Как растения влияют на животных

Влияние животных на растения и их группировки

Взаимоотношения между животными и растениями чрезвычайно разнообразны. Они играют существенную роль в жизни фитоценозов, влияя на их структуру, состав и особенности. Растения, животные и микроорганизмы биоценоза образуют единую сложную систему, совмещенную трофическими цепями (см. Раздел 1). Они формируют разветвленную трофическую сеть. Но почти всегда в основе всех этих цепей находятся растения. Только в биоценозах пещер и на значительных глубинах морей и океанов зеленые растения отсутствуют. Биомасса в трофических цепях наземных экосистем распределяется согласно правила экологической пирамиды (рис. 9.7).

Исходя из того, что большинство растений и животных в экосистеме являются, соответственно, продуцентами и консументами. влияние животных на растительный покров проявляется, в первую очередь, в трофических связях.

Фитофаги (от греч. Phyton – растение, phagos – пожиратель) – животные, которые питаются растениями.

Фитофаги – это консумент первого порядка, обеспечивающих первичный этап переработки биомассы живых растений в экосистемах. Потребление фитомассы растений животными достигает значительных масштабов. Например, взрослый лось летом съедает за сутки ЗО – 40 кг различной растительной пищи, зимой – около 10 кг побегов и коры древесных пород с 300 – 400 деревьев и кустов. Достаточно часто лось повреждает кору и молодые побеги (в том числе и главные), что приводит к их отмиранию, задержки роста и тому подобное. Сломанные или нагнуть лосем дерева становятся доступными для мелких животных – зайцев. Значительный ущерб вызывает лось для лесных культур сосны обыкновенной и дуба обыкновенного в Лесостепи и на Полесье Украины. В местах высокой плотности лося некоторые растения (например, рябина обыкновенная) могут вообще исчезнуть. Довольно много фитофагов среди мелких животных – мышевидных грызунов. Каждая отдельная животное ест относительно мало, но учитывая их значительную численность, пищевая деятельность грызунов создает реальную угрозу восстановлению отдельных видов растений. В Тульской области России в некоторые годы полевка уничтожает до 70% молодого подроста ильма, клена, дуба. Активно питаются растениями 1 птицы. Да. глухарь средних размеров съедает каждый день не менее 200 г шпилек (в воздушно-сухом состоянии), что составляет до 6 кг в месяц. Белые куропатки поедают почки и небольшие частицы побегов берез и ив. За один раз куропатка способна съесть 20 м побегов.

Рис. 9.7. Экологическая пирамида биомасс и трофических уровней в экосистеме

(По Η. Ф. Реймерсом, 1990)

В трофических цепях пресных и соленых водоемов задействованы водные животные – от зоопланктона до гигантских млекопитающих. Суммарная биомасса фитопланктона небольшая по сравнению с биомассой зоопланктона (соответственно, 1,5 и 20 млрд. Тонн). Но, из-за быстрого размножения, продуктивность фитопланктона почти в десять раз выше суммарной производительности всего животного мира Мирового океана. Фитопланктон – основа пищевой пирамиды водоемов. Он поедается мелкими животными, которые, в свою очередь, служат основой питания для консументов высших порядков.

Планктон (от греч. Planktos – тот, блуждающий) – совокупность организмов, населяющих толщу воды континентальных и морских водоемов, способна переноситься течением.

Кроме уничтожения вегетативных частей растений, животные нарушают репродукцию деревьев и кустов. Они съедают цветочные почки, цветы, семена и плоды. Белка использует все семена, которые содержится в шишках хвойных пород. Большой клетчатый дятел съедает в шишках 70 % семян, Шишкарев – 20-30%. Таким образом, в шишках, которые сбрасывают птицы на землю, остается незначительное количество семян. Но и на поверхности почвы происходит интенсивное их поедания. Исследования показали, что в Бузулукский бору, при высоком урожае семян сосны обыкновенной (100 семян на 1 м2), оно может полностью виидатися мышевидными грызунами, количество которых достигает 80 особей на 1 га. Обычно, в годы высоких урожаев семян и плодов создаются благоприятные условия для размножения грызунов, но пик их численности проявляется только в следующем году, который, как правило, бывает неурожайным у растений. Поэтому наибольшая численность животных совпадает с низким урожаем, что приводит к гибели части грызунов и к полному уничтожению урожая растений. Значительный ущерб несет семена растения и в более экстремальных климатических зонах – степях и пустынях. Например, в Восточных Каракумах одна особь большой песчанки запасает в норках 4 – 5 кг семян различных видов растений. За счет этого урожай черного саксаула, например, может быть уничтоженным на 70 – 80%. Учитывая его низкую и периодическую урожайность и экстремальные условия для восстановления трудно ждать прорастания семян, осталось.

Но не только животные питаются растениями. В природе встречается интересный феномен – насекомоядные растения. В бедных питательными веществами экологических условиях, особенно при недостатке азота, фосфора и калия, в растений выработалось приспособление питаться животными.

Насекомоядные растения – это цветочные наземные и водные растения, кроме обычного для растений питания, способны питаться насекомыми и мелкими животными.

Известно около 500 видов подобных растений, на Украине встречается всего 11 видов (2 вида рода толстянка, 3 – рода росянка, 5 – рода волдырь, 1 – рода альдрованда). В распространенной на олиготрофных и мезотрофных болотах Полесья росянки круглолистной (Drosera rotundifolia) листья покрыты липкими волосками, к которым прилипает насекомое. Затем листок скручивается и насекомое попадает в ловушку, где переваривается под действием протеолитических ферментов. За день одно растение росянки способна переварить несколько насекомых.

Подобная особенность питания – это исключение, ведь, как правило, животные потребляют растений, а не наоборот. Используя значительное количество биомассы растений в пищу, животные существенно изменяют структуру некоторых фитоценозов, что в отдельных случаях приводит к полному изменению растительности. Например, благодаря деятельности гусей , которые интенсивно поедают траву, происходит последовательная смена растительности в тундре. Гуси прилетают ранней весной и начинают добывать из-под снега крахмалистые корневища, поедать почки и молодые побеги растений. В местах их поселения растительный покров уничтожается на 50 – 80%, что приводит к изменению пухивково-моховой тундры в моховую. В дальнейшем, под влиянием интенсивной аэрации и лучшего просыхания верхних горизонтов почвы, происходит более глубокое таяния вечной мерзлоты. Моховая тундра переходит в осоково-пухивкову пятнистую, а затем в осоково- моховую пятнистую. На обнаженных местах разрастается сине-зеленая водоросль – носток. Другим примером является лемминги – грызуны, также проживают в тундре. Они интенсивно уничтожают различные виды растений, особенно зимой. Несмотря на малые размеры (масса около 50 г) в сутки одно животное съедает 75 – 100 г свежей растительной массы, а это составляет 40 – 50 кг в год. В местах нахождения колоний (площадью 1,5-2 га), которые они создают на склонах холмов, животные съедают 90-94% растительности. Сухие растения лемминги не трогают. На участках, заселенных леммингами, растения могут цвести и плодоносить только в те годы, когда популяция грызунов резко уменьшается. Весной вода смывает пидгризени растения (до 1 – 2 т / га) в пониженные места. Это приводит к образованию торфяных бугров длиной 10-15 м. Лемминги переселяются на возвышенности и снова роют норы, выбрасывая при этом до 250 кг почвы с 1 га площади. Этот пример показывает насколько значительные изменения структуры рельефа и растительного покрова могут быть вызваны жизнедеятельностью только небольшой животные. В зоне умеренного пояса деятельность грызунов также часто приводит к изменению видового состава фитоценозов. Например, в Лесостепи Украины, где растут дуб и ясень, грызуны при питании отдают предпочтение более питательным желудей дуба. Это приводит к тому, что дуб, из-за отсутствия семенного возобновления, меняется ясенем. Кроме того, грызуны уничтожают значительное количество семян ильмовых и липы, но значительно меньше клена остролистного. Это также создает условия для постепенной замены этих древесных пород на клен. В Великобритании, в местах, где кролики питаются преимущественно такими травянистыми растениями, как овсяница овечья, полевица тонкая, происходит интенсивное разрастание малосъедобных для животных вереска обыкновенного, осоки песчаной, папороти- орляка. Так более сложные растительные группировки превращаются в простые, где доминирует один из названных видов.

Влияние некоторых видов животных на почву и растительный покров приводит к формированию специфических зоогенных комплексов наземных экосистем. Факторы данного влияния весьма разнообразны:

• формирование зоогенные Нанорельеф;

• изменение механического и химического состава почвы, благодаря выносу материнской породы и более глубоких слоев почвы на поверхность;

• нарушение физического строения почвы вследствие рыхления или, наоборот, уплотнения, загрязнения органическими веществами и т.п.:

• нарушение растительного покрова селективным поеданием съедобных растений и усилением роста растений, остаются.

Примеров подобных зоогенных комплексов достаточно много в различных зонах планеты. Так, в сухой степи Целиноградской области Казахстана типична растительность с ковыля Лессинга ( Stipa lessingiana), костра бороздки ( Festuca nipicola), пижмы деревиелистои ( Tanacetum achilleifolium), кринитарии татарской (Crinitaria tatarica), растущие на темнокаштанових почвах, которые залегают на глубоких лессовидных суглинках. Но она меняется в местах, заселенных сурками. Роя норы, животные создают невысокие (около 0,5 м высоты) бугорки диаметром 10-20 см. Они сложены из выброшенного на поверхность лессовидный суглинка, более засоленной, чем окружающие земли. Растительность в центральной части бабачины полностью уничтожена, а на периферии представлена разреженными агрегации ксеро- и галофильные растительности с проективным покрытием 10-30%. Она состоит из винничя стелющегося ( Kochia prostrate), ломкоколосника Ситников ( Psathyrostachys juncea), колосняк ветвистого ( Leymus racemosus), костра бороздки, полыни австрийского (Artemisia repens). Бабачины окружены кормовой площади Бабаковой семьи диаметром 50 – 100 м. Здесь растительность представлена стравленимы животными разнотравьем и злаками с проективным покрытием в пределах 10-20%. Брошенные бабачины зарастают относительно густой растительностью различного состава с проективным укрытием 40 – 70%. Учитывая, что в степях Северного Казахстана плотность сурков составляет в среднем 0,78 особи на гектар, то понятно, что очень значительные площади степных фитоценозов довольно существенно меняются под влиянием этих животных. Своеобразные зоогенные комплексы формируются в местах поселения бобров. Построение плотины вызывает подъем воды в ручьях, реках и мелиоративных каналах, в свою очередь, приводит к подтоплению значительных площадей. В данных гидрологических условиях исчезают мезофитные растения и более широкое распространение получают гидрофитни и гигрофитни. Кроме того, в результате кормовой деятельности исчезают мягколиственные древесные породы, которые используются бобрами в пищу – сначала осина, береза, а в дальнейшем и другие лиственные породы. Площади зарастают кустарниками некоторых видов ив.

К фитофагов относятся не только позвоночные, но и беспозвоночные. Среди последних самые разнообразные, самые распространенные и самые многочисленные – насекомые (рис. 9.8). Насекомые-фитофаги входят в состав любого биогеоценоза. Древесные породы поражаются различными специализированными группами насекомых: хвое- и листогризамы, деревиноиднимы, сосущими. Особую группу составляют насекомые-галоутворювачи. Они вызывают патологическое разрастание части растительных тканей (чаще листьев) в виде гал и других тератологических (уродливых) образований. Гали образуются под действием выделений не только насекомых, но и клещей. Многие насекомые питается плодами, повреждая и уничтожая их.

Рис. 9.8. Классификация насекомых по типу питания

Известно, что все составляющие биогеоценоза находятся между собой и окружающей средой в динамическом равновесии. Численность насекомых, которые могут быть вредными для растений, невысокая, но достаточная для поддержания популяции. Вспышка массового размножения насекомых является их реакцией на нарушение указанной равновесия. Отмеченные определенные закономерности в повторении массовых размножений насекомых-хвоегризив в лесах Украины (табл. 9.2). Исследователи связывают такие вспышки численности с динамикой солнечной активности, климатическими характеристиками территории и тому подобное.

Цикличность массовых размножений насекомых-хвослистогризив в Украине

Влияние радиации на животных и растения

С развитием ядерной промышленности увеличивается и загрязнение радиацией значительных территорий как природным путём, так и за счёт термоядерных и ядерных процессов, происходящих на Солнце. Они сопровождаются излучением ионизирующей радиации. Эти частицы доходят и к нашей планете, но уже в малой их части.

После ужасных Чернобыльской и Южно-Уральской катастроф, учёные накопили очень много материалов по воздействию небольших дозировок радиации на живые организмы, обитающие на прилегающей территории к источнику излучения. Во всех известных случаях у растений и животных обнаружен повышенный уровень мутационной изменчивости.

У одуванчиков, произраставших на территории, загрязнённой стронцием-90, обнаружено огромное количество хромосомных аберраций в меристеме, а также установлено увеличенное количество индивидуумов с морфологическими изменениями.

Воздействие слабых доз радиации были открыты при долголетних исследованиях особенностей размножения некоторых видов воробьиных особей в Калифорнии.

Исследования показывают:

1. Уменьшение размера особей коснулось тех районов, над которыми прошли чернобыльские облака и дали осадки. Во всех районах, над которыми они прошли, был зафиксирован повышенный уровень йода-131 в молоке;

2. Снижение количества особей коснулось только тех видов птиц, у которых основной рацион состоит из насекомых, принимающих в пищу листья, а также птиц, питающихся семенами растений;

3. Все изменения произведены не по причине нехватки еды, а в результате применения пестицидов или других аномальных явлений, которые, как правило, влияют на эти показатели;

4. У зерноядных птиц погибло 45-50% потомства, у питающихся насекомыми наблюдалась гибель 60-65% молодняка.

5. В тех районах, где радиационных дождей не наблюдалось, численность птиц не отличалась от средних многолетних показателей.

У особей, проживающих на территории с повышенным радиационным фоном длительное время, вырабатывается приспособленность (адаптация) к такой среде обитания .

При воздействии низкоинтенсивных облучений популяции грибов, бактерий и растений изменяют структуру популяции. Облучение сохраняется на протяжении долгих лет, ведёт к укреплению радиоадаптации и генетическому изменению самой популяции, повышая реакцию на воздействия с нерадиационной природой.

Если вам понравилось, нажмите слева «лайк», а вверху «Подписаться на канал». Спасибо, что дочитали до конца! УДАЧИ!

Растения-хищники. Правда или миф

Многим известен сюжет фантастического рассказа Герберта Уэллса «Цветение странной орхидеи», который вдохновлен историями некоторых путешественников о страшных растениях-людоедах, якобы произрастающих в тропических странах. В действительности подобные растения не были найдены. Известные нам растения-хищники довольствуются куда более скромной добычей и опасности для человека не представляют.

Что, где, когда

В русскоязычной литературе, как правило, встречается термин «насекомоядные растения», что не совсем корректно, так как растения поедают также мелких животных, например, лягушек, змей, птиц. Название «растения-хищники» тоже не отражает сути, потому что эти представители флоры не занимаются активной охотой. В англоязычной литературе можно встретить термин «плотоядные растения», но он тоже далек от сути: к плоти нельзя отнести, например, пыльцу растений.

Насекомоядной флорой ученые активно занимаются уже более 200 лет, но вопросов пока больше, чем ответов.

Сейчас известно более 500 видов растений-хищников. Обычно они произрастают во влажном климате – тропических дождевых лесах, заболоченных местностях. Поскольку здесь мало важных для них веществ, таких как азот, фосфор, соли натрия, магния, кальция, эти растения и добывают недостающие им элементы из животных. Но процесс фотосинтеза (создание органических веществ на свету из углекислого газа и воды) для них характерен, как и для обычных растений.

Ископаемые остатки (обычно пыльца) «хищников» указывают на их возможное происхождение в раннемеловом периоде. Насекомоядность возникла предположительно как защитное приспособление от поедания. И в дальнейшем получила свое развитие как форма питания.

Растения-хищники. Врага надо знать в лицо

Зубастая мухоловка

Венерина мухоловка (Dionaea muscipula) относится к семейству росянковые. Растет в нескольких штатах Северной Америки, на побережье Атлантики. Предпочитает сфагновые болота, сырые заболоченные луга, песчаные почвы с высоким стоянием грунтовых вод.

У мухоловки на коротком стебле развивается розетка листьев, из центра которой вырастает длинный цветонос с несколькими белыми цветками. Черешок листа широкий и плоский, а пластинка разделена на две округлые створки, расположенные под углом друг к другу и снабженные по краям длинными крепкими зубцами. Это типичный пример захлопывающейся ловушки. Каждая створка листа мухоловки снабжена тремя чувствительными волосками: при касании насекомым двух из них из основания растения поступает достаточно мощный электрический импульс, приводящий ловушку в действие. Подобные процессы мы наблюдаем при передаче возбуждения в нервно-мышечном аппарате животных. Этот механизм позволяет избегать случайного срабатывания, например, от капли дождя. Растение реагирует, если на него попадает волосок весом всего 0,0008222 мг!

Ловушка захлопывается в пределах одной пятой доли секунды. Заходящие друг за друга зубцы закрываются неплотно – маленькое насекомое может выбраться наружу, и ловушка открывается вновь. Растение не расходует ценную пищеварительную жидкость на мелкую, не очень питательную добычу. Но если попадается крупная «дичь» (размером более 3–4 мм), ловушка медленно смыкает створки в течение нескольких часов, пока не раздавит свою жертву.

Верхняя поверхность листа густо покрыта крошечными железками красноватого цвета. При наличии жертвы они выделяют жидкость, содержащую муравьиную кислоту и ферменты. Стенки клеток листа при этом не повреждаются, они защищены слоем воскоподобных веществ, как желудок человека – слоем слизи. Затем через них происходит всасывание растворенных питательных веществ.

В закрытом состоянии ловушка пребывает около двух суток. После второй-третьей «охоты» лист мухоловки отмирает. Старые листья постоянно заменяются новыми.

Мертвая хватка росянки

Род Росянка (Drosera) один из самых больших по количеству и разнообразию жизненных форм. Известно более 90 видов его представителей, распространенных по всему земному шару.

Во влажной местности, чаще всего на сфагновых болотах умеренного пояса, растут неприметные росянки круглолистные (Drosera rotundifolia). Их маленькие круглые листочки, размером не более копеечной монеты, прижаты к земле и собраны в розетку. Летом росянка цветет крошечными белыми цветочками на длинном цветоносе. Капельки жидкости на волосках ее листьев раньше принимали за росу, отсюда и название растения. Но оказалось, что это клейкая и едкая жидкость, привлекающая насекомых.

Лист росянки представляет собой липучую ловушку. Он покрыт булавовидными щупальцами, которые состоят из железистой головки и ножки – проводящей системы. Севшее на лист насекомое приклеивается к нему. Пытаясь вырваться, жертва приводит клетки в состояние «возбуждения». Сигнал по внутреннему жидкому содержимому клеток передается в ножку щупальца, затем в пластинку листа и наконец в соседние щупальца. Соседние волоски наклоняются в сторону источника движения, и в результате добыча оказывается еще более прочно схваченной.

Росянка круглолистная с жертвой

Реакция щупалец листа повышается в тех случаях, когда за механическим следует химическое раздражение, вызываемое веществами, исходящими от тела насекомого. В ответ на раздражение лист медленно сворачивается «в кулачок». Затем следует выделение кислоты и ферментов. Росянка переваривает насекомое внутри свернутого листа в течение нескольких дней. А после этого вновь лист распрямляется, щупальцы разгибаются. Поверхность железок некоторое время остается сухой, и твердые непереваренные остатки насекомого сдувает ветер, а лист росянки снова покрывается «росой» и готов к охоте.

На Руси росянку использовали как лечебное растение при простудных заболеваниях. Листьями росянки до сих пор створаживают молоко – они содержат гидролитические ферменты, а в слизи – симбиотические микроорганизмы.

Соком росянки лечили сердечные болезни, атеросклероз, чахотку, астму, хронический бронхит, сводили бородавки и мозоли.

Смертоносный нектар саррацении

Вдоль Атлантического побережья Северной Америки и Канады, на торфяниках и в заболоченных лесах обитают саррацении (Sarracenia), относящиеся к одноименному семейству. Саррацения привлекает внимание насекомых длинными трубковидными ловушками, которые представляют собой видоизмененные листья, отрастающие от подземного корневища. Изумрудные, покрытые густой нарядной сеткой малиновых жилок, истекающие сладким соком, они напоминают сказочные цветки.

Кувшинчики у разных видов высотой от 10 до 80 см. Каждый ловчий лист несет крыловидную оторочку, верхняя часть которой имеет вид крышки. Эти зонтики, возникающие в результате расширения срединной жилки, защищают полость кувшинчика от дождя. Иногда листья-трубки полулежат на поверхности земли, напоминая приподнимающуюся кобру.

Вся оторочка усеяна многочисленными нектароносными железками, которые образуют медовую дорожку, уводящую ползущее насекомое с земли все выше к краю кувшинчика. Жесткие, длинные волоски направлены внутрь кувшина. Они не дают насекомым выбраться обратно. Отягощенное сладкой пищей, насекомое скользит вглубь по гладкой, покрытой воском поверхности кувшина, падая на дно.

Саррацения с жертвой

Существует две теории переваривания жертвы. По одной из них клетки стенок кувшинчика выделяют пищеварительные, антисептические вещества и являются одновременно всасывающей поверхностью. По другим данным, на дне кувшинов саррацений постоянно живут бактерии, выделяющие пищеварительные ферменты, которые служат растению для переваривания насекомых.

В мае–июне из центра розетки саррацении появляются одиночные красные, или красно-фиолетовые, или желтые цветки с приятным ароматом на длинных цветоножках. По форме они напоминают цветки нарцисса выпуклой трубкой, закрытой спереди. В настоящее время выведено много красивых форм саррацений, отличающихся формой, размерами и окраской листьев.

Прожорливые «желудки» непентеса

Непентес (Nepenthes) – один из самых больших родов насекомоядных растений семейства аристолохиевые. В природе непентесы произрастают в тропических лесах от Мадагаскара до Австралии; могут встречаться в горах на высоте до 2000 м, на краю леса, в зоне морского прибоя.

Эта кустовидная лиана чаще всего ведет эпифитный образ жизни. Стебли растений обвивают стволы деревьев на десятки метров в высоту, вынося свои узкие кистевидные соцветия с невзрачными цветками к свету. Листья непентесов крупные, овально-ланцетовидные с оттянутой верхушкой. Наряду с обычными развиты своеобразные кувшинчатые листья, являя собой пример видоизменения органа для выполнения узкой функциональной задачи.

Взрослый лист непентеса состоит из трех частей: широкая зеленая пластинка служит для фотосинтеза; средняя нитевидная часть наделена контактной чувствительностью и является органом, с помощью которого растение лазит, обвивая листья деревьев; верхушечная часть превращена в кувшинчик с крышечкой и приспособлена для ловли насекомых. Урны у различных видов непентеса отличаются по размерам: от 2 до 50 см в длину. Кувшинчики окрашены в яркие цвета: красные, молочно-белые, расцвечены пятнистым рисунком.

Зонтик многих видов по краям снабжен острыми и длинными волосками, направленными во все стороны и преграждающими путь в кувшинчик непрошеным гостям – птицам, мелким зверькам. На внешней поверхности кувшинчика имеется зазубренная оторочка. На нижней стороне зонтика, не пропускающего дождь, и на внутренней поверхности воротничка располагаются железки, выделяющие нектар. Насекомое, привлеченное его запахом, забирается глубже под крышечку.

Внутренняя поверхность стенок кувшинчика покрыта двухслойным восковым налетом: нижний слой состоит из тонкой сеточки выступов, а верхний – из налегающих друг на друга мельчайших чешуек, которые прилипают к лапкам насекомого и, отрываясь от нижнего слоя, заставляют жертву как на коньках скользить вниз.

5 примеров как глобальное потепление влияет на растения и животных

Изменения климата так быстро приводят в ряде стран к чрезмерно ранней весне и поздней осени, что представители флоры и фауны не успевают приспособиться

Портал GISMETEO.RU рассказывает о том, как глобальное потепление нарушает биоритмы живой природы.

Каждый год при смене сезонов по всему миру происходят масштабные действия. Деревья в Северном полушарии покрываются листьями. Появляются гусеницы, которые питаются этими листьями. Пчелы и бабочки опыляют цветы. Птицы покидают Южное полушарие и пролетают тысячи километров, чтобы отложить яйца и полакомиться насекомыми на севере.

Все эти виды синхронизированы друг с другом и полагаются на сигналы со стороны природы так же, как балерины двигаются в зависимости от музыки оркестра. Но глобальное потепление меняет темп этой музыки, и теперь весна в некоторых частях Земли приходит на несколько недель раньше, чем несколько десятилетий назад. Не все виды успевают приспосабливаться к такому потеплению, и некоторые из них в результате выпадают из круговорота природы.

У ученых, которые изучают изменения флоры и фауны, обусловленные сменой сезонов, есть термин для этого феномена: фенологическое несоответствие. И они все еще пытаются понять, как именно эти несоответствия, такие как цветение цветов до пробуждения опылителей, могут повлиять на экосистемы.

В некоторых случаях виды просто приспосабливаются, например, за счет смены ареала или рациона. Но если видам не удается достаточно быстро перестроиться, то эти несоответствия могут иметь «значительные негативные последствия», говорит Мадлен Рубенштейн, биолог Центра США по изучению национальных климатических изменения и дикой природы.

«Если вы посмотрите на историю Земли, то увидите, что еще никогда не было такого драматического и быстрого изменения климата», — говорит Андреа Сантанджели, исследователь Финского музея естественной истории. «Видам приходится отвечать очень быстро. Это действительно беспрецедентно».

Вот пять примеров несоответствий, с которыми сталкиваются растения и животные из-за глобального потепления, обнаруженные учеными на сегодняшний день.

1. Меркнет сексуальная жизнь орхидей

Орхидея-паук размножается, основываясь на обмане. Каждую весну орхидея, которая очень напоминает паука, выпускает феромон, который ошибочно заставляет трутней (самцов пчел) думать, что это растение — их партнер. Именно это и является ключевым сигналом к опылению.

Такой прием, который ученые называют псевдокопуляцией, срабатывает, так как орхидея обычно расцветает в конкретный промежуток времени весной — вскоре после того, как трутни пробуждаются от спячки, но до того как появляются пчелы. Согласно британскому исследованию 2014 году, при раннем приходе весны пчелы теперь пробуждаются раньше и, таким образом, трутни уже меньше заинтересованы в орхидеях.

Изучая данные, собранные в течение века как в искусственных, так и в натуральных условиях, исследователи обнаружили, что разница во времени между пробуждением самцов и самок пчел сокращается примерно на 6,6 дня на каждый градус по Цельсию потепления, таким образом оставляя орхидеям меньше и меньше возможности размножаться.

«Основной вывод — ситуация для опыления орхидей только ухудшается», — говорит Энтони Дэфи, профессор биологических наук Университета Восточной Англии и ведущий автор исследования. По его словам, для этого вида орхидеи, который и так редко встречается в природе, будущее выглядит мрачным.

2. Весна приходит раньше, но не мухоловка

Мухоловка-пеструшка весной живет по достаточно жесткому расписанию. Проводя зиму в Африке, эти птицы преодолевают тысячи километров на север, в Европу, чтобы успеть отложить яйца до появления гусениц зимней пяденицы, которые живут всего несколько недель весной на только появившихся листьях дубов.

В серии исследований, проведенных в 2000-х годах, ученые из Нидерландов обнаружили, что мухоловки стали опаздывать и уже не попадают в это узкое временное окно.

По мере того как повышалась весенняя температура, листья на дубах появлялись быстрее, и пик сезона гусениц происходил в некоторых местах на две недели раньше. Но многие мухоловки, которые планировали свой отлет из Африки, основываясь на длительности дня там, не успевали в Европу к сезону своей пищи.

В тех частях Нидерландов, где пик сезона гусениц происходил раньше всего, ученые позже отмечали значительное снижение популяции мухоловок. «Это было большим открытием, согласно которому у этого фенологического несоответствия могут быть серьезные последствия для популяций», — говорит Гристан Бос, эколог Гронингенского университета.

3. Контакт птиц и тракторов

Изменение климата не только разрывает некоторые устоявшиеся связи. В некоторых случаях потепление может привести к появлению новых, пагубных связей.

В Финляндии, например, чибис и большой кроншнеп обычно вили свои гнезда на полях ячменя после того, как фермеры засеивали поля весной. Но так как значения температуры повысились, теперь птицы все чаще откладывают яйца до того, как фермеры добираются до полей, что означает, что их хорошо укрепленные гнезда подвергаются риску быть разрушенными трактором или другой техникой.

Глядя на данные, собранные в течение 38 лет, исследователи обнаружили, что фермеры в Финляндии теперь засеивают поля на неделю раньше в ответ на более высокие значения температуры, а вот птицы откладывают яйца на 2–3 недели раньше. «Это создало фенологическое несоответствие», — говорит Сантанджели. «В ответ на него мы увидим снижение популяции этих птиц».

4. Северный олень опаздывает на обед

Северный олень на западе Гренландии следует строгой сезонной диете. Зимой они едят лишайники вдоль побережья. Весной и летом они перемещаются в глубь острова для рождения потомства, где питаются арктическими растениями.

Так как в Гренландии наблюдается значительное потепление и таяние ледников, арктические растения в глубине острова стали всходить раньше (некоторые даже на 26 дней), чем десятилетие назад. Но северные олени не могут так быстро изменить время своей миграции. Ученые обнаружили тревожную тенденцию в этом регионе: чем раньше всходили растения на острове, тем больше погибало телят.

Несмотря на то, что исследование всего лишь выявило корреляцию между более высокой температурой и смертностью телят, «этот факт соотносится с идеей того, что несоответствие имеет негативные последствия», говорит Эрик Пост, профессор экологии Калифорнийского университета в Дэйвисе. Чем раньше появляются арктические растения, тем более крепкими и менее полезными и питательными они становятся к приходу оленей.

Почему же северным оленям не ускорить свою миграцию? Возможно, что их репродуктивные циклы в большей степени ориентированы на сезонные сигналы, такие как, например, длина дня, в то время как растения больше реагируют на температуру окружающей среды.

В теории, при наличии достаточного времени, северный олень рано или поздно может приспособиться к текущим изменениям. Но так как температура в Арктике повышается более резко, чем в остальном мире, Пост утверждает, что «вопрос состоит только в том, изменяется ли все так быстро в целях эволюции или нет».

5. Сбой в гардеробе американского беляка

Шубка американского беляка меняется от коричневого к белому в течение зимы в целях маскировки. Но из-за потепления снежный покров сходит раньше в ареале обитания беляка, который таким образом становится более заметным для хищников.

«Маскировка чрезвычайно важна для выживания животных», — говорит Л. Скотт Миллз, профессор биологии дикой природы Университета Монтаны, которые изучает влияние несоответствий маскировки на такие виды, как американский беляк.

Миллз и его коллеги обнаружили, что с каждой неделей фенологического несоответствия шансы беляков быть съеденными хищниками, например рысью, увеличиваются на 7 %. На сегодняшний день несоответствие составляет около одной-двух недель. Но к середине века, по мнению Миллза, оно может дойти до 8 недель. Если это произойдет, то популяция беляков «будет стремиться к исчезновению».

Однако для американского беляка есть и хорошие новости. С учетом того, как эволюция изменяла мир в течение миллионов лет, можно предположить, что такие животные, как зайцы, через 5–10 поколений уже смогут адаптироваться к этим изменениям, особенно при правильных действиях по охране животных со стороны человека.

«Это дает нам область для надежды, — говорит Миллз. — Еще большой вопрос, действительно ли исчезнут виды, подверженные фенологическому несоответствию».

Влияние загрязнения водоема на численность животных и растений: катастрофа мирового масштаба

Экосистема Земли основана на взаимосвязи организмов. Человеческая деятельность ставит под угрозу природное равновесие. Ее плоды, такие как загрязнение водоемов, оказывают губительное влияние на численность животных и растений.

Пластик — враг живого

В феврале 2017 года на берегу Северного моря обнаружили тела 29 кашалотов, из желудков которых извлекли рыбацкую сеть, 13 метров в длину, и осколок автомобильного корпуса. Как утверждают оксфордские специалисты, подобные случаи происходят все чаще и лучше прочего иллюстрируют влияние загрязнения водоемов на численность животных.

Союз охраны природы выделил около 400 видов, которым угрожает вымирание. Главной угрозой для обитателей моря назван пластик, 80% которого, в мировом масштабе, так или иначе попадает в океан. Пластиковый мусор разлагается долго. Морские животные принимают его за пищу, что ведет к их гибели.

Количество пластика на дне превышает замусоренный процент поверхности океана в 4 раза. Это отражается на жизни крохотных организмов, несущих важную функцию экосистемы.

Меньше кислорода

Органические и неорганические остатки разлагаются в сточных водах под действием аэробных бактерий, которые выделяют углекислый газ, поглотив растворившийся в воде кислород. Таким образом содержание кислорода сокращается, а углекислого газа повышается.

Гипоксия убивает животных, объем разлагающейся органики возрастает, что возвращает нас к деятельности бактерий, обусловленной поглощением кислорода.

Тепловые электростанции используют воду для охлаждения и конденсации пара. Они прогревают воду и возвращают ее обратно, в водоемы, что приводит к тепловому загрязнению. В прогретой воде кислород плохо растворяется, и содержание его сокращается. Остатки достаются разлагающим органику бактериям.

Искусственный растительный рост

Азот и фосфор, попав в водоем (вместе с чистящими средствами), стимулируют рост флоры, ила и растительных остатков, которые со временем разлагаются. Водоросли отмирают и опадают на дно, где ими занимаются аэробные бактерии, отнимающие кислород у рыб. Чаще всего это приводит к высыханию водоема. В природных условиях такой процесс занял бы тысячи лет, но под человеческим воздействием небольшому озеру хватает пары десятилетий, чтобы превратиться в болото и непригодную для жизни среду.

Токсичная органика

Пестициды оказывают помощь сельскому хозяйству в борьбе с вредителем, но доказано, что пестицид экологически губителен, так как оседает внутри пищевой цепи и уничтожает ее изнутри. Все оттого, что структура пестицида не соответствует естественному процессу распада. Это напоминает жестокий биологический опыт: угощенное пестицидом насекомое поглощается другим организмом, которого съедает более крупный зверь. Таким образом вредное вещество проходит всю цепь уровень за уровнем.

Ситуация знакома и наземному организму, и водному. Химикат растворяется под дождем, его поглощает почва, через которую он попадает в грунтовые воды, оттуда — в водоем. Вещество поглощается рыбой, а от нее эстафетной палочкой передается птице, ведущей охоту за той рыбой.

Накопление радиоактивных веществ и металлов

Период полураспада радиоактивных веществ, сбрасываемых в водоемы, достигает миллионы лет. Их излучение постоянно, оно не прекращается все то время, пока они копятся в водной среде.

Под воздействием радиации рушатся ткани живых организмов, становятся возможны мутации, бесплодие и гибель. Имеет место кумулятивный эффект: постоянное облучение небольшими дозами равноценно краткому мощному облучению.

Тот же принцип работает при накоплении токсичных металлов (свинца, мышьяка). Ртуть после переработки анаэробными бактериями достигает ядовитой формы, что грозит животному поражением нервной системы и генетической мутацией.

Нефть

Из-за попавшей в океан нефти на поверхности воды образуется пленка, которая мешает поступлению кислорода. Нефть растворяется в воде, создавая остро токсичную среду. Сгустки ее опадают на дно и прилипают к грунту. Обширное распространение нефтяного пятна становится причиной образования зоны, полностью лишенных живых организмов.

Токсичное действие нефти заключается в остановке деления клеток. Ее малый концентрат губителен для планктона и рыбьей икры. Животные, обитающие на дне (раки-отшельники, мидии), более других устойчивы к нефтяному загрязнению, чего не скажешь о водорослях: доказано подавляющие влияние нефти на их ДНК.

Факторы влияния

Определенные виды токсинов проигрывают в естественной борьбе с иммунитетом, но в большинстве случаев животному, обитающему в загрязненной среде или питающемуся ее плодами, необходима помощь. О состоянии живого организма, подскажут следующие факторы:

• состояние клеточного материала;
• наличие злокачественных опухолей;
• поражение нервной системы;
• выработка энергии;
• нарушение репродукции.

Под влиянием загрязнения водоема живой организм может погибнуть из-за измененной структуры ДНК (вследствие чего происходит резкий ступор в развитии), быстрого деления раковых клеток, разрушения нервных клеток, недостатка вырабатываемой энергии, а в лучшем случае будет не способен давать потомство.

Неутешительный итог

Морским животным достается весь груз токсичных веществ. Сброшенные в океан органические и неорганические отходы влияют на концентрацию кислорода, а радиоактивные вещества копятся в толще воды, распространяя излучение. То же касается пластика, который, плавая на поверхности воды, не спешит разлагаться.

Мусор на дне океана отбирает у морских животных необходимый им кислород.

Загрязнение водоемов угрожает всему живому. По этой причине экологические фонды ежегодно поднимают вопрос защиты мирового океана. Ученые и популяризаторы стараются привлечь внимание общества и государства к проблемам экологии, пока грязная вода не обернулась абсолютной катастрофой.