Mõnel organismil on eriline eelis, mis võimaldab neil vastu pidada ka kõige ekstreemsemates tingimustes, kus teised lihtsalt hakkama ei saa. Sellised võimed hõlmavad vastupidavust tohutule rõhule, äärmuslikele temperatuuridele ja teistele. Need kümme olendit meie nimekirjast annavad tõenäosust kõigile, kes julgevad endale kõige vastupidavama organismi tiitli.

10. Himaalaja hüppeämblik

Aasia päritolu metshane on kuulus lendamise poolest üle 6,5 kilomeetri kõrgusel, samas kui kõrgeim inimasustus asub 5100 meetri kõrgusel Peruu Andides. Kõrgusrekord ei kuulu aga mitte hanedele, vaid Himaalaja hüppeämblikule (Euophrys omnisuperstes). See üle 6700 meetri kõrgusel elav ämblik toitub peamiselt väikestest putukatest, mida tuuleiilid sinna kannavad. Põhifunktsioon See putukas suudab ellu jääda peaaegu täieliku hapniku puudumise tingimustes.

9. Hiidkänguru hüppaja


Tavaliselt, kui mõelda loomadele, kes suudavad ilma veeta kõige kauem vastu pidada, tuleb kohe meelde kaamel. Kuid kaamelid suudavad kõrbes ilma veeta elada vaid 15 päeva. Samal ajal saate üllatusega teada, et maailmas on loom, kes suudab elada kogu oma elu ilma tilkagi vett joomata. Hiiglaslik kängurupunker - lähisugulane koprad Nende keskmine eluiga on tavaliselt 3–5 aastat. Tavaliselt saavad nad niiskust toidust, süües erinevaid seemneid. Lisaks ei higi need närilised, vältides sellega täiendavat veekadu. Need loomad elavad tavaliselt Death Valleys ja on praegu ohustatud.

8. Kuumataluvad ussid


Kuna vees olev soojus kandub organismidele tõhusamalt üle, on 50-kraadine veetemperatuur palju ohtlikum kui sama õhutemperatuur. Sel põhjusel vohavad veealustes kuumaveeallikates valdavalt bakterid, mida ei saa öelda mitmerakuliste eluvormide kohta. Siiski on olemas spetsiaalne ussiliik nimega paralvinella sulfincola, mis leiab hea meelega kodu piirkondades, kus vee temperatuur ulatub 45-55 kraadini. Teadlased viisid läbi katse, kus akvaariumi ühte seina soojendati, mille tulemusena selgus, et ussid eelistasid viibida just selles kohas, jättes tähelepanuta jahedamad kohad. Arvatakse, et selle omaduse töötasid välja ussid, et nad saaksid maitsta kuumaveeallikates rohkesti leiduvate bakteritega. Sest neil polnud seda varem looduslikud vaenlased, bakterid olid suhteliselt kerge saak.

7. Gröönimaa hai


Gröönimaa hai on üks suurimaid ja vähem uuritud haid planeedil. Hoolimata asjaolust, et nad ujuvad üsna aeglaselt (iga amatöörujuja võib neist mööduda), on neid näha äärmiselt harva. See on tingitud asjaolust, et seda tüüpi haid elavad tavaliselt 1200 meetri sügavusel. Lisaks on see hai üks külmakindlamaid. Tavaliselt eelistab ta viibida vees, mille temperatuur jääb vahemikku 1–12 kraadi Celsiuse järgi. Kuna need haid elavad külmas vees, peavad nad energiakulu minimeerimiseks liikuma äärmiselt aeglaselt. Nad on toidu osas valimatud ja söövad kõike, mis ette tuleb. Käivad jutud, et nende eluiga on umbes 200 aastat, kuid keegi pole veel suutnud seda kinnitada ega ümber lükata.

6. Kuradi uss


Paljud aastakümned uskusid teadlased, et ainult üherakulised organismid suudavad suurtes sügavustes ellu jääda. Nende arvates seisid mitmerakuliste olendite ees kõrge rõhk, hapnikupuudus ja äärmuslikud temperatuurid. Siis aga avastati mitme kilomeetri sügavuselt mikroskoopilised ussid. Saksa folkloorist pärit deemoni järgi nime saanud halicephalobus mephisto avastati Lõuna-Aafrikas asuvast koopast 2,2 kilomeetrit maapinnast allapoole võetud veeproovidest. Neil õnnestus ekstreemsetes tingimustes üle elada keskkond, mis võimaldas oletada, et Marsil ja teistel meie galaktika planeetidel on elu võimalik.

5. Konnad


Mõned konnaliigid on laialdaselt tuntud oma võime poolest sõna otseses mõttes kogu talve külmuda ja kevade saabudes ellu ärgata. IN Põhja-Ameerika Selliseid konni on leitud viis liiki, kellest levinuim on harilik puukonn. Kuna puukonnad ei ole matmisel väga tugevad, nad lihtsalt peidavad end langenud lehtede alla. Nende veenides on selline aine nagu antifriis ja kuigi nende süda lõpuks peatub, on see ajutine. Nende ellujäämistehnika aluseks on konnamaksast verre sisenev tohutu glükoosikontsentratsioon. Veelgi üllatavam on asjaolu, et konnad suudavad demonstreerida oma võimet külmuda mitte ainult sisse looduskeskkond, aga ka laboritingimustes, võimaldades teadlastel oma saladusi paljastada.

(bänner_ads_inline)


4. Süvamere mikroobid


Me kõik teame, et maailma sügavaim punkt on Mariaani kraav. Selle sügavus ulatub peaaegu 11 kilomeetrini ja rõhk ületab seal atmosfäärirõhu 1100 korda. Mõned aastad tagasi õnnestus teadlastel avastada sealt hiiglaslikud amööbid, mida õnnestus pildistada kõrge eraldusvõimega kaameraga ja mida kaitses klaaskera põhjas valitseva tohutu surve eest. Veelgi enam, hiljutine James Cameroni enda saadetud ekspeditsioon näitas, et Mariaani süviku sügavustes võib eksisteerida ka teisi eluvorme. Saadi põhjasetete proovid, mis tõestasid, et lohk kubises sõna otseses mõttes mikroobidest. See asjaolu hämmastas teadlasi, sest seal valitsevad ekstreemsed olud ja ka tohutu surve pole paradiisist kaugel.

3. Bdelloidea


Liigi Bdelloidea rotiferid on imepisikesed emased selgrootud, keda tavaliselt leidub mage vesi. Pärast nende avastamist pole selle liigi isaseid leitud ning rotiferid ise paljunevad aseksuaalselt, mis omakorda hävitab nende endi DNA. Nad taastavad oma natiivse DNA, süües teist tüüpi mikroorganisme. Tänu sellele võimele suudavad rotiferid taluda äärmist dehüdratsiooni, tegelikult on nad võimelised vastu pidama kiirgustasemele, mis tapaks enamiku meie planeedi elusorganisme. Teadlased usuvad, et nende võime DNA-d parandada tekkis nende vajaduse tõttu ellu jääda äärmiselt kuivas keskkonnas.

2. Prussakas


Levib müüt, et prussakad on ainsad elusorganismid, kes tuumasõja üle elavad. Tegelikult võivad need putukad elada ilma vee ja toiduta mitu nädalat ja veelgi enam, nad võivad elada nädalaid ilma peata. Prussakad on eksisteerinud 300 miljonit aastat, elades kauemaks kui dinosaurused. Discovery Channel viis läbi rea katseid, mis pidid näitama, kas prussakad jäävad võimsa tuumakiirguse all ellu või mitte. Selle tulemusena selgus, et peaaegu pooled putukatest elasid üle 1000-radilise kiirguse (selline kiirgus võib tappa täiskasvanud terve inimese kõigest 10 minuti jooksul, pealegi elas 10% prussakatest üle 10 000 radiaalse kiirguse). rad, mis võrdub Hiroshima tuumaplahvatuse kiirgusega. Kahjuks ei elanud ükski neist väikestest putukatest 100 000 kiirgusdoosi üle.

1. Tardigradid


Pisikesed veeorganismid, mida nimetatakse tardigradideks, on osutunud meie planeedi kõige vastupidavamateks organismideks. Need pealtnäha armsad loomad suudavad üle elada peaaegu kõik ekstreemsed tingimused, olgu selleks kuumus või külm, tohutu surve või kõrge kiirgus. Nad suudavad mõnda aega ellu jääda isegi kosmoses. Ekstreemsetes tingimustes ja äärmise dehüdratsiooni tingimustes suudavad need olendid ellu jääda mitu aastakümmet. Nad ärkavad ellu kohe, kui paned need tiiki.

Täna, 6. oktoobril tähistatakse ülemaailmset loomade elupaigapäeva. Selle püha auks pakume teile valikut 5 loomast, kes on valinud oma koduks kõige ekstreemsemate tingimustega kohad.

Elusorganismid on levinud kogu meie planeedil ja paljud neist elavad ekstreemsete tingimustega kohtades. Selliseid organisme nimetatakse ekstremofiilideks. Nende hulka kuuluvad bakterid, arheed ja ainult mõned loomad. Viimasest räägime selles artiklis. 1. Pompei ussid. Need süvamere mitmekarvalised ussid, mille pikkus ei ületa 13 cm, on ühed kõrgete temperatuuride suhtes vastupidavamad loomad. Seetõttu pole üllatav, et neid võib leida eranditult ookeanide põhjas asuvatest hüdrotermilistest avadest (), kust need on väga mineraliseerunud. kuum vesi. Nii avastati esimest korda Pompei usside koloonia 1980. aastate alguses Vaikse ookeani hüdrotermilistes avades Galapagose saarte lähedal ning hiljem, 1997. aastal, Costa Rica lähedal ja uuesti hüdrotermilistes avades.

Tavaliselt asetab Pompeuse uss oma keha mustade suitsetajate torukujulistesse struktuuridesse, kus temperatuur ulatub 80 ° C-ni, ja ta torkab oma pea sulgedetaoliste struktuuridega väljapoole, kus temperatuur on madalam (umbes 22 ° C). Teadlased on pikka aega püüdnud mõista, kuidas Pompei uss suudab selliseid äärmuslikke temperatuure taluda. Uuringud on näidanud, et selles aitavad teda spetsiaalsed bakterid, mis moodustavad ussi seljale kuni 1 cm paksuse kihi, mis meenutab villast tekki. Sümbiootilises suhtes eritavad ussid oma seljal asuvatest pisikestest näärmetest lima, mis toidavad baktereid, mis omakorda isoleerivad looma keha kõrgete temperatuuride eest. Arvatakse, et neil bakteritel on spetsiaalsed valgud, mis võimaldavad kaitsta usse ja baktereid endid kõrgete temperatuuride eest. 2. Gynaephora röövik. Gröönimaal ja Kanadas elab ööliblikas Gynaephora groenlandica, kes on tuntud oma võime poolest äärmustele vastu pidada. madal temperatuur. Seega taluvad G. groenlandica röövikud külmas kliimas talvitumise ajal külma kuni -70°C! See saab võimalikuks tänu ühenditele (glütserool ja betaiin), mida röövikud hakkavad sünteesima suve lõpus, kui temperatuur langeb. Need ained takistavad jääkristallide teket looma rakkudes ja takistavad seeläbi surnuks külmumist.

See pole aga liigi ainus omadus. Kui enamikul teistel ööliblikaliikidel kulub munast täiskasvanuks arenemiseks umbes kuu, siis G. groenlandica arenemiseks võib kuluda 7–14 aastat! Gynaephora groenlandica selline aeglane kasv on seletatav ekstreemsete keskkonnatingimustega, milles putukas peab arenema. Huvitav on see, et Gynaephora groenlandica röövikud veedavad suurema osa oma elust talveunes ja ülejäänud aja (umbes 5% oma elust) pühendavad nad taimestiku, näiteks arktilise paju pungade söömisele. 3. Õlikärbsed. Nad on ainsad teadusele teadaolevad putukad, kes võivad toornaftas elada ja sellest toituda. See liik avastati esmakordselt Californias asuvas La Brea rantšos, kus asuvad mitmed tõrvajärved.


Autorid: Michael S. Caterino & Cristina Sandoval. Nagu teada, on õli enamiku loomade jaoks väga mürgine aine. Vastsetena ujuvad õlikärbsed aga õlipinna lähedal ja hingavad läbi spetsiaalsete spiraalide, mis ulatuvad õlikile kohale. Kärbsed söövad suur hulkõli, vaid peamiselt sinna sattuvad putukad. Mõnikord on kärbeste sooled täielikult õliga täidetud. Teadlased pole veel kirjeldanud paaritumiskäitumine need kärbsed, samuti kus nad munevad. Siiski eeldatakse, et naftabasseinis seda ei juhtu.


Bituumeni järv La Brea rantšos Californias. Huvitaval kombel võib õli temperatuur basseinis ulatuda 38°C-ni, kuid vastsed taluvad neid muutusi kergesti. 4. Arteemia. Ameerika Utah' osariigi loodeosas asuva Suure Soolajärve soolsus ulatub 270 ppm-ni (võrdluseks: Maailma ookeani kõige soolasema mere – Punase mere – soolsus on vaid 41 ppm). Veehoidla ülikõrge soolsus muudab selle eluks sobimatuks kõigile selles elavatele olenditele, välja arvatud kaldikärbeste vastsed, mõned vetikad ja soolvees krevetid – pisikesed koorikloomad.

Viimased, muide, ei ela mitte ainult selles järves, vaid ka teistes veekogudes, mille soolsus ei ole madalam kui 60 ppm. See funktsioon võimaldab Artemial vältida kooselu enamiku röövloomade liikidega, näiteks kaladega. Nendel koorikloomadel on segmenteeritud keha, mille otsas on lai lehelaadne lisand ja mille pikkus ei ületa tavaliselt 12 millimeetrit. Neid kasutatakse laialdaselt akvaariumikalade toiduna ja neid kasvatatakse ka akvaariumites. 5. Tardigradid. Need pisikesed, kuni 1 millimeetri pikkused olendid on kõige kuumakindlamad loomad. Nad elavad planeedi erinevates kohtades. Näiteks leiti neid kuumaveeallikatest, kus temperatuur ulatus 100 °C-ni, ja Himaalaja tipus paksu jääkihi all, kus temperatuur oli palju alla nulli. Ja peagi avastati, et need loomad ei talu mitte ainult äärmuslikke temperatuure, vaid ka ilma toidu ja veeta üle 10 aasta!


Teadlased on avastanud, et võime peatada ainevahetust aitab neil selles krüptoobioosi seisundis, kui keemilised protsessid looma kehas lähenevad nullile. Sellises olekus võib tardigraadi kehas veesisaldus langeda 1%-ni! Ja pealegi sõltub suuresti veeta hakkama saamine kõrge tase eriline aine selle looma kehas on mitteredutseeriv suhkurtrehaloos, mis kaitseb membraane hävimise eest. Huvitav on see, et kuigi tardigradid on võimelised elama ekstreemsete tingimustega kohtades, võib paljusid liike leida ka pehmemas keskkonnas, näiteks järvedel, tiikidel või niitudel. Tardigrade esineb kõige sagedamini niiskes keskkonnas, samblates ja samblikes.

Kuumaveeallikates, mida tavaliselt leidub vulkaanilistes piirkondades, on üsna rikas elav populatsioon.

Ammu, kui bakteritel ja teistel madalamatel olenditel oli kõige pealiskaudseim arusaamine, tehti kindlaks unikaalse taimestiku ja loomastiku olemasolu vannides. Näiteks 1774. aastal teatas Sonnerath kalade olemasolust Islandi kuumaveeallikates, mille temperatuur oli 69°. Seda järeldust ei kinnitanud hiljem Islandi vannide osas teised uurijad, kuid sarnaseid tähelepanekuid tehti ka mujal. Ischia saarel märkis Ehrenberg (1858) kalade esinemist allikates, mille temperatuur on üle 55°. Hoppe-Seyler (1875) nägi ka kalu vees, mille temperatuur oli samuti umbes 55°. Isegi kui eeldada, et kõigil märgitud juhtudel on termomeetria tehtud ebatäpselt, on siiski võimalik teha järeldus mõne kala võime kohta elada üsna kõrgel temperatuuril. Lisaks kaladele täheldati termides mõnikord ka konnade, usside ja molluskite esinemist. Hilisemal ajal avastati siit ka lihtloomi.

1908. aastal ilmus Isseli teos, kes pani täpsemalt paika kuumaveeallikates elava loomamaailma temperatuuripiirid.

Koos loomamaailmaga on vetikate esinemine termides äärmiselt kergesti tuvastatav, moodustades mõnikord võimsaid saasteid. Rodina (1945) järgi ulatub kuumaveeallikatesse kogunenud vetikate paksus sageli mitme meetrini.

Termofiilsete vetikate seostest ja nende koostist määravatest teguritest oleme rubriigis “Kõrgel temperatuuril elavad vetikad” piisavalt rääkinud. Siinkohal meenutame vaid, et kuumuskindlamad neist on sinivetikad, mis võivad areneda kuni 80-85° temperatuurini. Rohevetikad taluvad temperatuuri veidi üle 60° ja ränivetikad lakkavad arenema umbes 50° juures.

Nagu juba märgitud, mängivad termilistes vannides arenevad vetikad olulist rolli erinevat tüüpi soomuste moodustumisel, mis sisaldavad mineraalseid ühendeid.

Termofiilsetel vetikatel on suur mõju termiliste vannide bakteripopulatsiooni arengule. Oma eluea jooksul eralduvad nad eksosmoosi teel vette teatud koguse orgaanilisi ühendeid, mis hukkudes loovad isegi bakteritele üsna soodsa substraadi. Seetõttu pole üllatav, et termaalvete bakterite populatsioon on kõige rikkalikumalt esindatud vetikate kogunemispaikades.

Liikudes edasi kuumaveeallikate termofiilsete bakterite juurde, tuleb märkida, et meie riigis on neid uurinud paljud mikrobioloogid. Siinkohal tuleb ära märkida Tsiklinskaja (1899), Gubini (1924-1929), Afanasjeva-Kesteri (1929), Egorova (1936-1940), Volkova (1939), Rodina (1945) ja Isatšenko (1948) nimed.

Enamik kuumaveeallikatega tegelenud teadlasi piirdus neisse bakteriaalse taimestiku rajamisega. Ainult suhteliselt vähesed mikrobioloogid käsitlesid termovannides leiduvate bakterite elu põhiaspekte.

Oma ülevaates keskendume ainult viimase rühma uuringutele.

Mitmes riigis on kuumaveeallikatest leitud termofiilseid baktereid – Nõukogude Liit, Prantsusmaa, Itaalia, Saksamaa, Slovakkia, Jaapan jne Kuna kuumaveeallikate veed on sageli orgaaniliste ainete vaesed, pole üllatav, et need sisaldavad mõnikord väga väikeses koguses saprofüütseid baktereid.

Autotroofselt toituvate bakterite, mille hulgas on termides üsna laialt levinud raua- ja väävlibakterid, paljunemise määrab peamiselt vee keemiline koostis, aga ka temperatuur.

Mõnda kuumast veest eraldatud termofiilset bakterit on kirjeldatud uute liikidena. Sarnaste vormide hulka kuuluvad: Bac. thermophilus filiformis. uurinud Tsiklinskaja (1899), kaks eoskandvat varda - Bac. ludwigi ja Bac. ilidzensis capsulatus isoleeris Karlinsky (1895), Spirochaeta daxensis isoleeris Cantacuzene (1910) ja Thiospirillum pistiense isoleeris Churda (1935).

Kuumaveeallikate veetemperatuur mõjutab suuresti bakteripopulatsiooni liigilist koosseisu. Madalama temperatuuriga vetest leiti kokke ja spiroheeditaolisi baktereid (Rodina, Kantakouzena tööd). Kuid ka siin on valdav vorm spoorikandvad vardad.

Hiljuti näitas temperatuuri mõju termide bakteripopulatsiooni liigilisele koosseisule väga värvikalt Tadžikistanis Khoja-Obi-Garmi kuumaveeallikaid uurinud Rodina (1945) töös. Selle süsteemi üksikute allikate temperatuur on vahemikus 50-86 °. Nende termide kombineerimisel tekib oja, mille põhjas kohtades, kus temperatuur ei ületanud 68°, täheldati sinivetikate kiiret kasvu. Kohati moodustasid vetikad paksud erinevat värvi kihid. Veepiiril olid niššide külgseintel väävliladestused.

Erinevates allikates, äravoolus, aga ka sinivetikate paksuses, asetati kolmeks päevaks saasteklaasid. Lisaks külvati kogutud materjal toitekeskkonnale. Leiti, et vett kõige rohkem kõrge temperatuur on valdavalt pulgakujulised bakterid. Kiilukujulised vormid, eriti need, mis meenutavad Azotobakterit, esinevad temperatuuril, mis ei ületa 60°. Kõigi andmete põhjal võib öelda, et Azotobacter ise ei kasva üle 52° ning saastumises leitud suured ümarad rakud kuuluvad teist tüüpi mikroobidele.

Kõige kuumuskindlamad on mõned bakterite vormid, mis arenevad liha-peptoonagaril, tiobakterid, nagu Tkiobacillus thioparus, ja desulfurisaatorid. Muide, väärib mainimist, et Egorova ja Sokolova (1940) leidsid Microspira veest, mille temperatuur oli 50-60°.

Rodina töös ei tuvastatud 50°C vees lämmastikku siduvaid baktereid. Muldade uurimisel leiti aga 77°C juures anaeroobseid lämmastikufiksaatoreid ja 52°C juures Azotobakterit. See paneb meid uskuma, et vesi ei ole üldiselt lämmastikufiksaatorite jaoks sobiv substraat.

Bakterite uurimine kuumaveeallikate pinnases näitas rühma koostise samasugust sõltuvust sealsest temperatuurist kui vees. Mulla mikropopulatsioon oli aga arvuliselt palju rikkam. Liivane, vaene orgaanilised ühendid muldadel oli mikropopulatsioon üsna hõre, samas kui muldadel tumedat värvi orgaaniline aine olid rikkalikult bakteritega asustatud. Nii ilmnes ülimalt selgelt seos substraadi koostise ja selles sisalduvate mikroskoopiliste olendite olemuse vahel.

Tähelepanuväärne on see, et kiudaineid lagundavad termofiilsed bakterid ei leitud ei Rodina veest ega mudast. Sel hetkel kaldume seletama seda metoodiliste raskustega, kuna termofiilsed tselluloosi lagundavad bakterid on üsna nõudlikud toitainekeskkond. Nagu Imshenetsky näitas, on nende eraldamiseks vaja üsna spetsiifilisi toitainesubstraate.

Kuumaveeallikates on lisaks saprofüütidele ka autotroofid – väävli- ja rauabakterid.

Vanimad tähelepanekud väävlibakterite võimaliku kasvu kohta termilistes vannides tegid ilmselt Meyer ja Ahrens, aga ka Miyoshi. Miyoshi jälgis filamentsete väävlibakterite arengut allikates, mille veetemperatuur ulatus 70°-ni. Braguni väävliallikaid uurinud Egorova (1936) märkis väävlibakterite esinemist isegi 80° veetemperatuuril.

Peatükis "Termofiilsete bakterite morfoloogiliste ja füsioloogiliste omaduste üldtunnused" kirjeldasime piisavalt üksikasjalikult termofiilsete raua- ja väävlibakterite omadusi. Seda teavet ei ole soovitatav korrata ja piirdume siinkohal vaid meeldetuletusega, et autotroofsete bakterite üksikud perekonnad ja isegi liigid lõpetavad oma arengu erinevatel temperatuuridel.

Seetõttu registreeritakse väävlibakterite maksimaalne temperatuur umbes 80 ° C juures. Rauabakterite nagu Streptothrix ochraceae ja Spirillum ferrugineum puhul määras Miyoshi maksimaalseks 41–45°.

Dufrenois (Dufrencfy, 1921) leidis kuumade vete setetelt, mille temperatuur on 50–63°, Siderocapsaga väga sarnaseid rauabakterid. Tema tähelepanekute kohaselt toimus niitjate rauabakterite kasv ainult külmas vees.

Volkova (1945) jälgis bakterite arengut perekonnast Gallionella Pjatigorski rühma mineraalveeallikates, kui vee temperatuur ei ületanud 27-32°. Kõrgema temperatuuriga termides puudusid rauabakterid täielikult.

Võrreldes meie poolt märgitud materjale, tuleb tahes-tahtmata järeldada, et mõnel juhul ei määra teatud mikroorganismide arengut mitte vee temperatuur, vaid selle keemiline koostis.

Bakterid osalevad koos vetikatega aktiivselt mõnede bioliidi ja kaustobioliidi mineraalide moodustumisel. Täpsemalt on uuritud bakterite rolli kaltsiumi sadestamisel. Seda teemat käsitletakse üksikasjalikult termofiilsete bakterite põhjustatud füsioloogiliste protsesside osas.

Volkova tehtud järeldus väärib tähelepanu. Ta märgib, et Pjatigorski väävliallikate allikate ojadesse paksu katte sisse ladestunud “barezhina” sisaldab palju elementaarset väävlit ja põhineb perekonnast Penicillium pärit hallitusseene seeneniidistikul. Mütseel moodustab strooma, mis sisaldab vardakujulisi baktereid, mis on ilmselt seotud väävlibakteritega.

Brussoff usub, et ränihappeladestuste tekkes osalevad ka termilised bakterid.

Termovannides leiti baktereid, mis vähendavad sulfaate. Afanasjeva-Kesteri sõnul meenutavad need Microspira aestuarii van Deldenit ja Vibrio thermodesulfuricans Elioni. Gubin (1924-1929) väljendas mitmeid mõtteid nende bakterite võimalikust rollist vesiniksulfiidi moodustumisel termilistes vannides.

Kui leiate vea, tõstke esile mõni tekstiosa ja klõpsake Ctrl+Enter.

Temperatuur on kõige olulisem keskkonnategur. Temperatuuril on tohutu mõju organismide elutegevuse paljudele aspektidele, nende leviku geograafiale, paljunemisele ja teistele organismide bioloogilistele omadustele, mis sõltuvad peamiselt temperatuurist. Vahemik, s.t. Temperatuuripiirid, milles elu võib eksisteerida, on vahemikus -200 °C kuni +100 °C ja mõnikord on leitud, et kuumaveeallikates, mille temperatuur on 250 °C, leidub baktereid. Tegelikkuses suudab enamik organisme ellu jääda veelgi kitsamas temperatuurivahemikus.

Teatud tüüpi mikroorganismid, peamiselt bakterid ja vetikad, on võimelised elama ja paljunema kuumaveeallikates keemistemperatuurile lähedasel temperatuuril. Kuumaveeallika bakterite temperatuuri ülempiir on umbes 90°C. Temperatuuri muutlikkus on keskkonna seisukohalt väga oluline.

Iga liik on võimeline elama ainult teatud temperatuurivahemikus, nn maksimaalse ja minimaalse surmava temperatuuri piires. Peale nende kriitiliste temperatuuride äärmuste, külma või kuumuse, toimub organismi surm. Kusagil nende vahel on optimaalne temperatuur, mille juures on aktiivne kõigi organismide, elusaine kui terviku elutegevus.

Lähtuvalt organismide taluvusest temperatuuritingimuste suhtes jagatakse need eurütermilisteks ja stenotermilisteks, s.o. suudab taluda temperatuurikõikumisi laiades või kitsastes piirides. Näiteks samblikud ja paljud bakterid võivad elada erinevatel temperatuuridel või orhideed ja teised troopiliste vööndite soojust armastavad taimed on stenotermilised.

Mõned loomad suudavad säilitada püsivat kehatemperatuuri, olenemata ümbritsevast temperatuurist. Selliseid organisme nimetatakse homöotermilisteks. Teiste loomade kehatemperatuur varieerub sõltuvalt ümbritsevast temperatuurist. Neid nimetatakse poikilotermilisteks. Sõltuvalt organismide temperatuuritingimustega kohanemise meetodist jagatakse need kaheks keskkonnarühmad: krüofüllid on organismid, mis on kohanenud külma ja madala temperatuuriga; termofiilid – ehk soojust armastavad.

Alleni reegel– ökogeograafiline reegel, mille kehtestas D. Allen 1877. aastal. Selle reegli kohaselt on sarnase elustiiliga homöotermiliste (soojavereliste) loomade hulgast külmemas kliimas elavatel loomadel suhteliselt väiksemad väljaulatuvad kehaosad: kõrvad, jalad, sabad jne.

Väljaulatuvate kehaosade vähendamine toob kaasa keha suhtelise pinna vähenemise ja aitab säästa soojust.

Selle reegli näiteks on koerte perekonna esindajad erinevatest piirkondadest. Selle perekonna väikseimad (kehapikkuse suhtes) kõrvad ja vähem piklik koon on polaarrebasel (piirkond: Arktika) ning suurimad kõrvad ja kitsas piklik koon on fenneki rebasel (piirkond: Sahara).


See reegel kehtib ka inimpopulatsioonide kohta: kõige lühem (keha suuruse suhtes) nina, käed ja jalad on iseloomulikud eskimo-aleuudi rahvastele (eskimod, inuiidid), kõige pikemad käed ja jalad on karusnahadel ja tutsidel.

Bergmani reegel- ökogeograafiline reegel, mille sõnastas 1847. aastal saksa bioloog Karl Bergmann. Reegel ütleb, et sarnaste homöotermiliste (soojavereliste) loomade seas on suurimad need, kes elavad külmemas kliimas – kõrgetel laiuskraadidel või mägedes. Kui leidub lähedalt seotud liike (näiteks sama perekonna liike), kes oma toitumisharjumuste ja elustiili poolest oluliselt ei erine, siis rohkem suured liigid leidub ka karmimas (külmas) kliimas.

Reegel põhineb eeldusel, et endotermiliste liikide kogusoojuse produktsioon sõltub keha mahust ja soojusülekande kiirus selle pindalast. Organismide suuruse kasvades kasvab keha maht kiiremini kui selle pind. Seda reeglit katsetati esmakordselt koertel. erinevad suurused. Selgus, et väikeste koerte soojustoodang on suurem massiühiku kohta, kuid olenemata suurusest jääb see pinnaühiku kohta peaaegu muutumatuks.

Tõepoolest, Bergmanni reegel on sageli täidetud nii sama liigi kui ka lähedaste liikide seas. Näiteks amuuri vorm tiiger koos Kaug-Ida suurem kui Indoneesiast pärit Sumatran. Põhjahundi alamliigid on keskmiselt suuremad kui lõunapoolsed. Karu perekonna lähedastest liikidest elavad suurimad põhjapoolsetel laiuskraadidel ( jääkaru, pruunkarud umbes. Kodiak) ja väikseimaid liike (näiteks prillkaru) leidub sooja kliimaga piirkondades.

Samas kritiseeriti seda reeglit sageli; märgiti, et see ei saa olla üldist laadi, kuna imetajate ja lindude suurust mõjutavad peale temperatuuri veel paljud muud tegurid. Lisaks toimub populatsiooni ja liigi tasandil kohandumine karmi kliimaga sageli mitte keha suuruse muutumise, vaid siseorganite suuruse muutumise (südame ja kopsude suuruse suurenemise) või biokeemiliste kohanemiste kaudu. Seda kriitikat arvesse võttes tuleb rõhutada, et Bergmani reegel on oma olemuselt statistiline ja avaldab oma mõju selgelt, kui kõik muud asjad on võrdsed.

Tõepoolest, sellest reeglist on palju erandeid. Seega on Wrangeli polaarsaarelt teada kõige väiksem villase mammuti rass; paljud metsahundi alamliigid on suuremad kui tundrahundid (näiteks Kenai poolsaarelt väljasurnud alamliik; oletatakse, et nende suur suurus võib anda neile huntidele eelise poolsaarel asustavate suurte põtrade küttimisel). Amuuril elav Kaug-Ida leopardi alamliik on oluliselt väiksem kui Aafrika oma. Toodud näidetes erinevad võrreldavad vormid elustiililt (saarte ja mandripopulatsioonid; tundra alamliigid, toituvad väiksemast saagist ja metsa alamliigid, toituvad suuremast saagist).

Inimeste suhtes on reegel teatud määral rakendatav (näiteks pügmeede hõimud ilmusid ilmselt korduvalt ja iseseisvalt erinevatesse troopilise kliimaga piirkondadesse); erinevused kohalikes toitumisharjumustes ja tavades, migratsioon ja populatsioonidevaheline geneetiline triiv seavad aga selle reegli kohaldatavuse piirid.

Glogeri reegel on see, et üksteisega seotud vormid (sama liigi erinevad rassid või alamliigid, seotud liigid) homöotermilised (soojaverelised) loomad, need, kes elavad soojas ja niiskes kliimas, on heledama värvusega kui need, kes elavad külmas ja kuivas kliimas. Asutatud 1833. aastal Poola ja Saksa ornitoloogi Konstantin Glogeri (Gloger C. W. L.; 1803-1863) poolt.

Näiteks enamik kõrbe linnuliike on värvilt tuhmimad kui nende subtroopilised ja subtroopilised sugulased. troopilised metsad. Glogeri reeglit saab seletada nii kamuflaaži kaalutlustega kui ka kliimatingimuste mõjuga pigmentide sünteesile. Teatud määral kehtib Glogeri reegel ka hüpokilotermiliste (külmavereliste) loomade, eelkõige putukate kohta.

Niiskus kui keskkonnategur

Algselt olid kõik veeorganismid. Olles vallutanud maa, ei kaotanud nad sõltuvust veest. Vesi on kõigi elusorganismide lahutamatu osa. Niiskus on veeauru hulk õhus. Ilma niiskuseta ega veeta pole elu.

Niiskus on parameeter, mis iseloomustab veeauru sisaldust õhus. Absoluutne niiskus on veeauru hulk õhus ja sõltub temperatuurist ja rõhust. Seda kogust nimetatakse suhteliseks niiskuseks (st õhus oleva veeauru ja küllastunud auru koguse suhe teatud temperatuuri- ja rõhutingimustel).

Looduses on igapäevane niiskuse rütm. Niiskus kõigub vertikaalselt ja horisontaalselt. See tegur koos valguse ja temperatuuriga mängib suurt rolli organismide aktiivsuse ja nende leviku reguleerimisel. Niiskus muudab ka temperatuuri mõju.

Oluline keskkonnategur on õhu käes kuivatamine. Eriti maismaaorganismide puhul on see nii suur väärtusõhu kuivatav toime. Loomad kohanevad, liikudes kaitstud kohtadesse ja elades öösel aktiivset eluviisi.

Taimed imavad mullast vett ja peaaegu kõik (97-99%) aurustub läbi lehtede. Seda protsessi nimetatakse transpiratsiooniks. Aurustumine jahutab lehti. Tänu aurustumisele transport tuleb ioonid, läbi pinnase juurteni, ioonide transport rakkude vahel jne.

Teatud kogus niiskust on maismaaorganismide jaoks hädavajalik. Paljud neist nõuavad normaalseks toimimiseks 100% suhtelist õhuniiskust ja vastupidi, normaalses olekus organism ei saa absoluutselt kuivas õhus pikka aega elada, sest kaotab pidevalt vett. Vesi on elusaine oluline osa. Seetõttu põhjustab teatud koguse vee kaotus surma.

Kuivas kliimas asuvad taimed kohanevad morfoloogiliste muutuste ja vegetatiivsete organite, eriti lehtede vähenemise kaudu.

Kohanevad ka maismaaloomad. Paljud neist joovad vett, teised imavad seda läbi keha vedeliku või auruna. Näiteks enamik kahepaikseid, mõned putukad ja lestad. Enamik kõrbeloomi ei joo kunagi, nad rahuldavad oma vajadused toiduga varutud veest. Teised loomad saavad vett rasvade oksüdatsiooni käigus.

Vesi on elusorganismidele hädavajalik. Seetõttu levivad organismid vastavalt vajadustele kogu oma elupaigas: veeorganismid elavad pidevalt vees; hüdrofüüdid võivad elada ainult väga niiskes keskkonnas.

Ökoloogilise valentsuse seisukohalt kuuluvad hüdrofüüdid ja hügrofüüdid stenogüüride rühma. Niiskus mõjutab suuresti organismide elutalitlust, näiteks oli 70% suhteline õhuniiskus väga soodne emaste rändtirtsude põldküpseks ja sigimiseks. Edukalt paljundatuna põhjustavad nad paljudes riikides põllukultuuridele tohutut majanduslikku kahju.

Organismide leviku ökoloogiliseks hindamiseks kasutatakse kliima kuivuse indikaatorit. Kuivus toimib organismide ökoloogilise klassifikatsiooni valikulise tegurina.

Seega jaotatakse organismiliigid olenevalt kohaliku kliima niiskusomadustest ökoloogilistesse rühmadesse:

1. Hüdatofüüdid on veetaimed.

2. Hüdrofüüdid on maismaa-veetaimed.

3. Hügrofüüdid - kõrge õhuniiskuse tingimustes elavad maismaataimed.

4. Mesofüüdid on taimed, mis kasvavad keskmise niiskusega

5. Kserofüüdid on taimed, mis kasvavad ebapiisava niiskusega. Need omakorda jagunevad: sukulendid - mahlakad taimed (kaktused); sklerofüüdid on kitsaste ja väikeste lehtedega taimed, mis on rullitud torudesse. Samuti jagunevad nad eukserofüütideks ja stüpakserofüütideks. Eukserofüüdid on stepi taimed. Stüpakserofüüdid on ahtalehise murukõrreliste rühm (sulehein, aruhein, tonkonogo jt). Mesofüüdid jagunevad omakorda ka mesohügrofüütideks, mesokserofüütideks jne.

Kuigi õhuniiskus on temperatuurist väiksem, on see siiski üks peamisi keskkonnategureid. Suurema osa eluslooduse ajaloost orgaaniline maailm oli esindatud eranditult veeorganismidega. Enamiku elusolendite lahutamatu osa on vesi ja peaaegu kõik neist vajavad sugurakkude paljunemiseks või sulandumiseks veekeskkonda. Maismaaloomad on sunnitud looma kunstlikke veekeskkond väetamiseks ja see viib selleni, et viimane muutub sisemiseks.

Niiskus on veeauru hulk õhus. Seda saab väljendada grammides kuupmeetri kohta.

Valgus kui keskkonnategur. Valguse roll organismide elus

Valgus on üks energia vorme. Vastavalt termodünaamika esimesele seadusele ehk energia jäävuse seadusele võib energia muutuda ühest vormist teise. Selle seaduse kohaselt on organismid termodünaamiline süsteem, mis vahetab pidevalt keskkonnaga energiat ja ainet. Maa pinnal olevad organismid puutuvad kokku energiavoogudega, peamiselt päikeseenergiaga, aga ka pikalainelise energiaga. soojuskiirgus kosmilised kehad

Mõlemad tegurid määravad keskkonna kliimatingimused (temperatuur, vee aurustumise kiirus, õhu ja vee liikumine). Kosmosest langeb biosfääri päikesevalgus energiaga 2 cal. 1 cm 2 võrra 1 minutiga. See on nn päikesekonstant. See atmosfääri läbiv valgus on nõrgenenud ja selgel keskpäeval ei jõua Maa pinnale rohkem kui 67% selle energiast, s.t. 1,34 cal. cm 2 kohta 1 min. Pilvekatet, vett ja taimestikku läbides nõrgeneb päikesevalgus veelgi ning energia jaotus selles spektri eri osades muutub oluliselt.

Sumbumise aste päikesevalgus ja kosmiline kiirgus sõltub valguse lainepikkusest (sagedusest). Ultraviolettkiirgus lainepikkusega alla 0,3 mikroni peaaegu ei läbi osoonikihti (umbes 25 km kõrgusel). Selline kiirgus on ohtlik elusorganismile, eriti protoplasmale.

Elus looduses on valgus ainsaks energiaallikaks kõik taimed, välja arvatud bakterid, fotosünteesivad, s.t. sünteesida orgaanilisi aineid anorgaanilised ained(st veest, mineraalsooladest ja CO-Eluslooduses on valgus ainuke energiaallikas; kõik taimed, välja arvatud bakter 2, kasutavad assimilatsiooniprotsessis kiirgusenergiat). Kõik organismid sõltuvad toitumise osas maapealsetest fotosünteetilistest organismidest, s.t. klorofülli kandvad taimed.

Valgus kui keskkonnategur jaguneb ultraviolettkiirguseks, mille lainepikkus on 0,40–0,75 mikronit, ja infrapunakiirguseks, mille lainepikkus on nendest suurustest suurem.

Nende tegurite toime sõltub organismide omadustest. Iga organismitüüp on kohanenud teatud valguse lainepikkusega. Teatud tüüpi organismid on kohanenud ultraviolettkiirgusega, teised aga infrapunakiirgusega.

Mõned organismid suudavad eristada lainepikkusi. Neil on erilised valguse tajumise süsteemid ja värvinägemine, millel on nende elus suur tähtsus. Paljud putukad on tundlikud lühilainelise kiirguse suhtes, mida inimene ei taju. Koid tajuvad ultraviolettkiiri hästi. Mesilased ja linnud määravad täpselt oma asukoha ja navigeerida maastikul isegi öösel.

Organismid reageerivad tugevalt ka valguse intensiivsusele. Nende omaduste põhjal jagatakse taimed kolme ökoloogilise rühma:

1. Valguslembesed, päikest armastavad ehk heliofüüdid – mis on võimelised normaalselt arenema ainult päikesekiirte all.

2. Varju armastavad taimed ehk sciofüüdid on metsade madalama astme taimed ja süvamere taimed, näiteks maikellukesed jt.

Valguse intensiivsuse vähenemisel aeglustub ka fotosüntees. Kõikidel elusorganismidel on lävi tundlikkus valguse intensiivsuse ja ka muude keskkonnategurite suhtes. Erinevatel organismidel on keskkonnategurite suhtes erinev lävitundlikkus. Näiteks intensiivne valgus pärsib Drosophila kärbeste arengut, põhjustades isegi nende surma. Prussakad ja teised putukad ei armasta valgust. Enamikus fotosünteesivates taimedes on vähese valguse intensiivsuse korral valkude süntees pärsitud ja loomadel biosünteesi protsessid.

3. Varjutaluvad või fakultatiivsed heliofüüdid. Taimed, mis kasvavad hästi nii varjus kui valguses. Loomadel nimetatakse neid organismide omadusi valgust armastavateks (fotofiilideks), varju armastavateks (fotofoobideks), eurüfoobseteks – stenofoobseteks.

Keskkonnavalents

elusorganismi kohanemisvõime aste keskkonnatingimuste muutustega. E.v. esindab liigiomadust. Seda väljendatakse kvantitatiivselt keskkonnamuutuste ulatusega, mille raames antud liik säilitab normaalse elutegevuse. E.v. võib vaadelda nii seoses liigi reaktsiooniga üksikutele keskkonnateguritele kui ka seoses tegurite kompleksiga.

Esimesel juhul tähistatakse liike, mis taluvad mõjuteguri tugevuse suuri muutusi, terminiga, mis koosneb selle teguri nimest koos eesliitega "eury" (eurythermal - seoses temperatuuri mõjuga, eurihaliin - seoses soolsusele, euribateerne - sügavuse suhtes jne); liike, mis on kohanenud ainult selle teguri väikeste muutustega, tähistatakse sarnase terminiga eesliitega "steno" (stenotermiline, stenohaline jne). Liigid laia E. v. Seoses tegurite kompleksiga nimetatakse neid euribiontideks (vt Eurybionts), erinevalt stenobiontidest (vt stenobiontid), millel on madal kohanemisvõime. Kuna eurübiontilisus võimaldab asustada mitmesuguseid elupaiku ja stenobiootilisus kitsendab järsult liigile sobivate elupaikade ulatust, nimetatakse neid kahte rühma sageli vastavalt eurü- või stenotoopiliseks.

Euribiondid, looma- ja taimeorganismid, mis on võimelised eksisteerima keskkonnatingimuste oluliste muutuste korral. Näiteks mere rannikuvööndi elanikud taluvad mõõna ajal regulaarset kuivamist, suvel tugevat kuumenemist ning talvel jahtumist ja mõnikord külmumist (eurütermilised loomad); Jõesuudmete asukad peavad sellele vastu. vee soolsuse kõikumised (eurühaliiniloomad); hulk loomi eksisteerib laias hüdrostaatilise rõhu vahemikus (eurübaadid). Paljud maaelanikud parasvöötme laiuskraadid suudab taluda suuri hooajalisi temperatuurikõikumisi.

Liigi eurübiontism suureneb koos talumisvõimega ebasoodsad tingimused hõljuva animatsiooni seisundis (paljud bakterid, paljude taimede eosed ja seemned, külma ja parasvöötme täiskasvanud mitmeaastased taimed, mageveekäsnade ja sammalloomade talvituvad pungad, haruliste koorikloomade munad, täiskasvanud tardigradid ja mõned rotiferid jne) või talveunes. (mõned imetajad).

TŠETVERIKOVI Reegel, Reeglina esindavad Kromi sõnul looduses igat tüüpi elusorganisme mitte üksikud isoleeritud isendid, vaid üksikisikute-populatsioonide (mõnikord väga suurte) arvude agregaatide kujul. Kasvatanud S. S. Chetverikov (1903).

Vaade- see on ajalooliselt väljakujunenud isendite populatsioonide kogum, mis on morfofüsioloogiliste omaduste poolest sarnased ja on võimelised üksteisega vabalt ristuma ja tootma viljakaid järglasi, hõivates teatud ala. Igat tüüpi elusorganisme saab kirjeldada kogumiga iseloomulikud tunnused, omadused, mida nimetatakse liigi tunnusteks. Liigi tunnuseid, mille järgi saab üht liiki teisest eristada, nimetatakse liigikriteeriumideks.

Kõige sagedamini kasutatakse vormi seitset üldkriteeriumi:

1. Konkreetne organisatsiooni tüüp: agregaat iseloomulikud tunnused, mis võimaldab eristada teatud liigi isendeid teise liigi isenditest.

2. Geograafiline kindlus: liigi isendite olemasolu kindlas kohas maakera; levila – ala, kus antud liigi isendid elavad.

3. Ökoloogiline kindlus: liigi isendid elavad kindlas väärtusvahemikus füüsilised tegurid keskkond, nagu temperatuur, niiskus, rõhk jne.

4. Eristumine: liik koosneb väiksematest isendite rühmadest.

5. Diskreetsus: antud liigi isendid eraldatakse teise liigi isenditest vahega – pausi määrab isoleerivate mehhanismide toime, nagu lahknevused paljunemise ajastuses, spetsiifiliste käitumisreaktsioonide kasutamine, hübriidide steriilsus. , jne.

6. Reprodutseeritavus: isendite paljunemine võib toimuda aseksuaalselt (muutuse aste on väike) ja suguliselt (muutuse aste on suur, kuna igas organismis on ühendatud isa ja ema omadused).

7. Teatud arvude tase: arvud läbivad perioodilisi (elulaineid) ja mitteperioodilisi muutusi.

Mis tahes liigi isendid on ruumis jaotunud äärmiselt ebaühtlaselt. Näiteks kõrvenõgest leidub oma levila piires vaid niisketes, varjulistes ja viljaka pinnasega kohtades, moodustades tihnikuid jõgede, ojade lammidel, järvede ümbruses, soode servades, segametsad ja võsa tihnikuid. Metsaservadel, niitudel ja põldudel leidub euroopa muti kolooniaid, mis on selgelt nähtavad maa küngastel. Sobib eluks
Kuigi elupaiku leidub sageli levila piires, ei kata need kogu levila ja seetõttu ei leidu selle liigi isendeid selle teistes osades. Nõgest pole mõtet otsida männimetsast või mutti rabast.

Seega väljendub liigi ebaühtlane jaotus ruumis “tihedussaarte”, “kondensatsioonide” kujul. Selle liigi suhteliselt suure levikuga alad vahelduvad vähese arvukusega aladega. Selliseid iga liigi populatsiooni "tiheduskeskusi" nimetatakse populatsioonideks. Populatsioon on antud liigi isendite kogum, kes elab teatud ruumis (osas selle levilaalast) pikka aega (suur hulk põlvkondi) ja on isoleeritud teistest sarnastest populatsioonidest.

Tasuta ületamine (panmixia) toimub praktiliselt elanikkonna piires. Teisisõnu, populatsioon on indiviidide rühm, kes vabalt ühinevad, elavad teatud territooriumil pikka aega ja on teistest sarnastest rühmadest suhteliselt eraldatud. Seetõttu on liik populatsioonide kogum ja populatsioon on liigi struktuuriüksus.

Erinevus populatsiooni ja liigi vahel:

1) eri populatsioonide isendid ristuvad üksteisega vabalt,

2) eri populatsioonide isendid erinevad üksteisest vähe,

3) kahe naaberpopulatsiooni vahel puudub lõhe, st nende vahel toimub järkjärguline üleminek.

Spetsifikatsiooniprotsess. Oletame, et antud liik hõivab teatud elupaiga, mis on määratud tema toitumismustriga. Indiviididevahelise lahknemise tulemusena levila suureneb. Uus elupaik hakkab sisaldama alasid, millel on erinevad toidutaimed, füüsikalised ja keemilised omadused jne. Elupaiga erinevatesse osadesse sattunud isendid moodustavad populatsioone. Tulevikus saab populatsioonide isendite järjest suurenevate erinevuste tulemusena üha selgemaks, et ühe populatsiooni isendid erinevad millegi poolest teise populatsiooni isenditest. Toimub rahvastiku lahknemise protsess. Igas neist kogunevad mutatsioonid.

Mis tahes liigi esindajad levila kohalikus osas moodustavad kohaliku populatsiooni. Elutingimustelt homogeensete elupaigaaladega seotud kohalike populatsioonide kogum moodustab ökoloogilise populatsiooni. Seega, kui liik elab niidul ja metsas, siis räägivad nad selle kummi- ja niidupopulatsioonidest. Populatsioonid liigi levilas, mis on seotud konkreetsega geograafilised piirid, nimetatakse geograafilisteks populatsioonideks.
Rahvastiku suurus ja piirid võivad dramaatiliselt muutuda. Massilise paljunemise puhangute ajal levib liik väga laialt ja tekivad hiidpopulatsioonid.

Stabiilsete omadustega geograafiliste populatsioonide kogumit, mis on võimeline ristama ja tootma viljakaid järglasi, nimetatakse alamliigiks. Darwin ütles, et uute liikide teke toimub läbi sortide (alamliikide).

Siiski tuleb meeles pidada, et looduses on sageli mõni element puudu.
Iga alamliigi isenditel esinevad mutatsioonid ei saa iseenesest viia uute liikide tekkeni. Põhjus on selles see mutatsioon rändab kogu populatsioonis, kuna alamliikide isendid, nagu me teame, ei ole paljunemisvõimeliselt isoleeritud. Kui mutatsioon on kasulik, suurendab see populatsiooni heterosügootsust, kui see on kahjulik, lükatakse see valiku teel lihtsalt tagasi.

Pidevalt toimuva mutatsiooniprotsessi ja vaba ristumise tulemusena kuhjuvad mutatsioonid populatsioonides. I. I. Shmalhauseni teooria kohaselt luuakse päriliku muutlikkuse reserv, st valdav osa tekkivatest mutatsioonidest on retsessiivsed ega avaldu fenotüüpiliselt. Kui heterosügootses olekus on saavutatud mutatsioonide kõrge kontsentratsioon, muutub võimalikuks retsessiivseid geene kandvate isikute ristumine. Sel juhul tekivad homosügootsed isendid, kelle mutatsioonid avalduvad juba fenotüüpiliselt. Nendel juhtudel on mutatsioonid juba loodusliku valiku kontrolli all.
Kuid see ei ole veel spetsifikatsiooniprotsessi jaoks määrav, sest looduslikud populatsioonid on avatud ja neisse siseneb pidevalt võõraid geene naaberpopulatsioonidest.

Geenivoog on piisav, et säilitada kõigi kohalike populatsioonide geenifondide (kõikide genotüüpide kogu) suur sarnasus. Hinnanguliselt on geenivaramu täienemine võõrgeenide tõttu populatsioonis, mis koosneb 200 isendist, millest igaühes on 100 000 lookust, 100 korda suurem kui mutatsioonide tõttu. Selle tulemusena ei saa ükski populatsioon dramaatiliselt muutuda seni, kuni see on allutatud geenivoo normaliseerivale mõjule. Populatsiooni vastupanuvõimet geneetilise koostise muutustele selektsiooni mõjul nimetatakse geneetiliseks homöostaasiks.

Populatsiooni geneetilise homöostaasi tulemusena on uue liigi teke väga raske. Veel üks tingimus peab olema täidetud! Nimelt on vaja isoleerida tütarpopulatsiooni genofond emapoolsest genofondist. Isolatsioon võib esineda kahel kujul: ruumiline ja ajaline. Ruumiline isolatsioon on tingitud mitmesugustest geograafilistest tõketest, nagu kõrbed, metsad, jõed, luited ja lammid. Kõige sagedamini tekib ruumiline isolatsioon pideva ulatuse järsu vähenemise ja selle lagunemise tõttu eraldi taskuteks või niššideks.

Sageli isoleerub elanikkond rände tagajärjel. Sel juhul tekib isoleeritud populatsioon. Kuna aga isendite arv isolaadipopulatsioonis on tavaliselt väike, siis tekib sugulusaretuse oht – sugulusaretusega kaasnev degeneratsioon. Ruumilisel isolatsioonil põhinevat eristumist nimetatakse geograafiliseks.

Ajutine isolatsioonivorm hõlmab muutusi paljunemise ajastuses ja nihkeid kogu elutsükli jooksul. Ajutisel isolatsioonil põhinevat eristumist nimetatakse ökoloogiliseks.
Mõlemal juhul on määrav uue, vanaga mitteühilduva geneetilise süsteemi loomine. Evolutsioon realiseerub spetsifikatsiooni kaudu, mistõttu nad ütlevad, et liik on elementaarne evolutsioonisüsteem. Populatsioon on elementaarne evolutsiooniline üksus!

Populatsioonide statistilised ja dünaamilised omadused.

Organismiliigid ei sisene biotsenoosi mitte isenditena, vaid populatsioonide või nende osadena. Populatsioon on liigi osa (koosneb sama liigi isenditest), mis võtab enda alla suhteliselt homogeense ruumi ning on võimeline isereguleeruma ja teatud arvu säilitama. Iga liik okupeeritud territooriumil jaguneb populatsioonideks Kui arvestada keskkonnategurite mõju üksikorganismile, siis millal teatud tase tegur (näiteks temperatuur), jääb uuritav isik ellu või sureb. Pilt muutub, kui uurida sama teguri mõju sama liigi organismide rühmale.

Mõned isendid surevad või vähendavad oma elutähtsat aktiivsust ühel kindlal temperatuuril, teised - madalamal ja teised - kõrgemal. Seetõttu võime anda populatsioonile teise määratluse: kõik elusorganismid, et ellu jääda ja toota järglased, peavad dünaamilistes keskkonnatingimustes eksisteerima tegurid rühmade või populatsioonide kujul, st. sarnase pärilikkusega vabaabielus elavate indiviidide kogum Populatsiooni kõige olulisem tunnus on kogu territoorium, mida ta hõivab. Kuid populatsioonis võib esineda rühmi, mis on erinevatel põhjustel enam-vähem isoleeritud.

Seetõttu on raske anda populatsiooni ammendavat definitsiooni üksikute indiviidrühmade vaheliste ähmaste piiride tõttu. Iga liik koosneb ühest või mitmest populatsioonist ja populatsioon on seega liigi olemasolu vorm, selle väikseim arenev üksus. Erinevate liikide populatsioonide jaoks on isendite arvu vähendamiseks vastuvõetavad piirid, millest ületamisel muutub populatsiooni olemasolu võimatuks. Kirjanduses puuduvad täpsed andmed populatsiooni arvukuse kriitiliste väärtuste kohta. Antud väärtused on vastuolulised. Kahtlemata on aga tõsiasi, et mida väiksemad on isendid, seda kõrgemad on nende arvukuse kriitilised väärtused. Mikroorganismide puhul on see miljoneid isendeid, putukate puhul kümneid ja sadu tuhandeid ning suurte imetajate puhul mitukümmend.

Arv ei tohiks langeda alla piiri, mille ületamisel seksuaalpartnerite kohtumise tõenäosus järsult väheneb. Kriitiline arv sõltub ka muudest teguritest. Näiteks on mõnel organismil spetsiifiline eluviis (kolooniad, karjad, karjad). Populatsioonis olevad rühmad on suhteliselt isoleeritud. Võib esineda juhtumeid, kus rahvastiku suurus tervikuna on siiski üsna suur ja arv eraldi rühmad alla kriitilise piiri.

Näiteks Peruu kormorani koloonias (rühmas) peab olema vähemalt 10 tuhat isendit ja kari põhjapõdrad- 300-400 pead. Toimimismehhanismide mõistmiseks ja populatsioonide kasutamise probleemide lahendamiseks on oluline teave nende struktuuri kohta. Seal on soo, vanuse, territoriaalse ja muud tüüpi struktuurid. Teoreetilises ja rakenduslikus mõttes on kõige olulisemad andmed vanuselise struktuuri kohta - eri vanuses indiviidide (sageli rühmadesse kombineeritud) suhe.

Loomad on jagatud järgmistesse vanuserühmadesse:

Alaealiste rühm (lapsed) seniilrühm (seniilne rühm, paljunemisega mitte seotud)

Täiskasvanute rühm (sigimisega tegelevad isikud).

Tavaliselt iseloomustab normaalseid populatsioone suurim elujõulisus, kus kõik vanused on esindatud suhteliselt ühtlaselt. Regressiivses (ohustatud) populatsioonis domineerivad seniilsed isikud, mis viitab negatiivsete tegurite olemasolule, mis häirivad reproduktiivfunktsioone. Selle seisundi põhjuste väljaselgitamiseks ja kõrvaldamiseks on vaja kiireid meetmeid. Sissetungivaid (invasiivseid) populatsioone esindavad peamiselt noored isendid. Nende elujõulisus tavaliselt muret ei tekita, kuid on suur tõenäosus liiga suure arvu isendite puhanguteks, kuna sellistes populatsioonides ei ole tekkinud troofilisi ja muid seoseid.

Eriti ohtlik on see siis, kui tegemist on varem piirkonnast puudunud liikide populatsiooniga. Sel juhul leiavad ja hõivavad populatsioonid tavaliselt vaba ökoloogilise niši ja realiseerivad oma paljunemispotentsiaali, suurendades intensiivselt oma arvukust ) või biomassi (taimedes), mis suureneb väljavõtete vahelise aja jooksul. Kõigepealt tuleks eemaldada produktiivses eas isikud (kes on paljunemise lõpetanud). Kui eesmärk on saada teatud toode, siis kohandatakse populatsioonide vanust, sugu ja muid omadusi ülesandega arvestades.

Populatsioonide ekspluateerimine taimekooslused(näiteks puidu saamiseks), langeb tavaliselt kokku vanusega seotud kasvu aeglustumise (toodangu kuhjumise) perioodiga. See periood langeb tavaliselt kokku puidumassi maksimaalse kuhjumisega pindalaühiku kohta. Populatsiooni iseloomustab ka teatud sugude suhe ning meeste ja naiste suhe ei võrdu 1:1-ga. On teada juhtumeid ühe või teise soo järsust ülekaalust, põlvkondade vaheldumisest isaste puudumisega. Igal populatsioonil võib olla ka keeruline ruumiline struktuur (jaotatud enam-vähem suurteks hierarhilisteks rühmadeks – geograafilisest elementaarseni (mikropopulatsioonid).

Seega, kui suremuskordaja ei sõltu isendite vanusest, siis on ellujäämiskõver kahanev joon (vt joonis, tüüp I). See tähendab, et üksikisikute surm toimub selle tüübi puhul ühtlaselt, suremus jääb kogu elu jooksul samaks. Selline ellujäämiskõver on omane liikidele, mille areng toimub ilma metamorfoosita sündiva järglase piisava stabiilsusega. Seda tüüpi nimetatakse tavaliselt hüdratüübiks – seda iseloomustab sirgjoonele lähenev ellujäämiskõver. Liikide puhul, kelle suremuses on välistegurite roll väike, iseloomustab ellujäämiskõverat mõningane langus kuni teatud vanuseni, misjärel toimub loomuliku (füsioloogilise) suremuse tagajärjel järsk langus.

Pildil tüüp II. Sellele tüübile lähedane ellujäämiskõver on inimestele omane (kuigi inimese ellujäämiskõver on mõnevõrra lamedam ja jääb seega I ja II tüübi vahele). Seda tüüpi nimetatakse Drosophila tüübiks: see on see, mida äädikakärbsed laboritingimustes eksponeerivad (kiskjad ei söö). Paljusid liike iseloomustab kõrge suremus ontogeneesi varases staadiumis. Selliste liikide puhul iseloomustab ellujäämiskõverat piirkonna järsk langus nooremad vanused. Isikutel, kes elavad üle "kriitilise" vanuse, on madal suremus ja nad elavad vanema vanuseni. Seda tüüpi nimetatakse austritüübiks. Pildil tüüp III. Ellujäämiskõverate uurimine pakub ökoloogile suurt huvi. See võimaldab meil hinnata, millises vanuses on konkreetne liik kõige haavatavam. Kui sündimust või suremust muuta võivate põhjuste mõju avaldub kõige haavatavamas staadiumis, siis on nende mõju rahvastiku edasisele arengule suurim. Seda mustrit tuleb arvestada jahipidamise või kahjuritõrje korraldamisel.

Populatsioonide vanuse- ja soostruktuurid.

Iga elanikkonda iseloomustab teatud organisatsioon. Isendite jaotus territooriumil, isendite rühmade vahekord soo, vanuse, morfoloogiliste, füsioloogiliste, käitumuslike ja geneetiliste omaduste järgi peegeldab vastavat rahvastiku struktuur : ruumiline, sugu, vanus jne. Struktuur kujuneb ühelt poolt üldise alusel bioloogilised omadused liigid ja teiselt poolt - mõju all abiootilised tegurid keskkond ja teiste liikide populatsioonid.

Rahvastiku struktuur on seega oma olemuselt adaptiivne. Sama liigi erinevatel populatsioonidel on nii sarnased kui ka eristavad tunnused, mis iseloomustavad nende elupaikade spetsiifilisi keskkonnatingimusi.

Üldiselt, lisaks üksikute isikute kohanemisvõimetele, teatud territooriumid Moodustuvad populatsiooni kui indiviidiülese süsteemi grupikohanemise adaptiivsed tunnused, mis näitab, et populatsiooni adaptiivsed tunnused on palju kõrgemad kui seda moodustavatel indiviididel.

Vanuseline koostis- Sellel on oluline rahvastiku olemasoluks. Organismide keskmine eluiga ja isendite arvu (või biomassi) suhe erinevas vanuses iseloomustab rahvastiku vanuseline struktuur. Vanuselise struktuuri kujunemine toimub paljunemis- ja suremusprotsesside koosmõju tulemusena.

Igas populatsioonis eristatakse tavapäraselt 3 ökoloogilist vanuserühma:

Reproduktiivne;

Reproduktiivne;

Reproduktiivne.

Paljunemiseelsesse rühma kuuluvad isendid, kes ei ole veel paljunemisvõimelised. Reproduktiivne - paljunemisvõimelised isendid. Reproduktiivsed - isendid, kes on kaotanud paljunemisvõime. Nende perioodide kestus varieerub suuresti sõltuvalt organismi tüübist.

Soodsate tingimuste korral hõlmab elanikkond kõiki vanuserühmi ja säilitab enam-vähem stabiilse vanuselise koosseisu. Kiiresti kasvavates populatsioonides on ülekaalus noored isendid, kahanevas populatsioonis ei ole vanemad isendid enam võimelised intensiivselt paljunema. Sellised populatsioonid on ebaproduktiivsed ega ole piisavalt stabiilsed.

Seal on tüübid koos lihtne vanuseline struktuur populatsioonid, mis koosnevad peaaegu sama vanadest isenditest.

Näiteks on kõik ühe populatsiooni üheaastased taimed kevadel seemikute faasis, seejärel õitsevad peaaegu üheaegselt ja annavad seemneid sügisel.

Liikides koos keeruline vanuseline struktuur populatsioonides elab korraga mitu põlvkonda.

Näiteks elevantidel on olnud noori, küpseid ja vananevaid loomi.

Populatsioonid, mis hõlmavad paljusid põlvkondi (erinevatest vanuserühmadest), on stabiilsemad ja vähem vastuvõtlikud konkreetsel aastal paljunemist või suremust mõjutavate tegurite mõjule. Äärmuslikud tingimused võivad viia kõige haavatavamate vanuserühmade surmani, kuid kõige vastupidavamad jäävad ellu ja tekitavad uusi põlvkondi.

Näiteks peetakse inimest keerulise vanuselise struktuuriga bioloogiliseks liigiks. Liigi populatsioonide stabiilsust demonstreeriti näiteks Teise maailmasõja ajal.

Rahvastiku vanuseliste struktuuride uurimiseks kasutatakse graafilisi võtteid, näiteks rahvastiku vanusepüramiide, mida kasutatakse laialdaselt demograafilistes uuringutes (joonis 3.9).

Joon.3.9. Rahvastiku vanuse püramiidid.

A - massiline taastootmine, B - stabiilne populatsioon, C - kahanev rahvaarv

Liigipopulatsioonide stabiilsus sõltub suuresti sellest seksuaalne struktuur , st. eri soost isikute suhted. Seksuaalsed rühmad populatsioonide sees moodustuvad eri sugupoolte morfoloogia (keha kuju ja ehituse) ja ökoloogia erinevuste põhjal.

Näiteks mõnel putukatel on isastel tiivad, aga emastel mitte, osade imetajate isastel on sarved, aga emastel mitte, isaslindudel on sulestik hele, emastel aga kamuflaaž.

Ökoloogilised erinevused kajastuvad toidueelistustes (paljude sääskede emased imevad verd, isased aga toituvad nektarist).

Geneetiline mehhanism tagab sünnihetkel mõlemast soost isikute ligikaudu võrdse suhte. Esialgne suhe on aga meeste ja emaste füsioloogiliste, käitumuslike ja keskkonnaalaste erinevuste tõttu peagi häiritud, põhjustades ebaühtlase suremuse.

Populatsioonide vanuselise ja soolise struktuuri analüüs võimaldab ennustada selle arvukust mitmeks järgnevaks põlvkonnaks ja aastaks. See on oluline kalapüügi võimaluste hindamisel, loomade laskmisel, saagi päästmisel jaaniussirünnakute eest ja muudel juhtudel.

Esmapilgul võib nii tunduda bakterid kuumaveeallikatesära ela. Loodus aga tõestab veenvalt, et see pole nii.

Kõik teavad, et vesi keeb temperatuuril 100 kraadi Celsiuse järgi. Kuni viimase ajani uskusid inimesed, et sellel temperatuuril ei suuda absoluutselt midagi ellu jääda. Teadlased arvasid nii seni, kuni leidsid Vaikse ookeani põhjast kuumaveeallikatest teadusele tundmatud bakterid. Nad tunnevad end suurepäraselt 250 kraadi juures!

Suurel sügavusel ei muutu vesi auruks, vaid jääb lihtsalt veeks, sest seal on suur sügavus ja kõrge rõhk. Selle temperatuuriga vesi sisaldab palju kemikaale, millest ülalnimetatud bakterid toituvad. Pole selge, kuidas elusolendid sellisel temperatuuril juurdusid, kuid nad on harjunud seal elama nii, et kui nad tuuakse alla 80 kraadi Celsiuse järgi, on neil külm.

Nagu selgus, pole 250 kraadine temperatuur bakterite eluea piir. Samas Vaikses ookeanis avastati väga kuum allikas, mille vesi ulatub 400 kraadini. Isegi sellistes tingimustes ei ela mitte ainult paljud bakterid, vaid ka mõned ussid, aga ka mitmed molluskiliigid.

Kõik teavad, et kui Maa ilmus (see oli palju miljoneid aastaid tagasi), oli see tavaline kuum pall. Sajandeid uskusid inimesed, et elu tekkis meie planeedile siis, kui Maa jahtus. Ja usuti ka, et elu ei saa eksisteerida teistel kõrge temperatuuriga planeetidel. Tõenäoliselt peavad teadlased nüüd oma seisukohad selle fakti kohta uuesti läbi vaatama.