Пирамида животных от простейших до сложных. Подцарство одноклеточные животные, или простейшие
Задачи и упражнения к школьному курсу общей экологии 1
Продолжение. См. No 15/2002
(Печатается с сокращениями)
Пути воздействия организмов на среду обитания
1.
Прошел дождь. Из-за тучи вышло
яркое жаркое солнце. На какой территории через
пять часов содержание почвенной влаги будет
больше (тип почвы одинаков): а) на свежевспаханном
поле; б) на спелом пшеничном поле; в) на невыпасном
лугу; г) на выпасном лугу? Объясните, почему.
(Ответ:
в. Чем гуще растительный покров, тем
меньше нагревается почва и, следовательно,
меньше будет испаряться воды.)
2.
Объясните, почему овраги чаще
формируются в нелесных природных зонах: степях,
полупустынях, пустынях. Какая человеческая
деятельность приводит к формированию оврагов?
(Ответ:
корневые системы деревьев и
кустарников в большей степени, чем травянистой
растительности, задерживают грунт при его смыве
водными потоками, поэтому в местах произрастания
лесной и кустарниковой растительности овраги
формируются реже, чем на полях, в степях и
пустынях. При полном отсутствии растительности
(включая травянистую) любой поток воды будет
вызывать почвенную эрозию. При уничтожении
растительности человеком (пахота, выпас скота,
строительство и т. д.) всегда будет наблюдаться
усиленная эрозия почвы.)
3.*
Установлено, что летом после
жары над лесом выпадает большее количество
осадков, чем над близлежащим обширным полем.
Почему? Объясните роль характера растительности
в формировании уровня засушливости тех или иных
территорий.
(Ответ:
над открытыми пространствами воздух
нагревается быстрее и сильнее, чем над лесом.
Поднимаясь вверх, горячий воздух превращает
капли дождя в пар. В результате во время дождя над
обширным полем изливается меньше воды, чем над
лесом.
Участки с разреженной растительностью или
лишенные ее вообще сильнее нагреваются
солнечными лучами, что вызывает усиленное
испарение влаги, а в итоге – истощение запасов
подземных вод, засоление почвы. Горячий воздух
поднимается вверх. Если участок пустыни
достаточно большой, то это способно значительно
изменять направление воздушных потоков. В
результате на оголенные участки выпадает меньше
осадков, что приводит к еще большему
опустыниванию территории.)
4.*
В некоторых странах и на
островах законом запрещен ввоз живых коз. Власти
мотивируют это тем, что козы могут навредить
природе страны и изменить климат. Объясните, как
это может быть.
(Ответ:
козы питаются не только травой, но и
листьями, а также корой деревьев. Козы способны
быстро размножаться. Достигнув высокой
численности, они беспощадно уничтожают деревья и
кустарники. В странах с недостаточным
количеством осадков это вызывает дальнейшее
иссушение климата. В итоге обедняется природа,
что негативно сказывается на экономике страны.)
Приспособительные формы организмов
1.*
Почему на мелких океанических
островах среди насекомых преобладают бескрылые
формы, тогда как на близлежащем материке или
крупных островах – крылатые?
(Ответ:
мелкие океанические острова
продуваются сильными ветрами. В результате все
летающие мелкие животные, не способные
противостоять сильным ветрам, сдуваются в океан
и погибают. В ходе эволюции насекомые, обитающие
на мелких островах, утратили способность к
полету.)
Приспособительные ритмы жизни
1.
Перечислите известные вам
абиотические факторы среды, значения которых
периодично и закономерно изменяются во времени.
(Ответ:
освещенность в течение суток,
освещенность в течение года, температура в
течение суток, температура в течение года,
влажность в течение года и другие.)
2.
Выберите из списка те места
обитания, в которых животные не имеют суточных
ритмов (при условии, что они обитают только в
пределах одной конкретной среды): озеро, река,
воды пещер, поверхность почвы, дно океана на
глубине 6000 м, горы, кишечник человека, лес, воздух,
грунт на глубине 1,5 м, дно реки на глубине 10 м, кора
живого дерева, почва на глубине 10 см.
(Ответ:
воды пещер, дно океана, грунт на
глубине 1,5 м.)
3.
В каком месяце обычно приносят
потомство антарктические пингвины Адели в
европейских зоопарках– в мае, июне, октябре или
феврале? Ответ объясните.
(Ответ:
в октябре – в Южном полушарии в это
время весна.)
4.
Почему окончился неудачей
эксперимент с акклиматизацией южноамериканской
ламы в горах Тянь-Шаня (где климат похож на
привычные условия родных мест животного)?
(Ответ:
несовпадение годичных циклов –
детеныши животных появлялись на свет в новом
месте обитания осенью (на родине животных в это
время весна) и погибали холодной зимой от
бескормицы.)
ГЛАВА 2. СООБЩЕСТВА И ПОПУЛЯЦИИ
Типы взаимодействий организмов
2.
Из предложенного списка
составьте пары организмов, которые в природе
могут находиться в мутуалистических
(взаимовыгодных) отношениях между собой
(названия организмов можно использовать только
один раз): пчела, гриб подберезовик, актиния, дуб,
береза, рак-отшельник, осина, сойка, клевер, гриб
подосиновик, липа, клубеньковые азотфиксирующие
бактерии.
(Ответ:
пчела – липа; гриб подберезовик –
береза; актиния – рак-отшельник; дуб – сойка;
гриб подосиновик – осина; клевер – клубеньковые
азотфиксирующие бактерии.)
3.
Из предложенного списка
составьте пары организмов, между которыми в
природе могут образовываться трофические
(пищевые) связи (названия организмов можно
использовать только один раз): цапля, ива, тля,
амеба, заяц-русак, муравей, водные бактерии,
кабан, лягушка, смородина, росянка, муравьиный
лев, комар, тигр.
(Ответ:
цапля – лягушка; заяц-русак – ива; тля
– смородина; амеба – водные бактерии; муравьиный
лев – муравей; тигр – кабан; росянка – комар.)
4. Лишайники являются примером биотических отношений:
(Ответ: а.)
5. Примером отношений типа «хищник – жертва» не могут служить пары организмов (выберите правильный ответ):
а) щука и карась;
б) лев и зебра;
в) пресноводная амеба и бактерия;
г) муравьиный лев и муравей;
д) шакал и гриф.
(Ответ: д.)
6.
А. Взаимодействие двух или нескольких
особей, последствия которого для одних
отрицательны, а для других безразличны.
Б. Взаимодействие двух или нескольких особей, при
котором одни используют остатки пищи других, не
причиняя им вреда.
В. Взаимовыгодное взаимодействие двух или
нескольких особей.
Г. Взаимодействие двух или нескольких особей, при
котором одни предоставляют убежища другим, и это
не приносит хозяину ни вреда, ни пользы.
Д. Совместное обитание двух особей,
непосредственно не взаимодействующих между
собой.
Е. Взаимодействие двух или нескольких особей,
имеющих сходные потребности в одних и тех же
ограниченных ресурсах, что приводит к снижению
жизненных показателей взаимодействующих особей.
Ж. Взаимодействие двух или нескольких
организмов, при котором одни питаются живыми
тканями или клетками других и получают от них
место постоянного или временного обитания.
З. Взаимодействие двух или нескольких особей, при
котором одни поедают других.
(Ответ: 1 – В; 2 – Д; 3 – Е; 4 – А; 5 – Г; 6 – Б; 7 – Ж; 8 – З.)
7.
Как вы думаете, для чего
прогрессивные технологии посадки деревьев в
бедную почву предполагают заражение грунта
определенными видами грибов?
(Ответ:
между этими грибами и деревом
формируются симбиотические отношения. Грибы
быстро образуют очень разветвленную грибницу и
оплетают своими гифами корни деревьев. Благодаря
этому растение получает воду и минеральные соли
с огромной площади поверхности почвы. Чтобы
достичь такого эффекта без грибницы, дереву
пришлось бы потратить много времени, вещества и
энергии на формирование столь разветвленной
корневой системы. При посадке на новое место
симбиоз с грибом значительно повышает шансы
дерева благополучно прижиться.)
8.*
Назовите организмы, являющиеся
симбионтами человека. Какую роль они выполняют?
(Ответ:
представители бактерий и простейших,
обитающих в кишечнике человека. В 1 г содержимого
толстой кишки насчитывается 250 млрд
микроорганизмов. Многие вещества, поступающие в
организм человека с пищей, перевариваются при их
активном участии. Без кишечных симбионтов
нормальное развитие невозможно. Болезнь, при
которой уменьшается количество симбиотических
организмов кишечника, называется
дисбактериозом. Микроорганизмы живут также в
тканях, полостях и на поверхности кожи человека.)
9.* Взаимоотношения взрослой ели и соседствующего проростка дуба являются примером:
(Ответ: а.)
Законы и следствия пищевых отношений
1. Соотнесите предлагаемые понятия и определения:
А. Организм, который активно
разыскивает и убивает относительно крупные
жертвы, способные убегать, прятаться или
сопротивляться.
Б. Организм (имеющий, как правило, небольшие
размеры), который использует живые ткани или
клетки другого организма в качестве источника
питания и среды обитания.
В. Организм, который поглощает многочисленные
пищевые объекты, как правило, растительного
происхождения, на поиск которых он не тратит
много сил.
Г. Водное животное, процеживающее через себя воду
с многочисленными мелкими организмами, которые
служат ему пищей.
В. Организм, который разыскивает и поедает
относительно мелкие, не способные убегать и
сопротивляться пищевые объекты.
(Ответ: 1 – Б; 2 – Г; 3 – А; 4 – Д; 5 – В.)
2.
Объясните, почему в Китае в
середине ХХ в. вслед за уничтожением воробьев
резко снизился урожай зерновых. Ведь воробьи –
зерноядные птицы.
(Ответ:
взрослые воробьи питаются в основном
семенами, но птенцы для своего развития
нуждаются в белковой пище. Выкармливая
потомство, воробьи собирают огромное количество
насекомых, в том числе и вредителей зерновых
культур. Уничтожение воробьев вызвало вспышки
размножения вредителей, что привело к сокращению
урожая.)
Законы конкурентных отношений в природе
1. Для каждой предложенной пары
организмов подберите ресурс (из приведенных
ниже), за который они могут конкурировать: ландыш
– сосна, полевая мышь – обыкновенная полевка,
волк – лисица, окунь – щука, канюк –
сова-неясыть, барсук – лисица, рожь – василек
синий, саксаул – верблюжья колючка, шмель –
пчела.
Ресурсы: нора, нектар, семена пшеницы, вода, зайцы,
свет, мелкая плотва, ионы калия, мелкие грызуны.
(Ответ:
ландыш и сосна – ионы калия; полевая
мышь и обыкновенная полевка – семена пшеницы;
волк и лисица – зайцы; окунь и щука – мелкая
плотва; канюк и неясыть – мелкие грызуны; барсук
и лисица – нора; рожь и василек – свет; саксаул и
верблюжья колючка – вода; шмель и пчела –
нектар.)
2.*
Близкородственные виды часто
обитают вместе, хотя принято считать, что между
ними существует наиболее сильная конкуренция.
Почему в этих случаях не происходит вытеснения
одним видом другого?
(Ответ:
1 – очень часто совместно обитающие
близкие виды занимают разные экологические ниши
(различаются по составу предпочитаемой пищи, по
способу добывания корма, используют различные
микроместообитания, активны в разное время
суток); 2 – конкуренция может отсутствовать, если
ресурс, за который виды соперничают, находится в
избытке; 3 – вытеснения не происходит, если
численность конкурентно более сильного вида
постоянно ограничивается хищником или третьим
конкурентом; 4 – в нестабильной среде, в которой
условия постоянно меняются, они могут поочередно
становиться благоприятными то для одного, то для
другого вида.)
3.*
В природе сосна обыкновенная
формирует леса на относительно бедных почвах в
болотистых или, наоборот, сухих местах.
Посаженная руками человека, она прекрасно растет
на богатых почвах со средней увлажненностью, но
только в том случае, если человек ухаживает за
посадками. Объясните, почему так происходит.
(Ответ:
обычно в этих условиях в конкурентной
борьбе побеждают другие виды деревьев (в
зависимости от условий это могут быть осина,
липа, клен, вяз, дуб, ель и др.). Человек же при
уходе за посадками ослабляет конкурентную мощь
этих видов, проводя прополку, вырубку и т.п.)
Популяции
1. Выберите значение, оценивающее показатель плотности населения популяции:
а) 20 особей;
б) 20 особей на гектар;
в) 20 особей на 100 размножающихся самок;
г) 20%;
д) 20 особей на 100 ловушек;
е) 20 особей в год.
(Ответ: б.)
2. Выберите значение, оценивающее показатель рождаемости (или смертности) населения популяции:
а) 100 особей;
б) 100 особей в год;
в) 100 особей на гектар;
г) 100.
(Ответ: б.)
3. Зайцы-беляки и зайцы-русаки, обитающие на одной территории, составляют:
а) одну популяцию одного вида;
б) две популяции двух видов;
в) две популяции одного вида;
г) одну популяцию разных видов.
(Ответ: б.)
4.
На территории площадью 100 км2
ежегодно производили рубку леса. На момент
организации на этой территории заповедника было
отмечено 50 лосей. Через 5 лет численность лосей
увеличилась до 650 голов. Еще через 10 лет
количество лосей уменьшилось до 90 и
стабилизировалось в последующие годы на уровне
80–110 голов.
Определите плотность поголовья лосей: а) на
момент создания заповедника; б) через 5 лет после
создания заповедника; в) через 15 лет после
создания заповедника. Объясните, почему сначала
численность лосей резко возросла, а позже упала и
стабилизировалась.
(Ответ:
а – 0,5 особи/км2; б – 6,5 особи/км2; в – 0,9
особи/км2. Численность лосей возросла из-за
охраны на территории заповедника. Позже
численность уменьшилась, так как в заповедниках
рубка леса запрещена. Это привело к тому, что
через 15 лет мелкие деревья, растущие на старых
вырубках, выросли, и кормовая база лосей
уменьшилась.)
5.
Охотоведы установили, что весной
на площади 20 км2 таежного леса обитало 8 соболей,
из которых 4 самки (взрослые соболи не образуют
постоянных пар). Ежегодно одна самка в среднем
приносит трех детенышей. Средняя смертность
соболей (взрослых и детенышей) на конец года
составляет 10%. Определите численность соболей в
конце года; плотность весной и в конце года;
показатель смертности за год; показатель
рождаемости за год.
(Ответ:
численность соболей в конце года – 18
особей; плотность весной – 0,4 особи/км2 ;
плотность в конце года 0,9 особи/км2; показатель
смертности за год – 2 особи (согласно расчетам –
1,8, но реальная величина, естественно, всегда
будет выражаться целым числом); показатель
рождаемости за год – 12 особей.)
6.*
Является ли популяцией: а) группа
гепардов в Московском зоопарке; б) семья волков;
в) окуни в озере; г) пшеница на поле; д) улитки
одного вида в одном горном ущелье; е) птичий
базар; ж) бурые медведи на острове Сахалин; з)
стадо (семья) оленей; и) благородные олени в Крыму;
к) колония грачей; л) все растения ельника? Ответ
обоснуйте.
(Ответ:
да – в, д, ж, и. Популяция – это группа
особей одного вида, взаимосвязанных между собой,
продолжительное время (несколько поколений)
обитающая на одной территории. Популяция – это
естественная группировка, которая обладает
определенной половой, возрастной,
пространственной структурой.)
7.*
Чем объяснить то, что если в
борьбе двух (не бойцовых) собак одна подставит
незащищенную шею, другая не станет за нее
хватать, в то время как в борьбе рыси и собаки
такое поведение окажется роковым для
подставившей шею собаки?
(Ответ:
агрессия между особями одного вида,
как правило, направлена на поддержание
иерархической и пространственной структуры
популяции, а не на уничтожение соплеменников.
Популяция, как и вид, представляет собой единое
целое, и благополучие одной особи во многом
определяет благополучие популяции, вида. Рысь же
попросту съест собаку.)
8.*
В лесу ученые равномерно
расставили ловушки на зайцев-беляков. Всего было
поймано 50 зверьков. Их пометили и отпустили.
Через неделю отлов повторили. Поймали 70 зайцев,
из которых 20 были уже с метками. Определите,
какова численность зайцев на исследуемой
территории, считая, что меченые в первый раз
зверьки равномерно распределились по лесу.
(Ответ:
50 меченых особей должны были
распределиться среди общего количества зайцев
(Х), обитающих на исследуемой территории. Доля их
в повторной выборке должна отражать и их долю в
общей численности, т.е. 50 относится к Х как 20
относится к 70.
Решаем пропорцию:
50: Х = 20: 70; Х = 70х 50: 20 = 175.
Таким образом расчетная численность зайцев на
исследуемой территории составляет 175 особей.
Данный метод (индекс Линкольна, или индекс
Петерсена) используется для определения
численности скрытных животных, которых не
удается пересчитать напрямую. Результат
расчетов может иметь дробное значение, однако
надо помнить, что реальная численность животных
всегда выражается целой величиной. Кроме того,
данный метод имеет свои погрешности, что тоже
надо принимать во внимание. Логичней говорить,
например, о численности в 170–180 особей.)
Демографическая структура популяции
1.
Объясните, почему из популяции
кабана, без риска ее уничтожить, можно изъять до
30% особей, тогда как допустимый отстрел лосей не
должен превышать 15% численности популяции?
(Ответ:
самка кабана в среднем приносит от 4 до
8 (иногда до 15) поросят, а самка лося – 1–2. Поэтому
восстановление поголовья кабанов идет более
быстрыми темпами.)
2.
Какие организмы имеют простую, а
какие – сложную возрастную структуру популяций?
(Ответ:
простой возрастной структурой
популяций отличаются организмы,
продолжительность жизненного цикла которых не
превышает одного года, а размножение происходит
один раз в жизни и приурочено к сезонным
изменениям в окружающей среде. Это, например,
однолетние растения, ряд видов насекомых и т.п. В
противных случаях возрастная структура
популяций может быть сложной.)
3.
Объясните, почему значительная
весенняя гибель взрослых землероек-бурозубок
приведет к резкому и продолжительному спаду
численности популяции, в то время как полное
уничтожение всех вылетевших весной взрослых
майских жуков не приведет к подобному
результату.
(Ответ:
популяция бурозубок весной
представлена исключительно взрослыми зверьками
прошлого года рождения. Майские жуки, чьи личинки
развиваются в почве на протяжение 3–4 лет, имеют
сложную возрастную структуру популяции. При
гибели взрослых особей одной весной на следующий
год их заменят жуки, развившиеся из другого
поколения личинок.)
4. Постройте возрастные пирамиды, отражающие возрастной состав населения России (140 млн жителей) и Индонезии (190 млн жителей), используя приведенные данные.
Продолжение следует
1 Знаками «*» и «**» отмечены задания повышенной сложности, имеющие познавательный и проблемный характер.
Подцарство Одноклеточные животные включает в себя животных, тело которых состоит из одной клетки . Эта клетка является сложным организмом с присущими ему физиологическими процессами : дыханием, пищеварением, выделением, размножением и раздражением.
Форма клеток у них разнообразна и может быть постоянной (жгутиковые, инфузории) и непостоянной (амеба). Органоидами движения являются ложноножки, жгутики и реснички . Питание у простейших бывает автотрофным (фотосинтез) и гетеротрофным (фагоцитоз, пиноцитоз). Размножение у одноклеточных бесполое (деление ядра – митоз, а затем продольный или поперечный цитокинез, а также множественное деление) и половое : конъюгация (инфузории), копуляция (жгутиковые).
Около 30 000 видов одноклеточных объединены в несколько типов . Наиболее многочисленными являются типы Саркожгутиконосцы и тип Инфузории .
Тип Инфузории насчитывает более 7 500 видов. Это высокоорганизованные простейшие, которые имеют постоянную форму тела.
Типичным представителем типа является инфузория-туфелька
. Тело инфузории покрыто плотной оболочкой. У нее два ядра: большое (макронуклеус
), которое регулирует все жизненные процессы
, и маленькое (микронуклеус
), играющее основную роль в размножении
. Инфузория-туфелька
питается водорослями, бактериями, а также некоторыми простейшими. Реснички инфузории колеблются, что «продвигает» пищу в ротовое отверсти
е, а затем в глотку, на дне которой образуются пищеварительные вакуоли
, где и происходит переваривание пищи и всасыванием питательных веществ. Через порошицу
– особый орган – удаляются непереваренные остатки. Функции выделения осуществляются сократительными вакуолями
. Размножается инфузория-туфелька
, как и амеба, бесполым способом
(поперечное деление цитоплазмы, малое ядро делится митотически, большое – амитотически). Характерен и половой процесс
– конъюгация. Это временное соединение двух особей, между которыми образуется цитоплазматический мостик
, посредством которого они обмениваются разделившимися малыми ядрами. Половой процесс служит для обновления генетической информации.
Инфузории являются звеном в пищевых цепях. Обитающие в желудках жвачных, инфузории способствуют их пищеварению.
Типичным представителем является амеба обыкновенная.
Живет амеба в пресноводных водоемах. Форма тела ее непостоянная. Ложноножки служат также и для захвата пищи – бактерий, одноклеточных водорослей, некоторых простейших. Непереваренные остатки выбрасываются из любого места амебы. Животное дышит всей своей поверхностью тела: кислород, растворенный в воде, посредством диффузии проникает в организм амебы, а образующийся при дыхании в клетке углекислый газ выделяется наружу. Животное обладает раздражимостью. Размножается амеба делением : сначала митотически делится ядро, а затем происходит деление цитоплазмы. При неблагоприятных условиях происходит инцистирование .
Типичный представ
итель Жгутиковых – эвглена зеленая
– имеет веретеновидную форму. От переднего конца тела эвглены отходит длинный тонкий жгутик: вращая им, эвглена передвигается, как бы ввинчиваясь в воду. В цитоплазме эвглены ядро и несколько окрашенных овальных телец – хроматофоры
(20 штук), содержащие хлорофилл
(на свету эвглена питается автотрофно). Светочувствительный глазок
помогает эвглене находить освещенные места. При длительном содержании в темноте эвглена теряет свой хлорофилл и переходит к питанию готовыми органическими веществами, которые она всей поверхностью тела всасывает из воды. Дышит эвглена всей поверхностью тела. Размножение осуществляется делением надвое
(продольное).
Остались вопросы? Не знаете, кто такие «
Простейшие»
?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
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 перево-де 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 органи-зации соответствует одной клетке. С тех пор одноклеточность про-стейших стала общепризнанной, а название «одноклеточные» и «про-стейшие» стали синонимами.
По уровню организации все живые организмы классифицируются на две группы. Привычное для нас деление на одноклеточных и мно-гоклеточных потребовало уточнения, после того как при изучении строения организмов был применён электронный микроскоп и появи-лись новые методы исследования. Возникли вопросы об основных различиях, определяющих уровни развития, а также о планах строе-ния. Поэтому необходимо рассмотреть организацию простейших — парафилетической группы, объединяющей представителей органического мира, относимых ранее к растениям, животным и грибам, но имеющих свои специфиче-ские особенности.
Самозарождение
Природа простейших долгое время оставалась предметом спора. Одни учёные рассматривали их как живых молекул, или простые ком-плексы таких молекул, которые способны самозарождаться, т. е. воз-никать 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 жи-вотными. Основание для этого они видели в том, что в организме мно-гоклеточных есть структуры, не имеющие разделения на клетки, на-пример синцитии. Исходя из подобных воззрений, зоолог Й. Хаджи в 50-60-е годы XX в. выдвинул даже теорию происхождения многокле-точных животных путём целлюляризации. Обнаружив сходство инфу-зорий с самыми примитивными ресничными червями, так называемы-ми 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 мно-гоклеточных. Однако после электронно-микроскопических исследова-ний 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 орга-низмы. 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, пред-ставляющих собой физиологически самостоятельные организмы, не соответствует нынешнему уровню знаний. Удовлетворительное опре-деление простейших может быть дано после ответов на следующие вопросы: являются ли простейшие только одноклеточными организ-мами? Всегда ли их размеры микроскопически малы? Являются ли они исключительно животными? Являются ли они организмами толь-ко в физиологическом отношении?
Подцарство Одно-клеточные (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 ве-ществ 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, способ-ствующей регуляции обмена между внутренней и внешней средой.
Простейшие животные — процветающая и разнообраз-ная 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 много-клеточных животных и растений. Хотя почвенные про-стейшие животные могут существенно влиять на коли-чество бактерий, все же их значение несравненно меньше, чем у простейших в пресных и морских водоёмах.
Многие простейшие животные так же мелки и просто устроены, как и некоторые клетки крупных животных. Но они отличаются от них тем, что способны жить само-стоятельно. 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 одно-клеточного организма и воспроизводит само себя, благодаря чему образуются новые дочерние организмы; в пищеварительной вакуоли происходит переваривание пищи; сократительная ваку-оль 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 однокле-точные принимают прежний облик.
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 рассматривать-ся 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 при-надлежит 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 спо-собов передвижения выделяют несколько типов простейших. Материал с сайта
- Саркожгутиконосцы (Саркомастигофоры) .
- Саркодовые.
Со времён Линнея и до наших дней простейшие привлекают вни-мание учёных по разным причинам. Возникла даже специальная наука — протозоология.
В любой трофической цепи не вся пища используется на рост особи, т.е. на накопление ее биомассы. Часть ее расходуется на удовлетворение энергетических затрат организма (дыхание, движение, размножение, поддержание температуры тела).
При этом биомасса одного звена не может быть полностью переработана последующим, и в каждом последующем звене трофической цепи происходит уменьшение биомассы.
В среднем считается, что лишь порядка 10% биомассы и связанной в ней энергии переходит с каждого трофического уровня на следующий, т.е. продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше в среднем в 10 раз продукции предыдущего уровня.
Так, например, в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг биомассы растительноядных животных (консументов первого порядка). Плотоядные животные (консументы второго порядка), поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы, а хищники (консументы третьего порядка), которые питаются плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.
Таким образом, суммарная биомасса, заключенная в ней энергия, а также численность особей прогрессивно уменьшаются по мере восхождения по трофическим уровням.
Эта закономерность получила название правила экологической пирамиды.
Данное явление впервые было изучено Ч.Элтоном (1927 г.) и названо им пирамидой чисел или пирамидой Элтона.
Экологическая пирамида - это графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами разных порядков, выраженное в единицах биомассы(пирамида биомасс), числа особей (пирамида численности) или заключенной в массе живого вещества энергии (пирамида энергии) (рис.6).
Рис.6. Схема экологической пирамиды.
Экологическая пирамида выражает трофическую структуру экосистем в геометрической форме.
Различают три основных типа экологических пирамид: пирамида чисел (численности), пирамида биомассы и пирамиды энергии.
1) пирамиды чисел , основанные на подсчете организмов каждого трофического уровня; 2) пирамиды биомассы , в которых используется суммарная масса (обычно сухая) организмов на каждом трофическом уровне; 3) пирамиды энергии , учитывающие энергоемкость организмов каждого трофического уровня.
Пирамиды энергии считаются самыми важными, поскольку они непосредственно обращаются к основе пищевых отношений - потоку энергии, необходимой для жизнедеятельности любых организмов.
Пирамида чисел (численности)
Пирамида чисел (численности) или пирамида Элтона отражает численность отдельных организмов на каждом трофическом уровне.
Пирамида численности представляет собой наиболее простое приближение к изучению трофической структуры экосистемы.
При этом сначала подсчитывают число организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням и представив в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема).
Пирамида численности может иметь правильную форму, т.е. суживаться кверху (правильная или прямая), а может быть и перевернутой вершиной вниз (перевернутая или обращенная) рис.7.
правильная (прямая) перевернутая (обращенная)
(пруд, озеро, луг, степь, пастбище и др.) (лес умеренного пояса летом и др.)
Рис.7. Пирамида численности (1 – правильная; 2- перевернутая)
Пирамида численности имеет правильную форму, т.е. сужается при продвижении от уровня продуцентов к более высоким трофическим уровням, для водных экосистем (пруд, озеро и др.) и наземных экосистем (луг, степь, пастбище и др.).
Например:
тысяча особей фитопланктона в небольшом пруду может прокормить 100 особей мелких ракообразных – консументов первого порядка, которые в свою очередь прокормят 10 особей рыб – консументов второго порядка, которых будет достаточно, чтобы прокормиться 1 окуню – консументу третьего порядка.
Пирамида численности для некоторых экосистем, например для леса умеренного пояса, имеет перевернутую форму.
Например:
в лесу умеренного пояса летом небольшое количество больших деревьев - продуцентов снабжает пищей огромное количество небольших по размеру насекомых-фитофагов и птиц - консументов первого порядка.
Однако в экологии пирамида численности употребляется редко, так как из-за большого числа особей на каждом трофическом уровне очень трудно отобразить структуру биоценоза в одном масштабе.
Пирамида биомассы
Пирамида биомассы отражает более полно пищевые взаимоотношения в экосистеме, так как в ней учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня.
Прямоугольники в пирамидах биомассы отображают массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади или объема.
Пирамиды биомассы, так же, как и пирамиды численности, могут быть не только правильной формы, но и перевернутыми (обращенными) рис.8.
Консументы 3 порядка
Консументы 2 порядка
Консументы 1 порядка
Продуценты
правильная (прямая) перевернутая (обращенная)
(наземные экосистемы: (водные экосистемы: озеро,
луг, поле и др.) пруд и особенно морские
экосистемы)
Рис.7. Пирамида биомасс (1 – правильная; 2- перевернутая)
Для большинства наземных экосистем (луг, поле и др.) суммарная биомасса каждого последующего трофического уровня пищевой цепи уменьшается.
Это создает пирамиду биомасс, где существенно преобладают продуценты, а над ними располагаются постепенно уменьшающиеся трофические уровни консументов, т.е. пирамида биомасс имеет правильную форму.
Например:
в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг тела растительноядных животных – консументов первого порядка (фитофагов). Плотоядные животные – консументы второго порядка, поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы. А хищники – консументы третьего порядка, питающиеся плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.
В водных экосистемах (озеро, пруд и др.) пирамида биомасс может быть перевернутой, где биомасса консументов преобладает над биомассой продуцентов.
Это объясняется тем, что в водных экосистемах продуцентом является микроскопический фитопланктон, быстро растущий и размножающийся), который в достаточном количестве непрерывно поставляет живую пищу консументам, намного медленно растущим и размножающимся. Зоопланктон (или другие животные, питающиеся фитопланктоном) накапливают биомассу годами и десятилетиями, тогда как фитопланктон имеет крайне короткий период жизни (несколько дней или часов).
Простейших раньше выделяли в ранге подцарства царства Животные. Сейчас их считают отдельным царством. Однако организмы, относящиеся к Простейшим, преимущественно имеют гетеротрофный способ питания, а также подвижны. В связи с этим их всё-таки можно считать животными.
Прежняя классификация простейших, делящая их на Саркодовые, Жгутиковые, Ресничные и Споровики считается устаревшей. Сейчас используются несколько другие таксономические группы.
Простейшие - одноклеточные формы жизни, а также иногда колониальные (например, вольвокс ). От бактерий их отличает наличие ядра, т. е. они эукариоты. Колонии отличаются от примитивных многоклеточных животных тем, что в колониях отсутствует дифференциация клеток (все клетки одинаковые, или почти одинаковые). Образование колоний одноклеточными организмами на заре биологической эволюции можно рассматривать как этап на пути к многоклеточности.
Поскольку у простейших на одну клетку возложены функции целого организма, то они имеют отличия от клеток многоклеточных. У них есть такие клеточные структуры, которые не встретишь в клетках многоклеточных животных.
В клетках простейших образуются пищеварительные вакуоли, есть сократительные вакуоли, у более сложных форм (инфузории) образуются подобие рта (клеточный рот ) и анального отверстия (порошица ). У ряда видов есть светочувствительное образование (глазок, или стигма ). Органами передвижения служат жгутики, реснички . У корненожек (к которым относится амеба) образуются ложноножки (псевдоподии ).
Простейшие реагируют не только на свет, но и на химический состав окружающей среды. Так инфузории улавливают вещества, выделяемые их пищей (бактериями) и движутся к ним. Могут «выстреливать» в своего хищника специальными жалящими образованиями. То есть реагируют на касание. Ответная реакция организма на внешнее воздействие называется раздражимостью. У простейших раздражимость существует в виде положительных или отрицательных таксисов (фототаксис, хемотаксис).
Размножение происходит преимущественно бесполым путем. Однако встречается и половое размножение, а также половой процесс (конъюгаци я ).
Кроме цитоплазматической мембраны, на поверхности у многих простейших есть плотная пелликула (эвглена зеленая), придающая телу форму, а также цитоскелет (инфузория туфелька), представляющий собой уплотненный внешний слой цитоплазмы.
Ядер в клетках простейших может быть одно или несколько.
Пища переваривается в пищеварительных вакуолях . После чего питательные вещества всасываются в цитоплазму, а не переваренные остатки выбрасываются из клетки в любом месте или строго определенном.
Сократительные вакуоли выводят из клеток излишки воды, а также вредные вещества. Наиболее сложное строение сократительные вакуоли имеют у инфузории-туфельки. У нее каждая из двух вакуолей имеет несколько канальцев и резервуар. Пресноводные простейшие вынуждены активно откачивать из своего тела лишнюю воду, так как она постоянно поступает через цитоплазматическую мембрану. Это происходит потому, что концентрация солей в клетке выше, чем в окружающей воде.
При неблагоприятных условиях многие простейшие образуют цисты , в которых клетка покрыта плотной оболочкой и находится в стадии покоя.
