Степные экосистемы саванны

Вопрос 4

Степные экосистемы саванны.

Экосистему можно определить как совокупность различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой таким образом, что вся эта совокупность может сохраняться неопределённо долгое врем

Саванны — пространства в субэкваториальном поясе, покрытые травяной растительностью с редко разбросанными деревьями и кустарниками. Типичны для субэкваториального климата с резким разделением года на сухой и дождливый сезоны.

Саванны — климатические регионы, свойственные более возвышенным тропическим странам с сухим континентальным климатом. В отличие от настоящих степей, саванны, кроме трав, содержат также кустарники и деревья, растущие иногда целым лесом, как, например, в Бразилии. Саванны имеют немало общего со степью, которая находится в умеренных широтах, как по режиму увлажнения, так и по условиям обитания. Как и в степной зоне, обитателям приходится приспосабливаться к высокой температуре воздуха в один сезон, и малому количеству осадков в сухой сезон.

Саванны свойственны собственно Южной Америке, но и в других странах можно указать многие места, весьма похожие по характеру своей растительности на саванны.

Травянистая растительность саванн состоит по преимуществу из высоких жесткокожистых злаков; к злакам примешиваются другие многолетние травы и полукустарники, а в сырых местах, затопляемых весной, — также и различных представителей семейства осоковых. Кустарники разрастаются в саваннах иногда большими зарослями, занимая площадь во много квадратных метров. Деревья саванн обыкновенно низкорослы; самые высокие из них бывают не выше наших плодовых деревьев, на которые они очень похожи своими кривыми стеблями и ветвями. Деревья и кустарники иногда оплетаются лианами и обрастают эпифитами. Луковичных, клубненосных и мясистосочных растений в саваннах бывает немного. Лишайники, мхи и водоросли встречаются в саваннах только по камням и деревьям.

Бразильские саванны представляют собственно светлые, редкие леса, где свободно можно ходить и ездить в любом направлении; почва в таких лесах покрыта растительным травянистым и полукустарниковым покровом до 1 метра высотой. В саваннах же других стран деревья совершенно не растут или встречаются крайне редко и бывают очень низкорослы. Травянистый покров также иногда очень низок, даже прижат к земле.

Условия жизни в саванне очень суровые. В конце сухих сезонов там часто случаются пожары. Например, баобаб отличается толстым, защищённым от огня стволом, способным, словно губка, хранить в себе запасы воды. Его длинные корни всасывают влагу глубоко под землёй. Акация имеет широкую плоскую крону, которая создаёт тень для растущих ниже листьев, предохраняя тем самым их от высыхания.

Многие районы саванн теперь используются для скотоводства и дикие формы жизни там полностью исчезли. Впрочем, в африканской саванне имеются огромные национальные парки, где дикие животные живут до сих пор.

Распространение

К саванне относят и некоторые районы, в которых господствует полусухой средиземноморский климат Распространены на всех материках, кроме Северной Америки и Антарктиды.

Растительность

Растительность саванн приспособлена к сухому континентальному климату и к периодическим засухам, бывающим во многих саваннах по целым месяцам. Злаки и другие травы редко образуют ползучие побеги, а обыкновенно растут дерновинами. Листья у злаков узки, сухи, жестки, волосисты или покрыты восковым налетом. У злаков и осоковых молодые листья остаются свернутыми в трубку. У деревьев листья мелки, волосисты, блестящи («лакированы») или покрыты восковидным налетом. Растительность саванн имеет резко выраженный ксерофитный характер. Многие виды содержат большое количество эфирных масел, в особенности виды семейств вербеновых, губоцветных и миртовых Южной Америки. Особенно своеобразен рост некоторых многолетних трав, полукустарников (и кустарников), а именно тем, что основная часть их, находящаяся в земле (вероятно, стебель и корни), сильно разрастается в неправильное клубневидное деревянистое тело, от которого отходят потом многочисленные, в основном неразветвлённые или слабоветвистые, отпрыски. В сухое время года растительность саванн замирает; саванны желтеют, а высохшие растения зачастую подвергаются пожарам, по причине которых кора деревьев обычно является опалённой. С началом дождей саванны оживают, покрываясь свежей зеленью и испещряясь многочисленными различными цветками.

Эвкалиптовые леса Австралии весьма похожи на «campos cerratos» бразильцев; они также светлы и до того редки (деревья далеко отстоят одно от другого и не смыкаются кронами), что в них легко ходить и даже ездить в любом направлении; почва в таких лесах в дождливое время года покрывается зелёной зарослью, состоящей, главным образом, из злаков; в сухое время года почва обнажается.

Тропическая саванна в Австралии                   саванна в Венесуэле                  саванна в Бразилии                               саванна в Танзании

Фауна

Животные саванн были вынуждены приспособиться к выживанию в условиях засухи. Крупные травоядные, такие, как жирафы, зебры, антилопы гну, слоны и носороги, способны совершать переходы на огромные расстояния и, если в каком-то месте становится слишком сухо, они отправляются туда, где идёт дождь и где много растительности. Хищники, такие, как львы, гепарды и леопарды, охотятся на бредущие стада антилоп или зебр. Маленьким животным трудно пускаться на поиски воды, поэтому они предпочитают погружаться в спячку на всё время сухого сезона.

                                                                                                                                                                                                               Саванна в Кении

Вопрос 10

Адаптация животных и организмов к изменениям условий существования.

    В ходе эволюции добиваются успеха те организмы, которые лучше других приспособлены к окружающей среде. Механизмы эволюции обеспечивают соответствие развивающейся живой системы условиям её существования – высокую приспособленность жизненных форм к внешней среде. В основе приспособленности лежат процессы самовоспроизведения макромолекул и живых организмов и дискретность всего живого на Земле. У организмов в процессе эволюции выработалось множество разнообразных относительных приспособлений (адаптаций) к окружающей среде. Адаптацией считается любая особенность особи, популяции, вида или сообщества организмов, которая способствует успеху в конкуренции и обеспечивает устойчивость к абиотическим факторам. Это позволяет организмам существовать в данных условиях среды и оставлять потомство. Критериями адаптации являются: жизнеспособность, конкурентоспособность фертильность.

 Жизнеспособность - это способность организма жить и нормально развиваться в условиях среды.

Конкурентоспособность — это способность организма добиваться успеха в борьбе за средства жизни.

Фертильность - это способность организмов нормально размножаться. 
 
Понятие адаптации

Адаптация в биологии – развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. Адаптации могут быть морфологическими, физиологическими или поведенческими.

Морфологические адаптации включают изменения формы или строения организма. Пример такой адаптации – твердый панцирь черепах, обеспечивающий защиту от хищных животных.

 Физиологические  адаптации связаны с химическими  процессами в организме. Так, запах  цветка может служить для привлечения  насекомых и тем самым способствовать  опылению растения.

 Поведенческая  адаптация связана с определенным  аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример – зимний сон  у медведя.

 Большинство  адаптаций представляет собой  сочетание перечисленных типов. Например, кровососание у комаров  обеспечивается сложной комбинацией  таких адаптаций, как развитие  специализированных частей ротового  аппарата, приспособленных к сосанию, формирование поискового поведения  для нахождения животного-жертвы, а также выработка слюнными  железами специальных секретов, которые предотвращают свертывание  высасываемой крови. 
Виды адаптации.

Все адаптации делят на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют собой обратимый процесс. Они возникают при резком изменении условий среды. Например, при переселении животные попадают в новую для них обстановку, но постепенно привыкают к ней. Например, человек, переселившийся из средней полосы в тропики или на Крайний Север, некоторое время испытывает дискомфорт, но со временем привыкает к новым условиям. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически закрепляются. Сюда относят все приспособления, на которые действует естественный отбор. Например, покровительственная окраска или быстрый бег.

Приспособления также делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические.

Морфологические адаптации проявляются в преимуществах строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении. 
   Преимущества строения – это оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п. Хорошо известен облик водного млекопитающего – дельфина. Его движения легки и точны. Самостоятельная скорость движения в воде достигает 40 километров в час. Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Как дельфину удается преодолеть её? Помимо других особенностей строения идеальной приспособленности дельфина к среде обитания и образу жизни способствует форма тела. Торпедовидная форма тела позволяет избежать образования завихрений потоков воды, обтекающих дельфина.

Обтекаемая форма тела способствует быстрому передвижению животных и в воздушной среде. Маховые и контурные перья, покрывающие тело птицы, полностью сглаживают его форму. Птицы лишены выступающих ушных раковин, в полёте они обычно втягивают ноги. В результате птицы по скорости передвижения намного превосходят всех других животных. Например, сокол сапсан пикирует на свою жертву со скоростью до 290 километров в час. 
       У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Причудливая форма тела у рыб, обитающих в зарослях водорослей (морской конёк-тряпичник, рыба-клоун, морская игла и др.), помогает им успешно скрываться от врагов. Сходство с предметами среды обитания широко распространено у насекомых. Известны жуки, своим внешним видом напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут. Насекомые палочники похожи на небольшую бурую или зелёную веточку, а прямокрылые насекомые имитируют лист. Плоское тело имеют рыбы, ведущие придонный образ жизни (напр., камбала). 
      Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Яйца птиц, откладываемые на песок или на землю, имеют серый и бурый цвет с пятнышками, сходный с цветом окружающей почвы. В тех случаях, когда яйца недоступны для хищников, они обычно лишены окраски. Гусеницы бабочек часто зелёные, под цвет листьев, или тёмные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают ещё способностью менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Способность менять окраску путём перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеон). 
       Если фон среды не остается постоянным в зависимости от сезона года, многие животные меняют окраску. Например, обитатели средних и высоких широт (песец, заяц, горностай, белая куропатка) зимой имеют белую окраску, что делает их незаметными на снегу.

Предостерегающая (угрожающая) окраска предупреждает потенциального врага о наличии защитных механизмов (наличие ядовитых веществ или специальных органов защиты). Предостерегающая окраска выделяет из окружающей среды яркими пятнами или полосами ядовитых, жалящих животных и насекомых (змеи, осы, шмели). 
     Мимикрия – это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску.  
      Кроме защитной окраски, у животных и растений наблюдаются и другие средства защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусы, шиповник, боярышник, облепиха и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, например у крапивы. Кристаллы щавелевокислого кальция, накапливающиеся в шипах некоторых растений, предохраняют их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твёрдого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо защищают их от многих врагов. Этому же служат иглы у ежа и дикобраза. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, т.е. преимущественного выживания лучше защищенных особей.

      Сюда относится запасание корма на неблагоприятный сезон года. Особенно это присуще грызунам. Например, полёвка-экономка, распространённая в таёжной зоне, собирает зерна злаков, сухую траву, корешки – всего до 10 килограммов. Роющие грызуны (слепыши и др.) накапливают кусочки корней дуба, желуди, картофель, степной горошек – до 14 килограммов. Большая песчанка, живущая в пустынях Средней Азии, в начале лета срезает траву и затаскивает её в норы или оставляет на поверхности в виде стожков. Корм этот используется во второй половине лета, осенью и зимой. Речной бобр собирает обрубки деревьев, веток и пр., которые складывает в воду возле своего жилища. Склады эти могут достигать объёма 20 кубических метров. 
 
Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.).

 
Соответствующая форма и окраска тела, целесообразное поведение обеспечивают успех в борьбе за существование только тогда, когда эти признаки сочетаются с приспособленностью процессов жизнедеятельности к условиям обитания, т.е. с физиологической адаптацией. Без такой адаптации невозможно поддержание устойчивого обмена веществ в организме в постоянно колеблющихся условиях внешней среды. Приведем некоторые примеры.