Организм как среда жизни.

Практически все многоклеточные организмы имеют внутренних паразитов. Паразитов делят на две группы: 1) по связи с местообитанием (эктопаразитов и эндопаразитов) и 2) по их размерам (макропаразитов и микропаразитов).

Эктопаразиты -это наружные паразиты, обитающие на поверхности тела хозяина.Эндопаразиты – внутренние паразиты, живущие внутри хозяина.

Макропаразиты– растут в теле хозяина, но при размножении образуют особые инвазионные стадии, покидающие его тело, заселяя новых хозяев. Макропаразиты растений:грибы, вызывающие настоящую и ложную мучнистую росу, ржавчину и головню; галлообразующие и минирующие насекомые; цветковые растения – повелика и заразиха.Макропаразиты животных: гельминты, скребни, нематоды, вши, блохи, клещи.

Микропаразиты –размножаются в теле хозяина (внутри его клеток).

Имеют место стационарный паразитизм, когда паразит на длительное время, часто на всю жизнь , связывает себя с хозяином. Стационарные паразиты:постоянные – приурочены к одному хозяину; периодические - их развитие протекает со сменой хозяев.

Временные паразиты часть жизненного цикла связывают с хозяином, а часть её проводят свободно.

Среди паразитов выделяют две категории: убивающие хозяина и населяющие его мертвые ткани (некротрофные паразиты) и не способные к этому (биотрофные паразиты). Организм хозяина имеет низкую устойчивость от некропаразитов. К высокоспециализированным паразитам хозяева устойчивы (паразитизм тли на высших растениях, биотрофные грибы ржавчины и растения – хозяева).

Экологические преимущества паразитов: обилие легкодоступной пищи, защищённость от непосредственного воздействия факторов внешней среды, защищенность от внешних врагов. Происходит вторичное упрощение строения, отсутствуют целые системы органов (например, пищеварительная система). Колебания внешней среды сказываются на эндопаразитах через организм хозяина.

Обильная легкодоступная пища – условие для быстрого роста паразитов (лентец широкий достигает в длину 8 – 12 м). Ограниченность жизненного пространства сказывается на размерах и форме эндопаразитов. Многие обитатели внутриорганизменной среды анаэробы. Внутренние паразиты имеют высокий потенциал размножения.

Основные экологические трудности внутренних паразитов: ограничение жизненного пространства для внутриклеточных и тканевых обитателей, сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной особи хозяев к другим, защитные реакции организма хозяина.

Адаптации паразитов к среде обитания: повышенная способность к размножению (партеногенез, полиэмбриония, бесполое размножение), выработка сложных жизненных циклов, использование переносчиков и промежуточных хозяев. Адаптация паразита к существованию на определенном хозяине связана с выработкой определенного набора ферментов, облегчающих проникновение в тело хозяина и использование необходимых веществ.

Защитные реакции организма – хозяина: у животных – выработка иммунитета, образование цист ; у растений – выделение смолы, разрастание окружающих паразита тканей, образование капсулы (галлы и зооцецидии), толстая кутикула, опушение, особенности химического состава клеток и тканей (эфирные масла, сапонины, алкалоиды).

Основные понятия об ареале.

Слово «ареал»происходит от латинского слова AREA — площадь, пространство. В биологической литературе под ареалом географическим понимают пространство на поверхности Земли (или в акватории), занятое каким–либо видом растения (или животного). Можно говорить об ареале отдельных видов и крупных систематических групп (таксонов), их объединяющих, а также растительных группировок (например, площадь распространения степей, разных типов лесов, лугов, пустынь).

В результате изучения ареала любой систематической единицы в природе или по литературным данным, по гербарным материалам, его вычерчивают на географической карте. Первый метод — контурный (местонахождение организмов изучаемого ареала обводят на карте контурной линией) чаще всего применяют при изображении крупных таксонов на больших площадях распространения. Второй способ — точечный (известные местонахождения особи отмечают точками или другими обозначениями) применяют при детальных флористических исследованиях.

В природе нет двух идентичных ареалов; они обязательно различаются размерами, формой, характером границ. Форма ареала зависит от ряда причин:

1. Исторической судьбы данного вида;

2. Разнообразия (пестроты) местообитаний, соответствующих данному виду;

3. Взаимоотношения с другими видами растений и животных, включая человека.

Различают ареалы природные, т.е. сформировавшиеся естественным путём, и искусственные, создаваемые под влиянием хозяйственной деятельности человека. Размеры ареалачрезвычайно разнообразны и зависят от ряда причин, важнейшая из которых – история изучаемого таксона (вида). Величина ареала популяции определяется подвижностью особей или радиусом индивидуальной активности. Радиус индивидуальной активности растений определяется расстоянием, на которое могут распространяться пыльца, семена или вегетативные части. Во многих случаях трофический ареал не совпадает с репродуктивным. Например, перелётные птицы (ласточки, стрижи, аисты) имеют огромный трофический ареал, но во время размножения они занимают относительно небольшую территорию.

Границы и размеры ареалов. Пределы распространения вида определяются комплексом причин; непреодолимыми препятствиями распространения служат:

— Механические — горные хребты, водные пространства, пустыни;

— Климат

В наши дни выяснено, что климатическую границу ареала определяет совместное влияние двух факторов — температуры и влажности. Помимо климатических факторов на границу ареала влияют почвенно-грунтовые условия, биотические (конкуренция с другими растениями). Исторические границы ареала,сформированные в отдаленные геологические периоды, нельзя объяснить современными причинами. Как правило, границы ареала, определяемого экологическими факторами, подвижны. В одних случаях границы ареала расширяются (прогрессирующие), в других — сокращаются (редуцирующие, сокращающиеся). По своей протяженности границы ареала определяются:

1. На одних отрезках границы, например южной, — дефицит влаги или засоленность почв;

2. На других — северных — дефицит тепла, на востоке и западе — ограничивает эколого-ценотическая обстановка.

На границах ареала дислоцированы наиболее контрастные популяции по структурно – физиологическим, биохимическим и хозяйственно ценным свойствам. Следовательно, экстремальная обстановка на разных границах ареала формирует качественно разные популяции. Поэтому, разнообразный материал для работы селекционера по созданию сортов нужно добывать именно на контрастных участках ареала, т.е. на его границах. Данное представление согласуется с дарвиновской миграционной концепцией, согласно которой вид, возникнув где–либо, начинает расселяться в разных направлениях потенциально по всем радиусам. На пути расселения популяции сталкиваются с новыми экологическими условиями, в том числе и биоценотическими, и вступают с ними в определённые отношения, нередко антагонистические: по отношению к компонентам (видам) фитоценозов — конкурентные. Это вызывает процесс адаптивных изменений — микроэволюцию.

Диапазон ареалов по величине очень широк. Известны виды, распространенные на всех континентах мира, кроме Антарктиды. Их называют космополитами(от греческого космос – вселенная и политес – гражданин). Этот термин ввёл в ботаническую географию А. Декандоль (1855). Ему принадлежит и список растений – космополитов. К космополитам относят:

1. Некоторые водно - болотные растения, например, тростник (Phragmites communis), рогоз широколистный (Typha latifolia) и узколистный (T. Angustifolia), род рясок (Lemna);

2. Многие сорняки полей и рудеральные растения: пастушья сумка (Cfpsella bursa — pastoris), мятлик однолетний (Poa annua), марь белая (Chenopodium album), подорожник большой (Plantago major);

3. Род одуванчиков (Taraxacum), семейство мятликовых (Poaceae).

Космополитные ареалы(сформированные из космополитных таксонов) являются антиподами эндемических ареалов. Эндемики-организмы, которые встречаются только в определенной местности. Процентное соотношение космополитизма в мире растений возрастает пропорционально ранга систематических групп.

Известны многие виды растений, ареал которых ничтожно мал. Миниатюрный ареал имеют: среднеазиатский вид нидзведския семиреченская (Niedzwedzkia semiretschenskia ) и сибирский вид мегадения Баргунова (Megadenia bargunovii); сосна Станкевича (Pinus stankewiczii) в Крыму и сосна эльдарская (P. ELDARIKA) на Кавказе. Миниатюрные ареалы имеют обычно древние эндемические виды — палеоэндемы.

Типы ареалов. Пространственное развитие ареала связано с численным увеличением представителей вида, их реакцией на условия окружающей среды, заселением новых местообитаний.

Большинство видов покрытосеменных сформировалось уже в верхнем мелу и палеогене, т.е. около 80 – 120 млн. лет назад. Изменение климата и других жизненных условий оказывало существенное влияние на преобразование ареалов видов и подвидовых таксонов. В пределах ареала вид встречается на тех участках, которые по своей экологической характеристике наиболее соответствуют их природе.

Топография вида — дислокация и частота встречаемости их представителей в зависимости от экологических условий в пределах ареала: химизма почвы, её влажности, взаимоотношениями с другими видами фауны и флоры, рельефа – местности…

Выделяют два типа ареалов:

1. Сплошные;

2. Разорванные (прерывистые или дизъюнктивные).

Сплошные ареалы –обязательно заселенны особями вида на всём пространстве ареала (например, виды клюквы). Ярким примером выборочной встречаемости вида в рамках огромного ареала служит тростник (Phragmites communis). Его заросли встречаются лишь по берегам рек, озёр и болот или на территориях с высоким стоянием грунтовых вод. Наглядный пример сплошного ареала демонстрируют сосна сибирская (Pinus sibirica) и ель сибирская (Picea obovata).

Прерывистые ареалыхарактеризуются большим пространственным разъединением отдельных его участников. Величина разъединенных участков бывает различна: один может быть крупным, остальные мелкими. Разобщенность отдельных участков ареала вызвана историческими причинами (вымирание вида в некоторых частях ареала, опускание участков суши, перемещение материков), а не деятельностью человека. Примером прерывистого ареала служит ареал дерена шведского (Chamaepericlymenum suedicum). Ареал этого вида состоит из двух чётко обособленных участков: северо-запад Европы и северо-восток Северной Америки и дальний восток Азии, северо-западная часть Америки.

Примеры возможных разъединений ареалов:

1. Виды, представленные в Альпах, горах Средней и Южной Европы, области Старого и Нового света: ива травянистая (Salix herbacea в арктической), ломонос альпийский (Clemalis alpina), василистник альпийский (Thalictgum alpinus).

2. Прерывистый ареал Крым — Закавказье — Средняя Азия имеет общеизвестный вид — безвременник теневой (Colchicum umbrosum).

Реликты и реликтовые ареалы. Реликты —организмы, организация которых не соответствует современным условиям окружающей среды. Такие организмы (растения и животные), по предположению учёных, являются останцами флоры и фауны минувших геологических периодов, сохранившиеся в несвойственных им условиях жизни. Реликтам свойственно общее снижение жизнедеятельности, приводящие к численному уменьшению особей и редукции ареала. Реликты часто вытеснены в местообитания с несомкнутым растительным покровом, а потому ослаблена конкуренция между видами. Ареал реликтов может быть разорванным. Этим организмам нередко угрожает полное вымирание. Однако забота и внимание человека способны продлить жизнь реликтов в условиях регрессирующего ареала, находя для них новые местообитания, соответствующие их биологии. Например, «живые ископаемые» растения — гинкго (Ginkgo biloba) в мезозойскую эру (180 млн. лет назад) были распространены вокруг Северного полюса. Сейчас сохранились небольшие островки этого растения в странах Восточной Азии (Япония, Китай) благодаря заботам человека. В странах с муссонным климатом гинкго входит в состав важнейших озеленительных пород городов.

Реликтами могут быть целые ассоциации (биоценозы), например, неогеновые леса Талыша, роща пицундской сосны на побережье Колхиды.

Суть реликта в том, что он характеризуется редукцией в пространстве, изолированным положением в системе — отсутствием близких и даже отдаленных живых родичей. Реликты различают по возрасту: мезозойские, третичные, ледниковые и послеледниковые. Изучение реликтов имеет первоочередное значение для изучения истории происхождения флор мира.

Викарирующие ареалы и викарирующие виды.Викарирующие (замещающие) виды—близкородственные виды, замещающие друг друга в разных эколого-географических ситуациях. Многие виды родов наших хвойных лесообразующих пород являются викарирующими видами, например: лиственницы (Larix), ели (Picea), сосны (Pinus). В Западной и Восточной Европе широко распространена ель обыкновенная (Picea albies). На юге она контактирует с широколиственными лесами, заходя высоко в горы (Альпы, Карпаты). За Уральским хребтом в Западной Сибири простирается ареал замещающего вида – ели сибирской (P. obovata), в горах Приморья в качестве викарирующего вида служит ель аянская (P.yezoentnsis), в горах Джунгарского Алатау и Тянь–Шаня — ель Шренка (P. scyrenkiana).

Викаризм наблюдается и у лиственных древесных пород, у травянистых растений: бук европейский (Fagus silvatica) замещен на Кавказе буком восточным (F. orientalis). Кроме географического викарирования, наблюдается экологическое, примером которого служат альпийские виды рододендронов: рододендрон жестковолосый (Phododendron yirsutum) замещает на известковом субстрате P. ferrugineum.

Викарирующие ареалы могут быть:

1. Контактирующими; 2. Разобщенными.

Пространственное взаиморасположение ареалов викарирующих видов полно представил польский ботаник И. Пачонский, выделивший 8 основных типов взаиморасположения в пространстве замещающих видов (рис 1.).

1. совместное —

2. вкрапленное —

3. налегающее —

4. смежное —

5. обособленное дважды

прилегающее —

6. обособленное
чересполосное —

7. обособленное раздельное —

8. обособленное раздельное с

взаимными вкраплениями —

Разобщенные ареалы представлены:

- Осиной (Populus tremula) (страны с умеренным климатом Евразии) и P. tremuloides) в Северной Америке;

Маслина европейская (Olea europaea)- Восточное и Западное Средиземноморье, замещающий вид – в горах Африки.

К сожалению, изучая викарирующие виды и ареалы, не всегда известно, какой из них исходный, основной, а какой производный, действительно замещающий.

Викарирующими бывают и роды, и семейства, однако чаще они имеют реликтовый характер и явно разъединенные ареалы.