормову базу для різних груп організмів.
Чим ґрунт відрізняється від наземно-повітряного середовища:
- вологість вища, ніж у повітрі, тому тут легше пережити посушливий період;
- повітря інше: вуглекислого газу у 10–100 разів більше, кисню — дещо менше. Кисень надходить з атмосфери шляхом дифузії, тому його більше у верхніх шарах. Що вища вологість ґрунту, то менше в ньому газів;
- температура стабільніша: мала амплітуда добових і річних коливань. Тому тварини здійснюють вертикальні міграції, шукаючи оптимальні умови.
Підстилка. Над ґрунтом з рослинних решток формується шар підстилки — через неї відбувається обмін елементами живлення в системі «рослина — ґрунт». Бактерії, гриби й тварини перероблюють рештки: утворюється подрібнена органіка, перемішана з мінеральними частинками, і вона надходить у верхній шар ґрунту.
Мешканці ґрунту виконують основні ланки ґрунтоутворення:
- синтез і руйнування органічної речовини;
- вибіркове накопичення біологічно важливих хімічних елементів;
- руйнування й новоутворення мінералів;
- міграцію речовин ґрунтом.
2. Хто живе в ґрунті
- Вищі рослини — кореневі системи; водорості — зелені, жовто-зелені, діатомові; гриби, лишайники, бактерії, ціанобактерії, тварини.
- Бактерії: автотрофи (переважно хемосинтетики — нітрифікуючі) і гетеротрофи (сапротрофи, симбіонти, збудники захворювань людини, тварин і рослин та їхні спори).
- Гриби: сапротрофи, паразити (надземних і підземних частин рослин), мутуалісти. У мікоризі беруть участь усі голонасінні та близько 85 % дводольних — гриби підвищують ефективність їхнього мінерального живлення.
Тварини за зв'язком із ґрунтом:
- Постійно живуть у ґрунті — кроти, сліпаки, дощові черви, панцирні кліщі;
- Більшу частину життєвого циклу — личинки жуків-хрущів, коваликів, безногі амфібії;
- Лише в несприятливий період (зимівля, посуха) — ропухи, деякі комахи, лускаті рептилії.
Адаптації до пересування в ґрунті:
- вовчки (комахи) — розширені передні кінцівки, якими активно риють ґрунт;
- дощові черви — прокладають ходи скороченням м'язів тіла або пропускаючи ґрунт через кишечник;
- панцирні кліщі — дрібні (зазвичай до 1 мм), використовують уже наявні порожнини.
3. Життєва форма
Життєва форма — схожа морфоекологічна організація організмів різних видів на певній фазі життєвого циклу, що відображає комплекс адаптацій до умов середовища. Це одиниця екологічної класифікації: вона показує відповідність адаптацій різних систематичних груп до подібних умов. Що екологічно пластичніша група, то більше життєвих форм вона має.
Життєві форми ссавців: наземні, деревні, ґрунтові (землерии), повітряні, водні. Приклади: наземні — вовк, кінь, сайгак; деревні — білка, мавпа, куниця; ґрунтові — кріт, сліпак, сліпець; повітряні — кажан, вечірниця; водні — дельфін, кит, тюлень.
Конвергенція — виникнення подібних ознак у представників різних систематичних груп під впливом подібних умов середовища. Її основа — комбінативна мінливість.
Приклади конвергенції з підручника:
- стеблові сукуленти: кактуси (порядок Гвоздикоцвіті) і молочаї (порядок Молочаєцвіті) — різні порядки класу Дводольні, а форма тіла схожа;
- водні тварини — видовжене обтічне тіло, зсунуті назад органи руху: тупорила акула (клас Хрящові риби, ряд кархариноподібні) і косатка (ссавець, ряд Китоподібні) — обидві активні морські хижаки;
- політ і навіть довгий стрибок потребують опори на повітря — тому збільшується поверхня тіла.
4. Життєві форми рослин
У рослин життєва форма — це насамперед зовнішній вигляд, що відображає пристосованість до умов. Один вид у різних частинах ареалу може мати різні форми:
- сосни у високогір'ї або на півночі набувають вигляду чагарників;
- липа серцелиста в сильному затіненні, на дні ярів і схилах утворює пригнічену кущоподібну форму — сланик: не цвіте, не вища за 4 м, формує підлісок. Те саме притаманне черемсі звичайній.
Класифікація І. Серебрякова (за структурою надземних осей і тривалістю життя):
- А. Деревні: I. дерева; II. чагарники; III. чагарнички (менші й менш довговічні за чагарники).
- Б. Напівдеревні: IV. напівчагарники й напівчагарнички — дерев'яніє лише багаторічна нижня частина, від неї щороку відростають однорічні трав'янисті пагони.
- В. Наземні трави: V. полікарпічні (цвітуть і плодоносять багато разів); VI. монокарпічні (одно- чи дворічні, цвітуть і плодоносять один раз, після чого відмирають).
- Г. Водні трави: VII. земноводні (ростуть і у воді, і на суходолі); VIII. плаваючі та підводні (на поверхні або повністю занурені).
5. Головний висновок
У процесі історичного розвитку різні групи організмів опановували певні екологічні ніші, і в них сформувалися різні життєві форми. У представників однієї життєвої форми з різних систематичних груп змінюються насамперед органи, що контактують з довкіллям (передні кінцівки тюленів і китоподібних перетворилися на ласти), а загальний план будови залишається незмінним.
Перевір себе
- Чому в ґрунті більше \( \mathrm{CO_2} \), ніж у повітрі? (бо організми дихають і розкладають органіку, а газообмін із атмосферою утруднений)
- Чому в ґрунті менше кисню в нижніх шарах? (кисень надходить дифузією з атмосфери, а вона «дістає» лише верхні шари)
- Що спільного в акули й косатки? (обтічне тіло, органи руху зсунуті назад — конвергенція)
- Чим напівчагарник відрізняється від чагарника? (дерев'яніє тільки нижня багаторічна частина)
