какие существуют жизненные формы живых организмов
1.7. Жизненные формы организмов
Морфологический тип приспособления животного или растения к основным экологическим факторам местообитания и к определенному образу жизни называют жизненной формой организма.
Процентное распределение видов по жизненным формам Раункиер назвал биологическим (флористическим) спектром. Для разных зон и стран составлены биологические спектры, которые могут служить индикаторами климата.
Существует еще множество классификаций жизненных форм живых организмов, например, у растений по характеру подземных органов и способности к вегетативному размножению. И.Г. Серебряков по структуре и длительности жизни наземных осей разделил покрытосеменные растения на 4 отдела и 8 типов, в частности в 1 типе находятся наземные кронообразующие деревья с прямостоячими стволами; кустовидные, одноствольные с низкими стволами, стланцы с лежачими стволами.
Жизненные формы, доминирующие в том или ином сообществе, могут выступать индикаторами условий обитания.
Существует много различных классификаций жизненных форм животных: по особенностям размножения; способам передвижения или добывания пищи; по приуроченности к определенным экологическим нишам, ландшафтам, ярусам.
Существуют классификации по влаголюбию, питанию, месту размножения и т. д.
Все жизненные формы – это результат естественного отбора в ходе эволюции. В результате внешних или внутренних причин одно сообщество может разделиться на два, при этом нарастают различия между популяциями одного вида или между близкородственными видами, такой процесс называется дивергенцией. У неродственных форм может вырабатываться внешнее сходство, если эти виды ведут идентичный образ жизни в аналогичных условиях среды. Этот процесс получил название конвергенции.
Жизненные формы организмов
Организмы, не связанные родством, обитая в одних и тех же условиях, приспосабливаясь к ним, имеют сходный внешний облик и сходные приспособления (морфологические адаптации) для жизни в одинаковой среде. Такой тип приспособления к экологическим условиям местообитания называют жизненной формой организма (экобиоформои).
Жизненные формы определяют приспособленность организмов к комплексу факторов, в отличие от экологических групп, отражающих приспособленность организмов к отдельным факторам среды (температуре, влажности, способу питания и т.д.). Представители одной и той же жизненной формы могут принадлежать к разным экологическим группам. Например, такие растения как манжетка обыкновенная и копытень европейский, по жизненной форме относятся к короткокорневищным растениям. Если же их рассматривать по экологической классификации, например по отношению к свету, то манжетка — светолюбивое растение, а копытень — тенелюбивое; по отношению к фактору влажности оба растения являются мезофитами.
Жизненная форма представляет собой группу организмов (растений или животных), различающихся по происхождению, но имеющих сходные эколого-морфологические приспособления для обитания в одинаковой среде.
Жизненные формы растений и животных очень разнообразны, соответственно, многообразна их классификация.
Понятие о жизненных формах растений впервые ввел в 1806году немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольдт (1769—1859). Первая классификация жизненных форм растений была разработана в 1905—1907 годах датским геоботаником Кристеном Раункиером (1860—1938),выделившим пять жизненных форм (фане-рофиты, хамефиты, гемикриптофиты, криптофиты и те-рофиты). За основу классификации принято расположение почек возобновления и наличие приспособлений для переживания неблагоприятного времени года. В современной классификации выделяют следующие жизненные формы растений:
1. Эпифиты(от греч. epi — на, над, сверху и phyton — растение) — воздушные растения, не имеющие корней в почве. Поселяются они на стволах других более крупных растений. В лесах это наствольные лишайники, реже — мхи. Эпифиты являются непременным компонентом тропических лесов (папоротники, орхидеи, бромелиевые). К. Раункиер эпифиты как жизненную форму не выделял.
2. Фанерофиты(от греч. phaneros — видимый и phyton растение) — наземные растения (деревья, кустарники, лианы), у которых почки возобновления расположены высоко над поверхностью почвы и защищены чешуями.
4. Гемикриптофиты(хемикриптофиты) (от греч. hemi — полу, kryptos — скрытный, phyton — растение) — растения, у которых почки возобновления в неблагоприятный для вегетации период сохраняются на уровне почвы и защищены опавшими листьями и снежным покровом. Надземные побеги к зиме отмирают. К гемиокриптофитам относятся многие травянистые растения.
5. Криптофиты(от греч. kryptos — скрытый и phyton — растение), или геофиты(от греч. geo — земля и phyton — растение), — растения, у которых почки возобновления закладываются на корневищах, клубнях, луковицах и находятся на некоторой глубине в почве (геофиты) или под водой (гидрофиты), благодаря чему они защищены от прямого воздействия среды. Надземная часть этих растений к зиме отмирает. К криптофитам относятся многолетние травянистые растения.
6. Терофиты(от греч. theros — лето и phyton — растение) — жизненная форма растений, переживающих неблагоприятный период года (зиму, засуху) в виде семян. Терофиты — это однолетние травы.
В приведенном ряду жизненных форм отчетливо прослеживается возрастающая адаптация к неблагоприятным условиям. Во влажных тропических лесах большинство видов принадлежит к эпифитам и фанерофитам. В умеренных районах преобладают растения с защищенными почками возобновления. В областях с холодным климатом фанерофиты и эпифиты вообще отсутствуют.
Существуют и другие классификации жизненных форм растений. В.Р. Вильяме разработал классификацию злаков по способу кущения. Г.Н. Высоцкий и Л.И. Казакевич в основу классификации жизненных форм положили характер подземных органов и способность растений к вегетативному размножению.
Наибольшее признание получила классификация жизненных форм покрытосеменных на основе эколого-морфо-логических признаков, предложенная И.Г.Серебряковым (1914—1969).Сосредоточив внимание на структуре и дли тельности жизни наземных побегов, он выделил 4 отдела и 8 типов жизненных форм растений (рис. 2).
Согласно определению, данному И.Г. Серебряковым, «жизненная форма — это своеобразный общий облик (габитус) определенной группы растений, сложившийся в их онтогенезе в результате роста и развития в определенных условиях среды. Этот габитус исторически возникает как выражение приспособленности растений к конкретным почвенно-климатическим условиям, как благоприятным, так и неблагоприятным». Таким образом, жизненная форма — категория морфологическая и экологическая.
Рис. 2. Жизненные формы покрытосеменных растений (по И.Г. Серебрякову, 1964)
Из ботаники термин «жизненные формы» был перенесен в зоологию. Классификации жизненных форм животных, как и растений, весьма разнообразны, и в их основу могут быть положены разные критерии: способы передвижения, добывания пищи, степень активности, жизнь в определенном ландшафте, различные стадии индивидуального развития и другие.
Классификация жизненных форм животных предложена в 1938 году Д.Н. Кашкаровым (1878—1941). В связи с
воздействием важнейшего климатического фактора — температуры — животные делятся на следующие группы:
1. Холоднокровные (пойкилотермные): 1) деятельные весь год, 2) деятельные часть года: а) летоспящие, б) зи-моспящие.
2. Теплокровные (гомойотермные): А. Оседлые: 1) деятельные весь год; 2) деятельные часть года: а) летоспящие, б) зимоспящие. Б. Сезонные: 1) гнездящиеся, 2) зимние, 3) летние, 4) пролетные.
По способам передвижения в различной среде обитания выделяются такие жизненные формы:
1. Чисто водные: а) нектон; б) планктон; в) добывающие из воды лишь пищу.
2. Полуводные: а) ныряющие; б) неныряющие; в) добывающие из воды только пищу.
1. Абсолютные землерои (всю жизнь проводят под землей).
2. Относительные землерои (выходят на поверхность земли).
III. Наземные формы.
1. Не делающие нор: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.
2. Делающие норы: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.
IV. Древесные, лазающие формы: а) не сходящие с деревьев; б) лишь лазающие по деревьям.
V. Воздушные формы: а) добывающие пищу в воздухе; б) высматривающие ее с воздуха.
По типу питания Д. Кашкаров выделяет растительноядных, всеядных, хищных, могильщиков (трупоядов); по месту размножения — размножающихся под землей, на поверхности земли, в ярусах трав, в кустарниках, на деревьях.
Жизненные формы животных выделяют по разным признакам и для разных систематических групп (млекопитающих, птиц, насекомых). Например, A.M. Формозов выделяет следующие типы жизненных форм млекопитающих в связи с их передвижением в разных средах:
1) наземные, 2) подземные (землерои), 3) древесные, 4) воздушные, 5) водные.
Среди жизненных форм птиц по типу их местообитания и передвижению при добывании пищи выделяют птиц: 1) древесной растительности, 2) открытых пространств суши, 3) болот и отмелей, 4) водных пространств.
Известный энтомолог В.В. Яхонтов предложил разные категории жизненных форм насекомых относительно среды обитания:
1) геобионты — обитатели почвы;
2) эпигеобионты — обитатели открытых участков почвы;
3) герпетобионты — живущие на поверхности почвы под опавшей листвой (в подстилке);
5) тамнобионты и дендробионты — обитатели кустарников и деревьев;
6) ксилобионты — обитатели древесины;
7) гидробионты — водные насекомые.
Анализ жизненных форм животных и растений позволяет судить об особенностях среды обитания и путях приспособительных изменений организмов — адаптациях (лат. adaptatio — приспособление). Адаптации живых существ обеспечивают возможность выживания в определенных условиях. Жизненная форма — одна из адаптации живых существ к комплексу условий жизни.
Жизненные формы живых организмов
ЖИЗНЕННЫЕ фОРМЫ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ.
СХОДСТВО ЖИЗНЕННЫХ ФОРМ ЖИВОТНЫХ С ЖИЗНЕННЫМИ ФОРМАМИ РАСТЕНИЙ заключается в том, что те и другие сформировались за многие миллионы лет, пройдя тяжёлый путь в борьбе за выживание, в борьбе за существование.
ОТЛИЧИЕ жизненных форм животных от жизненных форм растений состоит в том, что последние зависят, в основном, от влаги и тепла (солнечной энергии) в местах произрастания. И они не имеют органов движения и потому как бы «привязаны» к одному месту. Например, к почве, из которой получают минеральные соли и воду.
Вообще, КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИЗНЕННЫХ фОРМ ЖИВОТНЫХ, отличается значительным РАЗНООБРАЗИАМ и ЗАВИСИТ от принципов, положенных в её основу.
Если взять, к примеру, за основу поступательные движения организмов и образ их жизни, то можно выделить следующие группы жизненных форм животных:
1) Плавающие формы животных:
а)чисто водные (нектон, планктон, бентос);
б)полуводные (ныряющие, неныряющие, лишь добывающие из воды пищу).
2) Роющие формы животных:
а) абсолютные землерои (всю жизнь проводят в земле);
б) относительные землерои (выходят на поверхность).
3) Наземные формы животных:
а) не делающие нор (бегающие, прыгающие,ползающие);
б) делающие норы (бегающие, прыгающие, ползающие);
в) животные скал.
4) Древесные лазающие формы животных:
а) не сходящие с деревьев;
б) лишь лазающие по деревьям;
в) воздушные формы (добывающие пищу в воздухе, высматривающие пищу с воздуха).
ЖИЗНЕННЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗМОВ
Современная систематика живых организмов строится на основе степени родства организмов. В основу экологических классификаций могут быть положены самые разнообразные критерии: способы питания, передвижения, отношения к температуре, влажности, свободному кислороду и т.п. Разнообразие адаптаций к среде создает необходимость множественных классификаций.
Среди приспособлений живых организмов к среде особую роль играют морфологические адаптации. Изменения в наибольшей степени затрагивают органы, находящиеся в непосредственном соприкосновении с внешней средой. В результате наблюдается конвергенция (сближение) морфологических (внешних) признаков у разных видов, в то время как анатомические и другие признаки изменяются в меньшей степени, отражая родство и происхождение видов. Морфологический (морфо-физиологический) тип приспособления животного или растения к определенным условиям обитания и определенному образу жизни называют жизненной формой организма. Существует большое количество классификаций жизненных форм растений и животных, основанных на разных признаках. В качестве примера приведем две классификации жизненных форм растений и одну для животных.
Классификации жизненных форм растений. Первые классификации основывались на внешнем виде растений, определяющем ландшафт местности. Ниже представлена одна из таких классификаций.
Деревья — многолетние растения с деревенеющими надземными частями, ярко выраженным одним стволом, не ниже 2 м высоты.
Кустарники — многолетние растения с деревенеющими надземными частями. В отличие от деревьев, не имеют ясно выраженного одного ствола; ветвление начинается от самой земли, поэтому образуется несколько равноценных стволов.
Кустарнички сходны с кустарниками, но низкорослы, не выше 50 см.
Полукустарники отличаются от кустарничков тем, что у них одревесневают только нижние части побегов, верхние часто отмирают.
Лианы — растения с лазающими, цепляющимися и вьющимися стеблями.
Суккуленты — многолетние растения с сочными стеблями и листьями, содержащими запас воды.
Травяные растения — многолетние и однолетние растения, у которых отмирают на зиму надземные части (многолетники, двулетники) или отмирает все растение (однолетники).
Более поздние классификации основывались на приспособительных признаках растений к условиям существования. Среди ботаников популярна классификация К. Раункиера (1905, 1907) по положению почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года (зимой, в засушливый период) по отношению к поверхности почвы и снегового покрова (табл. 27, рис. 8). Этот признак имеет глубокий биологический смысл: зашита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко изменяющейся среды.
Рис. 8. Жизненные формы растений (по К. Раункиеру, 1907): 1—3 — фанерофиты; 4— 5 — хамефиты; 6—7— гемикриптофиты; 8—11 — криптофиты; 12 — терофиты; 12а — семя с зародышем
Классификация растений по положение почек возобновления по отношению к поверхности почвы
Почки возобновления находятся высоко над поверхностью земли (выше 30 см)
Деревья и кустарники
Почки возобновления расположены у поверхности почвы или невысоко (не выше 20—30 см), зимой могут оказаться под снегом
Жизненные формы организмов
Жизненной формой организманазывают морфологический(морфолого-физиологический) тип приспособления животного или растения к определенным условиям обитания и определенному образу жизни.
Жизненная форма –это стратегия поведения вида в конкретных условиях среды.
Жизненная форма есть адаптация организма к комплексу экологических факторов среды.
Классификации жизненных форм растений. Среди специалистов-ботаников популярна классификация К. Раункиера (1905) по положению почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова. Этот признак имеет глубокий биологический смысл: защита меристем, предназначенных для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в условиях резко изменяющейся среды.
I. Фанерофиты – растения, почки возобновления которых находятся высоко над поверхностью земли (выше 30 см). К.ним относятся деревья и кустарники.
II. Хамефиты – растения, почки возобновления которых расположены у поверхности почвы или невысоко (не выше 20-30 см), зимой могут оказаться под снегом. Это полукустарники и мелкие кустарнички.
III. Гемикриптофиты – растения, почки возобновления которых находятся на уровне поверхности почвы или в самом поверхностном ее слое, часто покрытом подстилкой. Сюда относят большинство многолетних трав.
IV. Криптофиты – растения, почки возобновления которых скрыты в почве (геофиты) или под водой (гелофиты и гидрофиты). К этим растениям относят луковичные, клубневые и корневищные растения.
V. Терофиты – однолетние растения, не имеющие почек возобновления; размножаются только семенами.
Наиболее разработанной классификацией жизненных форм растений на основе эколого-морфологических признаков является система И. Г. Серебрякова, им выделено 4 отдела жизненных форм:
1. Отдел А. Древесные растения. Включает 3 типа: деревья, кустарники и кустарнички.
2. Отдел Б. Полудревесные растения. Включает 2 типа: полукустарники и полукустарнички.
3. Отдел В. Наземные травы. Включает 2 типа: поликарпические и монокарпические травы.
4. Отдел В. Водные травы. Включает 2 типа: земноводные, плавающие и подводные травы.
Классификации жизненных форм животных. Д.Н. Кашкаров (1945) классифицировал жизненные формы животных по характеру передвижения в разных средах.
I. Плавающие формы. 1. Чисто водные: а) нектон, б) планктон, в) бентос. 2. Полуводные: а) ныряющие, б) неныряющие, в) лишь добывающие из воды пищу.
II. Роющие формы. 1. Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей). 2. Относительные землерои (выходящие на поверхность).
III. Наземные формы. 1. Не делающие нор: а) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие. 2. Делающие норы: а) бегающие, б) прыгающие, в) ползающие. 3. Животные скал.
IV. Древесные лазающие формы, а) не сходящие с деревьев, б) лишь лазающие по деревьям.
V. Воздушные формы, а) добывающие пищу в воздухе, б) высматривающие пищу с воздуха.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое экологический фактор?
2. Что такое среда обитания?
3. Какие виды адаптаций Вы знаете?
4. Какие виды форм растительных организмов бывают?
5. Какие формы животных по характеру передвижения в разных средах мы изучили в данной лекции?
ЛЕКЦИЯ № 8
Тема: Экология популяции (демэкология)
Цель лекции: Изучить структуры популяции, статические и динамические показатели популяции, К и r-стратегов
Ключевые слова: численность, виды, возрастная, половая, генетическая, пространственная, плотность и др.
Основные вопросы (положения) и краткое содержание:
1. Понятие популяции
2. Статические показатели популяции
3. Динамические показатели популяции
4. Экологические стратегии выживания
Понятие популяции.
Совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область (ареал), называетсявидом. Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами – популяциями. Целостность вида поддерживается связями между популяциями.
Популяция – совокупность особей одного вида, способных к самовоспроизводству, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.
Контакты между особями одной популяции чаще, чем между особями разных популяций. Например, уровень панмиксии (свободного скрещивания) внутри популяции выше, чем между особями разных популяций. Популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции.
Пространство, на котором популяция или вид в целом встречается в течение всей своей жизнедеятельности, называетсяареалом – областью распространения. Ареал может быть сплошным или разорванным (дизъюнктивным), если между его частями возникают различные преграды (водные, орографические и др.), пространства, не заселенные представителями данного вида.
В зависимости от величины ареала и характера распространения различают космополитов, убиквистов, эндемиков.Космополиты – виды растений и животных, представители которых встречаются на большей части обитаемых областей Земли (например, комнатная муха, серая крыса).Убиквисты – виды растений и животных с широкой экологической валентностью, способны существовать в разнообразных условиях среды, имеют обширные ареалы (например, тростник обыкновенный, волк).Эндемики – виды растений и животных, которые имеют небольшие ограниченные ареалы (часто встречаются на островах океанического происхождения, в горных районах и изолированных водоемах).
Для животных также различаюттрофический и репродуктивный ареалы, между которыми существует связь в виде путей пролета для птиц или путей миграции для некоторых млекопитающих и рыб.
Популяции, будучи групповыми объединениями, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельной особи: численность, плотность, рождаемость, смертность, скорость роста и др. Кроме того популяции свойственна определенная организация: половая, возрастная, генетическая, пространственно-этологическая и другие структуры.
Количественные показатели (характеристики) популяции можно разделить на статические и динамические.Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. Основные из них: численность, плотность, а также показатели структуры.Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.