Екологични пирамиди. Хранителни вериги и трофични нива. Обща характеристика и структура на вида протозои Рибите излизат на сушата

] [ Руски език ] [ Украински език ] [ Беларуски език ] [ Руска литература ] [ Беларуска литература ] [ Украинска литература ] [ Основи на здравето ] [ Чужда литература ] [ Естествена история ] [ Човек, общество, държава ] [ Други учебници ]

§ 8. Трофични нива. Екологични пирамиди

Концепцията за трофичните нива. Трофично ниво- Това е съвкупност от организми, които заемат определена позиция в общата хранителна верига.ДА СЕорганизмите, които получават енергията си от Слънцето през същия брой стъпки, принадлежат към едно и също трофично ниво.

Такава последователност и подчиненост на групи от организми, свързани под формата на трофични нива, представлява потокът от материя и енергия в една екосистема, основата на нейната организация.

Трофична структура на екосистемата.В резултат на последователността на енергийните трансформации в хранителните вериги всяка общност от живи организми в една екосистема придобива определена трофична структура.Трофичната структура на общността отразява връзката между производителите, консументите (отделно от първи, втори и т.н. ред) и разлагащите се, изразена или чрез броя на индивидите на живите организми, или телбиомаса, или съдържащата се в тях енергия, изчислена на единица площ за единица време.

Трофичната структура обикновено се изобразява като екологични пирамиди.Този графичен модел е разработен през 1927 г. от американския зоолог Чарлз Елтън. Основата на пирамидата е първото трофично ниво - нивото на производителите, а следващите етажи на пирамидата се формират от следващите нива - консументи от различни разряди. Височината на всички блокове е еднаква, а дължината е пропорционална на броя, биомасата или енергията на съответното ниво. Има три начина за изграждане на екологични пирамиди.

1. Пирамида на числата(изобилие) отразява броя на отделните организми на всяко ниво. Например, за да нахрани един вълк, му трябват поне няколко заека, които да ловува; За да нахраните тези зайци, имате нужда от доста голямо разнообразие от растения. Понякога пирамидите от числа могат да бъдат обърнати или обърнати с главата надолу. Това се отнася за горските хранителни вериги, където дърветата служат като производители, а насекомите служат като основни потребители. В този случай нивото на първичните потребители е числено по-богато от нивото на производителите (голям брой насекоми се хранят с едно дърво).

2. Пирамида от биомаса- съотношението на масите на организмите от различни трофични нива. Обикновено в сухоземните биоценози общата маса на производителите е по-голяма от всяка следваща връзка. От своя страна общата маса на потребителите от първи ред е по-голяма от тази на потребителите от втори ред и т.н. Ако организмите не се различават твърде много по размер, графиката обикновено води до стъпаловидна пирамида със заострен връх. И така, за производството на 1 кг говеждо месо се нуждаете от 70-90 кг прясна трева.

Във водните екосистеми можете също да получите обърната или обърната пирамида на биомаса, когато биомасата на производителите е по-малка от тази на потребителите, а понякога и на разлагащите. Например, в океана, с доста висока продуктивност на фитопланктон, общата му маса в даден момент може да бъде по-малка от тази на консуматорите (китове, големи риби, миди).

Пирамидите от числа и биомаса отразяват статиченсистеми, т.е. характеризират броя или биомасата на организмите за определен период от време. Те не дават пълна информация за трофичната структура на екосистемата, но позволяват решаването на редица практически проблеми, особено свързани с поддържането на устойчивостта на екосистемите. Пирамидата от числа позволява например да се изчисли допустимото количество улов на риба или отстрел на животни през ловния сезон без последствия за нормалното им размножаване.

3. Пирамида на енергиятаотразява количеството енергиен поток, скоростта на преминаване на хранителната маса през хранителната верига. Структурата на биоценозата се влияе в по-голяма степен не от количеството фиксирана енергия, а от скоростта на производство на храна.

Установено е, че максималното количество енергия, прехвърлено към следващото трофично ниво, в някои случаи може да бъде 30% от предишното и това е в най-добрия случай. В много биоценози и хранителни вериги количеството пренесена енергия може да бъде само 1%.

През 1942 г. американският еколог Р. Линдеман формулира закон на пирамидата на енергиите (закон на 10 процента),според която средно около 10% от енергията, получена на предишното ниво на екологичната пирамида, преминава от едно трофично ниво през хранителните вериги на друго трофично ниво. Останалата част от енергията се губи под формата на топлинно излъчване, движение и др. В резултат на метаболитните процеси организмите губят около 90% от цялата енергия във всяка връзка от хранителната верига, която се изразходва за поддържане на жизнените им функции.

Ако заек изяде 10 кг растителна маса, собственото му тегло може да се увеличи с 1 кг. Лисица или вълк, които ядат 1 кг заешко месо, увеличават масата си само със 100 г. При дървесните растения този дял е много по-нисък поради факта, че дървесината се усвоява слабо от организмите. За тревите и морските водорасли тази стойност е много по-голяма, тъй като те нямат трудносмилаеми тъкани. Въпреки това, общият модел на процеса на пренос на енергия остава: много по-малко енергия преминава през горните трофични нива, отколкото през долните.

Ето защо хранителните вериги обикновено не могат да имат повече от 3-5 (рядко 6) връзки, а екологичните пирамиди не могат да се състоят от голям брой етажи. Крайното звено на хранителната верига, подобно на горния етаж на екологичната пирамида, ще получи толкова малко енергия, че няма да е достатъчно, ако броят на организмите се увеличи.

Това твърдение може да се обясни, като се проследи къде се изразходва енергията от консумираната храна (C). Част от него отива за изграждане на нови клетки, т.е. на увеличение (P). Част от енергията на храната се изразходва за енергиен метаболизъм 7 или за дишане (i?). Тъй като смилаемостта на храната не може да бъде пълна, т.е. 100%, тогава част от несмляната храна под формата на екскременти се отстранява от тялото (F). Уравнението на баланса ще изглежда така:

C = P+Р + Е .

Като се има предвид, че енергията, изразходвана за дишане, не се прехвърля на следващото трофично ниво и напуска екосистемата, става ясно защо всяко следващо ниво винаги ще бъде по-малко от предишното.

Ето защо големите хищни животни винаги са рядкост. Следователно няма и хищници, които да се хранят с вълци. В този случай те просто няма да имат достатъчно храна, тъй като вълците са малко на брой.

Трофичната структура на една екосистема се изразява в сложни хранителни взаимоотношения между съставните й видове. Екологичните пирамиди от числа, биомаса и енергия, изобразени под формата на графични модели, изразяват количествените отношения на организмите с различни начини на хранене: производители, консументи и разлагащи.

1. Определете трофично ниво. 2. Дайте примери за организми, принадлежащи към едно и също трофично ниво. 3. На какъв принцип се изграждат екологичните пирамиди? 4. Защо хранителната верига не може да включва повече от 3 - 5 звена?

Обща биология: Учебник за 11. клас на 11-годишно средно училище за основно и напреднало ниво. Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, Н.А. Lemeza et al., Ed. Н.Д. Лисова.- Мн.: Беларус, 2002.- 279 с.

Съдържание на учебника Обща биология: Учебник за 11. клас:

Глава 1. Вид - единица на съществуване на живите организми

• § 2. Популацията е структурна единица на вида. Характеристики на населението

Глава 2. Връзки на видовете, популациите с околната среда. Екосистеми

• § 6. Екосистема. Връзки на организмите в една екосистема. Биогеоценоза, структура на биогеоценозата
• § 7. Движение на материя и енергия в екосистема. Силови вериги и мрежи
• § 9. Кръговратът на веществата и потокът на енергия в екосистемите. Продуктивност на биоценозите

Глава 3. Формиране на еволюционни възгледи

• § 13. Предпоставки за възникването на еволюционната теория на Чарлз Дарвин
• § 14. Обща характеристика на еволюционната теория на Чарлз Дарвин

Глава 4. Съвременни идеи за еволюцията

• § 18. Развитие на еволюционната теория в следдарвиновия период. Синтетична теория на еволюцията
• § 19. Населението е елементарна единица на еволюцията. Предпоставки за еволюция

Глава 5. Произход и развитие на живота на Земята

• § 27. Развитие на идеи за произхода на живота. Хипотези за произхода на живота на Земята
• § 32. Основните етапи от еволюцията на флората и фауната
• § 33. Разнообразието на съвременния органичен свят. Принципи на таксономията

Глава 6. Произход и еволюция на човека

• § 35. Формиране на идеи за произхода на човека. Мястото на човека в зоологическата система
• § 36. Етапи и посоки на човешката еволюция. Предшественици на човека. Най-ранните хора
• § 38. Биологични и социални фактори на човешката еволюция. Качествени различия на човек

Както е известно, през 1675 г., т.е. преди повече от триста години, А. Льовенхук открива "animalcules" (малки животни), които по-късно са наречени ресничките. От 1820 г. е установено името Protozoa, което в превод от гръцки означава „протозои животни“. Зоологът К. Зиболд ги счита за специален тип от животинското царство и идентифицира два класа: реснички и коренища. Той също така определи, че простотата на тяхната организация съответства на една клетка. Оттогава едноклетъчността на протозоите стана общоприета и имената „едноклетъчни“ и „протозои“ станаха синоними.

Според нивото на организация всички живи организми се класифицират в две групи. Обичайното разделение на едноклетъчни и многоклетъчни организми изискваше изясняване, след като за изследване на структурата на организмите беше използван електронен микроскоп и се появиха нови методи за изследване. Възникнаха въпроси относно основните различия, определящи нивата на застрояване, както и относно плановете за застрояване. Следователно е необходимо да се разгледа организацията на протозоите - парафилетична група, която обединява представители на органичния свят, класифицирани преди като растения, животни и гъби, но имащи свои специфични характеристики.

Спонтанно поколение

Естеството на протозоите отдавна е предмет на дебат. Някои учени ги смятат за живи молекули или прости комплекси от такива молекули, които са способни на спонтанно генериране, тоест да се появяват сами. Малко учения се придържаха към тези възгледи, особено след брилянтните експерименти на Л. Спаланцани през 18 век. Л. Пастьор през 19 век. опровергаха идеята за спонтанно поколение.

Клетъчна реализация

Други учени смятат протозоите за много сложно организирани същества, които могат да бъдат структурно сравнени с високо организирани животни. Те виждат основата за това във факта, че в тялото на многоклетъчните организми има структури, които не са разделени на клетки, например синцитии. Въз основа на подобни възгледи зоологът Дж. Хаджи през 50-60-те години на ХХ век. дори изложи теория за произхода на многоклетъчните животни чрез целуларизация. Откривайки приликата на ресничките с най-примитивните ресничести червеи, така наречените чревни червеи, Хаджи предполага, че когато части от тялото на ресничестите, съдържащи органели, се разделят и между тях се образуват прегради, възниква многоклетъчен организъм. Следователно, по своята същност, ресничките са сравними с целия организъм на по-ниските многоклетъчни организми. Въпреки това, след електронномикроскопски изследвания беше доказано, че теорията за клетъчната клетъчност се основава само на външни аналогии и конвергентни прилики.

Клетъчна теория на Т. Шван

От гледна точка на клетъчната теория, разработена от М. Шлейден и Т. Шван, протозоите са едноклетъчни организми. Според съвременните учени, които се придържат към тези възгледи, протозоите са клетки, които функционално са организми. Функциите обаче не могат да съществуват отделно от определени структури. По този начин съвременната дефиниция на протозоите като микроскопични едноклетъчни животни, които са физиологично независими организми, не съответства на сегашното ниво на познание. Задоволително определение на протозоите може да бъде дадено след отговор на следните въпроси: протозоите само едноклетъчни организми ли са? Размерите им винаги ли са микроскопично малки? Изключително животни ли са? Дали те са организми само във физиологичен смисъл?

Подцарството Едноклетъчни (Протозои) обединява животни, чието тяло се състои от една клетка. Изпълнява функциите на самостоятелен организъм. Протозойната клетка се състои от цитоплазма, органели и едно или повече ядра. В него се осъществява обмяната на вещества с външната среда и процесите на размножаване и развитие.

Много едноклетъчни организми имат специални органели (движение, хранене, екскреция), които са възникнали в резултат на адаптиране към околната среда.

клеткае самовъзпроизвеждаща се формация, отделена от околната среда с плазмена мембрана, която допринася за регулирането на обмена между вътрешната и външната среда.

Протозоите са процъфтяваща и разнообразна група (около 70 000 вида), които обитават водни тела и влажна почва. Те са предимно част от зоопланктона - колекция от малки животни, които живеят в морски и сладководни тела. На сушата се срещат и във водната среда - в почвените капкови води, както и в течната среда в многоклетъчните животни и растения. Въпреки че почвените протозои могат значително да повлияят на броя на бактериите, тяхната стойност все още е несравнимо по-малка от тази на протозоите в сладките и морските водоеми.

Много от най-простите животни са толкова малки и просто конструирани, колкото някои от клетките на големи животни. Но те се различават от тях по това, че могат да живеят самостоятелно. Едноклетъчните животни са добре координиран организъм, който извършва хранене, дишане, отделяне, размножаване, растеж, развитие и метаболизъм. В неговата протоплазма има, така да се каже, разделение на труда: всяка от нейните изолирани, по-малки образувания изпълнява своя собствена специална задача.

Например, ядрото регулира жизнената дейност на целия едноклетъчен организъм и се самовъзпроизвежда, поради което се образуват нови дъщерни организми; храната се смила в храносмилателната вакуола; Съкратителната вакуола отстранява излишната вода и веществата, разтворени в нея, които са вредни за организма.

При неблагоприятни условия много протозои спират да се хранят, губят органите си за движение, покриват се с дебела мембрана и образуват киста. Когато настъпят благоприятни условия, едноклетъчните организми приемат предишния си вид.

Според името Protozoa това подцарство трябва да включва само животни. Но съвременната система от протозои съдържа зелени флагелати (ботаниците ги считат за водорасли), миксомицети и плазмодиофориди (според миколозите това са гъби) и т.н. В това отношение древните протозои най-вероятно могат да се считат за първоначалната група, дала началото на и гъби, растения и животни. Следователно понастоящем идентифицирането на специално царство на протистите и неговото противопоставяне на царствата на растенията и животните трябва да се счита за признато. Идентификацията на царството на протистите принадлежи на известния зоолог и еволюционист Е. Хекел (1866 г.). Протозоите могат да бъдат разграничени в протистната система като подцарство.

Едноклетъчните организми са преминали през дълъг път на еволюция, по време на който е възникнало тяхното огромно разнообразие. В зависимост от сложността на структурата и методите на движение се разграничават няколко вида протозои. Материал от сайта

• Саркофлагелати (Sarcomastigophores).
  • Sarcodaceae.

От времето на Линей до наши дни протозоите привличат вниманието на учените по различни причини. Възникна дори специална наука - протозоология.

Всички общности от растения, животни, микроорганизми, гъби, които са в тясна връзка помежду си, създавайки неразривна система от взаимодействащи организми и техните популации - биоценоза, което се нарича още общност.

Производителите в гората са дървета, храсти, треви и мъхове.

Консуматори са животни, птици, насекоми.

Разложителите са земни.

Производители в езерото са плаващи растения, водорасли и синьо-зелени.

Консуматори са насекоми, земноводни, ракообразни, тревопасни и хищни риби.

Разложителите са водни форми на гъби и растения.

Пример за екосистема е широколистна гора. Широколистните гори включват бук, дъб, габър, липа, клен, трепетлика и други дървета, чиято зеленина окапва през есента. В гората има няколко нива от растения: високи и ниски дървесни, храсти, треви и мъх. Растенията в горните нива са по-светлолюбиви и по-добре адаптирани към колебанията в температурата и влажността, отколкото растенията в долните нива. Храстите, тревите и мъховете в гората са устойчиви на сянка, през лятото те съществуват в здрач, който се образува след пълното разрастване на листата на дърветата. На повърхността на почвата лежи постеля, състояща се от полуразложени останки, паднали листа, клонки от дървета и храсти и мъртва трева.

Фауната на широколистните гори е богата. Има много ровещи гризачи, ровещи насекомоядни и хищници. Има бозайници, които живеят по дърветата. Птиците гнездят в различни слоеве на гората: на земята, в храсти, по стволове или в хралупи и по върховете на дърветата. Има много насекоми, които се хранят с листа и дървесина. Огромен брой безгръбначни животни, гъби и бактерии живеят в постелята и горните почвени хоризонти.

Свойства на биогеоценозите.

Устойчивост.

Устойчивостта е способността на общността и екосистемата да издържат на промените, причинени от външни влияния. Способността на организмите да понасят неблагоприятни условия и високият репродуктивен потенциал осигуряват запазването на популациите в екосистемата, което гарантира нейната устойчивост.

Саморегулация.

Биогеоценоза (на примера на дъбова гора)
1. Дубрава като естествена общност (биогеоценоза), характеризираща се с цялост и устойчивост

• Типът природна общност, която разгледахме по време на екскурзията, дъбовата гора, е една от най-сложните сред сухоземните биогеоценози. Е, първо, какво е биогеоценоза? Биогеоценозата е комплекс от взаимосвързани видове (популации от различни видове), живеещи на определена територия с повече или по-малко хомогенни условия на живот. Това определение ще е необходимо за бъдеща употреба. Дъбовата горичка е съвършена и устойчива екологична система, способна да съществува векове наред при постоянни външни условия. Биогеоценозата на дъбовата гора се състои от повече от сто вида растения и няколко хиляди вида животни. Ясно е, че при такова разнообразие от видове, обитаващи дъбовата гора, ще бъде трудно да се разклати стабилността на тази биогеоценоза чрез унищожаване на един или няколко вида растения или животни. Трудно е, защото в резултат на дългото съвместно съществуване на растителни и животински видове от различни видове те се превърнаха в единна и съвършена биогеоценоза - дъбова гора, която, както беше споменато по-горе, е способна да съществува векове наред при постоянни външни условия.

2. Основните компоненти на биогеоценозата и връзките между тях; Растенията са основната връзка в екосистемата.

• Основата на по-голямата част от биогеоценозата са зелените растения, които, както е известно, са производители на органична материя (производители). И тъй като в биогеоценозата задължително има тревопасни и месоядни животни - потребители на жива органична материя (консуматори) и накрая, разрушители на органични остатъци - главно микроорганизми, които разграждат органичните вещества до прости минерални съединения (разложители), не е трудно да отгатнат защо растенията са основното звено в екосистемата. Но тъй като в биогеоценозата всеки консумира органични вещества или съединения, образувани след разграждането на органични вещества, и е ясно, че ако растенията, основният източник на органична материя, изчезнат, тогава животът в биогеоценозата практически ще изчезне.

3. Кръговратът на веществата в биогеоценозата. Значение в цикъла на растенията, използващи слънчева енергия

• Кръговратът на веществата в биогеоценозата е необходимо условие за съществуването на живот. Възниква в процеса на формирането на живота и се усложнява по време на еволюцията на живата природа. От друга страна, за да е възможна циркулацията на веществата в една биогеоценоза, е необходимо в екосистемата да има организми, които създават органични вещества от неорганични и преобразуват енергията на слънчевата радиация, както и организми, които използват тези органични вещества и ги превръщат отново в неорганични съединения. Според начина на хранене всички организми се делят на две групи - автотрофи и хетеротрофи. Автотрофите (главно растения) използват неорганични съединения от околната среда, за да синтезират органични вещества. Хетеротрофите (животни, хора, гъби, бактерии) се хранят с готови органични вещества, синтезирани от автотрофи. Следователно хетеротрофите зависят от автотрофите. Във всяка биогеоценоза всички запаси от неорганични съединения биха изсъхнали много скоро, ако не се подновяват по време на живота на организмите. В резултат на дишане, разлагане на животински трупове и растителни остатъци, органичните вещества се трансформират в неорганични съединения, които отново се връщат в естествената среда и отново могат да бъдат използвани от автотрофите. Така в биогеоценозата, в резултат на жизнената дейност на организмите, има непрекъснат поток от атоми от неживата природа към живата природа и обратно, затваряйки се в цикъл. За циркулацията на веществата е необходим приток на енергия отвън. Източникът на енергия е Слънцето. Движението на материята, причинено от дейността на организмите, се извършва циклично, може да се използва многократно, докато потокът на енергия в този процес е еднопосочен. Радиационната енергия на Слънцето в биогеоценозата се превръща в различни форми: в енергията на химичните връзки, в механичната и накрая във вътрешната енергия. От всичко казано става ясно, че циркулацията на веществата в биогеоценозата е необходимо условие за съществуването на живота и растенията (автотрофи), най-важната връзка в него.

4. Разнообразие на видовете в биогеоценозата, тяхната приспособимост към съвместен живот.

• Характерна особеност на дъбовата гора е видовото разнообразие на растителността. Както бе споменато по-горе, биогеоценозата на дъбовата гора се състои от повече от сто растителни вида и няколко хиляди животински вида. Има интензивна конкуренция между растенията за основните условия на живот: пространство, светлина, вода с разтворени в нея минерали. В резултат на дългосрочен естествен подбор растенията от дъбовата гора са развили адаптации, които позволяват на различните видове да съществуват заедно. Това ясно се проявява в наслоеността, характерна за дъбовите гори. Горният слой се формира от най-светлолюбивите дървесни видове: дъб, ясен, липа. По-долу са придружаващите ги по-малко светлолюбиви дървета: клен, ябълка, круша и др. Още по-ниско е слой от подраст, образуван от различни храсти: леска, еуоним, зърнастец, калина и др. почва. Колкото по-нисък е нивото, толкова по-устойчиви на сянка са растенията, които го образуват. Подреждането се изразява и в местоположението на кореновите системи. Дърветата в горните слоеве имат най-дълбоката коренова система и могат да използват вода и минерали от по-дълбоките слоеве на почвата.

5. Хранителни връзки, екологична пирамида.

6. Популации на растения и животни; фактори, предизвикващи промени в числата; саморегулация в биогеоценозата.

7. Промени в биогеоценозата през пролетта: в живота на растенията и животните.

8. Възможни посоки на промяна в биогеоценозата.

• Всяка биогеоценоза се развива и еволюира. Водещата роля в процеса на промяна на земните биогеоценози принадлежи на растенията, но тяхната дейност е неотделима от дейността на другите компоненти на системата, а биогеоценозата винаги живее и се променя като едно цяло. Промяната настъпва в определени посоки и продължителността на съществуване на различните биогеоценози е много различна. Пример за промяна в недостатъчно балансирана система е прерастването на резервоар. Поради липсата на кислород в дънните слоеве на водата, част от органичната материя остава неокислена и не се използва в по-нататъшния цикъл. В крайбрежната зона се натрупват останките от водна растителност, образувайки торфени отлагания. Резервоарът става плитък. Крайбрежната водна растителност се простира до центъра на резервоара и се образуват торфени находища. Езерото постепенно се превръща в блато. Заобикалящата земна растителност постепенно се придвижва към мястото на бившия резервоар. В зависимост от местните условия тук може да се появи острица, гора или друг вид биогеоценоза. Дъбовата гора може да се превърне и в различен тип биогеоценоза. Например, след изсичане на дървета, тя може да се превърне в ливада, поле (агроценоза) или нещо друго.

9. Влиянието на човешката дейност върху биогеоценозата; мерките, които трябва да се предприемат за защитата му.

• Човекът наскоро започна много активно да влияе върху живота на биогеоценозата. Стопанската дейност на човека е мощен фактор за преобразуване на природата. В резултат на тази дейност се формират уникални биогеоценози. Те включват например агроценози, които са изкуствени биогеоценози, които възникват в резултат на човешката селскостопанска дейност. Примерите включват изкуствено създадени ливади, ниви и пасища. Изкуствените биогеоценози, създадени от човека, изискват неуморно внимание и активна намеса в техния живот. Разбира се, има много прилики и разлики в изкуствените и естествените биогеоценози, но няма да се спираме на това. Човекът също влияе върху живота на естествените биогеоценози, но, разбира се, не толкова, колкото върху агроценозите. Пример е горското стопанство, създадено за засаждане на млади дървета, както и за ограничаване на лова. Пример могат да бъдат и природни резервати и национални паркове, създадени за защита на определени видове растения и животни. Създават се и масови общества, насърчаващи опазването и защитата на околната среда, като „зеленото“ общество и др.

10. Заключение: използвайки примера на екскурзионна разходка през естествена биогеоценоза - дъбова горичка, разбрахме и анализирахме защо дъбовата горичка е холистична и стабилна, какви са основните компоненти на биогеоценозата, каква е тяхната роля и какви връзки съществуват между тях, ние също анализирахме защо циркулацията на веществата в биогеоценозата е необходимо условие за съществуване на живот, също така открихме как цялото разнообразие от видове, живеещи в дъбовата горичка, не влиза в конфликт помежду си, позволявайки взаимно да се развиват нормално , анализира какви хранителни връзки съществуват в дъбовата горичка и анализира такава концепция като екологична пирамида, обоснова факторите, причиняващи промени в числеността и такова явление като саморегулация, установи какви промени настъпват в биогеоценозата през пролетта и анализира възможните посоките на еволюцията на биогеоценозите, както и как хората влияят върху живота в биогеоценозите. Като цяло, използвайки примера на дъбовите горички, животът на биогеоценозите беше напълно анализиран

Животът на Земята се е появил преди милиарди години и оттогава живите организми стават все по-сложни и разнообразни. Има достатъчно доказателства, че целият живот на нашата планета има общ произход. Въпреки че механизмът на еволюцията все още не е напълно разбран от учените, самият му факт е извън съмнение. Тази публикация е за пътя, по който е тръгнало развитието на живота на Земята от най-простите форми до хората, каквито са били нашите далечни предци преди много милиони години. И така, от кого е дошъл човекът?

Земята е възникнала преди 4,6 милиарда години от облак газ и прах около Слънцето. В началния период от съществуването на нашата планета условията на нея не бяха много удобни - в околното космическо пространство все още летяха много отломки, които непрекъснато бомбардираха Земята. Смята се, че преди 4,5 милиарда години Земята се е сблъскала с друга планета, което е довело до образуването на Луната. Първоначално Луната беше много близо до Земята, но постепенно се отдалечи. Поради честите сблъсъци по това време повърхността на Земята беше в разтопено състояние, имаше много плътна атмосфера и повърхностните температури надвишаваха 200°C. След известно време повърхността се втвърдила, образувала се земната кора и се появили първите континенти и океани. Най-старите изследвани скали са на 4 милиарда години.

1) Най-древният прародител. Архея.

Животът на Земята се е появил, според съвременните представи, преди 3,8-4,1 милиарда години (най-ранните открити следи от бактерии са на 3,5 милиарда години). Все още не е надеждно установено как точно е възникнал животът на Земята. Но вероятно още преди 3,5 милиарда години е имало едноклетъчен организъм, който е имал всички характеристики, присъщи на всички съвременни живи организми и е бил общ прародител на всички тях. От този организъм всички негови потомци са наследили структурни особености (всички те се състоят от клетки, заобиколени от мембрана), метод за съхраняване на генетичния код (в ДНК молекули, усукани в двойна спирала), метод за съхраняване на енергия (в АТФ молекули) , и т.н. От този общ предшественик имаше три основни групи едноклетъчни организми, които все още съществуват днес. Първо бактериите и археите се разделиха помежду си, а след това от археите се развиха еукариоти - организми, чиито клетки имат ядро.

Археите почти не са се променили през милиарди години еволюция; най-древните предци на хората вероятно са изглеждали приблизително по същия начин

Въпреки че археите са дали началото на еволюцията, много от тях са оцелели до днес почти непроменени. И това не е изненадващо - от древни времена археите са запазили способността си да оцеляват в най-екстремни условия - при липса на кислород и слънчева светлина, в агресивна - кисела, солена и алкална среда, при високи (някои видове се чувстват страхотно дори в вряща вода) и ниски температури, при високо налягане, те също са способни да се хранят с голямо разнообразие от органични и неорганични вещества. Техните далечни високоорганизирани потомци изобщо не могат да се похвалят с това.

2) Еукариоти. Камшичести.

Дълго време екстремните условия на планетата възпрепятстваха развитието на сложни форми на живот, а бактериите и археите царуваха върховно. Преди около 3 милиарда години цианобактериите се появяват на Земята. Те започват да използват процеса на фотосинтеза, за да абсорбират въглерод от атмосферата, освобождавайки кислород в процеса. Освободеният кислород първо се изразходва от окисляването на скалите и желязото в океана и след това започва да се натрупва в атмосферата. Преди 2,4 милиарда години настъпва "кислородна катастрофа" - рязко увеличаване на съдържанието на кислород в земната атмосфера. Това води до големи промени. За много организми кислородът се оказва вреден и те умират, като се заменят с тези, които, напротив, използват кислород за дишане. Съставът на атмосферата и климатът се променят, стават много по-студени поради спад на парниковите газове, но се появява озонов слой, който предпазва Земята от вредното ултравиолетово лъчение.

Преди около 1,7 милиарда години еукариотите са се развили от археи - едноклетъчни организми, чиито клетки са имали по-сложна структура. Техните клетки, по-специално, съдържаха ядро. Появяващите се еукариоти обаче са имали повече от един предшественик. Например, митохондриите, основни компоненти на клетките на всички сложни живи организми, са еволюирали от свободно живеещи бактерии, уловени от древни еукариоти.

Има много разновидности на едноклетъчни еукариоти. Смята се, че всички животни и следователно хората са произлезли от едноклетъчни организми, които са се научили да се движат с помощта на флагел, разположен в задната част на клетката. Камшичетата също помагат за филтриране на водата в търсене на храна.

Хоанофлагелати под микроскоп, както смятат учените, всички животни някога са произлезли от такива същества

Някои видове флагелати живеят обединени в колонии; смята се, че първите многоклетъчни животни някога са възникнали от такива колонии от протозойни флагелати.

3) Развитие на многоклетъчните организми. Билатерия.

Преди около 1,2 милиарда години се появяват първите многоклетъчни организми. Но еволюцията все още напредва бавно и освен това се възпрепятства развитието на живота. Така преди 850 милиона години започва глобалното заледяване. Планетата е покрита с лед и сняг повече от 200 милиона години.

За съжаление точните подробности за еволюцията на многоклетъчните организми са неизвестни. Но е известно, че след известно време първите многоклетъчни животни се разделят на групи. Гъбите и ламеларните гъби, които са оцелели до днес без особени промени, нямат отделни органи и тъкани и филтрират хранителни вещества от водата. Коелентерните не са много по-сложни, имат само една кухина и примитивна нервна система. Всички други по-развити животни, от червеи до бозайници, принадлежат към групата на билатериите и тяхната отличителна черта е двустранната симетрия на тялото. Не е известно със сигурност кога са се появили първите билатерии; вероятно това се е случило малко след края на глобалното заледяване. Формирането на двустранна симетрия и появата на първите групи двустранни животни вероятно е настъпило между 620 и 545 милиона години. Находки от изкопаеми отпечатъци от първите билатерии датират отпреди 558 милиона години.

Kimberella (отпечатък, външен вид) - един от първите открити видове Bilateria

Скоро след появата си билатериите се разделят на протостоми и дейтеростоми. Почти всички безгръбначни животни произлизат от протостоми - червеи, мекотели, членестоноги и др. Еволюцията на дейтеростомите води до появата на бодлокожи (като морски таралежи и звезди), хемихордови и хордови (което включва и човека).

Наскоро останките на същества, наречени Saccorhytus coronarius.Те са живели преди около 540 милиона години. По всички признаци това малко (с размери само около 1 mm) същество е прародител на всички дейтеростомни животни и следователно на хората.

Saccorhytus coronarius

4) Появата на хордови. Първата риба.

Преди 540 милиона години се случва „Кембрийският взрив“ - за много кратък период от време се появяват огромен брой различни видове морски животни. Фауната от този период е добре проучена благодарение на Burgess Shale в Канада, където са запазени останките на огромен брой организми от този период.

Някои от камбрийските животни, чиито останки са намерени в шистите Бърджис

Много удивителни животни, за съжаление отдавна изчезнали, са открити в шистите. Но една от най-интересните находки беше откриването на останките от малко животно, наречено pikaia. Това животно е най-ранният открит представител на типа хордови.

Пикая (останки, рисунка)

Pikaia имаше хриле, просто черво и кръвоносна система, както и малки пипала близо до устата. Това малко животно с размер около 4 см прилича на съвременните ланцетници.

Не след дълго рибата се появи. Първото намерено животно, което може да бъде класифицирано като риба, се счита за Haikouichthys. Той беше дори по-малък от Пикая (само 2,5 см), но вече имаше очи и мозък.

Ето как изглеждаше Haykowihthys

Pikaia и Haikouihthys се появяват между 540 и 530 милиона години.

След тях много по-големи риби скоро се появиха в моретата.

Първите изкопаеми риби

5) Еволюция на рибите. Панцирни и ранни костни риби.

Еволюцията на рибите продължи доста дълго време и в началото те изобщо не бяха доминиращата група живи същества в моретата, както днес. Напротив, те трябваше да избягат от такива големи хищници като ракообразните. Появиха се риби, при които главата и част от тялото бяха защитени от черупка (смята се, че черепът впоследствие се е развил от такава черупка).

Първите риби са били без челюст; вероятно са се хранели с малки организми и органични остатъци, смучейки и филтрирайки вода. Само преди около 430 милиона години се появяват първите риби с челюсти - плакодерми, или бронирани риби. Главата и част от торса им бяха покрити с костна черупка, покрита с кожа.

Древна черупчеста риба

Някои от бронираните риби станаха големи и започнаха да водят хищнически начин на живот, но по-нататъшна стъпка в еволюцията беше направена благодарение на появата на костни риби. Предполага се, че общият предшественик на хрущялните и костните риби, които обитават съвременните морета, произхожда от бронирани риби, а самите бронирани риби, акантодите, които се появяват приблизително по същото време, както и почти всички безчелюстни риби впоследствие изчезват.

Entelognathus primordialis - вероятна междинна форма между бронираните и костните риби, живял преди 419 милиона години

Първата открита костна риба и следователно прародител на всички сухоземни гръбначни животни, включително хората, се счита за Guiyu Oneiros, живял преди 415 милиона години. В сравнение с хищните бронирани риби, които достигаха дължина от 10 м, тази риба беше малка - само 33 см.

Гуию Онейрос

6) Рибите излизат на сушата.

Докато рибите продължават да се развиват в морето, растенията и животните от други класове вече са достигнали сушата (следи от присъствието на лишеи и членестоноги върху нея са открити още преди 480 милиона години). Но в крайна сметка рибите също започнаха да разработват земя. От първите костни риби възникват два класа - лъчеперки и лобопери. По-голямата част от съвременните риби са лъчеперки и са идеално приспособени за живот във вода. Лобоперите риби, напротив, са се адаптирали към живота в плитки води и малки сладководни тела, в резултат на което перките им са се удължили и плувният им мехур постепенно се е превърнал в примитивни бели дробове. В резултат на това тези риби се научиха да дишат въздух и да пълзят по сушата.

Еустеноптерон ( ) е една от изкопаемите риби с лобови перки, която се счита за прародител на сухоземните гръбначни животни. Тези риби са живели преди 385 милиона години и са достигали дължина от 1,8 m.

Еустеноптерон (реконструкция)

- друга риба с перки, която се счита за вероятна междинна форма на еволюцията на рибите в земноводни. Вече можеше да диша с дробовете си и да пълзи на сушата.

Пандерихтис (реконструкция)

Тиктаалик, чиито останки бяха намерени, датиращи отпреди 375 милиона години, беше още по-близо до земноводните. Имаше ребра и бели дробове, можеше да върти главата си отделно от тялото.

Тикталик (реконструкция)

Едно от първите животни, които вече не са класифицирани като риби, а като земноводни, са ихтиостеги. Те са живели преди около 365 милиона години. Тези малки животни, дълги около метър, въпреки че вече имаха лапи вместо перки, все още трудно можеха да се движат по сушата и водеха полуводен начин на живот.

Ихтиостега (реконструкция)

По времето на появата на гръбначните животни на сушата се случи друго масово изчезване - девонското. Започва преди приблизително 374 милиона години и води до изчезването на почти всички безчелюстни риби, бронирани риби, много корали и други групи живи организми. Въпреки това първите земноводни оцеляха, въпреки че им отне повече от един милион години, за да се адаптират повече или по-малко към живота на сушата.

7) Първите влечуги. Синапсиди.

Периодът на карбон, който започва преди около 360 милиона години и продължава 60 милиона години, е много благоприятен за земноводните. Значителна част от земята беше покрита с блата, климатът беше топъл и влажен. При такива условия много земноводни продължиха да живеят във или близо до вода. Но преди приблизително 340-330 милиона години някои от земноводните решили да изследват по-сухи места. Те развиха по-силни крайници, по-развити бели дробове, а кожата им, напротив, стана суха, за да не губи влага. Но за да живеят далеч от водата наистина дълго време, беше необходима друга важна промяна, тъй като земноводните, подобно на рибите, хвърляха хайвера си и тяхното потомство трябваше да се развива във водна среда. И преди около 330 милиона години се появяват първите амниоти, тоест животни, способни да снасят яйца. Черупката на първите яйца все още беше мека и не твърда, но те вече можеха да бъдат положени на сушата, което означава, че потомството вече може да се появи извън резервоара, заобикаляйки етапа на попова лъжица.

Учените все още са объркани относно класификацията на земноводните от карбоновия период и дали някои фосилни видове трябва да се считат за ранни влечуги или все още земноводни, които са придобили само някои характеристики на влечуги. По един или друг начин тези или първите влечуги, или влечугоподобните земноводни изглеждаха по следния начин:

Westlotiana е малко животно с дължина около 20 см, съчетаващо характеристиките на влечуги и земноводни. Живял преди около 338 милиона години.

И тогава ранните влечуги се разделят, давайки началото на три големи групи животни. Палеонтолозите разграничават тези групи по структурата на черепа - по броя на дупките, през които могат да преминават мускулите. На снимката отгоре надолу има черепи анапсид, синапсидИ диапсид:

В същото време анапсидите и диапсидите често се комбинират в група сауропсиди. Изглежда, че разликата е напълно незначителна, но по-нататъшното развитие на тези групи пое напълно различни пътища.

Сауропсидите дават началото на по-напреднали влечуги, включително динозаври, а след това и птици. Синапсидите дадоха началото на клон от животноподобни гущери, а след това и на бозайници.

Преди 300 милиона години започва пермският период. Климатът стана по-сух и по-студен и ранните синапсиди започнаха да доминират на сушата - пеликозаври. Един от пеликозаврите беше диметродон, който достигаше до 4 метра дължина. Той имаше голямо „платно“ на гърба си, което помагаше за регулиране на телесната температура: бързо да се охлади при прегряване или, обратно, бързо да се затопли, като изложи гърба си на слънце.

Смята се, че огромният диметродон е прародител на всички бозайници и следователно на хората.

8) Цинодонти. Първите бозайници.

В средата на пермския период терапсидите са еволюирали от пеликозаври, по-сходни с животни, отколкото с гущери. Терапсидите изглеждаха по следния начин:

Типичен терапсид от пермския период

През пермския период възникват много видове терапсиди, големи и малки. Но преди 250 милиона години се случва мощен катаклизъм. Поради рязко увеличаване на вулканичната активност, температурата се повишава, климатът става много сух и горещ, големи площи земя се изпълват с лава, а атмосферата е пълна с вредни вулканични газове. Настъпва Голямото пермско изчезване, най-голямото масово измиране на видове в историята на Земята, до 95% от морските и около 70% от сухоземните видове изчезват. От всички терапсиди само една група оцелява - цинодонти.

Цинодонтите са били предимно малки животни, от няколко сантиметра до 1-2 метра. Сред тях имаше както хищници, така и тревопасни.

Cynognathus е вид хищен цинодонт, живял преди около 240 милиона години. Беше дълъг около 1,2 метра, един от възможните предци на бозайниците.

Въпреки това, след като климатът се подобри, цинодонтите не бяха предопределени да превземат планетата. Диапсидите поеха инициативата - динозаврите се развиха от малки влечуги, които скоро заеха повечето екологични ниши. Цинодонтите не можеха да се мерят с тях, те ги мачкаха, трябваше да се крият в дупки и да чакат. Отмъщението отне много време.

Цинодонтите обаче оцеляха възможно най-добре и продължиха да се развиват, заприличвайки все повече и повече на бозайниците:

Еволюция на цинодонтите

И накрая, първите бозайници са се развили от цинодонти. Те бяха малки и вероятно нощни. Опасното съществуване сред голям брой хищници допринесе за силното развитие на всички сетива.

Мегазостродонът се счита за един от първите истински бозайници.

Мегазостродонът е живял преди около 200 милиона години. Дължината му беше само около 10 см. Мегазостродон се хранеше с насекоми, червеи и други малки животни. Вероятно той или друго подобно животно е прародител на всички съвременни бозайници.

Ще разгледаме по-нататъшната еволюция - от първите бозайници до хората - в.

1. Размер на протозоитеобикновено около 10-40 метра. В някои случаи организмите или колониите от организми могат да достигнат няколко mm.
2. Местообитание на протозои- вода и почва, в която обитават всички трофични нива.
3. Протозойно хранене. Те могат да се хранят с едноклетъчни или нишковидни водорасли, други видове протозои, микроскопични гъби, както и бактерии и детрит (продукт от разлагането на тъканите).
4. Размножаване на протозоивъзниква чрез разделяне на две части или многократно разделяне. Има протозои, които се размножават само полово или безполово, но повечето видове правят и двете.

Значението на протозоите.

Протозоите са част от микрофауната и мейофауната и служат за храна на микроскопични безгръбначни и малки риби. Протозоите транспортират водорасли и бактериални продукти до следващите трофични нива. Те са причинители на много заболявания. КамшичестиИ ресничкитепомагат на собствениците си да разграждат целулозата.

Класификация на протозоите.

Най-простите са разделени на:

• Ресничките;
• радиоларии;
• Камшичести;
• спорозои;
• Солнечники;
• корени.