Sport estremi nel mondo animale. Gli sportivi estremi nel mondo animale Molto spesso utilizzano sette criteri generali per la specie

Gli estremofili sono organismi che vivono e prosperano in habitat dove la vita è impossibile per la maggior parte degli altri organismi. Il suffisso (-phil) in greco significa amore. Gli estremofili “amano” vivere in condizioni estreme. Hanno la capacità di resistere a condizioni quali radiazioni elevate, pressione alta o bassa, pH alto o basso, mancanza di luce, caldo o freddo estremi e siccità estrema.

La maggior parte degli estremofili sono microrganismi come e. Anche organismi più grandi come vermi, rane e insetti possono vivere in habitat estremi. Esistono diverse classi di estremofili in base al tipo di ambiente in cui prosperano. Ecco qui alcuni di loro:

• L'acidofilo è un organismo che prospera in un ambiente acido con livelli di pH pari o inferiori a 3.
• L'alcalifilo è un organismo che prospera in ambienti alcalini con livelli di pH pari o superiori a 9.
• Il barofilo è un organismo che vive in ambienti ad alta pressione come gli habitat del mare profondo.
• Un alofilo è un organismo che vive in habitat con concentrazioni di sale estremamente elevate.
• Un ipertermofilo è un organismo che prospera in ambienti con temperature estremamente elevate (da 80° a 122° C).
• Psicrofilo/criofilo - un organismo che vive in condizioni estremamente fredde e basse temperature (da -20° a +10° C).
• Gli organismi radioresistenti sono organismi che prosperano in ambienti con alti livelli di radiazioni, comprese le radiazioni ultraviolette e nucleari.
• Uno xerofilo è un organismo che vive in condizioni estremamente secche.

Tardigradi

I tardigradi, o orsi acquatici, possono tollerare diversi tipi di condizioni estreme. Vivono nelle sorgenti termali Ghiaccio antartico, così come in ambienti profondi, sulle cime delle montagne e perfino in. I tardigradi si trovano comunemente nei licheni e nei muschi. Si nutrono di cellule vegetali e piccoli invertebrati come nematodi e rotiferi. Gli orsi acquatici si riproducono, anche se alcuni si riproducono attraverso la partenogenesi.

I tardigradi possono sopravvivere in una varietà di condizioni estreme perché sono in grado di interrompere temporaneamente il loro metabolismo quando le condizioni non sono adatte alla sopravvivenza. Questo processo è chiamato criptobiosi e consente agli orsi acquatici di entrare in uno stato che consente loro di sopravvivere in condizioni di estrema aridità, mancanza di ossigeno, freddo estremo, bassa pressione ed elevata tossicità o radiazioni. I tardigradi possono rimanere in questo stato per diversi anni ed uscirne quando l'ambiente diventa abitabile.

Artemia ( Artemia salina)

L'Artemia è una specie di piccolo crostaceo che può vivere in condizioni con concentrazioni di sale estremamente elevate. Questi estremofili vivono in laghi salati, paludi salmastre, mari e coste rocciose. La loro principale fonte di cibo sono le alghe verdi. Le Artemia hanno branchie che le aiutano a sopravvivere in ambienti salini assorbendo e rilasciando ioni e producendo urina concentrata. Come i tardigradi, i gamberetti in salamoia si riproducono sessualmente e asessualmente (tramite partenogenesi).

Batteri Helicobacter pylori ( Helicobacter pylori)

Helicobacter pylori- un batterio che vive nell'ambiente estremamente acido dello stomaco. Questi batteri secernono l'enzima ureasi, che neutralizza acido cloridrico. È noto che altri batteri non sono in grado di resistere all'acidità dello stomaco. Helicobacter pylori sono batteri a forma di spirale che possono penetrare nella parete dello stomaco e causare ulcere o addirittura cancro allo stomaco negli esseri umani. La maggior parte delle persone nel mondo hanno questo batterio nello stomaco, ma in genere raramente causano malattie, secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC).

Cianobatteri Gloeocapsa

Gloeocapsa- un genere di cianobatteri che vivono abitualmente su rocce umide di coste rocciose. Questi batteri contengono clorofilla e sono capaci di... Celle Gloeocapsa circondato da membrane gelatinose che possono essere vivacemente colorate o incolori. Gli scienziati hanno scoperto che sono in grado di sopravvivere nello spazio per un anno e mezzo. Campioni rocce contenente Gloeocapsa, furono posti fuori dall'Internazionale stazione Spaziale e questi microrganismi sono stati in grado di resistere alle condizioni estreme dello spazio, come le fluttuazioni di temperatura, l'esposizione al vuoto e l'esposizione alle radiazioni.

Nell'acqua bollente a una temperatura di 100°C muoiono tutte le forme di organismi viventi, compresi batteri e microbi, noti per la loro persistenza e vitalità: questo è un fatto ampiamente noto e generalmente accettato. Ma risulta essere sbagliato!

Alla fine degli anni ’70, con l’avvento dei primi veicoli d’altura, bocche idrotermali, da cui sgorgavano continuamente corsi d'acqua caldissimi e altamente mineralizzati. La temperatura di tali corsi d'acqua raggiunge l'incredibile cifra di 200-400°C. All'inizio nessuno avrebbe potuto immaginare che la vita potesse esistere a diverse migliaia di metri dalla superficie, nell'oscurità eterna e persino a una temperatura simile. Ma lei esisteva lì. Inoltre, non si tratta di vita unicellulare primitiva, ma di interi ecosistemi indipendenti costituiti da organismi precedentemente sconosciuti noto alla scienza specie.

Una bocca idrotermale trovata sul fondo della Fossa delle Cayman ad una profondità di circa 5.000 metri. Tali sorgenti sono chiamate fumatrici nere a causa dell'eruzione di acqua nera simile al fumo.

La base degli ecosistemi che vivono vicino alle sorgenti idrotermali sono i batteri chemiosintetici - microrganismi che ottengono i nutrienti necessari ossidando vari elementi chimici; in un caso particolare mediante ossidazione dell'anidride carbonica. Tutti gli altri rappresentanti degli ecosistemi termali, compresi i granchi filtratori, i gamberetti, vari molluschi e persino enormi vermi marini, dipendono da questi batteri.

Questo fumatore nero è completamente avvolto da anemoni di mare bianchi. Condizioni che significano la morte per gli altri organismi marini, sono la norma per queste creature. Gli anemoni bianchi ottengono il loro nutrimento ingerendo batteri chemiosintetici.

Organismi che vivono in fumatori neri"dipendono completamente dalle condizioni locali e non sono in grado di sopravvivere nell'habitat familiare alla stragrande maggioranza della vita marina. Per questo motivo per molto tempo Non è stato possibile riportare in superficie una sola creatura viva; sono morti tutti quando la temperatura dell'acqua è scesa.

Verme pompeiano (lat. Alvinella pompejana) - questo abitante degli ecosistemi idrotermali sottomarini ha ricevuto un nome piuttosto simbolico.

Rilancia per primo Essere vivente riuscito sott'acqua veicolo aereo senza pilota L’Isis è gestito da oceanografi britannici. Gli scienziati hanno scoperto che le temperature inferiori a 70°C sono mortali per questi creature straordinarie. Ciò è davvero notevole, poiché una temperatura di 70°C è letale per il 99% degli organismi che vivono sulla Terra.

La scoperta degli ecosistemi termali sottomarini è stata estremamente importante per la scienza. Innanzitutto, i limiti entro i quali la vita può esistere sono stati ampliati. In secondo luogo, la scoperta ha portato gli scienziati a una nuova versione dell'origine della vita sulla Terra, secondo la quale la vita ha avuto origine nelle sorgenti idrotermali. E in terzo luogo, questa scoperta Di nuovo ci ha fatto capire che sappiamo pochissimo del mondo che ci circonda.

Alcuni organismi hanno un vantaggio speciale che consente loro di resistere alle condizioni più estreme dove altri semplicemente non riescono a farcela. Tali capacità includono la resistenza a pressioni enormi, temperature estreme e altre. Queste dieci creature della nostra lista daranno una chance a chiunque osi rivendicare il titolo di organismo più resistente.

10. Ragno saltatore dell'Himalaya

L'oca selvatica asiatica è famosa per volare ad altitudini superiori a 6,5 ​​chilometri, mentre l'insediamento umano più alto si trova a 5.100 metri nelle Ande peruviane. Il record in alta quota non appartiene però alle oche, bensì al ragno saltatore dell’Himalaya (Euophrys omnisuperstes). Vivendo ad un'altitudine di oltre 6.700 metri, questo ragno si nutre principalmente di piccoli insetti trasportati dalle raffiche di vento. La caratteristica fondamentale di questo insetto è la capacità di sopravvivere in quasi tutto completa assenza ossigeno.

9. Maglione gigante di canguro


Di solito, quando pensiamo agli animali che riescono a sopravvivere più a lungo senza acqua, ci viene subito in mente il cammello. Ma i cammelli possono sopravvivere senza acqua nel deserto solo per 15 giorni. Intanto ti sorprenderà apprendere che esiste un animale al mondo che può vivere tutta la sua vita senza bere una goccia d'acqua. La tramoggia gigante del canguro è un parente stretto dei castori. La loro durata media di vita è solitamente compresa tra 3 e 5 anni. Di solito ottengono l'umidità dal cibo, mangiando vari semi. Inoltre questi roditori non sudano, evitando così ulteriori perdite d'acqua. Questi animali vivono solitamente nella Valle della Morte e sono attualmente in pericolo di estinzione.

8. Vermi resistenti al calore


Poiché il calore dell'acqua viene trasferito in modo più efficiente agli organismi, una temperatura dell'acqua di 50 gradi Celsius sarà molto più pericolosa della stessa temperatura dell'aria. Per questo motivo nelle sorgenti termali sottomarine prosperano soprattutto i batteri, cosa che non si può dire delle forme di vita multicellulari. Tuttavia, c'è tipo speciale vermi chiamati paralvinella sulfincola, che vivono felicemente nelle zone dove l'acqua raggiunge temperature di 45-55 gradi. Gli scienziati hanno condotto un esperimento in cui una delle pareti dell'acquario veniva riscaldata, di conseguenza si è scoperto che i vermi preferivano rimanere in questo particolare luogo, ignorando i luoghi più freschi. Si ritiene che questa caratteristica sia stata sviluppata dai vermi in modo che potessero nutrirsi di batteri presenti in abbondanza nelle sorgenti termali. Perché prima non ce l'avevano nemici naturali, i batteri erano prede relativamente facili.

7. Squalo della Groenlandia


Lo squalo della Groenlandia è uno degli squali più grandi e meno studiati del pianeta. Nonostante nuotano abbastanza lentamente (qualsiasi nuotatore amatoriale può superarli), si vedono estremamente raramente. Ciò è dovuto al fatto che questo tipo di squalo vive solitamente ad una profondità di 1200 metri. Inoltre, questo squalo è uno dei più resistenti al freddo. Di solito preferisce stare in acque la cui temperatura varia tra 1 e 12 gradi Celsius. Poiché questi squali vivono in acque fredde, devono muoversi molto lentamente per ridurre al minimo il dispendio energetico. Sono indiscriminati nel cibo e mangiano tutto ciò che incontrano. Si dice che la loro durata di vita sia di circa 200 anni, ma nessuno è ancora riuscito a confermarlo o smentirlo.

6. Il verme del diavolo


Per molti decenni gli scienziati hanno creduto che solo gli organismi unicellulari fossero in grado di sopravvivere a grandi profondità. Secondo loro, alta pressione, la mancanza di ossigeno e temperature estreme ostacolavano le creature multicellulari. Ma poi furono scoperti vermi microscopici a una profondità di diversi chilometri. Chiamato halicephalobus mephisto, dal nome di un demone del folklore tedesco, è stato scoperto in campioni d'acqua a 2,2 chilometri sotto la superficie da una grotta in Sud Africa. Sono riusciti a sopravvivere a condizioni estreme ambiente, che ha permesso di supporre che la vita sia possibile su Marte e su altri pianeti della nostra galassia.

5. Rane

Alcune specie di rane sono ampiamente conosciute per la loro capacità di congelare letteralmente il loro intero corpo. periodo invernale e prendono vita con l'arrivo della primavera. IN Nord America Sono state trovate cinque specie di tali rane, la più comune delle quali è la raganella comune. Poiché le raganelle non sono scavatori molto forti, si nascondono semplicemente sotto le foglie cadute. Hanno una sostanza come l'antigelo nelle loro vene e, anche se alla fine i loro cuori si fermano, è temporaneo. La base della loro tecnica di sopravvivenza è l'enorme concentrazione di glucosio che entra nel flusso sanguigno dal fegato della rana. Ciò che è ancora più sorprendente è il fatto che le rane riescono a dimostrare la loro capacità di congelarsi non solo all'interno ambiente naturale, ma anche in condizioni di laboratorio, permettendo agli scienziati di rivelare i loro segreti.

(banner_ads_inline)

4. Microbi delle profondità marine


Sappiamo tutti che il punto più profondo del mondo è la Fossa delle Marianne. La sua profondità raggiunge quasi 11 chilometri e la pressione supera la pressione atmosferica 1100 volte. Diversi anni fa, gli scienziati sono riusciti a scoprire lì amebe giganti, che sono riusciti a fotografare con una macchina fotografica alta risoluzione e protetto da una sfera di vetro dall'enorme pressione che regna sul fondo. Inoltre, una recente spedizione inviata dallo stesso James Cameron lo ha dimostrato nelle profondità fossa delle Marianne possono esistere altre forme di vita. Furono ottenuti campioni di sedimenti del fondo, che dimostrarono che la depressione brulicava letteralmente di microbi. Questo fatto ha stupito gli scienziati, perché le condizioni estreme prevalenti lì, così come l'enorme pressione, sono tutt'altro che un paradiso.

3. Bdelloidea


I rotiferi della specie Bdelloidea sono invertebrati femminili incredibilmente piccoli, che di solito si trovano in acqua dolce. Dalla loro scoperta, non sono stati trovati maschi della specie e gli stessi rotiferi si riproducono asessualmente, il che a sua volta distrugge il loro stesso DNA. Ripristinano il loro DNA nativo mangiando altri tipi di microrganismi. Grazie a questa capacità, i rotiferi possono sopportare una disidratazione estrema, infatti, sono in grado di sopportare livelli di radiazioni che ucciderebbero la maggior parte degli organismi viventi sul nostro pianeta. Gli scienziati ritengono che la loro capacità di riparare il proprio DNA sia il risultato della loro necessità di sopravvivere in ambienti estremamente aridi.

2. Scarafaggio


Esiste un mito secondo cui gli scarafaggi saranno gli unici organismi viventi a sopravvivere a una guerra nucleare. Questi insetti, infatti, possono vivere per diverse settimane senza acqua e cibo e, inoltre, possono vivere per settimane senza testa. Gli scarafaggi esistono da 300 milioni di anni, sopravvivendo anche ai dinosauri. Discovery Channel ha condotto una serie di esperimenti che avrebbero dovuto mostrare se gli scarafaggi sarebbero sopravvissuti o meno sotto potenti radiazioni nucleari. Di conseguenza, si è scoperto che quasi la metà di tutti gli insetti erano in grado di sopravvivere a radiazioni di 1000 rad (tali radiazioni possono uccidere un adulto persona sana in soli 10 minuti di esposizione), inoltre, il 10% degli scarafaggi è sopravvissuto a un’esposizione a radiazioni di 10.000 rad, che equivalgono a radiazioni a esplosione nucleare a Hiroshima. Sfortunatamente, nessuno di questi piccoli insetti è sopravvissuto alla dose di radiazioni di 100.000 rad.

1. Tardigradi


Piccoli organismi acquatici chiamati tardigradi hanno dimostrato di essere gli organismi più resistenti del nostro pianeta. Questi animali apparentemente carini sono in grado di sopravvivere a quasi tutte le condizioni estreme, che si tratti di caldo o freddo, pressione enorme o radiazioni elevate. Sono in grado di sopravvivere per qualche tempo anche nello spazio. In condizioni estreme e in uno stato di estrema disidratazione, queste creature sono in grado di sopravvivere per diversi decenni. Prendono vita non appena li metti in uno stagno.

La temperatura è il fattore ambientale più importante. La temperatura ha un enorme impatto su molti aspetti della vita degli organismi, sulla loro geografia di distribuzione, sulla riproduzione e su altre proprietà biologiche degli organismi, che dipendono principalmente dalla temperatura. Gamma, cioè I limiti di temperatura in cui può esistere la vita vanno da circa -200°C a +100°C, e talvolta è stata riscontrata la presenza di batteri nelle sorgenti termali a temperature di 250°C. In realtà, la maggior parte degli organismi può sopravvivere in un intervallo di temperature ancora più ristretto.

Alcuni tipi di microrganismi, principalmente batteri e alghe, sono in grado di vivere e riprodursi nelle sorgenti termali a temperature prossime al punto di ebollizione. Il limite massimo della temperatura per i batteri delle sorgenti termali è di circa 90°C. La variabilità della temperatura è molto importante dal punto di vista ambientale.

Qualsiasi specie è in grado di vivere solo entro un certo intervallo di temperature, le cosiddette temperature massime e minime letali. Al di là di queste temperature estreme critiche, freddo o caldo, si verifica la morte dell'organismo. Da qualche parte tra loro c'è una temperatura ottimale alla quale è attiva l'attività vitale di tutti gli organismi, la materia vivente nel suo insieme.

Secondo la tolleranza degli organismi a condizioni di temperatura si dividono in euritermici e stenotermici, cioè in grado di tollerare fluttuazioni di temperatura entro limiti ampi o ristretti. Ad esempio, possono vivere licheni e molti batteri temperature diverse, oppure le orchidee e altre piante amanti del calore delle zone tropicali sono stenotermiche.

Alcuni animali sono in grado di mantenere una temperatura corporea costante, indipendentemente dalla temperatura ambientale. Tali organismi sono chiamati omeotermici. In altri animali, la temperatura corporea varia a seconda della temperatura ambiente. Si chiamano poichilotermici. A seconda del metodo di adattamento degli organismi alle condizioni di temperatura, sono divisi in due gruppi ambientalisti: le criofille sono organismi adattati al freddo e alle basse temperature; termofili - o amanti del calore.

La regola di Allen- una regola ecogeografica stabilita da D. Allen nel 1877. Secondo questa regola, tra le forme correlate di animali omeotermici (a sangue caldo) che conducono uno stile di vita simile, quelli che vivono in climi più freddi hanno parti del corpo sporgenti relativamente più piccole: orecchie, gambe, code, ecc.

Ridurre le parti sporgenti della scocca porta ad una diminuzione della superficie relativa della scocca e aiuta a risparmiare calore.

Un esempio di questa regola sono i rappresentanti della famiglia Canine di varie regioni. Le orecchie più piccole (rispetto alla lunghezza del corpo) e il muso meno allungato in questa famiglia si trovano nella volpe artica (area: Artico), mentre le orecchie più grandi e il muso stretto e allungato si trovano nella volpe fennec (area: Sahara).

Questa regola vale anche per le popolazioni umane: il naso, le braccia e le gambe più corti (rispetto alla dimensione corporea) sono caratteristici dei popoli eschimese-aleutini (Eschimesi, Inuit), e Mani lunghe e gambe per pellicce e tootsies.

La regola di Bergman- una regola ecogeografica formulata nel 1847 dal biologo tedesco Karl Bergmann. La regola afferma che tra forme simili di animali omeotermici (a sangue caldo), i più grandi sono quelli che vivono nei climi più freddi, alle alte latitudini o in montagna. Se ci sono specie strettamente imparentate (ad esempio, specie dello stesso genere) che non differiscono in modo significativo nei loro modelli di alimentazione e stile di vita, allora specie più grandi si trovano anche in climi più rigidi (freddi).

La regola si basa sul presupposto che la produzione totale di calore nelle specie endotermiche dipende dal volume del corpo e la velocità di trasferimento del calore dipende dalla sua superficie. All’aumentare delle dimensioni degli organismi, il volume del corpo cresce più velocemente della sua superficie. Questa regola è stata testata sperimentalmente per la prima volta sui cani. misure differenti. Si è scoperto che la produzione di calore nei cani di piccola taglia è maggiore per unità di massa, ma indipendentemente dalla taglia rimane quasi costante per unità di superficie.

In effetti, la regola di Bergmann è spesso soddisfatta sia all'interno della stessa specie che tra specie strettamente imparentate. Ad esempio, la forma dell'Amur di una tigre con Lontano est più grande del Sumatra dall'Indonesia. Le sottospecie di lupo del nord sono in media più grandi di quelle del sud. Tra le specie strettamente imparentate del genere degli orsi, le più grandi vivono alle latitudini settentrionali ( orso polare, orsi bruni con o. Kodiak) e le specie più piccole (ad esempio l'orso dagli occhiali) si trovano in zone con climi caldi.

Allo stesso tempo, questa regola è stata spesso criticata; si è notato che non può essere di carattere generale, poiché la dimensione dei mammiferi e degli uccelli è influenzata da molti altri fattori oltre alla temperatura. Inoltre, gli adattamenti ai climi rigidi a livello di popolazione e di specie spesso si verificano non a causa di cambiamenti nelle dimensioni corporee, ma a causa di cambiamenti nelle dimensioni degli organi interni (aumento delle dimensioni del cuore e dei polmoni) o a causa di adattamenti biochimici. Tenendo conto di questa critica, è necessario sottolineare che la regola di Bergman è di natura statistica e manifesta chiaramente il suo effetto, a parità di altre condizioni.

In effetti, ci sono molte eccezioni a questa regola. Quindi, la gara più piccola mammut lanoso conosciuto dall'isola polare di Wrangel; molte sottospecie di lupi delle foreste sono più grandi dei lupi della tundra (ad esempio, le sottospecie estinte della penisola di Kenai; si presume che le loro grandi dimensioni potrebbero dare a questi lupi un vantaggio nella caccia ai grandi alci che abitano la penisola). La sottospecie di leopardo dell'Estremo Oriente che vive sull'Amur è significativamente più piccola di quella africana. Negli esempi forniti, le forme confrontate differiscono nello stile di vita (popolazioni insulari e continentali; sottospecie della tundra, che si nutrono di prede più piccole, e sottospecie della foresta, che si nutrono di prede più grandi).

In relazione agli esseri umani, la regola è applicabile in una certa misura (ad esempio, le tribù pigmee apparentemente sono apparse ripetutamente e indipendentemente in diverse aree con un clima tropicale); tuttavia, le differenze nelle diete e nei costumi locali, nella migrazione e nella deriva genetica tra le popolazioni pongono limiti all'applicabilità di questa regola.

Regola di Glogerè quello tra forme correlate tra loro ( razze diverse o sottospecie della stessa specie, specie affini) animali omeotermici (a sangue caldo), quelli che vivono in climi caldi e umidi hanno un colore più brillante di quelli che vivono in climi freddi e secchi. Fondato nel 1833 da Konstantin Gloger (Gloger C. W. L.; 1803-1863), un ornitologo polacco e tedesco.

Ad esempio, la maggior parte delle specie di uccelli del deserto hanno un colore più opaco rispetto ai loro parenti subtropicali e subtropicali. foreste tropicali. La regola di Gloger può essere spiegata sia da considerazioni di mimetizzazione sia dall'influenza delle condizioni climatiche sulla sintesi dei pigmenti. In una certa misura, la regola di Gloger si applica anche agli animali ipochilotermici (a sangue freddo), in particolare agli insetti.

L'umidità come fattore ambientale

Inizialmente tutti gli organismi erano acquatici. Avendo conquistato la terra, non persero la dipendenza dall'acqua. Una parte integrale Tutti gli organismi viventi sono acqua. L'umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria. Senza umidità o acqua non c’è vita.

L'umidità è un parametro che caratterizza il contenuto di vapore acqueo nell'aria. L'umidità assoluta è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria e dipende dalla temperatura e dalla pressione. Questa quantità è chiamata umidità relativa (cioè il rapporto tra la quantità di vapore acqueo nell'aria e la quantità di vapore saturo in determinate condizioni di temperatura e pressione).

In natura esiste un ritmo quotidiano di umidità. L'umidità fluttua verticalmente e orizzontalmente. Questo fattore, insieme alla luce e alla temperatura, gioca un ruolo importante nella regolazione dell'attività degli organismi e della loro distribuzione. L'umidità modifica anche l'effetto della temperatura.

Un importante fattore ambientale è l'essiccazione all'aria. Soprattutto per gli organismi terrestri l'effetto essiccante dell'aria è di grande importanza. Gli animali si adattano spostandosi in luoghi protetti e conducendo uno stile di vita attivo durante la notte.

Le piante assorbono l'acqua dal terreno e quasi tutta (97-99%) evapora attraverso le foglie. Questo processo è chiamato traspirazione. L'evaporazione raffredda le foglie. Grazie all'evaporazione, gli ioni vengono trasportati attraverso il terreno fino alle radici, gli ioni vengono trasportati tra le cellule, ecc.

Una certa quantità di umidità è assolutamente necessaria per gli organismi terrestri. Molti di loro richiedono un'umidità relativa del 100% per il normale funzionamento e, al contrario, un organismo in uno stato normale non può vivere a lungo in aria assolutamente secca, perché perde costantemente acqua. L’acqua è una parte essenziale della materia vivente. Pertanto, la perdita di acqua in una certa quantità porta alla morte.

Le piante nei climi secchi si adattano attraverso cambiamenti morfologici e riduzione degli organi vegetativi, in particolare delle foglie.

Anche gli animali terrestri si adattano. Molti di loro bevono acqua, altri la assorbono attraverso il corpo sotto forma di liquido o vapore. Ad esempio, la maggior parte degli anfibi, alcuni insetti e acari. La maggior parte degli animali del deserto non bevono mai; soddisfano i loro bisogni con l'acqua fornita con il cibo. Altri animali ottengono l'acqua attraverso il processo di ossidazione dei grassi.

L'acqua è assolutamente necessaria per gli organismi viventi. Pertanto, gli organismi si diffondono nel loro habitat a seconda delle loro esigenze: gli organismi acquatici vivono costantemente nell'acqua; le idrofite possono vivere solo in ambienti molto umidi.

Dal punto di vista della valenza ecologica, al gruppo degli stenogyr appartengono le idrofite e le igrofite. L'umidità influisce notevolmente sulle funzioni vitali degli organismi, ad esempio il 70% umidità relativa era molto favorevole per la maturazione del campo e la fertilità delle femmine di locuste migratrici. Se propagati con successo, causano enormi danni economici ai raccolti in molti paesi.

Per la valutazione ecologica della distribuzione degli organismi viene utilizzato l'indicatore dell'aridità climatica. La secchezza funge da fattore selettivo per la classificazione ecologica degli organismi.

Pertanto, a seconda delle caratteristiche di umidità del clima locale, le specie di organismi sono distribuite in gruppi ecologici:

1. Le idatofite sono piante acquatiche.

2. Le idrofite sono piante acquatiche terrestri.

3. Igrofite: piante terrestri che vivono in condizioni di elevata umidità.

4. Le mesofite sono piante che crescono con un'umidità media

5. Le xerofite sono piante che crescono con umidità insufficiente. A loro volta si dividono in: piante grasse - piante succulente (cactus); le sclerofite sono piante con foglie strette e piccole e arrotolate in tubi. Si dividono inoltre in euxerofite e stipaxerofite. Le euxerofite sono piante della steppa. Gli stipaxerofiti sono un gruppo di erbe erbose a foglie strette (erba piuma, festuca, tonkonogo, ecc.). A loro volta, i mesofiti si dividono anche in mesoigrofiti, mesoxerofiti, ecc.

Anche se di importanza inferiore alla temperatura, l’umidità resta comunque uno dei principali fattori ambientali. Per gran parte della storia della natura vivente, il mondo organico è stato rappresentato esclusivamente da organismi acquatici. Parte integrante della stragrande maggioranza degli esseri viventi è l’acqua, e quasi tutti necessitano di un ambiente acquatico per riprodursi o fondere i gameti. Gli animali terrestri sono costretti a creare nei loro corpi un ambiente acquatico artificiale per la fecondazione, e questo porta quest'ultima a diventare interna.

L'umidità è la quantità di vapore acqueo presente nell'aria. Può essere espresso in grammi per metro cubo.

La luce come fattore ambientale. Il ruolo della luce nella vita degli organismi

La luce è una delle forme di energia. Secondo la prima legge della termodinamica, o legge di conservazione dell'energia, l'energia può cambiare da una forma all'altra. Secondo questa legge, gli organismi sono un sistema termodinamico che scambia costantemente energia e materia con l'ambiente. Gli organismi sulla superficie della Terra sono esposti a un flusso di energia, principalmente energia solare, nonché alla radiazione termica a onde lunghe proveniente dai corpi cosmici.

Entrambi questi fattori determinano condizioni climatiche ambiente (temperatura, velocità di evaporazione dell'acqua, movimento dell'aria e dell'acqua). La luce solare con un'energia di 2 cal cade sulla biosfera dallo spazio. di 1 cm 2 in 1 min. Questa è la cosiddetta costante solare. Questa luce, attraversando l’atmosfera, è indebolita e non più del 67% della sua energia può raggiungere la superficie terrestre in un mezzogiorno sereno, cioè durante la notte. 1,34cal. per cm 2 in 1 min. Passando attraverso la copertura nuvolosa, l'acqua e la vegetazione, la luce solare viene ulteriormente indebolita e la distribuzione dell'energia in essa contenuta nelle diverse parti dello spettro cambia in modo significativo.

Il grado di attenuazione della luce solare e della radiazione cosmica dipende dalla lunghezza d'onda (frequenza) della luce. Radiazioni ultraviolette con una lunghezza d'onda inferiore a 0,3 micron quasi non passa strato di ozono(a un'altitudine di circa 25 km). Tali radiazioni sono pericolose per un organismo vivente, in particolare per il protoplasma.

Nella natura vivente, la luce è l'unica fonte di energia; tutte le piante, ad eccezione dei batteri, effettuano la fotosintesi, cioè sintetizzare materia organica da sostanze inorganiche(cioè dall'acqua, dai sali minerali e dalla CO-Nella natura vivente, la luce è l'unica fonte di energia; tutte le piante, tranne i batteri 2, utilizzano l'energia radiante nel processo di assimilazione). Tutti gli organismi dipendono per la nutrizione da organismi fotosintetici terrestri, cioè piante contenenti clorofilla.

La luce come fattore ambientale è divisa in ultravioletto con una lunghezza d'onda di 0,40 - 0,75 micron e infrarosso con una lunghezza d'onda maggiore di queste magnitudini.

L'azione di questi fattori dipende dalle proprietà degli organismi. Ogni tipo di organismo è adattato a una particolare lunghezza d'onda della luce. Alcuni tipi di organismi si sono adattati alle radiazioni ultraviolette, mentre altri si sono adattati alle radiazioni infrarosse.

Alcuni organismi sono in grado di distinguere tra lunghezze d'onda. Hanno speciali sistemi di percezione della luce e hanno visione dei colori, che sono di grande importanza nella loro vita. Molti insetti sono sensibili alle radiazioni a onde corte, che gli esseri umani non possono percepire. Le falene percepiscono bene i raggi ultravioletti. Le api e gli uccelli determinano accuratamente la loro posizione e navigare sul terreno anche di notte.

Gli organismi reagiscono fortemente anche all'intensità della luce. In base a queste caratteristiche le piante si dividono in tre gruppi ecologici:

1. Amanti della luce, amanti del sole o eliofiti - che sono in grado di svilupparsi normalmente solo sotto i raggi del sole.

2. Le piante che amano l'ombra, o sciofite, sono piante dei livelli inferiori delle foreste e piante di acque profonde, ad esempio i mughetti e altre.

Al diminuire dell’intensità della luce, anche la fotosintesi rallenta. Tutti gli organismi viventi hanno una soglia di sensibilità all’intensità della luce, così come ad altri fattori ambientali. U vari organismi la sensibilità della soglia ai fattori ambientali varia. Ad esempio, la luce intensa inibisce lo sviluppo delle mosche della Drosophila, provocandone addirittura la morte. Gli scarafaggi e altri insetti non amano la luce. Nella maggior parte delle piante fotosintetiche, a bassa intensità luminosa, la sintesi proteica è inibita e negli animali i processi di biosintesi sono inibiti.

3. Eliofite tolleranti all'ombra o facoltative. Piante che crescono bene sia all'ombra che alla luce. Negli animali, queste proprietà degli organismi sono chiamate amanti della luce (fotofili), amanti dell'ombra (fotofobi), eurifobici - stenofobici.

Valenza ambientale

il grado di adattabilità di un organismo vivente ai cambiamenti delle condizioni ambientali. E.v. rappresenta una proprietà della specie. È espresso quantitativamente dalla gamma di cambiamenti ambientali all'interno dei quali questo tipo mantiene il normale funzionamento. E.v. può essere considerato sia in relazione alla reazione di una specie ai singoli fattori ambientali, sia in relazione a un complesso di fattori.

Nel primo caso, le specie che tollerano ampi cambiamenti nell'intensità del fattore d'influenza sono designate con un termine costituito dal nome di questo fattore con il prefisso “eury” (euritermico - in relazione all'influenza della temperatura, eurialino - in relazione alla salinità, euribatere - in relazione alla profondità, ecc.); specie adattate solo a piccoli cambiamenti di questo fattore sono indicati con un termine simile con il prefisso “steno” (stenotermico, stenoalino, ecc.). Specie con ampio E. v. in relazione ad un complesso di fattori, sono chiamati euribionti (Vedi Euribionti) in contrasto con gli stenobionti (Vedi Stenobionti), che hanno una bassa adattabilità. Poiché l'eurybionticità consente di popolare una varietà di habitat e la stenobionticità restringe drasticamente la gamma di habitat adatti alla specie, questi due gruppi sono spesso chiamati rispettivamente eury- o stenotopici.

Euribionti, organismi animali e vegetali in grado di esistere in presenza di cambiamenti significativi delle condizioni ambientali. Ad esempio, gli abitanti della zona costiera marina sopportano un regolare essiccamento durante la bassa marea, un forte riscaldamento in estate, un raffreddamento e talvolta il gelo in inverno (animali euritermi); Gli abitanti degli estuari dei fiumi resistono. fluttuazioni della salinità dell'acqua (animali eurialini); esistono numerosi animali in un ampio intervallo di pressione idrostatica (eurybates). Molti abitanti della terra latitudini temperate in grado di sopportare grandi sbalzi di temperatura stagionali.

L'euribiontismo di una specie aumenta con la sua capacità di tolleranza condizioni sfavorevoli in uno stato di animazione sospesa (molti batteri, spore e semi di molte piante, piante perenni adulte di latitudini fredde e temperate, germogli svernanti di spugne e briozoi d'acqua dolce, uova di crostacei branchiali, tardigradi adulti e alcuni rotiferi, ecc.) o di ibernazione (alcuni mammiferi).

REGOLA DI CHETVERIKOV, Di regola, secondo Krom, in natura tutti i tipi di organismi viventi sono rappresentati non da singoli individui isolati, ma sotto forma di aggregati di numeri (a volte molto grandi) di individui-popolazioni. Allevato da S. S. Chetverikov (1903).

Visualizzazione- si tratta di un insieme storicamente stabilito di popolazioni di individui, simili nelle proprietà morfofisiologiche, capaci di incrociarsi liberamente tra loro e produrre prole fertile, occupando una determinata area. Ogni specie di organismi viventi può essere descritta da un insieme di caratteristiche e proprietà, chiamate caratteristiche della specie. Le caratteristiche di una specie in base alle quali una specie può essere distinta da un'altra sono chiamate criteri di specie.

I più comunemente usati sono sette criteri generali del modulo:

1. Tipologia specifica di organizzazione: aggregata caratteristiche peculiari, permettendo di distinguere gli individui di una data specie dagli individui di un'altra.

2. Certezza geografica: l'esistenza di individui di una specie in un luogo specifico globo; gamma - l'area in cui vivono gli individui di una determinata specie.

3. Certezza ecologica: gli individui di una specie vivono in uno specifico intervallo di valori di fattori fisici ambientali, come temperatura, umidità, pressione, ecc.

4. Differenziazione: una specie è costituita da gruppi più piccoli di individui.

5. Discretezza: gli individui di una determinata specie sono separati dagli individui di un'altra da un divario: lo iato è determinato dall'azione di meccanismi isolanti, come discrepanze nei tempi di riproduzione, l'uso di reazioni comportamentali specifiche, la sterilità degli ibridi. , eccetera.

6. Riproducibilità: la riproduzione degli individui può essere effettuata asessualmente (il grado di variabilità è basso) e sessualmente (il grado di variabilità è elevato, poiché ogni organismo combina le caratteristiche del padre e della madre).

7. Un certo livello di numeri: i numeri subiscono cambiamenti periodici (onde di vita) e non periodici.

Gli individui di qualsiasi specie sono distribuiti in modo estremamente irregolare nello spazio. Ad esempio, l'ortica, nel suo areale, si trova solo in luoghi umidi, ombreggiati con terreno fertile, formando boschetti nelle pianure alluvionali di fiumi, ruscelli, intorno ai laghi, lungo i bordi delle paludi, in foreste miste e boschetti di cespugli. Colonie di talpa europea, ben visibili sui cumuli di terra, si trovano ai margini delle foreste, nei prati e nei campi. Adatto alla vita
Sebbene gli habitat si trovino spesso all'interno dell'areale, non coprono l'intero areale e quindi gli individui di questa specie non si trovano in altre parti di esso. È inutile cercare le ortiche pineta o una talpa in una palude.

Pertanto, la distribuzione ineguale di una specie nello spazio si esprime sotto forma di “isole di densità”, “condensazioni”. Aree con una distribuzione relativamente elevata di questa specie si alternano ad aree con scarsa abbondanza. Tali “centri di densità” della popolazione di ciascuna specie sono chiamati popolazioni. Una popolazione è un insieme di individui di una data specie durante un lungo periodo di tempo ( elevato numero generazioni) che abitano un certo spazio (parte dell'area) e isolati da altre popolazioni simili.

Il libero attraversamento (panmixia) avviene praticamente all'interno della popolazione. In altre parole, una popolazione è un gruppo di individui che si riuniscono liberamente, vivendo per lungo tempo in un determinato territorio e relativamente isolati da altri gruppi simili. Una specie, quindi, è un insieme di popolazioni, e una popolazione è un'unità strutturale di una specie.

Differenza tra una popolazione e una specie:

1) individui di popolazioni diverse si incrociano liberamente tra loro,

2) gli individui di popolazioni diverse differiscono poco l'uno dall'altro,

3) non c'è divario tra due popolazioni vicine, cioè c'è una transizione graduale tra loro.

Il processo di speciazione. Supponiamo che una data specie occupi un certo habitat determinato dal suo modello di alimentazione. A causa della divergenza tra gli individui, la gamma aumenta. Il nuovo habitat conterrà aree con diverse piante alimentari, proprietà fisiche e chimiche, ecc. Gli individui che si trovano in diverse parti dell'habitat formano popolazioni. In futuro, a causa delle differenze sempre crescenti tra gli individui delle popolazioni, diventerà sempre più chiaro che gli individui di una popolazione differiscono in qualche modo dagli individui di un’altra popolazione. È in atto un processo di divergenza demografica. Le mutazioni si accumulano in ciascuno di essi.

I rappresentanti di qualsiasi specie nella parte locale dell'areale formano una popolazione locale. Lo è l'insieme delle popolazioni locali associate ad aree dell'areale omogenee in termini di condizioni di vita popolazione ecologica. Quindi, se una specie vive in un prato e in una foresta, allora parla delle sue popolazioni di gomma e prato. Le popolazioni all'interno dell'areale di una specie associate a specifici confini geografici sono chiamate popolazioni geografiche.
Le dimensioni e i confini della popolazione possono cambiare radicalmente. Durante le epidemie di riproduzione di massa, la specie si diffonde molto ampiamente e sorgono popolazioni giganti.

Un insieme di popolazioni geografiche con segni persistenti, la capacità di incrociarsi e produrre prole fertile è chiamata sottospecie. Darwin diceva che la formazione di nuove specie avviene attraverso varietà (sottospecie).

Bisogna però ricordare che in natura spesso manca qualche elemento.
Le mutazioni che si verificano negli individui di ciascuna sottospecie non possono da sole portare alla formazione di nuove specie. La ragione sta nel fatto che questa mutazione vagherà per tutta la popolazione, poiché gli individui della sottospecie, come sappiamo, non sono riproduttivamente isolati. Se una mutazione è benefica, aumenta l’eterozigosità della popolazione, se è dannosa, verrà semplicemente respinta dalla selezione.

Come risultato del processo di mutazione costante e del libero incrocio, le mutazioni si accumulano nelle popolazioni. Secondo la teoria di I. I. Shmalhausen, si crea una riserva di variabilità ereditaria, cioè la stragrande maggioranza delle mutazioni che si presentano sono recessive e non si manifestano fenotipicamente. Una volta raggiunta un'elevata concentrazione di mutazioni nello stato eterozigote, diventa possibile l'incrocio di individui portatori di geni recessivi. In questo caso compaiono individui omozigoti in cui le mutazioni si manifestano già fenotipicamente. In questi casi le mutazioni sono già sotto il controllo della selezione naturale.
Ma questo non è ancora decisivo per il processo di speciazione, perché le popolazioni naturali sono aperte e in esse vengono costantemente introdotti geni estranei provenienti da popolazioni vicine.

Esiste un flusso genico sufficiente a mantenere un'elevata somiglianza dei pool genetici (la totalità di tutti i genotipi) di tutte le popolazioni locali. Si stima che la ricostituzione del pool genetico dovuta a geni estranei in una popolazione composta da 200 individui, ciascuno dei quali ha 100.000 loci, sia 100 volte maggiore rispetto a quella dovuta a mutazioni. Di conseguenza, nessuna popolazione può cambiare radicalmente finché è soggetta all’influenza normalizzante del flusso genico. La resistenza di una popolazione ai cambiamenti nella sua composizione genetica sotto l’influenza della selezione è chiamata omeostasi genetica.

A causa dell'omeostasi genetica di una popolazione, la formazione di una nuova specie è molto difficile. Deve essere soddisfatta un'altra condizione! Vale a dire, è necessario isolare il pool genetico della popolazione figlia dal pool genetico materno. L’isolamento può presentarsi in due forme: spaziale e temporale. L'isolamento spaziale si verifica a causa di varie barriere geografiche, come deserti, foreste, fiumi, dune e pianure alluvionali. Molto spesso, l'isolamento spaziale si verifica a causa di una forte riduzione della gamma continua e della sua disintegrazione in tasche o nicchie separate.

Spesso una popolazione si isola a causa della migrazione. In questo caso nasce una popolazione isolata. Tuttavia, poiché il numero di individui in una popolazione isolata è solitamente piccolo, esiste il pericolo di consanguineità, ovvero di degenerazione associata alla consanguineità. La speciazione basata sull'isolamento spaziale è detta geografica.

La forma temporanea di isolamento include cambiamenti nei tempi della riproduzione e cambiamenti nell'intero ciclo di vita. La speciazione basata sull'isolamento temporaneo è detta ecologica.
La cosa decisiva in entrambi i casi è la creazione di un nuovo sistema genetico, incompatibile con il vecchio. L'evoluzione si realizza attraverso la speciazione, motivo per cui si dice che una specie sia un sistema evolutivo elementare. Una popolazione è un’unità evolutiva elementare!

Caratteristiche statistiche e dinamiche delle popolazioni.

Le specie di organismi entrano nella biocenosi non come individui, ma come popolazioni o parti di esse. Una popolazione è una parte di una specie (composta da individui della stessa specie), che occupa uno spazio relativamente omogeneo ed è capace di autoregolarsi e di mantenere un certo numero. Ogni specie all'interno del territorio occupato si divide in popolazioni. Se consideriamo l'impatto dei fattori ambientali su un singolo organismo, a un certo livello del fattore (ad esempio la temperatura), l'individuo studiato sopravviverà o morirà. Il quadro cambia quando si studia l'effetto dello stesso fattore su un gruppo di organismi della stessa specie.

Alcuni individui moriranno o ridurranno la loro attività vitale a una temperatura specifica, altri a una temperatura più bassa e altri a una temperatura più alta. Pertanto, possiamo dare un'altra definizione di popolazione: tutti gli organismi viventi, per sopravvivere e produrre la prole, in condizioni ambientali dinamiche, i fattori devono esistere sotto forma di gruppi o popolazioni, cioè un insieme di individui conviventi con ereditarietà simile La caratteristica più importante di una popolazione è il territorio totale che occupa. Ma all’interno di una popolazione possono esserci gruppi più o meno isolati per vari motivi.

Pertanto, è difficile dare una definizione esaustiva della popolazione a causa dei confini labili tra i singoli gruppi di individui. Ogni specie è costituita da una o più popolazioni, e una popolazione è quindi la forma di esistenza di una specie, la sua più piccola unità evolutiva. Per le popolazioni vari tipi Esistono limiti accettabili per ridurre il numero degli individui, oltre i quali l'esistenza della popolazione diventa impossibile. Non ci sono dati esatti sui valori critici dei numeri di popolazione in letteratura. I valori indicati sono contraddittori. Tuttavia, resta indubbio il fatto che quanto più piccoli sono gli individui, tanto più alti sono i valori critici del loro numero. Per i microrganismi si tratta di milioni di individui, per gli insetti - decine e centinaia di migliaia, e per i grandi mammiferi - diverse dozzine.

Il numero non dovrebbe scendere al di sotto dei limiti oltre i quali la probabilità di incontrare partner sessuali diminuisce drasticamente. Il numero critico dipende anche da altri fattori. Ad esempio, per alcuni organismi è specifico uno stile di vita di gruppo (colonie, greggi, mandrie). I gruppi all’interno di una popolazione sono relativamente isolati. Potrebbero esserci casi in cui la dimensione della popolazione nel suo complesso è ancora piuttosto elevata e il numero gruppi separati ridotto al di sotto dei limiti critici.

Ad esempio, una colonia (gruppo) di cormorano peruviano deve avere una popolazione di almeno 10mila individui, e il branco renna- 300 - 400 capi. Comprendere i meccanismi di funzionamento e risolvere i problemi legati all'utilizzo delle popolazioni Grande importanza avere informazioni sulla loro struttura. Ci sono genere, età, territorio e altri tipi di struttura. In termini teorici e applicati, i dati più importanti riguardano la struttura per età, ovvero il rapporto tra individui (spesso combinati in gruppi) di età diverse.

Gli animali sono suddivisi nelle seguenti fasce di età:

Gruppo giovanile (bambini) gruppo senile (gruppo senile, non coinvolto nella riproduzione)

Gruppo di adulti (individui impegnati nella riproduzione).

Tipicamente, le popolazioni normali sono caratterizzate dalla massima vitalità, in cui tutte le età sono rappresentate in modo relativamente uniforme. In una popolazione regressiva (in via di estinzione), predominano gli individui senili, il che indica la presenza di fattori negativi che interrompono le funzioni riproduttive. Sono necessarie misure urgenti per identificare ed eliminare le cause di questa condizione. Le popolazioni invasive (invasive) sono rappresentate principalmente da individui giovani. La loro vitalità di solito non è motivo di preoccupazione, ma esiste un'alta probabilità di epidemie con un numero eccessivamente elevato di individui, poiché in tali popolazioni non si sono formate connessioni trofiche e di altro tipo.

È particolarmente pericoloso se si tratta di una popolazione di specie precedentemente assenti dall'area. In questo caso, le popolazioni di solito trovano e occupano una nicchia ecologica libera e realizzano il loro potenziale riproduttivo, aumentando intensamente il loro numero. Se la popolazione è in uno stato normale o vicino alla normalità, una persona può rimuoverne il numero di individui (negli animali). ) o biomassa (negli impianti), che aumenta nell'intervallo di tempo tra i prelievi. Innanzitutto vanno allontanati gli individui in età post-produttiva (che hanno completato la riproduzione). Se l'obiettivo è ottenere un determinato prodotto, l'età, il sesso e altre caratteristiche delle popolazioni vengono adattate tenendo conto del compito.

Sfruttamento delle popolazioni comunità vegetali(ad esempio per ottenere legname), solitamente coincide con il periodo di rallentamento della crescita legato all'età (accumulo della produzione). Questo periodo coincide solitamente con il massimo accumulo di massa legnosa per unità di superficie. La popolazione è caratterizzata anche da un certo rapporto tra i sessi, e il rapporto tra maschi e femmine non è pari a 1:1. Sono noti casi di netta predominanza dell'uno o dell'altro sesso, alternanza di generazioni con assenza di maschi. Ogni popolazione può avere anche una struttura spaziale complessa (divisa in gruppi gerarchici più o meno grandi - da geografici a elementari (micropopolazioni).

Pertanto, se il tasso di mortalità non dipende dall’età degli individui, allora la curva di sopravvivenza è una linea decrescente (vedi figura, tipo I). Cioè, la morte degli individui avviene in modo uniforme in questo tipo, il tasso di mortalità rimane costante per tutta la vita. Una tale curva di sopravvivenza è caratteristica delle specie il cui sviluppo avviene senza metamorfosi con sufficiente stabilità della prole nata. Questo tipo è solitamente chiamato tipo idra: è caratterizzato da una curva di sopravvivenza che si avvicina a una linea retta. Nelle specie per le quali il ruolo fattori esterni la mortalità è bassa, la curva di sopravvivenza è caratterizzata da una leggera diminuzione fino ad una certa età, dopo la quale si verifica un forte calo a causa della mortalità naturale (fisiologica).

Tipo II nella foto. La natura della curva di sopravvivenza vicina a questo tipo è caratteristica degli esseri umani (sebbene la curva di sopravvivenza umana sia leggermente più piatta e, quindi, sia qualcosa tra i tipi I e II). Questo tipo è chiamato tipo Drosophila: è ciò che i moscerini della frutta esibiscono in condizioni di laboratorio (non mangiati dai predatori). Molte specie sono caratterizzate da un'elevata mortalità nelle prime fasi dell'ontogenesi. In tali specie la curva di sopravvivenza è caratterizzata da un forte calo nelle età più giovani. Gli individui che sopravvivono all’età “critica” mostrano una bassa mortalità e vivono fino a età più avanzata. Il tipo è chiamato tipo ostrica. Tipo III nella foto. Lo studio delle curve di sopravvivenza è di grande interesse per l'ecologista. Ci permette di giudicare a quale età una particolare specie è più vulnerabile. Se gli effetti di cause che possono modificare la fertilità o la mortalità si verificano nella fase più vulnerabile, la loro influenza sul successivo sviluppo della popolazione sarà maggiore. Questo modello deve essere preso in considerazione quando si organizza la caccia o il controllo dei parassiti.

Strutture per età e sesso delle popolazioni.

Ogni popolazione è caratterizzata da una certa organizzazione. La distribuzione degli individui sul territorio, il rapporto tra gruppi di individui per sesso, età, caratteristiche morfologiche, fisiologiche, comportamentali e genetiche riflettono i corrispondenti struttura della popolazione : spazio, genere, età, ecc. La struttura è formata da un lato sulla base del generale proprietà biologiche specie e, dall'altro, sotto l'influenza di fattori ambientali abiotici e di popolazioni di altre specie.

La struttura della popolazione è quindi di natura adattiva. Diverse popolazioni della stessa specie hanno caratteristiche simili e distintive che caratterizzano le condizioni ambientali specifiche dei loro habitat.

In generale, oltre alle capacità adattative dei singoli individui, in alcuni territori si formano caratteristiche adattative dell'adattamento di gruppo della popolazione come sistema sovraindividuale, il che suggerisce che caratteristiche adattive popolazioni sono molto più elevate di quelle degli individui che le compongono.

Composizione per età- è importante per l'esistenza di una popolazione. La durata media della vita degli organismi e il rapporto tra il numero (o la biomassa) degli individui di età diverse sono caratterizzati dalla struttura per età della popolazione. La formazione della struttura dell'età avviene come risultato dell'azione combinata dei processi di riproduzione e mortalità.

In qualsiasi popolazione si distinguono convenzionalmente 3 gruppi ecologici di età:

Pre-riproduttivo;

riproduttivo;

Post-riproduttivo.

Il gruppo pre-riproduttivo comprende individui che non sono ancora in grado di riprodursi. Riproduttivo: individui capaci di riprodursi. Post-riproduttivo: individui che hanno perso la capacità di riprodursi. La durata di questi periodi varia notevolmente a seconda del tipo di organismo.

A condizioni favorevoli la popolazione comprende tutte le fasce d'età e mantiene una composizione per età più o meno stabile. Nelle popolazioni in rapida crescita prevalgono gli individui giovani, mentre nelle popolazioni in declino gli individui più anziani non sono più in grado di riprodursi in modo intensivo. Tali popolazioni sono improduttive e non sufficientemente stabili.

Ci sono tipi con struttura semplice per età popolazioni costituite da individui quasi della stessa età.

Ad esempio, tutte le piante annuali di una popolazione sono allo stadio di piantina in primavera, poi fioriscono quasi simultaneamente e producono semi in autunno.

Nella specie con struttura complessa dell’età le popolazioni hanno più generazioni che vivono contemporaneamente.

Ad esempio, la storia della vita degli elefanti comprende animali giovani, maturi e anziani.

Le popolazioni che comprendono molte generazioni (di diverse fasce di età) sono più stabili e meno suscettibili all’influenza di fattori che influenzano la riproduzione o la mortalità in un particolare anno. Condizioni estreme possono portare alla morte le fasce di età più vulnerabili, ma i più resilienti sopravvivono e danno vita a nuove generazioni.

Ad esempio, una persona è vista come specie biologiche, che ha una struttura per età complessa. La stabilità delle popolazioni della specie è stata dimostrata, ad esempio, durante la Seconda Guerra Mondiale.

Per studiare le strutture per età delle popolazioni, vengono utilizzate tecniche grafiche, ad esempio le piramidi dell'età della popolazione, ampiamente utilizzate negli studi demografici (Fig. 3.9).

Fig.3.9. Piramidi dell'età della popolazione.

UN - riproduzione di massa, B - popolazione stabile, C - popolazione in declino

La stabilità delle popolazioni delle specie dipende in gran parte da struttura sessuale , cioè. rapporti tra individui di sesso diverso. I gruppi sessuali all'interno delle popolazioni si formano sulla base delle differenze morfologiche (forma e struttura del corpo) ed ecologiche dei diversi sessi.

Ad esempio, in alcuni insetti, i maschi hanno le ali, ma le femmine no, i maschi di alcuni mammiferi hanno le corna, ma le femmine no, gli uccelli maschi hanno un piumaggio brillante e le femmine sono mimetiche.

Le differenze ecologiche si riflettono nelle preferenze alimentari (le femmine di molte zanzare succhiano il sangue, mentre i maschi si nutrono di nettare).

Il meccanismo genetico garantisce un rapporto approssimativamente uguale tra individui di entrambi i sessi alla nascita. Tuttavia, il rapporto iniziale viene presto interrotto a causa delle differenze fisiologiche, comportamentali e ambientali tra maschi e femmine, causando una mortalità non uniforme.

L'analisi della struttura per età e sesso delle popolazioni consente di prevederne il numero per un certo numero di generazioni e anni futuri. Ciò è importante quando si valutano le possibilità di pescare, sparare agli animali, salvare i raccolti dagli attacchi delle locuste e in altri casi.

Oggi, 6 ottobre, è la Giornata mondiale dell'habitat animale. In onore di questa festività, vi proponiamo una selezione di 5 animali che hanno scelto come loro dimora i luoghi più frequentati condizioni estreme.

Gli organismi viventi sono distribuiti in tutto il nostro pianeta e molti di loro vivono in luoghi con condizioni estreme. Tali organismi sono chiamati estremofili. Questi includono batteri, archaea e solo pochi animali. Parliamo di quest'ultimo in questo articolo. 1. Vermi di Pompei. Questi vermi policheti delle profondità marine, lunghi non più di 13 cm, sono tra i più resistenti alte temperature animali. Pertanto, non sorprende che possano essere trovati esclusivamente nelle sorgenti idrotermali sul fondo degli oceani (), da cui altamente mineralizzati acqua calda. Così, per la prima volta, agli inizi degli anni ‘80, venne scoperta una colonia di vermi di Pompei presso le sorgenti idrotermali di l'oceano Pacifico vicino alle Isole Galapagos e successivamente, nel 1997, vicino alla Costa Rica e di nuovo alle sorgenti idrotermali.

Tipicamente, il verme pompeiano posiziona il suo corpo nelle strutture tubolari dei fumatori neri, dove la temperatura raggiunge gli 80°C, e sporge la testa con strutture simili a piume verso l'esterno, dove la temperatura è più bassa (circa 22°C). Gli scienziati hanno cercato a lungo di capire come il verme di Pompei riesca a resistere a temperature così estreme. Gli studi hanno dimostrato che in questo lo aiutano speciali batteri, che formano uno strato spesso fino a 1 cm sul dorso del verme, che ricorda una coperta di lana. In una relazione simbiotica, i vermi secernono muco da minuscole ghiandole sul dorso che alimentano i batteri, che a loro volta isolano il corpo dell'animale dalle alte temperature. Si ritiene che questi batteri contengano proteine ​​speciali che consentono di proteggere i vermi e i batteri stessi dalle alte temperature. 2. Bruco di ginefora. Groenlandia e Canada ospitano la falena Gynaephora groenlandica, nota per la sua capacità di resistere a temperature estremamente basse. Vivendo così in climi freddi, i bruchi di G. groenlandica, durante il letargo, possono tollerare temperature fino a -70° C! Ciò diventa possibile grazie a composti (glicerolo e betaina) che i bruchi cominciano a sintetizzare a fine estate, quando la temperatura si abbassa. Queste sostanze impediscono la formazione di cristalli di ghiaccio nelle cellule dell'animale e quindi impediscono la morte per congelamento.

Questa però non è l’unica caratteristica della specie. Mentre la maggior parte delle altre specie di falene impiega circa un mese per svilupparsi da uovo ad adulto, G. groenlandica può impiegare dai 7 ai 14 anni per svilupparsi! Una crescita così lenta della Gynaephora groenlandica si spiega con le condizioni ambientali estreme in cui l'insetto deve svilupparsi. È interessante notare che i bruchi di Gynaephora groenlandica trascorrono la maggior parte della loro vita in letargo e il resto del tempo (circa il 5% della loro vita) lo dedicano a mangiare la vegetazione, ad esempio i germogli del salice artico. 3. Il petrolio vola. Sono gli unici insetti conosciuti dalla scienza che possono vivere e nutrirsi di petrolio greggio. Questa specie è stata scoperta per la prima volta al La Brea Ranch in California, dove si trovano diversi laghi di catrame.

Autori: Michael S. Caterino e Cristina Sandoval. Come è noto, il petrolio è una sostanza molto tossica per la maggior parte degli animali. Tuttavia, come larve, le mosche oleose nuotano vicino alla superficie dell'olio e respirano attraverso speciali spiracoli che sporgono sopra la pellicola d'olio. Le mosche mangiano grandi quantità di olio, ma soprattutto insetti che vi cadono dentro. A volte l'intestino delle mosche è completamente pieno di olio. Fino ad ora, gli scienziati non hanno descritto il comportamento di accoppiamento di queste mosche, né dove depongono le uova. Si presuppone tuttavia che ciò non avvenga all’interno del bacino petrolifero.

Lago bitume al La Brea Ranch in California.È interessante notare che la temperatura dell'olio nella piscina può raggiungere i 38°C, ma le larve tollerano facilmente questi cambiamenti. 4. Artemia. Situato nella parte nord-occidentale Stato americano Utah Il Grande Lago Salato ha una salinità che raggiunge i 270 ppm (per fare un confronto, il mare più salato degli oceani del mondo - il Mar Rosso - ha una salinità di soli 41 ppm). La salinità estremamente elevata del serbatoio lo rende inadatto alla vita per tutte le creature viventi al suo interno, ad eccezione delle larve di mosche costiere, alcune alghe e artemia salina - minuscoli crostacei.

Questi ultimi, tra l'altro, vivono non solo in questo lago, ma anche in altri specchi d'acqua, la cui salinità non è inferiore a 60 ppm. Questa caratteristica permette all'Artemia di evitare la convivenza con la maggior parte delle specie di predatori, come i pesci. Questi crostacei hanno un corpo segmentato con un'ampia appendice a forma di foglia all'estremità e di solito non superano i 12 millimetri di lunghezza. Sono ampiamente utilizzati come mangime per pesci d'acquario, e sono anche allevati negli acquari. 5. Tardigradi. Queste minuscole creature, lunghe non più di 1 millimetro, sono gli animali più resistenti al calore. Vivono in diversi luoghi del pianeta. Sono stati rinvenuti, ad esempio, nelle sorgenti termali, dove la temperatura raggiungeva i 100°C, e sulla cima dell'Himalaya, sotto uno spesso strato di ghiaccio, dove la temperatura era ben al di sotto dello zero. E presto si è scoperto che questi animali sono in grado non solo di resistere a temperature estreme, ma anche di fare a meno di cibo e acqua per più di 10 anni!

Gli scienziati hanno scoperto che la capacità di sospendere il loro metabolismo li aiuta in questo, entrando in uno stato di criptobiosi, quando i processi chimici nel corpo dell'animale si avvicinano al livello zero. In questo stato, il contenuto di acqua nel corpo del tardigrado può scendere fino all'1%! E inoltre, la capacità di fare a meno dell'acqua dipende in gran parte da alto livello una sostanza speciale nel corpo di questo animale è lo zucchero non riducente trealosio, che protegge le membrane dalla distruzione. È interessante notare che, sebbene i tardigradi siano in grado di vivere in luoghi con condizioni estreme, molte specie possono essere trovate in ambienti più miti, come laghi, stagni o prati. I tardigradi sono più comuni in ambiente umido, nei muschi e nei licheni.