Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Приспособления к питанию



 

Основная функция биоценозов – поддержание круговорота веществ в биосфере – базируется на пищевых взаимоотношениях видов. Именно на этой основе органические вещества, синтезированные автотрофными организмами, претерпевают многократные химические трансформации и в конечном итоге возвращаются в среду в виде неорганических продуктов жизнедеятельности, вновь вовлекаемых в круговорот. Поэтому при всем многообразии видов, входящих в состав различных сообществ, каждый биоценоз включает представителей всех трех экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

В конкретных биоценозах продуценты, консументы и редуценты представлены популяциями многих видов, состав которых специфичен для каждого конкретного сообщества. Функционально же все виды распределяются на несколько групп в зависимости от их места в общей системе круговорота веществ и потока энергии. Равнозначные в этом смысле виды образуют определенный трофический уровень, а взаимоотношения между видами разных уровней – систему цепей питания. Совокупность трофических цепей в их конкретном выражении, включающем прямые и косвенные взаимоотношения составляющих их видов, формируют целостную трофическую структуру биоценоза (рис.9).

 

Г

               
       
 


В

       
   
 


Б

       
   


А

               
 
 
 
 

 

 


Рис.9. Простейшая схема трофической структуры биоценоза (по И.А. Шилову, 1985).

А-Г – трофические уровни: А – продуценты, Б – консументы I порядка (фитофаги), В – консументы II порядка, Г – консументы III порядка;

1 – 4: конкретные виды данного трофического уровня; одинаковыми цифрами обозначены отдельные трофические цепи; сплошными стрелками – прямые (трофические) связи, пунктирными стрелками – косвенные (конкурентные) связи.

 

Трофические уровни. Группа видов-продуцентов образует уровень первичной продукции, на котором утилизируется внешняя энергия и создается масса органического вещества. Первичные продуценты – основа трофической структуры и всего существования биоценоза. Составлен этот уровень растениями (кроме редких бесхлорофилльных форм) и фотоавтотрофными прокариотами; в некоторых случаях в качестве первичных продуцентов выступают хемосинтезирующие бактерии (например, в глубоководных экосистемах, привязанным к разломам земной коры и основанным на деятельности хемоавтотрофных бактерий).

Биомасса органического вещества, синтезированного автотрофами, определяется как первичная продукция, а скорость ее формирования – биологическая продуктивность экосистемы. Продуктивность выражается количеством биомассы, синтезируемой за единицу времени (или энергетическим эквивалентом). Общая сумма биомассы рассматривается как валовая продукция, а та ее часть, которая определяет прирост, - как чистая продукция. Разница между валовой и чистой продукцией определяется затратами энергии на жизнедеятельность («затраты на дыхание»), которые, например, в умеренном климате могут составлять до 40-70 % валовой продукции.

Накопленная в виде биомассы организмов-автотрофов чистая первичная продукция служит источником питания для представителей следующих трофических уровней. Потребители первичной продукции – консументы – образуют несколько (обычно не более 3-4) трофических уровней.

Консументы I порядка. Этот трофический уровень составлен непосредственными потребителями первичной продукции. В наиболее типичных случаях, когда эта продукция создается фотоавтотрофами, это растительноядные животные (фитофаги). Виды и экологические формы, представляющие этот уровень, весьма разнообразны и приспособлены к питанию разными видами растительного корма. В связи с тем, что растения обычно прикреплены к субстрату, а ткани их часто очень прочны, у многих фитофагов эволюционно сформировался грызущий тип ротового аппарата и различного рода приспособления к измельчению, перетиранию пищи. Это зубные системы грызущего и перетирающего типа у различных раститительноядных млекопитающих, мускульный желудок у птиц, особенно хорошо выраженный у зерноядных, и т.п. У растительноядных карповых рыб над глоточными зубами, на нижней поверхности мозгового черепа имеется особое образование – «жерновок», имеющий ороговевшую поверхность, сочетание этих структур определяет возможность перемалывания твердой пищи. Грызущий ротовой аппарат свойственен многим насекомым.

Некоторые животные приспособлены к питанию соком растений или нектаром цветков. Эта пища обогащена высококалорийными, легкоусвояемыми веществами. Ротовой аппарат у питающихся таким образом видов устроен в виде трубочки, с помощью которой всасывается жидкая пища.

Приспособления к питанию растениями обнаруживаются и на физиологическом уровне. Особенно выражены они у животных, питающихся грубыми тканями вегетативных частей растений, содержащими большое количество клетчатки. В организме большинства животных продуцируется целлюлозолитические ферменты, а расщепление клетчатки осуществляется симбиотическими бактериями (и некоторыми простейшими в кишечнике).

Среди млекопитающих переработка клетчатки особенно специализирована у жвачных копытных, желудок которых имеет сложное строение. Наиболее объемистый его отдел – рубец – служит вместилищем, в котором проглоченный корм перемешивается со слюной и подвергается воздействию ферментов симбиотических бактерий и простейших. Продукты этого процесса (в основном летучие жирные кислоты – уксусная, янтарная и масляная) всасываются здесь же, в рубце. Оставшаяся часть растительной массы после вторичного прожевывания подвергается действию желудочного сока в другом отделе желудка – сычуге – далее следует обычным путем через кишечник, последовательно обрабатываемая различными ферментами. При таком типе питания в кишечник наряду с растительной массой попадает большое количество бактерий и простейших, клетки которых служат источником белкового питания; кроме того, некоторые бактерии в рубце способны синтезировать белок из аммонийных солей и мочевины.

У других млекопитающих основным местом переработки клетчатки является толстая кишка, особенно ее слепой вырост. Химизм этих процессов сходен с пищеварением в рубце. У зайцеобразных и многих грызунов в связи с таким типом пищеварения выделяются два типа помета: первичный, который животные заглатывают, и вторичный, более сухой, который выводится из организма. Поедание первичного помета способствует утилизации содержащегося в нем белка (включая и бактериальные клетки), а может быть, и «подсеву» регулярно теряемой с экскрементами кишечной флоры. Аналогичным образом в области толстого кишечника и его слепых выростов идет переваривание клетчатки у питающихся растительными тканями птиц (куриные, гусеобразные, врановые и др.).

Переваривание клетчатки с участием бактерий и простейших широко распространено и среди беспозвоночных животных. У низших термитов эта функция осуществляется главным образом с помощью простейших (жгутиковые), у высших термитов и других групп большее значение имеют бактерии. Однако среди беспозвоночных имеются и формы, продуцирующие собственные ферменты, расщепляющие клетчатку.

Консументы частично используют пищу для обеспечения жизненных процессов («затраты на дыхание»), а частично строят на ее основе собственное тело, осуществляя таким образом первый этап трансформации органического вещества, синтезированного продуцентами. Процесс создания и накопления биомассы на уровне консументов обозначается как вторичная продукция.

Консументы II порядка. Этот уровень объединяет животных с плотоядным типом питания (зоофаги). Обычно в этой группе рассматривают всех хищников. Но, строго говоря, консументами II порядка следует считать только хищников, питающихся растительноядными животными и соответственно представляющих второй этап трансформации органического вещества в цепях питания. Химические вещества, из которых строятся ткани животного организма, довольно однородны, поэтому трансформация при переходе с одного уровня консументов на другой не имеет столь принципиального характера, как преобразование растительных тканей в животные.

Уровень консументов II порядка можно разделить на подуровни соответственно направления потока энергии. Например, в трофической цепи «злаки – кузнечики – лягушки – змеи – орлы» лягушки, змеи и орлы составляют последовательные подуровни консументов II порядка.

Зоофаги имеют свои специфические приспособления к характеру питания. Например, их ротовой аппарат часто приспособлен к схватыванию и удержанию живой добычи. При питании животными, имеющими плотные защитные покровы, развиваются приспособления для их разрушения. Таковы специализированные зубы скатов («терка»), которые раздавливают панцири иглокожих и раковины моллюсков.

На физиологическом уровне адаптации зоофагов выражаются в специфичности действия ферментов, «настроенных» на переваривание пищи животного происхождения. В опытах с собаками показано, что такая «настройка» может меняться: предварительное кормление растительными белками (хлеб) усиливает активность пепсина к этим белкам и уменьшает перевариваемость мяса.

У некоторых насекомоядных млекопитающих и птиц, амфибий, рептилий и у некоторых водных позвоночных в желудке имеются фермент хитиназа, гидролизирующий хитин.

Известен и ряд специфических приспособлений к питанию. Например, хищные моллюски, питающиеся представителями того же типа, «просверливают» их раковины с помощью концентрированных минеральных кислот, продуцируемых специальными железами. У кровососущих летучих мышей – вампиров – в секрете слюнных желез содержатся антикоагулянты, препятствующие свертыванию крови и способствующие длительному питанию. Выделение антикоагулянтов свойственно также пиявкам и большому числу кровососущих членистоногих.

Консументы III порядка. Выделение этого уровня достаточно условно. Обычно сюда тоже относят животных с плотоядным типом питания, чаще всего имеются в виду паразиты животных и «сверхпаразиты», хозяева которых сами ведут паразитический образ жизни. Паразиты же растительноядных форм рассматриваются как консументы II порядка. Паразитизм – сложная и многообразная форма взаимоотношений. Паразитизм отличается от хищничества тем, что паразит не убивает свою «жертву» (хозяина), а длительно питается на живом объекте. Гибель хозяев происходит лишь при массовом и длительном заражении и в большинстве случаев невыгодна для паразита.

Живой организм как среда обитания имеет следующие преимущества для паразитов:

1. Высокая степень постоянства среды обитания (дает возможность не вырабатывать многих механизмов для приспособления к колеблющимся внешним условиям).

2. Использование живого организма как среды обитания означает прекращение или упрощение взаимосвязей с внешней средой (все взаимодействия со сложными окружающими условиями берет на себя организм хозяина).

3. Организм хозяина защищает своих обитателей не только от абиотических факторов внешней среды, но и укрывает их от потенциальных врагов.

4. Обитая в организме хозяина, паразит питается за его счет. При этом в пищу используются вещества, легко доступные для усвоения и не требующие сложной химической перестройки в процессе пищеварения (кровь, содержание пищеварительного тракта, уже подвергнутое ферментативной обработке).

У паразитов существует комплекс адаптаций, обеспечивающий «подгонку» биологии паразита к особенностям морфологии, физиологии и экологии их хозяев.

 

 

Приспособления к обитанию в живом организме у паразитов:

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.