• Типы обмена веществ


    ОБМЕН ВЕЩЕСТВ: Как определить свой тип?

    Унаследованная генетика делает каждого из нас уникальным, от цвета до волос до образа функционирования внутренних органов. Эта уникальность распространяется на то, как клетки преобразуют питательные вещества в энергию. Чтобы узнать, как получить наибольшую пользу за ваши калории, вам нужно понять свой уникальный тип обмена веществ.

    Долгие годы наука о питании придерживалась общего, излишне стандартизированного подхода к здоровью и похудению. Вот почему нет одной диеты, подходящей каждому. Была вся эта шумиха вокруг диеты Аткинса, но Келли, одна из моих участниц The Biggest Loser, потеряла всего лишь полкилограмма за месяц соблюдения этой диеты. Поскольку я знаю, что все мы разные и нуждаемся в диете согласно особенностям собственного тела, я смогла натренировать её так, что она сбросила 25 кг за 3 месяца. Мы работали над этим вместе во время шоу, и она сбросила еще 15 кг после этого.

    Как определить свой обмен веществ?

    Почему?

    Унаследованная генетика делает каждого из нас уникальным, от цвета до волос до образа функционирования внутренних органов. Эта уникальность распространяется на то, как клетки преобразуют питательные вещества в энергию. Чтобы узнать, как получить наибольшую пользу за ваши калории, вам нужно понять свой уникальный тип обмена веществ.

    Как только вы это сделаете, вы сможете начать создавать свой новый образ жизни на диете, исходя из продуктов, способных помочь вам в достижении и поддержании идеального веса, одновременно оптимизируя физическую энергию, силу и ясность ума.

    Зачем определять свой обмен веществ?

     

    Определение типа обмена веществ — это всего лишь забавное название для выяснения того, как ваше тело перерабатывает то, что вы едите, — другими словами, как ваше тело поступает с тремя основными питательными веществами в пище: углеводами, белками и жирами.

    Подписывайтесь на наш аккаунт в INSTAGRAM!

    Представьте, что вы — печь: ваше тело берет съедаемую пищу и сжигает её с помощью кислорода, чтобы превратить содержащиеся в ней калории в энергию. Этот процесс известен как оксидирование (окисление), и так углеводы из пищи преобразуются в глюкозу и поступают в кровь. Когда глюкоза поступает в кровь, поджелудочная железа получает сигнал выделить инсулин, чтобы «очистить» кровь от любого сахара, не использованного телом в качестве энергии, и транспортировать его в клетки, где он сохранится в виде жира.

    Тот факт, что мы все окисляем питательные вещества из пищи разным образом, и лежит в основе того, почему определенная диета работает для одного человека и не работает для другого. Если вы будете больше знать о том, как питательные вещества из пищи влияют на ваш организм, вы сможете избежать множества подводных камней и серьезно улучшить свои результаты на пути к здоровью.

    3 группы окислителей

    Хотя степень выраженности может варьироваться от одного человека к другому, большинство людей можно разделить на следующие 3 группы:

    • быстрые окислители

    • медленные окислители

    • сбалансированные окислители

    Как работают окислители?

    Быстрые окислители сжигают питательные вещества из пищи очень быстро, вследствие чего получившаяся глюкоза попадает в кровь практически сразу же. Внезапное увеличение сахара в крови влечет резкий выброс большого количества инсулина с целью убрать излишки сахара, который запасается в виде жира в клетках.

    Чем выше содержание углеводов в вашей пище, тем больше энергии будет доступно телу сию минуту, и тем выше шанс, что она не понадобится и сохранится как жир.

    Инсулин — быстрый и эффективный очиститель крови, и резкие взлеты и падения уровня сахара, как следствие быстрого окисления, ведут к проявлению реактивной гипогликемии. У быстрого окислителя пища с высоким содержанием углеводов вызывает слабость и жажду сладкого наряду с отложением жира.

    Быстрые окислители должны употреблять пищу с большим содержанием белков и жиров с целью снижения скорости оксидирования и высвобождения инсулина и для лучшего поддержания постоянного уровня сахара в крови и общей энергии.

    Медленные окислители сжигают питательные вещества из пищи медленно и не высвобождают глюкозу из углеводов в кровь достаточно быстро; это означает, что производство и доступность энергии затягиваются. Медленные окислители должны употреблять еду с высоким содержанием углеводов, так как белок и жир замедляют скорость оксидирования и производства энергии еще сильнее.

    Сбалансированные окислители находятся ровно посередине между этими двумя. Им требуется пища, содержащая равное количество белка, жира и углеводов с целью оптимальной переработки, производства и использования энергии из пищи.

    Что происходит в вашей крови каждый раз после еды?

    Теперь, когда мы дали определение разным типам обмена веществ, вам должно быть интересно, как же узнать, что происходит в вашей крови каждый раз после еды. Не беспокойтесь — есть тест, который вы сможете сделать прямо сейчас, и все, что вам понадобится, — это карандаш и бумага.

    Тест состоит из серии подробных вопросов касаемо всего подряд, от типа потребляемой пищи до сухости вашей кожи. Эти вопросы покрывают такой широкий спектр физических проявлений потому, что ученые сейчас считают, что тип обмена веществ, то есть образ переработки телом питательных веществ, относится к части центральной нервной системы, контролирующей массу других функций в организме.

    Следовательно, если вы внимательно посмотрите на некоторые из периферических функций своего тела, они смогут пролить свет на ваш особенный окислительный тип и помогут определить ваши специфичные нужды питания.

    В каждом из вопросов выберите вариант А, В или С, который больше всего подходит вам.

    Возможно, вы не можете ответить на вопрос сразу. Не торопитесь, подумайте над вопросом. Потратьте несколько дней, если надо, чтобы проанализировать как разная еда влияет на ваше тело и настроение.

    Не отвечайте на вопросы, основываясь на своих ощущениях, что вы «должны» есть. Будьте честными, отвечая о своих предпочтениях, наклонностях и привычках. Помните, чем лучше вы знаете себя, тем выше ваши шансы добиться тех результатов, к которым вы стремитесь.

    1. Утром вы:

    А. Не завтракаете В. Едите что-то легкое (фрукты, тосты или хлопья)

    С. Едите что-то существенное, тяжелое (яйца, бекон, стейк, картофельные оладьи)

    2. За «шведским столом» вы выберете:

    А. Нежирное мясо (рыбу или курицу), овощи и салат, разные десерты. В. Что-то среднее между А и С.

    С. Тяжелую жирную пищу. Например, стейк, ребра, свиная отбивная, сыры и сливочные соусы.

    3. Ваш аппетит в обед:

    А. Низкий. В. Нормальный.

    С. Сильный.

    4. Ваш аппетит за ужином:

    А. Низкий В. Нормальный

    С. Сильный

    5. Кофеин действует на вас:

    А. Помогает мне сконцентрироваться В. Не оказывает никакого влияния.

    С. Делает меня тревожным, или даже вызывает тошноту, подташнивание.

    6. Тип пищи, которую вы больше всего любите (сахар не приводится, т. к. все любят сахар, когда они устали или истощены.

    A. Фрукты, хлеб, крекеры. В. Оба варианта — А и С

    С. Соленую пищу, сыры, мясо.

    7. На ужин вы предпочитаете:

    А. Курицу или рыбу, салат, рис. В. Нет предпочтений. Каждый день разное.

    С. «Тяжелую», жирную пищу — пасту, стейки, картофель.

    8. После ужина вам:

    А. Необходимо съесть что-нибудь сладкое. В. Можете съесть десерт, а можете не съесть.

    С. Не думаете о сладостях, предпочитаете что-нибудь соленое, например, попкорн.

    9. Сладости, которые вы предпочитаете:

    А. Сахарные конфеты как Скиттлз В. Нет предпочтений.

    С. Мороженное или чизкейки.

    10. Жирная пища (мясо, сыр) перед сном:

    А. Мешает мне спать. В. Не влияет на мой сон

    С. Улучшает мой сон

    11. Углеводы, такие как хлеб, крекеры, перед сном:

    А. Нарушают мой сон. Я сплю лучше, если ем легкую пищу В. Не влияют на меня.

    С. Лучше чем ничего. Но я сплю лучше, если плотно поужинаю.

    12. Сладкое перед сном:

    А. Совсем не мешает мне спать В. Иногда делают меня беспокойным в кровати.

    С. Не дает мне уснуть всю ночь

    13. Как часто вы едите каждый день?

    А. 2 или 3 раза с перекусами. В. 3 раза и может быть 1 перекус.

    С. 3 раза с постоянными перекусами.

    14. Ваше отношение к еде:

    А. Я часто забываю поесть. В. Я наслаждаюсь едой и редко забываю поесть.

    С. Я люблю еду. Это основная часть моей жизни.

    15. Когда вы пропускаете еду, вы чувствуете себя:

    А. Хорошо В. Не так хорошо как обычно, но это не особо меня беспокоит

    С. Чувствую себя раздраженным, слабым и уставшим.

    16. Насколько вы любите жирную пищу?

    А. Не люблю совсем. В. Средне

    С. Очень люблю

    17. Когда вы едите фруктовый салат на завтрак или обед, вы чувствуете себя:

    А. Удовлетворенным В. Нормально, но обычно я что-нибудь перекусываю между едой.

    С. Неудовлетворенным и голодным

    18. От какого типа еды вы чувствуете себя истощенным?

    А. Жирная еда делает меня сонным. В. Никакая еда так на меня не влияет.

    С. Фрукты, сладости или кондитерские изделия делают меня активным, а потом наступает упадок сил.

    19. Порции, которые вы едите:

    А. Меньше средних В. Средние, не больше и не меньше, чем у других.

    С. Я ем большие порции еды, как правило больше чем у большинства людей.

    20. Что вы думаете о картофеле?

    А. Мне не нравится картофель В. Равнодушен к нему

    С. Люблю его.

    21. От красного мяса вы себя чувствуете:

    А. уставшим В. Также как обычно

    С. сильным

    22. Салат на обед делает вас:

    А. Полным энергии и здоровья В. Нормальным, но это не лучшая пища для меня

    С. Сонным

    23. Что вы думаете о соли?

    А. Еда часто слишком соленая для меня. В. Соль меня не заботит

    С. Обожаю соль и солю пищу регулярно

    24. Для перекуса вы выберете:

    А. Я обычно не перекусываю. Но если соберусь, то это будет что-то сладкое В. Я могу перекусить чем угодно

    С. Мне нужны перекусы, я предпочитаю мясо, сыры, яйца или орехи.

    25. Как вы относитесь к кислой еде, например, рассолам, лимонному соку, уксусу?

    А. Очень не люблю В. Я к ним равнодушен

    С. Я люблю кислую еду.

    26. Когда вы только поели сладости, вы:

    А. Сладости могут удовлетворить мой аппетит В. Могу поесть только сладости, но этого не достаточно

    С. Не чувствую насыщения и часто хочу еще сладкого.

    27. Когда вы едите только мясо (бекон, сосиски, ветчину, лосось) на завтрак, вы:

    А. Становлюсь сонным или раздражительным В. Всегда по разному

    С. Наедаюсь и не чувствую голод до обеда

    28. Что вы предпочтете на ужин?

    А. Рыба-гриль, салат и рис В. А, или что-то из А и С

    С. Бараньи отбивные, вареную морковь, печеный картофель

    29. Когда вы едите тяжелую или жирную пищу, вы:

    А. Становлюсь раздражительным В. Это не влияет на меня

    С. В основном это делает меня спокойным и добродушным.

    30. Когда вы чувствуете себя беспокойным, вы:

    А. Ем фрукты или овощи В. Ем что-то, чтобы отвлечься

    С. Жирная пища делает меня спокойным.

    31. У вас получается лучше сконцентрироваться, если вы едите:

    А. Фрукты и зерновые В. Обычно ничто не влияет на мою концентрацию

    С. Мясо и жирную пищу.

    32. Вы чувствуете себя подавленным, когда едите:

    А. Жирную тяжелую пищу В. Еда не влияет на мое настроение

    С. Фрукты, хлеб или сладости

    33. Вы знаете, что ваш вес растет когда вы:

    А. Едите жирную пищу В. Еда не влияет на мой вес. Я набираю, если переедаю

    С. Едите фрукты и углеводы

    34. От чего у вас бывает бессонница?

    А. У меня редко бывает бессонница от голода В. У меня редко бывает бессонница, но если бывает, то мне нужно что-нибудь съесть и я усну.

    С. У меня часто бывает, что я просыпаюсь ночью, чтобы что-то съесть. Если я поем перед сном, то сплю хорошо.

    35. Ваш тип личности:

    А. Спокойный, замкнутый, интроверт. В. Не интроверт, не экстраверт.

    С. Я экстраверт.

    36. Ваше эмоциональное и физическое состояние лучше, когда вы едите:

    А. Легкую белковую пищу (например, белок куриного яйца), курицу, рыбу, фрукты. В. Любую полезную пищу

    С. Жирную пищу

    37. Вы предпочитаете климат:

    А. Теплый или жаркий. В. Мне все равно.

    С. Холодный климат.

    38. У вас есть проблемы с кашлем или с болью (давлением) в грудной клетке? (если нет, пропустите этот вопрос).

    С. Да.

    39. Бывает, что у вас трескается кожа или бывает перхоть? (если нет, пропустите этот вопрос).

    С. Да.

    40. У вас бывают головокружения? (если нет, пропустите этот вопрос).

    С. Да.

    41. Ваши глаза обычно:

    А. Сухие В. Нормальные

    С. Часто слезятся

    42. Цвет вашей кожи:

    А. Очень бледный В. Нормальный цвет

    С. Розовый или даже красная

    43. Ваши ногти:

    А. Толстые В. Средние

    С. Тонкие

    44. Есть ли у вас рвотный рефлекс?

    А. Очень редко В. Нормально

    С. Часто

    45. Бывает ли у вас гусиная кожа?

    А. Часто В. Иногда

    С. Очень редко

    46. У вас чаще бывают следующие проблемы:

    А. Запоры В. Не бывает проблем с желудком

    С. Расстройство (диарея)

    47. Если вас кусают насекомые, то какая реакция у вас наблюдается:

    А. Небольшая В. Средняя

    С. Сильная

    48. Ваш тип фигуры:

    А. Низкий и коренастый В. Средний

    А. Высокий и худой

    49. У вас в носу обычно:

    А. Сухо В. Нормально

    С. Влажно

    Подсчет результатов теста

    Посчитайте сколько А, В и С у вас получилось после прохождения теста.

    Если количество ответов А на 5 и более превышает В и С, значит, у вас медленный обмен веществ

    Если количество ответов В на 5 и более превышает А и С, или ответы А, В и С не превышают на 5 и более другие два типа ответов, то у вас нормальный обмен веществ.

    Если количество ответов С на 5 и более превышают А и В, то у вас быстрый обмен веществ.опубликовано econet.ru.

    Если у вас возникли вопросы, задайте их здесь

    P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

    econet.ru

    Признаки повышенного и замедленного метаболизма, список продуктов,ускоряющих обмен веществ

    Содержание

    Рассказать ВКонтакте Поделиться в Одноклассниках Поделиться в Facebook

    Человеческое тело нуждается во множестве питательных веществ, энергии для обеспечения работы всех систем организма. Все эти процессы и являются ответом на вопрос, что такое метаболизм – это все обменные процессы в организме, которые происходят круглосуточно. Чем лучше у человека происходит обмен веществ, тем лучше работает все системы. Этот процесс отвечает за здоровье, внешний вид, количество сил, которые способен генерировать организм.

    Что такое обмен веществ

    Метаболизмом называют химический процесс превращения питательных веществ, которые попадают в организм в любом виде. После пища поступила в желудок начинается процесс расщепления, она разбивается на мелкие составляющие, которые превращаются в мелкие молекулы, из которых происходит построение нашего организма. Это собирательный термин, которые включает множество процессов, происходящих внутри тела, которые влияют на телосложение, гормональные особенности, скорость усвоения и степень переработки еды.

    Что влияет на метаболизм

    Скорость обмена веществ может быть нормальной, высокой или замедленной. Существует определенный перечень факторов, которые влияют на этот показатель. Знание того, что может повилять на метаболизм, поможет вам контролировать этот процесс, избегать лишних килограммов или, наоборот, набрать. Все эти факторы относятся к питанию и привычкам, к примеру:

    1. Мышечная масса. Наличие мышц – определяющий фактор, которые влияет на скорость метаболизма. Один килограмм мускулатуры сжигает до 200 ккал за сутки, жировая ткань за это же время избавит вас не больше, чем от 50 ккал. По этой причине у спортсменов нет проблем с лишним весом, интенсивные занятия ускоряет процесс сжигания накоплений. Мышечная масса влияет на обменные процессы 24 часа в сутки. А не только во время занятий спортом.
    2. Частота, количество приемов пищи. Большие промежутки между едой пагубно сказываются на метаболизме. Организм начинает делать запасы, откладывать на случай голода при длительных перерывах. Рекомендуют все диетологи делать дробное питании 5-6 раз за сутки, небольшие порции для того, чтобы приглушить голод, но не переедать. Оптимальный промежуток между приемами пищи – 3 часа.
    3. Продукты питания. Непосредственное влияние на обмен веществ оказывает и то, что вы едите. Часто в диетах исключают из рациона полностью животные, растительные жиры, но их отсутствие приводит к замедленному производству гормонов, что замедляет метаболизм.
    4. Напитки. Питьевой режим помогает ускорить процесс расщепления при должном количество простой воды, чай, кофе или сок не учитывается в общем водном балансе. За день рекомендуется выпивать не мене 1,5-2,5 л воды.
    5. Генетика. Происходит обмен веществ в клетке, поэтому генетические данные программируют их на определенный режим. Ускоренный метаболизм многих людей является «подарком» от родителей.
    6. Обмен веществ организму может серьезно замедлить психоэмоциональные сильные потрясениях.
    7. Диеты. Те рационы питания, которые накладывают сильные ограничения на какие-то продукты часто становятся причиной резкой снижения скорости обмена веществ, что пагубно сказывается на всем организме.
    8. Заболевания. Разного рода патологии, гормональные отклонения влияют на обмен веществ и энергии.
    9. Половая принадлежность. У мужчин и женщин существуют отличия в обменных процессах.

    Какие процессы свойственны метаболизму

    Данное понятие включает в себя весь цикл переработки, поступающих веществ в организм. Но существуют более конкретные части того, что называют метаболизмом. Делят обмен веществ на два основных вида:

    1. Анаболизм. Это процесс синтеза нуклеиновых кислот, белков, гормонов, липидов для создания новых веществ, клеток и тканей. Накапливаются в это время жиры, формируются мышечные волокна, происходит поглощение (накопление) энергии, ее аккумуляция.
    2. Катаболизм. Противоположный процессы, описанному выше, все сложные компоненты распадаются на более простые. Происходит генерирование и высвобождение энергии. В это время происходит разрушение мышечных волокон, которое спортсмены постоянно стараются избежать, расщепляются жиры, углеводы из пищи для получения дополнительной энергии.

    Конечные продукты

    Каждый процесс в теле не исчезает бесследно, всегда остаются остатки, которые будут в дальнейшем выведены из организма. Их называют конечными продуктами и метаболизм тоже их имеет, выделяют следующие варианты из выведения:

    • через покровы тела (углекислый газ);
    • абсорбция в задней кишке (вода);
    • вывод с экскрементами (аммиак, мочевая кислота, мочевина).

    Типы обмена веществ

    Существует два основных вида входящих в понятие, что такое метаболизм – углеводный и белковый. Последний включает переработку этого компонента животного и растительного происхождения. Чтобы организм человека функционировал полноценно, ему необходимы обе группы этих веществ. В теле не происходит отложений белковых соединений в виде жира. Весь полученный человеком протеин претерпевает процесс распада, затем синтезируется новый белок с соотношение 1:1. У детей процесс катаболизма преобладает над анаболизмом из-за быстрого роста тела. Выделяют два типа белка:

    • полноценный – включает 20 аминокислот, содержится только в продуктах животного происхождения;
    • неполноценный – любой белок, где нет хотя бы 1 из обязательных аминокислот.

    Углеводный обмен отвечает за генерирование основного объема энергии. Выделяют сложные и простые углеводы. К первому типу относят овощи, хлеб, фрукты, злаковые и каши. Этот вид еще называют «полезным», потому что расщепление происходит на протяжении длительного времени и обеспечивают телу долгий заряд. Простые или быстрые углеводы – изделия из белой муки, сахар, выпечка газированные напитки, сладости. Человеческое тело может вовсе обходится без них, они очень быстро перерабатываются. Эти два типа имеют следующие особенности:

    • сложные углеводы образуют глюкозу, уровень которой всегда примерно одинаковый;
    • быстрые заставляют этот показатель колебаться, что влияет на настроение, самочувствие человека.

    Признаки хорошего метаболизма

    Под это понятие попадает скорость обмена веществ, при которой человек не испытывает проблем с ожирением или бесконтрольной потерей веса. Хороший метаболизм – это когда процесс обмена не проходят слишком быстро или слишком медленно. Каждый человек старается скорректировать, взять под контроль данный вопрос и добиться оптимального метаболизма, который бы не вредил организму.

    Обмен веществ должен соответствовать норме, для каждого человека она своя, но, если наблюдается лишний вес или, наоборот, болезненная худоба, значит что-то в организме не так. Основными признаками хорошего обменного процесса является здоровье систем органов, кожи, нервной системы человека:

    • отсутствие высыпаний на коже;
    • оптимальное соотношение мышц и жировой прослойки;
    • хорошее состояние волос;
    • нормальная работа желудочно-кишечного тракта;
    • отсутствие хронической усталости.

    Метаболические нарушения

    Причиной отклонений в обменных процессах могут быть разные патологические состояния, которые затрагивают работу эндокринных желез или наследственные факторы. С заболеваниями медицина борется успешно, но с генетической предрасположенностью пока что справиться не удалось. В подавляющем большинстве случаев причиной плохого метаболизма выступает неправильное питание или слишком жесткие ограничения в еде. Злоупотребление жирной пищей, низкокалорийное питание, голодные диеты приводят к сбоям работы обменных процессов. Сильно усугубляют состояние вредные привычки:

    • употребление спиртного;
    • табакокурение;
    • малоактивный образ жизни.

    Симптомы нарушения метаболизма

    Вызывают проявления плохого обмена веществ все вышеописанные причины. Проявляется состояние, как правило, в виде набора лишнего веса, ухудшения состояния кожи, волос. Избавиться от всех негативных симптомов удается только при устранении первопричины нарушения метаболизма (заболевания, неправильная диета, малоактивный образ жизни). Вам следует заняться своим здоровьем и нормализовать обмен веществ в организме при появление следующих отклонений:

    • сильные отеки;
    • одышка;
    • избыточная масса тела;
    • хрупкость ногтей;
    • изменение цвета кожи, ухудшение ее состояния;
    • выпадение, ломкость волос.

    Как замедлить

    Может возникать и обратная ситуация, при которой слишком быстрый метаболизм настолько активно перерабатывает поступающие компоненты, что человек становится слишком худым, не может набрать мышечную массы, жировую прослойку. Это состояние не считается нормой и обменные процессы необходимо замедлять. Для этого можно сделать следующее:

    • пейте чуть больше кофе;
    • ограничьте количество времени на сон;
    • пейте больше молока;
    • завтракайте через час после пробуждения;
    • если вы активно занимайтесь спортом, то снизьте нагрузку;
    • кушайте строго 3 раза за день, порции должны приносить чувство полного насыщения;
    • откажитесь от зеленого чая, цитрусовых, пищи с большим содержанием белка.

    Как разогнать обмен веществ и метаболизм

    Этим вопросом задаются чаще, особенно это интересует людей, которые хотят избавиться от лишнего веса. Если после анализов вы удостоверились, что причиной ожирения не является наследственная предрасположенность (генетические нарушения) или заболевание эндокринной системы, можно начать контролировать свой рацион и физическую активность. Ниже представлены варианты, которые при комплексном использовании помогут вам справиться с медленным обменом веществ.

    Продукты

    Первое, что следует изменить при низком метаболизме – питание. В 90% случаев этот пункт является первостепенной задачей для снижения веса. Рекомендуется придерживаться следующих правил:

    1. Клетчатка. В рационе этого продукта должно быть много, усваивается этот компонент в ЖКТ долго, насыщая организм надолго. Согласно исследованиям, данное вещество в рационе питания разгоняет метаболизм на 10%. Купить можно клетчатку в продуктовых магазинах, она же содержится в макаронах твердых сортов, кашах, хлебе грубого помола.
    2. Белковая еда. Протеин обладает существенным тепловыми свойствами, для его переработки организму приходится тратить много калорий. Он же принимает участие в построении мышечной массы, что тоже влияет положительно на увеличение скорости обмена веществ. Много белка находится в куриных яйцах, мясе курицы, молочных и кисломолочных продуктах.
    3. Цитрусовые. Помогают стимулировать работу ЖКТ, ускоряют вывод ненужной воды из тела. Грейпфрут считается лучшим вариантом цитрусового для похудения, можно еще кушать мандарины, апельсины, лимоны.
    4. Имбирь принимает участие в транспортировке полезных веществ и их поглощению. Продукт помогает организму быстрее разносить по организму кислород и этим стимулирует процесс жиросжигания. Можно включать продукт в любом виде. Он не утрачивает своих свойств даже при термической обработке.
    5. Понизить количество сахара в крови можно при помощи корицы. Она не только выступает средством для профилактики сахарного диабета, но и помогает разогнать метаболизм. Помогает этот компонент только при длительном приеме.

    Напитки

    При достаточном снабжении водой клеток регенерация происходит быстрее, что обеспечивает молодость кожи, быстрое выведение продуктов распада, которые оказывают токсичное воздействие на организм. Вода нормализует и ускоряет процесс расщепления, пищеварения. Объем жидкости рассчитывается с учетом супов, но кофе или чай не входят в эту группу. Эти напитки отнимают воду, поэтому после их употребления следует выпить пару чашек простой воды.

    Главное условие при употреблении всех напиток – отсутствие сахара, можно добавить при желании заменитель. Рекомендуется употреблять следующие жидкости:

    • морс;
    • компоты;
    • каркаде;
    • в небольших количествах свежевыжатые соки;
    • белый, зеленый чай;
    • травяные отвары.

    Препараты

    Кардинально повлиять на скорость метаболизма препараты не могут, они оказывают необходимый эффект только в составе комплексного подхода: спорт, питание, отказ от вредных привычек. Популярными препаратами для улучшения метаболизма считаются следующие варианты:

    1. Стероиды. Особенно востребованы у бодибилдера, но оказывают эти медикамент очень ощутимое влияние на гормональный фон в организме. У девушек эти вещества могут провоцировать прекращение менструального цикла, буйным ростом волосяного покрова на теле, смену тембра голоса. У мужчин данные медикамент снижает либидо, понижает потенцию. При прекращении приема стероидов происходит очень быстрый набор веса, сильное падение иммунитета.
    2. Амфетамин, кофеин, фенамин и прочие стимуляторы. Длительный, бесконтрольный прием приводит к бессоннице, депрессии, быстрому привыканию.
    3. Соматотропин или гормон роста. Щадящий препарат, который помогает набрать мышечную массу и не оказывает много побочных эффектов, стимулирует метаболизм длительное время.
    4. L-тироксин. Оказывает стимулирующее влияние на функцию щитовидной железы, что помогает быстро терять вес без его возвращения. Из минусов выделяют: раздражительность, нервозность, потливость, нарушение работы некоторых систем организма.
    5. Кленбутерол. Резко повышает скорость обменных процессов, быстро снижает массу тела. Из побочных эффектов указывают возникновение тахикардии, скачки температуры тела.
    6. Витаминные комплексы. Улучшают общее самочувствие, насыщают тело необходимыми веществами для полноценной работы всех систем организма. Это важный источник для полноценной жизнедеятельности человека, витамины поддерживают работу всех органов тела. Лучше использовать готовый витаминный комплекс, который богат всеми видами микроэлементов.

    Упражнения

    Если замедленный метаболизм не является диагнозом из-за генетических особенностей организма, то спорт – важнейший этап на пути улучшения обмена веществ. Любой врач будет рекомендовать повысить физическую активность при желании убрать лишний вес. Недостаточные ежедневные силовые нагрузки приводят к застойным процессам в организме, замедляют циркуляцию крови, что пагубно сказываются на питании клеток, органов. Ежедневной выполнение тренировок существенно ускоряет метаболизм.

    Конкретных и специальных упражнений для этих целей не существует, необходимо давать телу нагрузку на регулярной основе. Можно воспринимать это как часть лечения, которое существенно поднимает качество всей схемы. Эффективность диеты, медикаментов для ускорения метаболизма будет зависеть от занятий спортом. Для этих целей рекомендуется выполнять ежедневные каридотренировки:

    • бег на беговой дорожке или на открытом воздухе;
    • футбол;
    • баскетбол;
    • йога;
    • фитнес;
    • пилатес;
    • шейпинг;
    • аэробика;
    • велопрогулки или велотренажер.

    Видео

    Что такое метаболизм и как его ускорить

    Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.

    Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!

    sovets.net

    Метаболические типы, или Идеальная диета

    Метаболизм, или обмен веществ, объединяет все химические реакции в организме. Базальный метаболизм — трата энергии в состоянии покоя на поддержание температуры, на работу сердца, почек, легких, мозга и другое.

    При малейшей активности включается еще и дополнительный метаболизм, то есть дополнительный расход энергии на эмоции, физнагрузки, умственные нагрузки и прочее.

    Идеи о том, что метаболизм у людей работает по-разному, стали популярны уже в начала XX века. В 1930-х годах биохимики начали отличать людей друг от друга на основе их «метаболического типа».

    Зная о разных типах метаболизма, легко понять, почему никакая диета не может работать на всех одинаково хорошо. Всегда найдутся люди, которые скажут, что на новом рационе им стало только хуже, и обвинят поклонников диеты в лукавстве. Но всё дело в том, что разным людям нужны разные продукты.

    Данным направлением занимались не меньше десятка исследователей, однако считается, что впервые разделение на «белковый», «углеводный» и «смешанный» тип предложил биохимик Роджер Вильямс. Правда, до настоящей популярности эту теорию дотянул другой ученый.

    Доктор Уолкотт и диета по «метаболическим типам»

    Доктор Уильям Уолкотт получил мировое признание как специалист, разработавший революционную диетическую технологию (не диету!), которая позволила людям не мучать себя продуктами, которые им не нравятся, и при этом улучшать здоровье.

    Уолкотта часто ругали за приверженность альтернативной медицине, у него было много неоднозначных идей. Но важно понимать, что именно диетические принципы он придумал не в одиночку. По сути, это квинтэссенция 70 лет труда целой плеяды ученых, изучавших вопросы человеческого метаболизма.

    Свою теорию он подробно описал в книге «The Metabolic Typing Diet». Доктор Уолкотт обещал, что его диетические принципы помогут:

    • достичь своего идеального веса и поддерживать его; 
    • устранить тягу к сахару; 
    • обрести устойчивую энергию и выносливость; 
    • забыть о несварении, усталости и аллергии; 
    • укрепить иммунную систему; 
    • преодолеть тревогу и депрессию.

    Главное — правильно определить свой тип метаболизма.

    Как определить свой «метаболический тип»?

    В своей книге Уильям Уолкотт указал, что для точного определения типа можно провести общее медобследование. Для этого понадобятся некоторые анализы, по которым можно быстро оценить тип метаболизма.

    В то же время он считал, что с тем же успехом можно определить тип самостоятельно. Если наши читатели захотят узнать свой тип, то для этого достаточно найти в интернете «тест на определение типа метаболизма». Желательно тот, в котором 65 вопросов. В идеале — тест на английском, поскольку в нем более аккуратные формулировки.

    Примеры вопросов теста:

    Иногда мы все сердимся «по очень веской причине». Но большинству людей знакома и раздражительность по пустякам. Насколько ваша раздражительность зависит от еды?

    а) когда я злюсь, мясо или жирная пища лишь усугубляет мое состояние; б) обычно еда успокаивает меня, вне зависимости от того, что именно я съел;

    в) часто я замечаю, как гнев и раздражительность стихают, если я перекушу чем-нибудь мясным или жирным.

    Или другой вопрос — «Как на вас влияет кофе?»:

    а) отлично влияет, бодрит, главное не пить его непрерывно; б) как-то безразлично, могу пить кофе, могу не пить, нет особой разницы;

    в) меня от кофе тошнит, начинается дрожь в теле, чувствую себя не бодрым, а взвинченным.

    Важно, что отвечающий должен быть уверен в выборе одного из пунктов по каждому вопросу. Если отвечающий однозначно считает, что ни один из пунктов явно к нему не относится, то пункт можно пропустить.

    Если же проблема в том, что отвечающий не уверен в выборе пункта, поскольку ранее не наблюдал за собой, то ему следует понаблюдать, попробовать разные варианты пищевого поведения («а», «б» и «в») и только тогда определиться с выбором.

    Точность в этом тесте крайне важна.

    Преобладание ответов «а» (т. е. если ответов «а» больше, чем остальных, как минимум на 5 пунктов) означает углеводный тип метаболизма. Если больше всего ответов «в» (тоже должна быть разница не менее 5 пунктов) — белковый тип, и ответы «б» — смешанный тип. Если ни по одной шкале не набралась разница в 5 пунктов, то это тоже считается смешанный тип.

    Рекомендации для разных типов метаболизма

    Углеводный тип

    Обладатели углеводного типа метаболизма, согласно Уолкотту, имеют медленный процесс окисления, а доминирует у них симпатический отдел вегетативной нервной системы. Симпатический отдел, в частности:

    • отвечает за реакцию «бей или беги», повышает энергию организма, тормозит пищеварение; 
    • затормаживает перистальтику.

    Поэтому представители углеводного типа: редко чувствуют голод, интуитивно отдают предпочтение вкусняшкам, от «тяжелой» пищи чувствуют не насыщение, а лишь вялость и сонливость.

    Чтобы не перепутать углеводный тип с другими типами, нужно понимать, что сладости как таковые этот тип не любит. Но из-за пониженного аппетита часто выбирает то, что повкуснее (а иначе вообще не хочет есть).

    Зато если кормить его чем-то вкусным, но не сладким, о сладостях может не вспоминать. Нередко «углеводники» обожают кофе, поскольку это для них источник быстрой энергии. К сожалению, эффект от кофе кратковременный, дальше может наступить усталость.

    Встречается мнение, что организм обладателей углеводного типа настроен на быстрое сжигание любых углеводов. Конфеты и пирожные, мол, сжигаются в их организме как в домне — успевай закидывать. Но это не так. Углеводный тип медленнее переваривает ВСЮ пищу. А то, что «углеводники» обычно худые, объясняется, во-первых, их пониженным аппетитом, а во-вторых, повышенным базальным обменом. Непрерывное поглощение простых углеводов для них столь же вредно, как и для всех остальных.

    Диета должна быть богата СЛОЖНЫМИ углеводами. Белки и жиры нужно сильно ограничить. Считая БЖУ, нужно ориентироваться на:

    • 60 % сложных углеводов, 
    • 25 % белка, 
    • 15 % жира.

    При этом жиры должны быть с низким содержанием пуринов. Например, курица, индейка, нежирная рыба, творог, сыр.

    Белковый тип

    Люди данного типа обладают высокой скоростью окисления клеток, а доминирует у них парасимпатический отдел вегетатики. Парасимпатическая нервная система способствует пищеварению и отдыху:

    • расширяет сосуды пищеварительного тракта; 
    • стимулирует пищеварительные железы и перистальтику (сокращение кишечника).
    Вполне логично, что обладатели белкового типа часто чувствуют голод, всякие ночные дожоры, «съела торт, пирог с малиной, оливье и винегрет» — это про них. Поскольку пищеварение у них быстрое, они нуждаются в питательной, жирной пище. На низкокалорийных диетах такие люди страдают.

    Диета должна состоять из высокобелковой и высокожирной еды. Приветствуется большое количество пуринов (говядина, баранина, печень, мидии и устрицы, какао).

    Количество углеводов в рационе должно быть низким. Хотя бы потому, что углеводы очень быстро сгорают, и если обладатель белкового типа будет питаться преимущественно ими, он обречен на непрерывное желание поесть.

    Идеальное соотношение:

    • 20 % сложных углеводов, 
    • 50 % качественных белков, 
    • 30 % полезных жиров.

    Смешанный тип

    Люди, обладающие смешанным типом метаболизма, имеют средний показатель скорости окисления, а оба отдела нервной системы работают в уравновешенном режиме.

    Такие люди обладают ни высоким, ни низким аппетитом, но именно они часто жить не могут без шоколада и прочих сладостей.

    Главная трудность — уравновесить количество белков, жиров, углеводов и пуринов. Нужно обратить особое внимание на сочетание жирных и нежирных белков.

    Правильный рацион в основном состоит из молочных продуктов, орехов, яиц и другого. Можно употреблять практически любую пищу, но важно сохранять равное количество полезных веществ. Лучшим вариантом диеты является следующее соотношение питательных веществ:

    • 30 % белков, 
    • 30 % жиров, 
    • 40 % углеводов.

    Представители смешанного типа в отличие от других часто способны, «не теряя энтузиазма», есть одни и те же блюда изо дня в день. Им можно порекомендовать намеренно разнообразить свое меню.

    Питание бургерами, тортиками и булками с вареньем вредно для любого типа метаболизма.

    И даже продукты, подходящие для своего типа, нужно потреблять в количестве, которое предусматривается вашей нормой потребления калорий или вашими задачами (похудеть, набрать массу). Иначе эффект будет совсем не тот, что хотелось.

    Ирина Кайнова для apteka.ru

    zen.yandex.ru

    Метаболические типы

    Если человек начнет питаться в соответствии с своей метаболической диетой, состоящей из натуральных продуктов, хронические заболевания начнут излечиваться.

    Многие диетические планы рекомендуют всем и каждому одну и ту же схему питания. Автор верит, что он нашел самую лучшую диету – ему она подходит, поэтому будет эффективна и для всех остальных. При этом совершенно не учитывается тот факт, что у разных людей обменные процессы в организме могут протекать по-разному. Исследователи обнаружили, что люди по-своему реагируют на одни и те же пищевые режимы и даже выяснили возможные причины этого.

    ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ТИПОВ

    В 1930-х годах дантист Уэстон Прайс начал путешествовать по миру и обнаружил связь между современными пищевыми привычками и хроническими дегенеративными заболеваниями. Он также выяснил, что не существует диеты, которая подошла бы всем людям – столь разнообразны климатические условия, местные продукты, природные условия, наследственность, генетика и культура.

    В дальнейшем Джордж Уотсон, Рудольф Уили, Уильям Келли и другие продолжили исследования в этой области.

    Доктор Джордж Уотсон обнаружил, что его пациенты по большему счету делятся на две различные группы. Те, кого он называл быстрыми окислителями, улучшают свое здоровье на диете, богатой жирами, пуринами, белками и бедной углеводами, в то время как так называемым медленным окислителям лучше подходит диета, богатая фруктами и салатными овощами, но бедная жирами и белками. Существует также группа, которую он назвал средними окислителями, представители которой находятся где-то посередине между двумя описанными крайними лагерями.

    Рудольф Уили продолжил исследование Уотсона. Его теория заключается в том, что уровень pH человека несбалансирован и люди нуждаются в диете, которая позволит выровнять его. Поэтому некоторым из них нужна кислотная еда, а другим – щелочная. Существует и третья группа людей, нуждающаяся в смеси кислотных и щелочных продуктов.

    Джеймс и Питер Д’Адамо исследовали воздействие лектинов на здоровье и разработали теорию питания по группе крови. Они нашли, что люди с первой группой крови улучшают свое здоровье при ежедневном потреблении красного мяса и ограничении количества углеводов в рационе, особенно круп. В то же время людям, имеющим вторую группу крови, подходит высокоуглеводная диета, бедная жирами, а лучшими источниками белка для них являют соя, нежирное мясо и рыба.

    Уильям Келли обнаружил, что различные диеты требуются людям с дисбалансом автономной нервной системы. Если доминирует парасимпатический отдел, требуется высокобелковая диета, в то время как при доминировании симпатического предпочтительно высокоуглеводное питание. Совместно со своим помощником Уолкоттом он в дальнейшем расширил свою теорию, включив другие метаболические признаки, в том числе скорость окисления и тип крови.

    Роберт МакФерран, будучи хронически больным человеком, провел собственное всестороннее исследование научных данных и некоторых из вышеперечисленных работ, а также новейших диет палеолита и работ Терона Рэндольфа и Уильяма Филпотта, связанных с аллергиями.

    Все полученные данные он объединил в одну согласованную теорию, которая заключает, что поскольку адаптация к новым продуктам занимает некоторое время, большинству людей подходит диета, сходная с питанием их предков.

    Он подразделяет всех людей на три метаболических типа: охотник-собиратель (в его диете должно быть много белков, богатых жирами и пуринами, а также темные морепродукты, овощи, орехи, семена и немного фруктов, но не крупы и не молочные продукты), земледелец (идеально подходит диета, состоящая из постного мяса и рыбы, салатных овощей, фруктов, а также круп и молочных продуктов) и смешанный тип.

    Он считает, что у людей наиболее часто появляются пищевые аллергии на те продукты, которые несовместимы с их метаболическим типом. После того, как человек определит свои аллергены и устранит их из рациона, начав питаться в соответствии с метаболической диетой, состоящей из натуральных продуктов, хронические заболевания начнут излечиваться. В число таких заболеваний входят артрит, хроническая усталость, заболевания печени, ожирение, рак, болезни сердца и многие другие.

    Метаболические диеты МакФеррана и Келли допускают только цельные продукты, поэтому исключаются все сахара, обработанные крупы и алкоголь. По этой причине их не так уж легко придерживаться. Но если вы серьезно настроены улучшить свое здоровье и страдаете какими-либо хроническими заболеваниями, ограничения в еде не должны вас испугать.

    ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ДЕЛЕНИЯ НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ТИПЫ

    Современная теория метаболических типов, основателем которой считается Уолкотт, утверждает, что особенности метаболизма отдельных людей определяются следующими двумя факторами, связываемыми главным образом с наследственностью:

    1. Доминирование одного из двух отделов автономной нервной системы. Симпатическая нервная система учащает сердцебиение, повышает артериальное давление, выбрасывает в кровь адреналин, то есть мобилизует силы организма для борьбы с опасностью или для бегства от нее. Этот отдел помогает сжигать энергию.

    Парасимпатическая нервная система помогает сохранять энергию. Этот отдел стимулирует процесс пищеварения, выполняет вегетативную функцию и управляет другими процессами, которые «строят» организм. Сторонники этой теории питания верят, что один отдел может быть доминирующим.

    2. Скорость клеточного окисления. Это скорость, с которой клетки преобразуют еду в энергию. У некоторых людей тела окисляют пищу быстрее, чем у других. Поэтому для сохранения баланса им требуется потреблять в пищу более тяжелые белки и жиры, которые сжигаются медленнее. По контрасту, люди с медленным окислением преобразуют еду в энергию медленно. Для того чтобы система такого человека была сбалансирована, ему рекомендуется потреблять в основном углеводы, а не белки и жиры.

    ТРИ ТИПА МЕТАБОЛИЗМА

    Исследователь Уильям Уолкотт в своей книге «The Metabolic Typing Diet» предлагает простой домашний тест для самостоятельного прохождения, позволяющий определить свой метаболический тип. Чтобы определить тип точнее, необходимо пройти всестороннее медицинское обследование, включающее анализ состава мочи и крови. Уолкотт говорит о трех основных метаболических типах: белковом, углеводном и смешанном.

    БЕЛКОВЫЙ ТИП

    Белковый тип – это люди с быстрым окислением и доминированием парасимпатической нервной системы. Они часто голодны, любят жирные и соленые продукты, не могут выдержать низкокалорийной диеты, зачастую усталые, встревоженные и нервные. Они часто апатичны или взвинчены и нетерпеливы, внешне энергичны, в то же время внутри измождены.

    Белковый тип должен соблюдать диету, богатую белками, жирами и маслами. Людям этого типа необходимо потреблять больше насыщенной пуринами белковой пищи, такой как субпродукты, паштет, говяжья и куриная печень, говядина. Количество углеводов в рационе должно быть низким.

    Людям белкового типа подходит высокобелковая высокожирная диета (например, диета Аткинса). Однако у углеводных и смешанных типов такая диета может ускорить процесс сохранения жиров, нарушая клеточное окисление и замедляя обмен веществ в результате дефицита глюкозы, вызванного низким потреблением углеводов. Это также может нарушить работу надпочечников и щитовидной железы.

    УГЛЕВОДНЫЙ ТИП

    Углеводный тип – это люди с медленным окислением и доминированием симпатической нервной системы. Они, как правило, имеют относительно слабый аппетит, не страдают тягой к сладостям, испытывают проблемы с контролем веса, обладают фигурой типа А (отложения жира преимущественно в верхней части тела) и часто зависят от кофеина.

    Углеводному типу подходит высокоуглеводная низкожировая диета. Они должны предпочитать легкие белки с низким содержанием пуринов. Однако у белкового и смешанного типов высокоуглеводная низкожировая диета может ускорить процесс сохранения жиров, повышая уровень инсулина, и замедлить обмен веществ, расщепляя мышечную ткань для потребления недостающих белков, что может нарушить работу надпочечников и щитовидной железы.

    СМЕШАННЫЙ ТИП

    Смешанные типы – это люди с окислением среднего уровня, у которых ни один из отделов автономной нервной системы не является доминирующим. У них, как правило, средний аппетит, любовь к сладким и крахмалистым блюдам, относительно небольшие проблемы с контролем веса. Люди этого типа часто чувствуют усталость, тревогу или волнение.

    Смешанные типы должны питаться продуктами, содержащими смесь жирных, богатых пуринами белков и нежирных белков с низким содержанием пуринов, такими как сыр, яйца, йогурт, тофу, орехи. Этот тип должен потреблять белки, жиры и углеводы в примерно одинаковом соотношении.

    Смешанным типам подходит диета с примерным соотношением 40% углеводов, 30% жиров и 30% белков (например, «Зона»). Однако такая диета может ускорить процесс сохранения жиров, нарушив окисление, у других типов людей. Она может замедлить обмен веществ, создавая дефицит глюкозы у углеводных типов и нехватку белков у белковых типов, и то и другое приведет к расщеплению мышечной массы.

    ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ ТЕОРИИ

    В отличие от других диет, которые рекомендуют одинаковый план для всех, теория метаболических типов признает, что все мы индивидуальны. Обмен веществ у всех разный, поэтому назначать всем одинаковую диету нельзя.

    Теория метаболических типов помогает объяснить, почему некоторые люди чувствуют себя лучше на высокобелковой, низкоуглеводной диете, в то время как другие выигрывают от богатого углеводами питания.

    Критики теории метаболических типов утверждают, что диета, богатая субпродуктами, паштетом и насыщенными животными жирами, – нездорова. опубликовано econet.ru

    P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

    econet.ru

    Какой у вас тип метаболизма

    Приветствую Вас, дорогие читатели! Сегодня я хочу рассказать вам как, сохранить свою фигуру и/или снижать лишний вес. Не смотря на то, что все мы люди —  обмен веществ, скорость и характер протекаемых биопроцессов у всех разный.

    Наверняка в вашем окружении есть люди, которые едят много углеводов и не полнеют, или же подруга, которая все время сидит на разных диетах, но никак не может постройнеть? Оказывается вес очень сильно зависит не только от типа женской фигуры, но и от нашего метаболизма, а точнее от типа обмена веществ. Другими словами, каждому человеку, чтобы оставаться стройным и жизнерадостным нужно знать тип метаболизма и есть только определенные группы продуктов.

    А ведь многие диетологи вовсе не учитывают индивидуальность организма и назначают одинаковый стиль питания. В то время, как каждому худеющему нужен индивидуальный план, согласно типа его метаболизма.

    Типы метаболизма ↑

    Не стану долго описывать историю развития этой теории. Скажу, что идея зародилась уже в 1930-х гг. Американские и английские ученые проводили исследования, что выявить такую закономерность. Часть людей хорошо себя чувствовала, когда питалась пищей богатой белками, тяжелыми жирами, пуринами, но бедной углеводами. Дали им название — быстрые окислители. Другая группа хорошо себя чувствовала на диете, которая состояла из фруктов, овощей, злаков, с незначительным потреблением белков и жиров. Их называют медленными окислителями. Есть еще группа людей, которая находилась по середине и отлично себя чувствовали, когда питались сбалансировано по белкам, жирам и углеводам.

    Дальнейшее наблюдение людей из этих групп показало, что они отличаются по уровню рН. И чтобы сбалансировать рН одним нужна кислая еда, другим — щелочная, а некоторым сочетание кислой и щелочной еды. Кроме этой закономерности ученые выяснили, что питание буде разным у людей с разным доминированием отделов вегетативной нервной системы: парасимпатикам больше подходит белковая диета, а симпатотоникам — углеводистая.

    Основателем современной теории является Уильям Уолкотт. В своем труде «The Metabolic Typing Diet» он делит людей с разным обменом веществ на три группы:

    Белковый

    Углеводный

    Сбалансированный

    Основой такого деления являются 2 критерия:

    • Доминирование какого-либо отдела вегетативной нервной системы (парасимпатической или симпатической). Симпатическая нервная система учащает пульс, способствует выбросу адреналина, повышая артериальное давление, при этом тратится много энергии. Парасимпатическая система помогает энергию сохранять, участвует в процессе пищеварения и помогают строить ткани.
    • Скорость клеточного окисления (с какой скоростью происходит преобразование пищи в энергию). У некоторых людей скорость обменных процессов высока и чтобы балансировать и замедлить этот процесс, рекомендуется высокобелковая диета. В то время, людям, чем обмен протекает с более низкой скоростью, необходима углеводная диета.

    Белковый тип метаболизма ↑

    Это люди с преобладанием работы парасимпатической нервной системы и довольно быстрыми окислительными процессами. Люди белкового типа постоянно хотят есть, любят жирные и высококалорийные продукты. Встревоженные, внешне кажутся энергичными, но внутри они взвинчены и натянуты, как струна. Причиной в случае набранных килограммов является переедание, потому что имеется быстрая скорость расходования энергии и человек вынужден постоянно что-то жевать, чтобы утолить голод.

    Таким людям рекомендуется употреблять в пищу белковую пищу, богатую жирами и пуринами. Субпродукты, паштеты, печень, говядина принесут только пользу, естественно в рамках своей энергетической потребности, о которой я буду говорить в следующих статьях. Подписывайтесь на обновления, чтобы быть в курсе. Нужно значительно уменьшить потребление углеводов.

    Людям с белковым типом обмена веществ подходят такие виды диет, как диета Аткинса, Дюкана, диета Палеолита,LCHF и пр.

    Люди с углеводным типом обмена веществ обладают низкой скоростью окисления и усилением работы симпатической нервной системы. У них слабый аппетит, не наблюдается тяга к сладким блюдам, но испытывают проблемы с контролем веса, часто зависят от кофе. Причиной в случае набранных лишних килограммов является постоянное питание едой, богатой сахарами. Такому организму не хватает быстрой энергии, потому что расходуется она медленно и не обеспечивает реальные потребности организма.

    Потому такие люди и нуждаются в углеводах, которые быстро расщепляются и дают всплеск энергии за счет выброса гормона инсулина. Но это кратковременный эффект, который быстро угасает и требуется новая порция углеводов.

    Людям с углеводным типом метаболизма рекомендуется высокоуглеводная низкожировая диета, поскольку тяжелая еда с высоким уровнем жиров будет еще больше замедлять обменные процессы. Но это не означает, что нужно избегать белки, восполнение белков будет за счет нежирной телятины, курицы, рыбы, т. е. с небольшим содержанием пуринов. Количество еды также должно соответствовать суточному потреблению для конкретного человека. Рекомендуется исключить сладкие углеводы и с высоким гликемическим индексом, а удовлетворять потребность за счет фруктов, овощей, ягод, злаков и молочной продукции.

    Сбалансированный тип метаболизма ↑

    Это люди со средним аппетитом, вегетативная система работает сбалансировано, нет какого-либо доминирующего отдела. Люди со сбалансированным типом обмена часто любят сладкое, у них незначительные проблемы с контролем веса. Довольно часто возникает тревога, волнение и усталость. Лишний вес может быть из-за дисбаланса поступления пищи, либо в сторону белковых продуктов, либо в сторону углеводных, а также при превышении суточной потребности.

    Рекомендуется разнообразить свой рацион полезными продуктами. Смешанному типу можно есть все в соответствии с суточной потребностью. Людям сбалансированного типа подходит классическое соотношение нутриентов: 40% углеводов, 30% жиров и 30% белков.

    Какой тип метаболизма у вас? ↑

    Для того, чтобы выяснить к какому типу относитесь вы, Уильям Уолкотт предложил пройти несложный тест, который я представляю ниже. У меня получился сбалансированный тип метаболизма, совпадение 100 %. Поделитесь в комментариях какой тип метаболизма получился у вас?

    На каждый вопрос вам нужно выбрать только один ответ, который больше всего вас характеризует. Не думайте долго над ответом, отвечайте сразу как только ответ пришел вам в голову.

    1) Ваш завтрак: а. не завтракаю; б. что-нибудь лёгкое, как фрукты, мюсли, тосты, каши, йогурт, и т.д.;

    в. что-нибудь более сытное, как омлет, яйца, бекон, стейки, блины, и т.д.;

    2) В буфете (шведский стол) ваш выбор-это: а. рыба и кура, овощи и салаты, разные виды легких десертов и фрукты; б. микс ответов а) и в);

    в. тяжелая и жирная еда, как стейки, свиные отбивные, ребрышки, сыры, кремовые соусы;

    3) Ваш аппетит во время обеда: а. низкий; б. средний;

    в. высокий;

    4) Ваш аппетит во время ужина: а. низкий; б. средний;

    в. высокий;

    5) Кофеин действует на вас: а. прекрасно-бодрит, помогает сфокусироваться; б. нейтрально;

    в. тошнит и нервное состояние;

    6) Еда, которую вы употребляете с удовольствием: а. фрукты, хлеб, крекеры; б. ответы а.и в.;

    в. солёная еда, сыры, мясо;

    7) На ужин вы предпочитаете съесть: а. курицу или рыбу, салат, рис; б. без разницы;

    в. сытная еда, как паста, стейки, картофель;

    8.) После ужина вы: а. нуждаетесь в чём-то сладком; б. могу съесть десерт, но и могу обойтись без него;

    в. не беспокоюсь о сладком, предпочитаю что-нибудь соленое, например чипсы, поп-корн;

    9) Какой вид сладостей вы предпочитаете: а. сахарные леденцы, джем; б. нет особых предпочтений;

    в. мороженное, торты;

    10) Жирная еда перед сном, как мясо или сыр: а. не даст мне заснуть: б. никак не влияет на мой сон

    в. обещает сладкий сон

    11) Углеводная еда перед сном, как хлеб и крекеры: а. нарушает мой сон, я сплю лучше с более лёгкой едой; б. никак не влияет на мой сон

    в. это лучше, чем ничего, я сплю лучше после более сытной еды;

    12) Сладости перед сном: а. не мешают мне спать; б. иногда успокаивают меня;

    в. не дают заснуть мне всю ночь;

    13) Как часто вы едите в течении дня: а. два или три раза в день, без перекусов; б. три раза, и может быть один дополнительный перекус;

    в. три раза и несколько перекусов;

    14) Ваше отношение к еде: а. часто забываю поесть; б. наслаждаюсь едой и редко пропускаю приём пищи;

    в. люблю еду-это основная часть моей жизни;

    15) Если вы пропустили приём пищи, вы чувствуете: а. отлично; б. чувствую себя не на высоте, но и особо меня не беспокоит;

    в. чувствую себя раздражительным, слабым, усталым;

    16) Как сильно вы любите жирную пищу: а. никак; б. средне;

    в. это неотъемлемая часть моего дневного рациона;

    17) Когда вы едите фруктовый салат на завтрак или обед, вы чувствуете себя: а. довольным; б. отлично, но в действительности мне нужен перекус между приёмами пищи;

    в. недовольным и голодным;

    18) Какая еда отнимает у вас энергию: а. после жирной еди я вялый, апатичный; б. никакая еда не влияет на понижение моей энергичности;

    в. фрукты, конфеты или кондитерские изделия дают мне моментальный подъём, а далее резкое понижение энергичности.

    19) Ваша порция еды: а. маленькая, меньше, чем у других; б. средняя, не больше и не меньше, чем у других;

    в. я ем большими порциями, больше, чем другие;

    20) Как вы относитесь к картофелю: а. никак, я его не ем; б. иногда употребляю;

    в. Всегда употребляю;

    21) От красного мяса вы; а. уставший; б. не замечал изменений в состоянии;

    в. сильный;

    22) Салат на обед-это: а. чувствую себя здоровым и энергичным; б. отлично, но это не самая лучшая еда для меня.

    в. сонливость;

    23) Соль в еде для вас: а. часто вкус еды слишком солёный для меня; б. в достаточном количестве, но не злоупотребляю;

    в. я люблю много соли в еде;

    24) Выбор вашего перекуса: а. в действительности я не перекусываю, но предпочту что-нибудь сладкое; б. могу перекусить чем угодно;

    в. мне необходимо перекусывать, но я предпочитаю мясо, сыры, яйца или орехи;

    25) Как вы относитесь к соленьям, лимонному соку, уксусам: а. не переношу; б. терпимо, но употребляю не часто;

    в. мне нравится подобная пища;

    26) Как только вы поели сладкое, вы чувствуете: а. сладости вполне удовлетворяют мой аппетит; б. нейтрально, но не удовлетворяют мой аппетит;

    в. не удовлетворяют мой аппетит, я жажду больше сладостей;

    27) Как только вы съедаете бекон, сосиски, ветчину, лосось на завтрак, вы ощущаете: а. сонливость, апатию, раздражительность; б. нейтрально, мои завтраки разнообразны;

    в. довольный и сытый до обеда;

    28) Какой из предложенных вариантов ужина вы предпочитаете: а. рыба на гриле, салат, рис; б. сочетание ответов а. и в.;

    в. бараньи отбивные, отварная морковь и жареный картофель;

    29) Когда вы едите тяжёлую и жирную пищу, вы: а. раздражителен; б. никаких особых изменений;

    в. часто облегчают мой голод и раздражительность;

    30) Если вы чувствуете тревогу: а. фрукты и овощи успокаивают меня; б. любая еда успокаивает меня;

    в. жирная еда успокаивает меня;

    31) Вы хорошо сконцентрированы, когда: а. едите фрукты и зерновые продукты; б. ничего из еды особенно не влияет на мою концентрацию;

    в. употребляете мясо и жирную еду;

    32) У вас депрессия больше, когда вы едите: а. жирную и тяжёлую пищу; б. еда не влияет подобным образом на меня;

    в. фрукты, хлеб, сладости;

    33) Вы замечаете, что поправляетесь, когда едите: а. жирную еду; б. не замечал, я поправляюсь, если переедаю;

    в. фрукты или углеводы;

    34) Страдаете ли вы от бессонницы, если да, то причины: а. редко бывает бессонница от голода; б. у меня редко бывает бессонница, но если и бывает, мне нужно что-то съесть и тогда я могу заснуть;

    в. я часто просыпаюсь в течении ночи с желанием поесть, но если поем перед сном, это облегчает бессонницу;

    35) Ваш тип личности: а. закрытый, держусь в стороне, интроверт б. ни тот, ни другой;

    в. экстраверт;

    36) Ваша психическая и физическая выносливость лучше, когда вы едите; а. лёгкие протеины, как яичный белок, куриное мясо, рыба, фрукты; б. любая полноценная еда;

    в. жирная пища;

    37) Ваши климатические предпочтения; а. тёплая или жаркая погода; б. имеет значения;

    в. холодный климат;

    38) Вы страдаете болью в груди или кашлем (если нет, пропустите вопрос): в. да;

    39) ли ваша кожа тенденцию к потрескиванию (если нет, пропустите вопрос): в. да;

    40) У вас бывает головокружение (если нет, пропустите вопрос): в. да;

    41) Ваши глаза обычно: а. сухие; б. ни один из вариантов;

    в. часто слезятся;

    42) Ваш цвет лица: а. бледный; б. нормальный;

    в. розовый, часто покрасневший;

    43) Ваши ногти: а. толстые; б. средние;

    в. тонкие;

    44) У вас бывает рвотный рефлекс: а. у меня сложно вызвать рвоту; б. ни один из вариантов;

    в. вызвать рвоту очень легко;

    45) У вас бывает гусиная кожа: а. часто; б. иногда;

    в. очень редко;

    46) Вы склонны больше к: а. запоры; б. нет проблем с кишечником;

    в. диарея;

    47) вас укусило насекомое, реакция на коже: а. мягкая; б. средняя;

    в. сильная;

    48) Тип вашего телосложения: а. не высокий, коренастый; б. средний;

    в. высокий и худой;

    49) Ваш нос обычно: а. сухой; б. нормальный;

    в. насморк;

    А теперь интерпретируем ваши ответы. Посчитайте, сколько у вас получилось ответов (А — столько-то, Б — столько-то, В — столько-то) и сравните с ключом теста.

    У вас большее количество ответов А — вы человек с углеводным типом обмена веществ. У вас большее количество ответов Б — вы человек со сбалансированным типом обмена. У вас большее количество ответов В — вы человек с белковым типом обмена веществ. В случае одинакового количества  ответов А и Б, Б и В, или А и В, или разница между ними не превышает 5 ответов, то вы человек со сбалансированным типом метаболизма.

    А теперь я предлагаю послушать доктора Ковалькова, который говорит о низком обмене веществ. Для меня это стало открытием. В следующей статье я буду писать о том, как ускорить обмен веществ и нужно ли это делать? Кстати, сейчас на блоге идет конкурс комментаторов с денежными призами. Условия участия в конкурсе здесь.

    С теплотой и заботой, Равила.

     

    frau-madam.com

    Типы обмена веществ у организмов

    Обмен веществ и энергии в клетке.Основой жизнедеятельности клетки являются обмен веществ и превращение энергии. Совокупность химических превращений, протекающих в клетке или организме, связанных между собой и сопровождающихся превращением энергии, называется обменом веществ и энергии.

    Особенности жизнедеятельности клетки

    Синтез органических веществ, сопровождающийся поглощением энергии, называется ассимиляциейили пластическим обменом. Распад, расщепление органических веществ, сопровождающийся выделением энергии, называется диссимиляциейили энергетическим обменом.

    Главным источником энергии на Земле является Солнце. Клетки растений специальными структурами в хлоропластах улавливают энергию Солнца, превращая ее в энергию химических связей молекул органических веществ и АТФ.

    АТФ(аденозинтрифосфат) – это органическое вещество, универсальный аккумулятор энергии в биологических системах. Солнечная энергия превращается в энергию химических связей этого вещества и расходуется на синтез глюкозы, крахмала и других органических веществ.

    Кислород атмосферы, как это ни покажется странным, – побочный продукт процесса жизнедеятельности растений – фотосинтеза.

    Процесс синтеза органических веществ из неорганических под действием энергии Солнца называется фотосинтезом.

    Обобщенное уравнение фотосинтеза можно представить в следующем виде:

    6СО2 + 6Н2О – свет → С6Н12О6 + 6О2.

    В растениях органические вещества создаются в процессе первичного синтеза из углекислого газа, воды и минеральных солей. Животные, грибы, многие бактерии используют готовые органические вещества (из растений). Кроме того, при фотосинтезе образуется кислород, который необходим живым организмам для дыхания.

    В процессе питания и дыхания органические вещества расщепляются и окисляются кислородом. Освобождающаяся энергия частично выделяется в виде тепла, а частично вновь запасается в синтезируемых молекулах АТФ. Этот процесс протекает в митохондриях. Конечные продукты распада органических веществ – вода, углекислый газ, соединения аммиака, которые вновь используются в процессе фотосинтеза. Запасенная в АТФ энергия расходуется на вторичный синтез органических веществ, характерных для каждого организма, на рост, размножение.

    Итак, растения обеспечивают все организмы не только питательными веществами, но и кислородом. Кроме того, они преобразуют энергию Солнца и передают ее через органические вещества всем другим группам организмов.

    Обмен веществ как основное свойство организмов.Организм находится в сложных взаимоотношениях с окружающей средой. Из нее он получает пищу, воду, кислород, свет, тепло. Создавая посредством этих веществ и энергии массу живого вещества, строит свое тело. Однако, используя эту среду, организм благодаря своей жизнедеятельности одновременно и воздействует на нее, изменяет ее. Следовательно, главным процессом взаимосвязи организма и среды является обмен веществ и энергией.

    Типы обмена веществ.Факторы внешней среды имеют различное значение для разных организмов. Растениям для роста и развития необходимы свет, вода и углекислый газ, минеральные вещества. Животным и грибам такие условия недостаточны. Им необходимы питательные органические вещества. По способу питания, источнику получения органических веществ и энергии все организмы делятся на автотрофные и гетеротрофные.

    Автотрофные организмысинтезируют органические вещества в процессе фотосинтеза из неорганических (углекислого газа, воды, минеральных солей), используя энергию солнечного света. К ним относятся все растительные организмы, фотосинтезирующие цианобактерии. К автотрофному питанию способны и хемосинтезирующие бактерии, использующие энергию, которая выделяется при окислении неорганических веществ: серы, железа, азота.

    Процесс автотрофной ассимиляции осуществляется за счет энергии солнечного света или окисления неорганических веществ, а органические вещества синтезируются при этом из неорганических. В зависимости от поглощения неорганического вещества различают ассимиляцию углерода, ассимиляцию азота, ассимиляцию серы и других минеральных веществ. Автотрофная ассимиляция связана с процессами фотосинтеза и хемосинтеза и носит название первичного синтеза органического вещества.

    Гетеротрофные организмыполучают готовые органические вещества от автотрофов. Источником энергии для них является энергия, запасенная в органических веществах и выделяющаяся при химических реакциях распада и окисления этих веществ. К ним относятся животные, грибы, многие бактерии.

    При гетеротрофной ассимиляции организм поглощает органические вещества в готовом виде и преобразует их в собственные органические вещества за счет энергии, содержащейся в поглощенных веществах. Гетеротрофная ассимиляция включает процессы потребления пищи, переваривания ее, усвоения и синтеза новых органических веществ. Этот процесс носит название вторичного синтеза органических веществ.

    Процессы диссимиляции у организмов также различаются. Одним из них для жизнедеятельности необходим кислород – это аэробныеорганизмы. Другим кислород не нужен, и процессы их жизнедеятельности могут протекать в бескислородной среде – это анаэробныеорганизмы.

    1.Большинство организмов являются аэробными. Это все растения, животные (за исключением некоторых паразитов), основная часть грибов и бактерий. Дыхание для них является главной формой диссимиляции. При дыхании богатые энергией органические вещества полностью окисляются до энергетически бедных веществ – углекислого газа и воды. В этих процессах используется молекулярный кислород, который образуется в процессе фотосинтеза, т. е. автотрофной ассимиляции. Этот процесс носит название биологического окисления.

    Различают внешнее дыхание и внутреннее. Газообмен между организмом и внешней средой, включающий в себя поглощение кислорода и выделение углекислого газа, а также транспорт этих веществ по организму к отдельным органам, тканям и клеткам, называется внешним дыханием.В этом процессе кислород не используется, а только транспортируется.

    Внутреннее,или клеточное, дыханиевключает в себя биохимические процессы, которые приводят к усвоению кислорода, освобождению энергии и образованию воды и углекислого газа. Эти процессы протекают в цитоплазме и митохондриях эукариотных клеток или на специальных мембранах прокариотных клеток.

    Обобщенное уравнение процесса дыхания:

    C6h22O6 + 6O2 → 6CO2 + 6h3O.

    2.Другой формой диссимиляции является анаэробное,или бескислородное, окисление.Процессы энергетического обмена в этом случае протекают по типу брожения. Брожение – это форма диссимиляции, при которой богатые энергией органические вещества расщепляются с освобождением энергии до менее богатых энергией, но тоже органических веществ.

    В зависимости от конечных продуктов различают типы брожения: спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и т. д. Спиртовое брожение встречается у дрожжевых грибов, некоторых бактерий, а также протекает в некоторых растительных тканях. Молочнокислое брожение встречается у молочнокислых бактерий, а также протекает в мышечной ткани человека и животных при недостатке кислорода.

    В эволюционном отношении брожение – более древний процесс. Но анаэробных организмов значительно меньше по сравнению с аэробными. К ним относятся многие микроорганизмы – бактерии и грибы, а также паразитические организмы, утратившие вторично способность к биологическому окислению в связи с образом жизни. Кислородный путь диссимиляции оказался более выгодным в энергетическом отношении.

    Взаимосвязь реакций обмена веществ у автотрофных и гетеротрофных организмов.Через процессы обмена веществ автотрофные и гетеротрофные организмы в природе связаны между собой (рис. 50).

    Рис. 50.Поток вещества и энергии в биосфере

    Самыми важными группами организмов являются автотрофы, которые способны синтезировать органические вещества из неорганических. Большинство автотрофов – зеленые растения, которые в процессе фотосинтеза превращают неорганический углерод – углекислый газ в сложные органические соединения. Зеленые растения выделяют при фотосинтезе также кислород, который необходим для дыхания живых существ.

    Гетеротрофы усваивают только готовые органические вещества, получая энергию при их расщеплении. Автотрофные и гетеротрофные организмы связаны между собой процессами обмена веществ и энергий. Фотосинтез является практически единственным процессом, обеспечивающим организмы питательными веществами и кислородом.

    Несмотря на большие масштабы фотосинтеза, зеленые растения Земли используют всего 1 % солнечной энергии, падающей на листья. Одна из важнейших задач биологии – повышение коэффициента использования солнечной энергии культурными растениями, создание продуктивных сортов.

    В последние годы особое внимание привлекает к себе одноклеточная водоросль хлорелла, которая содержит в своем теле до 6 % хлорофилла и обладает замечательной способностью усваивать до 20 % солнечной энергии. При искусственном разведении хлорелла быстро размножается, а в ее клетке повышается содержание белка. Этот белок используется в качестве пищевых добавок ко многим продуктам. Установлено, что с 1 га водной поверхности можно получать ежедневно до 700 кг сухого вещества хлореллы. Кроме того, в хлорелле синтезируется большое количество витаминов.

    Еще один интерес к хлорелле связан с космическими полетами. Хлорелла в искусственных условиях может обеспечить кислородом, выделяемым при фотосинтезе, космический корабль.

    Page 2

    Раздражимость и движение организмов

    Понятие о раздражимости.Микроорганизмы, растения и животные реагируют на самые разнообразные воздействия окружающей среды: на механические воздействия (укол, давление, удар и т. д.), на изменение температуры, интенсивность и направление световых лучей, на звук, электрические раздражения, изменения в химическом составе воздуха, воды или почвы и т. д. Это приводит к определенным колебаниям организма между стабильным и нестабильным состоянием. Живые организмы способны в меру своего развития анализировать эти состояния и соответствующим образом реагировать на них. Подобные свойства всех организмов называются раздражимостью и возбудимостью.

    Раздражимость – это способность организма реагировать на внешние или внутренние воздействия.

    Раздражимость возникла у живых организмов как приспособление, обеспечивающее лучший обмен веществ и защиту от воздействий условий среды.

    Возбудимость – это способность живых организмов воспринимать воздействия раздражителей и отвечать на них реакцией возбуждения.

    Воздействие окружающей среды сказывается на состоянии клетки и ее органелл, тканей, органов и организма в целом. Организм отвечает на это соответствующими реакциями.

    Простейшим проявлением раздражимости является движение.Оно характерно даже для самых простейших организмов. Это можно пронаблюдать в опыте над амебой под микроскопом. Если рядом с амебой поместить небольшие комочки пищи или кристаллики сахара, то она начинает активное движение в сторону питательного вещества. С помощью ложноножек амеба обволакивает комочек, вовлекая его внутрь клетки. Там сразу же образуется пищеварительная вакуоль, в которой пища переваривается.

    С усложнением строения организма усложняются как обмен веществ, так и проявления раздражимости. У одноклеточных организмов и растений нет специальных органов, обеспечивающих восприятие и передачу раздражений, поступающих из окружающей среды. У многоклеточных животных имеются органы чувств и нервная система, благодаря которым они воспринимают раздражения, а ответы на них достигают большой точности и целесообразности.

    Наиболее простые формы раздражимости наблюдаются у микроорганизмов (бактерий, одноклеточных грибов, водорослей, простейших).

    В примере с амебой мы наблюдали движение амебы в сторону раздражителя (пища). Такая двигательная реакция одноклеточных организмов в ответ на раздражение из внешней среды называется таксисом.Таксис вызван химическим раздражением, поэтому его называют еще хемотаксисом(рис. 51).

    Рис. 51.Хемотаксис у инфузорий

    Таксисы могут быть положительными и отрицательными. Поместим пробирку с культурой инфузорий-туфелек в закрытую картонную коробочку с единственным отверстием, расположенным против средней части пробирки, и выставим ее на свет.

    Через несколько часов все инфузории сконцентрируются в освещенной части пробирки. Это положительный фототаксис.

    Таксисы свойственны многоклеточным животным. Например, лейкоциты крови проявляют положительный хемотаксис по отношению к веществам, выделяемым бактериями, концентрируются в местах скопления этих бактерий, захватывают и переваривают их.

    Раздражимость у многоклеточных растений. Тропизмы.Хотя у многоклеточных растений нет органов чувств и нервной системы, тем не менее у них отчетливо проявляются различные формы раздражимости. Они заключаются в изменении направления роста растения или его органов (корня, стебля, листьев). Такие проявления раздражимости у многоклеточных растений называются тропизмами.

    Стебель с листьями проявляют положительный фототропизми растут по направлению к свету, а корень – отрицательный фототропизм(рис. 52). Растения реагируют на гравитационное поле Земли. Обратите внимание на деревья, растущие по склону горы. Хотя поверхность почвы имеет наклон, деревья растут вертикально. Реакция растений на земное притяжение называется геотропизмом(рис. 53). Корешок, который появляется из прорастающего семени, всегда направлен вниз к земле – положительный геотропизм.Побег с листьями, развивающийся из семени, всегда направлен вверх от земли – отрицательный геотропизм.

    Тропизмы очень разнообразны и играют большую роль в жизни растений. Они ярко выражены в направлении роста у различных вьющихся и лазающих растений, например винограда, хмеля.

    Рис. 52.Фототропизм

    Рис. 53.Геотропизм: 1– цветочный горшок с пря-морастущими проростками редиса; 2 – цветочный горшок, положенный набок и содержащийся в темноте для устранения фототропизма; 3 – проростки в цветочном горшке изогнулись в сторону, противоположную действию силы тяжести (стебли обладают отрицательным геотропизмом)

    Помимо тропизмов, у растений наблюдаются движения иного типа – настии.Они отличаются от тропизмов отсутствием определенной ориентировки к вызвавшему их раздражителю. Например, если прикоснуться к листьям стыдливой мимозы, они быстро складываются в продольном направлении и опускаются книзу. Через некоторое время листья снова принимают прежнее положение (рис. 54).

    Рис. 54.Настии у стыдливой мимозы: 1 – в нормальном состоянии; 2 – при раздражении

    Цветки многих растений реагируют на свет и влажность. Например, у тюльпана на свету цветки раскрываются, а в темноте закрываются. У одуванчика соцветие закрывается в пасмурную погоду и открывается в ясную.

    Раздражимость у многоклеточных животных. Рефлексы.В связи с развитием у многоклеточных животных нервной системы, органов чувств и органов движения формы раздражимости усложняются и зависят от тесного взаимодействия этих органов.

    В простейшем виде такое раздражение возникает уже у кишечнополостных. Если уколоть иглой пресноводную гидру, то она сожмется в комочек. Внешнее раздражение воспринимает чувствительная клетка. Возникшее в ней возбуждение передается нервной клетке. Нервная клетка передает возбуждение кожно-мышечной клетке, которая реагирует на раздражение сокращением. Этот процесс называется рефлексом (отражением).

    Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая нервной системой.

    Представление о рефлексе было высказано еще Декартом. Позднее оно было развито в трудах И. М. Сеченова, И. п. Павлова.

    Путь, проходимый нервным возбуждением от воспринимающего раздражение органа до органа, выполняющего ответную реакцию, называется рефлекторной дугой.

    У организмов с нервной системой существует два типа рефлексов: безусловные (врожденные) и условные (приобретенные). Условные рефлексы формируются на базе безусловных.

    Любое раздражение вызывает изменение обмена веществ в клетках, что приводит к возникновению возбуждения и возникает ответная реакция.

    Page 3

    Период жизнедеятельности клетки, в котором происходят все процессы обмена веществ, называется жизненным циклом клетки.

    Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления.

    Интерфаза – это период между двумя делениями клетки. Она характеризуется активными процессами обмена веществ, синтезом белка, РНК, накоплением питательных веществ клеткой, ростом и увеличением объема. К концу интерфазы происходит удвоение ДНК (репликация). В результате каждая хромосома содержит две молекулы ДНК и состоит из двух сестринских хроматид. Клетка готова к делению.

    Деление клетки.Способность к делению – это важнейшее свойство клеточной жизнедеятельности. Механизм самовоспроизведения срабатывает уже на клеточном уровне. Наиболее распространенным способом деления клетки является митоз (рис. 55).

    Рис. 55.Интерфаза (А) и фазы митоза (Б): 1 – профаза; 2 – метафаза; 3 – анафаза; 4 – телофаза

    Митоз – это процесс образования двух дочерних клеток, идентичных исходной материнской клетке.

    Митоз состоит из четырех последовательных фаз, обеспечивающих равномерное распределение генетической информации и органелл между двумя дочерними клетками.

    1. В профазеядерная мембрана исчезает, хромосомы максимально спирализуются, становятся хорошо заметными. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам и образуют веретено деления.

    2. В метафазехромосомы располагаются в экваториальной зоне, нити веретена деления соединены с центромерами хромосом.

    3. Анафазахарактеризуется расхождением сестринских хроматид-хромосом к полюсам клетки. У каждого полюса оказывается столько же хромосом, сколько их было в исходной клетке.

    4. В телофазепроисходит деление цитоплазмы и органоидов, в центре клетки образуется перегородка из клеточной мембраны и возникают две новые дочерние клетки.

    Весь процесс деления длится от нескольких минут до 3 ч в зависимости от типа клеток и организма. Стадия деления клетки по времени в несколько раз короче ее интерфазы. Биологический смысл митоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом и наследственной информации, полной идентичности исходных и вновь возникающих клеток.

    Page 4

    В природе существует два типа размножения организмов: бесполое и половое.

    Бесполое размножение – это образование нового организма из одной клетки или группы клеток исходного материнского организма. В этом случае в размножении участвует только одна родительская особь, которая передает свою наследственную информацию дочерним особям.

    В основе бесполого размножения лежит митоз. Существует несколько форм бесполого размножения.

    Простое деление,или деление надвое, характерно для одноклеточных организмов. Из одной клетки путем митоза образуются две дочерние клетки, каждая из которых становится новым организмом.

    Почкование – это форма бесполого размножения, при которой от родительской особи отделяется дочерний организм. Такая форма характерна для дрожжей, гидры и некоторых других животных.

    У споровых растений (водорослей, мхов, папоротников) размножение происходит с помощью спор,специальных клеток, образующихся в материнском организме. Каждая спора, прорастая, дает начало новому организму.

    Вегетативное размножение – это размножение отдельными органами, частями органов или тела. Оно основано на способности организмов восстанавливать недостающие части тела – регенерации.Встречается у растений (размножение стеблями, листьями, побегами), у низших беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских и кольчатых червей).

    Половое размножение – это образование нового организма при участии двух родительских особей. Новый организм несет наследственную информацию от обоих родителей.

    При половом размножении происходит слияние половых клеток – гаметмужского и женского организма. Половые клетки формируются в результате особого типа деления. В этом случае, в отличие от клеток взрослого организма, которые несут диплоидный (двойной) набор хромосом, образующиеся гаметы имеют гаплоидный (одинарный) набор. В результате оплодотворения парный, диплоидный набор хромосом восстанавливается. Одна хромосома из пары является отцовской, а другая – материнской. Гаметы образуются в половых железах или в специализированных клетках в процессе мейоза.

    Мейоз – это такое деление клетки, при котором хромосомный набор клетки уменьшается вдвое (рис. 56). Такое деление называется редукционным.

    Рис. 56.Фазы мейоза: А – первое деление; Б – второе деление. 1, 2 – профаза I; 3 – метафаза I; 4 – анафаза I; 5 – телофаза I; 6 – профаза II; 7 – метафаза II; 8 – анафаза II; 9 – телофаза II

    Для мейоза характерны те же стадии, что и для митоза, но процесс состоит из двух последовательных делений (мейоз I и мейоз II). В результате образуется не две, а четыре клетки. Биологический смысл мейоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом у вновь образующихся организмов при оплодотворении. Женская половая клетка – яйцеклетка,всегда крупная, содержит много питательных веществ, часто неподвижная.

    Мужские половые клетки – сперматозоиды,мелкие, часто подвижные, имеют жгутики, их образуется значительно больше, чем яйцеклеток. У семенных растений мужские гаметы неподвижны и называются спермиями.

    Оплодотворение – процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота.

    Из зиготы развивается зародыш, который дает начало новому организму.

    Оплодотворение бывает наружным и внутренним. Наружное оплодотворениехарактерно для обитателей вод. Половые клетки выходят во внешнюю среду и сливаются вне организма (рыбы, земноводные, водоросли). Внутреннее оплодотворениехарактерно для наземных организмов. Оплодотворение происходит в женских половых органах. Зародыш может развиваться как в теле материнского организма (млекопитающие), так и вне его – в яйце (птицы, пресмыкающиеся, насекомые).

    Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм несет наследственную информацию и признаки двух родителей. Это увеличивает разнообразие признаков организмов, повышает их жизнестойкость.

    Page 5

    Система классификации живых организмов

    МНОГООБРАЗИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

    В настоящее время органический мир Земли насчитывает около 1,5 млн видов животных, 0,5 млн видов растений, около 10 млн микроорганизмов. Изучить такое многообразие организмов невозможно без их систематизации и классификации.

    Большой вклад в создание систематики живых организмов внес шведский натуралист Карл Линней (1707–1778). В основу классификации организмов он положил принцип иерархии,или соподчиненности, а за наименьшую систематическую единицу принял вид.Для названия вида была предложена бинарная номенклатура,согласно которой каждый организм идентифицировался (назывался) по его роду и виду. Названия систематических таксонов было предложено давать на латинском языке. Так, например, кошка домашняя имеет систематическое название Felis domestica. Основы линнеевской систематики сохранились до настоящего времени.

    Современная классификация отражает эволюционные взаимоотношения и родственные связи между организмами. Принцип иерархии сохраняется.

    Вид – это совокупность особей, сходных по строению, имеющих одинаковый набор хромосом и общее происхождение, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к сходным условиям обитания и занимающих определенный ареал.

    В настоящее время в систематике используют девять основных систематических категорий: империя, надцарство, царство, тип, класс, отряд, семейство, род, вид (схема 1, таблица 4, рис. 57).

    Схема 1

    По наличию оформленного ядра все клеточные организмыделятся на две группы: прокариоты и эукариоты.

    Прокариоты(безъядерные организмы) – примитивные организмы, не имеющие четко оформленного ядра. В таких клетках выделяется лишь ядерная зона, содержащая молекулу ДНК. Кроме того, в клетках прокариот отсутствуют многие органеллы. У них имеются только наружная клеточная мембрана и рибосомы. К прокариотам относятся бактерии.

    Эукариоты – истинно ядерные организмы, имеют четко оформленное ядро и все основные структурные компоненты клетки. К ним относятся растения, животные, грибы.

    Таблица 4

    Примеры классификации организмов

    Кроме организмов, имеющих клеточное строение, существуют и неклеточные формы жизни – вирусыи бактериофаги.Эти формы жизни представляют собой как бы переходную группу между живой и неживой природой.

    Рис. 57.Современная биологическая система

    * В столбце представлены только некоторые, но не все существующие систематические категории (типы, классы, отряды, семейства, роды, виды).

    Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д. И. Ивановским. В переводе слово «вирус» означает «яд».

    Вирусы состоят из молекул ДНК или РНК, покрытой белковой оболочкой, а иногда дополнительно липидной мембраной (рис. 58).

    Рис. 58.Вирус ВИЧ (А) и бактериофаг (Б)

    Вирусы могут существовать в виде кристаллов. В таком состоянии они не размножаются, не проявляют никаких признаков живого и могут сохраняться длительное время. Но при внедрении в живую клетку вирус начинает размножаться, подавляя и разрушая все структуры клетки-хозяина.

    Проникая в клетку, вирус встраивает свой генетический аппарат (ДНК или РНК) в генетический аппарат клетки-хозяина, и начинается синтез вирусных белков и нуклеиновых кислот. В клетке-хозяине идет сборка вирусных частиц. Вне живой клетки вирусы не способны к размножению и синтезу белка.

    Вирусы вызывают различные заболевания растений, животных, человека. К ним относятся вирусы табачной мозаики, гриппа, кори, оспы, полиомиелита, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ),вызывающий заболевание СПИД.

    Генетический материал вируса ВИЧ представлен в виде двух молекул РНК и специфического фермента обратной транскриптазы, который катализирует реакцию синтеза вирусной ДНК на матрице вирусной РНК в клетках лимфоцитов человека. Далее вирусная ДНК встраивается в ДНК клеток человека. В таком состоянии она может сохраняться долго, не проявляя себя. Поэтому антитела в крови у инфицированного человека образуются не сразу и обнаружить заболевание на этой стадии сложно. В процессе деления клеток крови ДНК вируса передается соответственно в дочерние клетки.

    При каких-либо условиях вирус активизируется и начинается синтез вирусных белков, а в крови появляются антитела. В первую очередь вирус поражает Т-лимфоциты, ответственные за выработку иммунитета. Лимфоциты перестают узнавать чужеродные бактерии, белки и вырабатывать против них антитела. В результате организм перестает бороться с любой инфекцией, и человек может погибнуть от любого инфекционного заболевания.

    Бактериофаги – это вирусы, поражающие клетки бактерий (пожиратели бактерий). Тело бактериофага (см. рис. 58) состоит из белковой головки, в центре которой находится вирусная ДНК, и хвостика. На конце хвоста располагаются хвостовые отростки, служащие для закрепления на поверхности клетки бактерии, и фермент, разрушающий бактериальную стенку.

    По каналу в хвостике ДНК вируса вспрыскивается в клетку бактерии и подавляет синтез бактериальных белков, вместо которых синтезируются ДНК и белки вируса. В клетке происходит сборка новых вирусов, которые покидают погибшую бактерию и внедряются в новые клетки. Бактериофаги могут использоваться как лекарства против возбудителей инфекционных заболеваний (холеры, брюшного тифа).

    Бактерии.Это одноклеточные прокариотические организмы. Величина их колеблется от 0,5 до 10–13 мкм. Впервые бактерии наблюдал в микроскоп Антони ван Левенгук в XVII в.

    Клетка бактерии имеет оболочку (клеточную стенку) подобно клетке растения. Но у бактерии она упругая, нецеллюлозная. Под оболочкой находится клеточная мембрана, обеспечивающая избирательное поступление веществ в клетку. Она впячивается внутрь цитоплазмы, увеличивая поверхность мембранных образований, на которых идут многие реакции обмена веществ. Существенным отличием бактериальной клетки от клеток других организмов является отсутствие оформленного ядра. В ядерной зоне располагается кольцевая молекула ДНК, которая является носителем генетической информации и регулирует все процессы жизнедеятельности клетки. Из других органелл в клетках бактерий присутствуют только рибосомы, на которых протекает синтез белка. Все остальные органеллы у прокариот отсутствуют.

    Рис. 59.Различные формы бактерий

    Форма бактерий весьма разнообразна и лежит в основе их классификации (рис. 59). Это шарообразные – кокки, палочкообразные – бациллы, изогнутые – вибрионы, закрученные – спириллы и спирохеты. Некоторые бактерии имеют жгутики, с помощью которых они движутся. Размножаются бактерии путем простого деления клетки на две. При благоприятных условиях клетка бактерии делится каждые 20 мин. Если условия неблагоприятны, дальнейшее размножение колонии бактерий приостанавливается или замедляется. Бактерии плохо переносят низкие и высокие температуры: при нагревании до 80 °C многие погибают, а некоторые при неблагоприятных условиях образуют споры – покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В таком состоянии они сохраняют жизнеспособность довольно долго, иногда несколько лет. Споры некоторых бактерий выдерживают замораживание и повышение температуры до 129 °C. Спорообразование свойственно бациллам, например возбудителям сибирской язвы, туберкулеза.

    Бактерии живут повсеместно – в почве, воде, воздухе, в организмах растений, животных и человека. Многие бактерии по способу питания являются гетеротрофными организмами,т. е. используют готовые органические вещества. Часть из них, являясь сапрофитами,разрушает остатки мертвых растений и животных, участвует в разложении навоза, способствует минерализации почвы. Бактериальные процессы спиртового, молочнокислого брожения используются человеком. Есть виды, которые могут жить в организме человека, не принося вреда. Так, например, в кишечнике человека обитает кишечная палочка. Отдельные виды бактерий, поселяясь на продуктах питания, вызывают их порчу. К сапрофитам относятся бактерии гниения и брожения.

    Многие бактерии – паразиты внутри организма человека и животных, вызывающие различные заболевания. Это патогенные, болезнетворные бактерии. Особенно опасны бациллы туберкулеза, дифтерита, брюшного тифа, сибирской язвы, столбняка. В состоянии споры они много лет сохраняют свою жизнеспособность. Например, бациллы столбняка десятилетиями живут в жирной, унавоженной почве. Заражение человека происходит при попадании их в кровь через царапины или порезы во время сельскохозяйственных работ. Стрептококки и стафилококки вызывают у человека ангину, воспаление различных органов. Холерный вибрион является причиной эпидемий холеры.

    Кроме гетеротрофов существуют и автотрофныебактерии, способные окислять неорганические вещества, а выделяющуюся энергию использовать для синтеза органических веществ. Так, например, почвенные азотобактерии обогащают ее азотом, повышая плодородие. На корнях бобовых растений – клевера, люпина, гороха – можно увидеть клубеньки, содержащие такие бактерии. К автотрофам относятся серобактерии и железобактерии.

    К прокариотам относится еще одна группа микроорганизмов – цианобактерии.Цианобактерии – автотрофы, имеют фотосинтезирующую систему и соответствующие пигменты. Поэтому они зеленого или сине-зеленого цвета. Цианобактерии могут быть одиночными, колониальными, нитчатыми (многоклеточными).

    Они внешне сходны с водорослями. Цианобактерии распространены в воде, почве, горячих источниках, входят в состав лишайников.

    Грибы.Это группа гетеротрофных организмов, которая имеет признаки сходства с растениями и животными.

    Как и растения, грибы имеют клеточную оболочку, неограниченный рост, они неподвижны, размножаются спорами, питаются путем всасывания растворенных в воде питательных веществ.

    Как и животные, грибы не способны синтезировать органические вещества из неорганических, не имеют пластид и фотосинтезирующих пигментов, в качестве запасного питательного вещества накапливают гликоген, а не крахмал, клеточную оболочку строят из хитина, а не из целлюлозы.

    Именно поэтому грибы выделяют в отдельное царство. Царство грибов объединяет около 100 тыс. видов, широко распространенных на Земле.

    Рис. 60.Строение грибов: 1 – мукор; 2 – дрожжи; 3 – пеницилл

    Тело гриба (рис. 60) – талломсостоит из тонких нитей – гифов.Совокупность гифов называется мицелиемили грибницей.Гифы могут иметь перегородки, образуя отдельные клетки. Но в некоторых случаях перегородки отсутствуют (у мукора). Поэтому клетки грибов могут содержать одно или множество ядер.

    Мицелий развивается на субстрате, при этом гифы проникают внутрь субстрата и разрастаются, многократно ветвясь. Размножаются грибы вегетативно – частями мицелия и спорами, которые созревают в специализированных клетках – спорангиях.

    Грибы делятся на два класса: низшие и высшие грибы.

    1. Низшие грибычасто имеют многоядерный мицелий или состоят из одной клетки. Представителями низших грибов являются плесневые грибы: мукор, пеницилл, аспергилл. У пеницилла, в отличие от мукора, мицелий многоклеточный, разделен на перегородки. Плесневые грибы развиваются в почве, на влажных продуктах питания, в плодах, овощах, вызывая их порчу. Одна часть гифов гриба проникает внутрь субстрата, а другая часть поднимается вверх над поверхностью. На концах вертикальных гифов созревают споры.

    Дрожжи – это низшие одноклеточные грибы. Дрожжи не образуют мицелия, размножаются почкованием. Они вызывают спиртовое брожение, разлагая сахар в процессе своей жизнедеятельности. Их используют в пивоварении, хлебопечении, виноделии.

    2. К высшим грибамотносятся шляпочные грибы.Для них характерен многоклеточный мицелий, который развивается в почве, а на поверхности образуются плодовые тела,состоящие из плотно переплетенных гифов, в которых созревают споры. Плодовые тела состоят из ножки и шляпки. У одних грибов нижний слой шляпки образован радиально расположенными пластинками – это пластинчатыегрибы. К ним относятся сыроежки, лисички, шампиньоны, бледная поганка и т. д. У других грибов на нижней стороне шляпки имеются многочисленные трубочки – это трубчатыегрибы. К ним относятся белый гриб, подберезовик, подосиновик, мухоморы и т. д. В трубочках и на пластинках созревают споры гриба. Часто мицелий гриба образует микоризу,прорастая гифами в корни растений. Растение снабжает гриб органическими питательными веществами, а гриб обеспечивает минеральное питание растения. Такое взаимовыгодное сожительство называется симбиозом.Многие шляпочные грибы съедобны, но среди них есть и ядовитые.

    По способу питания грибы делят на сапрофитов и паразитов.

    1. Грибы-сапрофитыпитаются отмершими организмами, органическими остатками, пищевыми продуктами, созревшими плодами, вызывая их гниение и распад. К сапрофитам относятся мукор, пеницилл, аспергилл, большинство шляпочных грибов.

    2. Грибы-паразитыпоселяются на живых организмах (растениях и животных), разрушая их, вызывая заболевания и иногда приводя к гибели. Фитофтора – опасный вредитель картофеля и томатов. Она поражает ботву и клубни картофеля, плоды томата, отчего они чернеют и отмирают. Головня и спорынья – паразиты хлебных злаков. Сферотека вызывает мучнистую росу у крыжовника, смородины. Многие низшие грибы являются возбудителями заболеваний человека и животных (стригущий лишай, парша, микозы). Трутовики поражают деревья, повреждают древесину, чем наносят большой вред лесному хозяйству.

    Грибы, наряду с бактериями, играют важную роль в круговороте веществ в биосфере. Они разлагают органические вещества, минерализуют их, участвуют в образовании плодородного слоя почвы – гумуса. Велико значение грибов и в жизни человека. Кроме использования в пищу, из грибов получают лекарственные препараты – антибиотики (пенициллин), витамины, ростовые вещества растений (гиббереллин), ферменты.

    Лишайники.Это своеобразная группа организмов, представляющая собой симбиоз гриба и одноклеточных водорослей или цианобактерий. Гриб обеспечивает защиту водоросли от высыхания и снабжает водой. А водоросли и цианобактерии в процессе фотосинтеза образуют органические вещества, которыми питается гриб.

    Тело лишайника – слоевище (таллом)состоит из гифов гриба, среди которых находятся одноклеточные водоросли. Поверхностный слой лишайника образован плотно сплетенными гифами, а нижние – более редкими. Среди редкой сетки гифов и располагаются зеленые водоросли.

    Такие особенности строения лишайника позволяют не только получать питание из почвы, но и улавливать влагу и частички пыли, которые оседают на слоевище из воздуха. Поэтому лишайники обладают уникальной особенностью – они могут существовать в самых неблагоприятных условиях, поселяться на голых скалах и камнях, коре деревьев, крышах домов. Их называют «пионерами» почвообразования, так как, «обживая» горные породы, они создают условия для последующего поселения растений. Единственным необходимым условием для жизни лишайников является чистота воздуха. Поэтому они служат индикаторами степени загрязнения атмосферы.

    Размножаются лишайники вегетативно – частями слоевища и клетками водорослей. Растут очень медленно.

    По внешнему виду лишайники делят на три группы: корковые (накипные), листоватые и кустистые (рис. 61).

    Корковые лишайникиплотно прилегают слоевищем к субстрату, от которого их невозможно отделить. Им вполне хватает небольшого количества воды, которое выпадает в виде осадков или находится в атмосфере в виде паров. Они поселяются на стволах деревьев, камнях.

    Рис. 61.Лишайники: А – строение (1 – клетки зеленой водоросли; 2– гифы гриба); Б – разнообразие: 2 – корковый, 3 – листоватый, 4 – кустистый

    Ксантория – стенная золотнянка часто встречается на коре осины, на дощатых заборах и крышах. Пармелия – лишайник с крупными лопастями серо-голубого цвета, обитает на коре сосен и мертвых ветках ели.

    Листоватые лишайникиможно встретить на коре деревьев, почве, где нет травы. Они прикрепляются к субстрату с помощью тонких выростов слоевища.

    Пельтигера – лишайник серо-зеленого цвета с черными прожилками снизу, растет на почве в сырых местах.

    Кустистые лишайникиимеют сильно разветвленное слоевище. Растут они преимущественно на почве, пнях, стволах деревьев. Крепятся к субстрату лишь основанием.

    Исландский мох– лишайник серо-желтого цвета с сильно изогнутыми узкими выростами слоевища. Содержит много витамина С, используется от цинги на Севере. Олений мох, или ягель, занимает большие пространства в тундре и служит основным кормом для северных оленей. Это изящные кустики, состоящие из тонких сильно ветвящихся стебельков. Высыхая, становится хрупким и хрустит под ногами. Растет также в сухих сосновых борах. Красноголовка – серо-зеленые небольшие, в 3 см, трубочки, имеют по краю красную оторочку или шарики (головки). Растет на старых пнях. Бородач образует длинные свисающие космы, поселяясь на деревьях во влажных лесах, чаще на елях.

    Будучи автогетеротрофами, лишайники в процессе фотосинтеза создают органические вещества в местах, недоступных другим организмам. Одновременно они минерализуют органические вещества, тем самым участвуя в круговороте веществ в природе и играя важную роль в почвообразовании.

    Page 6

    Растениями называют фотосинтезирующие живые организмы, относящиеся к эукариотам. Они имеют клеточную целлюлозную оболочку, запасное питательное вещество в виде крахмала, малоподвижны или неподвижны и растут в течение всей жизни.

    Содержащийся в них пигмент хлорофилл придает растениям зеленую окраску. На свету из углекислого газа и воды они создают органические вещества и выделяют кислород, обеспечивая тем самым питание и дыхание всех остальных живых организмов. Растения также обладают регенерирующей способностью, могут восстанавливать вегетативные органы.

    Наука, изучающая строение и жизнедеятельность растений, их систематику, экологию и распространение, называется ботаникой(от греч. ботанэ – трава, зелень и логос – учение).

    Растения составляют основную часть биосферы, образуя зеленый покров Земли. Они обитают в различных условиях – воде, почве, наземно-воздушной среде, занимают всю сушу нашей планеты, за исключением ледяных пустынь Арктики и Антарктиды.

    Жизненные формы растений.Деревья характеризуются наличием одревесневшего стебля – ствола, сохраняющегося на протяжении всей жизни. Кустарники имеют несколько небольших стволиков. Для трав характерны сочные, зеленые, неодревесневшие побеги.

    Продолжительность жизни.Различают однолетние, двулетние, многолетние растения. Деревья и кустарники относятся к многолетним растениям, а травы могут быть как многолетними, так и однолетними и двулетними.

    Строение растений.Тело растений обычно расчленено на кореньи побег.Из высших растений наиболее высокоорганизованными, многочисленными и распространенными являются цветковые растения. Кроме корня и побега, они имеют цветки и плоды – органы, отсутствующие у других групп растений. Строение растений удобно рассмотреть на примере цветковых растений. Вегетативные органы растений, корень и побег, обеспечивают их питание, рост и бесполое размножение.

    Рис. 62.Типы корневых систем: 1 – стержневая; 2 – мочковатая; 3 – конусовидный корнеплод петрушки; 4 – репчатый корнеплод свеклы; 5 – корневые шишки георгины

    С помощью (рис. 62) корня растение закрепляется в почве. Он также обеспечивает поступление воды и минеральных веществ и нередко служит местом синтеза и запасания питательных веществ.

    Корни начинают формироваться уже в зародыше растения. При прорастании семени из зародышевого корешка образуется главный корень.Через некоторое время от него отрастают многочисленные боковые корни.У ряда растений от стеблей и листьев образуются придаточные корни.

    Совокупность всех корней называют корневой системой.Корневая система может быть стержневой,с хорошо развитым главным корнем (одуванчик, редис, яблоня) или мочковатой,образованной боковыми и придаточными корнями (ячмень, пшеница, лук). Главный корень в таких системах слабо развит или совсем отсутствует.

    У ряда растений в корнях запасаются питательные вещества (крахмал, сахар), например у моркови, репы, свеклы. Такие видоизменения главного корня называют корнеплодами.У георгины питательные вещества откладываются в утолщенных придаточных корнях, их называют корнеклубнями.Встречаются в природе и другие видоизменения корней: корни-прицепки(у лиан, плюща), воздушные корни(у монстеры, орхидеи), ходульные корни(у мангровых растений – баньяна), дыхательные корни(у болотных растений).

    Растет корень верхушкой, где находятся клетки образовательной ткани – точка роста.Она защищена корневым чехликом. Корневые волоскивсасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами в зоне всасывания.По проводящей системекорня вода и минеральные вещества поступают вверх к стеблям и листьям, а вниз передвигаются органические вещества.

    Побег – это сложный вегетативный орган, состоящий из почек, стебля и листьев. Наряду с вегетативными у цветковых растений имеются генеративные побеги, на которых развиваются цветки.

    Побег образуется из зародышевой почки семени. Развитие побегов многолетних растений из почек хорошо заметно весной.

    По расположению почки на стебле различают верхушечнуюи боковые почки.Верхушечная почка обеспечивает рост побега в длину, а боковые – его ветвление. Почка снаружи покрыта плотными чешуями, часто пропитанными смолистыми веществами, внутри находятся зачаточный побег с конусом нарастания и листочки. В пазухах зачаточных листьев располагаются едва заметные зачаточные почки. В генеративной почке находятся зачатки цветков.

    Стебель – это осевая часть побега, на которой располагаются листья и почки. Он выполняет опорную функцию в растении, обеспечивает передвижение воды и минеральных веществ от корня вверх к листьям, органических веществ – вниз, от листьев к корню.

    Внешне стебли весьма разнообразны: у кукурузы, подсолнечника, березы – прямостоячие; у пырея, лапчатки – ползучие; у вьюнка, хмеля – вьющиеся; у гороха, лианы, винограда – лазящие.

    Внутреннее строение стебля различно у однодольных и двудольных растений (рис. 63).

    Рис. 63.Внутреннее строение стебля. Поперечный разрез: 1 – стебля кукурузы (сосудистые пучки располагаются по всему стеблю); 2 – ветки липы

    Page 7

    У двудольного растениястебель снаружи покрыт кожицей – эпидермой,у многолетних одревесневших стеблей кожица заменяется пробкой.Под пробкой располагается луб, образованный ситовидными трубками, обеспечивающими перемещение органических веществ по стеблю. Лубяные механические волокна придают стеблю прочность. Пробка и луб образуют кору.

    К центру от луба находится камбий – одинарный слой клеток образовательной ткани, обеспечивающий рост стебля в толщину. Под ним располагается древесинас сосудами и механическими волокнами. По сосудам перемещаются вода и минеральные соли, а волокна придают древесине прочность. При нарастании древесины образуются годичные кольца,по которым определяется возраст дерева.

    В центре стебля расположена сердцевина.Она выполняет запасающую функцию, в ней откладываются органические вещества.

    2.У однодольных растенийстебель не разделен на кору, древесину и сердцевину, камбиальное кольцо у них отсутствует. Проводящие пучки, состоящие из сосудов и ситовидных трубок, равномерно располагаются по всему стеблю. Например, у злаков стебель – соломина, внутри полый, а проводящие пучки располагаются по периферии.

    У ряда растений встречаются видоизмененные стебли: колючки у боярышника, служащие для защиты; усики у винограда– для прикрепления к опоре.

    Лист – это важный вегетативный орган растения, выполняющий основные функции: фотосинтез, испарение воды и газообмен.

    У растений различают несколько типов листорасположения: очередное,когда листья расположены поочередно друг за другом, супротивное – листья располагаются друг напротив друга и мутовчатое – три и более листа отходят от одного узла (рис. 64).

    Рис. 64.Листорасположение: 1 – очередное; 2 – супротивное; 3 – мутовчатое

    Лист состоит из листовой пластинкии черешка,иногда имеются прилистники. Листья без черешка называют сидячими.У некоторых растений (злаки) бесчерешковые листья образуют трубку – влагалище, обхватывающую стебель. Такие листья называют влагалищными(рис. 65).

    Рис. 65. Виды листьев (А): 1– черешковый; 2 – сидячий; 3 – влагалищный; жилкование листьев (Б): 1 – параллельное; 2 – дуговое; 3 – сетчатое

    Листья могут быть простыми и сложными. Простой листимеет одну листовую пластинку, а сложный – несколько листовых пластинок, расположенных на одном черешке (рис. 66).

    Рис. 66. Листья простые: 1 – линейный; 2 – ланцетный; 3 – эллиптический; 4 – яйцевидный; 5 – сердцевидный; 6 – округлый; 7 – стреловидный; сложные: 8 – парноперистый; 9 – непарноперистый; 10 – тройчатый; 11 – пальчатосложный

    Разнообразны формы листовых пластинок. У простых листьев листовые пластинки могут быть цельными и рассеченными с различными краями: зубчатыми, пильчатыми, городчатыми, волнистыми. Сложные листья могут быть парно– и непарноперистосложными, пальчатосложными, тройчатыми.

    В листовой пластине находится система жилок,выполняющих опорную и транспортную функции. Различают сетчатое жилкование (у большинства двудольных растений), параллельное (злаки, осоки) и дуговое (ландыш) (см. рис. 65).

    Внутреннее строение листа (рис. 67). Снаружи лист покрыт эпидермой – кожицей,которая защищает внутренние части листа, регулирует газообмен и испарение воды. Клетки кожицы бесцветны. На поверхности листа могут быть выросты клеток кожицы в виде волосков. Их функции различны. Одни защищают растение от поедания животными, другие – от перегрева. Листья некоторых растений покрыты восковым налетом, плохо пропускающим влагу. Это способствует уменьшению потери воды с поверхности листьев.

    Рис. 67.Внутреннее строение листа: 1 – кожица; 2 – устьице; 3 – столбчатая ткань; 4 – губчатая ткань; 5 – жилка листа

    На нижней стороне листа у большинства растений в эпидерме находятся многочисленные устьица – отверстия, образованные двумя замыкающими клетками. Через них осуществляются газообмен, испарение воды. Днем устьичная щель открыта, а на ночь закрывается.

    Внутренняя часть листа образована основной ассимилирующей тканью,обеспечивающей процесс фотосинтеза. Она состоит из двух типов зеленых клеток – столбчатых,расположенных вертикально, и округлых, рыхло расположенных губчатых.Они содержат большое количество хлоропластов, которые и придают зеленый цвет листу. Мякоть листа пронизана жилками, образованными проводящими сосудами и ситовидными трубками, а также волокнами, придающими прочность. По жилкам синтезированные в листе органические вещества передвигаются к стеблю и корням, а обратно идет приток воды и минеральных веществ.

    В наших широтах ежегодно наблюдается массовое сбрасывание листвы – листопад.Это явление имеет важное приспособительное значение, оно предохраняет растение от иссушения, замерзания, предотвращает поломку ветвей деревьев. Кроме того, с мертвыми листьями растение освобождается от ненужных и вредных для него веществ.

    Многие растения имеют видоизмененные листья, выполняющие специфические функции. Усики гороха, цепляясь за опору, поддерживают стебель, в чешуйчатых листьях лука запасаются питательные вещества, колючки барбариса предохраняют его от поедания, ловушки росянки заманивают и ловят насекомых.

    У большинства многолетних травянистых растений происходит видоизменение побегов,которые приспособились к выполнению разнообразных функций (рис. 68).

    Рис. 68.Видоизменения побегов: 1 – корневище купены; 2 – луковица лука; 3 – клубень картофеля

    Корневище – это видоизмененный подземный побег, выполняющий функции корня, а также служащий для запасания питательных веществ и вегетативного размножения растений. В отличие от корня корневище имеет чешуйки – видоизмененные листья и почки, оно растет горизонтально в земле. От него отрастают придаточные корни. Корневище имеется у ландыша, осоки, купены, пырея ползучего.

    У земляники образуются надземные видоизмененные столоны – усы, обеспечивающие вегетативное размножение. При соприкосновении с землей они укореняются с помощью придаточных корней и образуют розетку листьев.

    Подземные столоны – клубни у картофеля – это также видоизмененные побеги. В хорошо развитой сердцевине их сильно утолщенного стебля запасаются питательные вещества. На клубнях можно видеть глазки – почки, расположенные по спирали, из которых развиваются надземные побеги.

    Луковица – это укороченный побег с сочными листьями. Нижняя часть – донце является укороченным стеблем, от которого отрастают придаточные корни. Луковица образуется у многих лилейных (тюльпана, лилий, нарциссов).

    Видоизмененные побеги служат для вегетативного размножения растений.

    Генеративные органы – цветок, плоди семя – обеспечивают половое размножение растений.

    1. Строение цветка(рис. 69).

    Рис. 69.Строение цветка: 1 – завязь; 2 – столбик; 3 – рыльце пестика с прорастающей пыльцой; 4 – тычинки; 5 – чашелистики; 6 – лепестки; 7 – цветоножка

    Цветок – это укороченный видоизмененный генеративный побег, орган размножения покрытосеменных растений.

    Цветок располагается на цветоножке.Расширенная часть цветоножки называется цветоложем,на котором расположены все части цветка. В центре цветка находятся его главные части: пестик и тычинки. Пестик – женский орган цветка, тычинки – мужской орган. Пестик обычно состоит из рыльца, столбикаи завязи.В завязи находятся семязачатки,в которых развивается и созревает яйцеклетка. Тычинки состоят из тычиночной нити и пыльников. В пыльниках развивается пыльцевое зерно, в котором образуются спермии.

    Внутренние части цветка защищены листочками околоцветника.Наружные зеленые листочки – чашелистикиобразуют чашечку,внутренние лепесткиобразуют венчик.Двойным называют околоцветник, состоящий из чашечки и венчика, а простым – из одинаковых листочков. У вишни, гороха, розы околоцветник двойной, у тюльпана, ландыша – простой. Околоцветник служит для защиты внутренних частей цветка и привлечения опылителей, поэтому он часто имеет яркую окраску. У ветроопыляемых растений околоцветник нередко редуцирован или представлен чешуйками и пленками (злаки, береза, ива, осина, тополь).

    У некоторых растений в цветках имеются особые желёзки – нектарники,которые выделяют сахаристую пахучую жидкость – нектар, служащую для привлечения опылителей.

    По наличию тычинок и пестиков различают два типа цветков. Цветки, имеющие пестик и тычинки (яблоня, вишня), называются обоеполыми,только тычинки или пестики – однополыми(огурец, тополь).

    Если тычиночные и пестичные цветки располагаются на одной особи, то растения называются однодомными(кукуруза, дуб, лещина, огурец), а если на разных – то двудомными(тополь, ива, верба, облепиха).

    Соцветия.Растения могут обладать крупными одиночными или многочисленными мелкими цветками. Мелкие цветки, собранные вместе, называют соцветиями.Соцветия лучше заметны для опылителей, более эффективно опыляются ветром. Различают несколько типов соцветий (рис. 70).

    Рис. 70.Типы соцветий: 1 – кисть; 2 – колос; 3 – початок; 4 – зонтик; 5 – головка; 6 – корзинка; 7 – щиток; 8 – сложный зонтик; 9 – метелка; 10 – сложный колос

    Колос характеризуется наличием сидячих (без цветоножек) цветков на главной оси (подорожник). Сложный колос образован несколькими простыми колосками (пшеница, рожь).

    Початок имеет толстую центральную ось, на которой располагаются сидячие цветки (белокрыльник). В соцветии кисть (ландыш, черемуха) цветки на цветоножках располагаются на общей оси один за другим. В соцветии корзинка (ромашка, одуванчик) множество сидячих цветков расположено на широкой утолщенной блюдцевидной оси. У соцветия головка (клевер) мелкие сидячие цветки располагаются на укороченной шаровидной оси. В простом зонтике (вишня, примула) на главной укороченной оси цветки находятся на одинаковых длинных цветоножках. У моркови, петрушки соцветия состоят из группы простых зонтиков и образуют сложный зонтик.

    У щитка, в отличие от кисти, цветки располагаются в одной плоскости, поэтому отходящие от центральной оси цветоножки имеют разную длину (тысячелистник, груша).

    Метелка – это сложное соцветие, имеющее несколько боковых ответвлений, состоящих из кистей, щитков (овес, сирень, мужские цветки кукурузы).

    В некоторых соцветиях часть цветков состоит только из венчика, а пестик и тычинки отсутствуют: например, белые лепестки ромашки, крупные желтые – подсолнечника. Они служат для привлечения насекомых и располагаются по краям соцветия, а настоящие обоеполые цветки располагаются в центре.

    Половое размножение цветковых растений.Для образования семени необходимо, чтобы пыльца с тычинок попала на рыльце пестика, т. е. произошло опыление.Если пыльца попадает на рыльце того же цветка, то происходит самоопыление(фасоль, горох, пшеница). При перекрестном опылениипыльца с тычинок одного цветка попадает на рыльце пестика другого.

    Мелкую сухую пыльцу может переносить ветер (ольха, орешник, береза). У ветроопыляемыхрастений цветки обычно мелкие, собранные в соцветия, околоцветник отсутствует или слабо развит. Могут переносить пыльцу насекомые (насекомоопыляемыерастения), а также птицы и некоторые млекопитающие. Цветки таких растений обычно яркие, ароматные, содержат нектар. Пыльца в большинстве случаев клейкая, имеет выросты – крючки.

    Человек может в своих целях переносить пыльцу с тычинок на рыльце пестиков, такое опыление называется искусственным.Искусственное опыление используют для получения более высоких урожаев, выведения новых сортов растений.

    В тычинках формируется мужской гаметофит – пыльцевые зерна (пыльца),состоящие из двух клеток – вегетативной и генеративной. В генеративной клетке образуются мужские половые клетки – спермии.

    В завязи пестика в семяпочке образуется женский гаметофит – восьмиядерный зародышевый мешок.Это фактически одна клетка, содержащая 8 гаплоидных ядер, где одно наиболее крупное, расположенное у пыльцевхода, называется яйцеклеткой,а два ядра поменьше, располагающиеся в центре, – центральными ядрами.При попадании пыльцы на рыльце пестика вегетативная клетка прорастает в пыльцевую трубочку, перемещая генеративную клетку к пыльцевходу – микропиле.Через пыльцевход два спермия проникают в зародышевый мешок – и происходит оплодотворение. Один спермий сливается с яйцеклеткой и образует зиготу,из которой развивается зародыш семени. Второй спермий сливается с двумя центральными ядрами, образуя триплоидный эндоспермсемени, в котором могут запасаться питательные вещества. Из покрова семязачатка образуется семенная кожура. Такой процесс оплодотворения называется двойным.Он открыт русским ботаником С. Г. Навашиным в 1898 г. Разросшаяся стенка завязи или другие части цветка образуют плод.

    Рис. 71.Строение семян двудольного (А – фасоль) и однодольного (Б – пшеница) растений: 1 – семенная кожура; 2 – семядоли; 3 – зародышевый корешок; 4 – зародышевый стебелек с почечкой; 5 – эндосперм

    2. Семя.Семя состоит из семенной кожуры, зародышаи эндосперма(рис. 71). Снаружи оно покрыто плотной защитной семенной кожурой. В зародыше различают корешок, стебелек, почечкуи семядоли.Семядоли – это первые зародышевые листья растения. В зависимости от количества семядолей в зародыше различают однодольные растения (одна семядоля) и двудольные растения (две семядоли).

    Питательные вещества могут находиться в семядолях или особой запасающей ткани – эндосперме,в этом случае семядоли почти не развиты.

    3. Плод.Плод – это сложное образование, в его формировании могут принимать участие не только пестик, но и другие части цветка: основания лепестков, чашелистиков и цветоложе. Плод, образованный из нескольких пестиков, называется сборным(малина, ежевика).

    Форма плодов очень разнообразна. В зависимости от количества семян различают односемянныеи многосемянныеплоды, что связано с количеством семяпочек в завязи. Различают также сочныеи сухиеплоды (рис. 72).

    Рис. 72.Плоды сочные: 1 – ягода (помидор); 2 – костянка (вишня); 3 – яблоко (груша); 4 – многоорешек (малина); 5 – тыквина (огурец); сухие: 6 – семянка (подсолнечник); 7 – зерновка (пшеница); 8 – боб (горох); 9 – орех (лещина); 10 – стручок (редька); 11 – коробочка (мак)

    Костянка– сочный односемянный плод (вишня, слива, абрикос).

    Ягода – сочный многосемянный плод (томаты, смородина, крыжовник).

    Яблоко – сочный многосемянный плод, образованный не из завязи, а из других частей цветка (груша, слива, яблоко).

    Тыквина – сочный многосемянный плод, семена располагаются в центральной части (тыква, дыня, огурец).

    Померанец – сочный многосемянный плод у цитрусовых (лимон, апельсин).

    Зерновка – сухой односемянный нераскрывающийся плод (кукуруза, рис, пшеница), в котором околоплодник срастается с семенной кожурой.

    Семянка– сухой односемянный нераскрывающийся плод (подсолнечник, одуванчик), в котором околоплодник не срастается с кожурой.

    Орех – сухой односемянный плод с одревесневшим околоплодником (орешник-лещина, грецкий орех).

    Боб – сухой многосемянный вскрывающийся плод (горох, фасоль).

    Коробочка – сухой многосемянный плод (лен, мак), в котором семена высыпаются из многочисленных отверстий или трещин.

    Стручок – сухой многосемянный вскрывающийся плод, семена располагаются на внутренней перегородке (капуста, пастушья сумка, редис).

    Page 8

    Растительный мир очень разнообразен. Наряду с многоклеточными существуют и одноклеточные организмы. Они относятся к наиболее примитивным, эволюционно более древним формам. Царство растенийделят на два подцарства – низшиеи высшие растения.

    К низшим растениям относятся разнообразные водоросли, к высшим – споровые (мхи, плауны, хвощи, папоротники) и семенные растения (голосемянные и покрытосемянные).

    Низшие растениявключают большую группу одноклеточных и многоклеточных растений, объединенных общим названием «водоросли».

    Водоросли – древнейшие представители растительного мира, общее их количество составляет около 40 тыс. видов. Среди них встречаются как одноклеточные, микроскопических размеров растения, так и многоклеточные гиганты (рис. 73). Среда их обитания преимущественно водная, но встречаются они в почве, на коре деревьев и даже в снегу – снежная хламидомонада. Скопления этой водоросли придают таящему снегу различные оттенки – от красного до зеленого.

    Рис. 73.Одноклеточные водоросли: 1 – хламидомонада; 2 – хлорелла; 3 – нитчатая водоросль спирогира; 4 – колониальная водоросль вольвокс; многоклеточные водоросли: 5 – ламинария; 6 – порфира

    Отличительной особенностью водорослей является отсутствие дифференциации на ткани и органы. Тело простейших водорослей состоит из одной клетки. Группы клеток могут объединяться и образовывать колонии – колониальные формы. Многоклеточные водоросли могут иметь нитчатую форму или пластинчатое строение.

    Тело многоклеточных водорослей называется талломомили слоевищем.Воду и минеральные соли они всасывают всей поверхностью.

    Во всех клетках водорослей имеются хроматофоры – органоиды, в которых протекает процесс фотосинтеза. Окраска хроматофоров, а следовательно и водорослей, зависит от содержания красящего пигмента и может быть зеленой, желтой, бурой, красной. Но зеленый пигмент – хлорофилл имеется у всех водорослей. В основу классификации водорослей на различные типы положены строение тела и состав красящих пигментов.

    Размножаются водоросли чаще бесполым путем:одноклеточные – делением клетки на две или четыре, а многоклеточные – вегетативно: частями слоевища или спорами. При половом размножении гаметы сливаются попарно и образуют зиготу. Из зиготы после периода покоя путем деления возникают споры, дающие начало новым организмам. У некоторых водорослей половой процесс более сложный.

    В пробе воды из пресного водоема легко найти представителей зеленых водорослей.Например, подвижную одноклеточную водоросль – хламидомонаду. Размножаясь в больших количествах, она придает воде зеленоватый оттенок, вызывает ее цветение. Под микроскопом хорошо видно, что клетка имеет округлую форму, покрыта прочной оболочкой с двумя или четырьмя жгутиками, с помощью которых она активно передвигается. В клетке хорошо заметны ядро, цитоплазма, стигма – светочувствительный «глазок» красного цвета, вакуоль с клеточным соком, две пульсирующие вакуоли и зеленый чашевидный хроматофор.

    Некоторые зеленые водоросли не имеют жгутиков и плавают в воде пассивно, например хлорелла. Ее округлые клетки достигают размеров до 15 мкм. Она очень активно размножается бесполым путем, синтезируя большое количество органического вещества (до 40 г сухой массы с 1 м2 за сутки). Эту особенность используют для получения кормов. Кроме того, хлореллу разводят на водоочистительных станциях для биологической очистки сточных вод, на космических кораблях и подводных лодках для поддержания нормальной концентрации кислорода в воздухе.

    На дне водоемов можно найти зеленые «подушки», образованные скоплением нитчатой водоросли – спирогиры. Это многоклеточная водоросль, каждая нить которой состоит из вытянутых цилиндрических клеток со спирально закрученным хроматофором. Другим представителем нитчатых многоклеточных водорослей является улотрикс. Его строение схоже со спирогирой, но хроматофор имеет форму полукольца.

    Бурые водорослишироко распространены в морях и океанах, некоторые из них могут достичь огромных размеров – до 50 м. Крепятся эти гиганты ко дну с помощью особых выростов – ризоидов.Заросли водорослей – прибежище для многих морских обитателей, место нереста морских рыб, например дальневосточной сельди.

    Морскую водоросль – ламинарию (морскую капусту) человек использует в пищу, в качестве корма для животных, как удобрение. Водоросль саргассум образует большие скопления в Атлантическом океане.

    Из бурых водорослей получают вещества, необходимые в производстве кондитерских изделий.

    Красные водорослиобычно обитают на большой глубине (до 200 м). Это наиболее высокоорганизованная группа водорослей. Некоторые из них обладают способностью поглощать из морской воды и накапливать в своих слоевищах соли кальция. Поэтому они иногда напоминают кораллы. Ученые полагают, что многие рифы в южной части Тихого океана образованы отмершими частями красных водорослей.

    Население прибрежных районов Китая, Кореи, Японии использует красные водоросли в пищу. В промышленности из них получают агар.Агар необходим для производства пастилы, мармелада, нечерствеющего хлеба, специальных сред для выращивания на них микроорганизмов.

    Page 9

    Подцарство высших растений объединяет многоклеточные растительные организмы, тело которых расчленено на органы – корень, стебель, листья. Их клетки дифференцированы на ткани, специализированы и выполняют определенные функции.

    По способу размножения высшие растения разделяют на споровыеи семенные.К споровым растениям относят мхи, плауны, хвощи, папоротники.

    Мхи – это одна из самых древних групп высших растений. Представители этой группы наиболее просто устроены, их тело расчленено на стебель и листья. Они не имеют корней, а у наиболее простых – печеночных мхов даже отсутствует деление на стебель и листья, тело имеет вид слоевища. Прикрепляются мхи к субстрату и всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами с помощью ризоидов – выростов наружного слоя клеток. Это в основном многолетние растения небольших размеров: от нескольких миллиметров до десятка сантиметров (рис. 74).

    Рис. 74.Мхи: 1 – маршанция; 2 – кукушкин лен; 3 – сфагнум

    Для всех мхов характерно чередование поколений полового (гаметофита)и бесполого (спорофита),причем гаплоидный гаметофит преобладает над диплоидным спорофитом. Эта черта резко отличает их от остальных высших растений.

    На листостебельном растении или слоевище в половых органах развиваются половые клетки: сперматозоидыи яйцеклетки.Оплодотворение происходит только в присутствии воды (после дождя или в половодье), по которой передвигаются сперматозоиды. Из образовавшейся зиготы развивается спорофит – спорогон с коробочкой на ножке, в которой образуются споры. После созревания коробочка вскрывается, и споры распространяются ветром. При попадании во влажную почву спора прорастает и дает начало новому растению.

    Мхи – довольно распространенные растения. В настоящее время их насчитывается около 30 тыс. видов. Они неприхотливы, выдерживают сильные морозы и длительную жару, но растут только во влажных тенистых местах.

    Тело печеночных мховредко ветвится и обычно представлено листовидным слоевищем, с тыльной стороны которого отходят ризоиды. Селятся они на скалах, камнях, стволах деревьев.

    В хвойных лесах и на болотах можно встретить мох – кукушкин лен. Его стебельки, усаженные узкими листьями, растут очень густо, образуя на почве сплошные зеленые ковры. К почве кукушкин лен прикрепляется ризоидами. Кукушкин лен – растение раздельнополое, т. е. у одних особей развиваются мужские, а у других – женские половые клетки. На женских растениях после оплодотворения образуются коробочки со спорами.

    Очень широко распространены белые,или сфагновые, мхи.Накапливая в своем теле большое количество воды, они способствуют заболачиванию почвы. Это связано с тем, что листья и стебель сфагнума, наряду с зелеными клетками, содержащими хлоропласты, имеют мертвые бесцветные клетки с порами. Именно они и поглощают воду в 20 раз больше своей массы. Ризоиды у сфагнума отсутствуют. К почве он прикрепляется нижними частями стебля, которые, постепенно отмирая, превращаются в сфагновый торф. Доступ кислорода в толщу торфа ограничен, кроме того, сфагнум выделяет специальные вещества, предотвращающие размножение бактерий. Поэтому попавшие в торфяное болото различные предметы, погибшие животные, растения часто не сгнивают, а хорошо сохраняются в торфе.

    В отличие от мхов остальные споровые имеют хорошо развитую корневую систему, стебли и листья. Более 400 млн лет назад они доминировали среди древесных организмов на Земле и образовывали густые леса. В настоящее время это немногочисленные группы в основном травянистых растений. В жизненном цикле преобладающим поколением является диплоидный спорофит, на котором образуются споры. Споры разносятся ветром и при благоприятных условиях прорастают, образуя небольшой заросток – гаметофит.Это зеленая пластинка величиной от 2 мм до 1 см. На заростке образуются мужские и женские гаметы – сперматозоиды и яйцеклетка. После оплодотворения из зиготы развивается новое взрослое растение – спорофит.

    Плауны – очень древние растения. Ученые полагают, что они появились около 350–400 млн лет назад и образовывали густые леса из деревьев высотой до 30 м. В настоящее время их осталось очень мало, и это многолетние травянистые растения. В наших широтах наиболее известен плаун булавовидный (рис. 75). Его можно встретить в хвойных и смешанных лесах. Стелющийся по земле стебель плауна крепится к почве придаточными корнями. Мелкие шиловидной формы листья густо покрывают стебель. Размножаются плауны вегетативно – участками побегов и корневищ.

    Рис. 75.Папоротниковидные: 1 – хвощ; 2 – плаун; 3 – папоротник

    Спорангии развиваются на прямостоячих побегах, собранных в виде колосков. Созревшие мелкие споры разносятся ветром и обеспечивают размножение и распространение растения.

    Хвощи – небольшие многолетние травянистые растения. Они имеют хорошо развитое корневище, от которого отходят многочисленные придаточные корни. Членистые стебли, в отличие от стеблей плаунов, растут вертикально вверх, от главного стебля отходят боковые побеги. На стебле расположены мутовки очень мелких чешуйчатых листочков. Весной на зимующих корневищах вырастают бурые весенние побеги со спороносными колосками, которые после созревания спор отмирают. Летние побеги зеленые, ветвящиеся, фотосинтезируют и запасают питательные вещества в корневищах, которые перезимовывают, а весной образуют новые побеги (см. рис. 74).

    Стебли и листья хвощей жесткие, пропитаны кремнеземом, поэтому животные их не едят. Хвощи растут в основном на полях, лугах, болотах, по берегам водоемов, реже в сосновых лесах. Хвощ полевой, трудноискоренимый сорняк полевых культур, используется как лекарственное растение. Стебли разных видов хвощей за счет наличия кремнезема используют как полировочный материал. Хвощ болотный ядовит для животных.

    Папоротники, как хвощи и плауны, в каменноугольном периоде были процветающей группой растений. Сейчас их насчитывается около 10 тыс. видов, большинство которых распространено во влажных тропических лесах. Размеры современных папоротников колеблются от нескольких сантиметров (травы) до десятков метров (деревья влажных тропиков). Папоротники наших широт – травянистые растения с укороченным стеблем и перистыми листьями. Под землей находится корневище – подземный побег. Из его почек над поверхностью развиваются длинные, сложные перистые листья – вайи. Они обладают верхушечным ростом. От корневища отходят многочисленные придаточные корни. Вайи тропических папоротников достигают в длину 10 м.

    В наших краях наиболее распространены папоротники орляк, щитовник мужской и др. Весной, как только оттает почва, от корневища отрастает укороченный стебель с розеткой красивых листьев. Летом на нижней стороне листьев появляются бурые бугорки – сорусы,представляющие собой скопления спорангиев. В них образуются споры.

    Молодые листья мужского папоротника используются человеком в пищу, как лекарственное растение. Вайи орляка используют для оформления букетов. В тропических странах некоторые виды папоротников разводят на рисовых полях для обогащения почвы азотом. Некоторые из них стали декоративными, оранжерейными и комнатными растениями, например нефролепис.

    Page 10

    Голосеменные растения.Современные голосеменные растения представлены около 700 видами деревьев и кустарников.

    Главное отличие голосеменных от ранее изученных растений – наличие семян и редукция гаметофита. Образование половых клеток, оплодотворение и созревание семян происходят на взрослом растении – спорофите. Семя лучше переносит неблагоприятные условия, способствует распространению растения.

    Рассмотрим особенности размножения голосеменных растений на примере сосны (рис. 76). Весной, в конце мая, у сосны в светло-зеленых мужских шишках образуется пыльца – мужской гаметофит, содержащий половые клетки – два спермия. Сосна начинает «пылить», облака пыльцы разносятся ветром. На верхушках побегов развиваются женские красноватые шишечки, состоящие из чешуек. На них располагаются открыто (голо) по две семяпочки, отсюда и название – голосеменные. В семяпочках созревает по две яйцеклетки. Пыльца попадает непосредственно на семяпочки и прорастает внутрь. После этого чешуйки плотно смыкаются и склеиваются между собой смолой. После оплодотворения формируется семя. Семена сосны созревают через 1,5 года после опыления. Они становятся бурыми, чешуйки раздвигаются, зрелые семена с крылышками высыпаются и разносятся ветром.

    Рис. 76.Цикл развития хвойных (сосны): 1 – мужская шишка; 2 – микроспорофилл с микроспорангием; 3 – пыльца; 4 – женская шишка; 5 – мегаспоро-филл; 6 – чешуйка с двумя семязачатками; 7 – чешуя с двумя семенами в шишке третьего года; 8 – проросток

    Голосеменные подразделяются на четыре класса.

    Класс хвойныесодержит около 560 современных видов растений. Все хвойные – это деревья и кустарники. Трав среди них нет. Это сосны, пихты, ели, лиственницы, можжевельник. Они образуют хвойные и смешанные леса, которые занимают огромные пространства. Свое название эти растения получили из-за своеобразных листьев – хвои.Обычно они игольчатые, покрытые слоем кутикулы, их устьица погружены в мякоть листа, что снижает испарение воды. Многие деревья относятся к вечнозеленым растениям. Среди хвойных наших лесов известны и широко распространены различные виды сосен – сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедр) и др. Это высокие мощные деревья (до 50–70 м) с хорошо развитой, глубоко уходящей корневой системой и округлой кроной, расположенной у взрослых растений на верхушках. Хвоинки располагаются у разных видов по 2, 3, 5 штук в пучке.

    На территории России встречается девять видов ели – ель обыкновенная (европейская), сибирская, канадская (голубая) и др. В отличие от сосны крона елей пирамидальная, а корневая система – поверхностная. Хвоинки располагаются по одной.

    Древесина сосны и ели – хороший строительный материал, из нее получают смолу, скипидар, канифоль, деготь. Семена и хвоя служат кормом для птиц и зверей. В них содержится большое количество витамина С. Семена кедра– кедровые орешки местное население собирает и использует в пищу.

    Большое значение имеет и пихта сибирская, произрастающая в России. Ее древесина идет на изготовление музыкальных инструментов.

    В отличие от вечнозеленых сосен и елей лиственницы – деревья листопадные. Хвоя у них мягкая, плоская. Наиболее распространены лиственницы сибирская и даурская. Древесина у них прочная, долговечная, хорошо противостоит гниению. Она используется в кораблестроении, для изготовления паркета, мебели, получения скипидара и канифоли. Разводят ее и в парках как декоративное растение.

    К хвойным также относятся кипарис, туя, можжевельник. Можжевельник обыкновенный – вечнозеленый кустарник, встречается почти повсеместно. Шишки его ягодообразные, сочные, мелкие, их используют в медицине и в пищу.

    Одно из самых высоких (до 135 м) деревьев планеты – секвойя, или мамонтово дерево. По высоте оно уступает лишь эвкалипту.

    Более древними голосеменными являются представители другого класса – саговники. Своего расцвета они достигли в каменноугольном периоде. Они встречаются во всех частях света, кроме Европы, и внешне напоминают пальму. Другим представителем реликтовых голосеменных является гинкго. Эти деревья сохранились лишь в Японии, Корее и Китае.

    Покрытосеменные растения.Покрытосеменные, или цветковые, растения появились относительно недавно, примерно 150 млн лет назад, но быстро распространились и завоевали всю нашу планету. Сейчас это самая многочисленная группа растений, насчитывающая около 250 тыс. видов.

    Это наиболее высокоорганизованные из высших растений. Они имеют сложноустроенные органы, высокоспециализированные ткани, обладают более совершенной проводящей системой. Для них характерны интенсивный обмен веществ, быстрый рост и высокая приспособленность к различным экологическим условиям.

    Главная особенность этих растений в том, что семяпочка у них защищена от неблагоприятных воздействий и располагается в завязи пестика. Отсюда и их название – покрытосеменные растения.Покрытосеменные имеют цветок – генеративный орган и семя, защищенное плодом. Цветок служит для привлечения опылителей (насекомых, птиц), защищает репродуктивные органы – тычинки и пестик.

    Цветковые растения представлены всеми тремя жизненными формами: деревьями, кустарниками, травами. Среди них есть как однолетние, так и многолетние растения. Некоторые из них вторично перешли к жизни в воде, утратив или упростив некоторые органы и ткани. Например, ряска, элодея, стрелолист, водяная лилия. Цветковые – это единственная группа растений, которая образует на суше сложные многоярусные сообщества.

    Покрытосеменные растения делятся на два класса по числу семядолей в зародыше семени: двудольныеи однодольные(таб. 5).

    Двудольные растения – более многочисленный класс, в него входят более 175 тыс. видов, объединенных в 350 семейств. Отличительные признаки класса: корневая система обычно стержневая, но у травянистых форм может быть и мочковатой; наличие камбия и дифференцированность коры, древесины и сердцевины в стебле; листья простые и сложные с сетчатым и дуговым жилкованием, черешковые и сидячие; цветки четырех– и пятичленные; зародыш семени имеет две семядоли. К двудольным относится большинство хорошо известных растений. Это все деревья: дуб, ясень, клен, береза, ива, осина и т. д.; кустарники: боярышник, смородина, барбарис, бузина, сирень, лещина, крушина и т. д., а также многочисленные травянистые растения: василек, лютик, фиалка, лебеда, редис, свекла, морковь, горох и др.

    Однодольные растениясоставляют примерно 1/4 всех покрытосеменных и объединяют около 60 тыс. видов.

    Отличительные признаки класса: мочковатая корневая система; стебель в основном травянистый, камбий отсутствует; листья простые, часто с дуговым и параллельным жилкованием, сидячие и влагалищные; цветки трехчленные, редко четырех– или двухчленные; зародыш семени имеет одну семядолю. Преобладающая жизненная форма однодольных – травы, многолетние и однолетние, древовидные формы встречаются редко.

    Это многочисленные злаки, агавы, алоэ, орхидеи, лилии, тростники, осоки. Из однодольных деревьев можно упомянуть пальмы (финиковая, кокосовая, сейшельская).

    Таблица 5

    Page 11

    Важнейшие семейства покрытосеменных растений

    Продолжение табл. 5

    Окончание табл. 5

    На Земле обитает более 2 млн животных, и список этот постоянно пополняется.

    Наука, изучающая строение, поведение, особенности жизнедеятельности животных, называется зоологией.

    Размеры животных колеблются от нескольких микрон до 30 м. Одни из них видны только в микроскоп, как, например, амеба и инфузории, а другие относятся к гигантам. Это киты, слоны, жирафы. Среда обитания животных самая разнообразная: это вода, суша, почва и даже живые организмы.

    Имея общие черты с другими представителями эукариот, животные имеют и существенные отличия. Клетки животных лишены оболочки и пластид. Питаются они готовыми органическими веществами. Значительная часть животных активно двигается и имеет специальные органы движения.

    Царство животныхразделено на два подцарства: одноклеточные (простейшие)и многоклеточные.

    Простейшие – это организмы, состоящие из одной клетки (рис. 77), которой свойственны все функции живого организма. К простейшим относится около 15 тыс. видов, среди которых морские и пресноводные животные, почвенные и паразитические формы. У самых мелких клеточных паразитов размеры клеток достигают 5 мкм. Самые крупные, свободноживущие, имеют размеры до 699 мкм. Увидеть простейших можно в микроскоп, где при большом увеличении хорошо заметны клеточные органеллы. Для многих простейших характерна стадия цисты.Клетка покрывается специальной защитной оболочкой, что позволяет ей переживать неблагоприятные условия. Для простейших характерно бесполое размножение путем деления. Процесс протекает достаточно быстро, за сутки одна клетка простейших может дать несколько поколений. Возможно и половое размножение простейших, но этот процесс в жизненном цикле встречается реже.

    Рис. 77.Простейшие: 1– амеба; 2 – эвглена зеленая; 3 – фораминиферы (раковины); 4 – инфузория-туфелька (1 – большое ядро; 2 – малое ядро; 3 – клеточный рот; 4 – клеточная глотка; 5 – пищеварительная вакуоль; 6 – порошица; 7 – сократительные вакуоли; 8 – реснички)

    Простейших делят на несколько типов, наиболее широко распространенные и значимые из них Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.

    Саркодовые (Корненожки).Типичным представителем саркодовых является амеба. Амеба – это пресноводное свободноживущее животное, не имеющее постоянной формы тела. Клетка амебы при движении образует псевдоподии,или ложноножки,которые служат также для захвата пищи. В клетке хорошо заметны ядро и пищеварительные вакуоли, которые образуются на месте захвата амебой пищи. Кроме того, имеется и сократительная вакуоль,через которую удаляются избыток воды и жидкие продукты обмена. Размножается амеба простым делением. Дыхание происходит через всю поверхность клетки. Амеба обладает раздражимостью: положительной реакцией на свет и пищу, отрицательной – на соль.

    В кишечнике человека может паразитировать дизентерийная амеба. Она разъедает стенки кишечника, вызывая кровавый понос.

    Раковинные амебы – фораминиферы имеют наружный скелет – раковину. Она состоит из органического слоя, пропитанного известняком. Раковина имеет многочисленные отверстия – дырочки, через которые высовываются псевдоподии. Величина раковин обычно небольшая, однако у некоторых видов она может достигать 2–3 см. Раковины отмерших фораминифер образуют на морском дне отложения – известняки. Там же обитают и другие раковинные амебы – радиолярии (лучевики).В отличие от фораминифер, они обладают внутренним скелетом, который располагается в цитоплазме и образует иголочки – лучи, часто ажурной конструкции. Кроме органического вещества в состав скелета входят соли стронция – случай в природе единственный. Эти иголки образуют минерал – целестин.

    Жгутиковые.Эти микроскопические животные имеют постоянную форму тела и передвигаются с помощью жгутиков (одного или нескольких). Эвглена зеленая – одноклеточный организм, обитающий в воде. Ее клетка имеет веретеновидную форму, на конце ее находится один жгутик. У основания жгутика расположены сократительная вакуоль и светочувствительный глазок (стигма). Кроме того, в клетке имеются хроматофоры, содержащие хлорофилл. Поэтому эвглена на свету фотосинтезирует, в темноте питается готовыми органическими веществами.

    К жгутиковым относятся и многие паразитические формы. Это трихомонады и лямблии, обитающие в кишечнике человека и животных. Особенно опасны трипаносомы – паразиты крови, переносчиком которых служит африканская муха цеце. При укусе человека зараженной мухой трипаносомы попадают в кровь, вызывают сонливость, истощение и даже смерть (сонная болезнь).

    Споровики.Эти простейшие способны образовывать споры – покоящиеся стадии, покрытые прочной оболочкой. Для споровиков характерен сложный жизненный цикл с чередованием бесполого и полового размножения. Представитель – малярийный плазмодий вызывает малярию. Жизненный цикл этого паразита протекает в организме двух хозяев. Бесполое размножение происходит в крови человека, а половое – в кишечнике комара. Заражение человека происходит при укусе малярийного комара, в слюне которого находится возбудитель – малярийный плазмодий в стадии спорозоита. С током крови спорозоиты попадают в печень, селезенку, где путем деления образуют первое поколение. Далее возбудитель проникает в эритроциты крови, где усиленно размножается. Выход каждого поколения из эритроцитов в кровь сопровождается подъемом температуры и приступом лихорадки, так как в организм попадают ядовитые вещества. Внедряясь в эритроциты, плазмодии разрушают гемоглобин, в результате развивается тяжелая анемия, истощающая больного.

    После нескольких бесполых поколений в эритроцитах появляются клетки, из которых развиваются гаметы. Для дальнейшего развития они должны попасть в кишечник комара анофелеса. Когда комар кусает больного малярией, гаметы с кровью попадают в пищеварительный тракт, где происходит половое размножение и образование спорозоитов.

    Инфузории – самые сложноорганизованные представители простейших, их насчитывается более 7 тыс. видов. Один из наиболее известных представителей – инфузория-туфелька. Это довольно крупное одноклеточное животное, обитающее в пресных водоемах. Ее тело по форме напоминает след туфельки и покрыто плотной оболочкой с ресничками, синхронное движение которых обеспечивает передвижение инфузории. У нее имеется клеточный рот, окруженный ресничками. С их помощью инфузория создает ток воды, с которым в «рот» попадают бактерии и другие мелкие организмы, которыми она питается. В теле инфузории образуется пищеварительная вакуоль, которая может перемещаться по всей клетке. Непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу через специальное место – порошицу. У инфузории два ядра – большое и малое. Малое ядро принимает участие в половом процессе, а большое управляет синтезом белков и ростом клетки. Размножается туфелька как половым, так и бесполым путем. Бесполое размножение через несколько поколений сменяется половым. Далее (§ 58–65) рассматриваются многоклеточные организмы Царства животных.

    Page 12

    Губки.Это самые простые многоклеточные организмы (рис. 78). Примитивность их организации подтверждается отсутствием тканей и органов, хотя тело простейших состоит из различных типов клеток. Это неподвижные животные, часто образующие колонии. Живут они, прикрепившись к субстрату, в морях и океанах, реже – в пресных водоемах. Форма тела губок разнообразна, но чаще всего оно напоминает мешок или бокал, пронизанный многочисленными отверстиями – порами.Тело губки образовано двумя слоями клеток, между которыми располагается студенистая масса – мезоглея.В ней образуется известковый или кремниевый скелет губки, поэтому на ощупь тело твердое. Но иногда скелет образуется полностью из эластичного органического вещества. После смерти организма в этом случае остается упругая пористая масса, которую называют туалетной губкой. Через поры и каналы тела идет постоянная фильтрация воды, вместе с которой в полость попадают пищевые частицы. Они захватываются жгутиковыми клетками внутреннего слоя и перевариваются. Непрерывная работа жгутиков обеспечивает ток воды.

    Живые губки напоминают сырую печенку и имеют резкий специфический запах. Иногда они содержат токсичные вещества, поэтому другие животные редко используют их в пищу. Губки часто сожительствуют с другими организмами, в их полостях и пустотах обитают мелкие ракообразные, черви, моллюски. В свою очередь, губки сами могут поселяться на панцире крабов, раков-отшельников, раковинах моллюсков.

    Рис. 78.Губки: 1– сифон; 2 – пресноводная бодяга. Кишечнополостные: 3 – гидра (1 – рот; 2 – пищеварительная полость; 3 – клетки эктодермы; 4 – клетки энтодермы; 5 – подошва; 6 – щупальца; 7 – яичник; 8 – семенники); 4 – медуза корнерот; 5 – коралловый полип (колония)

    Губкам свойственно как бесполое, так и половое размножение. При бесполом размножении у них образуются внутренние почки. Губки в большинстве случаев обоеполы. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается личинка, из которой развивается новый организм.

    Бодяга – это пресноводная губка, обитающая в заросших водоемах, богатых органическими остатками. У бодяг роговой скелет соединен с мельчайшими известковыми иголками. Сухие растертые бодяги употребляют для шлифовки металлов в качестве абразивного материала. Иногда их используют в медицине и как косметическое средство.

    В природе губки выполняют роль фильтров, но в загрязненной воде они жить не могут.

    Кишечнополостные.Как и губки, кишечнополостные относятся к низшим многоклеточным(см. рис. 78). Насчитывается около 20 тыс. видов кишечнополостных. Для большинства из них характерна прикрепленная форма – полип.Это гидры, коралловые полипы, морские анемоны (актинии). Но есть и свободно плавающие – медузы.Некоторые виды на разных стадиях развития могут иметь как полипоидную, так и медузовидную форму, причем полип представляет собой бесполое поколение, а медуза – половое.

    Все кишечнополостные имеют единый план строения. Это двухслойные животные с полостью внутри. Дифференциация клеток более высокая, чем у губок. У кишечнополостных появляются нервные клетки, образующие нервную систему диффузного типа.Кишечнополостные имеют лучевую симметрию тела. У сидячих форм полипов тело имеет цилиндрическую форму, на переднем конце ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Количество щупалец различно. У плавающих медуз тело имеет форму зонтика, а ротовое отверстие и щупальца находятся на нижней стороне, под зонтиком. У всех видов на щупальцах расположены стрекательные клетки,служащие для защиты и нападения. При раздражении чувствительного волоска клетка выстреливает нить с гарпуном на конце и поражает жертву ядовитой жидкостью. Парализованные мелкие животные становятся пищей полипа или медузы, которые с помощью щупалец отправляют их в рот. Проглоченная добыча переваривается в кишечной полости и клетках энтодермы. Непереваренные остатки выбрасываются через рот. Размножаются полипы почкованием, иногда образуя целые колонии. Но возможен и половой процесс. Половые клетки созревают на одной особи, но оплодотворение перекрестное. Из оплодотворенного яйца образуется личинка – планула,которая свободно плавает, покрывается плотной оболочкой и может переносить неблагоприятные условия. Прикрепляясь к субстрату, она образует новый полип. У видов со сменой поколений на полипе образуются медузоидные формы, которые отделяются от полипа и свободно плавают. Гаметы созревают только у медуз, а из личинки образуется вновь стадия полипа. Так происходит чередование поколений.

    1. Гидроидные.Наиболее известное кишечнополостное наших пресных водоемов из этого класса – гидра.Это небольшое, величиной не более 1 см, животное имеет форму стебелька и ведет прикрепленный образ жизни. На переднем конце у ротового отверстия располагается 6-12 щупалец, с помощью которых гидра захватывает пищу. Размножается она почкованием и половым путем. Летом преобладает почкование, оно идет весьма активно. Оформившиеся молодые особи отделяются от материнского организма. Осенью гидра приступает к половому размножению. Взрослые гидры зимой погибают, а образовавшаяся в результате полового процесса личинка перезимовывает на дне водоема и весной дает начало новому полипу. У гидры развита регенерация – способность восстанавливать утраченные части тела. Если полип разрезать на несколько частей, то из каждой части может возникнуть новый организм.

    У морских полипов почка не отделяется от материнского организма, а остается на нем, образуя колонию в виде кустика. Иногда на колонии образуются особые почки, в которых развиваются медузы – половые особи. Они отпочковываются от полипа, и течение переносит их на большое расстояние. Это способствует лучшему расселению вида. Поскольку медузы плавают и ведут активный образ жизни, их нервная система устроена сложнее, а в основании щупалец имеются примитивные глаза и органы равновесия. Поэтому медузы различают свет и тьму, верх и низ в воде. У медуз образуются половые клетки. Оплодотворение происходит в воде, а образующаяся планула дает начало полипоидной стадии.

    2. Сцифоидные.Для этих кишечнополостных характерно слабое развитие полипа, но образование сложных и крупных медуз. Размеры видов сцифоидных могут достигать 1–2 м в диаметре, а многочисленные щупальца свисают на 10–12 м. Так, например, у медузы наших морей ушастой аурелии диаметр зонтика составляет 40 см, а у северной цианеи – до 2 м. Многие медузы опасны для человека. Своими стрекательными клетками они могут вызвать ожоги, отравления, а в некоторых, особо тяжелых случаях – даже смерть.

    3. Коралловые полипынаиболее многочисленны и разнообразны. Название класса дословно переводится с греческого как животные-цветы. Они живут в морях, образуя целые колонии, и действительно похожи на яркие цветы. Пищеварительная полость у колониальных полипов единая, но поделена на камеры, что увеличивает поверхность, на которой происходит пищеварение. Размножаются они как половым, так и бесполовым путем, но чередование поколений у них отсутствует.

    Мягкое нежное тело полипа защищено известковым скелетом, который наращивается от основания вверх. Хотя сами полипы невелики (около 1 см в длину и до 2 мм в диаметре), но колонии из миллиардов живых существ создают мощные известковые сооружения в тропических морях – рифы.

    Различают береговые рифы, барьерные рифы и коралловые острова – атоллы. Береговые рифы – результат деятельности кораллов в непосредственной близости от берега. Барьерные рифырасположены в удалении от берега и тянутся на большие расстояния. Большой барьерный риф вблизи Австралии имеет длину в полторы тысячи километров.

    Атоллы – это коралловые острова кольцевидной формы, диаметр которых достигает 10 км. В центре атолла обычно находится озеро с морской водой, а берега образованы коралловым известняком. Такой коралловый риф обычно появлялся вокруг вулканического острова, если потухший вулкан постепенно погружался в воду. Кораллы, требовательные к свету, пище и кислороду, нарастали верхней частью, а на глубине около 30 м части колонии отмирали, оставляя свой известковый скелет.

    Постройки кораллов со временем прессуются в сплошной плотный коралловый известняк. Коралловые рифы изобилуют многочисленными рыбами, моллюсками, ракообразными и прочими животными.

    Среди представителей этого класса есть и одиночные формы, не образующие скелета. Это актинии, или морские анемоны. Они малоподвижны или неподвижны. Некоторые из них поселяются на панцирях рака-отшельника. Рак перетаскивает актинию по дну моря и обеспечивает пищей, а актиния защищает его от врагов, парализуя стрекательными клетками мелких рыб и других животных.

    Page 13

    Плоские черви.Плоские черви – это животные с двусторонней симметрией тела. Тело сплюснуто в спинно-брюшном направлении, поэтому внешне они похожи на лист, пластинку или ленту. Значительная часть плоских червей – это свободноживущие обитатели морских и пресных водоемов, влажных почв, но есть и большое количество паразитических форм.

    Все плоские черви – трехслойныеживотные (рис. 79). У них имеется кожно-мускульный мешок, который образует покров и мускулатуру тела. Появляются выделительная и пищеварительная системы. Нервная система состоит из двух нервных узлов и нервных стволов. У свободноживущих червей есть глаза и осязательные лопасти. Все плоские черви – гермафродиты, откладывают яйца в кокон. Плоских червей подразделяют на ресничных, ленточных и сосальщиков.

    Рис. 79.Черви плоские: 1– печеночный сосальщик; 2 – свиной цепень; 3 – эхинококк; круглые: 4 – аскарида, 5 – острица; кольчатые: 6 – пиявка, 7 – дождевой червь

    Представителем ресничных червейявляется свободноживущая белая планария. Это животное длиной 2 см, молочно-белого цвета, обитающее в прудах, медленно текущих реках, тихих заводях. Тело ее покрыто ресничками, главное движение которых обеспечивает перемещение планарии по дну водоема. Планария – хищник, питается простейшими, кишечнополостными, дафниями и другими мелкими животными. Глотка планарии способна выворачиваться наружу и за счет присоски плотно присасываться к жертве.

    Всем ресничным червям присуща способность к регенерации. При неблагоприятных условиях они могут распадаться на куски, каждый из которых впоследствии восстанавливается в целый организм.

    Сосальщики – паразитические черви. Поэтому их тело не имеет ресничек, а покрыто плотным покровом. Для прикрепления к телу хозяина имеется две присоски: ротовая и брюшная.

    Печеночный сосальщик паразитирует в печени крупного и мелкого рогатого скота и человека. Животное имеет длину 4–5 мм. По внешнему и внутреннему строению сосальщик похож на планарию, но у него отсутствуют глаза. Развитие всех сосальщиков идет со сменой хозяев. Взрослая особь откладывает яйца, которые из печени попадают в кишечник, а затем выносятся наружу. Дальнейшее развитие должно обязательно проходить в воде. Из яйца в воде развивается личинка, которая вбуравливается в тело моллюска – малого прудовика. В организме промежуточного хозяина личинка начинает размножаться партеногенезом (без оплодотворения) несколько раз, образуя хвостатую стадию, которая покидает тело прудовика и прикрепляется к водным растениям, а во время разлива рек – к луговым. Съеденная с травой, она попадает в кишечник животного или человека, а оттуда по желчным протокам – в печень, где превращается во взрослую особь и присасывается к печени.

    Еще больший вред приносят ленточные черви – свиной и бычий цепень (солитер), большой лентец, эхинококк. Циклы их развития достаточно сложны. Яйца этих червей может съесть домашнее животное с травой или с отбросами, как это делают свиньи. Яйца могут быть смыты в водоем и попасть в кишечник рыбы. В кишечнике промежуточного хозяина из яйца развивается личинка с тремя парами крючков. Пробуравливая стенки кишечника, она попадает в кровь и с током крови заносится в мышцы. В мышцах личинка превращается в покоящуюся стадию – финну и может просуществовать в таком виде сколь угодно долго. Человек заражается, если съедает плохо проваренное или прожаренное финнозное мясо. Пищеварительная система цепня редуцирована, питательные вещества он всасывает всей поверхностью тела. Паразит присасывается к стенкам кишечника. Червь быстро растет и делится, образуя членики, его длина может достигать 2–3 м. Задние членики созревают раньше и заполняются яйцами. Членики отрываются, вынося наружу тысячи яиц. Солитер особенно опасен для человека, когда в его организм попадают яйца цепня. Тогда в мышцах, а иногда и в мозге образуются финны.

    Длина эхинококка всего 1–1,5 см. Человек может заразиться им от собак и других животных. Финна эхинококка способна размножаться, образуя дочерние пузыри. Иногда она разрастается до величины грецкого ореха, а в отдельных случаях бывает с голову ребенка. Этот пузырь может разрушить ткани, избавиться от него можно только хирургическим путем.

    Круглые черви.Круглые черви широко распространены в природе: в морях, океанах, пресных водоемах, придонном иле, различных типах почв. Некоторые из круглых червей являются паразитами человека, животных и даже растений (см. рис. 79).

    Наиболее известны круглые черви нематоды.Их насчитывают не менее 20 тыс. видов, широко распространенных по всему земному шару. Размеры нематод колеблются от 80 мм до 8 м (паразит в плаценте кашалота). Все они имеют цилиндрическое, веретеновидное тело, заостренное на концах. Тело их покрыто прочной плотной кожицей – кутикулой. Двигаются нематоды, дугообразно извиваясь, за счет сокращения продольных мышц.

    Все круглые черви раздельнополые и после внутреннего оплодотворения откладывают яйца. Многие нематоды – паразиты человека и животных, среди них наиболее известными являются аскарида и острица.

    Аскарида– это крупная нематода, паразитирующая в тонком кишечнике человека. Длина ее может достигать 30 см у самки, 20–25 см у самца. Для аскарид характерна большая плодовитость. Яйца аскарид с частичками почвы могут попасть в пищу. Когда они оказываются в кишечнике человека, их оболочка растворяется и выходит личинка. Она пробуравливает стенку кишечника и попадает в кровяное русло. С током крови личинка заносится в легкие, где разрывает капилляры и проникает в полость бронха. Там она развивается и с мокротой при кашле вторично попадает в желудок, а далее в тонкий кишечник, где превращается во взрослую форму, питаясь полупереваренной пищей и отравляя продуктами жизнедеятельности хозяина. При массовом заражении это может привести к истощению организма человека. При наличии в кишечнике хозяина самца и самки происходит оплодотворение, и самка откладывает каждые сутки до 200 тыс. яиц. Они выносятся наружу вместе с испражнениями и попадают в почву. В яйцах развивается личинка, достаточно долго сохраняющая жизнеспособность. Изгоняют аскарид лекарствами и кислородом.

    Другим паразитом толстого кишечника человека является мелкая острица. Самка, выползая наружу, откладывает яйца вокруг заднего прохода, вызывая сильный зуд. Яйца остриц через грязные руки могут попасть в пищу, вызывая повторное самозаражение. Острицы обычно встречаются у детей.

    В слепой кишке человека паразитирует человеческий власоглав. Заражение происходит при употреблении некипяченой воды из водоемов. Червь длиной 0,5 см прикрепляется тонким, сильно заостренным передним концом к стенке кишечника и питается кровью хозяина. Изгонять этого паразита очень трудно.

    Самый опасный из паразитических червей – трихинелла, небольшой круглый червь длиной 2–4,5 мм. Заразиться им можно при употреблении в пищу плохо проваренного или недожаренного мяса свиньи, где в мышцах, в капсулах длиной 0,5 мм, находятся свернутые спиралью червячки. Опасность заключается в их многочисленности. Если человек съест даже 40–50 г трихинозного мяса, в его кишечник попадают тысячи таких капсул. Под действием желудочного сока капсулы растворяются, и черви поселяются в тонком кишечнике. После оплодотворения самки откладывают до 2000 яиц, из которых развиваются личинки. Они проникают из кишечника в лимфатические и кровеносные сосуды, разносятся по всему телу и внедряются в мышцы, где образуют капсулы. При попадании личинок в кровь и в мышцы температура повышается до 40 °C, возникают отеки и боли в мышцах. Часто это заболевание заканчивается смертью.

    Кольчатые черви.Это более высокоорганизованные животные, чем рассмотренные ранее. Тело кольчатых червей сегментировано. Хорошо развиты нервная система узлового типа, выделительная система, появляется кровеносная система замкнутого типа. Имеются осязательные и светочувствительные клетки.

    Наиболее известен дождевой червь. Живет этот червь в почве, его тело сегментировано, на нижней стороне имеются щетинки, которые принимают непосредственное участие в движении. Если положить дождевого червя на бумагу, то можно услышать шорох, производимый щетинками при движении червя. Он относится к классу малощетинковых.

    Специальных органов дыхания у червей нет. Они дышат через кожу. Часто после дождя дождевые черви выползают на поверхность земли: дождевая вода заливает норки червя, вытесняя из почвы кислород, что затрудняет дыхание.

    Дождевые черви – обоеполые животные, но оплодотворение у них перекрестное. При спаривании две особи сближаются, передними концами накладываются друг на друга и обмениваются мужскими половыми продуктами. В специальный поясок – муфту, образованную из слизи, на 13-м сегменте впрыскиваются яйцеклетки, которые, передвигаясь с муфтой, на 9-м сегменте оплодотворяются спермой. Муфта с оплодотворенными яйцами соскальзывает с передней части и образует яйцевой кокон. Яйца в коконе развиваются в почве.

    Дождевые черви способны к регенерации. У перерубленного пополам червя недостающая часть может восстановиться.

    Питаются дождевые черви опавшей листвой, травой, пропуская через себя большое количество почвы, тем самым ее рыхля, аэрируя и обогащая перегноем. Они играют очень важную роль в почвообразовании.

    В сточных загрязненных водоемах обитает трубочник, служащий пищей для рыб и очищающий воду от органических загрязнений.

    Пиявки чаще встречаются в пресных водоемах. Тело их слегка сплюснуто в спинно-брюшном направлении, на переднем конце имеется одна ротовая присоска, а на заднем – другая. С их помощью они передвигаются по грунту, присасываются к телу животных. Большинство пиявок – временные наружные паразиты, сосущие кровь животных – рыб, лягушек, водоплавающих птиц, млекопитающих, а также человека. Есть и пиявки-хищники, нападающие на мелких животных и заглатывающие их целиком. Основные отличия пиявок от малощетинковых червей – это наличие незамкнутой кровеносной системы и внутреннее оплодотворение. В яйцевой кокон они откладывают уже оплодотворенные яйца. Самые крупные пиявки достигают 15 см, многие значительно меньше.

    В наших пресных водоемах встречаются ложноконская пиявка черного цвета и серо-зеленая медицинская пиявка. У медицинской пиявки в глубине ротовой полости имеется три валика с заостренными хитиновыми зубчиками. Они расположены в вершинах треугольника, зубцами друг к другу. Присасываясь, пиявка прорезает ими кожу, выделяя гирудин,препятствующий свертыванию крови. Гирудин останавливает развитие тромбов, полезен при гипертонии, склерозе, инсультах, рассасывает подкожные кровоизлияния.

    Раньше медицинские пиявки широко использовались, но в настоящее время они стали большой редкостью.

    Большая ложноконская пиявка нападает на дождевых червей, моллюсков, головастиков. Никакого вреда человеку она не причиняет, хотя и присасывается иногда задней присоской к телу человека, купающегося в водоеме.

    Page 14

    Членистоногие

    Это самый многочисленный тип животных. Он объединяет более 1,5 млн видов, причем наибольшее количество составляют насекомые. Членистоногие – вершина эволюционной ветви беспозвоночных. Свое развитие они начали в морях кембрийского периода и стали первыми наземными животными, способными дышать атмосферным кислородом. Предками членистоногих, по всей вероятности, были древние кольчатые черви. Личиночные стадии этих животных напоминают червей, а сегментированное тело сохраняется и у взрослых форм.

    1. Тело покрыто хитином – роговым веществом, иногда пропитанным известью. Хитин образует наружный скелет и выполняет защитные функции.

    2. Конечности имеют членистое строение, соединены с телом посредством суставов, на каждом членике расположено по одной паре ног.

    3. Тело сегментировано и разделено на два или три отдела.

    4. Мышцы хорошо развиты и прикреплены в виде мышечных пучков к хитиновому покрову.

    5. Кровеносная система незамкнутая, имеется сердце. Кровь – гемолимфа изливается в полость тела и омывает внутренние органы.

    6. Имеются органы дыхания – жабры, трахеи, легкие.

    7. Нервная система узлового типа более совершенна. Имеются сложные фасеточные глаза, усики – органы обоняния и осязания, органы слуха и равновесия.

    8. Выделительная система более совершенна, чем у кольчатых червей.

    9. Членистоногие в основном раздельнополые животные.

    Членистоногих делят на ракообразных, паукообразных, насекомых. Они широко распространены на нашей планете, освоили все среды жизни: водную, наземно-воздушную, почву.

    1. Ракообразные.Класс насчитывает около 20 тыс. видов. В него входят раки, крабы, лангусты, дафнии, циклопы, мокрицы, креветки и многие другие (рис. 80). В основном это обитатели вод, и органами дыхания их являются жабры.

    Рис. 80.Ракообразные: 1 – речной рак; 2 – дафния; 3 – камчатский краб

    Тело ракообразных разделено на три отдела: голова, грудь и брюшко. Голова и грудь часто сливаются, образуя головогрудь,покрытую общим панцирем. Для них характерно наличие двух пар усиков. Первая пара – антеннулы – располагается на голове, а вторая пара – антенны – на первом членике туловища. Следующие за ними конечности хорошо приспособлены для удерживания и измельчения пищи и образуют ротовой аппарат.

    Ракообразные, за редким исключением, – раздельнополые животные. После внутреннего оплодотворения самка откладывает яйца.Развитие происходит с метаморфозом – сложным превращением. Личинка несколько раз линяет в процессе роста, с каждым разом становясь все более похожей на взрослую форму.

    Наиболее примитивные ракообразные – дафнии и циклопы. Это довольно мелкие животные. Их можно рассмотреть при слабом увеличении микроскопа. У дафнии имеются двухветвистые антенны, которые являются не только органами чувств, но и органами передвижения. Дафниями питаются многие рыбы. Их количество очень велико во всех пресноводных водоемах. Дафнии питаются бактериями, водорослями и другими мелкими организмами.

    У циклопа голова сливается с первым грудным сегментом, образуя головогрудь. Основным органом передвижения служат мощные антеннулы (первая пара усиков). Эти мелкие рачки также являются хорошим кормом для рыб, но они могут быть промежуточными хозяевами многих паразитов, в частности широкого лентеца (ленточного червя) – паразита рыб.

    К высшим ракообразным относится хорошо известный речной рак. Он встречается главным образом в реках. У рака тело разделено на головогрудь и брюшко. На голове располагаются две пары усиков и три пары челюстей. На груди имеются три пары ногочелюстей и пять ходильных ног, причем у первой пары ходильных ног есть мощные клешни. Жабры у рака расположены под боковыми краями головогрудного щита.

    У крабов хорошо заметны пять пар ног, отходящих от мощного панциря головогруди. Перевернув краба нижней стороной кверху, можно заметить поджатое под головогрудь укороченное плоское брюшко. Многие крабы имеют промысловое значение.

    В отличие от крабов у омаров и лангустов длинное, хорошо развитое брюшко. Эти ракообразные обитают в морях и океанах и также имеют промысловое значение.

    У рака-отшельника мясистое брюшко покрыто лишь тонкой мягкой пленкой. Поэтому он прячет его в пустые раковины морских моллюсков, отчего тело приобретает форму закрученной полости раковины. Когда рак после линьки вырастает, он меняет раковину на более просторную.

    Практически все ракообразные съедобны и имеют почти одинаковый вкус. Но наиболее ценными считаются крупные представители десятиногих раков: омары, лангусты, крабы, креветки, раки.

    2. Паукообразные.Паукообразных известно около 60 тыс. видов (рис. 81). Обладая всеми признаками членистоногих, эти животные характеризуются наличием четырех пар ног,отходящих от головогруди, и двух пар челюстей. Вторая пара челюстей несет членистые щупальца. В связи с наземным образом жизни жабры заменились легкими, а у некоторых – трахеями.

    Все паукообразные пауки, клещи, скорпионы – хищники, с наружным пищеварением, некоторые стали паразитами.

    Тело паука разделено на головогрудь и нечленистое шарообразное брюшко. Верхние челюсти имеют острые изогнутые концы, где открываются протоки ядовитых желез.На конце брюшка имеются паутинные бородавки, к которым открываются протоки паутинных желез.Они вырабатывают густую жидкость, которая при выходе из тела застывает в тонкую, прозрачную нить – паутину.

    Рис. 81.Паукообразные: 1 – паук-крестовик; 2 – тарантул; 3 – каракурт; 4 – таежный клещ; 5 – чесоточный зудень; 6 – скорпион

    Паутина является ловчей сетью и служит для захвата добычи. Паук по паутине приближается к запутавшейся жертве и верхними челюстями прокалывает ее, впрыскивая яд и пищеварительные соки. Яд убивает жертву, а пищеварительные ферменты начинают переваривать жертву. Через некоторое время паук засасывает переваренную пищу. Такой тип пищеварения называется наружным.

    Наиболее известны паук-крестовик с крестообразным светлым пятном на спине, домовой паук, паук-серебрянка, обитающий в воде. Паук-серебрянка из паутины строит «колокол», который заполняется воздухом, необходимым животному для дыхания под водой. Многие пауки плетут из паутины кокон, куда откладывают яйца.

    Пауки – очень полезные животные, уничтожающие много вредных насекомых. Яд большинства пауков не опасен для человека.

    В южных районах, на Украине и Кавказе, водится крупный паук тарантул. Он живет в норке, которую вырывает в земле, а вход в нее оплетает паутиной. Укус его очень болезнен. В пустынях и степях на юге обитает маленький черный паук каракурт (в переводе с тюркского означает «черная смерть»). Укус этого паука крайне опасен. Яд каракурта вызывает боль, судороги, рвоту, а иногда и смерть. Укус каракурта для верблюдов и лошадей смертелен, а вот овцы спокойно едят его вместе с травой.

    Клещи.Эта группа в основном представлена паразитами животных, растений, человека и даже грибов. Головогрудь и брюшко клещей сливаются в единое мешковидное тело, а ногочелюсти преобразуются в колюще-сосущий хоботок.

    Клещи – широко распространенные животные. Хорошо известен собачий клещ, паразитирующий на животных и человеке. Это наиболее крупный из наших клещей длиной около 2 мм. Ротовой аппарат собачьего клеща имеет вид хоботка. Верхние челюсти похожи на две пилки с заостренными концами, которыми клещ разрезает кожу, погружая в надрез сосущий хоботок. Зубья пилок так зажимают кожу, что оторвать клеща невозможно.

    Немалый вред причиняют мучные (амбарные), сырные, зерновые и луковичные клещи. Чесоточный клещ (до 0,3 мм) прогрызает под кожей человека многочисленные ходы, вызывая острый зуд (чесотку). Заболевание заразно – передается при рукопожатии.

    Таежный клещ переносит тяжелое вирусное заболевание – энцефалит. При укусе вирус попадает в кровь, достигает головного мозга, вызывая его воспаление, в тяжелых случаях может наступить смерть.

    Клещи являются переносчиками и таких опасных заболеваний, как сыпной и возвратный тиф, туляремия и др.

    Скорпионы – это древнейшие паукообразные, на первый взгляд больше похожие на ракообразных. Они являются потомками древней группы ракоскорпионов, вымерших около 190 млн лет назад. У них членистое брюшко, тело покрыто толстым хитиновым покровом, а на головогруди имеются клешни, очень похожие на клешни рака. Но при внимательном рассмотрении можно заметить, что от головогруди отходят четыре пары ног, а клешни – это видоизмененная вторая пара челюстей. На заднем брюшке имеется пара ядовитых желез с жалом. Скорпион, хватая добычу клешнями, перегибает свое брюшко через голову и жалит жертву. Скорпионы ядовиты, особую опасность для человека представляют тропические виды. Укусы скорпионов, которые обитают у нас в Поволжье и на Кавказе, болезненны, но не смертельны.

    3. Насекомые.Это самая многочисленная группа не только среди беспозвоночных, но и среди позвоночных животных. Полагают, что их количество колеблется примерно от 1,5 до 2 млн, каждый год описывают десятки новых видов.

    Насекомые освоили все среды жизни: воздух, воду, сушу, почву. Эволюция их шла по пути приспособления к наземному существованию. Небольшая часть перешла вторично к жизни в воде, преимущественно в прибрежной части.

    Строение тела.При всем разнообразии внешнего вида строение насекомых единообразно, что дало возможность объединить их в один класс. Второе название класса, шестиногие,отражает их характерную особенность – наличие трех пар членистых конечностей.

    Насекомым свойственны общие для типа членистоногих черты: членистое тело покрыто хитиновым покровом, имеются членистые конечности. Тело разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко, три пары ног отходят от трех сегментов груди. У большинства взрослых особей есть крылья. Голова не сегментирована, грудь состоит из трех сегментов, брюшко – из 7–8. На голове имеется одна пара усиков (антенн) и три пары ногочелюстей, образующих различные типы ротового аппарата. Ротовой аппарат имеет четыре основных плана строения: грызущий (жующий), лижущий, сосущий и колющий. Он состоит из одной пары нижних и верхних челюстей, нижней и верхней губ.

    Грызущий ротовой аппарат – это наиболее примитивный орган. Такие органы были у древних насекомых. В настоящее время он характерен для личинок почти всех отрядов, а также для тараканов, некоторых жуков, кузнечиков.

    Лижущие,или лакающие,органы имеют шмели, пчелы, осы, питающиеся жидкой пищей – нектаром цветков.

    Сосущиеорганы характерны для бабочек.

    Колюще-сосущийротовой аппарат имеют комары, клопы, тли.

    В связи с различным образом жизни конечности насекомых видоизменяются в бегательные(таракан), роющие(медведка), плавательные(жук-плавунец), прыгательные(кузнечик).

    На двух последних члениках груди располагаются крылья. У одних насекомых две пары крыльев (бабочки, стрекозы), у других – одна пара преобразуется в жесткие надкрылья(жуки) или образует жужжальца(мухи). У паразитических и полупаразитических насекомых крылья отсутствуют. Крылья являются выростами хитинового покрова.

    Нервная система насекомых развита хорошо. Высокой организации достигли органы чувств: осязания, обоняния, вкуса, зрения, слуха. Особенно хорошо развиты сложные фасеточные глаза (до 28 тыс. фасеток в каждом). Насекомые видят зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи. Многие из них хорошо слышат, в том числе и ультразвук.

    Дыхательная система насекомых представлена трахеями. Трахейные стволы, многократно разветвляясь в теле насекомого, открываются отверстиями-дыхальцами по бокам заднегрудого и брюшных сегментов.

    Органом выделения, кроме специальных трубочек-выростов кишечника, является и жировое тело, где откладываются продукты обмена веществ.

    Развитие насекомых.Все насекомые – раздельнополые животные. После внутреннего оплодотворения самка откладывает несколько десятков яиц. Места отложения яиц самые разнообразные: листья растений, почва, водная поверхность, нечистоты, мясо и т. д. Самка всегда откладывает яйца вблизи той пищи, которой будет питаться личинка. Из яйца через некоторое время вылупляется личинка, которая активно питается и растет. В зависимости от вида личинки и ее развития во взрослое насекомое может иметь полное и неполное превращение.

    Рис. 82. Насекомые: с неполным превращением (А): 1 – развитие кузнечика;

    2 – саранча; 3 – медведка; 4 – клоп-солдатик; с полным превращением (Б): 5 – развитие бабочки; 6 – жук-плавунец; 7 – овод; 8 – пчела; 9 – стрекоза

    При полном превращении – метаморфозе развитие идет в четыре стадии: яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое (имаго).

    Личинка совершенно непохожа на взрослую форму (рис. 82, Б), а больше напоминает кольчатого червя. Ее тип питания и местообитание могут совершенно не совпадать с таковым у взрослого насекомого. Личинки имеют грызущий ротовой аппарат, активно питаются и растут, несколько раз линяя. Когда личинка достигает предельной величины, она замирает, покрывается новой хитиновой оболочкой или паутинным коконом и превращается в куколку.На этой стадии насекомые не питаются (иногда целую зиму). Из куколки через некоторое время появляется взрослая форма, имаго, со всеми признаками, характерными для взрослого насекомого (крылья, конечности, ротовой аппарат).

    Развитие с полным превращением характерно для эволюционно более молодых отрядов. Для эволюционно более древних насекомых характерно неполное превращение.

    При неполном превращенииразвитие идет в три стадии: яйцо, личинка, имаго.

    Стадия куколки отсутствует. Личинка по форме тела напоминает взрослое насекомое, отличаясь лишь величиной и отсутствием крыльев (рис. 82, А). В процессе роста личинка несколько раз линяет, прежде чем достигнет размера взрослой особи. У насекомых с неполным превращением зимуют обычно яйца.

    Класс насекомых весьма разнообразен. Он насчитывает более 30 отрядов, отличающихся друг от друга главным образом строением крыльев, ротового аппарата и развитием.

    Наиболее широко распространенные низшие насекомые с неполным превращением – это тараканы, стрекозы, прямокрылые(кузнечики, саранча, сверчки), полужесткокрылые(клопы).

    К высшим насекомым с полным превращением относятся жесткокрылые(бабочки), перепончатокрылые(шмели, осы, пчелы, муравьи, наездники), двукрылые(мухи, слепни, комары).

    Заселив разнообразные биоценозы, насекомые расположились в них по вертикали и горизонтали. Они обитают на всех континентах и во всех природных зонах от Арктики до Антарктиды. Насекомые тропических стран более разнообразны и крупнее по размеру, чем насекомые умеренных и северных широт. Приспосабливаясь к различным условиям, они приобрели разный внешний вид. Это касается размеров тела, окраски, строения конечностей и ротового аппарата.

    Большинство насекомых имеет небольшие размеры (до 1–3 см). Это позволяет им обитать в местах, недоступных другим животным. Благодаря различным приспособлениям они успешно выживают в борьбе за существование. Их окраска может быть покровительственной,маскирующей под цвет окружающей среды (кузнечики), предупреждающей,при наличии ядовитых желез или неприятного запаха и вкуса (осы, божьи коровки), отпугивающей(«глазчатые» пятна на крыльях бабочек). Для незащищенных особей характерна мимикрия – подражание защищенным особям (осовидные мухи). Насекомые могут иметь химическое «оружие» защиты, как у жуков-бомбардиров, способных выстреливать концом брюшка с образованием дымного облачка. Муравьи выделяют большое количество муравьиной кислоты, обладающей обжигающим действием.

    Для насекомых характерны сезонная и суточная активность, миграции в пространстве. Так, например, бабочки могут быть дневными и ночными. Саранча способна передвигаться на огромные расстояния. Кроме того, существуют общественные насекомые: пчелы, муравьи, термиты, образующие большие семьи – колонии, в которых обязанности четко распределены, а особи дифференцированы: матка (крупная самка), трутни (самцы), рабочие особи, или солдаты.

    Поведение насекомых складывается из непосредственных реакций на факторы внешней среды, а также обусловлено инстинктами – наследственной безусловно-рефлекторной деятельностью. Инстинкты отличаются большой сложностью и обеспечивают целесообразность поведения насекомого. Например, пчела, исполняя определенный «танец» (полет), показывает дорогу к цветкам с нектаром. Муравьи к вечеру закрывают ходы в муравейник, изгоняют чужих особей. Некоторые муравьи выращивают в муравейниках мицелий грибов, культивируют тлей, «доят» их, заставляя выделять особые сахаристые вещества.

    Многие насекомые приносят вред, уничтожая культурные растения, являясь вредителями сельского хозяйства. Например, саранча, уничтожающая в период массового размножения огромные площади с посевами. Некоторые насекомые перешли к паразитическому образу жизни – являются паразитами животных и человека. Это кровососущие насекомые: вши, постельный клоп, пухоеды, грызущие волосы и перья млекопитающих и птиц. Часто паразитирующие насекомые являются переносчиками опасных заболеваний у человека и животных. Однако многие из них приносят большую пользу, уничтожая вредителей растений, способствуя их опылению. Так, например, наездники откладывают яйца в личинки или имаго других насекомых, тем самым истребляя многих вредителей сельского хозяйства.

    Человек много веков назад приручил тутового шелкопряда, из кокона которого получает шелковое волокно. В природе это животное жить уже не может. Служат людям и пчелы. Почвенные насекомые рыхлят почву, способствуют ее аэрации, накоплению органических веществ. В целом насекомые являются важным звеном в сложных цепях питания и являются неотъемлемой частью различных биоценозов.

    Page 15

    Моллюски.Это достаточно большой тип животных, насчитывающий около 100 тыс. видов. Обитают они как в воде, так и на суше (рис. 83). Тело их не сегментировано и делится на три отдела: голову, туловище и ногу. Голова у сидячих форм может редуцироваться. Нога представляет собой мускулистое образование, с помощью которого моллюск передвигается.

    Рис. 83.Моллюски: 1 – лесная улитка; 2 – морской гребешок; 3 – устрица; 4 – осьминог

    Тело моллюска снаружи окружено кожной складкой – мантией.На брюшной стороне она неплотно прилегает к телу, образуя мантийную полость.В мантии находится много желез, выделяющих слизь и образующих раковину моллюсков. Раковина,защищающая тело моллюска, состоит из трех слоев. Наружный слой построен из эластичного органического вещества, похожего на рог. Средний слой известковый, состоит из карбоната кальция. Внутренний слой тоже известковый, может быть перламутровым или фарфоровидным. Моллюск растет, вместе с ним растет и раковина. У некоторых массивных морских раковин известковый слой очень толстый и мощный. Органический слой предохраняет известковый от воздействия кислот.

    Моллюски дышат жабрами,которые расположены в мантийной полости. У наземных форм жабры редуцировались, такие моллюски дышат через стенки мантийной полости, которые превратились в легкие.Интересно, что у прудовика и катушки дыхание вторично легочное.Они вторично вернулись в воду, сохранив дыхание атмосферным кислородом. В мантийную полость открываются выводные протоки почек, половых органов и анальное отверстие. Нервная система моллюсков значительно проще, чем у членистоногих, и напоминает таковую у плоских червей. Кровеносная система незамкнута. Моллюски бывают раздельнополые и обоеполые. Оплодотворение внутреннее.

    В типе выделяют несколько классов.

    Брюхоногие моллюскиимеют спирально закрученную раковину, куда в случае опасности они втягивают тело. Устье раковины закрывается слизью. У некоторых брюхоногих моллюсков раковина утрачена.

    Представителями являются виноградная улитка, рапана, большой и малый прудовики, катушки, слизни (безраковинные). Растительноядные наземные моллюски – улитки и слизни являются вредителями сельского хозяйства.

    Двустворчатые моллюскинаселяют соленые и пресные водоемы. Их раковина имеет две створки, которые смыкаются специальными мышцами-замыкателями. Часто створки имеют выступы – зубы, способствующие более плотному смыканию. У обитателя нашего пресного водоема беззубки такого замка на створке нет. У двустворчатых моллюсков голова редуцирована. Гигантским представителем этого класса является тридакна. Она обитает в Тихом и Индийском океанах. Размер ее раковин достигает 1,35 м, вес – 250 кг. К этому классу относятся мидии, гребешки, устрицы.

    Головоногие моллюски – кальмары, каракатицы, осьминоги, самые высокоорганизованные из моллюсков. Все головоногие – хищники. Для захвата добычи у них имеются хорошо развитые щупальца с присосками – это видоизмененная нога. Раковина сильно редуцирована, частично сохраняется в виде пластинки под мантией. У головоногих хорошо развиты глаза. Перемещаются они за счет реактивных толчков при выбрасывании воды из мантийной полости.

    Иглокожие.Тип иглокожих насчитывает около 5 тыс. видов. Его представители обитают исключительно в морях. Это достаточно высокоорганизованные животные, по внешнему виду напоминающие шары, звезды и даже цветки растений. В зависимости от формы тела их разделяют на морские звезды, змеехвостки, морские ежи, морские кубышки, морские лилии (рис. 84).

    Рис. 84.Иглокожие: 1 – морская звезда; 2 – морской еж; 3 – офиура; 4 – лилия стебельчатая; 5 – морской огурец (кукумария)

    Характерный признак иглокожих – наличие подкожного известкового скелета, состоящего из пластинок с шипами-иглами (отсюда и название типа). Известковые пластинки часто образуют сплошной панцирь с большим количеством выростов – игл, которые выступают наружу. У морских звезд и ежей некоторые иглы сидят на подвижных ножках. Иногда они снабжены ядовитыми железами и выполняют защитную функцию.

    Все иглокожие радиально-симметричные животные, как правило, они имеют по пять лучей. Лучевая симметрия приобретена вторично в результате перехода к малоподвижному или сидячему образу жизни. В центре тела находится ротовое отверстие. Характерной особенностью иглокожих является наличие водно-сосудистой системы, которая представляет собой кольцевой канал с разветвленными радиальными лучами-каналами. Она выполняет функции дыхания, газообмена, выделения.

    Иглокожие – раздельнополые животные. После наружного оплодотворения из яйца развивается личинка, которая свободно плавает и претерпевает изменения. Для иглокожих характерна регенерация частей тела. Отрезанный луч морской звезды способен восстановить на поврежденном конце новую звезду. У некоторых видов при неблагоприятных условиях происходит самопроизвольный распад тела на отдельные части с последующей регенерацией. Иглокожие в изобилии встречаются в соленых водоемах на всех широтах и на самых больших глубинах. Пресной воды они не переносят.

    Морские звездыраспространены в морях от Северного Ледовитого океана до побережья Антарктиды, но преимущественно в тропических и экваториальных зонах.

    Тело их имеет от 5 до 17 лучей и по форме напоминает звезду. Звезды могут достигать больших размеров: до 70 см в диаметре. Эти животные часто имеют яркую пеструю окраску. Морские звезды – хищники, а их самих другие животные поедают редко из-за острых шипов и ядовитости.

    Морские лилии – это наиболее древняя группа иглокожих. Они похожи на изящные цветы, сидящие иногда на стебельке, а иногда прямо на грунте, ярко, великолепно окрашенные в нежные цвета от белоснежного до красного.

    Тело морской лилии состоит из чашечки с отходящими пятью «руками», которые могут раздваиваться, а иногда и ветвиться. Ротовое отверстие у морских лилий располагается на верхней стороне тела, в отличие от морских звезд, у которых оно расположено на нижней стороне. Морские лилии ведут в основном сидячий образ жизни, хотя некоторые бесстебельчатые могут плавать, но на очень короткие расстояния – до 3–5 м.

    Морские ежичаще имеют шаровидную, но иногда округлую сплюснутую или сердцевидную форму тела. Их панцирь весь усажен иглами, причем нередко величина игл в 2–3 раза превышает размеры тела. Тропические виды достигают размеров детской головы. Ротовое отверстие находится внизу. В отличие от морских звезд они всеядны, но чаще питаются растительной пищей. Во многих странах морских ежей употребляют в пищу, они являются объектом промысла.

    Змеехвостки, или офиуры, похожи на морских звезд, но их лучи значительно длиннее, постоянно изгибаются и напоминают хвост змеи. Кроме того, они четко отделены от центральной части. У офиуры Голова Горгоны лучи многократно ветвятся, действительно напоминая голову древнегреческого мифического чудовища. Окраска их тела яркая и разнообразная. Многие из них способны испускать яркий зеленовато-желтый свет.

    Голотурии, или морские кубышки, имеют сильно редуцированный скелет с двусторонней симметрией. Тело вытянутое, червеобразной формы. Потревоженная голотурия сжимается, принимая форму огурца. Ротовое отверстие, окруженное щупальцами, находится сбоку, т. е. они лежат на боку. Это донные ползающие животные, иногда они зарываются в илистый грунт. Некоторые виды можно употреблять в пищу – это трепанги и кукумарии.

    Page 16

    Хордовые.Численность типа хордовых невелика – 45 тыс. видов и составляет всего 3 % общего числа видов животных. Это наиболее высокоорганизованная группа, и ее представителей можно встретить во всех средах, где есть жизнь.

    Все хордовые животные обладают тремя отличительными признаками.

    1. Они имеют внутренний осевой скелет – хорду,которая у высших форм заменяется позвоночником.Центральная нервная система в виде нервной трубкирасполагается над осевым скелетом и подразделяется на головнойи спинной мозг.

    2. У всех хордовых во взрослом, эмбриональном или личиночном состоянии имеются глоточные жаберные щели,находящиеся с обеих сторон глотки. Через эти щели вода, поступающая в глотку, проходит в жабры и выводится наружу.

    3. Все хордовые – двусторонне-симметричныеживотные.

    Кроме перечисленных признаков, для них характерны замкнутая кровеносная система и сердце – мышечный орган, обеспечивающий движение крови по сосудам в теле. Эволюция кровеносной системы шла по пути образования двух кругов кровообращения и увеличения сердечных камер с 2 до 4 (рис. 85). Совершенствование нервной системы шло по пути увеличения головного мозга, в частности его переднего отдела, развития органов чувств. При переходе от водного к наземному образу жизни значительно изменились кожные покровы, дыхательная система, органы передвижения. Все позвоночные животные раздельнополые.

    Подтип Позвоночныхполучил наибольшее значение и распространение, включает в себя несколько основных классов: Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие.

    Рыбыподразделяются на два класса: хрящевыеи костные(рис. 86). Средой обитания рыб является вода, поэтому они имеют обтекаемую форму тела. Органами передвижения им служат плавники. Для всех рыб характерны двухкамерное сердце и один круг кровообращения. Дыхание осуществляется с помощью жабр (см. рис. 85).

    1. Хрящевые рыбы – наиболее примитивные из современных рыб. Они имеют хрящевой, неокостеневающий скелет. Парные плавники расположены горизонтально. Плавательный пузырь отсутствует. Для них характерно внутреннее оплодотворение. Самки откладывают оплодотворенные яйца в роговой оболочке или рождают живых детенышей. К этому классу рыб относятся акулы, скаты, химеры.

    Типичные представители хрящевых рыб – акулы имеют веретеновидную форму тела. Парные грудные и брюшные плавники и асимметричный хвостовой плавник позволяют им быстро плавать.

    Акулы имеют хорошо развитый зубной аппарат, многие являются хищниками. Среди них есть крупные виды. Это гигантская акула (до 15 м), китовая акула (до 20 м), голубая акула (до 4 м). В Черном море водится акула катран (до 1 м). Распространены акулы по всему земному шару. Многие из акул, обитающих в тропических морях, опасны для человека. Крупные акулы, гигантская и китовая, питаются планктоном и опасности не представляют.

    Скаты – это придонные рыбы. Их тело сплюснуто в спинно-брюшном направлении. Они малоподвижны, питаются донными животными. У скатов-хвостоколов, обитающих в Черном море, на хвосте имеется длинная игла с зазубриной, выделяющая яд. Особенно ядовиты уколы тропических скатов. Электрические скаты имеют с боков электрические органы – видоизмененные мышцы, создающие электрические разряды до 200 В. Электрическим током они поражают рыб и других животных, которыми питаются. Обитают такие скаты в теплых водах, например в Средиземном море.

    Группа химер – самая немногочисленная. Они имеют некоторые черты сходства с костными рыбами. В основном это глубоководные рыбы, питающиеся моллюсками.

    2. Костные рыбы – это самая многочисленная группа. Их скелет построен из костной ткани, жабры прикрыты жаберными крышками. Появляется плавательный пузырь, который снижает плотность тела и помогает держаться на воде.

    К костным рыбам относится большая часть современных рыб. Их скелет состоит из настоящих костей, тело покрыто чешуей. Среди костистых рыб есть растительноядные, хищники и всеядные.

    Для костных рыб характерно наружное оплодотворение. Самка откладывает икру, а самец поливает ее семенной жидкостью. Однако имеются виды с внутренним оплодотворением и живородящие.

    Среди костных рыб есть представители древних групп – двоякодышащие и кистеперые. Эти рыбы способны дышать атмосферным воздухом, а их плавники превратились в лопасти, служащие для переползания по грунту. Именно из подобных плавников развились конечности наземных позвоночных. Двоякодышащие и кистеперые рыбы немногочисленны, они процветали более 380 млн лет назад. Их предки дали начало земноводным животным. В настоящее время наиболее известна латимерия – крупная рыба, в длину до 180 см, вместо плавников развиты лопасти, позволяющие передвигаться по грунту.

    К глубоководным рыбам относятся удильщики, к придонным – камбала, имеющая сплюснутое тело и деформированный, асимметричный череп.

    Многие из костных рыб имеют большое промысловое значение. Это лососеобразные(лосось, семга, горбуша, нерка), сельдеобразные(сельдь атлантическая, салака, килька, сардина, анчоусы), карпообразные – обитатели пресных водоемов (сазаны, карпы, язи), трескообразныеи многие другие.

    У переходной группы – костно-хрящевых рыбсохраняются хрящи, тела позвонков не развиты. К ним относятся осетровые рыбы: белуга, осетр, калуга, севрюга, стерлядь и др.

    Рис. 85.Эволюция систем органов позвоночных животных: головной мозг (П – передний; С – средний; Пд – продолговатый; Пр – промежуточный; М – мозжечок); кровеносная система (П – предсердие; Ж – желудочек)

    Рис. 86. Рыбы. Хрящевые: 1 – акула сельдевая; 2 – электрический скат; костно-хрящевые: 3 – осетр; 4 – стерлядь; костистые: 5 – сельдь атлантическая; 6 – горбуша; 7 – сайра; 8 – сом; 9 – пиранья; 10 – летучая рыба

    Page 17

    Земноводные (амфибии).Это немногочисленная группа наиболее примитивных наземных позвоночных (рис. 87). В зависимости от стадии развития часть жизни большинство из них проводит в воде. Предками земноводных были кистеперые рыбы, жившие в пресных пересыхающих водоемах.

    Рис. 87.Земноводные: 1 – тритон; 2 – пятнистая саламандра; 3 – протей; 4 – аксолотль (личинка амбистомы); 5 – прудовая лягушка; 6 – пипа; 7 – червяга

    В личиночной стадии (головастики) земноводные имеют большое сходство с рыбами: у них сохраняется жаберное дыхание, имеются плавники, двухкамерное сердце и один круг кровообращения. Для взрослых форм характерны трехкамерное сердце, два круга кровообращения, две пары конечностей. Появляются легкие, но развиты они слабо, поэтому дополнительный газообмен происходит через кожу (см. рис. 85). Земноводные обитают в теплых, влажных местах, особенно распространены в тропиках, где для них подходящие климатические условия.

    Это раздельнополые животные. Для них характерны наружное оплодотворение и развитие в воде. Из икринки бесхвостой амфибии, например лягушки, выходит хвостатая личинка – головастик с длинными плавниками и ветвистыми жабрами. По мере развития появляются передние конечности, затем задние, начинает укорачиваться хвост. Ветвистые жабры исчезают, появляются жаберные щели (внутренние жабры). Из переднего отдела пищеварительной трубки формируются легкие, по мере развития которых исчезают жабры. Происходят соответствующие изменения в кровеносной, пищеварительной и выделительной системах. Хвост рассасывается, и молодая лягушка выходит на сушу. У хвостатых амфибий жабры сохраняются значительно дольше (порой всю жизнь), хвост не рассасывается.

    Питаются земноводные животной пищей (червями, моллюсками, насекомыми), но личинки, обитающие в воде, могут быть растительноядными.

    Существует три группы земноводных: хвостатые (тритон, саламандра, амбистома), бесхвостые (жабы, лягушки), безногие, или червяги (рыбозмей, червяг).

    Хвостатые амфибиинаиболее примитивны. Они обитают в воде и около воды, конечности у них, как правило, развиты слабо. У некоторых перистые жабры сохраняются всю жизнь.

    Личинка амбистомы – аксолотль даже приступает к размножению, не достигая взрослой стадии. Наиболее многочисленны саламандры.

    Червяги – очень немногочисленное семейство. У них отсутствуют конечности, тело вытянуто, напоминает червя или змею.

    Наиболее процветающая группа – бесхвостые амфибии.У них короткое туловище, хорошо развиты конечности. В сезон размножения они «поют» – издают различные звуки (квакают).

    Пресмыкающиеся (рептилии).Пресмыкающиеся относятся к наземным позвоночным. Они хорошо приспособились к жизни на суше и вытеснили многих своих предков земноводных. Сердце у рептилий трехкамерное. У них начинается разделение артериальной и венозной крови за счет появления неполной перегородки в желудочке сердца; лучше, чем у земноводных, развита нервная система: полушария головного мозга значительно больше (см. рис. 85). Поведение пресмыкающихся значительно сложнее, чем у амфибий. Кроме врожденных безусловных, у них формируются и условные рефлексы. Пищеварительная, выделительная и кровеносная системы открываются в клоаку – часть кишечника.

    Тело пресмыкающихся покрыто чешуей. Она образуется в толще кожи – эпидермиса – и предохраняет тело от высыхания. Некоторые виды в процессе линьки сбрасывают чешую (змеи, ящерицы). Легкие у пресмыкающихся значительно больше и объемнее, чем у земноводных, за счет ячеистости.

    Рептилии – раздельнополые животные. Оплодотворение у них внутреннее. Самка откладывает в песок или в почву в небольшие углубления яйца, покрытые кожистой оболочкой. Даже у водных обитателей развитие яйца идет на суше. Для некоторых видов характерно живорождение.

    Наибольшего расцвета пресмыкающиеся достигли в мезозойскую эру, около 100–200 млн лет назад, поэтому эту эру называют эрой рептилий. Их существовало огромное количество и разнообразие: динозавры – на суше, ихтиозавры – в воде, птерозавры – в воздухе. Среди них были виды громадных размеров, а также довольно небольшие формы, размером с кошку. Почти все они вымерли около 70 млн лет назад. Причина вымирания до сих пор до конца не выяснена. Существует несколько гипотез: внезапное резкое изменение климата, падение гигантского метеорита и др. Но все они не объясняют до конца эту загадку.

    В настоящее время существует четыре основные группы: черепахи, змеи, ящерицы и крокодилы (рис. 88).

    Рис. 88.Пресмыкающиеся: 1 – степной геккон; 2 – агама; 3 – ушастая круглоголовка; 4 – плащеносная ящерица; 5 – серый варан; 6 – очковая змея; 7 – гремучая змея; 8 – уж

    Характерной особенностью черепахявляется наличие панциря, состоящего из костных пластинок и покрытого роговым веществом. Представители этой группы могут жить как на суше, так и в воде. Гигантские и слоновые черепахи (длиной до 110 см) – самые крупные из обитающих на суше. Они распространены на Галопогосских островах Тихого океана, на Мадагаскаре, островах Индийского океана.

    Морские черепахи значительно крупнее (до 5 м), имеют ластообразные ноги. Они всю жизнь обитают в воде, но яйца откладывают на суше.

    Ящерицыочень разнообразны. Это наиболее процветающая группа. К ним относятся хамелеоны, гекконы, игуаны, агамы, круглоголовки, вараны и настоящие ящерицы. Для большинства ящериц характерны вытянутое тело, длинный хвост, хорошо развитые конечности. У некоторых (желтопузика) конечности утеряны, они напоминают змей.

    У змейосновным признаком является длинное, лишенное конечностей тело. Это ползающие животные. Все змеи – хищники, они заглатывают добычу целиком или душат, сжимая в кольцах своего тела. Ядовитые железы (видоизмененные слюнные) открываются протоком в основании ядовитого зуба. К змеям относятся: гадюка, гюрза, кобра, питон, удав, а также ужи – неядовитые представители этой группы.

    Крокодилыиз всех пресмыкающихся ближе всего стоят к млекопитающим. Их сердце можно назвать четырехкамерным, имеется костное нёбо, воздух поступает через ноздри в заднюю часть рта. По структуре ротовой полости и расположению языка они ближе к млекопитающим, чем к остальным рептилиям. Это довольно крупные хвостатые животные, обитающие в воде, по берегам рек. На суше они передвигаются медленно, но зато прекрасно плавают. Самки откладывают покрытые известковой скорлупой яйца на суше в небольшие ямки. Для них характерна забота о потомстве: самка охраняет кладку и заботится о детенышах.

    Пресмыкающиеся обитают в основном в теплом климате: тропиках, субтропиках, во влажных и сухих местах: пустынях, болотах, лесах. Питание их также разнообразно: растения, насекомые, черви, моллюски, а крупные особи поедают птиц и млекопитающих. Все пресмыкающиеся заглатывают пищу целиком. Многие виды, питаясь вредителями сельского хозяйства (насекомыми, грызунами), приносят большую пользу человеку. Яд змей используется для приготовления многих лекарственных препаратов. Из кожи змей и крокодилов изготовляют обувь, дамские сумочки, что приводило раньше к массовому истреблению животных. В настоящее время многие виды находятся под охраной, их выращивают на фермах и в питомниках.

    Page 18

    Птицы

    Птицы – это высшие позвоночные животные, приспособившиеся к полету. Распространены они по всему земному шару и насчитывают до 9 тыс. видов. Тело птиц покрыто перьями, передние конечности превращены в крылья.

    В связи с тем что они проводят значительную часть жизни в воздухе, у птиц появились некоторые особенности. Их полые костизаполнены воздухом, что позволяет облегчить вес тела. У летающих видов хорошо развита грудина – киль,к которому прикрепляются мощные мышцы. Это теплокровныеживотные с интенсивным обменом веществ. Температура тела доходит до 42 °C. Дыхательная система, кроме хорошо развитых ячеистых легких, представлена еще воздушными мешками,позволяющими вентилировать легкие на вдохе и выдохе (двойное дыхание)(см. рис. 85). При вдохе воздух поступает в легкие и легочные мешки. При выдохе крылья опускаются, сдавливая мешки, и воздух вторично проходит через легкие. Это способствует лучшему усвоению кислорода и высокому обмену веществ. Сердце у птиц четырехкамерное. Артериальная и венозная кровь полностью разделены. Пищеварительная, выделительная и половая системы у птиц и рептилий сходны. Однако, в отличие от последних, у птиц отсутствуют зубы, мочевой пузырь, а у самок – второй яичник и яйцевод, что связано с приспособлением к полету.

    Пища птицами заглатывается целиком и поступает по длинному пищеводу в зоб,где предварительно подвергается воздействию пищеварительных соков. Желудок состоит из двух отделов: железистого и мускулистого. За счет большого количества мелких камней, заглоченных с пищей, в мускулистом отделе идет перетирание пищи. Нервная система птиц развита значительно лучше, чем у рептилий, особенно передний мозг и мозжечок. Поэтому поведение птиц сложнее, у них вырабатывается много условных рефлексов.

    Оплодотворение у птиц внутреннее. Самка откладывает яйца в построенные гнезда. Для них характерны насиживание яиц и забота о потомстве.

    Птицы делятся на выводковых и гнездовых (птенцовых).

    У выводковыхптиц птенцы вылупляются более приспособленными к жизни: они зрячие, покрыты пухом, способны передвигаться и питаться самостоятельно. Это куры, утки, гуси, тетерева. Гнезда они, как правило, строят на земле.

    У гнездовыхптиц птенцы вылупляются беспомощными и слепыми, их тело не опушено, они выкармливаются родителями. Это вороны, голуби, скворцы, дятлы, орлы, ястребы и многие другие. Гнездятся они высоко на деревьях, в дуплах, в норках по берегам рек (ласточки), на скалах, в труднодоступных местах.

    По способу питания птиц делят на растительноядных(щеглы, чижи, клесты, дрозды), насекомоядных(дятлы, поползни, синицы), хищных(соколы, ястребы, орлы, совы). Кроме того, многие водные птицы питаются рыбой (утки, пингвины, цапли, пеликаны). Есть среди птиц и падальщики,которые питаются трупами животных, например грифы.

    Всех птиц объединяют в три крупные группы: бескилевые, плавающие (пингвины) и килегрудые (рис. 89).

    Рис. 89.Птицы бескилевые: 1 – киви; 2 – африканский страус; 3 – казуар; 4 – пингвин; килегрудые: 5 – зяблик; 6 – сокол; 7 – тетерев; 8 – дятел; 9 – аист; 10 – сова; 11 – дрофа

    1. Бескилевые,или бегающие,птицы обитают в Африке, Австралии, Южной Америке. Это наиболее примитивная группа: грудина у них плоская, киль отсутствует, крылья развиты слабо. К ним относятся африканские и американские страусы, эму и казуары, населяющие Австралию. Это довольно крупные птицы, хорошие бегуны, достигающие в высоту 2,5 м. У эму и казуаров крылья еще более недоразвиты, чем у страусов, но имеются хорошо развитые сильные ноги. Наиболее мелкие бескилевые птицы – киви, населяющие леса Новой Зеландии (высота до 55 см). Крылья у них сильно редуцированы, практически исчезли, ноги широко расставлены, поэтому передвигаются они медленно. У бескилевых птиц яйца обычно насиживает самец.

    2. Пингвины – также нелетающие птицы, но у них на грудине есть киль. Самый крупный вид – императорский пингвин достигает в высоту 1 м. Все пингвины прекрасные пловцы, крылья их превратились в ласты, под водой они «летят», взмахивая крыльями и руля ногами, как другие птицы в воздухе, а на суше передвигаются неуклюже, переваливаясь. Перья у них плотно прилегают друг к другу, хорошо смазаны жиром копчиковой железы, что предотвращает намокание. Живут пингвины на побережье Антарктиды, питаются рыбой, моллюсками, ракообразными. Гнездятся на земле. Яйца насиживают самцы, зажимая их между лапами и нижней частью живота. Самки в это время кормятся в море. К концу срока развития перед вылупливанием они возвращаются, выхаживают и кормят птенцов.

    3. Килегрудые – наиболее распространенная группа птиц. Они разделяются на 34 отряда. Большинство из них летающие. В зависимости от среды обитания и питания их можно разделить на следующие экологические группы: лесные, степно-пустынные, болотно-луговые, водные, садово-парковые, хищные.

    Лесные птицы гнездятся и питаются в лесу, как на деревьях, так и в нижнем ярусе, на земле. Это дятлы, щеглы, чижи, зяблики, вьюрки, райские птицы, обитающие в Австралии. А также тетерева, глухари, куропатки, фазаны, обитающие на лесных полянах, опушках.

    К болотно-луговым птицам относятся журавли, аисты, кулики, коростели, цапли. У птиц этой группы длинные ноги, питаются они мелкими животными. К птицам открытых пространств относятся жаворонки, высоко парящие в небе. Но гнездятся и питаются насекомыми на земле.

    Степно-пустынные птицы обычно хорошие бегуны. Наряду со страусами это дрофы, бегунки.

    В группу водных объединяют тех птиц, большая часть жизни которых проходит на воде. Это чайки, утки, гуси, пеликаны, лебеди и др. Питаются они в основном рыбой.

    Хищные птицы обитают повсюду, делятся на дневных и ночных хищников. Дневные хищники – это ястребы, соколы, орлы, канюки, орланы, кречеты, пустельги, а также грифы. К ночным хищникам относятся совы и филины.

    Птицы, имеющие большое хозяйственное значение, – это куры, утки, гуси, индейки. Многие из них служат объектом промысла и охоты. Птицы приносят огромную пользу, уничтожая вредителей-насекомых, особенно в период выкармливания птенцов.

    Млекопитающие – это наиболее высокоорганизованный класс позвоночных животных. Для них характерны высокоразвитая нервная система (за счет увеличения объема больших полушарий и образования коры); относительно постоянная температура тела; четырехкамерное сердце; наличие диафрагмы – мышечной перегородки, разделяющей брюшную и грудную полости; развитие детенышей в теле матери и вскармливание молоком (см. рис. 85). Тело млекопитающих часто покрыто шерстью. Появляются молочные железы как видоизмененные потовые. Своеобразны зубы млекопитающих. Они дифференцированы, их число, форма и функция существенно различаются у разных групп и служат систематическим признаком.

    Тело разделяется на голову, шею и туловище. У многих имеется хвост. У зверей наиболее совершенный скелет, основой которого является позвоночный столб. Он подразделяется на 7 шейных, 12 грудных, 6 поясничных, 3–4 крестцовых сросшихся и хвостовых позвонков, число последних различно. У млекопитающих хорошо развиты органы чувств: обоняния, осязания, зрения, слуха. Имеется ушная раковина. Глаза защищены двумя веками с ресницами.

    За исключением яйцекладущих, все млекопитающие вынашивают детенышей в матке – специальном мышечном органе. Детеныши рождаются живыми и вскармливаются молоком. Потомство млекопитающих в большей степени нуждается в дальнейшей заботе, чем у остальных животных.

    Все перечисленные признаки позволили млекопитающим завоевать господствующее положение в животном мире. Они встречаются по всему земному шару.

    Внешний облик млекопитающих очень разнообразен и определяется средой обитания: водные животные имеют обтекаемую форму тела, ласты или плавники; обитатели суши – хорошо развитые конечности, плотное тело. У обитателей воздушной среды передняя пара конечностей преобразована в крылья. Высокоразвитая нервная система позволяет млекопитающим лучше приспособиться к условиям окружающей среды, способствует развитию многочисленных условных рефлексов.

    Класс млекопитающих делится на три подкласса: яйцекладущие, сумчатые и плацентарные.

    1. Яйцекладущие, или первозвери.Эти животные наиболее примитивные млекопитающие. В отличие от других представителей этого класса они откладывают яйца, но детенышей вскармливают молоком (рис. 90). У них сохранилась клоака – часть кишечника, куда открывается три системы – пищеварительная, выделительная и половая. Поэтому их также называют однопроходными. У остальных зверей эти системы разделены. Яйцекладущие встречаются только в Австралии. К ним относится всего четыре вида: ехидны (три вида) и утконос.

    2. Сумчатые млекопитающиеболее высокоорганизованные, но и для них характерны примитивные признаки (см. рис. 90). Они рождают живых, но недоразвитых детенышей, практически эмбрионов. Эти крохотные детеныши заползают в сумку на брюхе матери, где, питаясь ее молоком, завершают свое развитие.

    Рис. 90.Млекопитающие: яйцекладущие: 1 – ехидна; 2 – утконос; сумчатые: 3 – опоссум; 4 – коала; 5 – карликовая сумчатая белка; 6 – кенгуру; 7 – сумчатый волк

    В Австралии обитают кенгуру, сумчатые мыши, белки, муравьеды (намбаты), сумчатые медведи (коала), барсуки (вомбаты). Наиболее примитивные сумчатые обитают в Центральной и Южной Америке. Это опоссум, сумчатый волк.

    3. Плацентарные звериимеют хорошо развитую плаценту – орган, прикрепляющийся к стенке матки и выполняющий функцию обмена питательными веществами и кислородом между организмом матери и эмбрионом.

    Плацентарные млекопитающие делятся на 16 отрядов. К ним относятся Насекомоядные, Рукокрылые, Грызуны, Зайцеобразные, Хищные, Ластоногие, Китообразные, Копытные, Хоботные, Приматы.

    Насекомоядныемлекопитающие, в число которых входят кроты, землеройки, ежи и др., считаются наиболее примитивными среди плацентарных (рис. 91). Это достаточно мелкие животные. Количество зубов у них от 26 до 44, зубы недифференцированы.

    Рукокрылые – единственные летающие животные среди зверей. Это в основном сумеречные и ночные животные, питающиеся насекомыми. К ним относятся крыланы, летучие мыши, вечерницы, вампиры. Вампиры – это кровососы, они питаются кровью других животных. Летучие мыши обладают эхолокацией. Хотя зрение у них плохое, за счет хорошо развитого слуха они улавливают эхо от собственного писка, отражающееся от предметов.

    Грызуны – наиболее многочисленный отряд среди млекопитающих (около 40 % всех видов зверей). Это крысы, мыши, белки, суслики, сурки, бобры, хомяки и многие другие (см. рис. 91). Характерной особенностью грызунов являются хорошо развитые резцы. Они не имеют корней, растут всю жизнь, стачиваются, клыки отсутствуют. Все грызуны растительноядные.

    Рис. 91.Млекопитающие: насекомоядные: 1 – землеройка; 2 – крот; 3 – тупайя; грызуны: 4 – тушканчик, 5 – сурок, 6 – нутрия; зайцеобразные: 7 – заяц-русак, 8 – шиншилла

    Близок к грызунам отряд зайцеобразных(см. рис. 91). Они имеют сходное строение зубов, также питаются растительной пищей. К ним относятся зайцы и кролики.

    К отряду хищныхпринадлежит более 240 видов животных (рис. 92). Резцы у них развиты слабо, зато имеются мощные клыки и хищные зубы, служащие для раздирания мяса животных. Хищники питаются животной и смешанной пищей. Отряд делится на несколько семейств: собачьи (собака, волк, лисица), медвежьи (белый медведь, бурый медведь), кошачьи (кошка, тигр, рысь, лев, гепард, пантера), куньи (куница, норка, соболь, хорек) и др. Для некоторых хищников характерна зимняя спячка (медведи).

    Ластоногиетакже являются хищными животными. Они приспособились к жизни в воде и имеют специфические особенности: тело обтекаемой формы, конечности превращены в ласты. Зубы слабо развиты, за исключением клыков, поэтому пищу они только схватывают и, не пережевывая, заглатывают. Они прекрасные пловцы и ныряльщики. Питаются в основном рыбой. Размножаются на суше, по берегам морей или на льдинах. К отряду относятся тюлени, моржи, морские котики, морские львы и др. (см. рис. 92).

    Рис. 92.Млекопитающие: хищные: 1 – соболь; 2 – шакал; 3 – рысь; 4 – черный медведь; ластоногие: 5 – гренландский тюлень; 6 – морж; копытные: 7 – лошадь; 8 – бегемот; 9 – северный олень; приматы: 10 – игрунка; 11 – горилла; 12 – бабуин

    К отряду китообразныхтакже относятся обитатели вод, но, в отличие от ластоногих, они никогда не выходят на сушу и детенышей рождают в воде. Конечности их превратились в плавники, а по форме тела они напоминают рыб. Эти звери вторично освоили воду, и в связи с этим у них появились многие особенности, характерные для водных обитателей. Однако основные черты класса у них сохранились. Дышат они атмосферным кислородом через легкие. К китообразным относятся киты и дельфины. Голубой кит – самое крупное из всех современных животных (длина 30 м, масса до 150 т).

    Копытныеподразделяются на два отряда: непарнокопытные и парнокопытные.

    1. К непарнокопытнымотносятся лошади, тапиры, носороги, зебры, ослы. Их копыта представляют собой видоизмененные средние пальцы, остальные пальцы редуцированы в разной степени у различных видов. У копытных хорошо развиты коренные зубы, так как они питаются растительной пищей, пережевывая и перетирая ее.

    2. У парнокопытныххорошо развиты третий и четвертый пальцы, превращенные в копыта, на которые приходится вся масса тела. Это жирафы, олени, коровы, козы, овцы. Многие из них являются жвачными и имеют сложноустроенный желудок.

    К отряду хоботныхпринадлежат самые крупные из наземных животных – слоны. Обитают они только в Африке и Азии. Хобот представляет собой удлиненный нос, сросшийся с верхней губой. У слонов нет клыков, зато мощные резцы превратились в бивни. Кроме того, у них хорошо развиты коренные зубы, перетирающие растительную пищу. Эти зубы меняются у слонов 6 раз в течение жизни. Слоны весьма прожорливы. Один слон может съесть до 200 кг сена в сутки.

    Приматыобъединяют до 190 видов (см. рис. 92). Для всех представителей характерны пятипалая конечность, кисти хватательного типа, ногти вместо когтей. Глаза направлены вперед (у приматов развито бинокулярное зрение). Это обитатели тропических и субтропических лесов, ведущие как древесный, так и наземный образ жизни. Питаются они растительной и животной пищей. Зубной аппарат более полный и дифференцирован на резцы, клыки, коренные зубы.

    Различают две группы: полуобезьян и обезьян.

    1. К полуобезьянамотносятся лемуры, лори, долгопяты.

    2. Обезьяныподразделяются на широконосых (игрунки, ревуны, коата) и узконосых (макаки, мартышки, павианы, гамадрилы). В группу высших узконосых человекообразных обезьян входят гиббон, шимпанзе, горилла, орангутан. К приматам принадлежит и человек.

    Page 19

    Экология как наука. Экологические факторы

    ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

    Экология – это область биологии, изучающая взаимодействие организмов между собой и с окружающей средой.

    Понятие «экология» произошло от древнегреческих слов oikos – жилище, семья, домашнее хозяйство и logos – наука, учение. В дословном переводе оно означает «наука о доме». Термин «экология» был впервые введен немецким ученым Э. Геккелем в 1866 г. В настоящее время экология рассматривает также и вопросы рационального природопользования, загрязнения окружающей среды, сохранения ресурсов биосферы. Современная экология изучает проявления жизни на уровне отдельных особей, популяций и сообществ. Она исследует факторы неживой природы, воздействующие на организмы, а также влияние живых организмов на природу в целом.

    В процессе эволюции живые организмы расселились по всему земному шару и освоили самые различные среды жизни. В результате взаимодействия живых организмов и среды обитания сформировался разнообразный органический мир Земли. Жизнедеятельность организмов, в свою очередь, оказала влияние на неживую природу, которая развивалась и изменялась вместе с живой. В результате сложных взаимоотношений живой и неживой природы сформировались различные сообщества – экосистемы,которые составляют современную биосферу.

    Экология как наука изучает закономерности развития экосистем, взаимоотношения организмов в них, эволюцию сообществ и биосферы. Она является основой охраны природы, прогнозирования и управления экосистемами в условиях научно-технического прогресса.

    На живые организмы прямо или косвенно влияют различные компоненты окружающей среды, называемые экологическими факторами.Условно их можно разделить на две группы: абиотические и биотические факторы.

    Абиотические факторы – это воздействующие на организм компоненты неживой природы: климат, почва, рельеф и т. п. Наиболее важным из абиотических факторов является климат. Климат определяет тип растительности в данной местности, которая, в свою очередь, определяет животный мир и облик сообщества.

    Биотические факторы – это совокупность взаимодействия живых организмов и влияние друг на друга. Особое место среди них занимает антропогенный фактор как совокупность воздействия человека и его хозяйственной деятельности на живые организмы и природу в целом.

    Свет.Солнечная энергия – практически единственный источник света и тепла на нашей планете. Количество солнечного света закономерно изменяется в течение года и суток. Его биологическое действие обусловлено интенсивностью, спектральным составом, сезонной и суточной периодичностью. В связи с этим у живых организмов приспособления также носят сезонный и зональный характер.

    Ультрафиолетовые лучигубительны для всего живого. Основная часть этого излучения задерживается озоновым экраном атмосферы. Поэтому живые организмы распространены до озонового слоя. Но небольшое количество ультрафиолетовых лучей полезно животным и человеку, так как они способствуют выработке витамина D.

    Свет видимого спектранеобходим для растений и животных. Зеленые растения на свету, в основном в красном спектре, фотосинтезируют органические вещества. Многие одноклеточные организмы реагируют на свет. Высокоорганизованные животные имеют светочувствительные клетки или специальные органы – глаза. Они способны воспринимать предметы, находить пищу, вести активный образ жизни днем.

    Глаз человека и большинства животных не воспринимает инфракрасные лучи,являющиеся источником тепловой энергии.

    Особенно важны эти лучи для холоднокровных животных (насекомых, пресмыкающихся), которые используют их для повышения температуры тела.

    Световой режимменяется в зависимости от географической широты, рельефа, времени года и суток. В связи с вращением Земли световой режим имеет отчетливую суточную и сезонную периодичность.

    Реакция организма на суточную смену режима освещения (день и ночь) называется фотопериодизмом.

    В связи с фотопериодизмом в организме изменяются процессы обмена веществ, роста и развития. Фотопериодичность – это один из главных факторов, влияющих на биологические часы организма, определяющие его физиологические ритмы в соответствии с изменениями в окружающей среде.

    У растений суточный фотопериодизм влияет на процессы фотосинтеза, бутонизации, цветения, листопада. Некоторые растения раскрывают свои цветки ночью, их опыляют насекомые-опылители, активные в это время суток.

    У животных также существуют приспособления к дневному и ночному образу жизни. Так, например, большинство копытных, медведи, волки, орлы, жаворонки активны днем, тогда как тигры, мыши, суслики, ежи, совы наибольшую активность проявляют ночью. Продолжительность светового дня влияет на наступление брачного периода, миграций и перелетов (у птиц), спячки и т. д.

    Большое значение имеет и степень освещенности.В зависимости от способности расти в условиях затенения или освещения различают теневыносливыеи светолюбивыерастения. Степные и луговые травы, большинство древесных растений (береза, дуб, сосна) относятся к светолюбивым. Теневыносливые растения часто обитают в лесу, в его нижнем ярусе. Это кислица, мхи, папоротники, ландыши и др. Из древесных растений – это ель, поэтому ее крона наиболее пышная в нижней части. Еловые леса всегда более мрачные и темные, чем сосновые и широколиственные. Способность к существованию в различном световом режиме определяет ярусность растительных сообществ.

    Степень освещенности в разное время года зависит от географической широты. Продолжительность дня на экваторе всегда одинакова и составляет 12 часов. По мере приближения к полюсам продолжительность дня увеличивается летом и уменьшается зимой. И только в дни весеннего (23 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия продолжительность дня везде равна 12 часам. Зимой за Северным полярным кругом господствует полярная ночь, когда солнце не поднимается над горизонтом, а летом – полярный день, когда оно не заходит круглые сутки. В Южном полушарии – наоборот. В связи с сезонными изменениями освещенности меняется и активность живых организмов.

    Сезонные ритмы – это реакция организма на изменение времени года.

    Так, при наступлении осеннего короткого дня растения сбрасывают листву и готовятся к зимнему покою.

    Зимний покой – это приспособительные свойства многолетних растений: прекращение роста, отмирание надземных побегов (у трав) или листопад (у деревьев и кустарников), замедление или остановка многих процессов жизнедеятельности.

    У животных зимой также наблюдается существенное снижение активности. Сигналом к массовому отлету птиц служит изменение длины светового дня. Многие животные впадают в зимнюю спячку – приспосабливание для перенесения неблагоприятного зимнего времени года.

    В связи с постоянными суточными и сезонными изменениями в природе у живых организмов вырабатывались определенные механизмы приспособительного характера.

    Тепло.Все процессы жизнедеятельности протекают при определенной температуре – в основном от 10 до 40 °C. Лишь немногие организмы приспособлены к жизни при более высоких температурах. Например, некоторые моллюски живут в термальных источниках при температуре до 53 °C, синезеленые (цианобактерии) и бактерии могут обитать при 70–85 °C. Оптимальная температура для жизни большинства организмов колеблется в узких пределах от 10 до 30 °C. Однако диапазон колебания температур на суше значительно шире (от -50 до 40 °C), чем в воде (от 0 до 40 °C), поэтому предел устойчивости к температуре у водных организмов уже, чем у наземных.

    В зависимости от механизмов поддержания постоянной температуры тела организмы делятся на пойкилотермных и гомойотермных.

    Пойкилотермные,или холоднокровные,организмы имеют непостоянную температуру тела. Повышение температуры окружающей среды вызывает у них сильное ускорение всех физиологических процессов, изменяет активность поведения. Так, ящерицы предпочитают температурную зону около 37 °C. С повышением температуры ускоряется развитие некоторых животных. Так, например, при 26 °C у гусеницы бабочки-капустницы период от выхода из яйца до окукливания продолжается 10–11 дней, а при 10 °C он увеличивается до 100 дней, т. е. в 10 раз.

    Для многих холоднокровных животных характерен анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы существенно замедляются, а видимые признаки жизни отсутствуют. Анабиоз может наступать у животных как при понижении температуры среды, так и при ее повышении. Например, у змей, ящериц при повышении температуры воздуха выше 45 °C наступает оцепенение, у земноводных при понижении температуры воды ниже 4 °C жизненная активность практически отсутствует.

    У насекомых (шмелей, саранчи, бабочек) во время полета температура тела достигает 35–40 °C, но с прекращением полета быстро снижается до температуры воздуха.

    Гомойотермные,или теплокровные,животные с постоянной температурой тела обладают более совершенной терморегуляцией и в меньшей степени зависят от температуры среды. Способность поддерживать постоянную температуру тела – это важная особенность таких животных, как птицы и млекопитающие. У большинства птиц температура тела составляет 41–43 °C, а у млекопитающих – 35–38 °C. Она сохраняется на постоянном уровне вне зависимости от колебаний температуры воздуха. Например, при морозе в -40 °C температура тела песца 38 °C, а белой куропатки – 43 °C. У более примитивных групп млекопитающих (яйцекладущих, мелких грызунов) терморегуляция несовершенна (рис. 93).

    Рис. 93.Зависимость температуры тела различных животных от температуры воздуха

    Температурный режим имеет большое значение и для растений. Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза идет в диапазоне 15–25 °C. При высоких температурах происходит сильное обезвоживание растений и начинается их угнетение. Процессы дыхания и испарения воды (транспирация) начинают преобладать над фотосинтезом. При более низких температурах (менее 10 °C) могут возникать холодовые повреждения клеточных структур, угнетение фотосинтеза.

    Основные приспособления растений к холодным местам обитания – это уменьшение размеров и появление специфических форм роста. На Севере, за Полярным кругом, произрастают карликовые березы, ивы, стелющиеся формы можжевельника, рябины. Даже во время долгого полярного лета, когда освещенность очень большая, отсутствие тепла сказывается на процессах фотосинтеза.

    У растений существуют специальные механизмы, позволяющие предотвратить замерзание воды в клетках при низких температурах (ниже 0 °C). Так, зимой в тканях растений находятся концентрированные растворы сахаров, глицерина и других веществ, препятствующих замерзанию воды.

    Температура, как и световой режим, от которого она зависит, также закономерно изменяется в течение суток, года и на разных широтах. На экваторе она относительно постоянна (около 25–30 °C). По мере приближения к полюсам амплитуда возрастает, причем летом существенно меньше, чем зимой. Поэтому особенно большое значение приобретает наличие у животных и растений приспособлений к перенесению низких температур.

    Вода.Наличие воды – это необходимое условие существования всех организмов на Земле. Все живые организмы не менее чем на 30 % состоят из воды. Поддержание водного баланса является основной физиологической функцией организма. Вода по земному шару распределяется неравномерно. Так как большинство наземных растений и животных влаголюбивы, то ее недостаток часто оказывается причиной, ограничивающей распространение организмов.

    Наличие воды – это один из основных экологических факторов, лимитирующих рост и развитие растений. В отсутствие воды растение увядает и может погибнуть, поэтому у многих растений существуют специальные приспособления, позволяющие им переносить недостаток влаги.

    Так, в пустынях и полупустынях широко распространены ксерофиты,растения засушливых мест обитания. Они могут переносить временное увядание с потерей воды до 50 %. У них хорошо развита корневая система, в десятки раз превышающая по массе надземную часть. Корни могут уходить в глубину на 15–20 м (у черного саксаула – до 30 м), что позволяет им добывать воду на больших глубинах. Экономное расходование воды обеспечивается и развитием особых приспособлений надземных органов. Для уменьшения испарения воды листья у растений степей и пустынь обычно мелкие, узкие, часто они превращены в колючки или чешуйки (кактусы, верблюжья колючка, ковыль). Кутикула листа утолщена, покрыта восковым налетом или густо опушена. Иногда наблюдается полная потеря листьев (саксаулы, джузгун). Фотосинтез у таких растений осуществляется зелеными стеблями. У некоторых обитателей пустынь (агава, молочай, кактус) в тканях сильно утолщенных, мясистых стеблей запасается большое количество влаги.

    Мезофиты – это растения, развивающиеся в условиях, когда воды достаточно. К ним относятся листопадные деревья, кустарники, многие травы лесной и лесостепной зон.

    Гигрофиты – растения влажных мест обитания, имеют крупные сочные листья и стебли и значительно хуже развитую корневую систему. Межклетники в листьях и зеленых стеблях хорошо развиты. К числу таких растений относятся рис, калужница болотная, стрелолист, мхи и др.

    У гидрофитов – водных обитателей часто плохо развиты или отсутствуют механическая ткань, корневая система (ряска, элодея).

    Вода также необходима и животным. Большинство обитателей пустынь – верблюды, антилопы, куланы, сайгаки – достаточно долго способны обходиться без воды. Большая подвижность и выносливость позволяют им совершать миграции на значительные расстояния в поисках воды. Способы регуляции водного баланса у них более разнообразны. Так, например, жировые отложения у верблюда (в горбах), грызунов (под кожей), насекомых (жировая ткань) служат источником метаболической воды, которая освобождается в результате окисления жира. Большинство обитателей засушливых мест ведут ночной образ жизни, тем самым избегая перегрева и избыточного испарения воды.

    Для организмов, обитающих в условиях периодической сухости, характерны снижение жизненной активности, состояние физиологического покоя в период отсутствия влаги. В жаркое сухое лето растения могут сбросить листву, иногда полностью отмирают надземные побеги. Особенно это характерно для луковичных и корневищных растений (тюльпанов, осок), которые бурно растут и цветут весной, а оставшуюся часть года проводят в виде покоящихся подземных побегов.

    Животные с наступлением жаркого и сухого периода могут впадать в летнюю спячку (сурки), меньше двигаться и кормиться. Некоторые виды впадают в состояние анабиоза.

    Почваслужит средой обитания для многих микроорганизмов, животных, а также в ней закрепляются корни растений и гифы грибов. Первостепенными факторами, важными для почвенных обитателей, являются ее структура, химический состав, влажность, наличие питательных веществ.

    Page 20

    Факторы окружающей среды всегда действуют на организмы в комплексе. Причем результат не является суммой воздействия нескольких факторов, а есть сложный процесс их взаимодействия. При этом изменяется жизнеспособность организма, возникают специфические адаптивные свойства, которые позволяют ему выжить в тех или иных условиях, переносить колебания значений различных факторов.

    Влияние экологических факторов на организм можно представить в виде схемы (рис. 94).

    Наиболее благоприятная для организма интенсивность экологического фактора называется оптимальной или оптимумом.

    Отклонение от оптимального действия фактора приводит к угнетению жизнедеятельности организма.

    Граница, за пределами которой невозможно существование организма, называется пределом выносливости.

    Эти границы различны для разных видов и даже для разных особей одного вида. Например, вне пределов выносливости для многих организмов находятся верхние слои атмосферы, термальные источники, ледяная пустыня Антарктиды.

    Фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма, называется ограничивающим.

    Он имеет верхний и нижний пределы. Так, для рыб ограничивающим фактором является вода. Вне водной среды их жизнь невозможна. Понижение температуры воды ниже 0 °C является нижним пределом, а повышением выше 45 °C – верхним пределом выносливости.

    Рис. 94.Схема действия экологического фактора на организм

    Таким образом, оптимум отражает особенности условий обитания различных видов. В соответствии с уровнем наиболее благоприятных факторов организмы подразделяются на тепло– и холодолюбивые, влаголюбивые и засухоустойчивые, светолюбивые и теневыносливые, приспособленные к жизни в соленой и пресной воде и т. д. Чем шире предел выносливости, тем пластичнее организм. Причем предел выносливости по отношению к различным экологическим факторам у организмов неодинаков. Например, влаголюбивые растения могут переносить большие перепады температур, тогда как отсутствие влаги для них губительно. Узкоприспособленные виды менее пластичны и имеют небольшой предел выносливости, широко приспособленные виды более пластичны и имеют большой диапазон колебания факторов среды.

    Для рыб, обитающих в холодных морях Антарктиды и Северного Ледовитого океана, диапазон переносимых температур составляет 4–8 °C. С повышением температуры (выше 10 °C) они перестают двигаться и впадают в тепловое оцепенение. С другой стороны, рыбы экваториальных и умеренных широт переносят колебания температуры от 10 до 40 °C. Более широким диапазоном выносливости обладают теплокровные животные. Так, песцы в тундре могут переносить перепады температуры от -50 до 30 °C.

    Растения умеренных широт выдерживают колебания температуры в пределах 60–80 °C, тогда как у тропических растений температурный диапазон гораздо уже: 30–40 °C.

    Взаимодействие экологических факторовзаключается в том, что изменение интенсивности одного из них может сузить предел выносливости к другому фактору или, наоборот, увеличить его. Например, оптимальная температура повышает выносливость к недостатку влаги и пищи. Повышенная влажность значительно снижает устойчивость организма к перенесению высоких температур. Интенсивность воздействия факторов среды находится в прямой зависимости от продолжительности этого воздействия. Длительное действие высоких или низких температур губительно для многих растений, тогда как кратковременные перепады растения переносят нормально. Ограничивающими факторами для растений являются состав почвы, наличие в ней азота и других элементов питания. Так, клевер лучше растет на почвах, бедных азотом, а крапива – наоборот. Уменьшение содержания азота в почве приводит к снижению засухоустойчивости злаков. На соленых почвах растения растут хуже, многие виды вообще не приживаются. Таким образом, приспособленность организма к отдельным факторам среды индивидуальна и может иметь как широкий, так и узкий диапазон выносливости. Но если количественное изменение хотя бы одного из факторов выходит за границы предела выносливости, то, несмотря на то что прочие условия благоприятны, организм гибнет.

    Совокупность факторов среды (абиотических и биотических), которые необходимы для существования вида, называются экологической нишей.

    Экологическая ниша характеризует образ жизни организма, условия его обитания и питания. В отличие от ниши понятие местообитание обозначает территорию, где живет организм, т. е. его «адрес». Например, травоядные обитатели степей корова и кенгуру занимают одну экологическую нишу, но имеют различные места обитания. Наоборот, обитатели леса – белка и лось, относящиеся также к травоядным животным, занимают разные экологические ниши. Экологическая ниша всегда определяет распространение организма и его роль в сообществе.

    Page 21

    В природе организмы одного вида существуют в виде множества популяций.

    Популяция – это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой, населяющих определенную территорию с относительно однородными условиями обитания.

    Популяции одного вида представляют собой сравнительно обособленные группы, имеющие определенные границы распространения. Степень изоляции популяций зависит от способности вида к расселению, миграции, географических условий. Один вид речного окуня может обитать в различных пресных водоемах и образовывать разные популяции. Все ели в лесу образуют единую популяцию и изолированы от представителей своего вида в другом лесу. Популяция – это структурная единица вида. В ней происходят основные эволюционные процессы, закрепляются адаптивные признаки, позволяющие организмам приспособиться к конкретным условиям обитания.

    В экологии популяцию рассматривают как основной элемент любого сообщества живых организмов и характеризуют такими признаками, как плотность и численность, возрастная и половая структура, рождаемость и смертность, пространственное размещение.

    Численность популяции.Это общее число особей, обитающих на какой-либо территории или в сообществе. С численностью связана и плотностьпопуляции – число особей (или биомасса), приходящихся на единицу площади. Например, 300 кустарников лещины на 1 га леса, 5 млн особей хлореллы в 1 м3 воды. Плотность популяции неустойчива и колеблется в различные годы и сезоны. Она зависит от миграции особей, климатических условий, смертности, наличия ресурсов. В отдельные годы может наблюдаться вспышка численности какой-либо популяции.

    Пространственная структура популяции.Определяется особенностями расселения популяции на территории. Часто отдельные особи образуют скопления, группы, стаи, «семьи». С помощью специальных сигналов они отмечают занимаемый участок, изгоняя вторгшихся конкурентов. У птиц для этого служит пение, у млекопитающих – выделение пахучих веществ или экскрементов. У кочующих животных имеются определенные маршруты миграции.

    При резком возрастании численности иногда происходит массовая миграция особей, влекущая за собой изменение пространственной структуры популяции или вытеснение конкурирующей популяции другого вида.

    Рождаемость.Это свойство характеризует способность популяции к воспроизведению, частоту появления новых особей за единицу времени (число детенышей, отложенных яиц, икринок у животных, семян и спор у растений). У микроорганизмов рождаемость зависит от скорости деления клеток. Рождаемость определяется скоростью возрастания численности популяции в реальных условиях.

    Смертность.Характеризуется числом особей, умерших за определенный период, т. е. скоростью уменьшения численности популяции. Гибель особей на разных стадиях развития неодинакова. Смертность рыб на стадии икринок и мальков значительно выше, чем среди взрослых особей. Чем сильнее у животных развит инстинкт заботы о потомстве, тем ниже смертность молоди.

    Отсутствие заботы о потомстве может компенсироваться за счет большой плодовитости особей (рыбы, земноводные, некоторые насекомые).

    Рождаемость и смертность регулируют численность популяции и ее возрастной состав.

    Возрастная структура популяции.Определяется соотношением особей разного возраста, которое также колеблется. В стабильной популяции рождаемость равна смертности, численность популяции почти не меняется, разновозрастные группы находятся примерно в одинаковом соотношении. В растущих популяциях рождаемость превышает смертность, и численность увеличивается.

    Половая структура.Определяется соотношением полов, количеством самцов и самок в популяции. Популяции разных видов неоднородны по своему половому составу. Например, у морских котиков, тюленей в гареме каждого самца находится большое количество самок. У животных, образующих пары, соотношение полов приблизительно равное.

    Динамика популяции. Гомеостаз.Численность популяций зависит от многих факторов. Благоприятные климатические условия, наличие достаточного количества пищи, ослабление хищничества приводят к росту плодовитости и рождаемости, увеличению численности. И наоборот, нехватка корма, увеличение конкуренции, неблагоприятные условия уменьшают численность.

    Изменение численности организмов во времени называют динамикой популяции.

    Периодические колебания связаны с регулярными измерениями факторов среды, сезонными ритмами. В отдельные годы могут происходить вспышки численности, при этом величина популяции увеличивается в 20–40 раз без определенной периодичности. Так возникают популяционные волны (рис. 95).

    Рис. 95.Колебания численности рыси и зайца-беляка

    Важной особенностью популяции является способность к естественному регулированию плотности. Это обеспечивается особыми механизмами, поддерживающими численность популяций на определенном уровне.

    Способность популяции к саморегулированию для поддержания численности на определенном уровне называется гомеостазом популяции.

    Обычно популяция находится в состоянии динамического равновесия, которое достигается за счет чередования положительных и отрицательных обратных связей. При возрастании численности уменьшаются запасы пищи, организмы находятся в неблагоприятных условиях, что приводит к их массовой гибели и падению плодовитости, т. е. к сокращению популяции. Рост ее численности прекращается, пищевые ресурсы восстанавливаются, что влечет за собой повторный рост популяции. Кроме того, при повышении плотности возрастает вероятность распространения инфекционных заболеваний, приводящих к гибели части особей. При высокой плотности растений они испытывают давление со стороны «соседей» (нехватка воды, света). В результате происходит гибель части организмов, т. е. процесс «самоизреживания».

    Важную роль в регуляции численности популяций играют не только абиотические факторы среды,но и взаимоотношения между живыми организмами в сообществе, т. е. биотические факторы.

    Один из самых мощных факторов– антропогенный;человек может искусственно регулировать численность популяций, уменьшая или увеличивая ее.

    Page 22

    Биотические факторы проявляются во взаимоотношениях организмов при совместном обитании и имеют самый разнообразный характер. В природе между организмами существуют различные типы взаимодействий (рис. 96).

    Рис. 96.Основные типы взаимоотношений организмов: 1 – квартирантство; 2, 3, 5 – симбиоз; 4 – паразитизм

    Нейтральные (независимые) отношения.Они нередко устанавливаются между совместно обитающими на одной территории разными видами. При этом организмы не влияют друг на друга, непосредственно не связаны, хотя и имеют общие потребности в пище, так как занимают различные экологические ниши и не вступают во взаимоотношения друг с другом. Например, белки и лоси, которые обитают в разных экологических нишах в одном лесу, не конкурируют и не мешают друг другу, хотя кормятся растительной пищей. Разные виды антилоп в саваннах Африки питаются растениями из разных ярусов.

    Конкуренция.Это тип взаимоотношений, возникающий у двух близких видов со сходными потребностями, обитающими на одной территории. Присутствие одного вида или организма уменьшает пищевые ресурсы, сокращает территорию расселения другого. Например, угнетение растений нижнего яруса в лесу, конкуренция различных видов грызунов, обитающих на одном поле, луге, хищников одного леса и т. д. В результате более слабый конкурент погибает или вытесняется более сильным. Конкуренция возникает и внутри одного вида тем более остро, что они одинаково используют одни и те же ресурсы, занимают одну нишу. Это борьба за территорию, ценность которой определяется не столько ее пространством, сколько наличием пищи, мест для построения гнезда или норы, для растений – степенью освещенности и наличием воды. Это борьба за самку, а следовательно, за возможность оставить потомство. У некоторых видов конкуренция привела к адаптациям ее уменьшающим. Например, у некоторых животных (бабочек, рыб, амфибий) личинки и взрослые особи потребляют разную пищу, т. е. занимают разные экологические ниши. Это снижает давление конкуренции и позволяет выжить молоди.

    Page 23

    Хищничество.Хищники питаются другими организмами, уничтожая свою жертву. Отношение хищника и жертвы складывалось в процессе эволюции. Хищники выступают как естественные регуляторы численности популяции жертвы. Увеличение численности хищника приводит к уменьшению популяции жертвы. В свою очередь, падение численности жертвы приводит к сокращению числа хищников, которым не хватает пищи. В результате через некоторое время численность жертвы возрастает. Таким образом, в биоценозе постоянно происходит колебание численности популяции хищника и жертвы. В процессе отбора у жертвы совершенствуются средства защиты, меняется характер поведения. Например, при нападении хищников копытные животные сбиваются вместе в стадо, становясь в круг. Олени выставляют свои рога в качестве средства защиты. Хищнику, как правило, легче овладеть одиноким животным, более ослабленным, больным, отбившимся от стада. В этом случае хищники выполняют роль санитаров. Если поедают друг друга особи одного вида, то такие отношения называются каннибализмом.

    У растений также известно явление хищничества. Например, у росянки листья густо усажены железистыми волосками, выделяющими клейкую слизь. Насекомые, садясь на лист, прилипают к нему. Края листа заворачиваются внутрь, удерживая добычу, которая с помощью слизи, содержащей ферменты, переваривается и усваивается растением.

    Паразитизм.Это межвидовые отношения, при которых один вид живет за счет другого, используя его не только как источник питания, но и как место обитания (см. рис. 96). К паразитам принадлежат многие бактерии, грибы, простейшие, черви. В отличие от хищника паразит не убивает свою жертву, а длительное время питается за счет хозяина. Паразитизм может быть временным и постоянным. Иногда в процессе развития паразит меняет своих хозяев. Например, малярийный плазмодий часть жизни проводит в теле комара, другую часть – в крови человека. У паразитов выработались приспособления к паразитизму – упрощение организации, редукция органов. Например, у паразитических червей редуцированы органы пищеварения. У растений-паразитов сокращается количество хлорофиллоносной ткани, исчезают некоторые органы. Так, у повилики нет корней и зеленых листьев, она питается только за счет растения-хозяина. Некоторые организмы используют хозяина для откладки яиц и выкармливания потомства. Например, самка насекомого афелинуса откладывает яйца в тело тли, в котором развивающаяся личинка питается внутренним содержимым, уничтожая хозяина. Гнездовой паразитизм наблюдается у кукушки, подкладывающей свои яйца в гнезда воробьиных птиц, перекладывая на них обязанность вскармливания птенцов. Многие паразиты вызывают тяжелые заболевания человека и животных, отравляя организм продуктами жизнедеятельности или истощая его.

    Симбиоз.Это совместное существование видов, извлекающих взаимную выгоду от такого сожительства (см. рис. 96). Примером симбиоза является микориза – соединение корней растения и гифов гриба, сожительство азотфиксирующих бактерий и бобовых растений. Бактерии и грибы обеспечивают минеральное питание растений, а последние снабжают их органическими веществами. Примером симбиоза среди животных являются отношения актинии и рака-отшельника. Рак переносит актинию с места на место, что расширяет ее охотничьи угодья. Часть добычи, которую актиния поражает стрекательными клетками, достается раку. Птицы-чистильщики кормятся, выбирая из шерсти копытных животных клещей-паразитов. Примером симбиоза, где присутствие партнеров является обязательным условием для жизни организмов, служат лишайники. Сосуществование гриба и водорослей в процессе эволюции привело к образованию нового организма.

    Нахлебничество.Это такие взаимоотношения организмов, когда один вид извлекает пользу от присутствия другого, которому такое присутствие безразлично. Например, гиены подбирают остатки добычи, недоеденной крупными хищниками, рыбы-лоцманы следуют за акулами, дельфинами, питаясь остатками пищи, экскрементами последних.

    В некоторых случаях тело или постройки одного вида могут служить местом обитания или средством защиты другого. Такое сожительство называется квартирантством.Например, в коралловых рифах обитает большое количество морских организмов. В полости тела иглокожего голотурии поселяются мелкие обитатели моря. Растения-эпифиты (мхи, лишайники, некоторые цветковые растения) поселяются на деревьях, используя их только как место прикрепления, а питаются путем фотосинтеза.

    Таким образом, в биоценозе между организмами наблюдаются самые разнообразные формы взаимоотношений, построенные на пищевых, пространственных и других типах взаимодействия, благодаря которым регулируется численность популяций и повышается устойчивость сообщества.

    В природе все живые организмы образуют более или менее постоянные сообщества. Состав сообществ обусловлен сочетанием определенных абиотических факторов, а также взаимозависимостью различных организмов, входящих в него, сходством их потребностей. Связь между ними обеспечивает питание, защиту, размножение всех обитателей сообщества.

    Так, растения в процессе фотосинтеза создают питательные вещества, которые используют животные. В свою очередь, насекомые-опылители способствуют размножению растений, а животные, питающиеся плодами, обеспечивают расселение растений. Одни животные питаются растительной пищей, являясь, в свою очередь, пищей для других животных. Таким образом устанавливаются связи в любом сообществе. В результате взаимодействия живых организмов образуется экологическая система, составляющая единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии.

    Термин «экологическая система,или экосистема»,ввел английский геоботаник А. Тенсли в 1953 г. для обозначения «основных природных единиц на поверхности Земли».

    Экосистема представляет собой единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания. Все компоненты экосистемы находятся в определенной взаимосвязи, взаимодействуют между собой и влияют друг на друга. Их сосуществование обусловлено абиотическими и биотическими факторами, обменом веществ и энергии. Экосистема достаточно изолирована и имеет определенные границы.

    Но размеры экосистемы могут быть различными: от капли воды до биосферы Земли. Экосистемой можно считать озеро в целом и только прибрежную его часть, лесной массив и отдельно взятый пень. Кроме природных экосистем человек создает искусственные: парк, сад, огород, сельскохозяйственные угодья и т. д.

    Вне зависимости от величины и степени сложности экосистемы являются открытыми системами и в большей или меньшей степени требуют постоянного притока энергии и различных веществ.

    Часто термин «экосистема»заменяют термином «биогеоценоз»,введенным крупным ученым-биогеографом В. Н. Сукачевым в 1940 г.

    Биогеоценоз – это однородный участок земной поверхности с исторически сложившимся определенным составом живых организмов и компонентами неживой природы (почвой, атмосферой, климатом, солнечной энергией), характеризующийся относительной устойчивостью и саморегуляцией (рис. 97).

    Биогеоценоз представляет собой как бы элементарную структуру, «клеточку» биосферы. Между отдельными биогеоценозами имеются тесные связи, в результате которых образуется единый биогеоценотический покров Земли.

    Рис. 97.Структура биогеоценоза

    Каждый биогеоценоз характеризуется определенным почвенным составом (почвогрунтом) и климатом (количеством осадков и величиной солнечной радиации). Сочетание климатических условий и типа почв – экотоп – и определяет характер сообщества.

    Целостная саморегулирующаяся биологическая система, образованная живыми организмами, обитающими на данной территории, называется биоценозом.

    Основу взаимодействия живых организмов в биоценозе составляют пищевые цепи. Они образованы комплексом видов, характерных для данного сообщества и экотопа.

    Все биоценозы имеют сходную структуру. Основу их составляют растительные сообщества – фитоценозы.В процессе фотосинтеза они производят органические вещества и определяют характер биоценоза. Другую часть биоценоза составляют животные, травоядные и плотоядные – зооценоз,а также микроорганизмы, минерализующие органические остатки.

    Самые крупные сообщества суши, занимающие большие пространства и характеризующиеся определенным типом растительности и климатом, называются биомами.Тип биома определяют по климату. В различных областях земного шара с одинаковым климатом встречаются сходные типы биомов: пустыни, степи, тропические и хвойные леса, тундра и т. д. Биомы имеют ярко выраженную географическую зональность (см. рис. 45).

    В горах наблюдается вертикальная зональность биоценозов, где растительные зоны изменяются в том же порядке, что и в географической зональности.

    Page 24

    Для существования живых организмов необходимы энергия и питательные вещества. Автотрофытрансформируют лучистую энергию Солнца в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекислого газа и воды органические вещества.

    Гетеротрофыиспользуют эти органические вещества в процессе питания, разлагая их в конечном счете вновь до углекислого газа и воды, а накопленная в них энергия расходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов. Таким образом, световая энергия Солнца переходит в химическую энергию органических веществ, а далее в механическую и тепловую.

    Все живые организмы в экологической системе по типу питания можно разделить на три функциональные группы – продуценты, консументы, редуценты.

    1. Продуценты – это зеленые растения-автотрофы, производящие органические вещества из неорганических и способные аккумулировать солнечную энергию.

    2. Консументы – это животные-гетеротрофы, потребляющие готовые органические вещества. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений (травоядные животные). Гетеротрофы, использующие животную пищу, подразделяются на консументы II, III порядков и т. д. (плотоядные животные). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах продуцентами.

    3. Редуценты – это гетеротрофные микроорганизмы, грибы, разрушающие и минерализующие органические остатки. Таким образом, редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл.

    Солнце обеспечивает постоянный приток энергии, а живые организмы в конечном счете рассеивают ее в виде тепла. В процессе жизнедеятельности организмов происходит постоянный круговорот энергии и веществ, причем каждый вид использует лишь часть содержащейся в органических веществах энергии. В результате возникают цепи питания – трофические цепи, пищевые цепи,представляющие собой последовательность видов, извлекающих органические вещества и энергию из исходного пищевого вещества, при этом каждое предыдущее звено становится пищей для следующего (рис. 98).

    Рис. 98.Общая схема пищевой цепи

    В каждом звене большая часть энергии расходуется в виде тепла, теряется, что ограничивает число звеньев в цепи. Но большинство цепей начинается растением, а заканчивается хищником, причем наиболее крупным. Редуценты разрушают органические вещества на каждом уровне и являются конечным звеном в пищевой цепи.

    В связи с уменьшением энергии на каждом уровне идет уменьшение и биомассы. Трофическая цепь обычно имеет не более пяти уровней и представляет собой экологическую пирамиду, с широким основанием внизу и сужающуюся кверху (рис. 99).

    Рис. 99.Упрощенная схема экологической пирамиды биомассы (1) и пирамиды чисел (2)

    Правило экологической пирамиды отражает закономерность, согласно которой в любой экосистеме биомасса каждого следующего звена в 10 раз меньше предыдущего.

    Различают три типа экологических пирамид:

    – пирамиду, отражающую число особей на каждом уровне пищевой цепи, – пирамида чисел;

    – пирамиду биомассы органического вещества, синтезированного на каждом уровне, – пирамида массы(биомассы);

    – пирамиду энергии,показывающей величину потока энергии. Обычно цепь питания состоит из 3–4 звеньев:

    растение → заяц → волк;

    растение → полевка → лисица → орел;

    растение → гусеница → синица → ястреб;

    растение → суслик → гадюка → орел.

    Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекрещиваются между собой, образуя разветвленные сети. Почти все животные, за исключением редких специализированных видов, используют разнообразные источники пищи. Поэтому при выпадении одного звена в цепи не происходит нарушения в системе. Чем больше видовое разнообразие и богаче пищевые сети, тем устойчивее биоценоз.

    В биоценозах различают два типа трофических сетей: пастбищную и детритную.

    1.В пастбищном типе пищевой сетипоток энергии идет от растений к растительноядным животным, а далее к консументам более высокого порядка. Это сеть выедания.Вне зависимости от величины биоценоза и места обитания растительноядные животные (наземные, водные, почвенные) пасутся, выедают зеленые растения и передают энергию на следующие уровни (рис. 100).

    Рис. 100.Пастбищная сеть питания в наземном биоценозе

    2.Если поток энергии начинается с мертвых растительных и животных остатков, экскрементов и идет к первичным детритофагам – редуцентам,частично разлагающим органические вещества, то такая трофическая сеть называется детритной,или сетью разложения(рис. 101). К первичным детритофагам относятся микроорганизмы (бактерии, грибы), мелкие животные (черви, личинки насекомых).

    Рис. 101.Детритная пищевая цепь

    В наземных биогеоценозах присутствуют оба типа трофической цепи. В водных сообществах преобладает цепь выедания. И в том и в другом случае энергия используется полностью.

    Трофические цепи составляют основу взаимосвязей в живой природе, но пищевые связи – это не единственный вид взаимоотношений между организмами. Одни виды могут участвовать в распространении, размножении, расселении других видов, создавать соответствующие условия для их существования. Все многочисленные и разнообразные связи между живыми организмами и окружающей средой обеспечивают существование видов в устойчивой, саморегулирующейся экосистеме.

    Page 25

    Природные биоценозы очень сложны. В них всегда имеются многочисленные сложно переплетенные сети питания, разнообразные виды живых организмов, взаимодействующие между собой определенным образом.

    Биоценозы характеризуются прежде всего видовым разнообразием и плотностью популяций.

    Видовое разнообразие – это число видов живых организмов, образующих биоценоз и определяющих различные пищевые уровни в нем.

    Число видов, обитающих в данном сообществе, характеризует его видовое богатство и качественный состав.

    Численность видовых популяций (плотность) определяется количеством особей данного вида на единице площади.

    Некоторые виды являются доминантнымив сообществе, превосходя по численности остальные виды.

    Если в сообществе доминирует несколько видов, а плотность остальных очень мала, то разнообразие низкое. Если при том же видовом составе численность каждого вида значительна, то видовое разнообразие высокое. Биоценоз характеризуется не только видовым разнообразием, но и соотношением видов, имеющих различные типы питания, их приспособленностью к данной экологической нише.

    Экологическая структурасообщества определяется соотношением групп организмов, занимающих определенные экологические ниши и выполняющих одинаковые функции в сообществе. Сходство структуры экосистем позволяет выделять одинаковые типы биомов на разных континентах: тропический лес, пустыня, степь, саванна, широколиственный лес и т. д. Они определяются не видовым сходством растений и животных, а присутствием организмов, имеющих сходный образ жизни, занимающих одинаковые экологические ниши и выполняющих сходные функции. Например, в степях наиболее распространены засухоустойчивые злаки, растительноядные животные. В саваннах Африки доминируют разнообразные копытные, а в Австралии их заменяют кенгуру.

    Виды, занимающие сходные экологические ниши в однотипных сообществах, называются экологическими двойниками,или эквивалентами.

    Тип биоценозаопределяется характером растительности – особенностями фитоценозов, которые, в свою очередь, определяют животный мир биоценоза.

    В зависимости от доминирующих жизненных форм растений различают биоценозы лесов, лугов, болот, степей и т. д.

    Совместное существование в биоценозе различных видов и жизненных форм приводит к пространственному разграничению, которое выражается в ярусности фитоценоза.

    Ярусы – это горизонтальные слои – «этажи», в которых располагаются растения. В биоценозах обычно бывает от двух до шести ярусов. Луг, степь, болото относятся к малоярусным сообществам (два-три яруса), лес – к многоярусному (пять-шесть). В верхнем ярусе смешанного леса (рис. 102) располагаются высокие светолюбивые деревья. Второй ярус образуют низкорослые, менее светолюбивые деревья и высокие кустарники. В третьем ярусе располагаются кустарники и полукустарники, четвертый и пятый ярусы занимают травянистые растения. Ярусность растений обеспечивает лучшее использование ресурсов среды – света, влаги, питательных веществ почвы. Подземная ярусность определяется расположением корневых систем. Глубже всего обычно проникают корни деревьев. В верхних слоях почвы размещаются корни травянистых растений; мхи, лишайники располагаются прямо в подстилке. Ярусность уменьшает конкуренцию растений, способствует увеличению видового разнообразия, равномерному расселению в биоценозе животных.

    Рис. 102.Ярусность в биоценозе: I–VI ярусы

    Биоценоз характеризуется не только видовым составом, но и биомассой и биологической продуктивностью.

    Биомасса – это общее количество органического вещества и заключенной в ней энергии всех особей данной популяции или всего биоценоза на единицу площади. Биомасса определяется количеством сухого вещества на 1 га.

    Величина биомассы зависит от особенностей вида, его биологии. Например, биомасса быстроотмирающих видов (микроорганизмов) невелика по сравнению с биомассой долгоживущих организмов, накапливающих в своих тканях большое количество органических веществ (деревья, кустарники, крупные животные).

    Биологическая продуктивность – это скорость образования биомассы в единицу времени.

    Это наиболее важный показатель жизнедеятельности организма, популяции и экосистемы в целом. Различают первичную продуктивность – образование органического вещества автотрофами (растениями в процессе фотосинтеза) и вторичную продуктивность – скорость образования биомассы гетеротрофами (консументами и редуцентами).

    Соотношение продуктивности и биомассы различно у разных организмов. Неодинакова и продуктивность различных экосистем, она зависит от величины солнечной радиации, почвы, климата.

    Самой низкой биомассой и продуктивностью обладают пустыни и тундры, самой высокой – дождевые тропические леса. Биомасса Мирового океана значительно меньше, чем у суши, хотя он занимает 71 % поверхности планеты.

    Page 26

    В зависимости от состава живых организмов и среды обитания все экосистемыможно разделить на два основных типа: водныеи наземные.Облик наземного биоценоза определяется прежде всего его растительностью, которая зависит от климатических факторов. Это тундра, хвойные и лиственные леса, луга, степи, саванны, пустыни и т. д. В качестве примера рассмотрим биоценозы леса и водоема.

    Наземный биоценоз широколиственного леса.Среди наземных биоценозов наиболее сложным по структуре и разнообразным по видовому составу является лес.Леса занимают огромные пространства суши (около 26–30 %), это основной тип растительного покрова Земли. Они распространены на всех континентах, кроме Антарктиды. Это тропические леса Южной Америки, Африки и Азии, листопадные леса Европы и Северной Америки, тайга Сибири и Канады.

    Леса – это природные комплексы, в составе которых преобладают деревья, образующие более или менее плотный древостой.

    В зависимости от преобладающих видов растений различают леса хвойные(сосновые, еловые), лиственные(широколиственные – дубравы, узколиственные – березняки), смешанные леса(из хвойных и лиственных пород).

    Рассмотрим биоценоз широколиственного леса – дубравы.Широколиственный лес характеризуется прежде всего большим разнообразием видов растений, что объясняется благоприятными природными условиями. Почвы обычно дерново-подзолистые, богатые питательными веществами и достаточно увлажненные. В дубравах ярко выражена ярусность. Верхний ярус образуют высокие светолюбивые растения: дуб, ясень, липа. Более низкие – клен, вяз, груша, ясень, яблоня – образуют второй древесный ярус. Еще ниже располагается подлесок, образованный кустарниками: лещиной, бересклетом, калиной, крушиной, жимолостью. Разные виды кустарников различаются по высоте. Например, кусты орешника – лещины достигают высоты 5 м, а бересклета – чуть выше человеческого роста.

    В дубраве хорошо развит травянистый покров. Многие растения имеют широкие листовые пластинки и крупные яркие соцветия, поэтому их называют дубравным широкотравьем. Некоторые лесные виды настолько приспособились к затенению, что не могут расти на открытых местах. Здесь господствуют среди трав сныть обыкновенная, осока, зеленчук, пролеска.

    Особую группу среди травянистых растений составляют раннецветущие весенние эфемеры – медуница, пролеска, ветреница, хохлатка и др., которые расцветают еще до распускания листвы на деревьях. Обычно это низкорослые травы, они появляются сразу после схода снега и через 2–3 недели зацветают. Цветки эфемеров образуют пестрый ковер, привлекая яркими красками насекомых-опылителей: шмелей, ос, пчел. Еще через 2–3 недели у них уже развиваются плоды с семенами, а сами растения полегают, желтеют и засыхают. К концу весны надземная часть у большинства отмирает, а подземные части сохраняются до следующей весны.

    В дубравах встречаются мхи, но, в отличие от хвойных лесов, здесь они не образуют сплошного ковра. Летние травы теневыносливы, а в окраске цветов преобладает белый цвет, наиболее заметный для опылителей.

    Богатство и разнообразие растительного покрова, ярусность, большое количество пищи определяют обитание многочисленных видов животных. Одна группа – это растительноядные насекомые, пауки, другие членистоногие, птицы, мышевидные грызуны, копытные (лоси, косули, олени). Вторую группу животных составляют плотоядные, хищники, и паразиты: клещи, наездники, мухи-тахины, насекомоядные птицы (кукушки, дятлы, синицы, славки), лисицы, волки, куницы, ласки.

    Вследствие многоярусности животные распределяются по различным «этажам» и занимают разные экологические ниши. Пищевые цепи обычно состоят здесь из 4–5 звеньев.

    В лесу число видов животных значительно больше, чем растений. Однако высокая продуктивность (до 10 т на 1 га ежегодно) продуцентов значительно перекрывает биомассу всех животных (около 10 кг на 1 га). Поэтому используется лишь 10–20 % ежегодного прироста растений. Это соотношение поддерживается автоматически. Саморегуляция позволяет сохранять видовой состав и численность. Однако иногда насекомые-вредители леса размножаются в огромных количествах, уничтожая всю листву (непарный шелкопряд, листовертки). Немалая часть биомассы ежегодно минерализуется. Это растительный опад и остатки животных, которыми питаются редуценты. К ним относятся личинки мух-падальщиков, черви, жуки, бактерии, грибы.

    Таким образом, в биоценозе леса прослеживается круговорот веществ и энергии.

    Водный биоценоз.Структуры водных и наземных сообществ аналогичны. Распространение организмов здесь также зависит от температуры и солнечного света. Недостатка в воде нет, однако недостаток некоторых минеральных веществ ограничивает обилие живых организмов.

    В открытой части водоема различают две зоны жизни.

    1. В верхних слоях воды обитают мелкие организмы, составляющие планктон,преимущественно бактерии, простейшие, одноклеточные водоросли, мелкие ракообразные – дафнии, циклопы и т. д. Все они взвешены в воде, как бы «парят».

    Растительный планктон служит пищей для мелких планктонных животных, которыми, в свою очередь, питаются крупные, активно плавающие животные.

    2. На дне водоемов обитают организмы, образующие бентос:моллюски (устрицы, гребешки), ракообразные (омары, раки, крабы), кишечнополостные и т. д. В бентосе преобладают животные и бактерии-редуценты, лишь на малых глубинах можно встретить растения, в основном это бурые и красные водоросли. Недостаток кислорода, высокое давление воды, отсутствие света затрудняют существование высших растений.

    Главным источником энергии являются мертвые растения и животные, опускающиеся на дно. Организмы-редуценты, беспозвоночные и глубоководные рыбы питаются этими остатками.

    Наиболее благоприятные условия существуют в прибрежной зоне, где вода теплее, достаточно насыщена кислородом, лучше освещена. Здесь обитают многочисленные животные: членистоногие, моллюски, черви, одноклеточные, рыбы. В пресных водоемах, например, обитают перловицы, беззубки, раки, личинки стрекоз, ручейников, жук-плавунец, водяные клопы, пиявки, многочисленные рыбы. Особенно богаты жизнью коралловые рифы тропических морей. Здесь достаточно высоки температура и освещенность, которые способствуют быстрому росту растений. Изобилие растений создает условия для существования животных.

    Цепи питания в водных экосистемах аналогичны наземным биоценозам (рис. 103).

    Рис. 103.Сравнение общей структуры наземного и водного биоценозов: I – растения, производящие органическое вещество: а – высшие растения; б – водоросли; II – животные – потребители органического вещества: а – растительноядные; б – плотоядные; в – питающиеся смешанной пищей; III – микроорганизмы – разрушители органического вещества

    Но здесь большую часть первичной продукции, органического вещества, производят не высшие растения, а низшие – водоросли. Кроме того, недостаток минеральных веществ сказывается на росте растений и величине первичной продукции. В водных биоценозах она значительно ниже по сравнению с наземными.

    Продуктивность океана в 3 раза ниже, чем суши, а биомасса водорослей в 10 000 раз меньше, чем биомасса наземных растений. Низкая продуктивность естественных водоемов связана не только с недостатком минеральных веществ, но и с повышенной кислотностью, соленостью воды.

    studopedia.su


    Смотрите также