Суточная, сезонная и годичная динамика биоценозов.

Бц может подвергаться значительным сезонным изменениям, а иногда сильно меняться даже в течение суток за счет ежедневных миграций животных.

Суточная периодичность распространяется на бц, содержащие большое количество животных. Например, животные, обитающие в толще воды, совершают ежедневные миграции. С наступлением дня планктон уходит на глубину 100 метров, с наступлением ночи возвращается к поверхности воды. Такие же процессы могут наблюдаться и у рыб. Пример, из ботаники, суточная периодичность цветковых растений: открывание и закрывание венчика, сворачивание и разворачивание листьев. Пример, из зоологии, ночные и дневные животные, возможно даже разделение популяции на дневную и ночную.

Суточная динамика биоценозов связана со сменой дня и ночи, т.е. со сменой темного и светлого времени суток – световым режимом местности.

Сезонная периодичность сказывается на физиологическом состоянии видов и видовом составе биоценоза. Фенология изучает сезонные изменения обитателей биоценозов в связи с постоянно изменяющимися микроклиматическими условиями внешней среды. Фенология – система знаний о сезонных явлениях природы, сроках их наступления и причинах, определяющих эти сроки (примеры: пробуждение от спячки, линька, выход насекомых из куколок, сроки начала и окончания массового размножения беспозвоночных, начало вегетации у растений).

Сезонная динамика биоценозов выражена в климатических зонах с заметной сменой времен года или сезонов года (дождливый и засушливый). И зависит в первую очередь от радиационного режима местности.

Годовая динамика бц – флуктуации (изменения по периодам лет) – ненаправленные циклические изменения, которые возвращаются в исходную точку, связаны с изменением облика бц по периодам лет. Изменяется, например, видовой состав, их количественное соотношение. Флуктуации характеризуются определенной амплитудой и периодом.

Так же для некоторых видов характерна связь динамики численности с 11летними циклами солнечной активности. Максимальная солнечная активность – снижение численности животных и наоборот. Следовательно, для бц тоже будут характерны 11летние циклы.

49. Температура как экологический фактор: температурные пороги жизни, теплообмен. Пойкилотермные и гомойотермные организмы.

Прямо или косвенно температура среды влияет на выживание, размножение, численность, распределение животных. Теплота - основа кинетики химических реакций, из которых складывается жизнедеятельность, поэтому температурные условия оказываются одними из важных экологических факторов, влияющих на интенсивность обменных процессов. Это постоянно действующий фактор. Широкий диапазон колебаний определяется географическими, сезонными и суточными различиями. Прямое влияние температуры связанно с поглощением тепла телом животного и отдачей его во внешнею среду. Термодинамическое правило Вант-Гоффа в экологической модификации: с увеличением температуры на каждые 10 градусов, ускоряет в 2-3 раза химические процессы. Фактически обмен веществ усиливается многократно до 7 раз. При чрезмерном увеличении температуры замедляется или останавливается. Верхний температурный порог жизни определяется температурой свертывания белков равной 60 градусам - таков порог смерти у некоторых простейших и низших многоклеточных. Обезвоживание организма увеличивает этот порог, на чем основана высокая термоустойчивость цист, спор, семян, некоторых мелких организмов в обезвоженном состоянии. Архебактерии нормально существуют до 105^о. У более сложноорганизованных животных основная причина тепловой гибели - рассогласование обменных процессов, вызванные разным значением коэффициента Q₁₀ – во сколько раз увеличивается скорость химической реакции при увеличении температуры на 10 градусов. У животных большое значение имеют нарушение деятельности нервной системы и ее регуляторных функций, поэтому у большинства животных тепловая гибель наступает при 42-43^о Нарушение метаболических и регуляторных процессов наступает и при низких температурах тоже. Дисгармония функций также определяется разным значением Q₁₀ отдельных реакций. В почках млекопитающих канальцевая реабсорбция затормаживается уже при температуре тела 23-20^о, а клубочковая фильтрация –уже при 19^о, что нарушает выделительную функцию.

В живых организмах постоянно происходит теплообмен. Он складывается из двух противоположных процессов - притоком тепла и отдачей его во внешнею среду. Относительный ход этих составляющих неодинаков у разных групп организмов. Пойкилотермные организмы - все таксоны живых организмов, кроме птиц и млекопитающих. Отличаются неустойчивым уровнем обмена веществ, непостоянством температуры тела и почти полным отсутствием механизмов его регуляции. Температура тела отдельных животных мало отличается от температуры среды и изменяется вслед за ее колебаниями. Принципиальная особенность пойкилотермных организмов – благодаря относительно низкому уровню метаболизма главным источником тепловой энергии является внешнее тепло, этим объясняется прямая зависимость: температура тела - температура окружающей среды. Полное соответствие этих температур наблюдается редко и свойственно очень мелким организмам. В диапазоне низких и умеренных температур температура тела оказывается более высокой, а в очень жарких – более низкой. Причина повышенной по сравнению со средой температуры – даже при низком уровне обмена продуцируется эндогенное тепло, которое увеличивает температуру тела. Особенно ярко это проявляется у активно двигающихся животных – у насекомых температура в покое больше на десятые доли, чем температура окружающей среды, а при полете у бабочек, шмеля температура равна 40 градусам даже при температуре окружающей среды равной 10 градусам. Пониженная температура в жарком климате – за счет потери тепла с испарением, которое при высок температуре и низкой влажности существенно увеличивается. Скорость изменения температуры тела у пойкилотермных находятся в обратной зависимости с их размерами. Это определяется соотношением массы и поверхности. У более крупных форм относительная поверхность тела уменьшается, это ведет к уменьшению потери тепла. У крупных кожистых черепах, пойманных в холодных водах, темп тела на 10 градусов выше температуры воды. Именно крупные размеры позволяют проникать в холодные воды. При оптимальной температуре среды обменные химические реакции у пойкилотермных минимальны. Температура, лежащая выше нижнего порога развития, и не выходящая за пределы верхнего – эффективная температура. Только она может вывести организм из нулевого состояния и активизировать физиологические процессы. Развитие пойкилотермных организмов протекает тем быстрее, чем выше температура окружающей среды. Кол-во тепла, необходимое для развития определяется суммой эффективных температур или суммой тепла.

К гомойотермным относятся птицы и млекопитающие. Принципиальное отличие гомойотермных животных: наличие комплекса регуляторных механизмов поддержания теплового гомеостаза внутренней среды организма, поэтому все биохимические и физиологические реакции протекают в оптимальных температурных условия. Химическая терморегуляция проявляется в продуцировании тепла, а физическая – в его распределении и отдачи. Химическая терморегуляция обусловлена интенсивностью окислительно-восстановительных реакций и осуществляется рефлекторным путем. Изменение внешней температуры воспринимается рецепторами, они посылают сигнал в ЦНС, которое посылает импульсы к механизмам, регулирующим окислительно-восстановительные процессы. Величину теплопродукции можно оценить по количеству потребленного кислорода, она тесно связана с теплоотдачей, которая находится прямой зависимости от размеров животных. Чем оно меньше, тем больше поверхность тела, больше теплоотдача. У мелких, как правило, скорость окислительно-восстановительных процессов выше. К физическим механизмам терморегуляции – теплоизолирующие покровы, деятельность потовых желез, испарение влаги при дыхании, сосудистая регуляция кровообращения. У наиболее высокоорганизованных животных эти механизмы работаю четко. Очень большое значение имеет поведение животных. Активное перемещение в места с наиболее благоприятной температурой, поиск и создание убежищ, рассредоточение, скучивание, разное поведение в течение суток. При оптимальной температуре среды у позвоночных обменные химические реакции достигают максимума. Интенсивность метаболизма обратно пропорционально температуре окружающей среды. Развитие гомойотермных организмов в меньшей степени зависит от температуры окр. среды, но и им свойственен определенный температурный оптимум и пессимум физиологических процессов.