Život vo vriacej vode. Extremofily – organizmy žijúce v extrémnych biotopoch Najčastejšie sa používa sedem všeobecných druhových kritérií

Teplota je najdôležitejším faktorom životného prostredia. Teplota má obrovský vplyv na mnohé aspekty života organizmov, ich geografiu rozšírenia, rozmnožovanie a ďalšie biologické vlastnosti organizmov, v závislosti najmä od teploty. Rozsah, t.j. rozsah teplôt, v ktorých môže existovať život, sa pohybuje od asi -200 ° C do + 100 ° C, niekedy sa zistí existencia baktérií v horúcich prameňoch pri teplote 250 ° C. V skutočnosti väčšina organizmov dokáže prežiť v ešte užšom teplotnom rozsahu.

Určité druhy mikroorganizmov, najmä baktérie a riasy, môžu žiť a množiť sa v horúcich prameňoch pri teplotách blízkych bodu varu. Horná hranica teploty pre baktérie z horúcich prameňov je okolo 90 °C. Premenlivosť teplôt je veľmi dôležitá z hľadiska životného prostredia.

Každý druh je schopný žiť len v určitom teplotnom rozmedzí, takzvané maximálne a minimálne smrteľné teploty. Mimo týchto kritických extrémnych teplôt, chladu alebo tepla, nastáva smrť organizmu. Niekde medzi tým je optimálna teplota, v ktorom je aktívna životná činnosť všetkých organizmov, živá hmota ako celok.

Podľa tolerancie organizmov k teplotnému režimu sa delia na eurytermné a stenotermické, t.j. schopné odolávať teplotným výkyvom v širokom alebo úzkom rozsahu. Napríklad lišajníky a mnohé baktérie môžu žiť pri rôznych teplotách alebo orchidey a iné teplomilné rastliny v tropických zónach sú stenotermické.

Niektoré zvieratá sú schopné udržiavať stálu telesnú teplotu bez ohľadu na teplotu. životné prostredie... Takéto organizmy sa nazývajú homeotermálne. U iných zvierat sa telesná teplota mení v závislosti od teploty okolia. Nazývajú sa poikilotermné. Podľa spôsobu adaptácie organizmov na teplotný režim sa delia na dve ekologické skupiny: kryofyly - organizmy prispôsobené chladu, nízkym teplotám; teplomilné – alebo teplomilné.

Allenovo pravidlo- ekogeografické pravidlo stanovené D. Allenom v roku 1877. Podľa tohto pravidla medzi príbuznými formami homeotermických (teplokrvných) zvierat, ktoré vedú podobný životný štýl, majú tie, ktoré žijú v chladnejšom podnebí, relatívne menšie odstávajúce časti tela: uši, nohy, chvosty atď.

Zníženie vyčnievajúcich častí tela vedie k zníženiu relatívneho povrchu tela a pomáha šetriť teplo.

Príkladom tohto pravidla sú zástupcovia čeľade psovitých z rôznych regiónov. Najmenšie uši (v pomere k dĺžke tela) a menej pretiahnutá papuľa v tejto čeľade má líška polárna (rozsah - Arctic) a najväčšie uši a úzka, predĺžená papuľa - líška fennec (rozsah - Sahara).

Toto pravidlo je splnené aj vo vzťahu k ľudským populáciám: najkratší (v pomere k veľkosti tela) nos, ruky a nohy sú typické pre eskimácko-aleutské národy (Eskimáci, Inuiti) a dlhé ruky a nohy pre nákladné autá a Tutsiov.

Bergmanovo pravidlo- ekogeografické pravidlo sformulované v roku 1847 nemeckým biológom Karlom Bergmanom. Pravidlo uvádza, že medzi podobnými formami homeotermických (teplokrvných) živočíchov sú najväčšie tie, ktoré žijú v chladnejšom podnebí – vo vysokých zemepisných šírkach alebo v horách. Ak existujú blízko príbuzné druhy (napríklad druhy rovnakého rodu), ktoré sa výrazne nelíšia povahou stravy a životným štýlom, potom sa väčšie druhy nachádzajú aj v ťažších (chladnejších) klimatických podmienkach.

Pravidlo je založené na predpoklade, že celková produkcia tepla v endotermických druhoch závisí od objemu telesa a rýchlosť prenosu tepla závisí od jeho povrchu. S nárastom veľkosti organizmov rastie objem tela rýchlejšie ako jeho povrch. Experimentálne bolo toto pravidlo najskôr testované na psoch rôznych veľkostí. Ukázalo sa, že produkcia tepla u malých psov je vyššia na jednotku hmotnosti, ale bez ohľadu na veľkosť zostáva prakticky konštantná na jednotku plochy.

Bergmanovo pravidlo sa skutočne často spĺňa tak v rámci toho istého druhu, ako aj medzi blízko príbuznými druhmi. Napríklad forma tigra amurského s Ďalekého východu väčší ako Sumatran z Indonézie. Severné poddruhy vlka sú v priemere väčšie ako južné. Spomedzi blízko príbuzných druhov rodu je medveď najväčším obývajúcim severné zemepisné šírky ( ľadový medveď, hnedé medvede s asi. Kodiak) a najmenší druh (napríklad medveď okuliarnatý) - v oblastiach s teplým podnebím.

Zároveň bolo toto pravidlo často kritizované; poznamenalo sa, že nemôže mať všeobecný charakter, pretože veľkosť cicavcov a vtákov ovplyvňuje mnoho iných faktorov ako teplota. Okrem toho k adaptácii na drsné podnebie na úrovni populácie a druhov často nedochádza v dôsledku zmien veľkosti tela, ale v dôsledku zmien veľkosti. vnútorné orgány(zväčšenie veľkosti srdca a pľúc) alebo v dôsledku biochemických adaptácií. Berúc do úvahy túto kritiku, treba zdôrazniť, že Bergmanovo pravidlo má štatistický charakter a jasne prejavuje svoj účinok, pričom všetky ostatné veci sú rovnaké.

V skutočnosti existuje veľa výnimiek z tohto pravidla. Najmenšia rasa mamuta srstnatého je teda známa z polárneho Wrangelovho ostrova; mnohé poddruhy lesných vlkov sú väčšie ako tundrové (napríklad vyhynutý poddruh z polostrova Kenai; predpokladá sa, že veľká veľkosť by mohla poskytnúť týmto vlkom výhodu pri love veľkých losov obývajúcich polostrov). Ďaleký východný poddruh leoparda, ktorý žije na Amure, je výrazne menší ako africký. V uvedených príkladoch sa porovnávané formy líšia spôsobom života (ostrovné a kontinentálne populácie; poddruh tundra, živiaci sa menšou korisťou a lesný poddruh, živiaci sa väčšou korisťou).

Vo vzťahu k ľuďom je pravidlo do určitej miery použiteľné (napríklad trpasličie kmene sa zjavne opakovane a nezávisle objavovali v rôznych regiónoch s tropickým podnebím); avšak v dôsledku rozdielov v miestnych stravovacích návykoch a zvykoch, migrácii a posunu génov medzi populáciami sú uplatniteľnosti tohto pravidla obmedzené.

Glogerovo pravidlo spočíva v tom, že spomedzi príbuzných foriem (rôzne rasy alebo poddruhy toho istého druhu, príbuzné druhy) homeotermálnych (teplokrvných) živočíchov sú tie, ktoré žijú v teplom a vlhkom podnebí, sfarbené jasnejšie ako tie, ktoré žijú v chlade a suché podnebie. Inštaloval ho v roku 1833 Constantine C. W. L.; 1803-1863, poľský a nemecký ornitológ.

Napríklad väčšina púštnych druhov vtákov je slabšia ako ich subtropické a dažďový prales... Glogerovo pravidlo možno vysvetliť jednak úvahami o maskovaní, jednak vplyvom klimatických podmienok na syntézu pigmentov. Glogerovo pravidlo do určitej miery platí aj pre pitie kilotermálnych (studenokrvných) živočíchov, najmä hmyzu.

Vlhkosť ako environmentálny faktor

Pôvodne boli všetky organizmy vodné. Po dobytí krajiny nestratili svoju závislosť od vody. Neoddeliteľnou súčasťou zo všetkých živých organizmov je voda. Vlhkosť je množstvo vodnej pary vo vzduchu. Bez vlhkosti a vody niet života.

Vlhkosť je parameter, ktorý charakterizuje obsah vodnej pary vo vzduchu. Absolútna vlhkosť je množstvo vodnej pary vo vzduchu a závisí od teploty a tlaku. Toto množstvo sa nazýva relatívna vlhkosť (t. j. pomer množstva vodnej pary vo vzduchu k množstvu nasýtenej pary za určitých podmienok teploty a tlaku).

V prírode existuje denný rytmus vlhkosti. Vlhkosť kolíše vertikálne a horizontálne. Tento faktor spolu so svetlom a teplotou zohráva dôležitú úlohu pri regulácii aktivity organizmov a ich distribúcie. Vlhkosť tiež mení vplyv teploty.

Sušenie vzduchu je dôležitým environmentálnym faktorom. Najmä pre suchozemské organizmy má veľkú hodnotu vysušovanie pôsobením vzduchu. Zvieratá sa prispôsobujú, presúvajú sa na chránené miesta a vedú aktívny životný štýl v noci.

Rastliny absorbujú vodu z pôdy a takmer úplne sa odparia (97-99%) cez listy. Tento proces sa nazýva transpirácia. Odparovanie ochladzuje listy. Prostredníctvom odparovania existuje doprava iónov, cez pôdu ku koreňom, transport iónov medzi bunkami a pod.

Určité množstvo vlhkosti je pre suchozemské organizmy absolútne nevyhnutné. Mnohé z nich potrebujú pre normálne fungovanie relatívnu vlhkosť 100% a naopak, organizmus v normálnom stave nemôže žiť na dlhú dobu v absolútne suchom vzduchu, pretože neustále stráca vodu. Voda je nevyhnutnou súčasťou živej hmoty. Preto strata vody v známom množstve vedie k smrti.

Rastliny suchého podnebia sa prispôsobujú morfologickými zmenami, redukciou vegetatívnych orgánov, najmä listov.

Prispôsobujú sa aj suchozemské zvieratá. Mnohé z nich pijú vodu, iné ju sajú cez kožnú vrstvu tela v tekutom alebo parnom stave. Napríklad väčšina obojživelníkov, nejaký hmyz a kliešte. Väčšina púštnych zvierat nikdy nepije, svoje potreby uspokojujú na úkor vody dodávanej s jedlom. Iné živočíchy získavajú vodu oxidáciou tukov.

Voda je pre živé organizmy absolútne nevyhnutná. Preto sa organizmy šíria po celom biotope v závislosti od svojich potrieb: vodné organizmy vo vode žijú neustále; hydrofyty môžu žiť len vo veľmi vlhkom prostredí.

Z hľadiska ekologickej valencie patria hydrofyty a hygrofyty do skupiny stenogigerov. Vlhkosť silne ovplyvňuje životné funkcie organizmov, napríklad 70% relatívna vlhkosť bola veľmi priaznivá pre poľné dozrievanie a plodnosť samíc sťahovavých kobyliek. Pri priaznivom rozmnožovaní spôsobujú v mnohých krajinách obrovské ekonomické škody na úrode.

Pre ekologické hodnotenie rozšírenia organizmov sa používa ukazovateľ suchosti klímy. Suchosť slúži ako selektívny faktor pre ekologickú klasifikáciu organizmov.

V závislosti od charakteristík vlhkosti miestneho podnebia sú teda druhy organizmov rozdelené do ekologických skupín:

1. Hydatofyty sú vodné rastliny.

2. Hydrofyty sú suchozemské vodné rastliny.

3. Hygrofyty sú suchozemské rastliny žijúce v podmienkach vysokej vlhkosti.

4. Mezofyty sú rastliny, ktoré rastú so strednou vlhkosťou

5. Xerofyty sú rastliny rastúce s nedostatočnou vlhkosťou. Tie sa zase delia na: sukulenty - sukulentné rastliny (kaktusy); sklerofyty sú rastliny s úzkymi a malými listami a stočené do rúrok. Delia sa tiež na euxerofyty a stipaxerofyty. Euxerofyty sú stepné rastliny. Stipaxerofyty sú skupina úzkolistých trávnikových tráv (perina, kostrava, jemnonožka atď.). Mezofyty sa zase delia na mezohygrofyty, mezoxerofyty atď.

Aj keď je vlhkosť nižšia ako teplota, je jedným z hlavných environmentálnych faktorov. Počas väčšiny dejín živej prírody bol organický svet reprezentovaný výlučne vodnými normami organizmov. Voda je neoddeliteľnou súčasťou veľkej väčšiny živých vecí a takmer všetky potrebujú vodné prostredie na rozmnožovanie alebo zlučovanie gamét. Pozemné zvieratá sú nútené vytvárať umelé vodné prostredie na oplodnenie, a to vedie k tomu, že toto sa stáva vnútorným.

Vlhkosť je množstvo vodnej pary vo vzduchu. Dá sa vyjadriť v gramoch na meter kubický.

Svetlo ako environmentálny faktor. Úloha svetla v živote organizmov

Svetlo je jednou z foriem energie. Podľa prvého zákona termodynamiky alebo zákona o zachovaní energie môže energia prechádzať z jednej formy do druhej. Podľa tohto zákona sú organizmy termodynamickým systémom, ktorý si neustále vymieňa energiu a hmotu s prostredím. Organizmy na zemskom povrchu sú vystavené prúdeniu energie, hlavne slnečnej, ako aj dlhovlnnému tepelnému žiareniu vesmírnych telies.

Oba tieto faktory určujú klimatické podmienky prostredia (teplota, rýchlosť vyparovania vody, pohyb vzduchu a vody). Slnečné svetlo s energiou 2 cal dopadá na biosféru z vesmíru. 1 cm 2 za 1 min. Ide o takzvanú slnečnú konštantu. Toto svetlo, prechádzajúce atmosférou, je oslabené a na povrch Zeme sa na jasné poludnie nemôže dostať viac ako 67% jeho energie, t.j. 1,34 kal. na cm 2 za 1 min. Prechodom cez oblačnosť, vodu a vegetáciu sa slnečné svetlo ďalej oslabuje a v rôznych častiach spektra sa v ňom výrazne mení distribúcia energie.

Útlm slnečného žiarenia a kozmického žiarenia závisí od vlnovej dĺžky (frekvencie) svetla. Ultrafialové žiarenie s vlnovou dĺžkou menšou ako 0,3 mikrónu takmer neprejde ozónová vrstva(v nadmorskej výške cca 25 km). Takéto žiarenie je nebezpečné pre živý organizmus, najmä pre protoplazmu.

V živej prírode je svetlo jediným zdrojom energie, všetky rastliny okrem baktérií fotosyntetizujú, t.j. syntetizovať organické látky z anorganických látok (t.j. z vody, minerálne soli a CO-V živej prírode je svetlo jediným zdrojom energie, všetky rastliny, okrem baktérií 2 - za pomoci žiarivej energie v procese asimilácie). Všetky organizmy sú závislé na pozemskej fotosyntéze pre výživu, t.j. rastliny obsahujúce chlorofyl.

Svetlo ako faktor prostredia sa delí na ultrafialové s vlnovou dĺžkou 0,40 - 0,75 mikrónov a infračervené s vlnovou dĺžkou dlhšou ako tieto veličiny.

Účinok týchto faktorov závisí od vlastností organizmov. Každý typ organizmu je prispôsobený konkrétnemu spektru vlnovej dĺžky svetla. Niektoré druhy organizmov sa prispôsobili ultrafialovému, zatiaľ čo iné infračervenému.

Niektoré organizmy sú schopné rozlišovať medzi vlnovými dĺžkami. Majú špeciálne systémy vnímania svetla a farebné videnie, ktoré majú v ich živote veľký význam. Mnoho hmyzu je citlivých na krátkovlnné žiarenie, ktoré ľudia nedokážu vnímať. Mole sú veľmi citlivé na ultrafialové lúče. Včely a vtáky presne lokalizujú a orientovať sa v teréne aj v noci.

Organizmy tiež silne reagujú na intenzitu svetla. Podľa týchto charakteristík sú rastliny rozdelené do troch ekologických skupín:

1. Svetlomilné, slnkomilné alebo heliofyty – ktoré sú schopné normálneho vývoja len pod slnečnými lúčmi.

2. Tieňomilné alebo sciofyty - sú to rastliny nižších vrstiev lesov a hlbokomorské rastliny, napríklad konvalinky a iné.

S poklesom intenzity svetla sa spomaľuje aj fotosyntéza. Všetky živé organizmy majú prahovú citlivosť na intenzitu svetla, ako aj na iné faktory prostredia. Prahová citlivosť na faktory prostredia nie je rovnaká pre rôzne organizmy. Napríklad intenzívne svetlo brzdí vývoj múch Drosophila, dokonca spôsobuje ich smrť. Šváby a iný hmyz nemajú radi svetlo. Vo väčšine fotosyntetických rastlín je pri nízkej intenzite svetla inhibovaná syntéza bielkovín a u zvierat sú inhibované procesy biosyntézy.

3. Odtieň-tolerantné alebo fakultatívne heliofyty. Rastliny, ktoré dobre rastú v tieni aj na svetle. U živočíchov sa tieto vlastnosti organizmov nazývajú svetlomilné (fotofily), tieňomilné (fotofóbi), euryfóbne – stenofóbne.

Ekologická valencia

stupeň adaptability živého organizmu na zmeny podmienok prostredia. E. In. je špecifická vlastnosť. Kvantitatívne sa vyjadruje rozsahom zmien prostredia, v rámci ktorých si daný druh zachováva normálnu životnú aktivitu. E. In. možno uvažovať tak vo vzťahu k reakcii druhu na jednotlivé faktory prostredia, ako aj vo vzťahu ku komplexu faktorov.

V prvom prípade sa druhy, ktoré znášajú veľké zmeny sily ovplyvňujúceho faktora, označujú termínom pozostávajúcim z názvu tohto faktora s predponou „eury“ (eurytermálny – vo vzťahu k účinku teploty, euryhalinný – k slanosti , eurybate - do hĺbky atď.); druhy prispôsobené len malým zmenám tohto faktora sa označujú podobným pojmom s predponou „steno“ (stenotermický, stenohalinný atď.). Druh so širokým E. storočím. vo vzťahu ku komplexu faktorov sa nazývajú eurybionty (pozri Eurybionty), na rozdiel od stenobiontov (pozri Stenobionty), ktoré majú malú adaptabilitu. Keďže eurybionticita umožňuje usadiť sa v rôznych biotopoch a stenobionticita výrazne zužuje okruh staníc vhodných pre tento druh, tieto dve skupiny sa často nazývajú eury- alebo stenotopické, resp.

Eurybiontiživočíchy a rastlinné organizmy, ktoré môžu existovať pri významných zmenách podmienok prostredia. Napríklad obyvatelia morského pobrežia znášajú pravidelné odvodňovanie pri odlive, v lete - silné otepľovanie av zime - ochladzovanie a niekedy mrazenie (eurytermné zvieratá); obyvatelia ústí riek znášajú prostriedky. kolísanie slanosti vody (euryhalínové živočíchy); množstvo živočíchov existuje v širokom rozsahu hydrostatických tlakov (eurybatické živočíchy). Mnoho suchozemských obyvateľov miernych zemepisných šírok dokáže odolávať veľkým sezónnym teplotným výkyvom.

Eurybionizmus druhu zvyšuje schopnosť znášať nepriaznivé podmienky v stave pozastavenej animácie (veľa baktérií, spór a semien mnohých rastlín, dospelé trvalky chladných a miernych zemepisných šírok, zimujúce púčiky sladkovodných húb a machorastov, vajíčka kôrovcov , dospelé tardigrady a niektoré vírniky atď.) alebo hibernácia (niektoré cicavce).

CHETVERIKOVOVO PRAVIDLO, spravidla podľa ktorého všetky typy živých organizmov v prírode nie sú zastúpené samostatnými izolovanými jedincami, ale vo forme agregátov množstva (niekedy veľmi veľkého) jedincov-populácií. Choval S. S. Chetverikov (1903).

vyhliadka- je historicky vytvorený súbor populácií jedincov, podobných morfofyziologickými vlastnosťami, schopných sa navzájom voľne krížiť a dávať plodné potomstvo, zaberajúce určité územie. Každý typ živého organizmu možno opísať ako celok charakteristické znaky, vlastnosti, ktoré sa nazývajú druhové charakteristiky. Charakteristiky druhu, podľa ktorých možno rozlíšiť jeden druh od druhého, sa nazývajú druhové kritériá.

Najčastejšie sa používa sedem všeobecných kritérií formulára:

1. Špecifický typ organizácie: súbor charakteristických znakov, ktoré umožňujú rozlíšiť jedincov daného druhu od jedincov iného.

2. Geografická istota: existencia jedincov druhu na konkrétnom mieste na zemeguli; biotop - oblasť bývania jedincov tohto druhu.

3. Ekologická istota: jedince druhu žijú v špecifickom rozsahu hodnôt fyzikálnych faktorov prostredia, ako je teplota, vlhkosť, tlak atď.

4. Diferenciácia: druh pozostáva z menších skupín jedincov.

5. Diskrétnosť: jedince daného druhu sú od jedincov oddelené medzerou - hiátom.Hiatus je determinovaný pôsobením izolačných mechanizmov, ako je nesúlad termínov rozmnožovania, použitie špecifických behaviorálnych reakcií, sterilita hybridov a pod.

6. Reprodukovateľnosť: rozmnožovanie jedincov sa môže uskutočňovať asexuálne (stupeň variability je nízky) a sexuálne (stupeň variability je vysoký, pretože každý organizmus spája vlastnosti otca a matky).

7. Určitá úroveň obyvateľstva: počet prechádza periodickými (vlnami života) a neperiodickými zmenami.

Jednotlivci akéhokoľvek druhu sú rozmiestnení v priestore mimoriadne nerovnomerne. Napríklad žihľava v jej areáli sa vyskytuje len na vlhkých tienistých miestach s úrodnou pôdou, tvorí húštiny v nivách riek, potokov, okolo jazier, na okrajoch močiarov, v zmiešaných lesoch a húštinách kríkov. Kolónie krtka európskeho, zreteľne viditeľné na kopcoch pôdy, sa nachádzajú na okrajoch lesov, lúkach a poliach. Vhodné pre život
biotopy, hoci sa často nachádzajú v areáli areálu, nepokrývajú celý areál, a preto sa jedince tohto druhu nevyskytujú ani v iných jeho častiach. Nemá zmysel hľadať žihľavu v borovicovom lese alebo krtka v močiari.

Nerovnomerné rozloženie druhov v priestore je teda vyjadrené vo forme „ostrovov hustoty“, „kondenzácií“. Oblasti s pomerne vysokou abundanciou tohto druhu sa striedajú s oblasťami s nízkou abundanciou. Takéto „strediská hustoty“ populácie každého druhu sa nazývajú populácie. Populácia je súbor jedincov daného druhu, ktorí dlhodobo (veľký počet generácií) obývajú určitý priestor (časť areálu) a sú izolovaní od iných podobných populácií.

V rámci populácie sa prakticky uskutočňuje voľné kríženie (panmixia). Inými slovami, populácia je skupina jednotlivcov, ktorí sa voľne spájajú, žijú dlhodobo na určitom území a sú relatívne izolovaní od iných podobných skupín. Druh je teda súhrn populácií a populácia je štrukturálna jednotka druhu.

Rozdiel medzi populáciou a druhom:

1) jednotlivci rôznych populácií sa navzájom voľne krížia,

2) jednotlivci rôznych populácií sa od seba mierne líšia,

3) medzi dvoma susednými populáciami nie je žiadna medzera, to znamená, že medzi nimi je postupný prechod.

Proces špecifikácie. Predpokladajme, že tento druh zaberá určitú oblasť, ktorá je určená povahou jeho kŕmenia. V dôsledku rozdielov medzi jednotlivcami sa rozsah zvyšuje. Nový biotop bude obsahovať oblasti s rôznymi kŕmnymi rastlinami, fyzikálno-chemickými vlastnosťami atď. Jedince, ktoré sa nachádzajú v rôznych častiach areálu, vytvoria populácie. V budúcnosti bude v dôsledku stále sa zväčšujúcich rozdielov medzi jedincami populácií čoraz zreteľnejšie, že jedinci jednej populácie sa nejakým spôsobom odlišujú od jedincov inej populácie. Existuje proces populačnej divergencie. V každom z nich sa hromadia mutácie.

Zástupcovia akéhokoľvek druhu v miestnej časti areálu tvoria miestnu populáciu. Súhrn miestnych populácií viazaných na oblasti biotopu homogénne z hľadiska životných podmienok ekologické obyvateľstvo... Ak teda nejaký druh žije na lúke a v lese, potom hovorí o jeho gumovitom a lúčnych populáciách. Populácie v rámci rozsahu druhu spojeného so špecifickými geografickými hranicami sa nazývajú geografické populácie.
Veľkosti a hranice populácie sa môžu dramaticky meniť. Počas prepuknutia masovej reprodukcie sa tento druh veľmi šíri a vznikajú gigantické populácie.

Súbor geografických populácií so stabilnými znakmi, schopnosťou krížiť sa a produkovať plodné potomstvo sa nazýva poddruh. Darwin povedal, že tvorba nových druhov prechádza odrodami (poddruhmi).

Malo by sa však pamätať na to, že v prírode niektorý prvok často chýba.
Mutácie vyskytujúce sa u jedincov každého poddruhu nemôžu samy osebe viesť k vytvoreniu nových druhov. Dôvod spočíva v tom, že táto mutácia bude blúdiť populáciou, keďže jedinci poddruhu, ako vieme, nie sú reprodukčne izolovaní. Ak je mutácia užitočná, zvyšuje heterozygotnosť populácie, ak je škodlivá, selekciou sa jednoducho zahodí.

V dôsledku neustále prebiehajúceho mutačného procesu a voľného kríženia sa mutácie hromadia v populáciách. Podľa teórie I.I.Shmalgauzena sa vytvára rezerva dedičnej variability, to znamená, že drvivá väčšina vznikajúcich mutácií je recesívna a neprejavuje sa fenotypovo. Po dosiahnutí vysokej koncentrácie mutácií v heterozygotnom stave je možné krížiť jedincov nesúcich recesívne gény. V tomto prípade sa objavujú homozygotní jedinci, u ktorých sa mutácie prejavujú už fenotypovo. V týchto prípadoch sa mutácie už dostávajú pod kontrolu prirodzeného výberu.
Ale to ešte nie je pre proces speciácie rozhodujúce, pretože prirodzené populácie sú otvorené a neustále sa do nich vnášajú cudzie gény zo susedných populácií.

Existuje tok génov, ktorý je dostatočný na udržanie veľkej podobnosti genofondov (celku všetkých genotypov) všetkých miestnych populácií. Odhaduje sa, že doplnenie genofondu v dôsledku cudzích génov v populácii 200 jedincov, z ktorých každý má 100 000 lokusov, je 100-krát viac ako - v dôsledku mutácií. V dôsledku toho sa žiadna populácia nemôže dramaticky zmeniť, pokiaľ podlieha normalizačnému vplyvu toku génov. Odolnosť populácie voči zmene jej genetického zloženia pod vplyvom selekcie sa nazýva genetická homeostáza.

V dôsledku genetickej homeostázy v populácii je tvorba nového druhu veľmi náročná. Treba splniť ešte jednu podmienku! Totiž je potrebné izolovať genofond dcérskej populácie od materského genofondu. Izolácia môže mať dve formy: priestorová a časová. K priestorovej izolácii dochádza v dôsledku rôznych geografických bariér, ako sú púšte, lesy, rieky, duny, záplavové oblasti. Najčastejšie dochádza k priestorovej izolácii v dôsledku prudkého zmenšenia súvislej plochy a jej rozpadu na samostatné vrecká alebo výklenky.

Populácia je často izolovaná v dôsledku migrácie. V tomto prípade sa objaví izolovaná populácia. Keďže však počet jedincov v izolovanej populácii je zvyčajne vysoký, existuje nebezpečenstvo príbuzenskej plemenitby – degenerácie spojenej s úzko súvisiacim krížením. Špeciácia založená na priestorovej izolácii sa nazýva geografická.

Dočasná forma izolácie zahŕňa zmenu načasovania reprodukcie a posuny v celom životnom cykle. Speciácia založená na dočasnej izolácii sa nazýva ekologická.
Rozhodujúcim faktorom v oboch prípadoch je vytvorenie nového, so starým nezlučiteľného, ​​genetického systému. Evolúcia sa realizuje prostredníctvom speciácie, a preto sa hovorí, že druh je elementárnym evolučným systémom. Populácia je elementárna evolučná jednotka!

Štatistické a dynamické charakteristiky populácií.

Druhy organizmov sa do biocenózy zaraďujú nie ako samostatné jedince, ale ako populácie alebo ich časti. Populácia je časť druhu (pozostávajúca z jedincov toho istého druhu), ktorá zaberá relatívne homogénny priestor a je schopná sebaregulácie a udržiavania určitého počtu. Každý druh na okupovanom území sa rozpadá na populácie.Ak vezmeme do úvahy vplyv environmentálnych faktorov na jeden organizmus, potom pri určitej úrovni faktora (napríklad teplota) skúmaný jedinec buď prežije, alebo zomrie. Obraz sa mení pri štúdiu účinku toho istého faktora na skupinu organizmov rovnakého druhu.

Niektorí jedinci zomrú alebo znížia svoju životnú aktivitu pri jednej konkrétnej teplote, iní pri nižšej teplote a iní pri vyššej. Preto možno uviesť inú definíciu populácie: všetky živé organizmy, aby prežili a dali potomstvo, musí v dynamických ekologických režimoch.faktory existujú vo forme skupín, prípadne populácií, t.j. súbor spolužijúcich jedincov s podobnou dedičnosťou Najdôležitejším znakom populácie je spoločné územie, ktoré zaberá. Ale v rámci populácie môžu byť viac či menej izolované rôzne dôvody zoskupení.

Preto je ťažké podať vyčerpávajúcu definíciu populácie vzhľadom na neostré hranice medzi jednotlivými skupinami jednotlivcov. Každý druh pozostáva z jednej alebo viacerých populácií, a preto je populácia formou existencie druhu, jeho najmenšou vyvíjajúcou sa jednotkou. Pre populácie odlišné typy existujú prípustné limity pre pokles počtu jedincov, za ktorými je existencia populácie nemožná. V literatúre neexistujú presné údaje o kritických hodnotách veľkosti populácie. Uvedené hodnoty sú protichodné. Nepochybným faktom však zostáva, že čím menšie jedince, tým vyššie kritické hodnoty ich počtu. Pre mikroorganizmy sú to milióny jedincov, pre hmyz - desiatky a stovky tisíc a pre veľké cicavce- Niekoľko desiatok.

Počet by nemal klesnúť pod hranice, za ktorými sa výrazne znižuje pravdepodobnosť stretnutia so sexuálnymi partnermi. Kritické číslo závisí aj od iných faktorov. Napríklad pre niektoré organizmy je špecifický skupinový životný štýl (kolónie, kŕdle, stáda). Skupiny v rámci populácie sú relatívne izolované. Môžu nastať prípady, keď je populácia ako celok stále dosť veľká a počet jednotlivých skupín klesol pod kritické hranice.

Napríklad kolónia (skupina) peruánskeho kormorána by mala mať populáciu najmenej 10 000 jedincov a stádo sobov - 300 - 400 hláv. Pochopiť mechanizmy fungovania a riešiť problematiku využívania populácií veľký význam mať informácie o ich štruktúre. Rozlišujte medzi pohlavím, vekom, územným a inými typmi štruktúry. Z teoretického a aplikačného hľadiska sú najdôležitejšie údaje o vekovej štruktúre - pomer jednotlivcov (často zoskupených) rôzneho veku.

U zvierat sa rozlišujú tieto vekové skupiny:

Skupina mladistvých (detská) skupina starcov (starecká, nezúčastňujúca sa na reprodukcii)

Skupina dospelých (jedinci vykonávajúci reprodukciu).

Zvyčajne sú najživotaschopnejšie normálne populácie, v ktorých sú relatívne rovnomerne zastúpené všetky vekové kategórie. V regresívnej (vymierajúcej) populácii prevládajú senilní jedinci, čo poukazuje na prítomnosť negatívnych faktorov narúšajúcich reprodukčné funkcie. Na identifikáciu a odstránenie príčin tohto stavu sú potrebné naliehavé opatrenia. Introdukované (invázne) populácie sú zastúpené najmä mladými jedincami. Ich vitalita zvyčajne nespôsobuje obavy, ale pravdepodobnosť prepuknutia príliš vysokého počtu jedincov je vysoká, pretože v takýchto populáciách sa nevytvorili trofické a iné spojenia.

Nebezpečný je najmä vtedy, ak ide o populáciu druhov, ktoré sa predtým na území nevyskytovali. V tomto prípade populácia zvyčajne nájde a obsadí voľný ekologická nika a realizovať svoj reprodukčný potenciál, intenzívne zvyšovať počet.Ak je populácia v normále alebo blízko normálny stav, človek z nej môže odobrať počet jedincov (u zvierat) alebo biomasy (u rastlín), ktorá narastá v časovom intervale medzi odbermi. V prvom rade by sa mali odstrániť jedince v poproduktívnom veku (tie, ktoré ukončili chov). Ak sa sleduje cieľ získať určitý produkt, potom sa vek, pohlavie a iné charakteristiky populácie upravia s prihliadnutím na danú úlohu.

Využitie populácií rastlinných spoločenstiev (napríklad na získavanie dreva) je zvyčajne načasované tak, aby sa zhodovalo s obdobím spomalenia rastu súvisiaceho s vekom (akumulácie produkcie). Toto obdobie sa zvyčajne zhoduje s maximálnou akumuláciou drevnej hmoty na jednotku plochy. Populácia sa tiež vyznačuje určitým pomerom pohlaví a pomer mužov a žien sa nerovná 1: 1. Sú známe prípady prudkej prevahy jedného či druhého pohlavia, striedanie generácií s absenciou samcov. Každá populácia môže mať zložitú priestorovú štruktúru (rozčlenenú do viac či menej veľkých hierarchických skupín – od geografických po elementárne (mikropopulácie).

Ak teda miera úmrtnosti nezávisí od veku jedincov, potom krivka prežitia predstavuje klesajúcu čiaru (pozri obrázok, typ I). To znamená, že smrť jedincov tohto typu sa vyskytuje rovnomerne, miera úmrtnosti zostáva počas života konštantná. Takáto krivka prežitia je charakteristická pre druhy, ktorých vývoj prebieha bez metamorfózy s dostatočnou stabilitou rodiaceho sa potomstva. Tento typ sa zvyčajne nazýva typ hydra – charakterizuje ho krivka prežitia približujúca sa k priamke. U druhov, u ktorých je úloha vonkajších faktorov v úmrtnosti malá, je krivka prežitia charakterizovaná miernym poklesom do určitého veku, po ktorom nastáva prudký pokles v dôsledku prirodzenej (fyziologickej) úmrtnosti.

Typ II na obrázku. Krivka prežitia podobná tomuto typu je u ľudí vlastná (hoci krivka prežitia človeka je o niečo plochejšia, a teda je niečo medzi typmi I a II). Tento typ sa nazýva typ Drosophila: to je to, čo Drosophila prejavuje v laboratórnych podmienkach (nepožierajú ju predátori). Veľmi veľa druhov sa vyznačuje vysokou mortalitou v skorých štádiách ontogenézy. U takýchto druhov je krivka prežitia charakterizovaná prudkým poklesom v oblasti mladšieho veku. Jedinci, ktorí prežili „kritický“ vek, vykazujú nízku úmrtnosť a dožívajú sa vysokého veku. Typ sa nazýva typ ustrice. Typ III na obrázku. Štúdium kriviek prežitia je pre ekológa veľmi zaujímavé. Umožňuje vám posúdiť, v akom veku je konkrétny druh najzraniteľnejší. Ak sa vplyv príčin, ktoré môžu zmeniť pôrodnosť alebo úmrtnosť, dostane na najzraniteľnejšiu fázu, potom bude ich vplyv na následný vývoj populácie najväčší. Tento vzor je potrebné vziať do úvahy pri organizovaní lovu alebo pri kontrole škodcov.

Veková a pohlavná štruktúra populácií.

Určitá organizácia je vlastná každej populácii. Rozmiestnenie jedincov na území, pomer skupín jedincov podľa pohlavia, veku, morfologických, fyziologických, behaviorálnych a genetických vlastností odzrkadľujú zodpovedajúce štruktúra obyvateľstva : priestorové, pohlavie, vek atď. Štruktúra sa formuje na jednej strane na základe všeobecných biologických vlastností druhov a na druhej strane vplyvom abiotických faktorov prostredia a populácií iných druhov.

Štruktúra obyvateľstva je teda prispôsobivá. Rôzne populácie toho istého druhu majú podobné črty a charakteristické črty, ktoré charakterizujú špecifiká ekologických podmienok v ich biotopoch.

Vo všeobecnosti okrem adaptačných schopností jednotlivých jedincov na určité územia formujú sa adaptívne znaky skupinovej adaptácie populácie ako nadindividuálneho systému, čo naznačuje, že adaptačné charakteristiky populácie sú oveľa vyššie ako u jedincov, ktorí ju tvoria.

Vekové zloženie- je nevyhnutný pre existenciu obyvateľstva. Priemernú dĺžku života organizmov a pomer počtu (resp. biomasy) jedincov rôzneho veku charakterizuje veková štruktúra populácie. K formovaniu vekovej štruktúry dochádza v dôsledku spoločného pôsobenia procesov reprodukcie a úmrtnosti.

V každej populácii sa podmienečne rozlišujú 3 vekové ekologické skupiny:

Predreprodukčné;

Reprodukčné;

Post-reprodukčné.

Do predreprodukčnej skupiny patria jedince, ktoré ešte nie sú schopné reprodukcie. Reprodukčné - jedince schopné reprodukcie. Post-reprodukčné - jedinci, ktorí stratili schopnosť reprodukcie. Trvanie týchto období sa značne líši v závislosti od typu organizmu.

Obyvateľstvo za priaznivých podmienok obsahuje všetky vekové skupiny a zachováva sa viac-menej stabilné vekové zloženie. V rýchlo rastúcich populáciách prevládajú mladé jedince a v klesajúcich populáciách prevládajú staré, už neschopné intenzívneho rozmnožovania. Takéto populácie sú neproduktívne a nie sú dostatočne stabilné.

K dispozícii sú výhľady s jednoduchá veková štruktúra populácie, ktoré pozostávajú z jedincov takmer rovnakého veku.

Napríklad všetky jednoročné rastliny jednej populácie sú na jar v štádiu sadeníc, potom kvitnú takmer súčasne a semená dávajú na jeseň.

U druhov s komplexná veková štruktúra populácie žijú súčasne niekoľko generácií.

V skúsenostiach slonov sú napríklad mladé, dospelé a starnúce zvieratá.

Populácie, ktoré zahŕňajú mnoho generácií (rôzne vekové skupiny), sú stabilnejšie, menej náchylné na vplyv faktorov ovplyvňujúcich reprodukciu alebo úmrtnosť v konkrétnom roku. Extrémne podmienky môžu viesť k smrti najzraniteľnejších vekových skupín, no tie najodolnejšie prežívajú a dávajú nové generácie.

Napríklad osoba je považovaná za biologický druh s komplexom veková štruktúra... Stabilita populácií druhu sa prejavila napríklad počas druhej svetovej vojny.

Na štúdium vekových štruktúr populácií sa využívajú grafické techniky, napríklad vekové pyramídy populácie, ktoré sú široko používané v demografických štúdiách (obr. 3.9).

Obrázok 3.9. Vekové pyramídy obyvateľstva.

A - masová reprodukcia, B - stabilná populácia, C - klesajúca populácia

Stabilita populácií druhu do značnej miery závisí od genitálna štruktúra , t.j. pomer jedincov rôzneho pohlavia. Pohlavné skupiny v rámci populácií sa formujú na základe rozdielov v morfológii (tvar a stavba tela) a ekológii rôznych pohlaví.

Napríklad u niektorých druhov hmyzu majú samce krídla, ale samice nie, samce niektorých cicavcov majú rohy, ale samice ich nemajú, samce vtákov majú svetlé perie a samice maskovacie.

Ekologické rozdiely sú vyjadrené v potravinových preferenciách (samice mnohých komárov sajú krv a samce sa živia nektárom).

Genetický mechanizmus zabezpečuje približne rovnaký pomer jedincov oboch pohlaví pri narodení. Pôvodný vzťah je však čoskoro narušený v dôsledku fyziologických, behaviorálnych a ekologických rozdielov medzi mužmi a ženami, čo spôsobuje nerovnomernú úmrtnosť.

Analýza vekovej a pohlavnej štruktúry populácií umožňuje predpovedať jej početnosť na rad ďalších generácií a rokov. Je to dôležité pri posudzovaní možností rybolovu, odstrelu zveri, záchrane úrody pred napadnutím kobylkami a v iných prípadoch.

Horúce pramene, ktoré sa zvyčajne nachádzajú vo vulkanických oblastiach, majú pomerne bohatú populáciu.

Kedysi dávno, keď existovala veľmi povrchná predstava o baktériách a iných nižších tvoroch, bola potvrdená existencia zvláštnej flóry a fauny v kúpeľoch. Napríklad v roku 1774 Sonnerat oznámil prítomnosť rýb v horúcich prameňoch Islandu s teplotou 69 °. Tento záver neskôr nepotvrdili ďalší výskumníci v súvislosti s islandskými kúpeľmi, ale podobné pozorovania boli urobené aj inde. Na ostrove Ischia, v prameňoch s teplotami nad 55 °, Ehrenberg (1858) zaznamenal nález rýb. Hoppe-Seiler (1875) tiež videl ryby vo vode s teplotou okolo 55 °C. Aj keď predpokladáme, že vo všetkých uvedených prípadoch bola termometria vykonaná nepresne, je napriek tomu jasné vyvodiť záver o schopnosti niektorých rýb žiť pri pomerne zvýšenej teplote. Spolu s rybami bola v termálnych kúpeľoch občas zaznamenaná aj prítomnosť žiab, červov a mäkkýšov. V neskoršom období sa tu našli aj najjednoduchšie zvieratá.

V roku 1908 bola publikovaná práca Issela, ktorý podrobnejšie stanovil teplotné limity pre živočíšny svet žijúci v horúcich prameňoch.

Spolu so svetom zvierat je mimoriadne ľahké zistiť prítomnosť rias v termálnych kúpeľoch, ktoré niekedy tvoria silné nečistoty. Podľa Rodina (1945) hrúbka rias nahromadených v horúcich prameňoch často dosahuje niekoľko metrov.

O asociáciách teplomilných rias a faktoroch určujúcich ich zloženie sme dosť hovorili v časti „Rasy žijúce pri vysokých teplotách“. Tu len pripomíname, že tepelne najstabilnejšie z nich sú modrozelené riasy, ktoré sa môžu vyvíjať až do teploty 80-85 °. Zelené riasy tolerujú teploty mierne nad 60 ° a rozsievky sa nakoniec vyvíjajú okolo 50 °.

Ako už bolo uvedené, riasy, ktoré sa vyvíjajú v termálnych kúpeľoch, zohrávajú podstatnú úlohu pri tvorbe rôznych druhov vodného kameňa, medzi ktoré patria minerálne zlúčeniny.

Teplomilné riasy majú veľký vplyv o vývoji bakteriálnej populácie v termálnych kúpaliskách. Počas svojho života exosmózou uvoľnia do vody určité množstvo organických zlúčenín a keď odumrú, vytvoria dokonca celkom priaznivý substrát pre baktérie. Nie je preto prekvapujúce, že bakteriálna populácia termálnych vôd je najhojnejšie zastúpená na miestach, kde sa hromadia riasy.

Keď prejdeme k teplomilným baktériám horúcich prameňov, musíme podotknúť, že u nás ich skúmalo veľmi veľa mikrobiológov. Tu je potrebné uviesť mená Tsiklinskaja (1899), Gubin (1924-1929), Afanasyeva-Kester (1929), Egorova (1936-1940), Volkova (1939), Rodina (1945) a Isachenko (1948).

Väčšina výskumníkov, ktorí sa zaoberali horúcimi prameňmi, sa obmedzila na skutočnosť, že v nich založili bakteriálnu flóru. Len pomerne málo mikrobiológov sa zaoberalo základnými aspektmi života baktérií v termálnych kúpeľoch.

V našej recenzii sa zameriame len na štúdie druhej skupiny.

Teplomilné baktérie boli nájdené v horúcich prameňoch v mnohých krajinách - Sovietsky zväz, Francúzsko, Taliansko, Nemecko, Slovensko, Japonsko atď. Keďže vody horúcich prameňov sú často chudobné na organické látky, nie je prekvapujúce, že niekedy obsahujú veľmi málo veľký počet saprofytické baktérie.

Rozmnožovanie autotrofne vyživujúcich baktérií, medzi ktorými sú v termálnych kúpeľoch dosť rozšírené železité a sírne baktérie, je determinované najmä chemickým zložením vody, ako aj jej teplotou.

Niektoré teplomilné baktérie izolované z horúcich vôd boli opísané ako nové druhy. Medzi tieto formy patria: Bac. thermophilus filiformis. študoval Tsiklinskaya (1899), dve tyčinky nesúce výtrusy - Bac. ludwigi a Bac. ilidzensis capsulatus, izolovaný Karlinskym (1895), Spirochaeta daxensis, izolovaný Cantacuzenom (1910), a Thiospirillum pistiense, izolovaný Churdom (1935).

Teplota vody horúcich prameňov silne ovplyvňuje druhové zloženie bakteriálnej populácie. Vo vodách s nižšou teplotou sa našli koky a baktérie podobné spirochetám (práce Rodina, Cantacuzen). Avšak aj tu sú prevládajúcou formou výtrusné prúty.

Nedávno sa veľmi názorne ukázal vplyv teploty na druhové zloženie bakteriálnej populácie termálnych kúpeľov v práci Rodina (1945), ktorý študoval horúce pramene Khoja-Obi-Garm v Tadžikistane. Teplota jednotlivých zdrojov tohto systému sa pohybuje v rozmedzí 50-86°. Kombináciou týchto kúpeľov vzniká potok, na dne ktorého v miestach s teplotami nepresahujúcimi 68 °C bol pozorovaný rýchly rast modrozelených rias. Miestami tvorili riasy hrubé vrstvy iná farba... Na okraji vody, na bočných stenách výklenkov, boli usadeniny síry.

V rôzne zdroje, v odtoku, ako aj v hrúbke modrozelených rias boli na tri dni umiestnené zanášacie sklá. Okrem toho sa zozbieraný materiál vysieval na živné médiá. Zistilo sa, že voda s najvyššou teplotou obsahuje najmä tyčinkovité baktérie. Klinovité formy, pripomínajúce najmä azotobakter, sa nachádzajú pri teplotách nepresahujúcich 60 °C. Súdiac podľa všetkých údajov možno povedať, že samotný Azotobacter nerastie nad 52 ° a veľké okrúhle bunky nachádzajúce sa v znečistení patria k iným typom mikróbov.

Najodolnejšie voči teplu sú niektoré formy baktérií, ktoré sa vyvíjajú na mäsovo-peptónovom agare, tiobaktérie ako Tkiobacillus thioparus a desulfurizátory. Mimochodom, stojí za zmienku, že Egorova a Sokolova (1940) našli Microspiru vo vode s teplotou 50-60 °.

V práci Rodiny neboli baktérie viažuce dusík vo vode pri 50 °. Pri štúdiu pôd sa však našli anaeróbne fixátory dusíka dokonca pri 77 ° a azotobakter - pri 52 °. To naznačuje, že voda je vo všeobecnosti nevhodným substrátom pre fixátory dusíka.

Štúdium baktérií v pôdach horúcich prameňov odhalilo rovnakú teplotnú závislosť zloženia skupín ako vo vode. Mikropopulácia pôd však bola početne oveľa bohatšia. Piesočnaté pôdy chudobné na organické zlúčeniny mali pomerne vzácnu mikropopuláciu, zatiaľ čo tie, ktoré obsahovali tmavo sfarbenú organickú hmotu, boli hojne obývané baktériami. Spojenie medzi zložením substrátu a povahou mikroskopických tvorov v ňom obsiahnutých sa tu teda ukázalo mimoriadne jasne.

Je pozoruhodné, že ani vo vode, ani v bahne nebola vlasť schopná odhaliť teplomilné baktérie, ktoré rozkladajú vlákninu. Tento moment sa prikláňame k vysvetleniu metodologických ťažkostí, keďže termofilné baktérie rozkladajúce celulózu sú dosť náročné na živné pôdy. Ako ukázal Imshenetsky, ich izolácia si vyžaduje skôr špecifické živné substráty.

V horúcich prameňoch sa okrem saprofytov vyskytujú aj autotrofy - sírne a železité baktérie.

Najstaršie pozorovania o možnosti rastu sírnych baktérií v termálnych kúpeľoch zrejme urobili Meyer a Ahrens a tiež Mioshi. Mioshi pozoroval vývoj vláknitých sírnych baktérií v prameňoch, ktorých teplota vody dosahovala 70 °. Egorova (1936), ktorá študovala sírne pramene Bragun, zaznamenala prítomnosť sírnych baktérií aj pri teplote vody 80 °.

V kapitole „ všeobecné charakteristiky morfologické a fyziologické charakteristiky termofilných baktérií “, dostatočne podrobne sme opísali vlastnosti termofilných železitých a sírnych baktérií. Túto informáciu nie je vhodné opakovať a obmedzíme sa tu len na pripomenutie, že jednotlivé rody a dokonca aj druhy autotrofných baktérií končia vývoj pri rôznych teplotách.

Maximálna teplota pre sírne baktérie je teda zaznamenaná pri asi 80 °. Pre železité baktérie, ako sú Streptothrix ochraceae a Spirillum ferrugineum, Mioshi nastavil maximum na 41-45 °.

Dufrenois (Dufrencfy, 1921) našiel železité baktérie veľmi podobné Siderocapsa na sedimentoch v horúcich vodách s teplotou 50-63 °. Podľa jeho pozorovaní k rastu vláknitých železitých baktérií dochádzalo len v studených vodách.

Volkova (1945) pozorovala vývoj baktérií z rodu Gallionella v minerálnych prameňoch skupiny Pyatigorsk, keď teplota vody nepresiahla 27-32 °. V termách s vyššou teplotou baktérie železa úplne chýbali.

Pri porovnaní materiálov, ktoré sme si všimli, musíme mimovoľne dospieť k záveru, že v niektorých prípadoch nie teplota vody, ale jej chemické zloženie určuje vývoj určitých mikroorganizmov.

Baktérie sa spolu s riasami aktívne podieľajú na tvorbe niektorých biolitov a kaustobiolitov. Úloha baktérií pri zrážaní vápnika bola študovaná podrobnejšie. Tejto problematike sa podrobne venuje časť o fyziologických procesoch spôsobených termofilnými baktériami.

Záver, ktorý urobila Volkova, je pozoruhodný. Poznamenáva, že „barrezhina“, ktorá je uložená so silným krytom v prúdoch zdrojov sírových prameňov Pyatigorsk, obsahuje veľa elementárnej síry a je v podstate mycéliom. plesňová huba z rodu Penicillium. Mycélium tvorí strómu, ktorá zahŕňa tyčinkovité baktérie, zjavne súvisiace so sírnymi baktériami.

Brusoff verí, že tepelné baktérie sa podieľajú aj na tvorbe usadenín kyseliny kremičitej.

V termálnych kúpeľoch sa našli baktérie, ktoré redukujú sírany. Podľa pokynov Afanasyeva-Kester sa podobajú na Microspira aestuarii van Delden a Vibrio thermodesulfuricans Elion. Množstvo úvah o možnej úlohe týchto baktérií pri tvorbe sírovodíka v termálnych kúpeľoch vyslovil Gubin (1924-1929).

Ak nájdete chybu, vyberte časť textu a stlačte Ctrl + Enter.

Niektoré organizmy majú špeciálnu výhodu, ktorá im umožňuje vydržať tie najextrémnejšie podmienky, kde iné jednoducho nedokážu. Medzi takéto schopnosti patrí odolnosť voči obrovskému tlaku, extrémnym teplotám a iným. Týchto desať tvorov z nášho zoznamu dá šancu každému, kto sa odváži získať titul najodolnejšieho organizmu.

10. Himalájsky skákajúci pavúk

Ázijská divá hus je známa tým, že lieta vo výške viac ako 6,5 kilometra, pričom najvyššie ľudské osídlenie je vo výške 5100 metrov v peruánskych Andách. Výškový rekord však nepatrí husám, ale skokanovi himalájskemu (Euophrys omnisuperstes). Tento pavúk, ktorý žije v nadmorskej výške viac ako 6700 metrov, sa živí najmä drobným hmyzom, ktorý tam prináša poryvy vetra. Kľúčová vlastnosť tento hmyz je schopný prežiť v takmer úplnej absencii kyslíka.

9. Obrovský klokan skokan


Zvyčajne, keď si spomenieme na zvieratá, ktoré dokážu žiť najdlhšie bez vody, okamžite nám napadne ťava. Ale ťavy vydržia bez vody v púšti len 15 dní. Medzitým budete prekvapení, keď sa dozviete, že na svete existuje zviera, ktoré dokáže prežiť celý život bez toho, aby vypilo kvapku vody. Obrovský klokan skokan je blízkym príbuzným bobrov. Ich priemerná dĺžka života je zvyčajne 3 až 5 rokov. Vlhkosť zvyčajne získavajú z potravy jedením rôznych semien. Okrem toho sa tieto hlodavce nepotia, čím zabraňujú ďalším stratám vody. Zvyčajne tieto zvieratá žijú v Death Valley av tento moment sú ohrozené.

8. "Tepelne odolné" červy


Keďže teplo vo vode sa efektívnejšie prenáša na organizmy, teplota vody 50 stupňov Celzia bude oveľa nebezpečnejšia ako rovnaká teplota vzduchu. Z tohto dôvodu sa v horúcich podmorských prameňoch darí najmä baktériám, čo sa o mnohobunkových formách života povedať nedá. Existuje však špeciálny druh červa nazývaného paralvinella sulfincola, ktorý sa s radosťou usadzuje na miestach, kde voda dosahuje 45-55 stupňov. Vedci vykonali experiment, pri ktorom bola jedna zo stien akvária vyhrievaná, v dôsledku čoho sa ukázalo, že červy radšej zostali na tomto konkrétnom mieste a ignorovali chladnejšie miesta. Predpokladá sa, že takáto vlastnosť sa vyvinula u červov, aby sa mohli požívať na baktériách, ktoré sú bohaté na horúce pramene. Keďže predtým nemali prirodzených nepriateľov, baktérie boli pomerne ľahkou korisťou.

7. Grónsky arktický žralok


Grónsky arktický žralok je jedným z najväčších a najmenej prebádaných žralokov na planéte. Napriek tomu, že plávajú pomerne pomaly (predbehne ich každý amatérsky plavec), sú mimoriadne zriedkavé. Dôvodom je skutočnosť, že tento druh žraloka spravidla žije v hĺbke 1200 metrov. Okrem toho je tento žralok jedným z najodolnejších voči chladu. Väčšinou preferuje pobyt vo vode, ktorej teplota kolíše od 1 do 12 stupňov Celzia. Keďže tieto žraloky žijú v studených vodách, musia sa pohybovať extrémne pomaly, aby minimalizovali spotrebu energie. V jedle sú nevyberavé a jedia všetko, čo im príde do cesty. Povráva sa, že ich životnosť je približne 200 rokov, no nikto to zatiaľ nedokázal potvrdiť ani vyvrátiť.

6. Červíček


Vedci dlhé desaťročia verili, že len jednobunkové organizmy sú schopné prežiť vo veľkých hĺbkach. Mnohobunkovým tvorom podľa ich názoru stál v ceste vysoký tlak, nedostatok kyslíka a extrémne teploty. Potom však boli v hĺbke niekoľkých kilometrov objavené mikroskopické červy. Volaný halicephalobus mephisto, podľa démona z nemeckého folklóru, sa našiel vo vzorkách vody 2,2 kilometra pod povrchom zeme, ležiacej v jednej z jaskýň v r. južná Afrika... Podarilo sa im prežiť extrémne podmienky prostredia, čo umožnilo predpokladať, že život na Marse a iných planétach v našej galaxii je možný.

5. Žaby

Niektoré druhy žiab sú všeobecne známe svojou schopnosťou doslova zamrznúť na celú zimu a ožiť s príchodom jari. V Severná Amerika našlo sa päť druhov takýchto žiab, z ktorých najbežnejšia je rosnička obyčajná. Keďže rosničky nie sú veľmi dobré v norovaní, jednoducho sa schovajú pod opadané lístie. V žilách im koluje látka ako nemrznúca zmes, a hoci sa im nakoniec zastaví srdce, je to dočasné. Základom ich techniky prežitia je obrovská koncentrácia glukózy vstupujúcej do krvného obehu z pečene žaby. O to prekvapujúcejší je fakt, že žaby sú schopné preukázať svoju schopnosť mrznúť nielen v prirodzenom prostredí, ale aj v laboratóriu, čo vedcom umožňuje odhaliť ich tajomstvá.

(banner_ads_inline)

4. Hlbokomorské mikróby


Všetci vieme, že najhlbším bodom na svete je Mariánska priekopa. Jeho hĺbka dosahuje takmer 11 kilometrov a tlak tam prevyšuje atmosférický tlak 1100-krát. Pred niekoľkými rokmi sa tam vedcom podarilo nájsť obrie améby, ktoré sa im podarilo odfotografovať fotoaparátom s vysokým rozlíšením a ochrániť ich sklenenou guľou pred obrovským tlakom, ktorý vládne na dne. Nedávna expedícia vyslaná samotným Jamesom Cameronom to navyše ukázala v hĺbke Mariánska priekopa môžu existovať aj iné formy života. Vyťažili sa vzorky spodných sedimentov, ktoré dokázali, že depresia sa doslova hemží mikróbmi. Táto skutočnosť vedcov ohromila, pretože extrémne podmienky, ktoré tam panujú, ako aj obrovský tlak, ani zďaleka nie sú rajom.

3. Bdelloidea


Bdelloidea rotifers sú neuveriteľne malé samice bezstavovcov, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v sladkej vode. Od ich objavu sa nenašiel ani jeden samec tohto druhu a samotné vírniky sa rozmnožujú nepohlavne, čo následne ničí ich vlastnú DNA. Obnovujú svoju natívnu DNA požitím iných typov mikroorganizmov. Vďaka tejto schopnosti vírniky znesú extrémnu dehydratáciu, navyše sú schopné odolať úrovniam žiarenia, ktoré by zabili väčšinu živých organizmov na našej planéte. Vedci sa domnievajú, že ich schopnosť opraviť si DNA vznikla ako dôsledok potreby prežiť v extrémne suchom prostredí.

2. Šváb


Existuje mýtus, že šváby budú jedinými živými organizmami, ktoré prežijú jadrovej vojny... V skutočnosti je tento hmyz schopný žiť bez jedla a vody niekoľko týždňov a navyše môže žiť niekoľko týždňov bez hlavy. Šváby sú tu už 300 miliónov rokov a prežili dokonca aj dinosaury. Discovery Channel uskutočnil sériu experimentov, ktoré mali ukázať, či šváby prežijú alebo nie so silným jadrovým žiarením. V dôsledku toho sa ukázalo, že takmer polovica všetkého hmyzu bola schopná prežiť žiarenie 1000 rad (takéto žiarenie môže zabiť dospelého zdravého človeka len za 10 minút expozície), navyše 10 % švábov prežilo, keď boli vystavené žiareniu 10 000 rad, čo sa rovná radiácii pri jadrovom výbuchu v Hirošime. Žiaľ, ani jeden z týchto malých hmyzu neprežil po dávke 100 000 radov.

1. Tardigrades


Drobné vodné organizmy nazývané tardigrady sa ukázali ako najodolnejšie organizmy na našej planéte. Tieto na prvý pohľad milé zvieratká sú schopné prežiť takmer akékoľvek extrémne podmienky, či už je to teplo alebo chlad, obrovský tlak alebo vysoká radiácia. Sú schopní prežiť nejaký čas aj vo vesmíre. V extrémnych podmienkach a v stave extrémnej dehydratácie sú tieto tvory schopné zostať nažive niekoľko desaťročí. Ožívajú, len čo ich umiestnia do jazierka.

Dnes, 6. októbra, je Svetový deň ochrany biotopov zvierat. Na počesť tohto sviatku vám ponúkame výber 5 zvieratiek, ktoré si za svoj domov vybrali miesta s tými najextrémnejšími podmienkami.

Živé organizmy sa nachádzajú na celej našej planéte a mnohé z nich žijú na miestach s extrémnymi podmienkami. Takéto organizmy sa nazývajú extrémofily. Patria sem baktérie, archaea a len niekoľko zvierat. O tom druhom hovoríme v tomto článku. 1. Pompejské červy... Tieto hlbokomorské mnohoštetinatce, ktorých dĺžka nepresahuje 13 cm, patria medzi najodolnejšie voči vysokým teplotám. Preto nie je prekvapujúce, že ich možno nájsť výlučne na hydrotermálnych prameňoch na dne oceánov (), z ktorých pochádza vysoko mineralizovaná horúca voda. Prvýkrát bola teda kolónia pompejských červov objavená začiatkom 80. rokov pri hydrotermálnych prameňoch v r. Tichomoria v blízkosti Galapágskych ostrovov a neskôr, v roku 1997, v blízkosti Kostariky a opäť pri hydrotermálnych prieduchoch.

Pompejský červ zvyčajne umiestňuje svoje telo do fajkových štruktúr čiernych fajčiarov, kde teplota dosahuje 80 ° C, a vystrčí perovú hlavu, kde je teplota nižšia (asi 22 ° C). Vedci sa dlho snažili pochopiť, ako môže Pompejský červ odolávať takým extrémnym teplotám. Štúdie ukázali, že tomu pomáhajú špeciálne baktérie, ktoré na zadnej strane červa vytvoria vrstvu hrubú až 1 cm, pripomínajúcu vlnenú prikrývku. V symbiotickom vzťahu vylučujú červy z drobných žliaz na chrbte hlien, ktorým sa živia baktérie, ktoré následne izolujú telo zvieraťa pred vysokými teplotami. Predpokladá sa, že tieto baktérie majú špeciálne proteíny, ktoré umožňujú chrániť červy a samotné baktérie pred vysokými teplotami. 2. Caterpillar Gynaephora... Grónsko a Kanada sú domovom nočného motýľa Gynaephora groenlandica, ktorý je známy svojou schopnosťou odolávať extrémne nízkym teplotám. Takže húsenice G. groenlandica, ktoré žijú v chladnom podnebí, počas hibernácie znesú teploty až -70 °C! Umožňujú to zlúčeniny (glycerín a betaín), ktoré si húsenice začínajú syntetizovať koncom leta, keď teploty klesnú. Tieto látky zabraňujú tvorbe ľadových kryštálikov v bunkách zvieraťa a tým zabraňujú jeho zamrznutiu až smrti.

Nie je to však jediná vlastnosť tohto druhu. Zatiaľ čo väčšine ostatných druhov trvá transformácia z vajíčka na dospelého asi mesiac, vývoj G. groenlandica môže trvať 7 až 14 rokov! Tento pomalý rast Gynaephora groenlandica je spôsobený extrémnymi podmienkami prostredia, v ktorých sa hmyz musí vyvíjať. Je zaujímavé, že húsenice Gynaephora groenlandica trávia väčšinu svojho života v hibernácii a zvyšok času (asi 5% svojho života) venujú požieraniu vegetácie, napríklad púčikov arktickej vŕby. 3. Ropa letí... Je to jediný hmyz, o ktorom veda vie, že môže žiť a živiť sa ropou. Tento druh bol prvýkrát objavený na ranči La Brea v Kalifornii, kde sa nachádza niekoľko bitúmenových jazier.

Autori: Michael S. Caterino & Cristina Sandoval. Ako viete, olej je pre väčšinu zvierat veľmi toxická látka. Ako larvy však olejové mušky plávajú blízko hladiny ropy a dýchajú cez špeciálne špirály, ktoré vyčnievajú nad ropnú škvrnu. Muchy jedia veľké množstvo oleja, ale hlavne hmyz, ktorý sa doň dostane. Niekedy sú črevá múch úplne naplnené olejom. Vedci doteraz nepopísali párenie týchto múch, ani to, kde kladú vajíčka. Predpokladá sa však, že vo vnútri ropnej panvy sa to nedeje.

Bitúmenové jazero na ranči La Brea v Kalifornii. Je zaujímavé, že teplota oleja v nádrži môže dosiahnuť 38 ° C, ale larvy môžu tieto zmeny ľahko tolerovať. 4. Artémia... Veľké soľné jazero, ktoré sa nachádza v severozápadnej časti amerického štátu Utah, má slanosť až 270 ppm (pre porovnanie: najslanšie more Svetového oceánu – Červené more – má slanosť len 41 ppm). Extrémne vysoká slanosť nádrže ju robí nevhodnou pre život všetkých živých tvorov v nej, s výnimkou lariev pobrežných múch, niektorých rias a Artemia - drobných kôrovcov.

Tí druhí, mimochodom, žijú nielen v tomto jazere, ale aj v iných vodných útvaroch, ktorých slanosť je najmenej 60 ppm. Táto funkcia umožňuje žiabronôžkam vyhnúť sa spolunažívaniu s väčšinou druhov predátorov, ako sú ryby. Tieto kôrovce majú členité telo so širokým listovým príveskom na konci a zvyčajne nepresahujú dĺžku 12 milimetrov. Hojne sa využívajú ako krmivo pre akváriové ryby a chovajú sa aj v akváriách. 5. Tardigrades... Tieto drobné stvorenia, ktorých dĺžka nepresahuje 1 milimeter, sú najodolnejšie voči vysokým teplotám. Žijú v rôznych častiach planéty. Našli sa napríklad v horúcich prameňoch, kde teploty dosahovali 100 °C, a na vrchole Himalájí, pod vrstvou hrubého ľadu, kde boli teploty výrazne pod bodom mrazu. A čoskoro sa zistilo, že tieto zvieratá sú schopné nielen znášať extrémne teploty, ale aj viac ako 10 rokov sa zaobísť bez jedla a vody!

Vedci zistili, že im v tom pomáha schopnosť pozastaviť metabolizmus a dostať sa do stavu kryptobiózy, keď sa chemické procesy v tele zvieraťa blížia k nule. V tomto stave môže obsah vody v tele tardigradu klesnúť až na 1%! A okrem toho, schopnosť zaobísť sa bez vody do značnej miery závisí od vysokej hladiny špeciálnej látky v tele tohto zvieraťa - neredukujúceho cukru trehalózy, ktorý chráni membrány pred zničením. Je zaujímavé, že hoci sú tardigrady schopné žiť v extrémnych prostrediach, mnohé druhy možno nájsť v miernejších prostrediach, ako sú jazerá, rybníky alebo lúky. Tardigrady sa najčastejšie vyskytujú vo vlhkom prostredí, v machoch a lišajníkoch.

.(Zdroj: "Biologický encyklopedický slovník." - M.: Sov.Encyclopedia, 1986.)

Pozrite sa, čo je "TERMOFILNÉ ORGANIZMY" v iných slovníkoch:

- (termo ... gr. phileo milujem) teplomilné organizmy (väčšinou mikroskopické), ktoré môžu žiť pri relatívne vysoké teploty(do 70); ich prirodzeným prostredím sú rôzne horúce pramene a termálne vody St kryofilný...... Slovník cudzích slov ruského jazyka

- (z termo (Pozri termo ...) ... a grécky philéo love) termofily, organizmy žijúce pri teplotách presahujúcich 45 °C (smrteľné pre väčšinu živých vecí). Sú to niektoré ryby, zástupcovia rôznych bezstavovcov (červy, ... ... Veľká sovietska encyklopédia

- ... Wikipedia

Organizmy Vedecká klasifikácia Klasifikácia: Organizmy superkráľovstva jadrový nejadrový organizmus (neskorý lat. Organismus z neskorého latinského organizo ... Wikipedia

Nižšie organizmy, rovnako ako všetky živé veci vo všeobecnosti, môžu žiť iba pod presne definovaným vonkajších podmienok ich existenciu, teda podmienky prostredia, v ktorom žijú, a pre každý vonkajší faktor, pre teplotu, tlak, vlhkosť atď.

Tak sa nazývajú baktérie, ktoré majú schopnosť vyvíjať sa pri teplotách nad 55-60°C. Miquel ako prvý našiel a izoloval z vody Seiny nepohyblivý bacil schopný žiť a množiť sa pri teplote 70°C Van Tieghem... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

Organizmy Vedecká klasifikácia Klasifikácia: Organizmy superkráľovstva Jadrový nejadrový organizmus (neskorý lat. Organismus z neskorého latinského organizo ... Wikipedia - Pozri tiež: Najväčšie organizmy Najmenšie organizmy sú všetci zástupcovia baktérií, zvierat, rastlín a iných organizmov vyskytujúcich sa na Zemi , ktoré majú vo svojich triedach (jednotkách) minimálne hodnoty podľa parametrov ako ... Wikipedia