Материал: Bilet_1_-28

Білет №26

1. Внутрішньопопуляційні та міжвидові відносини між тваринними організмами.

Внутрішньопопуляційна структура. Фундаментальною властивістю будь-якої популяції є її певна внутрішня структурність. Під внутрішньо-популяційною структурою розуміють поділ популяції на групи особин, що відрізняються за тими чи іншими властивостями. Залежно від обраного критерію оцінки особин існує декілька видів внутрішньопопуляційної структури.

Генетична структура популяцій. Наявність у популяції двох або більше генетично різних форм називаєтеся генетичним поліморфізмом. За початковим визначенням менделівські популяції повинні складатись з генетично подібних особин. Ймовірно, це одна з причин, через яку генетики уникають визначати розмір популяцій у природі. Якщо популяцію виділити як досить дрібну за розмірами одиницю, то в ній важливу роль буде відігравати інбридинг – схрещування серед близьких родичів, що веде до інбредної депресії, зниження життєздатності потомства. Якщо популяцію виділити як більш чисельну групу особин, то неминуче зросте шанс зустріти в такій популяції генетично подібні особини. У популяціях, які виділяються екологами, рівень внутрішнього

поліморфізму досить різний. У окремих рослин та тварин популяція сформована з генетично однорідних організмів, генетичний поліморфізм відсутній. В інших випадках генетичний поліморфізм досить високий. У цілому генетична структура популяцій пристосована до того екологічного простору, в якому популяція живе. Генетичний поліморфізм сприяє більш повному заповненню цього екологічного простору та підвищує стійкість популяції до коливань екологічного режиму.

Статева структура популяцій. Вона обумовлена розподілом особин на чоловічі та жіночі (у рослин на тичинкові та маточкові). У цьому випадку під статевою структурою мають на увазі співвідношення особин різної статі. Особливості статевої структури популяцій визначаються їх видовою належністю. При наявності статевої диференціації особини можуть відрізнятись за морфологічними та фізіологічними ознаками. Нерідко особини різної статі мають неоднакові розміри. У тварин чоловічі та жіночі особини можуть відрізнятись типом харчування (у деяких видів 18комарів, як відомо, самиці є кровосисними, а самці харчуються нектаром рослин).

Співвідношення особин різної статі в популяціях при генетичному контролі становить, приблизно, 50% до 50%. Але стать контролюється ще й середовищем. За таких причин можуть спостерігатися відхилення від цього співвідношення.

Вікова структура популяцій. Якщо покоління нових особин з'являється в популяції одноразово та перехід з одного вікового стану в інший йде синхронно, то в такій популяції вікова структура не виражена. У будь-який час всі особини в ній мають однаковий вік та однаковий віковий стан (наприклад, в популяціях культурних рослин). Але у переважній більшості випадків популяції рослин та тварин складаються з особин різного вікового стану. У деревних рослин і тварин вікову структуру популяцій аналізують за абсолютним календарним віком особин. У цих випадках він досить легко визначається: у дерев за річними кільцями на стовбурі, у ссавців за будовою зубів. Коли ж календарний вік визначити важко, вікову структуру популяції оцінюють за віковим станом особин. Віковий стан особин – це певний етапонтогенетичного розвитку, який характеризується наявністю у особин специфічних властивостей та якостей. Аналіз вікового стану популяцій дозволяє оцінити їх поточний стан та прогнозувати перспективи розвитку на найближчі покоління.

2. Колообіг азоту, кальцію, вуглецю.

Великий біосферний кругообіг складається з пов'язаних між собою процесів — біогеохімічних циклів вуглецю, води, азоту, фосфору, сірки, біогенних компонентів — кальцію, калію, натрію, заліза, бору, цинку, міді й ін. Життєво важливе значення для всіх організмів має кругообіг кисню.

Кругообіг азоту

Проходження азоту через біогеоценоз має свої особливості, які значною мірою відрізняються від вуглецевого кругообігу (рис. 6.33). Виділяють чотири такі відмінності кругообігу азоту і вуглецю. По-перше, більшість організмів не можуть асимілювати його із велетенського фонду (3,85·1021 г N2), який є в атмосфері. По-друге, азот не бере безпосередньої участі у вивільненні хімічної енергії в процесі дихання: головна його роль полягає в тому, що він входить до складу білків і нуклеїнових кислот, які створюють структуру біологічних систем і регулюють їх функціонування. По-третє, біологічний розклад азотовмісних органічних сполук до органічних форм складається з кількох стадій, причому окремі з них можуть здійснюватися лише спеціалізованими бактеріями. По-четверте, більша частина біохімічних перетворень, які беруть участь у розкладі азотовмісних сполук, відбувається в ґрунті, де доступність азоту для рослин полегшується розчинністю його неорганічних форм. Вміст азоту в живих тканинах становить трохи більше 3% його вмісту в активних фондах екосистеми. Решта азоту розподілена між детритом і нітритами ґрунту.

Отже, джерело азоту – це, з одного боку, атмосферне повітря, а з іншого – азот, який міститься у відмерлих рослинах і тваринах. Вільний азот атмосфери можуть використовувати лише окремі організми – фіксатори азоту – бактерії (Nitrosomonas і Nitrobacter), які живуть у бульбочках на корінні бобових, і деякі синьо-зелені водорості. Білкові речовини трупів завдяки діяльності бактерій поступово перетворюються на амонійні сполуки, а також нітрити і нітрати. Ці речовини і служать основним джерелом азоту для зелених рослин.Ґрунтові бактерії, які перетворюють аміак на нітрати і нітрити, залежать від джерела кисню, і, якщо в ґрунті спостерігається його дефіцит (наприклад, у випадку затоплення), то вони не можуть функціонувати. В такому разі сполуки, які містять азот, перетворюються іншою групою бактерій на газоподібний азот, який надходить в атмосферу.

Кругообіг кальцію. Багато материнських порід містять кальцій, який у розчиненому вигляді надходить до рослин за допомогою коріння. Тварини його одержують під час водопою чи їди, згодом кальцій повертається до ґрунту при розкладі мертвих організмів. Кальцій входить до складу скелетів і раковин у вигляді карбонату кальцію. Після смерті тварин раковини (панцирі) нагромаджуються на дні ставків, озер і морів і врешті-решт перетворюються на материнську породу. Далі поверхневі та ґрунтові води розчиняють сполуки кальцію в материнській породі, і цикл повторюється. Вивільнення кальцію із материнської породи тісно пов'язане із вивільненням вуглецю, оскільки кальцій звичайно трапляється у вигляді карбонату кальцію. На рис. 6.38 зображено кругообіг кальцію в сосновому лісі.

Кругообіг вуглецю Єдиним джерелом вуглецю, який використовується для синтезу органічної речовини, є вуглекислий газ, що входить до складу атмосфери або перебуває у розчиненому стані у воді. Вуглець гірських порід (переважно карбонати) рослини не використовують.У процесі фотосинтезу вуглекислий газ перетворюється на органічну речовину (вуглеводи, білкові речовини, ліпіди), яка служить кормом для тварин. Дихання, бродіння і згоряння палива повертає вуглекислий газ в атмосферу.Водночас виділення СО2 в процесі дихання листя відносно більш інтенсивне в берези, менше – у дуба і бука, найменше – у модрини, сосни й ялиці.В більшості листяних біогеоценозів процес асиміляції найінтен-сивніше відбувається в період з 8 до 10 год, ослаблюється опівдні, а потім знову зростає протягом 14-16 год. У хвойних біогеоценозах цей процес рівномірний протягом усього дня. Береза, дуб, бук належать до рослин з більшою асиміляційною ефективністю порівняно з сосною, дугласією та смерекою.Фотосинтез у хвойних відбувається цілорічно. У сосни він інтен-сивніший в травні, липні, серпні і вересні, а в червні помітно зменшується. У смереки період інтенсивної асиміляції – квітень, липень, серпень, вересень, жовтень і грудень; помітний спад відбувається у половині листопада, у січні, лютому і березні.Найвища інтенсивність фотосинтезу спостерігається у сонячні дні при слабкому вітрі в межах 0,5-2 м/с і температурі повітря 10-20°С та освітленості 35000-30000 лк.Як бачимо, в біологічному кругообігу вуглецю (рис. 6.32) беруть участь тільки органічні сполуки і вуглекислий газ. Фотосинтез і дихання повністю комплементарні і взаємно відповідні: весь асимільований у процесі фотосинтезу вуглець включається у вуглеводи, а в процесі дихання весь вуглець, який міститься в органічних сполуках, перетворюється на вуглекислий газ.

3. Видовий склад і просторово-часова організація агрофітоценозу.

Видовий або флористичний склад угруповань - це перелік видів, які трапляються в ньому. Число видів, які можна знайти у даному угрупованні на певній одиниці площі (1, 10 або 100 м2), називають видовою насиченістю. Агрофітоценоз харак­теризується обов'язковим домінуванням вирощуваних культурних рослин. Зазвичай культурні види вирощують переважно як одновидові популяції. Залежно від умов вирощуван­ня, періоду онтогенетичного розвитку та морфолого-фізіологічних особливостей культури її едифікаторна роль різна. Найсильніші едифікаторні властивості мають багаторічні трави. За ступенем їх ослаблення однорічні культури утворюють такий ряд: озимі, ярі колосові, зернобобові, ярі просапні, баштанні, овочеві.

Бур'яни - це супутники культурних рослин поля і городу. Вони є другим автотрофним компонентом агрофітоценозу. Їх поділяють на дві групи: сегетальні та рудеральні. Сегетальні бур'яни засмічують польові й городні культури, рудеральні - оселяються на смітниках, узбіччях шляхів, вони також потрапляють на сільськогосподарські землі й завдають великої шкоди сільськогосподарському виробниц­тву. Культурні рослини і бур'яни - об'єкти вторинних місцезростань, еволюція яких відбувалася за участю людини, тобто агрофіти з'явилися з розвитком землеробства. В Європі вони поширились, починаючи з пізнього кам'яного віку (5000 — 6000 років тому).

Види рослин, які відомі з археологічних знахідок як бур'яни з до­історичного часу, називають археофітажи (волошка синя, кукіль звичайний, маки, стоколос житній, ромашка непахуча, талабан польовий, рутка лікарська, сокирки польові, люцерна хмелевидна, фіалка триколірна). Серед бур'янів є і неофіти - занесені рослини, які з'явилися в агрофітоценозах в історично недавній час (злинка канадська 1655 р. - з Північної Америки, а галінсога дрібноцвіта - з Мексики у 1880 р.). Рослини, які поширилися в місцевій флорі за участю людини (культурні бур'яни) і живуть на місцях зростання, створених людиною, називають антропофітами.

Аборигенні рослини, які поширилися з природних місцезростань на орні землі, називають апофітами. Види місцевої флори, що знаходять сприятливі умови для росту і розвитку на полях, стають злісними бур'янами - пирій повзучий, осот жовтий польовий, глуха кропива пурпурова, лобода біла, лобода багатонасінна, зірочник середній (мокрець).