Занимательная биология (Акимушкин И.И.).
Вот что главное: верблюд очень экономно расходует воду. Он почти не потеет даже в сорокаградусную жару. Его тело покрыто густой и плотной шерстью – шерсть спасает от перегрева (на спине верблюда в знойный полдень она нагрета до 80˚, а кожа под ней – всего лишь до 40˚!). Шерсть препятствует испарению влаги из организма (у стриженого верблюда потоотделение на 50% больше, чем у нестриженого). Верблюд никогда, даже в самый сильный зной, не раскрывает рта: ведь через рот, если его открыть пошире, испаряется слишком много воды. Поэтому собаки, когда им жарко, открывают пасть и дышат часто-часто, охлаждая себя... Верблюд без вреда переносит вдвое большие потери воды, чем другие звери и чем человек: до 30 процентов своего веса! Редко кто даже из низших животных на это способен. Высушивая дождевого червя, можно, правда, «изъять» из него 43% воды (то есть он потеряет в весе 43%). Но тогда червь неподвижен, жизнь в нем замерла: он твердый, ломкий. Смачивая водой, его можно «оживить». Но если обезвоженный червь будет весить вдвое меньше, чем до высушивания, его уже никакой водой не воскресишь: он замрет и затвердеет навсегда.
Природа Планеты Земля. Потение, пыхтение, вибрация горлом и облизывание – не говоря уж о выбрасывании всего запаса мочи – бесспорно, представляют собой эффективные способы охлаждения, но прибегающие к ним обитатели пустынь расплачиваются за это дорогой ценой. Они теряют величайшую из драгоценностей – воду. Все живые организмы в пустыне, как растения, так и животные, доходят до крайности, лишь бы сберечь влагу в теле. Экскременты их, как правило, совсем сухие. Верблюжий навоз можно употреблять в топливо практически сразу, а экскременты многих пресмыкающихся представляют собой комочек совсем сухого порошка. Даже для избавления от растворимых шлаков, таких, как мочевина, вода расходуется весьма экономно. Так, в моче человека содержится 92% воды, а у кенгуровой крысы всего 70%. Одна из сахарских ящериц даже умудряется избавляться от избытка соли, выделяя ее через специальную железу в ноздрях. Поиски воды определяют образ жизни многих обитателей пустыни. Некоторые настолько снизили потребность в ней, что извлекают необходимую им влагу из своей пищи, а пить не пьют вовсе. Фенек и шакал получают ее из тканей добычи, газель-доркас – из сока листьев, а кенгуровые крысы – из семян. Кое-кто способен в критических ситуациях производить воду внутри собственного организма, расщепляя жировой запас.
|
|
|
Как движется «живое»?
В.Сабунаев, «Занимательная зоология».
Наиболее прогрессивный способ движения водных беспозвоночных – гидроактивный. Считают, что простейшим реактивным двигателем обладают одноклеточные животные – грегарины. Они без видимых движений медленно скользят по воде. Долго недоумевали, как они движутся. Оказалось, что, выделяя из мельчайших отверстий на теле капли студенистого вещества, они отталкиваются от воды и таким образом передвигаются вперед. Подобие гидроактивных двигателей имеют моллюски-гребешки, они плавают, или, вернее прыгают в воде, хлопая створками раковины и выпрыскивая из-под них воду. Более совершенный двигатель у личинок стрекоз. В минуту опасности они выбрасывают струю воды и быстрым скачком избегают преследования. Признанные чемпионы по скоростному плаванию среди беспозвоночных животных – головоногие моллюски – кальмары. Они развивают скорость до 50 км в час. Разогнавшись в воде, они могут взлетать над поверхностью моря на высоту 4-5 м и пролетать по воздуху более 60 м. Головоногие моллюски наутилусы для всплытия и погружения пользуются системой гидростатистических баллонов. Этот моллюск строит раковину, разделенную перегородками на несколько камер. Живет наутилус в передней камере, а остальные наполнены воздухом. Вода не может в них попасть: хозяин закрывает входное отверстие телом. При погружении наутилус втягивает свое тело глубже в раковину. Передняя камера заполняется водой, и раковина становится тяжелее. При подъеме на поверхность он выжимает из передней каамеры воду, воздух в задних камерах расширяется – и моллюск легко всплывает.
|
|
|
|
|
|
Полет насекомых – очень сложный процесс. Сейчас выяснилось, что жуки, мухи, пчелы, бабочки могут еще многое подсказать авиаконструкторам. Возьмем хотя бы обыкновенного майского жука. По расчетам ученых он совсем не должен летать. При его весе и конструкции крыльев для того, чтобы взлететь, майский жук должен иметь коэффициент подъемной силы от 2 до 3, фактически у него этот коэффициент меньше единицы. Однако жук не только легко поднимается с земли, но и неплохо летает. Предстоит выяснить, каким способом он увеличивает подъемную силу. Вероятно, это может помочь авиаконструкторам при разработке моделей самолетов увеличить грузоподъемность самолета при той же силе двигателей. Насекомым не надо ни взлетных, ни посадочных площадок. Пчела, заметив цветок, неподвижно повисает в воздухе, а затем плавно опускается. При посадке никогда не происходит «аварии», даже в ветренную погоду, когда цветок качается из стороны в сторону. Такая точность приземления недоступна самым совершенным вертолетам. Некотрые насекомые искусные пилоты: ночная бабчка — бражник может летать не только вперед, но и «включать задний ход», а мухам-журчалкам ничего не стоит сделать «мертвую петлю» и даже лететь спинкой вниз. Полет насекомых довольно экономичен. В частности, расход горючего у реактивного самолета составляет около 12% полезного груза, а пчела расходует всего 9% горючего, т.е. Сахара.
|
|
|
Выгоды сотрудничества
Комменсализм, т.е. такой тип взаимоотношений, при котором один из двух обитающих вместе видов (называемый комменсалом) извлекает пользу из совместного существования, не причиняя, однако, вреда другому виду, особенно часто встречается среди обитателей океана. Практически в каждой норе, вырытой червем, и в каждой раковине обитают незваные гости, использующие убежище, предоставляемое организмом-хозяином, и не приносящие последнему ни пользы, ни вреда. Некоторые плоские черви обитают в жабрах мечехвоста и питаются его объедками. Они получают убежище и возможность передвигаться, по-видимому, не принося вреда хозяину. В мантийной полости устриц и других двустворчатых моллюсков обитают мелкие ракообразные, а одна маленькая рыбка обитает в заднем отделе кишечника морского огурца! См. http://chel-o-vek.ru/.
Конкурентные преимущества
Факты о животных. Какая мышца хамелеона почти не замедляет работу с понижением температуры? Хамелеоны – холоднокровные животные, и с понижением температуры воздуха у них замедляется нервная и мышечная деятельность. Однако скорость выбрасывания языка, которым хамелеоны ловят добычу, снижается очень незначительно: если при 35°C она составляет 4 м/с, то при 15°C – 3,4 м/с. Такая особенность помогла хамелеонам получить преимущество перед другими рептилиями, которые становятся неактивными в холодную погоду.
Механизмы транспортирования
Жизнь океанских глубин (Сергеев Б.Ф.):
Главный механизм распределения растворенных в воде газов – диффузия, то есть растекание вещества из места его сосредоточения во все стороны пространства. Сущность диффузии состоит в том, что молекулы любого вещества, если их концентрация велика, стремятся проникнуть туда, где их мало. Диффузия продолжается до тех пор, пока концентрация молекул этого вещества не станет везде одинаковой. Диффузия газов как в воде, так и в цитоплазме живых клеток, а также в межтканевых жидкостях происходит без специальных затрат энергии. Для распространения газов тонкие оболочки клеток и даже тонкие наружные покровы тела животных не являются серьезным препятствием. Газы легко проникают через эти преграды. Второй механизм распространения газов в жидкостях – перемещение самого растворителя, в том числе океанские течения и циркуляция крови.
Механизмы адаптации
Организмы и факторы среды.В жизни некоторых теплокровных животных имеет большое значение спячка – состояние пониженной биологической активности в неблагоприятных условиях, в частности температурных.
Среди основных адаптаций растений в отношении к водному фактору можно выделить следующие: 1) уменьшение потери воды (толстая восковая кутикула, опушенные листья, листья превращены в колючки или иглы, погруженные устьица, сбрасывание листьев); 2) увеличение поглощения воды (длинные корни, обширная корневая система); 3) запасание воды; 4) переживание неблагоприятного периода (в виде семян, луковиц или клубней).
Организм как механизм
Мог ли бежать Тираннозавр Рекс?
Ритмы и циклы
Дроздова - Удивительная биология:
«В специальных экспериментах у людей, надолго лишенных естественных датчиков времени, 24-часовой ритм перестраивается на свободно текущий. Быстрее всего на новый ритм переходят такие ритмические процессы, как сон, бодрствование, двигательная активность и поведение; заметно труднее перестраиваются функции вегетативной нервной системы: так, частота сердечных сокращений и дыхания, температура тела, работа почек и обмен веществ в большинстве случаев остаются стабильными даже при длительной изоляции от датчиков времени». «Физиологи труда уже давно установили: работоспособность человека за сутки меняется таким образом, что наивысшая активность приходится на утренние часы – с 10 до 12 и на послеобеденное время – с 16 до 18 ч. Около 14 ч обычно происходит спад работоспособности. Отмечается спад и в вечернее время. Эти наблюдения касаются преимущественно той категории работающих, которые постоянно трудятся днем. Однако существует большая группа людей, работоспособность которых возрастает вечером или даже ночью. В отличие от людей утреннего типа работоспособности – «жаворонков», их именуют «совами». Делением людей на типы ученые занимаются со времен Аристотеля и Теофраста».
«Недельный ритм имеет, конечно, в основном социальное происхождение. Однако и он стал оказывать свое влияние на окружающую среду. В начале XX в. возникли первые высоковольтные линии электропередач. Некоторое время спустя был отмечен интересный факт: по субботам и воскресеньям электромагнитное поле Земли несколько изменялось. Американские ученые детально исследовали воскресный электрофеномен и пришли к выводу, что он может быть связан с падением интенсивности передачи электроэнергии в выходные дни. Иными словами, человек смог ввести недельный ритм в магнитосфере и, возможно, в ионосфере искусственным путем, что вторично должно сказываться на биосферных процессах. Оказалось, что и некоторым животным присущ недельный ритм, связанный вторично с присутствием или поведением человека. Так, в субботу и воскресенье, когда на производстве отсутствуют люди, местные крысы явно оживляются. Нас всюду окружают социальные ритмы: время начала и окончания рабочего дня, рабочей недели, наступления отпуска. Научно-технический прогресс внес коррективы в естественный ход биоритмов людей, и теперь многие психологические, физиологические и даже биохимические процессы организма синхронны недельному распорядку нашей жизни».
«Известный немецкий физиолог Карл фон Фриш (1864—1941) установил, что пчела-разведчица сообщает о месте медосбора другим пчелам с помощью своеобразного танца. Она описывает восьмерку, средняя линия которой направлена на место медосбора. Дальность же расстояния до взятка пчела сообщает своим собратьям характерными «танцевальными» движениями – вилянием брюшка: чем медленнее танец, тем дальше мед... Известно, что пчелы определяют расстояние от медосборов до улья по затратам энергии крыловой мускулатуры. Проделали любопытный опыт: немного обрезали крылья у пчел, носящих мед с одной кормушки. В результате эти пчелы значительно увеличивали длительность звуковых сигналов в танце и число импульсов в сигнале, сообщая тем самым, что кормушки расположены дальше. Эти опыты свидетельствуют о наличии в языке медоносных пчел сигнала дальности расположения участка медосбора».
Последний пример подсказывает возможное направление кейсов для школьников (начиная с младших школы). Это – Информация. Вопрос может быть поставлен так: какого рода информация, на ваш взгляд, имеет значение в жизни пчелиного улья? Почему? Кто является участником коммуникации? Как (по каким коммуникативным «каналам», с помощью каких сигналов) происходит передача и приём информации?
Млекопитающие эволюционировали из кошки в слона за за 10 млн поколений:
Насколько большими могут быть млекопитающие? Слон для суши и синий кит для океана – это предел размера? Сколько времени эволюции нужно, чтобы «вырастить» таких гигантов? На эти вопросы постарался ответить международный коллектив ученых, проследивших эволюцию роста размера млекопитающих со времен динозавров около 65 млн лет назад. Их работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Оказалось, что наземным млекопитающим нужно пережить около 10 млн поколений, чтобы достигнуть максимального размера, то есть, например, из кошки «вырастить» слона. 24 млн поколений достаточно, чтобы «вырастить» слона из мыши. Морским млекопитающим «проще»: они меняются в два раза быстрее. Возможно, поэтому синий кит крупнее своего наземного «соперника» – африканского слона – в 30 и более раз. «Причина в том, что в воде крупным быть легче – она поддерживает твой вес», – отметил Эрих Фицжеральд, глава отдела палеонтологии позвоночных в музее штата Виктория (Австралия) и один из авторов работы. Деградировать традиционно проще, чем расти: крупные виды превращаются в карликов всего за 100 тыс. поколений. «Наше исследование – первый взгляд на тысячелетнюю историю эволюции млекопитающих с точки зрения размеров. Это весьма важно, так как большая часть работ фокусируются на микроэволюции – изменениях, которые происходят внутри отдельного вида», – объяснила один из авторов работы Джессика Теодор из Университета Калгари, слова которой приводит пресс-служба вуза. В ходе работы исследователи изучили эволюцию 28 различных типов млекопитающих родом с четырех крупнейших материков – Африки, Евразии, Северной и Южной Америки, а также из всех океанов за последние 70 млн лет. Типы были выбраны максимально широко – например, один тип – это все родственники слонов, второй – все хищные млекопитающие. В качестве меры времени были выбраны поколения, а не годы: мыши живут два года, а слоны – 80 лет, и тем не менее это одно поколение. Полученные результаты отражают соотношение размера тела и размера поколения для существующих ныне видов. История исчезнувших видов была реконструирована на основании данных об их современной «родне». Скорость падения размеров оказалась впечатляющей – «расти в землю» можно в 10 раз быстрее, чем «расти в небо». «Многие из видов, потерявшие в размерах (например, карликовый слон, карликовый бегемот и карликовые гоминиды, найденные на индонезийском острове Флорес), вымирают. Каковы причины карликовости? Возможно, им нужно было быть маленькими, чтобы выжить в специфической среде, однако, возможно, им просто не хватало еды, и небольшой размер отражал плохое питание на пути к вымиранию», – рассуждает Теодор.
Что, если...
Как изменится мир, если исчезнут пчелы.Сельское хозяйство повсеместно перешло на химию – азотные удобрения, пестициды. Последние не убивают насекомых, но понижают их иммунитет, а вирусы не дремлют. В США ульи транспортируют из Флориды в Калифорнию для опыления сельскохозяйственных культур. Столь длительные поездки подвергают семейства пчел колоссальному стрессу. А это приводит к «синдрому разрушения колоний»... Среди прочего пчелы опыляют хлопок – с бирками «100%, 50%, 5% хлопка» придется попрощаться и перейти на полиэстер или шкуры. Одновременно с поиском решения, как остановить рост смертности пчел, ученые подыскивают им замену. Первый кандидат – шмель. Он тоже собирает мед, но шмелиный мед напоминает сахарный сироп, а еще его мало. Для сравнения – после медосбора из двух пчелиных семей откачали 34 кг меда, а шмелиный выбирали с помощью глазной пипетки (48 г ). Но как опылитель шмель давно себя показал. В некоторых районах Сибири сельское хозяйство перешло на них. Второй возможный заменитель пчел – человек. Авторы «Мира без пчел» Бэнджамин Элисон и Брайан Мак Коллум погружают читателя в мир, где люди научились жить без медоносных. Это не Земля 2070 года, а современная провинция Китая Сычуань. Пчелы там перевелись лет двадцать назад, по причине уже упомянутых пестицидов. Тем не менее регион остается крупнейшим экспортером груш, которые во всем мире опыляются пчелами, а здесь людьми. Рабочие вручную опыляют цветы. Неудобно, затратно, но это работает. Еще один кандидат – робот-пчела. Согласно Guardian, разработкой нового помощника сегодня занимаются инженеры Гарварда. См. A World Without Bees - PAN Europe.
Мир без пчел: как выглядели бы полки магазинов (http://www.popmech.ru/fiction/17089 -mir-bez-pchel-kak-vyglyadeli-by-polki-magazinov/). Проблема вымирания медоносных пчел весьма актуальна. Оно происходит из-за применения пестицидов, утраты естественной среды обитания, болезней и паразитов. В этой связи логично предположить ухудшение ситуации с продуктами, в производстве которых пчелы играют непосредственную роль. Недавно магазины Whole Foods в городе Линфилд (штат Массачусетс) провели эксперимент, оставив на витрине только те молочные продукты, которые были бы доступны в случае резкого сокращения популяции пчел. Картина получилась безрадостной. По мнению инициаторов акции, без пчел, опыляющих клевер и люцерну, мы могли бы лишиться около 50% всех молочных продуктов. В 2013 году Whole Foods провели схожую кампанию в магазине, расположенном в штате Род-Айленд. Демонстрировалось возможное опустошение, которое коснулось бы каждой продуктовой секции. С прилавков были убраны яблоки, морковь, брокколи, капусту и многое другое.
Модели
На аллигаторах ученые смоделировали жизнь динозавров. За последние 550 млн лет истории Земли содержание кислорода в ее атмосфере колебалось довольно сильно. Так, 300 миллионов лет назад, в пермском периоде, оно составило 30%, а через 100 млн лет после этого, в позднем триасе и раннем юрском периоде, опустилось до 12%. Как животные того времени, в частности, динозавры, приспосабливались к этим изменениям, палеонтологам практически неизвестно. В качестве модельных объектов для эксперимента они взяли аллигаторов. Крокодилы – это ныне живущие представители большой группы архозавров. К ней же относятся и динозавры. Самые ранние ископаемые останки крокодилов принадлежат к позднему триасу. Современные крокодилы очень мало отличаются от своих предков, они сохранили много основных черт архозавров. «Так как крокодилы сформировались в их современном виде 220 миллионов лет назад, они тоже должны были уметь приспосабливаться к колебаниям кислорода в атмосфере», – объясняет Оверкович. Яйца американского аллигатора ученые взяли из Рокфеллеровского заповедника в Луизиане. Они разделили яйца на три группы и стали их инкубировать при одной и той же температуре – плюс 30˚, но в среде с разным содержанием кислорода. Нормальная среда содержала 21% кислорода, гипоксическая – 12%, а гипероксическая – 30% кислорода. Эти значения примерно соответствовали естественным колебаниям кислорода в атмосфере... В избытке кислорода молодые аллигаторы росли быстрее, а при недостатке кислорода – медленнее, чем в обычной среде. Так что через три месяца аллигаторы в условиях гипероксии были крупнее, а в условиях гипоксии – мельче животных из остальных групп... Оказалось, что метаболизм у сытых аллигаторов повышен в группе с избытком кислорода. Они больше ели и больше энергии тратили на переваривание пищи. И, соответственно, быстрее росли. Животным, которые жили при недостатке кислорода, приходилось очень экономно расходовать энергию. Они ели меньше, а при переваривании пищи метаболизм у них не слишком сильно отличался от основного. Основной метаболизм направлен только на поддержание жизни, на рост энергии уже не хватает. Так что этим крокодильчикам приходится существовать на более низком уровне энергетического баланса. Скорость дыхания при избытке кислорода стала минимальной. Этим аллигаторам не нужно часто дышать, так как с каждым вдохом они получают больше кислорода. На менее частом дыхании также экономится энергия, которая идет в рост. А вот животные в гипоксической среде дышат более интенсивно – их развившиеся легкие это обеспечивают. Начало новой науки – палеофизиологии. Ученые считают, что данные эксперимента на аллигаторах могут дать представление о физиологии динозавров, которым приходилось жить в атмосфере с колебаниями кислорода. По-видимому, они могли менять скорость дыхания и метаболизма в зависимости от внешних условий и за счет этого выживали. По мнению исследователей, приспособление к гипоксии и гипероксии играло большую роль в эволюции позвоночных. Результаты эксперимента соответствуют палеонтологическим данным, что увеличение количества кислорода в атмосфере сопровождалось увеличением размера животных, например, плацентарных млекопитающих, в позднем меловом периоде. Полный текст статьи – в журнале Journal of Experimental Biology.
Н.Чернова и А.Былова, «Общая экология»:
Ресурсные взаимосвязи. Любой вид не только приспособлен к определенным источникам питания, но и сам служит пищевым ресурсом для других. Пищевые взаимосвязи создают в природе трофическую сеть, распространяющуюся в конечном счете на все виды в биосфере. Образ этой трофической сети можно воссоздать, поставив в центр любой вид и соединив его стрелками со всеми другими, которые находятся с ним в прямых или косвенных пищевых отношениях, и затем продолжать эту процедуру для каждого вовлеченного в схему вида. В результате будет охвачена вся живая природа, от китов до бактерий. Как показали исследования академика А.М. Уголева, существует «чрезвычайное единообразие свойств ассимиляционных систем на молекулярном и надмолекулярном уровне у всех организмов биосферы», позволяющее им получать энергетические ресурсы друг от друга. Он утверждает, что за бесконечным разнообразием типов питания стоят общие фундаментальные процессы образующих единую систему трофических взаимодействий планетарного масштаба.
Популяция, рост популяции, темп роста популяции. Как известно, появление потомства прежде всего зависит от числа производителей – особей, находящихся в генеративном возрастном состоянии. Вначале рост числа производителей сопровождается медленным ростом численности популяции, затем, в некотором интервале плотностей, зависимость выражена чрезвычайно резко, и даже небольшое увеличение доли производителей вызывает стремительный рост популяции, пока она не достигнет определенного уровня, который в последующем уже не меняется, сколько бы ни увеличивалась репродуктивная часть населения. Такая зависимость была впервые предсказана французским математиком Верхюльстом в середине XIX века для населения людей, а позднее доказана англичанином Перлом (1925) для популяций животных в среде, где пищевые ресурсы имеют определенный предел восполнимости. Установление определенного уровня плотности популяций после некоторого периода роста вовсе не означает, что в популяциях больше не происходит количественных изменений. Напротив, любое население всегда динамично и постоянно подвержено колебаниям численности, однако размах всех суточных, сезонных и годовых изменений популяций все же намного меньше теоретически возможного, соответствующего реализации всего биотического потенциала. Колебания численности совершаются с разным размахом вокруг некоторой средней величины, которая и соответствует горизонтальной части кривой на графике роста и стабилизации численности популяции. Высокий потенциал размножения играет большую роль в выживании видов. Популяции, сведенные к низкому уровню численности, могут быстро восстановиться при благоприятной перемене условий. Некоторые виды только массовым размножением могут противостоять выеданию их различными потребителями или угрозе вытеснения конкурентами. Высокая размножаемость способствует быстрому освоению видом новых пространств. Однако безграничное размножение таит в себе и большую опасность для любой популяции, так как может привести к быстрому подрыву ресурсов среды, нехватке пищи, убежищ, пространства и т. п., что неминуемо повлечет за собой общее ослабление популяции. Перенаселенность настолько неблагоприятна для любого вида, что в ходе эволюции у разных форм выработались в результате естественного отбора самые разнообразные механизмы, способствующие предотвращению избытка особей и поддержанию определенного уровня плотности популяций.
Развитие биосферы. Среди придонных водорослей было много лентовидных слоевищных форм. Отличительная черта всей вендской биоты – бесскелетность. Животные достигали уже крупных размеров, некоторые – до метра, но имели желеобразные студенистые тела, оставившие отпечатки на мягких грунтах. Хорошая и массовая сохранность отпечатков косвенно свидетельствует об отсутствии трупоядов и крупных хищников в вендских биоценозах.
Модель «Хищник – Жертва»
Хищник и жертва: Изменения численности популяций растительного и животного мира нельзя описывать простым законом Мальтуса, на динамику роста влияют многие взаимосвязанные причины – в частности, размножение каждого вида саморегулируется и видоизменяется так, чтобы этот вид сохранялся в процессе эволюции. Математическим описанием этих закономерностей занимается математическая экология – наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Первым успехом математической экологии стала модель, предложенная итальянским математиком Вито Вольтерра (1860 – 1940) в книге «Математическая теория борьбы за существование» (1931 г.). Интересна биография этого ученого, известного своими классическими работами по интегральному исчислению и функциональному анализу. В 1925 году из бесед с молодым зоологом Умберто Д’Анконом он узнает любопытный факт из статистики рыбных рынков на Адриатике. Оказывается, когда в годы Первой мировой войны и сразу после нее интенсивность промысла резко сократилась, то в улове выросла относительная доля хищных рыб. Чтобы объяснить это, Вольтерра предложил математическую модель, описывающую отношения между хищником и жертвой и происходящие при этом изменения их численности. Математическая экология в дальнейшем становится его основной темой, и он занимается ею до конца жизни.
хищник–жертва - Элементы: Экологи из США и Канады показали, что групповой образ жизни хищников и их жертв радикально меняет поведение системы «хищник–жертва» и придает ей повышенную устойчивость. В основе данного эффекта, подтвержденного наблюдениями за динамикой численности львов и антилоп гну в парке Серенгети, лежит то простейшее обстоятельство, что при групповом образе жизни снижается частота случайных встреч хищников с потенциальными жертвами. Экологи разработали целый ряд математических моделей, описывающих поведение системы «хищник–жертва». Эти модели, в частности, хорошо объясняют наблюдающиеся иногда согласованные периодические колебания численности хищников и жертв. Для подобных моделей обычно характерен высокий уровень неустойчивости. Иными словами, при широком спектре входных параметров (таких как смертность хищников, эффективность превращения биомассы жертв в биомассу хищников и т. п.) в этих моделях рано или поздно все хищники либо вымирают, либо сначала съедают всех жертв, а потом всё равно погибают от голода. В природных экосистемах, конечно, всё сложнее, чем в математической модели. По-видимому, существует множество факторов, способных повысить устойчивость системы «хищник–жертва», и в реальности дело редко доходит до таких резких скачков численности, как у канадских рысей и зайцев. Экологи из Канады и США опубликовали в последнем номере журнала Nature статью, в которой обратили внимание на один простой и очевидный фактор, который может резко изменить поведение системы «хищник–жертва». Речь идет о групповом образе жизни. Большинство имеющихся моделей исходят из предположения о равномерном распределении хищников и их жертв в пределах данной территории. На этом основаны расчеты частоты их встреч. Ясно, что чем выше плотность жертв, тем чаще натыкаются на них хищники. От этого зависит число нападений, в том числе успешных, и в конечном счете — интенсивность выедания жертв хищниками. Например, при избытке жертв (если не надо тратить время на поиски), скорость выедания будет ограничиваться только временем, необходимым хищнику для того, чтобы поймать, убить, съесть и переварить очередную жертву. Если добыча попадается редко, главным фактором, определяющим скорость выедания, становится время, необходимое для поисков жертвы. В экологических моделях, используемых для описания систем «хищник–жертва», ключевую роль играет именно характер зависимости интенсивности выедания (число жертв, съедаемых одним хищником в единицу времени) от плотности популяции жертв. Последняя оценивается как число животных на единицу площади. Авторы обратили внимание, что при групповом образе жизни как жертв, так и хищников исходное допущение о равномерном пространственном распределении животных не выполняется, и поэтому все дальнейшие расчеты становятся неверными. Например, при стадном образе жизни жертв вероятность встречи с хищником фактически будет зависеть не от количества отдельных животных на квадратный километр, а от количества стад на ту же единицу площади. Если бы жертвы были распределены равномерно, хищники натыкались бы на них гораздо чаще, чем при стадном образе жизни, поскольку между стадами образуются обширные пространства, где нет никакой добычи. Сходный результат получается и при групповом образе жизни хищников. Прайд львов, бредущий по саванне, заметит ненамного больше потенциальных жертв, чем заметил бы одинокий лев, идущий тем же путем.
Ю.Латынина, Зачем Ахиллу Брисеида: Исследователи заметили, что число лесбийских пар среди черноголовых чаек в Патагонии зависит от Эль Ниньо, проще говоря – от погоды и количества корма. Если корма меньше, то количество лесбийских пар растет, при этом одна чайка ухаживает за уже оплодотворенной партнершей, и они вместе выращивают птенцов. То есть уменьшившееся количество корма ведет к уменьшению количества птенцов при повышении качества жизни оставшихся.
Динозавры и экономика
Представители птицетазовых динозавров – стегозавры, анкилозавры, рогатые динозавры были не столь огромны, как зауроподы, но внешне очень необычны. Их шипы, рога, выросты и панцири были похожи на мощные защитные доспехи. Например, у стегозавров на спине красовались костные пластины, отходившие от позвонков. На спине самого известного вида, собственно стегозавра, в два ряда поочередно располагались костные пластины, которые выглядели очень эффектно. Но обеспечивали ли они защиту от зубов хищника? Большинство ученых считает, что как средство защиты пластины ненадежны: их легко сломать и они оставляли открытыми бока рептилии. Скорее всего, пластины служили для терморегуляции особи: покрывавшая их кожа, вероятно, была пронизана богатой сетью кровеносных сосудов, что позволяло ящеру быстрее нагреваться на утреннем солнце и начинать двигаться, когда хищники еще спали. Но недавние исследования ставят эту версию под сомнение: если там и были кровеносные сосуды, то располагались они так, что не могли эффективно отводить лишнее тепло. Возможно, спинные пластины служили видовыми знаками различия, как яркая окраска оперения птиц, но и в этом нет полной уверенности. Зачем, к примеру, одному из стегозавров – «колючему ящеру» кентрозавру (Kentrosaurus), найденному в Африке, узкие и острые пластины на спине и по длинному шипу на боках с каждой стороны? Кроме того, стегозавры обладали четырьмя мощными шипами на хвосте, которыми они вполне могли пользоваться, отбивая атаки хищников.
Jurassic Park: The Game.
Источники. Вооружение эпохи динозавров.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 295; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!