Caratteristiche ecologiche. Cos'è l'ecologia

Test

Per ecologia generale

Ecosistema - Questo è qualsiasi insieme di organismi, qualsiasi comunità di esseri viventi e il suo habitat, uniti in un unico insieme funzionale, derivante sulla base dell'interdipendenza e delle relazioni causa-effetto esistenti tra i singoli componenti ambientali. La coesistenza dell'ambiente fisico-chimico specifico di un biotopo con la comunità delle biosinosi degli organismi viventi forma gli ecosistemi. Un sistema ecologico è un sistema elettrico, la principale unità funzionale in ecologia, poiché comprende organismi e componenti dell'ambiente non vivente che si influenzano reciprocamente le proprietà reciproche e le condizioni necessarie per mantenere la vita nella forma che esiste sulla Terra

Biosenosi – Si tratta di una raccolta di popolazioni di tutti i tipi di organismi viventi che abitano una determinata area geografica, che differisce da altri territori vicini per la composizione chimica del suolo, delle acque e per una serie di indicatori fisici. (altitudine sul livello del mare, quantità di radiazione solare, ecc.)

Biocenosi

Biotopo– un’area ecologicamente omogenea della superficie terrestre (territorio o zona acquatica), coperta da una biosenosi. Il biotopo insieme alla biocenosi costituisce un'unica biogeocenosi. Un biotopo è caratterizzato dalla sua posizione nel geospazio e da una certa combinazione di fattori ambientali abiotici.

Fattore ambientale– elementi dell’ambiente che influenzano il corpo. Si distinguono le seguenti categorie di fattori ambientali: abiotici (legati alla natura inanimata), biotici (legati alla natura vivente) e sociali, legati all'organizzazione sociale della materia.

Fattori della natura non vivente (abiotico o fisico-chimico). Questi includono climatici, atmosferici, del suolo, geomorfologici, orografici, idrologici e altri.

Fattori della fauna selvatica biotico l’influenza di alcuni organismi o delle loro comunità su altri. Queste influenze possono provenire da piante, piante fitogene, animali, zoogeni, microrganismi, funghi e altri.

Fattori dell'attività umana antropogenico. Tra questi si distingue tra effetti diretti sugli organismi ed effetti indiretti sugli habitat (ad esempio: inquinamento ambientale, costruzioni sui fiumi).

In natura, ogni specie esistente rappresenta un complesso complesso o addirittura sistemi di gruppi intraspecifici, che comprendono individui con caratteristiche strutturali, fisiologiche e comportamentali specifiche. Tale associazione intraspecifica di individui è una popolazione. Il termine popolazione fu introdotto per la prima volta nel 1903 dallo scienziato danese Johansen per indicare “una miscela naturale di individui della stessa specie, eterogenei in termini genetici”. Successivamente, questo termine acquisì significato ecologico e iniziò a designare la popolazione di una specie che occupava un determinato territorio. Secondo la definizione di S.S. Schwartz (1980), una popolazione è un raggruppamento elementare di organismi di una determinata specie che possiede tutte le condizioni necessarie per mantenere il proprio numero per un tempo incommensurabilmente lungo in condizioni ambientali in costante cambiamento. Il termine popolazioni è attualmente utilizzato nel senso stretto della parola kokdk, che si riferisce a uno specifico gruppo intraspecifico che abita una determinata biogeosenosi, e in senso generale per designare gruppi separati di una specie, indipendentemente dal territorio che occupa e da quale genetica informazioni che trasporta. Una popolazione è un'unità genetica di specie che cambia attraverso l'evoluzione di una specie. Come gruppo di individui della stessa specie che si nutrono congiuntamente, una popolazione funge da primo macrosistema biologico sopraorganismo. Le popolazioni hanno capacità adattative significativamente più elevate rispetto agli individui che le compongono. Una popolazione come unità biologica ha una certa struttura e funzione. La struttura di una popolazione è caratterizzata dagli individui che la compongono e dalla loro distribuzione nello spazio. Le funzioni di una popolazione sono simili a quelle di altri sistemi biologici. Sono caratterizzati da crescita e sviluppo, dalla capacità di mantenere l'esistenza in condizioni in costante cambiamento, ad es. una popolazione ha caratteristiche genetiche e ambientali specifiche.

Caratteristiche morfologiche ed ecologiche della popolazione

La dimensione della popolazione non dovrebbe essere inferiore a un certo limite, al raggiungimento del quale la popolazione smette di riprodursi. Questa dimensione minima della popolazione è chiamata critica. Quando si determinano i numeri critici, è necessario tenere conto non di tutti gli individui, ma solo di quelli che prendono parte alla riproduzione: questa è la dimensione effettiva della popolazione. Qualsiasi popolazione è capace di un'esistenza stabile per lungo tempo se il suo numero è al livello ottimale dovrebbe essere superiore al livello critico, ma non troppo. Le dimensioni della popolazione possono essere misurate in centinaia di migliaia e persino milioni di individui. Per la maggior parte dei grandi mammiferi e degli esseri umani, la dimensione critica della popolazione è di circa 200 individui. Quando la dimensione della popolazione scende al di sotto di un livello critico dopo diverse generazioni a causa della consanguineità, la frequenza dei cambiamenti genetici negativi aumenta notevolmente e la popolazione degenera.

Agrocenosi come tipo speciale di ecosistema

Nota 1

Tra gli ecosistemi creati con la partecipazione umana, le agrocenosi occupano un posto speciale. Insieme alle comunità urbane e alle comunità delle zone industriali, le agrocenosi sono create appositamente dagli esseri umani per soddisfare i loro bisogni. Le agrocenosi hanno lo scopo di fornire cibo alle persone.

Come gli ecosistemi naturali, le agrocenosi hanno una certa composizione tassonomica ed ecologica degli organismi e possono essere caratterizzate in termini di determinate relazioni tra organismi e condizioni ambientali abiotiche, nonché della propria struttura di relazioni trofiche tra organismi. Nelle agrocenosi le catene alimentari non sono fondamentalmente diverse da quelle caratteristiche degli ecosistemi naturali: sono presenti anche produttori, consumatori di vario ordine e decompositori.

Le agrocenosi occupano circa un decimo della superficie terrestre totale e forniscono oltre il 90% dell’energia alimentare all’umanità. Il loro vantaggio in questo senso rispetto agli ecosistemi naturali è la loro produttività molto più elevata. Tuttavia, tale produttività è possibile solo con un intervento umano regolare e scientificamente fondato nei processi naturali.

Definizione 1

Le agrocenosi sono ecosistemi formati su terreni agricoli utilizzati secondo il principio target; la base di questi ecosistemi sono le colture o le piantagioni di piante coltivate; Le agrocenosi includono:

• campi,
• orti,
• giardini,
• pascoli artificiali,
• aiuole,
• eccetera.

Specificità ecologica delle agrocenosi

La specificità delle agrocenosi è determinata dalla loro origine artificiale e dallo scopo agricolo: il loro edificatore è una persona che forma le agrocenosi e ne garantisce l'elevata produttività, al fine di raccogliere e utilizzare il massimo raccolto. Quando si creano agrocenosi, una persona utilizza una serie di tecniche agricole per:

• lavorazione del terreno,
• bonifica,
• irrigazione artificiale,
• seminare e piantare varietà speciali di piante, nutrirle,
• controllo delle erbe infestanti, dei parassiti e delle malattie delle piante coltivate.

La differenza più importante tra le agrocenosi e gli ecosistemi naturali è la loro mancanza di stabilità. Ciò è facilmente spiegabile, poiché la struttura delle agrocenosi è vicina alle fasi iniziali della successione riparatrice degli ecosistemi, anch'esse non stabili, al contrario, lo stato naturale di tali successioni è la dinamica degli ecosistemi; Per questo motivo, senza intervento umano, riportando costantemente l'agrocenosi allo stadio iniziale della successione, le comunità di colture cerealicole e vegetali vengono sostituite da altre l'anno successivo, colture di erbe perenni - dopo 3-4 anni, frutteti - dopo 20- 30 anni.

L'attività umana è un importante fattore energetico nelle agrocenosi. Oltre all’energia solare, ricevono parte dell’energia aggiuntiva spesa dall’uomo per la produzione di macchine agricole, fertilizzanti, prodotti fitosanitari, bonifica dei terreni, ecc. D’altra parte, una notevole quantità di energia viene persa ogni anno con il raccolto. Pertanto, la circolazione delle sostanze nelle agrocenosi è sempre aperta.

Il fattore antropico nella maggior parte dei casi contribuisce alla riduzione della diversità biologica. Le agrocenosi non fanno eccezione. Qui, rispetto alle comunità naturali, la biodiversità degli organismi viventi è drasticamente ridotta. Oggetto della coltivazione sono solitamente una o più specie vegetali (monocolture), il che contribuisce all'impoverimento della composizione tassonomica di animali, funghi e batteri. D’altro canto, ciò contribuisce alla riproduzione di massa di alcuni dei loro consumatori, il che trasferisce questi organismi dal punto di vista umano alla categoria dei “parassiti”.

Nota 2

Una differenza importante tra le agrocenosi e le comunità naturali è la combinazione di processi di selezione naturale e artificiale, che crea direzioni e pressioni completamente diverse rispetto alla natura. Ciò costituisce un ulteriore fattore di riduzione della biodiversità.

Caratteristiche ambientali

Una caratteristica ecologica è l'atteggiamento di un organismo verso un complesso di fattori ambientali o condizioni ambientali. Gli stessi fattori ambientali possono essere definiti come elementi dinamici dell’ambiente naturale, o ambientale, che influenzano l’attività degli organismi viventi e i loro mezzi di sussistenza. In altre parole, senza la presenza di alcun fattore ambientale, la vita normale di un organismo è impossibile, fino alla morte; Quindi i fattori ambientali sono le condizioni di vita delle piante, degli animali e degli esseri umani.
L'insieme dei fattori ambientali per le piante comprende i seguenti gruppi: fattori cosmici (il Sole è stato discusso all'inizio del libro), fattori abiotici e biotici. I fattori abiotici includono quelli climatici (luce, calore, umidità, aria), suolo, orografici (determinati dal rilievo). I fattori biotici sono associati all'influenza reciproca degli organismi viventi: l'influenza delle attività umane sulle piante (falciatura dei prati, abbattimento delle foreste, trattamento dei raccolti con farmaci, ecc.), degli animali sulle piante (nei pascoli, l'influenza dell'impollinazione insetti, parassiti delle piante, ecc.). Si ritiene che tutti i fattori ambientali siano equivalenti per gli organismi, comprese le piante. Ciò è fondamentalmente vero, poiché ogni fattore determinerà la possibilità della vita. Se prendiamo in considerazione il tempo durante il quale un organismo può sopravvivere senza un singolo fattore, appare una certa differenza nel significato dei fattori. Quindi, una pianta può rimanere senza luce per diverse ore al giorno (di notte), ma senza calore (quando congelata) - solo pochi minuti o addirittura secondi (con un forte calo di temperatura); Alcune piante tollerano la carenza idrica per giorni (e nei deserti - quasi durante l'intera stagione di crescita), mentre altre la tollerano solo per poche ore. Anche nel mondo animale le stime sull’importanza dei fattori differiscono.

Ad esempio, possono vivere senza aria solo per minuti o addirittura secondi, senza calore sufficiente - ore, e talvolta solo secondi (ma alcuni animali trascorrono diversi mesi in letargo, essendosi adattati a uno speciale regime termico), senza acqua e cibo - per diversi mesi. In generale, un complesso di fattori ambientali è vitale per gli organismi, in particolare quelli cosmici, tutti i fattori climatici e del suolo sono estremamente importanti per le piante.
Va notato che i fattori ambientali sono indispensabili. Ad esempio, un apporto aggiuntivo di acqua non può compensare la carenza di uno o un altro elemento nutritivo nel terreno o la mancanza di calore, ecc. Allo stesso tempo, si osserva ancora qualche miglioramento nelle condizioni di crescita delle piante se, se c'è Se c'è una carenza di un fattore o di un fattore, gli altri verranno forniti alla pianta in maniera sufficientemente completa, senza alcuna carenza. Eppure è impossibile sostituire completamente un fattore ambientale con un altro.
La varietà dei livelli richiesti di fattori ambientali, la loro combinazione, deficit e surplus si riflettono in uno dei principali, generalizzando tutti questi indicatori, la legge dell'ecologia, formulata dall'ecologo americano V. Shelford nei lavori del 1911-1915. Questa legge è chiamata legge di Shelford, o legge della tolleranza. La sua essenza è questa: l'assenza o l'impossibilità di prosperità di qualsiasi organismo è determinata da una carenza o un eccesso di sensi qualitativi e quantitativi (indicatori) di uno qualsiasi dei fattori, il cui livello può essere vicino ai limiti di tolleranza, cioè , ai limiti tollerati da un dato organismo (dal latino Shegapye - "pazienza").
L'adattabilità degli organismi a determinate condizioni in cui è possibile il loro ciclo vitale è espressa dalla differenza tra gli indicatori minimo e massimo per ciascun fattore ambientale. Questo intervallo, o zona, tra i livelli di fattori accettabili per la vita è chiamato limiti di tolleranza, cioè i confini delle condizioni in cui l'organismo attraversa l'intero ciclo di sviluppo e può sopravvivere. Ogni tipo di organismo (piante, animali, esseri umani) ha areali individuali e differisce da quelli di altri organismi (sebbene in alcune specie tali zone possano essere simili, in alcuni casi quasi coincidenti).
Si noti che non solo i rappresentanti di specie diverse hanno caratteristiche ambientali individuali, ma anche forme di organismi all'interno della stessa specie, ad esempio diverse varietà di una particolare specie vegetale (anche le tecniche di coltivazione agricola varietale si basano su queste differenze). Ciò può essere illustrato con l’esempio di persone con diversi livelli di salute e forma fisica: alcuni possono tollerare deficit e sovraccarichi di fattori che sono molto difficili da tollerare per la gente comune. Tutti possono facilmente immaginare la differenza nei limiti di tolleranza di una persona debole e malata e di un atleta, astronauta o tester allenato ed esperto. Dopo i terremoti, donne deboli e talvolta persone anziane furono trovate sopravvissute sotto le macerie dopo molti giorni. Ma queste sono caratteristiche individuali delle persone e specificità delle circostanze.
E un'altra spiegazione alla legge fondamentale: qualsiasi fattore che si avvicina al livello dei limiti di tolleranza (non importa - al massimo o al minimo ecologico) limita le condizioni per il normale sviluppo dell'organismo ed è chiamato fattore limitante. L'indicatore quantitativo del fattore in base al quale il corpo si sviluppa normalmente e "prospera" è chiamato livello ottimale (dal latino orytt - "migliore").
È molto importante che esista una gamma di indicatori in base all'ottimale per ciascun fattore ambientale, e quanto più ampia è per un particolare organismo (pianta o animale), tanto più adatta l'organismo alle mutevoli condizioni. Quindi, ottimale -g non è un punto specifico sulla scala degli indicatori, ma piuttosto una zona, condizioni ottimali in cui la natura offre al corpo l'opportunità di svilupparsi normalmente. In assenza di una serie di condizioni ottimali, gli organismi viventi morirebbero alla minima deviazione delle condizioni dal livello ottimale.
I livelli ottimali di ciascun fattore per lo stesso organismo possono cambiare ("spostamento dell'ottimo"). Ciò significa un cambiamento nelle esigenze dell'organismo per le condizioni sia in diversi periodi di sviluppo (in diverse fasi di crescita), sia in base ai rapporti competitivi con altri organismi, ma soprattutto a livello di altri fattori ambientali: con una combinazione favorevole di fattori ( quando ciascuno di essi è vicino al livello ottimale, non carente) tutti vengono utilizzati dall'organismo nel modo più efficiente ed economico. Ciò è molto importante, in particolare, per la pratica della coltivazione delle piante: utilizzando tecniche agronomiche, è possibile ottenere l'uso più razionale delle condizioni ambientali da parte delle piante nelle colture, il che porta sempre ad un aumento dei rendimenti. Questa è l'essenza ecologica dell'agronomia: la pianta deve essere dotata di livelli ottimali di tutti i fattori ambientali durante tutto il periodo di sviluppo della pianta. È chiaro che per ottenere i migliori risultati è assolutamente necessario conoscere le caratteristiche ambientali delle piante coltivate e le loro variazioni durante l'intero ciclo di sviluppo della pianta.
Vorrei inoltre sottolineare che la qualità di un fattore (le sue caratteristiche qualitative) è determinata non solo dall'essenza interna e dalle caratteristiche di questo fattore (composizione di luce, aria, acqua, suolo), ma anche dall'uniformità del suo apporto: le piante non richiedono alcuna carenza durante l'intero periodo della stagione di crescita attiva. A questo proposito, le fluttuazioni delle condizioni meteorologiche (periodi con ritorno del freddo, periodi con mancanza di precipitazioni, ecc.) e l'apporto irregolare di sostanze nutritive alle piante (se non vengono seguite le raccomandazioni scientifiche per il corretto utilizzo dei fertilizzanti) hanno un effetto negativo significativo impatto sulle piante.
Per avere un'idea chiara della legge di tolleranza, è conveniente considerare un diagramma che mostra l'effetto di questa legge per diversi organismi.
Il diagramma mostra i principali fattori ambientali per gli impianti sotto forma di settori. Qui è necessaria una breve spiegazione. Grazie alla presenza di composti minerali nel terreno, le piante vengono nutrite. Pertanto, ciascuno degli elementi necessari alle piante (azoto, fosforo, potassio, calcio, zolfo e molti altri) è un fattore ambientale, così come ogni proprietà fisica del suolo (contenuto di umidità, contenuto di aria, densità, ecc. ), poiché ciascuno di questi fattori influenza le condizioni di vita delle piante nel terreno. Pertanto, tutte le proprietà chimiche e fisiche del suolo sono fattori ambientali del suolo.
La differenza tra piante e animali (II) e uomo (III) è evidente: questi organismi non ricevono cibo dal suolo e dall'aria, come le piante, ma utilizzano piante e animali (sostanze organiche) come cibo.
È opportuno qui aggiungere altri due termini ecologici: nicchia ecologica e catene alimentari. Una nicchia ecologica è intesa come un complesso di fattori ambientali tra gli indicatori minimo e massimo per un particolare organismo. In altre parole, più in generale, si tratta di un insieme di caratteristiche che mostrano la posizione di una specie in un ecosistema. È entro i limiti della sua nicchia ecologica individuale che ogni specie si sviluppa, si riproduce e vive.

Le diatomee vivono ovunque. Molti di loro preferiscono serbatoi di un certo tipo, con lo stesso regime fisico e chimico; altri vivono in un'ampia varietà di corpi idrici. Le diatomee si depositano in paludi rialzate e cuscini di muschio, su pietre e rocce, nel terreno e sulla loro superficie, su neve e ghiaccio. Gli habitat acquatici e non acquatici sono diversi sia nella composizione delle specie di diatomee che nella loro quantità. Il numero delle specie che popolano i biotopi extraacquatici è esiguo e tutte sono tra le più diffuse rappresentanti del dipartimento. Solo le comunità del suolo sono più ricche di specie. Sulla neve e sul ghiaccio le diatomee possono svilupparsi in massa e poi diventano marroni.

L'ambiente acquatico è l'habitat principale e primario delle diatomee; qui sono nati e hanno attraversato un lungo percorso di evoluzione. Hanno conquistato tutti i tipi di corpi idrici moderni e prendono parte alla formazione di varie fitocenosi, dominando qualitativamente e quantitativamente su altre alghe microscopiche. Vivono negli oceani, nei mari, nell'acqua salmastra, ipersalina e in vari tipi di acqua dolce: stagnante - laghi, stagni, paludi, risaie, ecc. d. - e scorrenti - fiumi, ruscelli, canali di irrigazione, ecc., fino a sorgenti termali con temperature superiori a +50 ° C. Nei corpi idrici le diatomee sono incluse in vari gruppi, i principali sono il plancton e il benthos.

Il plancton marino si divide in costiero - neritico, che vive nella fascia costiera ad una profondità di circa 200 m, e distante dalla costa - pelagico, che abita la parte aperta del mare. Il plancton neritico è abbondante e diversificato nelle specie. Il plancton pelagico (o oceanico) è più povero sia come composizione che come quantità. Nella zona pelagica vivono molte specie neritiche, mentre nel plancton neritico si trovano solo occasionalmente specie oceaniche: sono generalmente delicate e non possono sopravvivere a lungo nella zona costiera a causa degli effetti distruttivi delle onde.

Le specie planctoniche marine appartengono principalmente al gruppo delle diatomee centriche, sebbene vi siano mescolate anche alcune forme pennate. Nel plancton dei corpi d'acqua dolce, al contrario, predominano le diatomee pennate. Nel plancton neritico si ritrovano spesso specie bentoniche che si sollevano dall'acqua del fondo, alcune di esse in genere ricadono rapidamente sul fondo, mentre altre possono rimanere a lungo nella colonna d'acqua (Tabella 13).

Il benthos in senso lato comprende le diatomee che vivono direttamente sul fondo e crescono su vari substrati che si elevano al di sopra del fondo, compresi quelli mobili (boe, navi, animali, ecc.). La vita di queste diatomee è necessariamente connessa al substrato: si attaccano ad esso o si muovono lungo la sua superficie. Le diatomee bentoniche vivono solitamente a una profondità non superiore a 50 m. Nei corpi d'acqua marina e dolce sono molto abbondanti e sistematicamente diverse (Tabella 14).

Le cenosi di incrostazione sono le più diverse per composizione delle specie e numero di diatomee. Sono costituiti da forme di vita coloniali e solitarie. Nei mari sono comuni i rappresentanti dei generi Licmophora, Grammatophora, Achnanthes, Mastogloia, Cocconeis, Synedra; nei corpi d'acqua dolce: Gomphonema, Cymbella, Tabellaria, Diatoma, Rhopalodia, Cocconeis, ecc. Le incrostazioni vegetali sono particolarmente significative e diversificate. Il fouling animale non è stato ancora sufficientemente studiato. In particolare, molto interessante è il caso dell'imbrattamento massiccio della diatomea Cocconeis ceticola sulla pelle delle balene antartiche. È noto che le diatomee vivono su Ciclopi, Tintinidi e alcuni altri animali.

Il numero di diatomee che vivono sul fondo dei serbatoi dipende dalla natura del terreno e dal grado di illuminazione. Su terreno fangoso e ben illuminato sono numerosi, ma su terreno sabbioso o mosso sono molto meno numerosi. Di norma, le diatomee del fondo sono forme viventi solitarie e mobili che possono spostarsi verso la luce e quindi raggiungere la superficie quando si verifica l'insabbiamento. Nei mari si tratta di specie dei generi Diploneis, Amphora, Nitzschia, Surirella, Campylodiscus; nelle acque dolci sono presenti anche Pinnularia, Navicula, Gyrosigma.

La composizione delle specie delle diatomee nei corpi idrici è determinata da un complesso di fattori fisico-chimici, di cui principalmente la salinità dell'acqua è di grande importanza. Per quanto riguarda la salinità, tutte le diatomee si dividono in marine, salmastre e dolci. La loro reazione al contenuto di sale da cucina NaCl nell'acqua è particolarmente chiara, il che consente di distinguere tre gruppi di specie. Il primo è costituito da eualobi, per il cui sviluppo è necessaria la presenza di cloruri. Ciò include tipici abitanti marini (polialobi) e rappresentanti di acque salmastre (mesoalobi) che vivono nei mari interni e nelle baie marine desalinizzate. Il secondo gruppo comprende gli oligoalogeni - abitanti delle acque dolci con una salinità non superiore a 5°/ov. Tra questi ci sono gli alofili, sui quali un leggero aumento del contenuto di NaCl nell'acqua ha un effetto stimolante (Ссlotella meneghiniana, Synedra pulchella. , Bacillaria paradoxa, ecc.), e indifferenti - rappresentanti tipici dei corpi d'acqua dolce, ma capaci di tollerare una leggera presenza di NaCl nell'acqua, sebbene il loro sviluppo sia soppresso (Asterionella gracillima, Fragilaria pinnata e molte specie dei generi Cyclotella, Gomphonema , Cymatopleura, Surirella). Il terzo gruppo è quello delle vere e proprie specie d'acqua dolce, sulle quali anche una lieve presenza di NaCl nell'acqua ha un effetto dannoso (specie dei generi Eunotia, Pinnularia, Cymbella, Frustulia). Si chiamano alofobi.

Esistono molti di questi indicatori di salinità, associati a determinati valori di salinità, tra le diatomee, e il loro elenco è in costante crescita. Molte diatomee sono così sensibili al contenuto di NaCl nell'acqua che non sopportano nemmeno lievi variazioni di salinità: queste sono le cosiddette specie stenoaline (a sale stretto), a cui appartengono i tipici abitanti marini. Tuttavia, ci sono specie il cui grado di sensibilità al NaCl non è così elevato e sono in grado di esistere in un'ampia gamma di cambiamenti nella salinità dell'acqua, dall'acqua quasi dolce all'acqua di mare: queste sono specie eurialine (sale grosso); vivono in corpi idrici dove il contenuto di NaCl fluttua in modo significativo.

Un fattore ambientale altrettanto importante nello sviluppo delle diatomee è la temperatura. In generale, queste alghe crescono in un ampio intervallo di temperature - da 0 a +50 ° C, ma sono comunque sensibili alle variazioni di temperatura - questo si riflette nelle dinamiche stagionali e nei picchi di sviluppo. È vero, sotto questo aspetto non tutte le diatomee sono uguali. Esistono specie euriterme che possono tollerare significative fluttuazioni di temperatura e specie stenoterme che vivono entro ristretti limiti di temperatura. Per lo sviluppo della maggior parte delle diatomee, la temperatura ottimale va da +10 a +20 ° C, ma oltre a loro esistono specie di acqua calda, il cui sviluppo ottimale avviene ad alte temperature, e specie di acqua fredda che preferiscono basse temperature. Le specie di acqua moderatamente fredda e moderatamente calda occupano una posizione intermedia.

Anche il grado di illuminazione e la qualità della luce hanno un impatto significativo sullo sviluppo delle diatomee nei corpi idrici e determinano i modelli della loro distribuzione nelle profondità. A sua volta, l'illuminazione dipende dalla trasparenza dell'acqua e la trasparenza negli oceani è sempre maggiore che nei corpi d'acqua dolce.

Le diatomee, che popolano sia i corpi idrici che i biotopi non acquatici, sono confinate in determinate zone geografiche, cioè hanno un certo areale. Molte specie marine sono strettamente zonali, mentre altre sono diffuse e addirittura ubiquitarie. I cosmopoliti sono particolarmente comuni tra le diatomee che vivono nei corpi idrici continentali dolci. Sono invece conosciute anche specie endemiche di diatomee, che vivono solo in uno o più bacini idrici di un'area. Alcuni bacini artificiali, ad esempio i laghi Baikal e Tanganica, sono molto ricchi di specie endemiche; un numero significativo di essi è stato trovato nei mari meridionali dell'URSS. Anche le specie relitte hanno habitat limitati, che vivono ora in alcuni antichi corpi d'acqua dolce: Baikal, Khubsugul, Elgygytgyn, laghi della penisola di Kola, laghi africani, ecc. I relitti sono conosciuti nei mari Nero, Azov e Caspio, preservati dal Terziario Superiore mari del bacino del Mar Nero.

I modelli di distribuzione geografica delle diatomee si manifestano più chiaramente nelle acque dell'Oceano Mondiale. Se accettiamo la divisione dell'Oceano Mondiale in zone geografiche in base al regime di temperatura degli strati superficiali dell'acqua, allora, come mostra l'analisi, nelle due zone polari (Artico e Antartico), dove prevalgono le basse temperature con minori fluttuazioni annuali ( 2-3°), specie stenotermiche freddolose vivono diatomee Le zone temperate di entrambi gli emisferi - settentrionale (boreale) e meridionale (notale) - sono caratterizzate da un ampio intervallo di temperature, qui le fluttuazioni annuali raggiungono i 15-20 ° C. Queste zone sono caratterizzate principalmente da specie di diatomee euritermiche, moderatamente fredde e moderatamente calde, che raggiungono lo sviluppo di massa in una stagione o nell'altra. Nella zona tropicale, dove la temperatura delle acque superficiali non scende al di sotto di +15 ° C, e le fluttuazioni annuali della temperatura sono insignificanti (in media circa 2 °), vivono specie stenotermiche termofile. Alcune specie di diatomee possono vivere in due zone adiacenti: si tratta di specie artico-boreali e boreali-tropicali, adattate a un ampio intervallo di temperature.

La zona boreale è la più ricca per composizione di specie e numero di diatomee, caratterizzata da una temperatura ottimale per il loro sviluppo (da +10 a +20 °C). Qui crescono quasi tutto l'anno, ma si sviluppano particolarmente abbondanti in primavera e in autunno. Nelle zone artiche e tropicali, la stagione di crescita delle diatomee è di breve durata: nei mari artici è limitata a un breve periodo estivo, poiché qui le fioriture autunnali e primaverili delle diatomee sono più ravvicinate nel tempo, nei mari tropicali - a il periodo invernale più freddo.

Il ruolo attivo degli organismi nelle loro relazioni con l'ambiente è stato notato sopra. Pertanto, è necessario considerare le caratteristiche ecologiche di animali e piante.

I fattori abiotici e biotici che agiscono insieme su un organismo vivente in qualsiasi condizione sono caratterizzati da una certa manifestazione regolare in vari ambienti di vita. Ma ogni specie, essendo uno stato qualitativamente definito della natura vivente, differisce nelle sue esigenze. medio. Allo stesso tempo, è possibile identificare gruppi di specie che presentano somiglianze ecologiche in un modo o nell'altro.

Ecologia dei microrganismi. Sebbene i microbi appartengano essenzialmente alle piante, in alcune delle loro proprietà sono così unici che di solito sono classificati come un gruppo speciale di organismi e la scienza che li studia - la microbiologia - è stata a lungo isolata come disciplina biologica indipendente.

I batteri sono piante minuscole, invisibili a occhio nudo, costituite da una o più cellule. I batteri non sono acromatobionti, “citodi primitivi” nel senso di Haeckel. Una caratteristica peculiare dei batteri, in quanto esseri organici relativamente primitivi, è la presenza costante di sostanze nucleiche nella cellula.

La dimensione dei microbi varia da 100 a 2-5 micron e per i virus è calcolata in millimicron (Peterson, 1953). In base alla loro forma, i batteri sono divisi in tre gruppi principali: a forma di bastoncino - bacilli, sferici - cocchi ("catene" - streptococchi) e a forma di cavatappi - spirilla ("virgola" - vibrioni).

I batteri si trovano in gran numero nell'aria, nell'acqua, nel suolo, sulla superficie e all'interno degli organismi. Il numero di batteri in diversi ambienti è caratterizzato dalle seguenti cifre: aria 0,01 copie. /cm 3 acqua 10-20 milioni /cm 3 suolo 100mila - 1 miliardo /cm 3

I batteri si riproducono per divisione. In condizioni di temperatura favorevoli e in presenza di cibo, la divisione può avvenire ogni 0,5 ore. Come risultato di questa progressione della riproduzione, un esemplare produce ogni giorno 115.000 miliardi di batteri. I batteri si moltiplicano più velocemente di qualsiasi altro essere vivente.

Le sostanze prodotte dai batteri possono essere dannose (tossine) o benefiche per l'uomo (enzimi). La batteriologia e l'immunologia affrontano i problemi relativi alla protezione degli organismi dai batteri e numerose industrie (alimentare, pelletteria, ecc.) e l'agricoltura utilizzano l'attività benefica dei batteri.

Il ruolo dei batteri nel ciclo delle sostanze che si verifica in natura è enorme. Le piante verdi, o produttori, sintetizzano sostanze organiche complesse - proteine, grassi e carboidrati - da sali minerali (suolo e acqua) e anidride carbonica (aria, acqua), con la partecipazione dell'energia solare. I consumatori, ovvero vari animali erbivori e carnivori, convertono questa produzione primaria in prodotti intermedi e finali. Dopo la morte di piante e animali, i loro cadaveri subiscono un processo di putrefazione e fermentazione con la partecipazione di batteri o decompositori.

Di conseguenza si formano nuovamente sali minerali e gas, che vengono rilasciati durante la decomposizione degli organismi nella natura inorganica. Pertanto, i batteri sono un anello necessario nel ciclo generale delle sostanze, rendendo possibile l'esistenza e lo sviluppo della vita vegetale e animale reale sulla Terra. L'importanza dei microrganismi come fattore di produttività delle piante è nota.

La fertilità del suolo dipende non solo dai minerali, ma anche dalla microflora, che partecipa attivamente a tutti i processi più importanti che si verificano nel suolo e creano condizioni favorevoli per la nutrizione delle piante. I microrganismi sono coinvolti nella preparazione del cibo per le piante, nella creazione delle condizioni per il suo assorbimento da parte delle piante e, infine, sono direttamente coinvolti nella fornitura di sostanze nutritive alle piante.

Il peso dei corpi microbici, principalmente batterici, nello strato superficiale di 1 ettaro di terreno fertile è di circa 5-7 tonnellate, e se si tiene conto della continua riproduzione e rinnovamento di questa popolazione, durante la stagione di crescita il suo peso raggiungerà decine di tonnellate per ettaro (Samoilov, 1957).

I batteri svolgono un ruolo importante nella produttività biologica dei corpi idrici. Ciò è stato stabilito per il Mar Caspio settentrionale, importante per la pesca (Osnitskaya, 1954; Zhukova, 1955, ecc.) e altri bacini. flusso del fiume Il Volga influenza la distribuzione, l'abbondanza e la biomassa dei batteri nel mare. Nella parte deltizia del mare il numero di batteri raggiunge i 2-2,5 milioni per 1 ml di acqua, e man mano che si spostano in mare aperto scende a 100-300mila per 1 ml. Biomassa batterica: nella regione del delta del Volga è 470-600 mg per 1 m 3.

Il numero di batteri per 1 g di terreno nel Mar Caspio settentrionale varia da centinaia di milioni a diversi miliardi. La biomassa batterica raggiunse il suo valore massimo nei delta dei fiumi Volga e Urali e subito dopo l'alluvione del 1951 fu pari a 50-52 g/m2 di fondo in uno strato spesso 1 cm In terreni limosi più ricchi di sostanza organica importa, il numero di batteri è maggiore che nel terreno sabbioso.

Sulla questione del tipo e della relazione dei microbi con l'ambiente in microbiologia, ci sono due direzioni opposte: monomorfismo e pleomorfismo.

Le teorie del monomorfismo e del pleomorfismo trattano i problemi della speciazione e della variabilità degli organismi in modo unilaterale e idealistico. Il predominio delle idee conservatrici in microbiologia ha ostacolato lo sviluppo di questa scienza. Tuttavia, già dalla fine del secolo scorso, i materiali sulla variabilità dei microbi iniziarono ad accumularsi, rendendo possibile il superamento dell'unilateralità di questi concetti opposti.

L. Pasteur ha mostrato la possibilità di cambiamenti mirati nelle proprietà dei microrganismi e su questa base ha sviluppato metodi per preparare i vaccini. N.F. Gamaleya nel 1888 scoprì una variabilità significativa nel vibrio Mechnikovsky da lui scoperto. Prestando grande attenzione al problema della variabilità e della speciazione, Gamaleya fu uno dei primi a dimostrare la possibilità di trasformare un tipo di microbo in un altro. I. I. Mechnikov ha scoperto il significato delle associazioni microbiche, la loro simbiosi e antagonismo. Nel 1909 scrisse: “È stato nel campo della microbiologia che è stata dimostrata la possibilità di cambiare la natura dei batteri modificando le condizioni esterne e che si possono ottenere cambiamenti duraturi che possono essere ereditati”. Affermazioni simili si trovano nelle opere di S. N. Vinogradsky, L. S. Tsenkovsky, D. I. Ivanovsky, V. L. Omelyansky e altri microbiologi domestici, ma solo dopo la vittoria in biologia delle opinioni di I. V. Michurin iniziò una vera ristrutturazione della microbiologia su basi dialettico-materialiste.

Il lavoro svolto recentemente dai microbiologi ha permesso di identificare una serie di modelli e cause che determinano i processi di variabilità e speciazione e di trarre alcune conclusioni generali su questo problema. Di grande importanza a questo proposito è la conferenza sulla variabilità diretta e la selezione dei microrganismi tenuta dall’Accademia delle Scienze russa alla fine del 1951.

A. A. Imshenetsky (1952) mostra in modo convincente che il fallimento della microbiologia borghese precedente e moderna è radicato nella sottovalutazione dell'importanza della legge fondamentale della biologia. Nuove forme di microbi furono studiate morfologicamente, ma non fu prestata attenzione alla loro fisiologia o alle loro esigenze per determinate condizioni di vita (queste ultime rimasero unificate in laboratorio).

L'ereditarietà e la variabilità dei microbi sono caratterizzate da una serie di caratteristiche che li distinguono dalle piante superiori. I più importanti sono i seguenti (secondo Imshenetsky):

1. Nella stragrande maggioranza dei microrganismi, compresi i batteri e funghi simili a lieviti e muffe praticamente importanti, il processo sessuale è assente. Esiste la riproduzione vegetativa di organismi in cui le proprietà possono cambiare attraverso processi vicini all'ibridazione vegetativa.

2. L'ereditarietà nei microrganismi non è meno stabile che nelle piante superiori e poiché la maggior parte dei batteri è completamente priva di nucleo e cromosomi, questo fatto di per sé è un eccellente esempio dell'incoerenza della teoria cromosomica dell'ereditarietà.

3. L'eccezionale velocità di riproduzione consente esposizioni ripetute

modifica le condizioni esterne sulle cellule giovani e permette di ottenere un gran numero di generazioni in breve tempo (importante per la selezione).

4. Esiste un contatto estremamente stretto tra le cellule dei microrganismi e l'ambiente esterno. A causa delle piccole dimensioni, una cellula microbica è più esposta all'ambiente esterno rispetto a un organismo multicellulare. La grande adattabilità dei microrganismi ha portato all'emergere di forme adattate in natura a un'ampia varietà di fattori esterni.

La più grande evidenza di variabilità è stata stabilita nei microbi che causano malattie gastrointestinali negli esseri umani e negli animali, poiché la maggior parte delle ricerche sono state condotte su questi microbi (Muromtsev, 1952). È stato dimostrato molte volte che, ad esempio, le proprietà dei microbi del tifo possono cambiare così profondamente nell'acqua del rubinetto che questi microbi diventano indistinguibili dall'E. coli o dagli agenti che formano alcali. Alcuni ceppi acquisiscono addirittura proprietà che li portano oltre il gruppo del tifo .

Dalle colture dell'agente eziologico della peste, è stato ottenuto un microbo che ha tutte le proprietà dell'agente eziologico della falsa tubercolosi nei roditori. Allo stesso tempo, i microbi della peste e della pseudotubercolosi sono specie indipendenti che differiscono per proprietà morfologiche, culturali ed enzimatiche e nelle relazioni tra loro si osservano fenomeni di competizione interspecifica.

La variabilità delle specie dei microbi della dissenteria è stata innegabilmente dimostrata in condizioni sperimentali da G. P. Kalina, che ha ottenuto il microbo paratifo.

Molti ricercatori hanno descritto le transizioni reciproche di pneumococchi, emolitici e streptococchi verdi sia in esperimenti con terreni artificiali che in esperimenti su animali.

Come sottolinea V.D Timakov (1953), quando si coltivano microrganismi del gruppo del tifo enterico in condizioni in cui la loro fonte di nutrimento sono i prodotti di decomposizione di altri batteri correlati, è possibile ottenere colture che possiedono quasi completamente le proprietà della coltura sulla quale prodotti di decomposizione in cui è stato coltivato. L’autore giunge alla conclusione che “nel mondo dei microrganismi è possibile modificare e creare intenzionalmente nuove forme e tipi di batteri utili per l’uomo”. S. N. Muromtsev (1952) scrive: “È necessario riconoscere come non scientifica l'idea diffusa tra i microbiologi che i tipi esistenti di microrganismi siano comparsi solo nei tempi antichi e non ricompaiano nelle condizioni moderne. La speciazione dei microrganismi avviene anche nelle condizioni moderne”.

Come abbiamo accennato in precedenza, l’esistenza dei batteri è strettamente correlata alle piante e agli animali. In natura è impossibile trovare luoghi dove ci sarebbero altri organismi, ma i batteri sarebbero assenti. In ogni biocenosi i microrganismi sono sempre presenti come elemento costitutivo. Ma potrebbero esserci biotopi in cui l'esistenza di animali e piante è impossibile e i batteri sono gli unici rappresentanti degli esseri viventi (ad esempio, nella zona dell'idrogeno solforato del Mar Nero).

Un'idea della vita microbica delle profondità oceaniche è fornita da recenti studi del bacino Curil-Kamchatka dell'Oceano Pacifico (Kriss e Biryuzova, 1955). I campioni sono stati prelevati a una profondità di 9000 m. Si è scoperto che la maggior parte dei microbi eterotrofi sono rappresentati da bastoncini non portatori di spore, quindi bastoncini e cocchi portatori di spore, nonché da lieviti; gli attinomiceti sono rari. Ad una profondità di 0-250 m sono state trovate oltre 10.000 cellule per 1 ml; nella zona di fotosintesi pronunciata - fino a 100.000 cellule; a una profondità di 300-400 m - migliaia e centinaia di cellule per ml, e nei luoghi più profondi - decine di cellule. Biomassa di microrganismi: 10-80 mg per 1 m 3 di acqua in uno strato di 0-25 m; 1 -10 mg - fino a 300 m di profondità; sotto i 400 m - decimi e centesimi, e nelle zone vicine al fondo - millesimi di milligrammo. Decine, centinaia e migliaia, raramente più di 10.000 cellule per 1 g di fango, sono state trovate nel suolo oceanico. La distribuzione della popolazione microbica nel suolo non dipende dalla profondità dell'oceano ed è ovviamente associata alla distribuzione della sostanza organica digeribile nel suolo e nell'acqua sovrastante.

L'evoluzione dei microbi è andata e continua in direzioni diverse ed è associata alla loro occupazione di tutti gli habitat possibili.

Ecologia vegetale. Le piante costituiscono (insieme ai batteri) una delle due grandi divisioni della natura vivente. La botanica moderna divide l'intero mondo vegetale in due tronchi: piante inferiori (stratificate) e piante superiori (fondose).

I rappresentanti delle piante inferiori (batteri, alghe, funghi, licheni) nella maggior parte dei tipi fondamentali rimangono nell'ambiente acquatico originale, dove molti hanno mantenuto fino ad oggi le caratteristiche di un'organizzazione primitiva. In passato, le piante inferiori erano prima le uniche, poi le predominanti rappresentanti del mondo vegetale, ma ora occupano una posizione subordinata rispetto a quelle superiori.

Le piante superiori (muschi, felci, equiseti, muschi, gimnosperme, angiosperme) sono rappresentate da circa 300.000 specie. La maggior parte di loro vive sulla terra (usano l'aria e il suolo), una parte più piccola - nell'acqua.

Tra le piante da fiore si contano diverse centinaia di specie acquatiche secondarie (in diversi gruppi sistematici). Lo stile di vita acquatico determina un aumento della crescita, rispetto alle piante terrestri, e la sostituzione della riproduzione sessuale con quella vegetativa (elodea, lenticchia d'acqua, telores). In molte piante acquatiche le radici perdono la loro importanza come organi di assorbimento dei nutrienti, poiché questo processo avviene direttamente attraverso il tegumento. Di conseguenza, il legno è sottosviluppato nei fasci vascolari delle piante acquatiche. La protezione del corpo dal dilavamento dovuto all'eccesso di acqua avviene grazie al muco che ricopre abbondantemente le parti sottomarine. Il tessuto meccanico non si sviluppa nelle piante acquatiche, poiché l'acqua stessa, un mezzo denso, è per loro un buon supporto per il corpo. Poche specie di piante acquatiche sono annuali, svernanti sotto forma di semi (rampicante, piccola naiade, ecc.). La maggior parte, a causa del mantenimento di temperature positive sotto il ghiaccio in inverno, sverna sotto forma di una o l'altra parte vegetativa: rizomi (ninfee, capsule di uova), tuberi (foglia di freccia, lenticchia d'acqua), germogli svernanti (vescicola, alghe ) o interamente (lenticchia d'acqua, erba palustre), qualche lenticchia d'acqua).

Durante l'evoluzione delle piante si sono verificati vari adattamenti alle condizioni di vita: abiotici e biotici. Ad esempio, l'evoluzione dalle piante inferiori a quelle superiori era associata al passaggio dallo stile di vita acquatico a quello aereo, ma poi tra quelle superiori si notava un processo di conquista secondaria dell'idrosfera.

Le alghe si differenziano in forme solitarie e coloniali (Volvox). Nelle alghe, come nei muschi, c'è una complessa alternanza di generazioni, caratterizzata da mutevoli esigenze di condizioni di vita nelle singole fasi dello sviluppo individuale.

Molti funghi hanno occupato un posto davvero unico in natura, adattandosi a una simbiosi reciprocamente vantaggiosa con altri organismi. Grazie al “mutuo aiuto” i licheni (funghi e alghe) riescono a vivere anche sui terreni più aridi e sulle rocce nude, dove né i funghi né le alghe possono vivere separatamente. L'insediamento di funghi sulle radici delle piante superiori forma la micorriza, che contribuisce ad un assorbimento più completo dei nutrienti del suolo da parte della pianta. Nell'erica che cresce in zone sabbiose, l'embrione non si sviluppa nemmeno senza micorriza.

La fioritura delle piante da seme è associata alla loro completa conquista della terra e alla graduale liberazione dalla partecipazione dell'ambiente acquatico al processo di riproduzione sessuale. L'embrione nel seme è abbondantemente fornito di materiale alimentare ed è in grado di resistere a lungo sia alla secchezza che al freddo. Pertanto solo le piante da fiore potevano diventare veri e propri organismi terrestri, mentre i muschi e le felci rimanevano anfibi.

Il vantaggio vitale delle angiosperme rispetto alle gimnosperme è la formazione dei frutti, che garantiscono più pienamente la maturazione e la distribuzione dei semi (con la partecipazione degli animali). Le microspore delle gimnosperme sono adatte a essere trasportate dal vento. La maggior parte delle angiosperme ha sviluppato adattamenti per impollinare i fiori con l'aiuto di insetti (perianzio luminoso, secrezione di nettare e aroma, polline appiccicoso). Questo metodo di impollinazione garantisce meglio la fecondazione incrociata, che è biologicamente utile.

Pertanto, un fattore importante nell'evoluzione delle angiosperme è il loro rapporto con il mondo animale, con gli insetti impollinatori e con gli uccelli e i mammiferi che facilitano la dispersione dei semi. Come vediamo, man mano che l'evoluzione progredisce, la connessione tra piante e animali si intensifica. Allo stesso tempo, non solo si servono reciprocamente nel processo di alimentazione, ma le piante, fornendo rifugio agli animali, spesso li includono nelle loro condizioni di sviluppo.

Come giustamente nota B. A. Keller (1938), i rapporti delle piante con l’ambiente hanno caratteristiche uniche, qualità speciali legate alla modalità di nutrizione tipica di questi organismi. Le piante verdi utilizzano il cibo che le circonda in forma estremamente rarefatta. Ad esempio, nell'aria questo cibo è l'anidride carbonica, di cui c'è solo lo 0,03%, nel suolo - sali minerali nutrienti, solitamente in una soluzione debole. Inoltre, le foglie, come fonte di energia durante la nutrizione, catturano la luce solare. A questo proposito, lo sviluppo evolutivo delle piante, in generale, ha seguito il percorso di una forte dissezione verso l'esterno, dello sviluppo di una superficie assorbente esterna molto ricca (foglia e radice). Di conseguenza, le piante risultano particolarmente strettamente legate al loro ambiente, il che determina la loro maggiore variabilità intraspecifica.

Il ruolo delle piante come produttrici nei singoli ambienti di vita è diverso. Nell'acqua, la massa principale degli autotrofi è costituita da alghe e sulla terra da piante superiori.

Lo stile di vita attaccato delle piante determina la stratificazione verticale nella loro distribuzione. Solo le piante mostrano vicinanza a causa della densità di popolazione (lenticchia d'acqua in uno stagno, foresta, ecc.) in condizioni favorevoli.

In combinazione con il clima e il suolo, la vegetazione forma caratteristiche cinture verticali nelle aree montuose e nelle zone paesaggistiche latitudinali all'interno degli emisferi settentrionale e meridionale (dall'equatore ai poli), un elemento integrante delle quali sono rappresentanti del mondo animale caratteristico di esse.

Il valore dell'aumento annuale della massa vegetale fuori terra, secondo la ricerca di E. M. Lavrenko, per le regioni della tundra, della steppa e del deserto varia da 4 a 56 c/ha. Lo stock lordo (biomassa) di massa vegetale fuori terra raggiunge i suoi valori maggiori nelle comunità forestali (900 cent/ha nella taiga settentrionale, 1300 cent/ha nella taiga centrale, 2600 cent/ha nelle foreste decidue). Nella tundra questa cifra è di 6-32 c/ha, nella foresta-tundra 73 c/ha. Per le steppe, l'aumento annuale (produzione) della massa vegetale è quasi uguale alla sua riserva lorda (biomassa) a causa della morte annuale delle parti fuori terra. Steppe desertiche e comunità semi-arbustive. i deserti forniscono la quantità più piccola di stock lordo (5-10 c/ha).

Non stiamo parlando dei fattori necessari alla vita delle piante: ogni specie, a seconda dell'ambiente e delle condizioni di vita, “in ogni fase della sua ontogenesi necessita di particolari condizioni di esistenza e sviluppo. I manuali sull’ecologia vegetale contengono materiale rilevante a questo proposito, sebbene siano lungi dall’essere esaustivi nel trattare l’argomento.

Ecologia animale. Gli animali, rappresentati da oltre 1,2 milioni di specie, sono molto diversi nel livello della loro organizzazione e vivono in tutti gli ambienti di vita.

Come ha sottolineato J. Lamarck, l'effetto dell'ambiente sugli animali è molto più complesso che sulle piante. Se le piante sperimentano direttamente l'influenza delle condizioni esterne, negli animali altamente organizzati questa influenza è più indiretta che diretta. La differenza qui non sta nel modo in cui agisce l’ambiente, ma nel modo in cui il corpo reagisce a queste azioni.

Una pianta immobile sotto l'influenza di un nuovo fattore muore o rimane, in quest'ultimo caso avviene un cambiamento, l'organismo si adatta alla corrispondente influenza esterna; Un organismo animale mobile si trova in una posizione più vantaggiosa, poiché non si trova ad affrontare il dilemma della morte o del cambiamento. Per lui è possibile una terza risposta all'impatto corrispondente: migrazione, partenza verso condizioni più favorevoli. Inoltre, negli animali il sistema nervoso è della massima importanza come condizione per la connessione dell'organismo con l'ambiente. Come ha mostrato I.P. Pavlov, gli animali hanno storicamente sviluppato risposte corporee costanti alle influenze esterne (riflessi incondizionati, istinti) e connessioni temporanee (reazioni condizionate), che sono di grande importanza nello stabilire connessioni con l'ambiente.

A causa della varietà dei tipi di sistema nervoso negli animali e delle differenze generali nell'organizzazione e nel metabolismo, gli animali sono ecologicamente molto diversi. Ci sono differenze sia negli ambienti di vita che nei gruppi sistematici.

Come le piante, nel mondo animale, l'ambiente ha determinato la direzione e il corso dell'evoluzione.

Lo sviluppo di una copertura chitinosa esterna negli artropodi acquatici, che ha ritardato l'evaporazione, ha permesso ad alcuni gruppi di questi piccoli animali di lasciare l'ambiente acquatico sulla terra e di padroneggiare pienamente le condizioni dell'esistenza terrestre.

Le numerose specie (fino a 1 milione) e l'ampia distribuzione degli artropodi in tutti gli ambienti viventi indicano la prosperità odierna di questo gruppo. Come risultato dell'elevato sviluppo del sistema nervoso e dei fenomeni associati di speciale adattabilità alle condizioni di vita, il tipo di artropodi formava uno dei due picchi dell'intero mondo animale.

Solo i vertebrati superiori, insieme a ragni, millepiedi e insetti, erano in grado di padroneggiare pienamente l'ambiente aereo e acquisire adattamenti simili per il movimento sulla terra (gambe che si piegano alle articolazioni) e nell'aria (ali per il volo). Solo negli artropodi e nei vertebrati superiori si riscontra una differenziazione così ampia delle varie parti e organi del corpo e, infine, in entrambi la loro attività neurocerebrale (istinti, ecc.) risulta essere la più sviluppata. .

Nell'evoluzione degli animali, una fase di fondamentale importanza è associata alla divergenza tra protostomi e deuterostomi, che ha dato origine a due grandi rami del mondo animale. L'inizio della divergenza di questi gruppi è dovuto al fatto che uno ha seguito la linea di adattamento allo stile di vita bentonico (protostomi - vermi, molluschi, artropodi), e l'altro ha dato origine a forme capaci di nuotare liberamente nell'acqua ( deuterostomi - echinodermi e cordati).

Nell'evoluzione dei vertebrati inferiori, l'adattamento alla nutrizione ha giocato un ruolo importante, e quindi sono emerse due linee di sviluppo: senza mascelle (che ha dato origine ai corazzati e ai ciclostomi) e con mascelle (un ramo progressivo che ha portato dai veri pesci ai mammiferi).

Le condizioni aride che prevalevano su vaste aree del Devoniano davano vantaggi di vita a questi pesci d'acqua dolce, che potevano fare a meno della respirazione con le branchie e, in caso di deterioramento dell'acqua o di temporanea essiccazione del serbatoio, utilizzare l'aria atmosferica per respirare. Tali “pesci polmonari” appartenevano a due gruppi diversi: i dipnoi e i pesci con le pinne lobate. Alla fine del Devoniano, gli antichi anfibi dalle pinne lobate diedero origine agli stegocefali, il cui periodo di massimo splendore fu il Carbonifero, caratterizzato da un clima umido.

Il nuovo cambiamento climatico verso una diminuzione dell'umidità ha dato un vantaggio vitale a quei discendenti modificati di antichi anfibi che hanno sviluppato formazioni cornee sulla pelle e non avevano bisogno di corpi idrici per riprodursi. Così, con l'arido Permiano, iniziò lo sviluppo dei rettili, che nel Giurassico raggiunsero una grande diversità e occuparono una posizione di primo piano sulla terraferma.

Alla fine del Mesozoico, due tronchi separati da rettili - uccelli e mammiferi, che svilupparono indipendentemente un dispositivo simile - la completa separazione dei flussi sanguigni arteriosi e venosi. Questa caratteristica anatomica, dovuta allo sviluppo di una maggiore superficie respiratoria nei polmoni, garantisce uno scambio respiratorio più energetico e crea l'opportunità di mantenere una temperatura corporea costante.

Lo sviluppo di entrambi i gruppi di animali “a sangue caldo” procedette quasi contemporaneamente e senza interferenze reciproche: divergevano in due diverse nicchie ecologiche e ciascuno occupava il proprio posto speciale nella natura. Gli uccelli sono passati da uno stile di vita arboreo rampicante (protouccelli giurassici) al movimento aereo e ai metodi associati per procurarsi il cibo. Nei mammiferi l'evoluzione si è spostata principalmente verso diverse possibilità di esistenza e di movimento sulla superficie terrestre.

I mammiferi sono passati dalla deposizione delle uova alla viviparità, il che ha assicurato una sopravvivenza significativamente maggiore della prole.

Pertanto, l'evoluzione degli animali, avvenuta in connessione con i cambiamenti nelle condizioni di vita, può essere compresa solo attraverso un'analisi ecologica dell'origine di alcuni adattamenti. E anche il moderno processo di speciazione, caratterizzato da certe specificità in certi gruppi di animali, può essere compreso correttamente solo attraverso un'analisi ecologica del materiale.

Diamo un'occhiata ad alcune delle caratteristiche ecologiche dei vertebrati.

Dal punto di vista ecologico, i pesci sono notevolmente diversi dagli altri vertebrati. Come è noto, i pesci costituiscono la classe più ricca (circa 20.000 specie) di vertebrati. I pesci sono caratterizzati da un elevato grado di variabilità intraspecifica, che ha richiesto l'utilizzo di un sistema di unità tassonomiche particolarmente differenziato. In quasi ogni specchio d'acqua possiamo trovare forme locali dell'una o dell'altra specie di pesci.

Quali sono le ragioni di questa maggiore variabilità nei pesci?

Ce ne sono molti, ma il motivo principale è l'eccezionale dinamismo dell'ambiente acquatico e l'azione in esso di una serie di fattori che i vertebrati terrestri non sperimentano (grandi fluttuazioni di pressione, condizioni di luce e ossigeno, influenza delle reazioni ambientali , diversa mineralizzazione, ecc.). La diversità indicata delle condizioni di vita nell'ambiente acquatico contribuisce alla radiazione adattativa dei pesci, determinando la diversità esistente delle specie e il processo di formazione intensiva delle forme locali.

Il fattore isolamento colpisce i pesci (soprattutto quelli acquatici) in misura molto maggiore rispetto agli animali terrestri. Per confermarlo, è sufficiente ricordare che il numero di laghi che differiscono nel regime nel mondo è molte volte maggiore del numero di isole con condizioni di vita diverse. Non è difficile identificare due laghi vicini che differiscono nelle condizioni della vita acquatica, ma le isole vicine sono solitamente simili nella natura della vita terrestre. Va aggiunto che gli animali terrestri hanno una varietà molto maggiore di mezzi per superare le barriere meccaniche rispetto ai pesci.

Il fattore di isolamento ha un duplice effetto: sul bacino e sui pesci. In un bacino isolato si instaura rapidamente un regime di vita speciale, costituito dalle condizioni fisiche e geografiche caratteristiche del bacino, dal suo rapporto con il paesaggio circostante e dal complesso di idrobionti in esso intrappolati. È impossibile trovare due corpi d’acqua completamente identici sulla superficie terrestre, anche nella stessa zona, uno accanto all’altro. L'isolamento dei corpi idrici porta allo sviluppo di un regime specifico, che alla fine aumenta la diversità delle condizioni di vita acquatica.

D'altra parte, l'isolamento dei pesci (popolazioni) contribuisce a preservare tutte quelle deviazioni (forme locali) che hanno modo di svilupparsi in questi diversi corpi d'acqua e che verrebbero livellate quando comunicassero tra loro. L'isolamento contribuisce alla conservazione di forme che potrebbero essere distrutte nella lotta interspecifica per l'esistenza nella connessione aperta di vari corpi idrici. Infine, l'isolamento a lungo termine porta al deterioramento dell'ereditarietà e alla degenerazione, a causa della mancanza di libero incrocio di individui che si sono sviluppati in condizioni diverse.

La maggiore variabilità dei pesci dipende, inoltre, dalla loro significativa “subordinazione” all'ambiente acquatico. L'ambiente interno dei vertebrati terrestri, formatosi in passato, possibilmente con la partecipazione dell'ambiente acquatico esterno, è ora nettamente diverso da esso (aria). Al contrario, l'ambiente interno dei pesci (liquido) rimane simile e in alcuni casi anche vicino al loro ambiente esterno. Gli ambienti gassosi e liquidi della vita sono nettamente diversi nelle loro proprietà fisiche e chimiche, e questo, ovviamente, crea una differenza fondamentale tra pesci e vertebrati terrestri e non può che influenzare le caratteristiche della loro variabilità.

Nel processo di evoluzione, alcuni gruppi di pesci hanno sviluppato vari gradi di isolamento dall'ambiente esterno, ma, tuttavia, in essi, a causa della natura simile degli ambienti esterno ed interno, i cambiamenti nel primo dovrebbero trovare una maggiore risposta in il secondo, rispetto agli animali terrestri.

Infine, la variabilità dei pesci non può che essere influenzata dal fatto che, a quanto pare, sono gli unici animali caratterizzati dalla crescita durante tutta la loro vita. È noto che gli organismi hanno una plasticità significativa proprio durante il periodo di formazione e crescita. Gli organismi adulti che hanno raggiunto la massima crescita sono i più resistenti e quindi meno suscettibili agli effetti trasformativi delle condizioni di vita.

La crescita nel corso della vita dei pesci è senza dubbio un fattore che aumenta la variabilità. Nei vertebrati terrestri in crescita si può distinguere la variabilità delle dimensioni e dell'età, ma dopo aver raggiunto le dimensioni definitive (finali), rimane solo la variabilità dell'età (oltre a quella sessuale e stagionale). Di conseguenza, un tassonomista può operare con dati di misurazione assoluti per uccelli e mammiferi, ma per i pesci deve tradurli in indici relativi comparabili. Questa circostanza, tra l'altro, è una prova indiretta della necessità di distinguere tra variabilità di età e dimensione nei pesci.

A seconda delle condizioni di vita, la crescita dei pesci nei singoli bacini varia notevolmente.

Le caratteristiche ecologiche degli uccelli e dei mammiferi furono esaminate per la prima volta in dettaglio da D.N. Kashkarov e V.V. Stanchinsky (1929). Negli anni successivi in ​​questo ambito è stata accumulata una grande quantità di materiale fattuale. Il libro di S. I. Ognev "Essays on the Ecology of Mammals" (1951) è di grande valore, ma è lungi dall'essere un riassunto generale, poiché non contiene una serie di fattori ambientali che determinano la vita dei mammiferi.

D.N. Kashkarov e V.V Stanchinsky, caratterizzando la dipendenza di uccelli e mammiferi dalle condizioni ambientali, considerano i fattori climatici, ecotopici e biocenotici.

I fattori climatici vengono suddivisi da questi autori in calore, luce, pressione e umidità. Gli uccelli sono abbastanza sensibili a tutti i fattori. Essendo animali a sangue caldo, gli uccelli sono in grado di tollerare diverse condizioni di temperatura e di vivere ovunque ci sia cibo. Euritermi sono: cornacchie, taccole, cince, ecc. che restano con noi per l'inverno; abitanti di aree con un clima continentale pronunciato, come il gallo cedrone, il saji e il tacchino di montagna; in aumento quando si vola a grandi altezze: avvoltoi e aquile.

Le forme stenotermiche comprendono uccelli dei paesi tropicali con un clima costiero piatto e uccelli migratori della zona temperata. Per proteggere il corpo dal raffreddamento, viene utilizzata una copertura di piume e piumino. Il ruolo dell'apparato di raffreddamento, in assenza di ghiandole sudoripare, è assunto dagli organi respiratori, che fanno evaporare l'acqua.

In relazione al fattore luce, gli uccelli si dividono in uccelli diurni (la maggior parte) e notturni (gufi, ecc.). In relazione all'umidità, gli uccelli possono essere divisi in tre gruppi: idrofili (amanti dell'acqua - abitanti dei bacini idrici e delle loro rive), igrofili (amanti dell'umidità - ad esempio trampolieri) e xerofili (amanti dell'asciutto - abitanti dei deserti) .

Per quanto riguarda i fattori ecotopici, in relazione agli uccelli si possono distinguere i seguenti habitat caratteristici: aria (per rondoni, rondini, sterne, ecc., che si nutrono esclusivamente di animali volanti in aria), acqua (procellarie, gabbiani, ecc.), paludi (trampolieri, aironi, cicogne, gru, ecc.), spazi aperti - prati, steppe, deserti (struzzi), vegetazione legnosa (picchi, picchi muratori).

Le relazioni biocenotiche degli uccelli sono molto diverse, a causa dell'elevato sviluppo di vari istinti.

Kashkarov e Stanchineky caratterizzano l'ecologia dei mammiferi in modo simile; S.I. Ognev affronta questo problema in modo diverso; Secondo l'ultimo autore, nella fauna russa ci sono 360 specie di mammiferi. In termini ecologici, sono stati studiati in modo molto disomogeneo e del tutto inadeguato, data la grande importanza pratica di molte specie.

S.I. Ognev presta particolare attenzione alla considerazione degli adattamenti dei mammiferi alle varie condizioni di vita: nel sottosuolo e negli spazi aperti (corsa veloce), sugli alberi (arrampicarsi, svolazzare) e nell'aria (volo), nell'acqua e in montagna. Descrive inoltre tane e nidi, ibernazione, muta, migrazione, riproduzione, alimentazione e fluttuazioni della popolazione. Sfortunatamente, l'autore non valuta i fattori naturali dal punto di vista del loro significato nella vita dei mammiferi come condizioni di esistenza e sviluppo.

N.I. Kalabukhov (1951) considera la temperatura, la luce, i raggi termici e ultravioletti, l'umidità, le precipitazioni, la composizione del gas dell'atmosfera e la pressione come condizioni per l'esistenza dei vertebrati terrestri. Pertanto, questo autore parla solo di fattori abiotici, senza toccare quelli biotici. Non c'è dubbio che, nonostante l'importanza del primo, l'esistenza degli animali senza cibo è ancora del tutto impossibile, e quindi i fattori biotici giocano un ruolo altrettanto importante.

Dobbiamo quindi ammettere che lo sviluppo delle questioni generali dell'ecologia animale dal punto di vista del darwinismo creativo è estremamente in ritardo, sebbene esistano numerosi buoni studi ecologici delle singole specie in relazione al loro significato pratico (acclimatazione, caccia, sterminio ). La maggior parte dei lavori ecologici sono dedicati allo studio degli adattamenti (morfologici, fisiologici, ecologici) che si sviluppano nelle singole specie sotto l'influenza di specifiche condizioni di vita.

Ma ora questo non basta più. L'insegnamento di Michurin non richiede che venga ripetutamente dimostrato il significato adattativo della zampa della talpa alle condizioni della vita sotterranea o che l'ala del pipistrello venga descritta come un adattamento al volo. Ed è esattamente così che S.I. Ognev presenta l'ecologia. È necessario mostrare quali fattori sono necessari per l'esistenza e lo sviluppo di una talpa, di un pipistrello e di altri animali e quale influenza hanno su di loro altre condizioni ambientali. Con le conoscenze adeguate, l’ecologia diventerà una scienza efficace.

Alcuni scienziati, in particolare allevatori di bestiame, stanno cercando di trovare vie di ricerca in questa direzione. Il lavoro sulla creazione della razza bovina Kostroma e altri condotti da specialisti sovietici del bestiame sulla base dei risultati degli insegnamenti di Michurin sono esempi di ricerca ambientale profondamente scientifica. Il lavoro di creazione di una nuova razza animale consiste di due parti: 1) selezione dei tori e incroci (uno o più) al fine di indebolire l'ereditarietà e migliorare le proprietà desiderate, 2) un regime appropriato di educazione e alimentazione. Se la prima parte del lavoro è genetica, la seconda è ambientale. La conoscenza delle migliori condizioni di temperatura, esercizio fisico, alimentazione, ecc., in cui i giovani animali dovrebbero essere allevati per sviluppare nuove qualità di razza, consente di creare razze altamente produttive di animali da fattoria in modo pianificato e in breve tempo .

Ma non meno importante importanza pratica è la conoscenza accurata delle caratteristiche ecologiche degli animali, anche quando si svolgono lavori sull'acclimatazione di specie pregiate o sullo sterminio di quelle dannose, sullo sfruttamento razionale delle scorte nella caccia e nella pesca e in altre industrie.

Esistono differenze significative nelle relazioni di piante e animali con l'ambiente e nella natura dello sviluppo dell'adattamento alle condizioni di vita.

In primo luogo, le forme di vita delle piante sono molto meno diversificate rispetto alla diversità dei biomorfi animali. La convergenza è abbastanza comune nelle piante. Ciò è spiegato dallo stile di vita più monotono delle piante (radicamento fisso nel terreno) e dai loro bisogni vitali più simili (luce, anidride carbonica, acqua, sali minerali del suolo). Nel mondo animale, le esigenze di vita delle diverse specie sono più diverse e complesse; i loro metodi per procurarsi il cibo e proteggersi dai nemici sono molto diversi; Le differenze nei metodi di movimento si riflettono molto fortemente nella loro struttura e aspetto.

In secondo luogo, negli organismi vegetali, la selezione naturale ha sviluppato una plasticità morfo-fisiologica molto ampia in risposta ai cambiamenti delle condizioni esterne, cioè la capacità ereditaria di produrre cambiamenti di natura adattativa. È chiaro che quando gli organismi vegetali sono immobili, tale capacità ha per essi un significato vitale molto importante: le piante private di questa plasticità, se cambiassero le condizioni esterne, morirebbero inevitabilmente, poiché non hanno la capacità di riparo attivo.

Riso. 1. Dente di leone coltivato in pianura.

Negli animali, la plasticità di questa natura è molto meno sviluppata e l'adattamento ai cambiamenti delle condizioni di vita si ottiene in modo diverso: sviluppando mobilità, complicazione del sistema nervoso e degli organi di senso. Quando le condizioni esterne cambiano, l'animale risponde non tanto modificando la propria organizzazione quanto modificando rapidamente il proprio comportamento e, in un numero molto elevato di casi, può adattarsi abbastanza rapidamente alle nuove condizioni. La selezione naturale promuove ai massimi livelli nel mondo animale quegli organismi nei quali, insieme ad un generale incremento del tipo di organizzazione, si verificò anche un progressivo sviluppo dell'attività mentale.

Pertanto, l'interazione di piante e animali con l'ambiente, pur avendo molto in comune, è allo stesso tempo significativamente diversa.

Letteratura utilizzata: Fondamenti di ecologia: libro di testo. lit-ra./B. G. Johannsen
Sotto. ed.: A. V. Kovalenok, -
T.: Tipografia n. 1, -58

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