Физиологические особенности различных организмов и трофическая структура биоценозов.
1. Физиологические исследования ныряющих организмов, в частности млекопитающих, касаются главным образом особенностей их легочного дыхания, естественно прекращающегося на продолжительное время во время ныряния. Способность нырять довольно характерна для различных видов млекопитающих. Продолжительность пребывания млекопитающих под водой колеблется от 50 сек по 2 ч. Среди водных млекопитающих, способных к нырянию, т. е. обладающих повышенной устойчивостью к гипоксии, можно встретить представителей многих отрядов. Так, из низших млекопитающих ныряет утконос, из насекомоядных— выхухоль, из грызунов — водяная крыса, ондатра, нутрия, бобр, из наземных хищных — выдра, из нежвачных парнокопытных — бегемот. Ныряют, разумеется, все ластоногие и китообразные и ныне почти вымершие сиреновые.
Физиологические особенности ныряющих животных касаются изменений дыхательного аппарата, изменений дыхательной функции крови, содержания миогемоглобина, а также некоторых особенностей регуляции дыхания и кровообращения в условиях гипоксии.
Содержание миогемоглобина в мышцах типичных ныряющих животных, особенно китов, резко повышено. У тюленя количество его в 7 раз выше, чем у быка.
2. Выделительная функция у различных животных (у рыб в пресноводной и морской воде, у верблюда в условиях высокой температуры, у пресмыкающихся)
3. Особенности дыхания у птиц и амфибий.
4. Особенности питания в связи с местообитанием.
5. Сильное развитие органов чувств у некоторых животных.
Взаимодействие организмов, занимающих определенное место в биологическом круговороте, называетсятрофической структурой биоценоза.
В биоценозе различают три группы организмов.
1.Продуценты (от лат. producens — производящий) — организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды и двуокиси углерода) все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию (зеленые растения, цианобактерии и некоторые другие бактерии) или энергию окисления неорганических веществ (серобактерии, железобактерии и др.). Обычно под продуцентами понимают зеленые хлорофиллоносные растения (автотрофы), дающие первичную продукцию. Общий вес сухого вещества фитомассы (массы растений) оценивается в 2,42 х 1012 т. Это составляет 99 % всего живого вещества земной поверхности. И лишь 1 % приходится на долю гетеротрофных организмов. Поэтому только растительности планета Земля обязана существованию на ней жизни. Именно зеленые растения создали необходимые условия для появления и существования вначале разнообразных доисторических животных, а затем и человека. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, торфе и лаже нефти.
Растения-продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарства. Они очищают воздух, задерживают пыль, смягчают температурный режим воздуха, приглушают шумы. Благодаря растительности существует то огромное разнообразие животных организмов, которыми населена Земля. Продуценты составляют первое звено в пищевой цени и лежат в основе экологических пирамид.
2.Консументы (от лат. consumo — потребляю), или потребители, — гетеротрофные организмы, которые питаются готовым органическим веществом. Консументы сами не могут строить органическое вещество из неорганического и получают его в готовом виде, питаясь другими организмами. В своих организмах они преобразуют органику в специфические формы белков и других веществ, а в окружающую среду выделяют образующиеся в процессе их жизнедеятельности отходы.
К консументам (потребителям) относятся животные и человек, а также растения-паразиты, которые в своих клетках не имеют хлорофилла и не могут самостоятельно образовывать органические вещества.
Кузнечик, заяц, антилопа, олень, слон, т.е. травоядные животные, — это консументы первого порядка. Жаба, схватившая стрекозу, божья коровка, питающаяся тлей, волк, охотящийся за зайцем, — все это консументы второго порядка. Аист, поедающий лягушку, коршун, уносящий в небо цыпленка, змея, заглатывающая ласточку, — консументы третьего порядка.
3. Редуценты (от лат. reducens, reducentis — возвращающий, восстанавливающий) — организмы, разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в неорганические вещества, а их, в свою очередь, усваивают другие организмы (продуценты).
Основными редуцентами являются бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность (например, при использовании человеком пестицидов), ухудшаются условия для продукционного процесса растений и консументов. Мертвые органические остатки, будь то древесный пень или труп какого-либо животного, не исчезают в никуда. Они подвергаются гниению. Но мертвая органика не может перегнить сама по себе. В качестве «могильщиков» выступают редуценты (деструкторы, разрушители). Они окисляют мертвые органические остатки до С02, Н20 и простых солей, т.е. до неорганических составляющих, которые снова могут быть вовлечены в круговорот веществ, тем самым замыкая его.
Вопрос.
Мутагенные факторы среды.
Мутагены – факторы, вызывающие наследственные изменения – мутации.
Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре и количестве хромосом. По происхождению мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные – все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды.
По природе возникновения мутагены классифицируют на физические, химические и биологические.
Физические мутагены: ионизирующее излучение; радиоактивный распад; ультрафиолетовое излучение; чрезмерно высокая или низкая температура.
Химические мутагены: некоторые алкалоиды (колхицин – один из самых распространенных в селекции мутагенов); окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода); алкилирующие агенты; нитропроизводные мочевины; некоторые пестициды; некоторые пищевые добавки (ароматические углеводороды, цикламаты); продукты перерабоки нефти; органические растворители; лекарственные препараты (цитостатики, иммунодепрессанты).
К химическим мутагенам условно можно отнести и ряд врусов (мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты – ДНК или РНК)
Химические мутагены должны обладать следующими качествами: • высокой проникающей способностью; • свойством изменять коллоидное состояние хромосом; • определенным действием на состояние хромосомы или гена.
Биологические мутагены: специфические последовательности ДНК (транспозоны); некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа); продукты обмена веществ (продукты окисления липидов); антигены некоторых микроорганизмов.
Тератогенные факторы среды.
Вредные факторы, вызывающие аномальное развитие плода, называются тератогенными.
Тератоген – средовой (внешний) фактор, действующий на эмбрион или плод и вызывающий нарушение его строения или функционирования, не вызывая при этом изменения наследственных структур. Эффект тератогенного воздействия зависит от ряда условий:
- время действия тератогена. Действие тератогена до наступления стадии клеточной дифференциации приводит, как правило, к гибели зародыша. При действии тератогена в период дифференцировки органов возникают различные пороки развития. Тип порока зависит от чувствительности конкретного органа в момент воздействия вредного фактора;
- доза и взаимодействие с другими факторами. Для большинства тератогенов существует дозо-зависимый эффект, т.е. чем выше доза, тем тяжелее поражение. В некоторых случаях тератогенность фактора повышается при наличии других факторов (например, тератогенное влияние антиконвульсантов усиливается в комбинации с другими препаратами).
- материнские факторы. Риск возникновения тератогенно обусловленной аномалии зависит от индивидуального порога чувствительности материнского организма к тератогенному агенту.
Выделяют 5 основных групп тератогенных факторов:
Первая группа: ионизирующая радиация, органические и неорганические химические соединения, загрязняющие воду, воздух, почву, продукты питания: промышленные выбросы, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий), сельскохозяйственные яды, в том числе пестициды, инсектициды, минеральные удобрения, продукты нефтепереработки и неполного сгорания горюче–смазочных материалов, профессиональные вредности, связанные с радиацией и химическим производством.
Вторая группа: токсичные вещества, добровольно принимаемые внутрь или вдыхаемые в период беременности: алкоголь, наркотики, табачный дым.
Третья группа: лекарственные средства, применяемые в период беременности - к ним относятся антибиотики, аспирин, снотворные, противоэпилептические средства, половые гормоны и другие.
Четвертая группа: внутриутробные инфекции (краснуха, цитомегалия, токсоплазмоз, сифилис, ВИЧ).
Пятая группа: нарушения обмена веществ у беременных женщин - сахарный диабет, дефицит незаменимых аминокислот и витаминов, особенно фолиевой кислоты, дефицит йода и селена, голодание, недосыпание.
Причина 60-70% врожденных пороков развития до сих пор остается неизвестной. Предполагают, что их возникновение может быть обусловлено сочетанным влиянием многих неблагоприятных факторов окружающей среды или комбинацией наследственных и тератогенных воздействий.