Система животного мира

Система животного мира

История развития зоологии тесно связана с историей формирования основных принципов систематики  животных. И действительно, разобраться  во всем многообразии фауны  Земли  было бы невозможно, если бы ученые не имели в руках универсального аппарата, позволяющего им точно фиксировать положения изучаемых и описываемых организмов на филогенетическом древе животного царства.  Таким аппаратом является современная систематика животных, возникшая в результате кропотливой  работы многих зоологов.

В настоящее  время царство животных принято  делить на серию взаимоподчиненных  систематических категорий-таксонов. Основной таксон «вид». Для обозначения  видов используется принципы бинарной номенклатуры, разработанный еще  К.Линнеем. Каждому виду присваивается латинское название, состоящее  из двух слов. Первое слово- существительное-название рода, в который объединена  группа близких видов, второе- обычно прилагательное- название вида. Так, например, научное название белянки капустной-Pieris brassicae, тогда как близкородственные виды, относимые к тому же роду Pieris, называются: репница Pieris rapae, брюквенница - Pieris napi. Двойные названия удобны, так как сразу указывают на родовую принадлежность данного вида.

Близкородственные роды объединяются в семейства, семейства – в отряды, отряды в классы. Высший таксон современной систематики – тип, который объединяет несколько родственных классов. Очень ярко зоологами используются «промежуточные» таксоны: подтипы, подклассы, надотряды, подотряды, подвиды, подроды и т.п., объединяющие в пределах данного таксона в пределах типа могут быть сгруппированы в несколько подтипов. Например:

 

Тип                           подтип                   подтип                      подтип

Arthropoda            Branchiata               Tracheata               Chelicerata

Членистоногие    жабродыщащие             трахейные                    хелицеровые

                                                                          

 

 

                                                             Myriapoda               Insecta           

                                                           (Многоножки)       (насекомые)                        

                                                                                  

                                                                                                                          

                                                                                                                       Xiphosura  

                                                                                                                      (Мечехвосты)

                                                                                                Arachnida                   Gigantostraca

                                                                                                                              (Ракоскорпионы)

 

Еще для примера  укажем основные систематические категории, к которым причисляется какой  нибудь  определенный вид, скажем, белянка капустная

1.Тип Arthropoda – Членистоногие

2. Подтип Tracheata – Трахейные

3. Класс  Insecta – Насекомые

4. Подкласс Ectognatha – Открыточелюстные

5. Отряд Lepidoptera –Чешуекрылые или бабочки

6. Подотряд Frenata –Разнокрылые бабочки

7. Семейство Pieridae - Белянки

8. Род Pieris – Белянки

9. Вид Pieris brassicae – Белянка капустная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почва как среда  обитания

 

           Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Несмотря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении жизни.

          Почва представляет собой не  просто твердое тело, как большинство  пород литосферы, а сложную  трехфазную систему, в которой  твердые частицы окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро – и макроорганизмов.

В почве:

1.сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха

2. наличие грунтовых вод и проникновение осадков создают запасы влаги

3. концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных

4. резкие колебания температуры и влажности отличаются  только на поверхности почвы. Однако. С каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные изменении я влажности и температуры становятся все меньше и на глубине  1-1,5  практически уже не прослеживаются.

5. Одним из  существенных факторов для жизни животных в почве является аэрация. Почвенный воздух в верхних слоях почвы почти  не отличается от атмосферного по содержанию кислорода, но содержит в среднем в 10 раз более углекислого газа (СО₂).

Соотношение дыхательных  газов  в почвенном воздухе  зависит от влажности и биологической  активности почв: чем влажнее почва, чем труднее возобновление в ней воздуха, тем выше содержание углекислоты. В почве наблюдается вертикальный градиент содержания кислорода (падающего с глубиной и углекислоты)(возрастающего с глубиной).

Колебанием  соотношения количества воды и воздуха  связано вертикальные миграции беспозвоночных: при избытке влаги ухудшается аэрация в почве и беспозвоночные  поднимаются к поверхности почвы (где имеется достаточный воздух для дыхания), при недостатке влаги и улучшении условии аэрации - уходят вглубь почвы.

Большое значение имеет температурный фактор: как  правило, в умеренном климате  с повышением температуры почвы  и уменьшается ее влажность и  таким образом, ход температуры и влажность являются взаимосвязанными величинами. Влияние температуры находит отражение в сезонных вертикальных миграциях почвенных беспозвоночных.

Зимой температура  в почве  с глубиной повышается, а летом, наоборот, падает. Осенью и  весной наступают температурные реверсии, после которых меняется направление температурного градиента, вызывающего вертикальные миграции. В почве температура на некоторой глубине  значительно постояннее, чем у поверхности. Уже на глубине 15 см колебания суточных и сезонных смен температуры бывает значительно слажена в сравнении с температурой поверхности  почвы с атмосферной температурой.

Неоднородность  почвенных условии в вертикальном направлении проявляется и в  структуре почвы. В ней выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологически и химическим свойствам:

1) верхний  перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз;

2) горизонт  вмывания, или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.

3) материнскую  породу, или горизонт (С), материал которой преобразуется в почву.

       Размеры полостей между частицами почвы, пригодных для обитания в них животных, обычно быстро уменьшаются с глубиной. Например, в луговых почвах средний диаметр полостей на глубине 0–1 см составляет 3 мм, 1–2 см – 2 мм, а на глубине 2–3 см – всего 1 мм; глубже почвенные поры еще мельче.

       Плотность почвы также изменяется с глубиной. Наиболее рыхлы слои, содержащие органическое вещество. Порозность этих слоев определяется тем, что органические вещества склеивают минеральные частицы в более крупные агрегаты, объем полостей между которыми увеличивается. Наиболее плотен обычно иллювиальный горизонт, сцементированный вымытыми в пего коллоидными частицами.

Влага в почве присутствует в различных  состояниях:

1) связанная (гигроскопическая и пленочная) прочно удерживается поверхностью почвенных частиц;

2) капиллярная  занимает мелкие поры и может  передвигаться по ним в различных направлениях;

3) гравитационная заполняет  более крупные пустоты и медленно  просачивается вниз под влиянием  силы тяжести;

4) парообразная  содержится в почвенном воздухе.

         Содержание воды неодинаково в разных почвах и в разное время. Если слишком много гравитационной влаги, то режим почвы близок к режиму водоемов. В сухой почве остается только связанная вода и условия приближаются к наземным. Однако даже в наиболее сухих почвах воздух влажнее наземного, поэтому обитатели почвы значительно менее подвержены угрозе высыхания, чем на поверхности.            Состав почвенного воздуха изменчив. С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого газа. В связи с присутствием в почве разлагающихся органических веществ в почвенном воздухе может быть высокая концентрация таких токсичных газов, как аммиак, сероводород, метан и др. При затоплении почвы или интенсивном гниении растительных остатков местами могут возникать полностью анаэробные условия.

Все эти  особенности приводят к тому, что, для организмов разных размеров, она выступает как разная среда. Для микроорганизмов особое значение имеет огромная суммарная поверхность почвенных частиц, так как на них адсорбируется подавляющая часть микробного населения. Сложность почвенной среды создает большое разнообразие условии для самых разных функциональных  групп: аэробов, анаэробов, потребителей органических и минеральных соединений.

 

Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием наннофауна (простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и др.), почва – это система микроводоемов. По существу, это водные организмы. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, а часть жизни могут, как и микроорганизмы, находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из этих видов обитают и в обычных водоемах. Однако почвенные формы намного мельче пресноводных и, кроме того, отличаются способностью долго находиться в инцистированном состоянии, пережидая неблагоприятные периоды. В то время как пресноводные амебы имеют размеры 50-100 мкм, почвенные – всего 10–15. Особенно мелки представители жгутиковых, нередко всего 2–5 мкм. Почвенные инфузории также имеют карликовые размеры и к тому же могут сильно менять форму тела.

Для дышащих  воздухом несколько более крупных  животных почва предстает как  система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием микрофауна. Размеры представителей микрофауны почв – от десятых долей до 2–3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей, первичнобескрылые насекомые (коллемболы, протуры, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать через покровы. Многие виды не имеют трахейной системы. Такие животные очень чувствительны к высыханию. Основным средством спасения от колебания влажности воздуха для них является передвижение вглубь. Но возможность миграции по почвенным полостям вглубь ограничивается быстрым уменьшением диаметра пор, поэтому передвижения по скважинам почвы доступны только самым мелким видам. Более крупные представители микрофауны обладают некоторыми приспособлениями, позволяющими переносить временное снижение влажности почвенного воздуха: защитными чешуйками на теле, частичной непроницаемостью покровов, сплошным толстостенным панцирем с эпикутикулой в сочетании с примитивной трахейной системой, обеспечивающей дыхание.

Периоды затопления почвы водой представители микрофауны переживают в пузырьках воздуха. Воздух задерживается вокруг тела животных благодаря их несмачивающимся покровам, снабженным к тому же волосками, чешуйками и т. п. Пузырек воздуха служит для мелкого животного своеобразной «физической жаброй». Дыхание осуществляется за счет кислорода, диффундирующего в воздушную прослойку из окружающей воды.

Представители нано – и микрофауны способны переносить зимнее промерзание почвы, так как большинство видов не может уходить вниз из слоев, подвергающихся воздействию отрицательных температур.

Более крупных  почвенных животных, с размерами  тела от 2 до 20 мм, называют представителями мезофауны. Это личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва – плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении. Эти относительно крупные формы передвигаются в почве либо расширяя естественные скважины путем раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы. Оба способа передвижения накладывают отпечаток на внешнее строение животных.

Возможность двигаться по тонким скважинам, почти не прибегая к рытью, присуща только видам, которые  имеют тело с малым поперечным сечением, способное сильно изгибаться в извилистых ходах (многоножки – костянки и геофилы). Раздвигая частицы почвы за счет давления стенок тела, передвигаются дождевые черви, личинки комаров-долгоножек и др. Зафиксировав задний конец, они утончают и удлиняют передний, проникая в узкие почвенные щели, затем закрепляют переднюю часть тела и увеличивают его диаметр. При этом в расширенном участке за счет работы мышц создается сильное гидравлическое давление несжимающейся внутриполостной жидкости: у червей – содержимого целомических мешочков, а у типулид – гемолимфы. Давление передается через стенки тела на почву, и таким образом животное расширяет скважину. При этом сзади остается открытый ход, что грозит увеличением испарения и преследованием хищников. У многих видов развиты приспособления к экологически более выгодному типу передвижения в почве – рытью с закупориванием за собой хода. Рытье осуществляется разрыхлением и отгребанием почвенных частиц. Личинки разных насекомых используют для этого передний конец головы, мандибулы и передние конечности, расширенные и укрепленные толстым слоем хитина, шипами и выростами. На заднем конце тела развиваются приспособления для прочной фиксации – выдвигающиеся подпорки, зубцы, крючья. Для закрывания хода на последних сегментах у ряда видов имеется специальная вдавленная площадка, обрамленная хитиновыми бортиками или зубцами, своего рода тачка. Подобные площадки образуются на задней части надкрылий и у жуков-короедов, которые тоже используют их для закупоривания ходов буровой мукой. Закрывая за собой ход, животные – обитатели почвы постоянно находятся в замкнутой камере, насыщенной испарениями собственного тела.