Физическая география часть 24

Фаина и флора. Расцвет морских беспозвоноч­ных, из которых 60% находок — трилобиты. Ди­вергентная эволюция водорослей; возникновение многоклеточных форм.

Ордовикский (ордовик) период. Продолжи­тельность — 55 ± 10 млн лет.

Фаина и флора. Появление первых позвоноч­ных — бесчелюстных. Остатки первых коралло­вых полипов. Господство трилобитов, иглокожих; возникновение новых классов и вымирание неко­торых групп беспозвоночных. Разнообразие водо­рослей.

Силурийский (силур) период. Продолжи­тельность — 35 ± 10 млн лет.

Фаина и флора. Развитие кораллов и трилоби­тов. Появляются древнейшие рыбы и первые ды­шащие атмосферным воздухом наземные живот­ные — скорпионы. В конце периода — выход растений на сушу — появление псилофитов. Девонский (девон) период. Продолжитель­ность — 55 ± 10 млн лет.

Фаина и флора. Появление рыб всех из­вестных крупных систематических групп. Воз­никновение основный групп споровых растений, первых примитивных голосеменных (семенные папоротники). Возникновение грибов. Освоение животными суши: пауки, клещи и другие чле­нистоногие. В конце периода — первые наземные позвоночные — стегоцефалы. Каменноугольный (карбон) период. Про­должительность — 65 ± 10 млн лет.

Флора и фаина. Широкое распространение фо- раминифер, кораллов, моллюсков. Расцвет земно­водных. Появление первых рептилий — котило­завров, летающих насекомых, легочных моллюс­ков. На суше леса с преобладанием споровых растений, появление первых хвойных. Пермский {пермь) период. Продолжитель­ность — 50 ± 10 млн лет.

Фаина и Флора. Быстрое развитие рептилий, возникновение звероподобных пресмыкающихся. Распространение хвойных в Северном полушарии.

Развитие жизни в мезозойскую эру (средней жизни)

Древность — 230 ± 10 млн лет; продолжи­тельность — 165 млн лет.

Триасовый (триас) период. Продолжитель­ность — 30—40 млн лет.

Фаина и флора. Начало расцвета рептилий — начинается «век динозавров»; появляются чере­пахи, крокодилы и др. Возникновение первых млекопитающих, настоящих костистых рыб. Рас­пространены папоротниковидные, хвощевидные, плауновидные.

Юрский (юра) период. Продолжительность — 60 млн лет.

Фаина и флооа. В океане появление новых групп моллюсков, в том числе головоногих, а также иглокожих. Господство пресмыкающихся на суше, в океане и воздухе. В конце периода по­явление первоптиц — археоптерикса. Появляется хорошо выраженная ботанико-географическая зональность.

Меловой (мел) период. Продолжительность — 70 млн лет.

Флора и фаина. Появление настоящих птиц, а также сумчатых и плацентарных млекопи­тающих. Вымирание крупных рептилий и при­митивных млекопитающих. Появляются первые покрытосеменные растения.

Развитие жизни в кайнозойскую эру (новой жизни)

Древность — 60—70 млн лет; продолжитель­ность — 60—70 млн лет.

Палеогеновый (нижнетретичный) период. Продолжительность — 42 ± 2 млн лет.

Неогеновый (верхнетретичный) период. Продолжительность — 25 ± 2 млн лет.

Фаина и флора. Появляются многие отряды млекопитающих, в том числе приматы. Господ­ство покрытосеменных растений; сохраняется значительное количество групп, возникших в ме­ловом периоде.

Антропогеновый (антропоген) период. Про­должительность — 1,5—2,0 млн лет.

Фаина и флора. Появление и развитие челове­ка. Животный и растительный мир приобретает современные черты.

происхождение человека

Зачатки эволюционных представлений о про­исхождении человека имеются уже в трудах ан­тичных философов. В XVIII в. К. Линней поме­щает человека в отряд приматов вместе с лемуром и обезьяной. Ламарк считал, что человек про­изошел от обезьяноподобных предков, перешед­ших от лазанья по деревьям к хождению по земле.

Положение человека в системе животного мира

В эмбриональном развитии человека есть чер­ты, характерные для всех представителей типа Хордовые: это хорда, нервная трубка, жаберные щели в глотке. Развитие позвоночного столба, на­личие двух пар конечностей, расположение серд­ца на брюшной стороне тела определяют принад­лежность человека к подтипу Позвоночные. Че – тырехкамерное сердце, сильно развитая кора го­ловного мозга, теплокровность, млечные железы и др. свидетельствуют о принадлежности челове­ка к классу Млекопитающие.

Развитие плода в теле матери и питание его через плаценту характерно для подкласса Пла­центарные. Конечности хватательного типа (пер­вый палец противопоставлен остальным), ногти на пальцах, одна пара сосков млечных желез, хо­рошо развитые ключицы и т. д. определяют по­ложение человека в отряде Приматов.

Эволюция приматов

От примитивных насекомоядных млекопи­тающих в кайнозойской эре обособился отряд приматов. Около 30 млн лет назад появились не­большие животные, жившие на деревьях и пи­тавшиеся растениями и насекомыми. От них про­изошли гиббоны, орангутаны и вымершие впо­следствии древесные обезьяны — дриопитеки.

Дриопитеки дали три ветви, которые привели к шимпанзе, горилле и человеку.

Происхождение человека от обезьян, ведущих древесный образ жизни, предопределило особен­ности его строения, которые в свою очередь яви­лись анатомической основой его способности к труду и дальнейшей социальной эволюции.

Передвижение на деревьях в самых разных направлениях с меняющейся скоростью привело к чрезвычайно высокому развитию двигательных отделов мозга. Необходимость точного определе­ния расстояния при прыжках обусловило сбли­жение глазниц в одной плоскости и появление бинокулярного зрения. Жизнь на деревьях спо­собствовала ограничению плодовитости. Умень­шение численности потомства компенсировалось тщательностью ухода за ним, а жизнь в стаде обеспечивала защиту от врагов.

Во второй половине палеогена в связи с на­чавшимися горообразовательными процессами наступило похолодание. Тропические и субтропи­ческие леса отступили на юг, появились обшир­ные открытые пространства. В конце палеогена ледники, сползавшие со Скандинавских гор, про­никли далеко на юг. Обезьяны, не отступившие к экватору вместе с тропическими лесами и пере­шедшие к жизни на земле, должны были приспо­сабливаться к новым суровым условиям и вести тяжелую борьбу за существование. Они могли выжить только благодаря стадному образу жизни и использованию освободившихся от передвиже­ния рук. Решающим шагом на пути от обезьяны к человеку явилось прямохождение. Одна из групп обезьян, обитавших 10—12 млн лет назад, дала начало ветви, ведущей к человеку.

Эти животные, ископаемые остатки которых найдены в Южной Америке и получившие назва­ние австралопитеки, жили стадами, имели мас­су 20—50 кг и рост 120—150 см. Они ходили на двух ногах при выпрямленном положении тела. Масса мозга составляла 550 г, а руки были сво­бодны. Для защиты и добывания пищи австрало­питеки пользовались камнями, костями живот­ных, т. е. имели хорошую двигательную коорди­нацию.

Около 2—3 млн лет назад жили существа, бо­лее близкие к человеку, чем австралопитеки. Они имели массу мозга до 650 г, умели обрабатывать гальку с целью изготовления орудий. Эти челове­кообразные обезьяны получили название Человек умелый. Эволюция австралопитеков шла в на­правлении прогрессивного развития прямохожде – ния, способности к труду и совершенствованию головного мозга. По-видимому, в это же время началось использование огня. Естественный отбор сохранял признаки, содействовавшие развитию стадности, т. е. усилению общественного характе­ра поисков добычи и защиты от хищных зверей, что в свою очередь влияло на совершенствование руки и на развитие высшей нервной деятельности (способность к обучению). Все эти особенности обеспечили победу обезьянолюдей в борьбе за су­ществование и привели 1,5—2 млн лет назад к широкому расселению их по Африке, Средизем­номорью, Южной, Центральной и юго-восточной Азии. Использование орудий, стадный образ жизни способствовали дальнейшему развитию мозга и возникновению речи.

Стадии эволюции человека

Признаком, отделяющим человекообразных обезьян от людей, считается масса мозга, равная 750 г. Именно при такой массе мозга овладевает речью ребенок.

Речь способствовала более эффективному вза­имодействию членов первобытного стада в трудо­вых процессах, передаче накопленного опыта от поколения к поколению, т. е. обучению.

В процессе становления человека выделяют три стадии: 1) древнейшие люди, 2) древние лю­ди, 3) современные люди.

Древнейшие люди. Древнейшие люди возник­ли около 1 млн лет назад. Известно несколько форм древнейших людей: питекантроп, синан­троп, гейдельбергский человек и ряд других. Масса мозга достигала 800—1000 г. Мозг имел более примитивное строение, чем у позднейших форм. Древнейшие люди успешно охотились. С помощью отесанных камней они разделывали убитых животных. Жили они в основном в пеще­рах и умели использовать огонь.

Древние люди (неандертальцы) — группа людей, появившихся около 200 тыс. лет назад. Одна из групп неандертальцев боролась за суще­ствование через развитие внутригрупповых свя­зей при охоте, при защите от врагов. Этот эволю­ционный путь и привел к появлению 40—50 тыс. лет назад вида Человек разумный — Homo sapiens.

Первые современные люди. Кроманьонцы

были высокого роста — до 180 см, с высоким лбом, объем черепной коробки достигал 1600 см3. Кроманьонцы владели членораздельной речью.

Роль труда в происхождении человека

Такие особенности человека как высокоразви­тая центральная нервная система и речь как средство общения людей, разделение функций верхних и нижних конечностей, неспециализиро­ванная рука, способная производить сотни разно­образных и тонких движений, создание общества взамен стада, явились результатом трудовой дея­тельности человека. На это качественное своеоб­разие эволюции человека указал Ф. Энгельс в ра­боте «Роль труда в процессе превращения обезья­ны в человека».

Современный этап эволюции человека

Все современное человечество принадлежит к одному виду. Единство человечества вытекает из общности происхождения, сходства строения и плодовитости потомства, браков между предста­вителями разных рае. Общий уровень физическо­го и умственного развития одинаков у всех лю­дей. Внутри вида Homo sapiens выделяют три боль­шие расы: негроидную, европеоидную, монголоид­ную. Каждая из них делится на малые расы.

Различия между расами сводятся к особенно­стям цвета кожи, волос, глаз, формы носа, губ и т. д. Возникли эти различия в процессе приспо­собления человеческих популяций к местным природным условиям. Для современного этапа эволюции человека (последние 30—40 тыс. лет) характерно резкое снижение роли биологических факторов. Человеческие сообщества сами создают для себя среду обитания, освобождаясь от дви­жущей формы естественного отбора.

Ведущую роль в эволюции человечества стали играть социальные факторы, однако жизнедея­тельность каждого отдельного человека подчине­на биологическим законам.

БИОСФЕРА, ЕЕ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ

В. И. Вернадский разработал учение о биосфе­ре — оболочке Земли, населенной живыми орга­низмами и распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду их обитания.

Структура биосферы

Биосфера включает: живое вещество, обра­зованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизне­деятельности организмов; косное вещество, ко­торое формируется без участия живых организ­мов; биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности орга­низмов и небиологических процессов (например, почвы).

Косное вещество биосферы

Гранииы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным су­ществование живых организмов. Верхняя грани­ца проходит примерно на высоте 20 км от по­верхности планеты и отграничена слоем озона. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана — до 10—11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5— 7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды.

Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших ко­личествах в ней содержится диоксид углерода (0,03%) и озон. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, исполь­зуемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, уча­ствующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолето­вого излучения.

Гидросфера — важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть — вода (95%) находится в Мировом океане, который за­нимает около 70% поверхности земного шара. Количество воды в живых организмах составляет всего 0,001 млн км3.

Значительные запасы воды содержат ледники. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода.

Литосфера. Основная масса организмов, оби­тающих в пределах литосферы, находится в поч­венном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества — продукты жизнедеятельности организмов.

Живые организмы (живое вещество)

Жизнь сосредоточена главным образом на по­верхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана.

Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012 т.» Биомасса организмов, обитающих на суше, на 92,2% представлена растениями и 0,8% — животными и микроорганизмами. В океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х1012 т, или 0,13% биомассы всех су­ществ, обитающих на Земле,

Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу состав­ляет 99%. Среди животных 96% видов — беспоз­воночные и только 4% — позвоночные.

Круговорот веществ в природе

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ меж­ду атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Круговорот воды. Вода испаряется и воз­душными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делает их недоступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней хи­мическими соединениями и взвешенными орга­ническими частицами в моря и океаны.

Круговорот углерода. Углерод входит в со­став разнообразных органических веществ, из ко­торых состоит все живое. В процессе фотосинтеза зеленые растения используют углерод диоксида углерода и водород воды для синтеза органиче­ских соединений, а освободившийся кислород по­ступает в атмосферу. Им дышат различные жи­вотные и растения, а конечный продукт дыха­ния — COj — выделяется в атмосферу.

Круговорот азота. Атмосферный азот вклю­чается в круговорот благодаря деятельности азотфиксируюхцих бактерий да водорослей, синте­зирующих нитраты, пригодные для использова­ния растениями. Часть азота фиксируется в ре­зультате образования оксидов во время электри­ческих разрядов в атмосфере. Соединения азота из почвы поступают в растения и используются для построения белков. После отмирания живых организмов гнилостные бактерии разлагают орга­нические остатки до аммиака. Хемосинтезирую – щие бактерии превращают аммиак в азотистую, затем в азотную кислоту. Некоторое количество азота, благодаря деятельности денитрифицирую­щих бактерий, поступает в воздух.

Круговорот серы. Сера входит в состав ряда аминокислот. Находящиеся глубоко в почве и в морских осадочных породах соединения серы с металлами — сульфиды — переводятся микроор­ганизмами в доступную форму — сульфаты, ко­торые и поглощаются растениями. Разложение трупов животных или остатков растений обеспе­чивает возврат серы в круговорот.

Круговорот фосфора. Фосфор сосредоточен в отложениях, образовавшихся в прошлые геологи­ческие эпохи. Постепенно он вымывается из них и попадает в экосистемы или вносится на поля как удобрение. Растения используют только часть этого фосфора; много его уносится реками в моря и снова отлагается в осадках.

основы экологии

Все живые организмы, населяющие нашу пла­нету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воз­действия. Этот точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды и при­способления к ним живых организмов обусловли­вает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образа их жизни.

Экология — наука, изучающая взаимосвязи и закономерности сосуществования живых орга­низмов в природе; организацию и функциониро­вание популяций, биоценозов, биогеоценозов и биосферы в целом; законы «здорового» состояния как нормы и основы существования жизни.

Формирование сообществ организмов

Вся суша подразделяется на крупные области, называемые материками,, или континентами: Европу, Азию, Африку, Северную и Южную Аме­рику, Австралию и Антарктиду. Растительный и животный мир континентов сильно различается.

Изоляция. В наиболее яркой форме этот фак­тор характерен для островных популяций. Остро­ва заселяются видами, способными преодолевать морские просторы. Поэтому видовой состав оби­тателей островов значительно беднее, чем на кон­тинентах в тех же широтах. Изоляция влияет на формирование сообществ живых организмов и на материках. Здесь, в качестве ограничивающих перемещение отдельных особей и их групп фак­торов выступают различные географические пре­пятствия.

Различие климатических условий в ши­ротном направлении. От полюсов к экватору увеличивается количество солнечной энергии, по­падающей на единицу земной поверхности. В за­висимости от этого формируются специфические сообщества растений и животных.

Взаимоотношения организма и среды

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и с факторами не­живой природы. Видовой состав данной мест­ности определяется историческими и климатиче­скими условиями, а взаимоотношения организ­мов — характером их питания.

Пищевые взаимоотношения. По типу пита­ния все живые существа объединяют в две груп­пы — автотрофы, использующие в качестве пищи неорганические соединения, и гетеротро – фы, нуждающиеся в пище органического проис­хождения.

Естественные сообщества живых организмов. Биогеоценозы

Биогеоценоз — это устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, нахо­дящихся в постоянном взаимодействии с компо­нентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

В это сообщество поступают энергия солнца, ми­неральные вещества почвы и газы атмосферы, во­да, а выделяются из него теплота, кислород, диоксид углерода, продукты жизнедеятельности организмов.

Основные функции биогеоценоза — аккуму­ляция и перераспределение энергии и круговорот веществ. Биогеоценоз — целостная саморегули­рующаяся и самоподдерживающаяся система. Он включает следующие обязательные компоненты: неорганические (углерод, азот, диоксид углерода, вода, минеральные соли) и органические вещест­ва (белки, углеводы, липиды и др.); автотооф – ные организмы — продуценты органических веществ; гетеротрофные организмы — потреби­тели готовых органических веществ растительно­го — консументы (потребители первого порядка) и животного происхождения (потребители второ­го порядка). К гетеротрофным организмам отно­сятся разрушители — редуценты, или де­структоры, которые разлагают остатки мертвых растений и животных, превращая их в простые минеральные соединения.

Характеристики биоценозов. 1) Видовое разнообразие. 2) Плотность популяций, т. е. чис­ло особей данного вида, отнесенного к единице площади или к единице объема (для водных и почвенных организмов). 3) Биомасса — общее ко­личество живого органического вещества, выра­женного в единицах массы.

Абиотические факторы среды

При оценке влияния того или иного фактора среды важным оказывается характеристика ин­тенсивности действия его на живую материю: в благоприятных условиях говорят об оптималь­ном, а при избытке или недостатке — ограничи­вающем факторах.

Температура. Большинство видов приспособ­лено к довольно узкому диапазону температур.

Различают организмы с непостоянной темпе­ратурой тела — пойкилотермные и организмы с постоянной температурой тела — гомойотерм – ные. Температура тела пойкилотермных организ­мов зависит от температуры окружающей среды. Ее повышение вызывает у них интенсификацию жизненных процессов и ускорение развития.

Существует много приспособлений для борьбы с охлаждением или перегревом. С наступлением зимы растения и пойкилотермные животные впадают в состояние зимнего покоя. В жаркое время года включаются физиологические меха – низмы, защищающие от перегрева. Гораздо меньше зависят от температурных условий среды животные гомойотермные — птицы и млекопи­тающие.

Свет в форме солнечной радиации обеспечи­вает все жизненные процессы на Земле. Для ор­ганизмов важны длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжитель­ность воздействия (длина дня, или фотопериод). Наибольшее влияние на организм оказывает ви­димый свет с длиной волны 0,4—0,75 мкм. Энер­гия видимого света составляет около 45% общего количества лучистой энергии, падающей на Зем­лю. Видимый свет менее всего ослабляется при прохождении через плотные облака и воду. По­этому фотосинтез может идти и при пасмурной погоде, и под слоем воды определенной толщины. Но все же на синтез биомассы расходуется лишь от 0,1 до 1% приходящей солнечной энергии.

В зависимости от условий обитания растения адаптируются к тени — теневыносливые растения или, напротив, к яркому солнцу — светолюбивые растения.

Чрезвычайно важную роль в регуляции ак­тивности живых организмов и их развития играет продолжительность воздействия света — фотопериод.

Инфракрасное излучение составляет 45% от общего количества лучистой энергии, падающей на Землю. Инфракрасные лучи повышают темпе­ратуру тканей растений и животных, хорошо по­глощаются объектами неживой природы, в том числе водой.

Для продуктивности растений, т. е. образова­ния органического вещества, наиболее важен та­кой показатель, как суммарное прямое солнеч­ное излучение, получаемое за длительные про­межутки времени (месяцы, год).

Влажность. Вода — необходимый компонент клетки, поэтому количество ее в тех или иных местообитаниях служит ограничивающим фак­тором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны в данной местности. Из­быток воды в почве приводит к развитию болот­ной растительности. В другом случае растениям и животным приходится переносить длительные за­сухи.

Ионизирующее излучение. Излучение с очень высокой энергией, которое способно приводить к образованию пар положительных и отрицатель­ных ионов, называется ионизирующим. Его ис­точником являются радиоактивные вещества, со­держащиеся в горных породах; кроме того, оно поступает из космоса.

Из трех видов ионизирующего излучения, имеющих важное экологическое значение, два представляют собой корпускулярное излучение (альфа – и бета-частицы), а третье — электромаг­нитное (гамма-излучение и близкое ему рентге­новское излучение).

Гамма-излучение легко проникает в живые ткани; это излучение может пройти сквозь орга­низм, не оказав никакого воздействия, или же может вызвать ионизацию на большом отрезке своего пути.

В целом ионизирующее излучение оказывает на более высокоразвитые и сложные организмы наиболее губительное действие; человек отличает­ся особой чувствительностью.

Загрязняющие вещества. Эти вещества мож­но разделить на две группы; природные соедине­ния, являющиеся отходами технологических процессов, и искусственные соединения, не встре­чающиеся в природе.

К 1-й группе относятся сернистый ангидрид, углекислый газ, оксиды азота, углерода, углево­дороды, соединения меди, цинка и ртути и др., минеральные удобрения.

Во 2-ю группу входят искусственные вещества, обладающие специальными свойствами, удовлет­воряющими потребности человека: пестициды, используемые для борьбы с животными — вреди­телями сельскохозяйственных культур, антибио­тики, применяемые в медицине и ветеринарии для лечения инфекционных заболеваний. К пестицидам относятся инсектициды — средства для борьбы с вредными насекомыми и гербици­ды — средства для борьбы с сорняками.

Все они обладают определенной токсичностью (ядовитостью) для человека.

Интенсивность действия факторов среды

Большинство экологических факторов — тем­пература, влажность, ветер, количество и равно­мерность выпадения осадков, укрытия, хищники, паразиты, конкуренты и пр. — очень изменчиво как в пространстве, так и во времени.

Изменения факторов среды по силе действия на организмы могут быть: 1) регулярно-периоди – ческими, например, в связи с временем суток, се­зоном года или ритмом приливов и отливов в океане; 2) нерегулярными, например, изменения погодных условий в разные годы, катастрофы (бури, ливни, обвалы и т. д.); 3) направленными: при похолодании или потеплении климата, зарас­тании водоемов и т. д.

Популяции организмов, обитающие в какой-то определенной среде, приспосабливаются к этому непостоянству путем естественного отбора. Для каждого влияющего на организм фактора су­ществует благоприятная сила воздействия, назы­ваемая зоной оптимума экологического фак­тора или просто его оптимума. Для организмов данного в^да отклонение от оптимальной интен­сивности действия фактора (уменьшение или уве­личение) угнетает жизнедеятельность. Границы, за пределами которых наступает гибель организ­ма, называются верхним и нижним пределами ещтслиемтч-

Взаимодействие факторов среды

На организм одновременно влияют многочис­ленные разнообразные и разнонаправленные фак­торы среды. В природе сочетание всех воздей­ствий в их оптимальных, наиболее благоприят­ных значениях, практически невозможно. Огра­ничивающий фактор.

Для характеристики действия факторов внеш­ней среды на животных и растений существенно, что по отношению к одним факторам организмы обладают широким диапазоном выносливости и выдерживают значительные отклонения интен­сивности фактора от оптимальной величины.

По отношению к факторам среды различают виды теплолюбивые и холодолюбивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой или низкой солености воды. Для водных животных большое значение имеет концентрация кислорода в воде. Некоторые виды могут существовать лишь в узких пределах колебаний содержания кисло­рода.

Отклонение интенсивности одного какого-либо фактора от оптимальной величины может сузить цределы выносливости к другому фактору. Фактор, находящийся в недостатке или избытке по сравнению с оптимальной величиной, назы­вается ограничивающим, поскольку он делает невозможным процветание вида в данных усло­виях. Природа этих факторов неодинакова: недо­статок химического элемента в почве, недостаток тепла или влаги. Ограничивающими распростра­нение факторами могут быть и биотические от­ношения. Для распространения видов большое значение имеют два показателя: температурный порог развития и сумма эффективных темпера­тур.

Под эффективной температурой понимают разницу между температурой среды и темпера­турным порогом развития. Так, развитие икры форели начинается при О °С, значит, эта темпера­тура служит порогом развития. При температуре воды 2 °С мальки выходят из яйцевых оболочек через 205 дней, при 5 «С — через 82 дня, а при 10 °С — через 41 день.

Биотические факторы среды

Помимо абиотических воздействий живые ор­ганизмы испытывают на себе и влияние друг дру­га. Определяющими факторами в этом отношении являются видовое разнообразие сообщества и численность популяций, образующих биоценоз.

Видовое разнообразие биоценозов. Каждый живой организм живет в окружении множества других, вступая с ними в самые разнообразные отношения, как с положительными, так и с от­рицательными для себя последствиями. Связь с другими организмами обеспечивает питание и размножение, возможность защиты, смягчает не­благоприятные условия среды. В то же время биотическое окружение — это и опасность ущерба или гибели.

В состав биоценоза всегда входит очень много (до нескольких тысяч) видов самого разного уровня организации — от бактерий до позвоноч­ных. Их взаимоотношения в среде обитания в первую очередь определяются пищевыми потреб­ностями.

Помимо видового разнообразия биоценозы ха­рактеризуются сложной пространственной струк­турой. Так, в каждом ярусе леса поселяются мно­гочисленные животные, основной формой взаимо­отношений которых, так же как и в других био­ценозах, являются пищевые отношения.

Цепи питания. Ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему, носит название цепи питания. Мояшо сказать также, что пищевая цепь, или цепь питания, — это перенос энергии от ее источ­ника — растений — через ряд организмов путем поедания одних видов другими. Таким образом, цепи питания — это трофические связи между видами. В основе цепей питания лежат зеленые растения, которыми питаются насекомые и позвоночные животные, в свою очередь служащие источником энергии и вещества для построения тела потребителей второго, третьего и других по­рядков. Общая их закономерность в том, что ко­личество особей, включенных в пищевую цепь, по­следовательно уменьшается, и численность жертв значительно больше численности их потребите­лей. Это происходит потому, что в каждом звене пищевой цепи, при каждом переносе энергии, 80—90% ее теряется, рассеиваясь в форме тепло­ты. Это обстоятельство ограничивает число зве­ньев в цепи (обычно из 3—5). В среднем из 1 тыс. кг растений образуется 100 кг тела травоядных жи­вотных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить из этого количества 10 кг своей биомас­сы, а вторичные хищники только 1 кг. Следова­тельно, масса каждого последующего звена в цепи прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название правила экологической пирами­ды. Различают пирамиду чисел, отражающую число особей на каждом этапе пищевой цепи, пи­рамиду биомассы — количество синтезированного на каждом уровне органического вещества и пи­рамиду энергии — количество энергии в пище. Все они имеют одинаковую направленность, раз­личаясь в абсолютном значении цифровых вели­чин. В реальных условиях цепи питания могут иметь разное число звеньев. Кроме того, цепи питания могут перекрещиваться, образуя сети питания. Почти все виды животных, за исключе­нием очень специализированных в пищевом от­ношении, используют не один какой-нибудь ис­точник пищи, а несколько. Чем больше видовое разнообразие в биоценозе, тем он устойчивее. С каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее, они медленнее размножаются, их число уменьшается.

Виды, занимающие положение низших зве­ньев, хотя и обеспечены питанием, но сами ин­тенсивно потребляются. Отбор идет в направле­нии увеличения плодовитости.

Пищевые отношения — самый важный, но не единственный тип отношений между видами в биоценозе. Один вид может влиять на другой разными путями.

Смена биоценозов. Биоценоз живет и разви­вается как целостная система. В природе менее устойчивые биогеоценозы со временем сменяются на более устойчивые. Их смена определяется тре­мя факторами: 1) упорядоченным процессом раз­вития сообщества — установлением в нем ста­бильных взаимоотношений между видами; 2) из­менением климатических условий; 3) изменением физической среды под влиянием жизнедеятель­ности организмов, составляющих сообщество.

Развитая стабильная экологическая система образует максимальную биомассу на единицу по­тока энергии и наибольшее количество связей между организмами.

Например, развитие экосистемы на песчаных дюнах. Сначала на голых песках поселяются зла­ки, ивняк и такие животные как норные пауки, кузнечики, роющие осы. Появляется сосна, затем лиственные породы, становится более разнообраз­ным животный мир. К первым поселенцам при­бавляются муравьи, кобылки, жуки. Развитие, начавшееся в сухом и бесплодном местообитании, заканчивается образованием стабильного влажно­го лиственного леса с мощной, богатой гумусом почвой, с дождевыми червями и моллюсками, разнообразным животным миром.

взаимоотношения между организмами

Живые организмы образуют определенные со­общества, приспособленные к совместному обита­нию. По направлению действия на организм все воздействия в биоценозах подразделяются на по­зитивные, негативные и нейтральные.

Позитивные отношения — симбиоз

Симбиоз — форма взаимоотношений, при ко­торой оба партнера или один из них извлекает пользу от взаимодействия.

Кооперация. Сожительство раков-отшельни – ков с коралловыми полипами — актиниями. Та­кое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой пада­ет на дно и поедается раком. Польза для обоих организмов очевидна, но связь их необязательна.

Мутуализм — форма взаимополезного сожи­тельства, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них. Например лишайники, представляющие собой сожительства гриба и водоросли.

Комменсализм — форма симбиоза, при кото­ром один вид получает пользу от сожительства. В открытом океане крупных морских животных (акул, дельфинов, черепах) часто сопровождают рыбы — лоцманы. Лоцманы кормятся остатками пищи животных, которых они сопровождают, а также их экскрементами и паразитами.

Квартирантство. Для некоторых организ­мов тела животных других видов или их место­обитания (постройки) служат убежищами. В по­лости тела голотурии (тип Иглокожие), назы­ваемой также морским огурцом, находят убежи­ще разнообразные мелкие виды животных.

Антибиотические отношения

Антибиоз — форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влия­ние.

Хищничество. Хищниками называют живот­ных (а также некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Объекты охоты хищников чрезвы­чайно разнообразны. Хотя у всех хищников есть предпочитаемые виды жертв, массовое размноже­ние непривычных объектов охоты заставляет пе­реключаться именно на них. Естественный отбор увеличивает эффективность средств поиска и ловли добычи. Жертвы в процессе отбора также совершенствуют средства защиты и избегания хищников.

Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. Такая фор­ма сожительства получила название паразитизма.

Переход к паразитизму резко увеличивает возможность вида выжить в борьбе за существо­вание.

Формы паразитизма. Паразиты могут быть временными, когда организм — хозяин подверга­ется нападению на короткий срок, лишь на время питания. К временным паразитам относятся слепни, комары, мухи жигалки, блохи.

Постоянный паразитизм. При более тесном контакте паразита с хозяином эволюционное пре­имущество получают организмы, способные дли­тельное время использовать хозяина, не приводя его к слишком ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее существование. Парази­тизм становится постоянным. К числу постоян­ных паразитов относятся простейшие (малярий­ный плазмодий, дизентерийная амеба), плоские черви (сосальщики, цепни) и др.

Гнездовой паразитизм свойствен позвоноч­ным животным. Обыкновенная кукушка откла­дывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц, преимущественно мелких воробьиных.

Конкуренция. Одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами — конкуренция. Этот тип взаимоотношений возникает, если у двух близких видов наблюдаются сходные по­требности. Если такие виды обитают на одной территории, то каждый из них находится в невы­годном положении: уменьшаются возможности овладения пищевыми ресурсами, местами для размножения и т. д. Формы конкурентного вза­имодействия могут быть самыми разными — от прямой физической борьбы до мирного со­вместного существования. Тем не менее, если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конку­рент вытеснит другого. Ч. Дарвин считал конку­ренцию одной из важнейших составных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов.

Как бы ни были сходны потребности видов, все же чем-то они отличаются друг от друга, также как различается их устойчивость к факто­рам среды — температуре, влажности и т. п. Ско­рость размножения видов уже по этим причинам будет одинакова. С каждым поколением все больше пищевых ресурсов будет захватываться особями конкурентоспособного вида, при этом другой вид неизбежно исчезнет.

Растения и животные могут подавлять конку­рентов с помощью химических веществ. Грибы препятствуют росту бактерий путем выработки антибиотиков. У животных встречаются случаи прямого нападения представителей одного вида на другой.

В результате конкуренции в биогеоценозе со­вместно уживаются только те виды, которые смогли разойтись в своих требованиях к услови­ям жизни. Например, копытные африканских са­ванн по разному используют пастбищный корм. Зебры обрывают верхушки трав; антилопы кор­мятся тем, что оставляют им зебры, выбирая при этом определенные виды растений; газели выщи­пывают самые низкие травы, а антилопы топпи едят сухие стебли, оставшиеся после других тра­воядных.

Нейтрализм

Нейтрализм — форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состояния сообщества в це­лом. Например, белки и лоси в одном лесу не контактируют друг с другом, однако угнетение леса засухой сказывается на каждом из них.

Все перечисленные формы биологических свя­зей между видами служат регуляторами числен­ности животных и растений в биоценозе, опреде­ляя степень его устойчивости; при этом чем бога­че видовой состав биоценоза, тем устойчивее со­общество в целом.

Физика

Ш

классы

ФИЗИКА

1. МЕХАНИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

Процесс изменения положения тела в простран­стве с течением времени называется механическим движением. Положение тела в пространстве можно определить только относительно какого-либо дру­гого тела, выбранного за тело отсчета. Тело от­счета, связанная с ним система координат и часы составляют систему отсчета.

Механическое движение относительно: нет смысла говорить о движении тела, не указывая, относительно какой системы отсчета это движение рассматривается; одно и то же движение в разных системах отсчета может выглядеть по-разному.

Наиболее просто описывается движение в инер• циальных системах отсчета (ИСО). В ИСО тело движется равномерно прямолинейно или покоит­ся при отсутствии внешнего воздействия на него. Во многих случаях при решении практических за­дач систему отсчета, связанную с Землей, можно с большой степенью точности считать инерциальной.