Биомы. Их определение. Основные виды

БИОМ - совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенных природных зонах и поясах. Ключевая характеристика, позволяющая разграничивать и узна­вать наземные биомы, — жизненная форма растительности климатического климакса (травы, кустарники, листопадные деревья, хвойные деревья). Климаксная растительность степ­ного биома (злаковника) — злаки. Основа классификации — растительность климатическо­го климакса, однако биом включает в себя эдафические климак­сы, и стадии развития, в которых доминируют иные жизненные формы. Например, степные сообщества пред­ставляют собой стадии развития лесного биома, а прибрежные леса — составная часть степного биома. Подвижные животные связыва­ют между собой различные ярусы и стадии развития раститель­ности. Птицы, млекопитающие, рептилии и многие насекомые свободно передвигаются между подсистемами и между развиваю­щимися и зрелыми стадиями растительности, а перелетные птицы в определенные сезоны — между биомами разных континентов. Для наземных биомов характерны крупные растительноядные млекопитающие — олени, антилопы, бизоны, домашний скот. По составу фло­ры и фауны разделяют мир на пять или шесть главных областей, которые приблизительно соответствуют основным континентам. Это тундры, северные хвойные леса, листопадные леса умеренной зоны, степи умеренной зоны, тропические степи и саванны, чапараль и жестколистные леса, пустыни и тропические лесса. Тундры и северные хвойные леса. Между лесами на юге и шапкой полярных льдов на севере расположена полоса безлесной местности. Небольшие районы расположены в высоких горах выше границы леса. Такие районы называются альпийскими тундрами. В Северной Америке и Евразии граница между тундрой и лесотундрой сдвинута к северу на западе. Основными лимитирующими факторами служат низкие тем­пературы и короткий сезон вегетации; осадков тоже может быть мало, но они не относятся к лимитирующим факторам. Грунт на протяжении всего лета остается промерзшим. Биомы северных хвойных лесов.Широким поясом вытянулись через всю Северную Америку и Евразию области северных вечнозеленых лесов. Доминирую­щая жизненная форма представлена здесь хвойными вечнозеле­ными деревьями: елью, пихтой и сосной. На протяжении всего года в таких лесах царит густая тень, поэтому кустарниковый и травяной ярусы обычно развиты слабо. Для этого биома характерен высокий уровень годовой продукции. Листопадные леса умеренной зоны. Сообщества листопадных лесов занимают области с большим количеством равномерно распределенных осадков (750—1500 мм) и умеренной температурой, для которой характерны се­зонные колебания. Умеренные листопадные леса покрывали весь восток Северной Америки, всю Европу, часть Японии, Австралии и юг Южной Америки. Биомы листопадных лесов изо­лированы друг от друга, чем тундра и северные хвойные леса. Травянистый и кустарниковый ярусы, почвенная биота развиты хорошо. Многие растения дают сочные мясистые плоды и орехи, желуди или буковые орешки. Животное население первоначальных лесов Северной Америки представлено виргинским оленем, медведем, серой и черной белкой, серой ли­сицей, рыжей рысью и дикой индейкой. Степи умеренной зонырасположены там, где выпадает проме­жуточное между пустынями и лесами количество осадков (250— 750 мм); существование степей в этих условиях зависит от тем­пературы, сезонного распределения осадков и влагоемкости поч­вы. Ключевым фактором здесь является влажность почвы. Обширные степные про­странства занимают внутренние части Евразийского и Североаме­риканского континентов, юг Южной Америки (аргентинские пам­пасы) и Австралию. В Северной Америке биом степей подразделяется на следующие зоны: высокотравные, смешанные, низ­котравные и кустисто-злаковые прерии. Тропические степи и саванны.Тропические саванны (степи с редкими деревьями или груп­пами деревьев) расположены в теплых областях, где в год выпа­дает большое количество осадков (1000—1500 мм), но имеется один или два продолжительных сухих сезона, когда возникают пожары. Самая обширная область этого типа находится в Централь­ной и Восточной Африке. Растительность состоит из не­большого числа видов. В покрове до­минируют знаки. Ландшафт африканской саванны усеян акациями, бобовыми, баобабами, молочаями и пальмами. Здесь пасутся многочисленные виды антилоп (гну), зебры и жирафы, львы и дру­гие хищники. Насекомые обильны во время влажного сезона, когда гнездится большинство птиц; рептилии активнее во время сухого сезона. Сезонность определяется дождями, а не температурой, как в степях умеренной зоны. Чапараль и жестколистные леса.В областях с мягким умеренным климатом, где обильны зимние дожди, но лето сухое, растительность состоит из деревьев или кустарников с жесткими толстыми вечнозеле­ными листьями. Пустыни встречаются в тех областях, где в год выпадает меньше 250 мм осадков. Скудость осадков может быть вызвана: 1) высоким субтропическим давлением (Сахара и австралийские пустыни); 2) географическим положением в области «дождевой тени» (пустыни на западе Северной Америки); 3) большой высотой местности (пустыни Тибета и Боливии, Го­би) . В большинстве пустынь в течение года выпадает какое-то количество дождей, и имеется хотя бы редкая растительность.Влажные тропические леса. Широ­колиственные вечнозеленые дождевые тропические леса расположены на малых высотах полосой вдоль экватора. Дождей выпадает от 2000 до 2250 мм в год; в течение года от­мечается один или несколько «сухих» сезонов (120—130 мм в месяц). Дождевые леса встречаются в трех областях: 1) бассейны Амазонки и Ориноко в Южной Америке и Цент­ральноамериканский перешеек; 2) бассейны Конго, Нигера и Замбези в Центральной и Западной Африке и Мадагаскар; 3) об­ласти Индо-Малайская и Борнео—Новая Гвинея. Се­зонная периодичность размножения растений и животных связана с колеба­ниями количества осадков. Дождевой лес характеризуется сильно выраженной ярусностью. Деревья формируют три яруса: 1) редкие очень высокие деревья, которые возвышаются над общим уровнем полога; 2) полог, об­разующий вечнозеленый покров на высоте 25—35 м; 3) нижний ярус, который становится густым только там, где имеются просветы в пологе.

Генетика онтогенеза.

Дифференциальная активность генов в ходе онтогенеза. В результате дифференциальной активнос­ти генов формируются различные дифферен­цированные клеточные линии, а на их основе — ткани и органы. Дифференцировкой называют комплекс изменений, вовлеченных в прогрессивные расхождения в структуре и функциях клеток организма. При этом в каждой линии клеток дифференцировка приводит к постоянному сужению спектра транскрипции. Организм взрослых гермафроди­тов нематод состоит из 959 соматических кле­ток, у самцов 1031 клетка. Число зародышевых клеток у обоих полов варьирует. Число сомати­ческих клеток фиксировано. Каждая клеточная линия (ткань, орган) характеризуется определенным набором генов, активируемых в процессе ее развития. Число генов, вовлеченных в развитие и функционирование органов и тканей человека: мозг – 3195, глаз – 547, почка 712, эмбрион – 1989. ТОТИПОТЕНТНОСТЬ способность отдельных клеток в процессе реализации заключенной в них генетической информации не только к дифференцировке, но и к развитию в целый организм. Тотипотентны оплодотворенные яйцеклетки растений и животных. Для соматических клеток животных характерна тканевая специфичность с ранних стадий эмбрионального развития, и поэтому они не обладают тотипотентностью. Однако стволовые клетки в обновляющихся тканях животных в пределах одного типа ткани могут развиваться в разных направлениях. Например, стволовые клетки кроветворной ткани млекопитающих дают начало эритроцитам и лейкоцитам. Соматические клетки растений способны полностью реализовать свой потенциал развития с образованием целого организма. Специализированные клетки самых разных органов (листа, корня, цветка) способны к размножению в искусственной среде вне организма. При создании оптимального соотношения фитогормонов в питательной среде культивируемые клетки могут образовывать побеги или превращаться в результате соматического эмбриогенеза в зародышеподобные структуры, которые затем развиваются в целый организм. Способность соматических клеток растений проявлять тотипотентность зависит от генотипа. Тотипотентность соматических клеток лежит в основе их использования в генетической и клеточной инженерии.Гомеозисные мутации у дрозофилы.После завершения формирования сегментации, вступают в действие гомеозисные гены — большой класс генов, которые контролируют развитие какой-то части тела из определенного сегмента. В результате гомеозисной мутации из данного сегмента разви­вается какая-то другая часть тела. Среди гомеозисных генов наиболее известны Bithorax-complex (BX-C) и Antennapedia-complex (Ant-C). У дрозофилы личинки и имаго имеют ярко выраженные сегменты: один головной, три грудных и восемь брюшных. Каждый сегмент имаго содержит набор дифферен­цированных морфологических структур. Мезоторакальный сегмент несет пару крыльев и пару ног, метаторакальный — пару ног и пару гальтеров — особых булавовидных образований, помогающих удерживать рав­новесие в полете. Есть группа генов, отвечающих за форми­рование гальтеров и брюш­ных сегментов. Одним из генов, влияющих на эти процес­сы, является ВХ-С. Без этого гена эмбрион развивается до определенной стадии и затем гибнет. Если бы этот организм остался жить, то он бы имела 10 пар кры­льев и 10 пар ног. Функция гена ВХ-С заключается в инакти­вации генов, формирующих ноги и крылья во всех последующих после второго торакально­го сегментах. Комплекс ВХ-С содержит три различных гена: Ubx, abd-A и Abd-B. Каждый из них контролирует формирование определен­ной группы сегментов. Мутации этих генов заставляют все последующие сегменты фор­мироваться подобно одному из предыдущих. Если все три гена удалены, нор­мально развиваются только первый торакаль­ный (Т1) и девятый брюшной (А9) сегменты, контролируемые другими генами, все осталь­ные сегменты (ТЗ и все брюшные) развивают­ся как Т2. Если ген Ubx сохраняется, но повреждают­ся abd-A и Abd-B, нормально развиваются все грудные сегменты, а все брюшные представле­ны самым первым — А1. При повреждении гена Abd-B нормаль­но развиваются все грудные сегменты, затем брюшные Al, A2 и A3, а все остальные сфор­мированы как сегмент А4.