Тема 3 Жизненные формы организмов

Жизненные формы живых организмов (приспособительные особенности общего габитуса и основных черт строения) можно демонстрировать на примере любой таксономической группы, для ко­торой разработана соответствующая морфологическая классификация.

Цель занятия: усвоение сущности и классификации жизнен­ных форм организмов как морфологических адаптаций к конкретным условиям обитания.

Жизненная форма - конкретное морфологическое приспособ­ление для сохранения нормальной жизнедеятельности организмов в данных экологических условиях.

Задание I. Анализ жизненных форм растений.

Признаки, способствующие выживанию организма, постепен­но усиливаются под действием естественного отбора пока не дос­тигается максимальная приспособленность к существующим условиям, что и выражается в конкретных жизненных формах. Существует нес­колько классификаций жизненных форм растений, часть из которых студентам известна. Растения можно разделить на: деревья, кус­тарники, полукустарники, кустарнички, травы, мхи, лишайники, лианы.

К. Раункиер (1907) разделил растения на формы в зависимости от местоположения точек возобновления: фанерофиты, хамефиты, геми-криптофиты, криптофиты (геофиты), терофиты – соответственно: точки возобновле­ния расположены выше 30 см над почвой, до 20-30 см, на поверхности, в почве или в воде; а терофиты возобновляются только семенами (рис. 7).

И.Г. Серебряков (1964), на основе внешнего строения, распределил многолетние травы на следующие категории жизненных форм:

1.Стержнекорневые травянистые поликарпики: одноглавые, многоглавые, перекати-поле, подушковидные.

2. Кистекорневые и короткокорневищные травянистые поликарпики: кистекорневые, короткокорневищные.

3. Дерновинные травянистые поликарпики: плотнокустовые, рых-локустовые, длиннокорневищные.

4. Столонообразующие и ползучие травянистые поликарпики: столонообразующие, ползучие.

5. Клубнеобразующие травянистые поликарпики.

6. Корнеотпрысковые травянистые поликарпики.

Рис. 7. Жизненные формы растений по Раункиеру (схема):

1 – фанерофиты (1а – тополь, 1б – омела); 2 – хамефиты (2а – брусника, 2б – черника, 2в – барвинок); 3 – гемикриптофиты (3а – одуванчик, 3б – лютик, 3в – кустовой злак, 3г – вербейник обыкновенный); 4 – геофиты (4а – ветренница, корневищное растение, 4б – тюльпан, луковичное растение); 5 – терофиты (5а – мак-самосейка).

Вверху – черным показаны зимующие почки возобновления (пунктиром уровень их расположения); внизу – соотношения отмирающих и перезимовывающих частей (черным – остающиеся, белым – отмирающие на зиму).

Гербарный материал: козелец, смолевка, качим, подушковидные: Saxifraga, Draba, калужница болотная, ветреница лютиковая, ковыль, овcяница луговая, осока волосистая, земля­ника лесная, лапчатка, щавелёк малый.

Выполнение работы: Внимательно рассмотреть внешний облик растений, особенно подземных органов. Распределить исследуемые виды по категориям жизненных форм.

Составить таблицу с перечнем форм, наименованием видов, описанием типа корневой системы. Зарисовать схемы строениявидов растений.

Письменно ответить на вопросы:

- какие принципы положены в основы разделения на жиз­ненные формы травянистых многолетних растений?

- каковы адаптивные преимущества растений с вегетатив­ным размножением при помощи надземных и подземных столонов или стелющихся побегов?

- в каких условиях адаптивна форма растений перекати-поле?

- почему подушковидные растения распространены преиму­щественно в высоких широтах и высокогорье?

- почему плотнодерновинные злаки характерны в основном для степей и болот?

- в каких условиях проявляется преимущество длинностержнекорневых растений?

- в каких условиях водоснабжения обитают обычно кисте­корневые растения?

- какие почвы наиболее удобны для длиннокорневищных трав: рыхлые и увлажненные или плотные и сухие?

Задание 2. Сравнение жизненной формы одного вида растения

в разных экологических условиях

Материал: гербарные образцы одуванчика лекарственного из разных биотопов: придорожных участков с уплотненной почвой (стержнекорневые растения) и затененных участков с рыхлой почвой (корнеотпрысковые растения); луговика извилистого из открытых, освещенных и затененных местообитаний (рыхлодерновинные и столонообразующие растения).

Выполнение работы. Сравнить растения одного видаиз раз­ных биотопов. Зарисовать общую схему строения надземной и под­земной частей.

Письменно ответить на вопросы:

- какие преимущества имеет корнеотпрысковая жизненная форма одуванчика по сравнению со стержнекорневой? Почему она не реализуется в придорожных условиях? Какие почвенные условия - рыхлый или плотный грунт - благоприятнее для вида? Почему одуванчик час­то растет в придорожной полосе?

- почему столонообразование у луговика извилистого реализуется в затененных условиях? Какие биологические преимущества это создает?

Задание 3. Сравнительный анализ жизненных форм жуков-жужелиц

Материал: энтомологические коробки с набором жужелиц разных жизненных форм.

Выполнение работы. Рассмотреть внешний вид жужелиц-зоофагов, обитающих в разных ярусах биогеоценоза. Описать степень развития морфологических признаков, указанных в таблице.

Таблица 3. - Особенности морфологии жужелиц-зоофагов разных

жизненных форм

Сравнить набор жужелиц-зоофагов и жужелиц-миксофитофагов. Найти различия в строении жуков (форма тела, головы, относительные размеры челюстей, строение ног).

Письменно ответить на вопр осы:

- в чем проявляется приспособительный характер разных признаков внешней морфологии у жужелиц, специализированных на животной пище и у растительноядных, у жужелиц-зоофагов, приспособленных к жизни в разных ярусах растительности?

Жизненные формы жужелиц (по Шаровой И. Х., 1981)

Зоофаги и миксофитофаги - два крупных подразделения, со­поставляемых на основе различий в типе питания, что накладывает отпечаток на внешний облик. Зоофаги отличаются более стройным телом, продолговатой головой, вытянутыми челюстями с острым режущим краем. Миксофитофаги, для которых характерно преимущест­венное питание растительной пищей, адаптированы к менее подвижному образу жизни, отличаются компактным овальным или цилиндри­ческим телом, короткими ногами, шаровидной головой со слабо выс­тупающими челюстями.

К миксофитофагам относятся виды рода Zabrus, виды Аmага, Harpalus, широко распространенные на полях.

Зоофаги различаются морфологически в зависимости от пред­почитаемого яруса обитания и специализации к характеру передви­жения в этом ярусе. Различают их жизненные формы:

Фитобионты - хищники, охотящиеся в ярусе растительности. Отличаются типом ног и узкотелостъю, у некоторых (Lebia) тело расширенное, укороченное как у жуков-листоедов. Роды: Lebia., Odacantha, Drypta.

Эпигеобионты - жуки, охотящиеся на поверхности почвы. Жуки имеют выпуклое тело, сильно склеротизованные покровы, ноги бегательные или ходильные. Роды: Сагаbus, Сicindela (скакуны).

Стратобионты - обитатели подстилки, скважин почвы, нор. Ноги у жуков этой группы могут быть разнообразные по форме, но носят черты бегательного типа. Основной отличительный признак - уплощенность тела. Роды: Cymindus, CaIathus, Pterostichus.

Геобионты - специализированные роющие виды. Отличительные признаки: ноги копательные, короткие и массивные, с зубчатыми голенями, мощными шпорами, маленькими лапками. Тело цилиндри­ческое, Среднегрудь образует перетяжку - шейку. Голова мощная. Роды: Broseus, Scarits.

Псаммоколимбеты - жужелицы - обитатели сыпучих песков. Харак­терный род - Omophron. Специализирован к закапыванию в песок и передвижению в нем. Тело округло-овальное, выпуклое, обтекае­мое. Ноги бегающе-отгребающие.

Наколотые на булавки насекомые монтируются в энтомологичес­кие коробки. Для демонстрационных коллекций подбирают ряды пред­ставителей сходной жизненной формы.

Коробки с раздаточным материалом включают смешанный набор видов разных жизненных форм. На этикетках указываются лишь место, дата поимки и видовая принадлежность насекомого.

Рис. 8. Представители разных жизненных форм жуков - жужелиц

(по И.К.Шаровой, 1981)

Хищники: 1 - фитобнонты Odacantha melanura; 2 - эпигеобионты Carabus fossulatus; 3 - стратобионты Pterostichus melas; 4 - геобионты Scarites bucida; 5 - псаммоколимбеты sp.Omophon.

Фитофаги: 6 - геохортобионты Harpalus distinquendus.