Деннис Тейлор – Биология. В 3-х томах. Т. 2 (страница 102)
Для протекания обоих процессов у эукариот необходимы специальные органеллы, а именно митохондрии — для дыхания и хлоропласты — для фотосинтеза; митохондрии и хлоропласты сходны с прокариотическими организмами тем, что обладают кольцевой ДНК и прокариотическим типом белоксинтезирующей системы. Световые реакции фотосинтеза сходны с процессами клеточного дыхания в следующих отношениях:
1) в обоих случаях происходит фосфорилирование (т.е. синтез АТФ из АДФ и Фн);
2) те и другие процессы связаны с потоком электронов вдоль цепи переносчиков электронов;
3) для сопряжения переноса электронов с фосфорилированием нужна определенная организация системы переносчиков в мембранах; в митохондриях такими мембранами служат кристы, в хлоропластах-тилакоиды.
Оба процесса связаны с циклическими цепями реакций, которые протекают в окружающем мембрану растворе (с циклом Кребса при дыхании, с циклом Кальвина при фотосинтезе). Часть ферментов гликолиза является общей для обоих процессов.
Глава 12
12.1. Сухую массу используют потому, что содержание воды в различных пищевых продуктах или организмах может варьировать, но оно не влияет на количество энергии.
12.2. У мелких птиц и млекопитающих отношение поверхности тела к его объему больше, чем у человека; поэтому они быстрее теряют тепло. Так как мелкие млекопитающие и птицы, так же как и человек, являются гомойотермными ("теплокровными") организмами, они должны потреблять больше энергии для поддержания определенной температуры тела. (У птиц интенсивность метаболизма и температура тела выше, чем у млекопитающих.)
12.3. В пирамиде Б первичные продуценты представлены крупными организмами, такими, как деревья, поэтому численность их меньше численности питающихся ими травоядных. Так же обстоит дело, когда, например, тли кормятся на розовом кусте или гусеницы — на дереве.
12.4.
12.5. В основе пирамиды В лежит паразитическая цепь питания, в которой одни паразиты паразитируют на других. Пирамида численности имеет необычный перевернутый вид потому, что по ходу пищевой цепи размеры организмов постепенно уменьшаются, а численность их возрастает. На первом трофическом уровне здесь может находиться дерево или кустарник. Иногда паразитическую цепь представляют как начинающуюся с хозяина, и тогда это может быть как растение, так и животное.
12.6. Весной, с наступлением благоприятных условий, начинается быстрый рост и размножение водорослей, образующих фитопланктон (цветение воды). Биомасса фитонланктона в это время превышает биомассу поедающих его организмов. Затем, по-видимому, происходит увеличение численности и биомассы первичных консументов, а вслед за этим и вторичных консументов. При этом вещество и энергия переносятся с одного трофического уровня на другой. Биомасса фитопланктона уменьшается с увеличением биомассы его консументов и с наступлением неблагоприятных зимних условий. В некоторый момент биомасса более долгоживущих консументов становится больше, чем биомасса продуцентов. Такие сезонные изменения пирамид биомассы характерны для озерных и морских экосистем, в которых первичным продуцентом служит фитопланктон.
12.7. а) В мае, июне и июле.
6) (1) Увеличением интенсивности света и длины дня, повышением температуры в сочетании с наличием питательных веществ. Все это благоприятствует фотосинтезу и росту.
(2) Поеданием первичными консументами, например зоопланктоном, и уменьшением продуктивности из-за истощения запасов питательных веществ (последнее обусловлено тем, что остатки отмерших продуцентов опускаются в холодные слои воды, не участвующие в циркуляции).
(3) Падением численности зоопланктона. Увеличением пищевых ресурсов (циркуляция питательных веществ улучшается осенью, когда поверхностные слои воды охлаждаются и лучше смешиваются с более глубокими, холодными слоями). Температурные и световые условия еще благоприятны.
(4) Свет и температура неблагоприятны для фотосинтеза и роста.
12.8. Перенос энергии с одного уровня на другой не может происходить со 100%-ной эффективностью, поэтому до последующих уровней доходит меньше энергии и на них может располагаться в среднем меньшее число животных.
12.9. К фотосинтезирующим организмам относятся также сине-зеленые водоросли и некоторые бактерии (это уже прокариоты, а не растения). Хемосинтезирующие бактерии тоже являются автотрофами (табл. 9.1) и участвуют в создании первичной продукции. Общий вклад всех этих организмов по сравнению с растениями невелик.
12.10. а) 24⋅106 кДж м-2 год-1.
б) 1,3%.
в) 800, 200 и 69 700 кДж⋅м-2 o год-1 соответственно.
г) 114⋅103 кДж⋅м-2 год-1.
д) Злаки и другие травы (продуценты), зерноядные птицы, прямокрылые и лесные мыши (первичные консументы), пауки (вторичные консументы).
ё) Все, за исключением злаков и других трав. ж) Другие первичные или вторичные консументы, редуценты, детритофаги (возможна также миграция).
12.11. а) 1) х 2; 2) х 500; 3) х 2500; 4) х 3750.
б) Концентрация ДДТ увеличивается в процессе передачи его по пищевой цепи. Из этого можно заключить, что ДДТ-устойчивое вещество, мало подверженное разрушению. Оно накапливается в живых организмах быстрее, чем расщепляется в процессах метаболизма. (Фактически ДДТ в почве сохраняет активность в течение 10-15 лет.)
в) 1) и 2) На четвертом трофическом уровне (хищники высшего порядка); 3) на втором трофическом уровне (травоядные).
г) ДДТ распространился по всему миру по двум причинам. Во-первых, он, хотя и в очень незначительных количествах, переносится водой. Если ДДТ смывается с сельскохозяйственных угодий, то по рекам часть его попадает в моря и концентрируется в морских пищевых цепях. Пингвины питаются рыбой и входят в пищевые цепи. Во-вторых, ДДТ может распространяться в атмосфере, так как относится к летучим веществам и его распыляют в виде мелкого порошка, который может переноситься воздушными потоками на большие расстояния.
д) (1) Исходно небольшая часть мелких двукрылых насекомых была устойчива к ДДД и не погибла после его распыления. В промежутках между распылениями их численность увеличилась. После дальнейших распылений они продолжали размножаться и со временем стали составлять большую часть популяции. Другими словами, популяция подверглась интенсивному давлению отбора (см. гл. 25).
(2) Приведенные данные указывают на то, что ДДД (и соответственно ДДТ) накапливается преимущественно в жировых тканях. (Это происходит потому, что ДДД и ДДТ в жирах растворяются лучше, чем в воде.) Во время нехватки нищи жиры мобилизуются и используются организмом; при этом ДДД или ДДТ, накопившийся за длительный период времени, переходит в кровь в сравнительно высоких концентрациях.
ё) Можно предположить, что высокая смертность среди птиц зимой 1962/63 г. по сравнению с 1946/47 г. была вызвана дополнительным воздействием ДДТ, ранее запасенного в жировых тканях. В 1946-47 г. г. ДДТ использовался в ограниченных масштабах, а в конце 1950-х и в начале 1960-х годов он уже получил широкое применение.
12.12. Они должны 1) обладать максимально возможной специфичностью, т.е. оказывать минимальное воздействие на виды, не являющиеся вредителями, 2) быть недорогими и 3) легко разрушаться.
12.13. Географические барьеры, например океаны; экологические барьеры, например неподходящие для данного вида зоны, разделяющие области с благоприятными условиями; расстояние, на которое происходит расселение; воздушные и водные течения; размеры и характер заселяемой территории.
12.14. Могут измениться многие факторы окружающей среды, а)
б)
в)
г)
12.15.
Рождаемость = 10000/500000 ⋅ 1000 = 20 особей на тысячу особей в год.
12.16. а) От каждой самки в среднем должно выжить два яйца.
б)
в) Трехиглая колюшка и акула рождают живых мальков, т. е. это живородящие организмы. Таким образом, в тех случаях, когда родители принимают большое участие в созревании потомства, требуется меньшее число яиц. Кроме того, самки фактически не могут тогда производить потомство в большем числе.
12.17. В популяции Б, так как в ней большая доля особей погибает, не достигнув репродуктивного возраста. В популяции А высокая выживаемость сочетается с низкой рождаемостью, так что размеры популяции остаются неизменными.