Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

§ 16. АДАПТАЦІЇ ОРГАНІЗМІВ ДО ҐРУНТОВОГО СЕРЕДОВИЩА. ФОРМУВАННЯ ЖИТТЄВИХ ФОРМ ОРГАНІЗМІВ ЯК РЕЗУЛЬТАТ АДАПТАЦІЙ ДО ПЕВНОГО СЕРЕДОВИЩА МЕШКАННЯ

Пригадайте хімічний і механічний склад ґрунту. Від чого залежить родючість ґрунтів? Що таке конвергенція? Які рослини належать до сукулентів?

Особливості ґрунту як середовища мешкання організмів. Ґрунт - верхній родючий шар літосфери, створений діяльністю організмів (мал. 16.1). У ґрунтах різних типів різне й співвідношення органічних і неорганічних сполук. Так, у болотних ґрунтах переважають органічні речовини, у чорноземах - співвідношення мінеральних та органічних речовин приблизно однакове, а в каштанових ґрунтах і сіроземах більше мінеральних сполук. Значні запаси органічних речовин (гумусу) у ґрунті створюють кормову базу для різноманітних груп організмів.

Грунт є стабільнішим середовищем мешкання порівняно з наземно-повітряним. Вологість ґрунту зазвичай вища, ніж вологість повітря, і тому різноманітні організми можуть легше переживати там посушливий період.

Мал. 16.1. Деякі мешканці ґрунтового середовища (завдання: з допомогою вчителя або вчительки пригадайте особливості біології організмів, наведених на малюнку)

Склад ґрунтового повітря значно відрізняється від атмосферного: вміст вуглекислого газу в ньому у 10-100 разів вищий, а вміст кисню дещо нижчий. Кисень здебільшого надходить у ґрунт з атмосферного повітря завдяки дифузії, тому його більше у верхніх шарах. Уміст повітря у ґрунті залежить від його вологості: що вона вища, то нижчий уміст газів.

Характерною рисою ґрунту як середовища мешкання різних груп організмів є порівняно невелика амплітуда добових і річних коливань температури. Пошуки оптимальних умов існування визначають вертикальні міграції ґрунтових тварин (мал. 16.2).

Над ґрунтом за рахунок рослинних решток формується шар підстилки. Завдяки підстилці відбувається обмін елементами живлення у системі рослина - ґрунт. За активної участі організмів - мешканців ґрунту (бактерій, грибів, тварин) - органічні рештки підстилки активно перероблюються, утворюється подрібнена органіка, перемішана з мінеральними частинками, яка надходить до верхнього шару ґрунту.

Мешканці ґрунту здійснюють основні ланки процесу ґрунтоутворення: синтез і руйнування органічної речовини, вибіркове накопичення біологічно важливих хімічних елементів, руйнування й новоутворення мінералів, міграцію речовин ґрунтом.

Мал. 16.2. Мешканці ґрунту, здатні здійснювати вертикальні міграції: 1 - тварини, які самостійно прокладають ходи у ґрунті: комахи вовчки (а) мають розширені передні кінцівки, за допомогою яких активно риють ґрунт, дощові черви (б) прокладають ходи завдяки скороченню м’язів свого тіла або пропускаючи ґрунт через кишечник; 2 - тварини, які використовують для міграцій у ґрунті наявні порожнини, - ґрунтові вільноживучі панцирні кліщі мають дрібні розміри, які зазвичай не перевищують 1 мм

Мал. 16.3. Вступаючи у мутуалістичні відносини з рослинами і формуючи мікоризу, гриби підвищують ефективність їхнього мінерального живлення

Різноманітність умов існування визначає багатий видовий склад мешканців ґрунту. У ґрунті розвиваються кореневі системи вищих рослин, водорості (зелені, жовто-зелені, діатомові); поширені різноманітні гриби й лишайники, бактерії та ціанобактерії, тварини.

Серед ґрунтових бактерій є автотрофи (переважно хемосинтетики - нітрифікуючі бактерії та ін.) і гетеротрофи (сапротрофи, симбіонти, збудники різноманітних захворювань людини, тварин і рослин та їхні спори).

Ґрунтові гриби трапляються у ґрунтах різних типів, там, де хоча б у незначних кількостях є органічні рештки. Пригадаймо'. серед ґрунтових грибів є як сапротрофи, так і симбіотичні види - паразитичні (паразити надземних і підземних частин рослин тощо) та мутуалістичні (вступають у симбіоз з кореневою системою рослин) форми. Усі голонасінні рослини та близько 85 % дводольних беруть участь в утворенні мікоризи (мал. 16.3).

Ґрунтові тварини представлені різноманітними систематичними та екологічними групами. Одні з них адаптуються до постійного мешкання у ґрунті (як-от, кроти, сліпаки, дощові черви, панцирні кліщі тощо; див. мал. 4.3, 15.7.2). Інші мешкають у ґрунті протягом більшої частини свого життєвого циклу (личинки жуків - хрущів, коваликів; безногі амфібії тощо). Деякі тварини перебувають у ґрунті лише під час несприятливого періоду (зимівлі, посухи тощо): ропухи, деякі комахи, лускаті рептилії та ін.

Життєві форми як одиниці екологічної класифікації організмів. Унаслідок тривалого адаптування до певних умов мешкання та певного способу життя у представників різних систематичних груп організмів формуються певні типи життєвих форм.

Запам'ятаємо

Життєва форма - схожа морфоекологічна організація організмів різних видів на певній фазі їхнього життєвого циклу, що відображає комплекс адаптацій до умов середовища мешкання (мал. 16.4). Що екологічно пластичніша певна систематична група, то більшою кількістю життєвих форм вона представлена.

Мал. 16.4. Життєві форми ссавців: 1 - наземні; 2 - деревні; 3 - ґрунтові (землериї); 4 - повітряні; 5 - водні (завдання: наведіть більше прикладів тварин кожної життєвої форми)

Мал. 16.5. Морські хижаки, здатні активно переслідувати здобич: 1 - тупорила акула (клас Хрящові риби; ряд Кархариноподібні); 2 - косатка (ссавець, що належить до ряду Китоподібні)

Певну життєву форму організмів вважають одиницею екологічної класифікації, оскільки вона відображає відповідність адаптацій представників різних систематичних груп до подібних умов мешкання. Так, представники різних систематичних груп водних тварин здатні до активного плавання, мають видовжене обтічне тіло (мал. 16.5).

Формування певних життєвих форм є наслідком конвергенції. Наприклад, до стеблових сукулентів відносять як кактуси, так і деякі молочаї, хоча ці рослини належать до різних порядків класу Дводольні. Основою виникнення конвергенції, а відповідно і життєвих форм, є комбінативна мінливість. У разі конвергенції чітко виявляється вплив середовища на організацію: у тварин - мешканців водного середовища - здебільшого обтічна форма тіла і зсунуті назад органи руху; політ і навіть довгий стрибок потребує опори на повітря, тобто збільшення поверхні тіла.

У рослин, як і у тварин, життєва форма - це насамперед їхній зовнішній вигляд, який відображає пристосованість до певних умов існування. Так, у різних частинах свого ареалу дорослі рослини одного виду можуть належати до різних життєвих форм. Наприклад, певні види ялини або сосни в умовах високогір’я або півночі часто набувають вигляду чагарників. Різні життєві форми липи серцелистої можуть траплятися навіть в одному фітоценозі. За сильного затінення, на дні ярів, схилах формується пригнічена форма липи - кущоподібний сланик. Такі особини липи не утворюють квіток, заввишки не перевищують 4 м і формують підлісок. Те саме притаманне й черемсі звичайній.

Є різні варіанти класифікації життєвих форм рослин. Одну з них розробив ботанік І. Серебряков. У ній виділення відділів базується на структурі надземних осей (деревні, напівдеревні та трав’янисті рослини), типів - на відносній тривалості життя надземних осей (у відділі деревних) або на тривалості життя рослин загалом (у відділі надземних трав’янистих рослин).

Відділ А. Деревні рослини. Типи: І. Дерева. II. Чагарники. III. Чагарнички (відрізняються від чагарників меншими розмірами та меншою тривалістю життя).

Відділ Б. Напівдеревні рослини. Типи: IV. Напівчагарники (відрізняються від чагарників тим, що їхні стебла дерев’яніють лише в багаторічній нижній частині, від якої щорічно відростають однорічні трав’янисті пагони) та напівчагарники (займають проміжне положення між деревними та трав’янистими рослинами, мають низькі стебла та напівздерев’янілі пагони).

Відділ В. Наземні трави. Типи: V. Полікарпічні трави (протягом життя цвітуть і плодоносять багато разів). VI. Монокарпічні трави (одно- чи дворічні рослини, які протягом життя цвітуть і плодоносять один раз, після чого відмирають).

Відділ Г. Водні трави. Типи: VII. Земноводні трави (рослини, які здатні рости як у воді, так і на суходолі). VIII. Плаваючі та підводні рослини (плавають на поверхні води або повністю занурені у воду).

Завдання: з допомогою вчителя або вчительки, використовуючи літературні та інтернет-джерела, наведіть приклади рослин, які належать до різних життєвих форм.

Отже, у процесі історичного розвитку різні групи організмів опановували певні екологічні ніші в різних середовищах мешкання, унаслідок чого в них сформувалися різноманітні життєві форми. У представників певної життєвої форми, які належать до різних систематичних груп, змінюються лише певні органи, насамперед ті, які контактують з довкіллям (наприклад, передні кінцівки тюленів і китоподібних, які забезпечують пересування у воді, перетворилися на ласти), тоді як загальний план будови організмів залишається незмінним. Аналіз життєвих форм організмів дає змогу встановлювати адаптивні зміни організмів, пов’язані з особливостями їхнього середовища мешкання.

Ключові терміни та поняття

життєві форми організмів.

Перевірте здобуті знання

1. Чим характеризується ґрунтове середовище мешкання? 2. Завдяки яким особливостям тварини - мешканці наземно-повітряного середовища - знаходять у ґрунті умови для переживання несприятливих періодів? 3. Що таке жива речовина ґрунту? 4. Чому формування певних життєвих форм організмів ґрунтується на процесі конвергенції?

Поміркуйте

Чому життєві форми вважають одиницями екологічної класифікації?