Характеристика абиотических факторов: влажность, химический состав, рельеф. Видеоурок. Биология 11 Класс

Содержание

Абиотические факторы среды — примеры, влияние и краткая характеристика — Природа Мира

Время чтения 4 мин.Просмотры 3.1k.Обновлено

Неживая природа косвенно либо напрямую влияет на все живые организмы. Существенное изменение температуры, света, влажности и прочих абиотических факторов может оказаться для живого существа критическим и даже привести к его гибели. Узнаем подробнее о факторах неживой природы и их влиянии на живой мир.

Читайте также: Биотические факторы среды

Виды абиотических факторов

Все факторы неживой природы принято делить на 6 групп:

  1. Физические, они же – климатические. В эту группу включены объекты неживого мира, оказывающие влияние на формирование климата: осадки, температура, свет, атмосферное давление и прочие. Глобальные изменения климатических условий сказываются на жизни флоры и фауны всей планеты. Одни виды живых организмов расширяют свои ареалы, другие, напротив, вытесняются с привычных территорий и оказываются на грани вымирания.
  2. Эдафические, они же – почвенно-грунтовые. Физические и физико-механические характеристики грунта оказываются важными для организмов, жизнь которых связана с почвенной средой обитания. Химические свойства почвы и видовое разнообразие обитателей определяют её плодородие.
  3. Топографические, они же – орографические. Такие характеристики местности как рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция и крутизна склонов могут изменять климат, структуру почвы, и, следовательно, воздействовать на живых существ, обитающих на конкретных территориях. К примеру, высокие горные хребты могут быть преградой на пути циклонов, защищать определенную местность от холодных ветров, и тем самым сопутствовать формированию там благоприятного для многих организмов климата.
  4. Химические. Все живые существа крайне чувствительны к изменению химического состава окружающей среды. Газовый состав воды и воздуха, соленость вод, состав почвенного слоя и другие химические параметры среды могут оказаться решающими для живых существ при выборе места обитания.
  5. Гидрографические. Эти факторы воздействуют на свойства и характеристики водной среды. К ним относятся: плотность воды, скорость течения, проточность, световой режим и другие. К примеру, от степени прозрачности воды зависит фотосинтез водных организмов (фитопланктона, высших растений), что в свою очередь влияет на накопление органического вещества.
  6. Пирогенные. Пожары, возникшие естественным путем, являются одним из значимых экологических факторов, регулирующих численность и расселение живых организмов. К примеру, в местности с преобладанием растительности средиземноморского типа, пожары благоприятствуют росту травянистых растений и кустарников, возвращая в почву элементы питания. Кроме того они служат естественным барьером, препятствующим проникновению в данную экосистему пустынной растительности.

Наиболее значимые абиотические факторы

К самым важным факторам неживого мира, оказывающим воздействие на живые организмы относятся:

  • температура;
  • влажность;
  • солнечная радиация;
  • свет;
  • воздух.

Характеристика основных факторов неживой природы

Температура – тепловой режим, главным источником которого является солнечное излучение. В разных географических широтах уровень нагрева земной поверхности будет отличаться, поскольку он зависит от угла падения солнечных лучей. Также данный фактор характеризуется суточными и сезонными изменениями. Температура влияет на скорость протекания различных процессов в организмах, а также на географическое расселение живых существ.

Влажность воздуха – показатель содержания водяного пара в атмосфере. Вода является структурным компонентом любого живого существа. Ее потеря во время испарения или при выведении конечных продуктов обмена веществ оказывает существенное воздействие на организмы, из-за чего они вынуждены приспосабливаться к добыванию и сохранению влаги. Степень увлажненности наземных экосистем зависит от географической широты местности, сезона, времени суток и т. д.

Солнечная радиация является главным источником энергии в атмосфере и на поверхности планеты. Количество поступающего на Землю излучения неодинаково и зависит от нескольких условий: времени года, высоты солнца, прозрачности атмосферы и прочих.

Свет – видимое солнечное излучение. Освещение различной интенсивности и продолжительности влияет на важные процессы в организмах. Под воздействием света происходит фотосинтез, транспирация, фотоморфогенез, фотопериодизм и др. Благодаря свету дневные животные с помощью зрения ориентируются в пространстве.

Воздух – важнейший фактор, от которого зависит жизнь организмов. Он представляет собой смесь газов, необходимую для дыхания и водообмена живых существ. Состав воздуха может меняться как под воздействием естественных природных явлений (пожары, извержения вулканов), так и в результате антропогенного воздействия (выбросы предприятий, выхлопные газы).

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Мне нравится2Не нравится2

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Абиотические факторы среды: что это такое

Постоянно эволюционируя, человечество не особенно задумывается о том, насколько абиотические факторы – прямо или косвенно влияют на человека. Что такое абиотические условия и почему их, казалось бы, незаметное влияние так важно учитывать? Это определенные физические явления, не относящиеся к живой природе, которые оказывают тем или иным способом влияние на жизнь или среду обитания человека. Грубо говоря, свет, степень влажности, магнитное поле Земли, температура, воздух, которым мы дышим – все эти параметры и называют абиотическими. Под это определение не попадает никоим образом влияние живых организмов, в том числе, бактерии, микроорганизмы и даже простейшие.

Быстрая навигация по статье

Примеры и виды

Мы уже выяснили, что это совокупность явлений неживой природы, которые могут быть климатическими, водными или почвенными. Классификация абиотических факторов условно подразделяется на три вида:

  1. Химические,
  2. Физические,
  3. Механические.

Химическое влияние оказывают органический и минеральный состав почвы, атмосферного воздуха, грунтовых и других вод. К физическим можно отнести естественное освещение, давление, температуру и влажность окружающей среды. Соответственно, механическими факторами считаются циклоны, солнечная активность, почвенное, воздушное и водное движение в природе. Совокупность всех этих параметров, оказывает колоссальное влияние на размножение, распространение и качество жизни всего живого на нашей планете. И если современный человек думает, что все эти явления, буквально управляющие жизнью его древних предков, сейчас удалось приручить с помощью прогрессивных технологий, то, к сожалению, это вовсе не так на самом деле.

Нельзя выпускать из виду биотические факторы и процессы, которые неизбежно привязаны к абиотическому влиянию на все живое. Биотическими называют формы воздействия живых организмов друг на друга, практически любое из них вызывают именно абиотические факторы среды и их влияние на живые организмы.

Какое влияние могут оказать факторы неживой природы?

Для начала, нужно обозначить, что попадает под определение абиотические экологические факторы? Какие из параметров можно отнести сюда? К абиотическим факторам среды относят: свет, температуру, влажность, состояние атмосферы. Рассмотрим какой фактор как именно влияет более подробно.

Свет

Свет — один из экологических факторов, который использует буквально каждый объект в геоботанике. Солнечный свет – важнейший источник тепловой энергии, отвечающий в природе за процессы развития, роста, фотосинтеза и многие, многие другие.

Свет, как абиотический фактор имеет ряд специфических характеристик: спектральный состав, интенсивность, периодичность. Наиболее важны эти абиотические условия для растений, основной жизни которых является процесс фотосинтеза. Без качественного спектра и хорошей интенсивности освещения, растительный мир не сможет активно размножаться и полноценно расти. Важна и продолжительность светового воздействия, так, при коротком световом дне значительно уменьшается рост растений, угнетаются функции размножения. Не зря для хорошего роста и получения урожая, в тепличных (искусственных) условиях обязательно создают максимально возможный по длительности световой период, так необходимый для жизни растений. В таких случаях кардинально и умышленно нарушаются природные биологические ритмы. Освещение – является важнейшим природным фактором для нашей планеты.

Температура

Темпертура — также один из мощнейших среди абиотических факторов. Без нужного температурного режима, жизнь на Земле действительно невозможна – и это не преувеличение. Тем более, что, если световой баланс человек может умышленно поддерживать на определенном уровне, и сделать это довольно просто, то с температурой ситуация гораздо труднее.

Конечно, за миллионы лет существования на Планете, и растения, и животные приспособились к некомфортной для них температуре. Процессы терморегуляции здесь различные. Например, у растений различают два способа: физиологический, а именно — увеличение концентрации клеточного сока, за счет интенсивного накопления сахара в клетках. Такой процесс обеспечивает нужный уровень морозоустойчивости растений, при котором они могут не погибать даже при очень низких температурах. Второй способ – физический, он заключается в особенном строении листвы или ее редуцирование, а также способы роста – приземистые или стелющиеся по земле – во избежание замерзания на открытом пространстве.

Среди животных различают эвритермные – такие, которые свободно существуют при значительном колебании температур, и стенотермные, для жизни которых важен определенный температурный диапазон не слишком большого размера. Эвритермные организмы существуют при колебании температуры окружающей среды в пределах 40-50 градусов, обычно, это условия близкие к континентальному климату. Летом высокие температуры, зимой – мороз.

Ярким примером эвритермного животного можно считать зайца. В теплое время года он комфортно чувствует себя в жаре, а в морозы, превращаясь в беляка, прекрасно подстраивается под температурные абиотические факторы среды и их влияние на живые организмы.

Много существует и представителей фауны – это и животные, и насекомые, и млекопитающие, которые обладают другим видом терморегуляции – с помощью состояния оцепенения. В этом случае, обмен веществ замедляется, но температуру тела удается удерживать на прежнем уровне. Пример: для бурого медведя абиотическим фактором является зимняя температура воздуха, и его метод приспособленности к морозам — это зимняя спячка.

Воздух

К абиотическим факторам среды относят также и воздушную среду. В процессе эволюции, живым организмам пришлось освоить воздушную среду обитания после выхода из воды на сушу. Некоторые их них, особенно это отразилось на насекомых и птицах, в процессе развития видов, передвигающихся наземно, приспособились к передвижению по воздуху, освоив технику полета.

Не следует исключать и процесс ансмохории – миграция видов растений с помощью воздушных потоков – подавляющее большинство растений именно так заселило те территории, на которых сейчас произрастает, путем опыления, переноса семян птицами, насекомыми и тому подобное.

Если задаться вопросом, какие абиотические факторы влияют на растительный и животный мир, то атмосфера, по степени своей влиятельности, окажется явно не на последнем месте – роль ее в процессе эволюции, развития и численность популяции, нельзя преувеличить.

Однако, важен не сам воздух, как параметр, влияющий на природу и на организмы, но и его качество, а именно, химический состав. Какие факторы важны в данном аспекте? Их два: кислород и углекислый газ.

Значение кислорода

Без кислорода существовать могут только анаэробные бактерии, остальным живым организмам он в крайней степени необходим. Кислородная составляющая воздушной среды относится к тем видам продуктов, которые только потребляются, а вот вырабатывать кислород способны только зеленые растения, методом фотосинтеза.

Кислород, поступая в организм млекопитающего, связывается в химическое соединение гемоглобином крови и в таком виде переносится с кровью по всем клеткам и органам. Данный процесс обеспечивает нормальное функционирование любого живого организма. Влияние воздушной среды на процесс жизнеобеспечения велико и непрерывно в течение всей жизни.

Значение углекислого газа

Углекислый газ – продукт, выдыхаемый млекопитающими и некоторыми растениями, также он образуется в процессе горения и жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Однако, все эти естественные процессы выделяют насколько ничтожное количество углекислот, что их даже нельзя сравнивать с настоящим бедствием экосистемы, имеющим прямое и косвенное отношение ко всем природным процессам – промышленные выбросы и продукты отработки технологических процессов. И, если еще какие-нибудь сто лет назад, подобная проблема в основном наблюдалась бы в крупном промышленном городе, таком, как например, Челябинске, то на сегодняшний день, она распространена практически по всей территории планеты. В наше время углекислый газ, вырабатываемый повсеместно: предприятиями, транспортными средствами, различными приборами, упорно расширяет группу своего воздействия, включая и атмосферу.

Влажность

Влажность, как абиотический фактор, представляет собой содержание воды, в чем бы то ни было: растение, воздух, почва или живой организм. Из экологических факторов, именно влажность первейшее условие необходимое для зарождения и развития жизни на Земле.

Абсолютно все живое на планете нуждается в воде. Уже один только факт что любая живая клетка на восемьдесят процентов состоит из воды, говорит сам за себя. А для многих живых существ идеальными условиями обитания природной среды являются именно водоемы или влажный климат.

Самое влажное место на земле Урека (остров Биоко, Экваториальная Гвинея)

Конечно, существуют и типы местностей, где количество воды минимально или она присутствует с какой-либо периодичностью, это пустыня, высокогорный рельеф, и тому подобные местности. На природу это оказывает очевидное влияние: отсутствие или минимум растительности, пересыхающий грунт, нет плодоносящих растений, выживают только те типы флоры и фауны, которые смогли приспособиться к подобным условиям. Приспособленность, в какой бы степени она не была выражена, не является пожизненной и, в случае, когда характеристика абиотических факторов по каким-то причинам изменяется, может также изменяться или исчезать вовсе.

В степени влияния на природу, влажность важно учитывать не только как единичный параметр, а и в сочетании с каждым из перечисленных факторов, так как вместе они формируют тип климата. Каждая определенная территория со свойственной ей абиотическими факторами среды, имеет свои особенности, свою растительность, виды и численность популяции.

Влияние абиотических факторов на человека

Человек, как составляющая экосистемы, точно также относится к объектам, поддающимся влиянию абиотических факторов неживой природы. Зависимость здоровья и поведения человека от солнечной активности, лунного цикла, циклонов и тому подобных влияний, было отмечено еще несколько веков назад, благодаря наблюдательности наших предков. И в современном обществе неизменно фиксируется присутствие группы людей, на перемены настроения и самочувствия которых, имеют косвенное воздействие именно абиотические факторы окружающей среды.

Например, исследования солнечного влияния, показали, что эта звезда обладает одиннадцатилетним циклом периодической активности. На этой почве происходят колебания электромагнитного поля Земли, что и оказывает на человеческий организм. Пики солнечной активности способны ослаблять иммунную систему, а патогенные микроорганизмы, наоборот, делать более живучими и приспособленными к обширному распространению в пределах сообщества. Печальные последствия такого процесса представляют собой вспышки эпидемий, появлению новых мутаций и вирусов.

Эпидемия неизвестной инфекции в Индии

Другим важным примером абиотического влияния является ультрафиолет. Всем известно, что в определенных дозах, этот вид излучения даже полезен. Этот фактор среды имеет антибактериальное действие, замедляет развитие спор, вызывающих заболевания кожи. А вот в больших дозах ультрафиолетовое излучение негативно влияет на численность популяции, вызывая такие смертельные заболевания, как рак, лейкоз или саркома.

К проявлениям действия абиотических факторов среды на человека напрямую относятся и температура, давление и влажность воздуха, коротко говоря – климат. Повышение температуры приведет к торможению физической активности и развитию проблем с сердечнососудистой системой. Низкие же температуры опасны переохлаждением, а значит, воспалительными процессами органов дыхания, суставов и конечностей. Здесь необходимо отметить, что параметр влажности еще больше усиливает влияние температурного режима.

Повышение атмосферного давления угрожает здоровью обладателей слабых суставов и ломких сосудов. Особенно опасны, бывают резкие перепады этого климатического параметра – может возникать внезапная гипоксия, закупорка капилляров, обмороки и даже кома.

Из экологических факторов нельзя не отметить также и химический аспект влияния на человека. Относятся к таковым все химические элементы, содержащиеся в воде, атмосфере или почве. Существует понятие региональных факторов – превышение или, наоборот, недостаток тех или иных соединений или микроэлементов в природе каждого отдельно взятого региона. Например, из перечисленных факторов, вреден как недостаток фтора – он вызывает поражения зубной эмали, так и его переизбыток – ускоряет процесс окостенения связок, нарушает работу некоторых внутренних органов. Особенно заметны по частоте заболеваемости населения колебания содержания таких химических элементов, как хром, кальций, йод, цинк, свинец.

Конечно, многие абиотические условия, из вышеперечисленных, хотя и являются абиотическими факторами природной среды, на самом деле очень сильно зависят от жизнедеятельности человека — разработка шахт и месторождений, изменения русел рек, воздушной среды, и тому подобные примеры вмешательства прогресса в природные явления.

Развернутая характеристика абиотических факторов

Почему действие на популяцию большинства абиотических факторов так огромно? Это логично: ведь для обеспечения жизненного цикла какого бы то ни было живого организма на Земле, важна совокупность всех параметров, влияющих на качество жизни, ее продолжительность, определяющим численность объектов экосистемы. Освещение, состав атмосферы, влажность, температура, зональность распространения представителей живой природы, соленость воды и воздуха, эдафические ее данные – важнейшие абиотические факторы и адаптация к ним организмов проходит положительно или отрицательно, но в любом случае, она неизбежна. Убедиться в этом легко: достаточно просто взглянуть вокруг!

Абиотические факторы водной среды обеспечивают зарождение жизни, составляют три четверти каждой живой клетки на Земле. В лесной экосистеме к биотическим факторам относятся все те же параметры: влажность, температура, почва, свет – они обуславливают тип лесного массива, насыщенность растениями, приспособленность их к тому или иному региону.

Кроме очевидных, уже перечисленных, важными абиотическими факторами природной среды также следует назвать соленость, почву и электромагнитное поле Земли. Вся экосистема эволюционировала сотни лет, видоизменялся рельеф местностей, степень приспособленности живых организмов к тем или иным условиям обитания, появлялись новые виды и мигрировали целые популяции. Однако, эту природную цепочку уже давно нарушили плоды жизнедеятельности человека на планете. Работа экологических факторов кардинально нарушена из-за того, что воздействие абиотических параметров происходит не целенаправленно, как факторы неживой природы, а уже как вредное воздействие на развитие организмов.

К сожалению, влияние абиотических факторов на качество и продолжительность жизни человека и человечества в целом, было и остается огромным и может нести как положительные, так и отрицательные последствия для каждого отдельно взятого организма для всего человечества в целом.

Абиотические факторы, что такое, примеры и характеристика основных абиотических факторов окружающей среды

На экзаменах ОГЭ и ЕГЭ обязательно просят назвать факторы, влияющие на окружающий нас мир. Чаще всего речь идёт именно об абиотических факторах, с которыми человек сталкивается буквально на каждом шагу, даже не подозревая об этом.

Что это за факторы и как они влияют на живых существ, рассмотрим в этой статье.

Что такое абиотические факторы

Это комплекс, состоящий из элементов неживой природы. Эти элементы активно влияют на живые организмы и состояние окружающей среды.

Классификация:

  1. Орографические (высота над уровнем моря, рельеф).
  2. Почвенные (механический состав почвы, её плотность).
  3. Химические (химический состав воздуха и водной среды, почвы).
  4. Климатические (свет, температура, давление и влажность, скорость ветра).
  5. Физические (радиоактивность, магнитные поля).

Примеры влияния абиотических факторов

Что же оказывает влияние на жизнь и здоровье человека, животных и растений?

Свет

Является главным источником энергии. Его роль трудно переоценить: именно свет участвует в фотосинтезе и испарении воды, зрительном восприятии мира животными и человеком, образовании витамина Д, необходимого для роста и укрепления зубов и костей.

В тех дозах, в которых до нас доходит солнечный свет, он не способен нанести большой вред живому организму. Реальное влияние света человек может заметить по загару на коже. Но во избежание ожогов в летнее время следует соблюдать режим пребывания на солнце.

Температура

Напрямую влияет на жизнь животных и растений. В холодное время года растения почти перестают испарять воду через устьица, скорость и интенсивность роста и питания уменьшается.

Некоторые животные, например, медведи, впадают в спячку, а заяц-беляк наоборот всю зиму бодрствует, лишь немного меняя окрас своей шерстки. Также, низкие температуры сопровождаются упадком кормовой базы, что приводит к миграции птиц.

Фотопериодизм

Примером фотопериодизма (а как мы знаем, это реакция живого организма на продолжительность дня) может стать растение, переходящее от вегетативного роста к зацветанию.

Так же изменение продолжительности дня и ночи является сигналом к изменениям в природе: наступления зимы или лета.

Влажность

Влажность воздуха напрямую влияет на самочувствие человека. Нежелательна слишком высокая или слишком низкая влажность. Оптимально – 40-60%.

При низкой влажности воздуха у людей наблюдается общий упадок самочувствия, сонливость и утомляемость. Высокая влажность же может вызвать перегревание или же переохлаждение, в зависимости от сезона.

Атмосфера

Атмосферное давление проявляется в первую очередь резкими изменениями погоды.

Для человека такие перепады более чем некомфортны: организм не успевает перестаиваться под атмосферу, из-за чего начинает сильно болеть голова, возникают проблемы с сосудами и сердцем.

Почвенные или эдафические факторы

От состава почвы, её плодородности, зависит произрастание растения.

Если почва недостаточно удовлетворяет потребность растений в воде и питательных веществах, скорее всего, растение погибнет.

Рельеф местности или орографические факторы

В основном, рельеф влияет на мощность осадков, и соответственно, на влажность.

Другие

По своим характеристикам и особенностям, абиотические факторы делят по воздействию на организмы, по расходованию и направленности.

По воздействию на организмы бывают:

  • прямо действующие — оказывают непосредственное влияние на организмы, в частности, на метаболизм,
  • косвенно действующие — влияют на организмы через такие факторы, как рельеф, высоту над уровнем моря и др.

По расходованию:

  • ресурсы — расходуемые запасы среды (свет, вода, углекислый газ, кислород),
  • условия — «вечные» элементы среды (кислотность почвы, температура и движение воздуха).

По направленности:

  • векторизованные — способны к направленному изменению (засоление почв, заболачивание),
  • многолетние-циклические — периодично чередующиеся изменения среды (изменение климата с течением времени),
  • осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — факторы, колеблющиеся в определённых числовых пределах (колебания температуры в течение дня).

Влияние абиотических факторов на живые организмы и здоровье человека

Особенность экологических факторов заключается в том, что они не несут смерть всему живому. Девушки бывают разные, но найти среди них идеальную непросто. Зато вы легко найдете свой идеал в сексе на пару часов или горячую ночку, если полюбопытствуете в нашем каталоге шлюх Рязани. Барышни легки на подъем, легки в общении, характером обладают тоже легким, а еще легче – их поведение! проститутки Рязань — веселые барыши, всегда готовые откликнуться на щедрое предложение. Шлюшки на ночку, умницы-красавицы для недорого эскорта, стройняшки и пышечки, сдержанные и темпераментные, только выбирай. Они совершенно не закомплексованы, умеют в сексе столько, что приличным девушкам и не снилось В ходе эволюции, организмы научились выживать в постоянно изменяющимся окружающим мире.

Это приспособление к новым условиям жизни может сопровождаться симбиозом (взаимоотношения, при которых живые существа помогают друг другу).

Абиотические условия, определяющие поле существования жизни

Перечислить и дать характеристику условиям, благодаря которым возможна жизнь на Земле, не так уж и сложно.

К важнейшим условиям, необходимым для любого живого организма, относят:

  • кислород и углекислый газ,
  • вода,
  • комфортная температура,
  • минеральные вещества.

Все перечисленные условия крайне необходимы для животных, растений и других организмов.

АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ — это… Что такое АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ?

АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, различные факторы, не относящиеся к живым организмам, как благоприятные, так и вредные, находящиеся в среде, окружающей живые организмы. Сюда включают, например, атмосферу, климат, геологические структуры, количество света, уровень температур в экосистеме. см. также ЭКОСИСТЕМА, ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА.

Научно-технический энциклопедический словарь.

  • АБЕРРАЦИЯ
  • АБИССАЛЬНЫЙ

Смотреть что такое «АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ» в других словарях:

  • Абиотические факторы — компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Основными абиотическими факторами среды являются: температура; свет; вода; солёность; кислород; магнитное поле Земли; почва влажность.… …   Википедия

  • АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ — среды, компоненты и явления неживой, неорганической природы (климат, свет, химические элементы и вещества, температура, давление и движение среды, почва и др.), прямо или косвенно воздействующие на организмы. Экологический энциклопедический… …   Экологический словарь

  • абиотические факторы — abiotiniai veiksniai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Fiziniai (temperatūra, aplinkos slėgis, klampumas, šviesos, jonizuojančioji spinduliuotė, grunto granulometrinės savybės) ir cheminiai (atmosferos, vandens, grunto cheminė …   Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

  • абиотические факторы — факторы неорганической природы, влияющие на живые организмы …   Большой медицинский словарь

  • Абиотические факторы — факторы неорганической, или неживой, среды в группе экологических факторов адаптации, действующих среди биологических видов и их сообществ, подразделяющиеся на климатические (свет, температура воздуха, воды, почвы, влажность, ветер), почвенно… …   Начала современного естествознания

  • АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ — Факторы неорганической среды, влияющие на живые организмы. К ним относятся: состав атмосферы, морских и пресных вод, почва, климат, а также зоогигиенические условия животноводческих помещений …   Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных

  • АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ — (от греч. a отрицательная приставка и biotikos жизненный, живой), факторы неорганич. среды, влияющие на живые организмы. К А. ф. относят состав атмосферы, мор. и пресных вод, почвы, климатич. характеристики (темп pa, давление и др.). Совокупность …   Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

  • абиотические факторы — (от греч. а  — отрицательная приставка и biōtikós — жизненный, живой), факторы неорганической среды, влияющие на живые организмы. К А. ф. относят состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы, климатические характеристики (температура …   Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

  • АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ — среды, совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм. Химические А. ф.: химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы или донных отложений. Физические А. ф.: температура, свет, барометрическое давление, ветер,… …   Ветеринарный энциклопедический словарь

  • Абиотические факторы —         среды, совокупность условий неорганической среды, влияющих на организмы. А. ф. делятся на химические (химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы или донных отложений) и физические, или климатические (температура,… …   Большая советская энциклопедия


Абиотические факторы | Глава 17 Параграф 50

«Биология. Общие закономерности. 9 класс». С.Г. Мамонтова и др. (гдз)

 

 

 

Вопрос 1.
К абиотическим факторам среды относятся факторы неживой природы: свет, температура, влажность, химический состав воды и почвы, атмосферы и т.д.

Вопрос 2.
Ультрафиолетовая часть спектра (с длиной волны более 0,3 мкм составляют примерно 10% лучистой энергии, достигающей земной поверхности) обладает высокой фотохимической активностью: в организме животных участвует в синтезе витамина D. Невидимые для человека, они воспринимаются органами зрения насекомых и служат им для ориентации на местности в пасмурную погоду.

Вопрос 3.
Видимая часть спектра (красные и синие лучи, свет с длиной волны от 0,4 до 0,75 мкм) обеспечивает процесс фотосинтеза, яркую окраску цветков (привлечение опылителей). Он менее всего ослабляется при прохождении через плотные облака и воду. У животных видимый свет участвует в пространственной ориентации.

Вопрос 4.
Теневыносливые растения хорошо растут при полной освещенности, но адаптируются и к слабому свету. Например, крапива двудомная, гардения. и др.

Вопрос 5.
Светолюбивые растения обитают на открытых местах в условиях полного солнечного освещения (степные и луговые травы, культурные растения открытого фунта и многие другие). Но и у светолюбивых растений увеличение освещенности сверх оптимальной подавляет фотосинтез. Например, хлебные злаки — пшеница, рожь, ячмень.

Вопрос 6.
В регуляции активности живых организмов и их развитии большое значение имеет продолжительность освещения (фотопериод). Смену дня и ночи, а также изменение продолжительности светового периода суток организмы используют как сигналы для распределения своих функций во времени и для программирования своих жизненных циклов таким образом, чтобы использовать самые благоприятные условия. Например, наступление активности в разное время суток у ночных и дневных хищников ослабляет конкуренцию за добычу. В умеренных зонах выше и ниже экватора цикл развития животных и растений приурочен к определенным сезонам года. Подготовка к зиме осуществляется не на основе изменения температурных условий, которые весьма изменчивы, а вследствие сокращения длины дня, которая в отличие от других сезонных характеристик всегда одинакова в определенное время года в данном месте. Изменения фотопериода служат пусковым сигналом, включающим физиологические процессы. Весной, с удлинением светового периода, начинается рост и цветение у растений, размножение у птиц и млекопитающих. Укорочение светового периода осенью служит сигналом растениям для сбрасывания листьев, животным — для накопления жира и миграции, подготовки к зимней спячке. Изменения длины дня воспринимаются органами зрения у животных и специальными пигментами у растений. Возбуждение рецепторов вызывает ряд последовательных биохимических реакций, активацию ферментов или выделение гормонов и, наконец, физиологическую или поведенческую реакцию.
Растения и животные реагируют на соотношение между продолжительностью периода освещенности и темноты в течение суток или времени года. Это явление называется фотопериодизмом.
Фотопериодизм регулирует суточные и сезонные ритмы жизнедеятельности организмов, а также представляет собой климатический фактор, который определяет жизненные циклы многих видов.
Способность организмов воспринимать время, наличие у них биологических часов — важное физиологическое приспособление, повышающее шансы на выживание в данных условиях среды. Там, где нет выраженных сезонных изменений климата, большинство видов не обладает фотопериодизмом. Например, у многих тропических деревьев цветение и плодоношение растянуто во времени, и на дереве одновременно встречаются и цветки, и плоды. В умеренном климате виды, успеваю¬щие быстро завершить свой жизненный цикл и не встречающиеся в активном состоянии в неблагоприятные сезоны года (эфемеры), также не проявляют фотопериодических реакций. Фотопериодизм может быть не только прямым, но и опосредованным. Так, у капустной корневой мухи зимняя диапауза (состояние покоя) развивается вследствие изменений качества пищи, возникающих в связи с подготовкой растения к холодам.

Вопрос 7.
Виды растений и животных, обитающие в зонах с недостаточной степенью увлажнения, в процессе естественного отбора эффективно приспособились к неблагоприятным условиям засушливости.
У таких растений мощно развита корневая система, по массе намного превосходящую надземную часть, повышено осмотическое давление клеточного сока, способствующее удержанию воды в тканях, утолщена кутикула листа, опушена листовая пластинка, сокращено число устьиц, листовая пластинка преобразована в колючки, развит водонепроницаемый восковой налет. Некоторые виды, например саксаулы, теряют листву, и фотосинтез осуществляют зеленые ветви. Многие растения способны запасать воду в тканях стебля или корня (кактус, африканские пустынные молочаи, степная таволга). Выживанию в условиях сухого периода способствуют и высокое осмотическое давление клеточного сока, препятствующее испарению, и способность терять большое количество воды (до 80%) без потери жизнеспособности. Ряд растений имеет очень короткий вегетационный период (пока в почве есть влага) — тюльпаны, ковыль и др. В засушливое время они пребывают в состоянии покоя в виде подземных побегов — луковиц или корневищ.
У наземных членистоногих образуются плотные покровы, препятствующие испарению, видоизменяется обмен — выделяются нерастворимые продукты (мочевая кислота, гуанин). Пустынные животные имеют особый тип обмена веществ, при котором вода образуется в организме при поедании сухого корма (грызуны). Источником воды служит и жир, накапливающийся у некоторых животных в больших количествах (верблюды, курдючные овцы). Копытные способны в поисках воды пробегать огромные расстояния (джейран). Многие мелкие животные на период засухи впадают в анабиоз.

10. Характеристика абиотических факторов среды.

Условия жизни (условия существования) — это совокупность необходимых для организма элементов, с которыми он находится в неразрывной связи и без которых существовать не может.

Приспособления организма к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям — одно их основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, выживания и размножения. Адаптация проявляется на разных уровнях — от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экосистем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции вида.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды разнообразны. Они имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы подразделяются на две большие группы: абиотические и биотические.

Абиотические факторы — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на живые организмы прямо или косвенно: температура, свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды и т.д.

Биотические факторы — это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других, вступая в связь с представителями своего и других видов.

В отдельных случаях антропогенные факторы выделяют в самостоятельную группу наряду с биотическими и абиотическими факторами, подчеркивая чрезвычайное действие антропогенного фактора.

Антропогенные факторы — это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Значение антропогенного воздействия на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать.

Изменения факторов среды во времени могут быть:

регулярно-постоянными, меняющими силу воздействия в связи со временем суток, сезоном года или ритмом приливов и отливов в океане;

нерегулярными, без четкой периодичности, например, изменение погодных условий в разные годы, бури, ливни, сели и т.д.;

направленными на протяжении определенных или длительных отрезков времени, например, похолодание или потепление климата, зарастание водоема и т.д.

Экологические факторы среды могут оказывать на живые организмы различные воздействия:

как раздражители, вызывая приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;

как ограничители, обуславливающие невозможность существования в данных условиях;

как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов;

как сигналы, свидетельствующие об изменении других факторов.

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их взаимодействия с организмами и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд общих закономерностей.

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, — оптимум, а дающая наихудший эффект — пессимум, т.е. условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать. Так, при выращивании растений в различных температурных режимах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. В большинстве случаев это некий диапазон температур, составляющий несколько градусов, потому здесь лучше говорить о зоне оптимума. Весь интервал температур (от минимальной до максимальной), при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Точка, ограничивающая его (т.е. минимальная и максимальная) пригодные для жизни температуры — это предел устойчивости. Между зоной оптимума и пределом устойчивости по мере приближения к последнему растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости

Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности (по В.А. Радкевичу, 1977)

По мере удаления вверх и вниз но шкале не только усиливается стресс, а в конечном итоге, по достижении пределов устойчивости организма, происходит его гибель. Подобные эксперименты можно проводить и для проверки влияния других факторов. Результаты графически будут соответствовать кривой подобного типа.

Характеристика абиотических факторов среды, Абиотические факторы среды. Охрана ландшафтов и заповедные территории

Условия жизни (условия существования) — это совокупность необходимых для организма элементов, с которыми он находится в неразрывной связи и без которых существовать не может.

Приспособления организма к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям — одно их основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, выживания и размножения. Адаптация проявляется на разных уровнях — от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экосистем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции вида.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды разнообразны. Они имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы подразделяются на две большие группы: абиотические и биотические.

Абиотические факторы — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на живые организмы прямо или косвенно: температура, свет, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, солевой состав воды и т.д.

Биотические факторы — это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других, вступая в связь с представителями своего и других видов.

В отдельных случаях антропогенные факторы выделяют в самостоятельную группу наряду с биотическими и абиотическими факторами, подчеркивая чрезвычайное действие антропогенного фактора.

Антропогенные факторы — это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Значение антропогенного воздействия на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать.

Изменения факторов среды во времени могут быть:

регулярно-постоянными, меняющими силу воздействия в связи со временем суток, сезоном года или ритмом приливов и отливов в океане;

нерегулярными, без четкой периодичности, например, изменение погодных условий в разные годы, бури, ливни, сели и т.д.;

направленными на протяжении определенных или длительных отрезков времени, например, похолодание или потепление климата, зарастание водоема и т.д.

Экологические факторы среды могут оказывать на живые организмы различные воздействия:

как раздражители, вызывая приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;

как ограничители, обуславливающие невозможность существования в данных условиях;

как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов;

как сигналы, свидетельствующие об изменении других факторов.

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их взаимодействия с организмами и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд общих закономерностей.

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, — оптимум, а дающая наихудший эффект — пессимум, т.е. условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать. Так, при выращивании растений в различных температурных режимах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. В большинстве случаев это некий диапазон температур, составляющий несколько градусов, потому здесь лучше говорить о зоне оптимума. Весь интервал температур (от минимальной до максимальной), при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Точка, ограничивающая его (т.е. минимальная и максимальная) пригодные для жизни температуры — это предел устойчивости. Между зоной оптимума и пределом устойчивости по мере приближения к последнему растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости

Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности (по В.А. Радкевичу, 1977)

По мере удаления вверх и вниз но шкале не только усиливается стресс, а в конечном итоге, по достижении пределов устойчивости организма, происходит его гибель. Подобные эксперименты можно проводить и для проверки влияния других факторов. Результаты графически будут соответствовать кривой подобного типа.

Абиотический фактор — обзор

Наземный

Абиотический фактор традиционно считался доминирующим в экологии больших высот, включая альпийские леса. Солнечный свет, температура, вода и питательные вещества в газовой фазе (например, CO 2 и O 2 ) могут существенно различаться в зависимости от высоты, регионального климата и орографии (например, морские и континентальные горные хребты). Кроме того, многие факторы, влияющие на энергетический баланс и температуру листьев, также могут изменяться в зависимости от высоты, включая солнечное и длинноволновое излучение, ветер и влажность окружающей среды.Вероятно, наиболее известным абиотическим изменением с увеличением высоты над уровнем моря является снижение температуры воздуха в ответ на более низкое давление окружающей среды. Атмосферное давление снижается более чем на 20% на расстоянии 2 км и более чем на 50% на расстоянии 6 км, что приводит к максимальному потенциалу сухого адиабатического градиента 1,0 ° C / 100 м. Смоделированные сухие (8,0 ° C км −1 ) по сравнению с влажными (3,0 ° C км −1 ) погрешностью условий привели к более быстрому снижению температуры воздуха с высотой как для зимних, так и для летних температур. Кроме того, в условиях засухи летом на больших высотах (> 4 км) возникали такие же холодные температуры воздуха, которые были очень близки к значениям, вычисленным для условий влажного холода зимой (, рис. 5b, ).Аналогичные скорости сухого и влажного градиента, составляющие 7,5 ° C км –1 и 5,5 ° C км –1 , соответственно, ранее использовались для оценки транспирационного потенциала растений, произрастающих в горах умеренной и тропической зон.

Рис. 5. Эксперимент по изменению микроплощадки, показывающий влияние упрощения и конкуренции на выживание новых (однолетних) сеянцев Picea engelmannii Parry ex. Энгельм. (Ель Энгельмана) в экотоне альпийских деревьев, юго-восток Вайоминга.Наибольшая выживаемость (90%) наблюдалась у сеянцев, растущих в растительном почвенном покрове, что привело к низкому освещению неба и падению солнечного света на следующее утро, промежуточному водному стрессу и относительно холодным ночам. Удаление всей растительности на значительном удалении от саженца уменьшило конкуренцию за почвенную воду (более высокий потенциал воды в ксилеме), но увеличило воздействие неба, что привело к значительно более низкой выживаемости (44%). Самый высокий уровень смертности наблюдался, когда была удалена только проксимальная растительность для увеличения воздействия на небо при сохранении эффектов пограничного слоя, более низких минимальных температур игл и конкуренции за воду (что подтверждается более высокими значениями водного потенциала).Более высокий рост фотосинтетического углерода из-за меньшего низкотемпературного фотоингибирования фотосинтеза также был связан с большей выживаемостью. Таким образом, облегченное уменьшение воздействия неба (днем и ночью), по-видимому, оказало большее влияние на фотосинтез и выживание по сравнению с низкими температурами или конкуренцией за воду с соседями, хотя все три фактора стресса оказали значительное влияние. Из Germino MJ, Smith WK и Resor C (2002) Распространение и выживаемость проростков хвойных в экотоне альпийско-древесных растений. Экология растений 162: 157–168.

Еще одно фундаментальное изменение абиотических факторов увеличения высоты — это уникальное и объединяющее свойство снижения атмосферного давления и, следовательно, парциальных давлений молекул газовой фазы, таких как CO 2 и O 2 . Напротив, количество водяного пара в воздухе при насыщении зависит только от температуры и, таким образом, сильно зависит от скорости падения температуры воздуха, описанной выше. Поскольку концентрация CO 2 в окружающей среде может иметь сильное прямое влияние на фотосинтез растений через градиент концентрации от листа к воздуху (движущая сила для диффузии), часто предполагалось, что она является ограничивающим фактором для накопления углерода и роста при высоких температурах. высота.Для растений, где процесс диффузии является основным способом газообмена, более низкая концентрация CO 2 в окружающей среде с высотой может привести к соответствующему уменьшению градиента между листьями и воздухом, при условии постоянной концентрации CO 2 внутри помещения. лист. По этой причине горные экосистемы рассматривались как модели естественного поля для оценки воздействия естественных различий в атмосферных концентрациях CO 2 . Однако, поскольку молекулярная диффузия происходит быстрее при более низком давлении окружающей среды, существенный компенсирующий эффект на потенциал поглощения CO 2 происходит с большим повышением.В соответствии с этим физико-химическим свойством было найдено мало доказательств, подтверждающих идею о том, что более низкие парциальные давления приводят к диффузионным ограничениям на больших высотах, по крайней мере, для систем, зависящих от процесса диффузии для физиологического газообмена. Хотя количественные оценки, показывающие эти компенсирующие эффекты на фотосинтетическое поглощение CO 2 , существуют в литературе, существует несколько всеобъемлющих исследований, включающих все потенциально важные факторы, влияющие на диффузионный газообмен на больших высотах.Аналогичные опасения по поводу поглощения O 2 животными на большой высоте изложены в обширной литературе, хотя животные в первую очередь зависят от механизмов объемной подачи для улучшения газообмена. Однако влияние диффузии на экофизиологию животных на больших высотах (например, яйца, роющие и субнивиальные животные) изучено недостаточно, за исключением большой литературы, посвященной физиологии человека в условиях гипоксии.

Другие абиотические факторы, такие как известное увеличение солнечного света из-за более тонкой и незагрязненной атмосферы, более низкой влажности окружающей среды, режима сильного ветра и уменьшения длинноволновой радиации с неба (нисходящий поток) были изучены менее тщательно, и только в течение одного несколько горных систем.В частности, уменьшение нисходящей радиации может привести к более низким минимальным температурам в ночное время, которые часто бывают низкими даже летом. Было показано, что влияние снегонакопления имеет решающее значение для зимнего выживания вечнозеленых растений, предотвращая потенциально смертельное повреждение ветром и высыхание из-за истирания кутикулы, а также воздействие холодного неба и более низких температур воздуха над снежным покровом. Хотя в большинстве исследований рассматривались изменения одного или нескольких абиотических факторов, ни одно из них не рассматривало согласованное влияние множества факторов стресса на различные типы среды обитания в среде альпийских лесов; например, только несколько исследований включали множественные абиотические факторы для оценки воздействия большой высоты на такие важные физиологические процессы, как эвапотранспирация, даже несмотря на то, что вода быстро диффундирует со всех испаряющихся поверхностей, как растений, так и животных, по сравнению с уровнем моря.

Абиотические факторы океана | Национальное географическое общество

1. Построить базовую информацию об абиотических и биотических компонентах экосистем.

Укажите, что корнем слова экология является греческое слово oikos , что означает «дом». Экосистема буквально означает «система домов». Экология — это изучение домов природы и живущих в них организмов. Спросите: Кто-нибудь знает научный термин для обозначения «живых» компонентов экосистемы? Выясните у студентов, что биотический фактор — это любой живой компонент окружающей среды, и попросите привести примеры, такие как растения, животные, грибы, водоросли и бактерии.Задайте вопрос: Кто-нибудь знает научный термин для обозначения «неживых» компонентов экосистемы? Выясните у студентов, что абиотический фактор — это любой неживой компонент окружающей среды, и попросите привести примеры, такие как солнечный свет, температура, влажность, ветер или водные течения, тип почвы и наличие питательных веществ. Покажите иллюстрацию абиотических факторов океана. Скажите учащимся, что взаимодействие множества биотических и абиотических или физических факторов определяет, какие виды могут выжить в конкретной экосистеме.

2. Предложите учащимся определить абиотические факторы и физические процессы, влияющие на экосистемы океана.

Объясните учащимся, что в этом упражнении они узнают больше об абиотических факторах и физических процессах, влияющих на экосистемы океана. Распределите учащихся по малым группам и раздайте каждой группе по две или три учетных карточки и копию раздаточного материала по абиотическим факторам океана. Прочтите вслух указания. Объясните, что учащиеся будут использовать раздаточный материал для создания словарных карточек с концептуальной картой и выучить термины.Назначьте по два или три члена каждой группе. На одной стороне каждой карточки попросите учащихся с помощью карандаша разделить карточку на три части. Попросите их записать следующую информацию для каждого раздела:

  • Определение термина своими словами
  • символ или рисунок для обозначения термина
  • — один из примеров того, как этот термин влияет на организмы, живущие в океане

После того, как они закончат, соберите карты и разместите их на доске. В классе просмотрите каждую карточку и сравните ее с соответствующим термином / определением.Ответьте на вопросы студентов.

3. Предложите учащимся изучить абиотические факторы и физические процессы в различных экосистемах океана.

Сообщите учащимся, что затем они узнают о трех различных экосистемах океана (каменистый берег, коралловый риф и открытый океан) и определят абиотические факторы, влияющие на живущие в них организмы. Раздайте копии Описаний экосистем океана каждой небольшой группе. Вы также можете распространять копии иллюстраций экосистемы океана или вместо этого спроектировать галерею иллюстраций экосистем.Назначьте каждой группе одну из трех экосистем. Попросите группы прочитать краткое описание назначенной им экосистемы и посмотреть на соответствующую иллюстрацию, чтобы узнать, какие абиотические факторы или физические процессы влияют на организмы в экосистеме. Попросите группы обозначить все абиотические факторы, которые они видят на иллюстрации. Затем попросите группы перечислить другие абиотические факторы, которые не показаны на иллюстрации. Затем предоставьте каждой группе копию Таблицы абиотических факторов океана. Попросите учащихся решить, какие абиотические факторы влияют на организмы в каждой из экосистем, и поставить галочки рядом с этими факторами.Затем попросите учащихся написать один или несколько примеров того, как этот фактор влияет на организмы в экосистеме. При необходимости оказывайте содействие, давая студентам около 15 минут для работы в малых группах. Наконец, в классе проведите обсуждение, в котором учащиеся поделятся тем, что они узнали о каждой экосистеме. По мере того как приводятся примеры абиотико-биотических взаимодействий, попросите добровольцев заполнить карту абиотических факторов океана, проецируемую на доске.

4. Предложите учащимся обсудить, как люди могут влиять на абиотические факторы и процессы в экосистемах океана.

Подчеркните, что люди должны быть включены в список биотических факторов и что они могут влиять на абиотические факторы и процессы в экосистемах океана. В своих небольших группах попросите учащихся определить и обсудить различные способы воздействия человека на абиотические факторы в заданной им экосистеме. После нескольких минут обсуждения в малых группах соберите класс для дальнейшего обсуждения. Спросите: Каким образом люди могут воздействовать на абиотические факторы в этих океанских экосистемах? Вызвать и обсудить ответы учащихся.Например, более половины американского населения живет в пределах 50 миль от побережья (NOAA, 2008). Спросите: Как это может повлиять на прибрежные экосистемы? Выясните у студентов, что это может разрушить прибрежную среду обитания, увеличить загрязнение, истощить водные ресурсы и увеличить количество неместных видов. Попросите учащихся перечислить последствия разлива нефти в Персидском заливе, потепления океана и поверхностного стока питательных веществ / удобрений, почвы и загрязнения. Объясните, что все биотические и абиотические факторы важны, потому что все они взаимодействуют для поддержания здоровья и баланса экосистемы.

Обзор экологических характеристик

| Картирование местообитаний Лонг-Айленда

Компонент «Экологическая характеристика фазы I» включает три основных элемента: 1) характеристику инфауны, то есть того, что обитает под поверхностью морского дна, в отложениях; 2) характеристика эпифауны, то есть того, что обитает на поверхности донных отложений или прикреплено к более твердым субстратам; и 3) разработка карты местообитания, которая объединяет как инфаунальные, так и эпифаунистические данные, а также несколько других абиотических факторов, составляющих среду морского дна.Для Фазы I группы из Сотрудничества по картированию звуков и исследований Лонг-Айленда (LISMaRC) и Университета Стоуни-Брук провели отдельные, но взаимодополняющие экологические исследования. Описание этих усилий можно найти в подменю.

Конечная цель Инициативы по картированию местообитаний в проливе Лонг-Айленд состоит в том, чтобы создать карты, которые предоставляют актуальную информацию об изобилии и распределении ресурсов в проливе, чтобы обеспечить разумное управление этой жизненно важной прибрежной экосистемой.Все особенности Звука — геологическая история, глубина воды, тип отложений, температура воды и морские течения — вместе образуют лоскутное одеяло сред обитания, поддерживающее богатое разнообразие жизни. Понимание взаимоотношений между ландшафтами морского дна и населяющими их организмами имеет фундаментальное значение для достижения цели управления. Результатом такой экологической характеристики являются карты среды обитания, которые объединяют всю информацию, собираемую группами картографирования LIS, чтобы обеспечить один из наиболее важных продуктов данных.Обзор программы экологической характеристики Фазы I был представлен в Sound Update исследования Long Island Sound Study и может быть найден здесь: Экологическая характеристика.

Интегрированная карта местообитаний

Экологическая характеристика таких разнообразных местообитаний требует мелкомасштабного, многоаспектного подхода, основанного на более крупномасштабном картировании, обеспечиваемом акустическими технологиями. Ученые используют карты акустического обратного рассеяния, которые идентифицируют мозаику типов дна, для выбора мест отбора проб для экологического отбора проб.Такой подход обеспечивает отбор проб из всех местообитаний и, что важно, отбор проб из зон перехода от одного типа местообитания к другому, поскольку они были показаны в районах с высоким биологическим разнообразием.

Расположение блоков проб для экологической характеристики

Для отбора проб организмов, обитающих в различных средах обитания в проливе, как описано здесь, требуется ряд технологий. Физические пробоотборники обеспечивают мягкий захват осадка, который затем просеивается на борту исследовательского судна через 1 мм или 0.Сито 5 мм в зависимости от тонкости отложений для сбора всех организмов, обнаруженных внутри грейфера. Эти информационные образцы фотографируются, маркируются и затем сохраняются для последующего анализа в лаборатории, чтобы идентифицировать и подсчитывать виды из каждого захвата. И наоборот, технологии визуализации необходимы для документирования организмов, живущих на более твердых субстратах или более хрупких биогенных средах обитания, которые могут быть нарушены физическим отбором проб. Цифровые фотографии высокого разрешения оцениваются с помощью программного обеспечения для анализа изображений, чтобы идентифицировать все организмы, видимые на изображении.Эти данные дополняются видео высокой четкости, которое предоставляет дополнительную информацию о видах, не зафиксированных на неподвижных изображениях. В совокупности эти подходы предоставляют подробную информацию о распределении, изобилии и разнообразии живых ресурсов Звука.

Описание технологий, использованных для экологической характеристики в пилотной фазе I, можно найти в разделах «Отбор проб и визуализация» на вкладке «Технологии»: https://lismap.uconn.edu/how-we-map-long-island-sound /

Группа экологической характеристики признала важность отбора проб как осенью / зимой, так и весной / летом, чтобы полностью охарактеризовать разнообразие, присущее водам Звука.Приведенные ниже карты иллюстрируют различия в видовом богатстве, т. Е. Общее количество видов в каждой выборке в районе Фазы I от осени до весны, демонстрируя большее количество наблюдаемых эпифаунальных видов.

Карты, показывающие богатство видов инфауны и эпифауны в районе фазы I в осенний и весенний сезоны

Биотические и абиотические факторы, предсказывающие глобальное распространение и плотность популяции инвазивного крупного млекопитающего

  • 1

    Франклин, Дж. Картирование распределения видов: пространственный вывод и прогноз .(Издательство Кембриджского университета, 2009 г.).

  • 2

    Гриннелл, Дж. Нишевые отношения California Thrasher. Auk 34 , 427–433 (1917).

    Google ученый

  • 3

    MacArthur, R.H. In Population Biology and Evolution (ed R.C. Lewontin) 159–186 (Syracuse University Press, 1968).

  • 4

    Хатчинсон, Г. Э. Заключительные замечания. Симпозиум Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии 22 , 415–427 (1957).

    Google ученый

  • 5

    Браун Дж. Х. Макроэкология: прогресс и перспективы. Oikos 87 , 3–14 (1999).

    Google ученый

  • 6

    Элит, Дж. И Литвик, Дж. Р. Модели распределения видов: экологическое объяснение и предсказание в пространстве и времени. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики 40 , 677–697 (2009).

    Google ученый

  • 7

    Браун, Дж. Х., Мельман, Д. У. и Стивенс, Г. К. Пространственная изменчивость численности. Экология 76 , 2028–2043 (1995).

    Google ученый

  • 8

    Рэндин, К. Ф., Жаккар, Х., Виттоз, П., Йоккос, Н. Г. и Гизан, А. Использование земли улучшает пространственные прогнозы численности горных растений, но не наличия-отсутствия. Journal of Vegetation Science 20 , 996–1008 (2009).

    Google ученый

  • 9

    Пирсон, Р. Г. и Доусон, Т. П. Прогнозирование воздействия изменения климата на распространение видов: полезны ли модели биоклиматической оболочки? Глобальная экология и биогеография 12 , 361–371 (2003).

    Google ученый

  • 10

    Бентон, М. Дж. Красная королева и придворный шут: разнообразие видов и роль биотических и абиотических факторов во времени. Наука 323 , 728–732 (2009).

    ADS CAS Google ученый

  • 11

    Винс, Дж. Дж. Ниша, биогеография и видовые взаимодействия. Философские труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки 366 , 2336–2350 (2011).

    Google ученый

  • 12

    Van der Putten, W. H., Macel, M. & Visser, M.E. Прогнозирование реакции распространения и численности видов на изменение климата: почему важно учитывать биотические взаимодействия на разных трофических уровнях. Философские труды Королевского общества B: Биологические науки 365 , 2025–2034 (2010).

    Google ученый

  • 13

    Meier, E. S. et al. Биотические и абиотические переменные демонстрируют небольшую избыточность в объяснении распространения древесных пород. Экография 33 , 1038–1048 (2010).

    Google ученый

  • 14

    Guisan, A. & Thuiller, W. Прогнозирование распространения видов: предложение не только простых моделей среды обитания. Письма по экологии 8 , 993–1009 (2005).

    Google ученый

  • 15

    Wisz, M. S. et al. Роль биотических взаимодействий в формировании распределений и реализованных сообществ видов: последствия для моделирования распространения видов. Биологические обзоры 88 , 15–30 (2013).

    Google ученый

  • 16

    Лич, К., Монтгомери, В. И. и Рид, Н. Моделирование влияния биотических факторов на модели распределения видов. Экологическое моделирование 337 , 96–106 (2016).

    Google ученый

  • 17

    Андерсон Р. П. Когда и как следует учитывать биотические взаимодействия в моделях ниш и распространения видов? Биогеографический журнал , DOI: 10.1111 / jbi.12825 (2016).

  • 18

    Секстон, Дж. П., Макинтайр, П. Дж., Ангерт, А. Л. и Райс, К. Дж. Эволюция и экология границ ареала видов. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики 40 , 415–436 (2009).

    Google ученый

  • 19

    Melis, C. et al. Хищничество оказывает большее влияние в менее продуктивных средах: изменение численности косули, Capreolus capreolus, плотности популяции по всей Европе. Глобальная экология и биогеография 18 , 724–734 (2009).

    Google ученый

  • 20

    Пасанен-Мортенсен, М., Пюйконен, М. и Эльмхаген, Б. Там, где преобладают рыси, лисы потерпят поражение — ограничение мезохищника в Евразии. Глобальная экология и биогеография 22 , 868–877 (2013).

    Google ученый

  • 21

    Boulangeat, I., Gravel, D. & Thuiller, W. Учет расселения и биотических взаимодействий для определения движущих сил распределения видов и их численности. Письма по экологии 15 , 584–593 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 22

    Sanderson, E. W. et al. Человеческий след и последний из дикой природы. Bioscience 52 , 891–904 (2002).

    Google ученый

  • 23

    Laurance, W.Ф., Сэйер, Дж. И Кассман, К. Г. Расширение сельского хозяйства и его влияние на тропическую природу. Тенденции в экологии и эволюции 29 , 107–116 (2014).

    Google ученый

  • 24

    Newbold, T. et al. Глобальные последствия землепользования для местного наземного биоразнообразия. Природа 520 , 45–50 (2015).

    ADS CAS Google ученый

  • 25

    Александратос, Н.И Бруинсма, Дж. Мировое сельское хозяйство к 2030/2050 годам: редакция 2012 года . (Рабочий документ ЕКА № 12-03, Рим, ФАО, 2012 г.).

  • 26

    Грин, Р. Э., Корнелл, С. Дж., Шарлеманн, Дж. П. и Балмфорд, А. Сельское хозяйство и судьба дикой природы. Наука 307 , 550–555 (2005).

    ADS CAS Google ученый

  • 27

    Bengtsson, J., Ahnström, J. & Weibull, A.-C. Влияние органического сельского хозяйства на биоразнообразие и изобилие: метаанализ. Журнал прикладной экологии 42 , 261–269 (2005).

    Google ученый

  • 28

    Mack, R. N. et al. Биотические инвазии: причины, эпидемиология, глобальные последствия и контроль. Экологические приложения 10 , 689–710 (2000).

    Google ученый

  • 29

    Parmesan, C. et al. Эмпирические взгляды на границы видов: от традиционной биогеографии до глобальных изменений. Oikos 108 , 58–75 (2005).

    Google ученый

  • 30

    Петерсон, А. Т. Прогнозирование географии инвазий видов с помощью моделирования экологической ниши. Ежеквартальный обзор биологии 78 , 419–433 (2003).

    Google ученый

  • 31

    Фицетола, Г. Ф., Туиллер, В. и Миод, К. Прогнозирование и подтверждение потенциального глобального распространения проблемного чужеродного инвазивного вида — американской лягушки-быка. Разнообразие и распределение 13 , 476–485 (2007).

    Google ученый

  • 32

    Санчес-Фернандес, Д., Лобо, Дж. М. и Эрнандес-Манрике, О. Л. Модели распределения видов, которые не включают глобальные данные, искажают потенциальное распределение: тематическое исследование с использованием иберийских ныряющих жуков. Разнообразие и распределение 17 , 163–171 (2011).

    Google ученый

  • 33

    Каухала, К.& Ковальчик, Р. Нашествие енотовидной собаки Nyctereutes procyonoides в Европе: история колонизации, особенности ее успеха и угрозы местной фауне. Современная зоология 57 , 584–598 (2011).

    Google ученый

  • 34

    Оливер, У. Л. Р. и Брисбин, И. In Свиньи, пекари и бегемоты: обзор состояния и план действий по сохранению (редактор У. Л. Р. Оливер) 179–195 (МСОП, 1993).

  • 35

    Оливер, В.Л. Р., Брисбин, И. Л. и Такахаши, С. В Свиньи, пекари и бегемоты: обзор состояния и план действий по сохранению (ред. В. Л. Р. Оливер) 112–120 (МСОП, 1993).

  • 36

    Майер Дж. И Брисбин И. Л. Дикие свиньи: биология, вред, методы борьбы и управление . (Сайт реки Саванна, Айкен, Южная Каролина, США, 2009 г.).

  • 37

    Баллари, С. А. и Барриос-Гарсия, М. Н. Обзор рациона кабана Sus scrofa и факторов, влияющих на выбор корма в местных и интродуцированных ареалах. Обзор млекопитающих 44 , 124–134 (2014).

    Google ученый

  • 38

    Lowe, S., Browne, M., Boudjelas, S. & De Poorter, M. 1 00 наиболее агрессивных инвазивных чужеродных видов в мире: выборка из глобальной базы данных по инвазивным видам . 1–12 (Окленд, Новая Зеландия, 2000 г.).

  • 39

    Барриос-Гарсия, М. Н. и Баллари, С. А. Влияние дикого кабана (Sus scrofa) на его интродуцированный и местный ареал: обзор. Биологические вторжения 14 , 2283–2300 (2012).

    Google ученый

  • 40

    Courchamp, F., Chapuis, J.-L. & Паскаль, М. Млекопитающие-захватчики на островах: удар, контроль и контроль воздействия. Биологические обзоры 78 , 347–383 (2003).

    Google ученый

  • 41

    Бевинс, С. Н., Педерсен, К., Лутман, М. В., Гидлевски, Т.И Делиберто, Т. J. Последствия, связанные с недавним расширением ареала диких свиней, не являющихся аборигенами. Bioscience 64 , 291–299 (2014).

    Google ученый

  • 42

    Мелис, К., Шафранска, П. А., Енджеевска, Б. и Бартон, К. Биогеографические изменения плотности популяции дикого кабана (Sus scrofa) в Западной Евразии. Биогеографический журнал 33 , 803–811 (2006).

    Google ученый

  • 43

    Данелл, К., Бергстрём Р., Дункан П. и Пастор Дж. Экология крупных травоядных, динамика экосистем и их сохранение . Vol. 11 (Издательство Кембриджского университета, 2006 г.).

  • 44

    Гонсалес-Салазар, К., Стивенс, К. Р. и Марке, П. А. Сравнение относительного вклада биотических и абиотических факторов как посредников в распределении видов. Экологическое моделирование 248 , 57–70 (2013).

    Google ученый

  • 45

    Фишер, Дж.Б., Уиттакер, Р. Дж. И Малхи, Ю. Э. возвращаются домой: потенциальная эвапотранспирация в географической экологии. Глобальная экология и биогеография 20 , 1–18 (2011).

    Google ученый

  • 46

    Сандом, К. Дж., Хьюз, Дж. И Макдональд, Д. У. Укоренение повторной дикости: количественное определение скорости укоренения Sus scrofa дикого кабана в Шотландском нагорье. Реставрационная экология 21 , 329–335 (2013).

    Google ученый

  • 47

    Вудалл, П.F. Распространение и динамика популяции динго (Canis familis) и одичавших свиней (Sus scrofa) в Квинсленде, 1945–1976 годы. Журнал прикладной экологии 20 , 85–95 (1983).

    Google ученый

  • 48

    Икес, К. Избыточное изобилие местных диких свиней (Sus scrofa) в низинных тропических лесах Dipterocarp на полуострове Малайзия Biotropica 33 , 682–690 (2001).

    Google ученый

  • 49

    Оливер, В.И Фрузински Б. В Биология свиней (ред. Р. Х. Барретт и Ф. Шпиц) 93–116 (Национальный институт агрономических исследований, Кастаньет, Франция, 1991).

  • 50

    Jedrzejewska, B., Jedrzejewski, W., Bunevich, AN, Milkowski, L., Krasinski, ZA Факторы, влияющие на плотность популяции и темпы роста копытных в Беловежской пуще (Польша и Беларусь) в XIX и XX вв. веков. Acta Theriologica 42 , 399–451 (1997).

    Google ученый

  • 51

    Корбетт, Л. Регулирует ли хищничество динго или конкуренция буйволов популяции диких свиней в влажно-сухих тропиках Австралии? Экспериментальное исследование. Исследование дикой природы 22 , 65–74 (1995).

    ADS Google ученый

  • 52

    Илзе, Л. М. и Хеллгрен, Э. С. Распределение ресурсов в симпатрических популяциях ошейниковых пекари и диких свиней в южном Техасе. Журнал маммологии 76 , 784–799 (1995).

    Google ученый

  • 53

    Десбиес, А. Л. Дж., Сантос, С. А., Кейроглиан, А. и Бодмер, Р. Э. Разделение ниши между белогубыми пекари (Tayassu pecari), пекари с ошейником (Pecari tajacu) и одичавшими свиньями (Sus scrofa). Маммологический журнал 90 , 119–128 (2009).

    Google ученый

  • 54

    Габор Т.М., Хеллгрен, Э. С. и Сильви, Н. Дж. Многоуровневое разделение среды обитания симпатрических особей. Журнал управления дикой природой 65 , 99–110 (2001).

    Google ученый

  • 55

    Оливейра-Сантос, Л. Г., Дорацио, Р. М., Томас, В. М., Моурао, Г. и Фернандес, Ф. А. Нет свидетельств вмешательства в конкуренцию между инвазивной одичавшей свиньей и двумя местными видами пекари в Неотропических водно-болотных угодьях. Журнал тропической экологии 27 , 557–561 (2011).

    Google ученый

  • 56

    Лаутан А. М., Доук Д. Ф. и Ангерт А. Л. Где и когда взаимодействия видов устанавливают пределы ареала? Тенденции в экологии и эволюции 30 , 780–792 (2015).

    Google ученый

  • 57

    McClure, M. L. et al. Моделирование и картографирование вероятности появления инвазивных диких свиней на территории Соединенных Штатов. PLoS ONE 10 , e0133771 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 58

    Massei, G. et al. Популяция кабана увеличилась, а количество охотников уменьшилось? Обзор тенденций и последствий для Европы. Наука о борьбе с вредителями 71 , 492–500 (2015).

    ADS CAS Google ученый

  • 59

    Honda, T.Факторы окружающей среды, влияющие на распространение кабана, пятнистого оленя, азиатского черного медведя и японской макаки в центральной части Японии, что имеет последствия для конфликта между человеком и дикой природой. Исследование млекопитающих 34 , 107–116 (2009).

    Google ученый

  • 60

    Морелль, К., Фаттеберт, Дж., Менгал, К. и Лежен, П. Вторжение или повторное заселение? Модели и движущие силы экспансии популяции кабана в бельгийские агроэкосистемы. Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда 222 , 267–275 (2016).

    Google ученый

  • 61

    Оливер, В. и Леус, К. Сус скрофа. Красный список видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП, 2008 г .: e.T41775A10559847 . 10.2305 / IUCN.UK.2008.RLTS.T41775A10559847.en. (2008).

  • 62

    Годсо, В., Франклин, Дж. И Бланше, Ф. Г. Влияние биотических взаимодействий на распределение смоделированных видов может быть замаскировано градиентами окружающей среды. Экология и эволюция 7 , 654–664 (2017).

    Google ученый

  • 63

    Ripple, W. J. et al. Статус и экологические последствия крупнейших хищников мира. Наука 343 , 1241484 (2014).

    Google ученый

  • 64

    Спенсер, П. Б. и Хэмптон, Дж. О. Незаконная транслокация и генетическая структура диких свиней в Западной Австралии. Журнал управления дикой природой 69 , 377–384 (2005).

    Google ученый

  • 65

    Скьюс, О. и Яксич, Ф. М. История интродукции и современного распространения европейского дикого кабана (Sus scrofa) в Чили. Mastozoología Neotropical 22 , 113–124 (2015).

    Google ученый

  • 66

    Гипсон, П. С., Хлавачик, Б.И Бергер Т. Расширение ареала диких свиней в центральной части США. Общество дикой природы (США) (1998).

  • 67

    Брук, Р. К. и ван Бист, Ф. М. Распространение диких кабанов и восприятие риска в центральных канадских прериях. Бюллетень Общества дикой природы 38 , 486–494 (2014).

    Google ученый

  • 68

    Педроса, Ф., Салерно, Р., Падилья, Ф. В. Б. и Галетти, М.Текущее распространение инвазивных диких свиней в Бразилии: экономические последствия и экологическая неопределенность. Natureza & Conservação 13 , 84–87 (2015).

    Google ученый

  • 69

    Лемель, Дж., Труве, Дж. И Содерберг, Б. Различия в ареале обитания и поведении европейского дикого кабана Sus scrofa в Швеции. Биология дикой природы 9 , 29–36 (2003).

    Google ученый

  • 70

    Локвуд, Дж.Л., Кэсси, П. и Блэкберн, Т. Роль давления пропагул в объяснении инвазий видов. Тенденции в экологии и эволюции 20 , 223–228 (2005).

    Google ученый

  • 71

    Sakai, A. K. et al. Популяционная биология инвазионных видов. Ежегодный обзор экологии и систематики 32 , 305–332 (2001).

    Google ученый

  • 72

    Уоррен, Р.Дж., Бан, В. и Брэдфорд, М. А. Взаимодействие между давлением пропагул, пригодностью среды обитания и зависимым от плотности воспроизводством при вторжении видов. Oikos 121 , 874–881 (2012).

    Google ученый

  • 73

    Syfert, M. M., Smith, M. J. и Coomes, D. A. Влияние систематической ошибки выборки и сложности модели на прогностические характеристики моделей распределения видов MaxEnt. PLoS ONE 8 , e55158 (2013).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 74

    Барбет-Массин, М., Джиге, Ф., Альберт, К. Х. и Туиллер, В. Выбор псевдо-отсутствия для моделей распространения видов: как, где и сколько? Методы в экологии и эволюции 3 , 327–338 (2012).

    Google ученый

  • 75

    Kramer-Schadt, S. et al. Важность корректировки систематической ошибки выборки в моделях распределения видов MaxEnt. Разнообразие и распределение 19 , 1366–1379 (2013).

    Google ученый

  • 76

    Адлер Г. Х. и Левинс Р. Островной синдром в популяциях грызунов. Ежеквартальный обзор биологии 69 , 473–490 (1994).

    CAS Google ученый

  • 77

    Кребс, К. Дж., Келлер, Б. Л. и Тамарин, Р. Х. Популяционная биология микротусов: демографические изменения в колеблющихся популяциях M.ochrogaster и M. pennsylvanicus в южной Индиане. Экология 50 , 587–607 (1969).

    Google ученый

  • 78

    Лобо, Дж. М., Хименес-Вальверде, А. и Хортал, Дж. Неопределенная природа отсутствий и их важность в моделировании распределения видов. Экография 33 , 103–114 (2010).

    Google ученый

  • 79

    МСОП.Красный список видов, находящихся под угрозой исчезновения МСОП. Версия 2014.1. http://www.iucnredlist.org. Скачан 26 февраля 2016г. (2014).

  • 80

    Команда разработчиков Google Earth Engine. Google Earth Engine: платформа геопространственного анализа планетарного масштаба. https://earthengine.google.com/. (2016).

  • 81

    Hawkins, B.A. et al. Энергия, вода и широкомасштабные географические закономерности видового богатства. Экология 84 , 3105–3117 (2003).

    Google ученый

  • 82

    Wiens, J.J. et al. Консерватизм ниши как новый принцип в экологии и биологии сохранения. Письма по экологии 13 , 1310–1324 (2010).

    Google ученый

  • 83

    Винс, Дж. Дж. И Грэм, К. Х. Нишевый консерватизм: интеграция эволюции, экологии и биологии сохранения. Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики 36 , 519–539 (2005).

    Google ученый

  • 84

    Александр, Дж.М. и Эдвардс, П. Дж. Ограничения ниши и границ ареала чужеродных видов. Oikos 119 , 1377–1386 (2010).

    Google ученый

  • 85

    Фитцпатрик, М. К., Велтцин, Дж. Ф., Сандерс, Н. Дж. И Данн, Р. Р. Биогеография ошибки предсказания: почему введенный диапазон огненного муравья переоценивает его естественный диапазон? Глобальная экология и биогеография 16 , 24–33 (2007).

    Google ученый

  • 86

    Mau-Crimmins, T.М., Шуссман, Х. Р. и Гейгер, Э. Л. Можно ли достаточно точно предсказать ареал заражения вида, используя только данные о его естественном ареале ?: Лавграсс Леманн (Eragrostis lehmanniana) на юго-западе США. Экологическое моделирование 193 , 736–746 (2006).

    Google ученый

  • 87

    Лу, С. Э., Нэлли, Р. М. и Лейк, П. Прогнозирование ареала инвазии новозеландских грязевых улиток: сравнение моделей с использованием естественных и зараженных ареалов. Экологические приложения 17 , 181–189 (2007).

    Google ученый

  • 88

    Broennimann, O. & Guisan, A. Предсказание текущих и будущих биологических инвазий: как естественные, так и вторгшиеся ареалы имеют значение. Письма о биологии 4 , 585–589 (2008).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 89

    Бомонт, Л. Дж.и другие. Различные климатические условия среди инвазивных популяций могут привести к недооценке текущих и будущих биологических инвазий. Разнообразие и распределение 15 , 409–420 (2009).

    Google ученый

  • 90

    Команда разработчиков QGIS. QGIS 2.14.3 Географическая информационная система. Проект Фонда геопространственных данных с открытым исходным кодом . http://qgis.osgeo.org. (2016).

  • 91

    R. R: язык и среда для статистических вычислений, версия 3.2.3. R Фонд статистических вычислений. Вена, Австрия. (Основная группа разработчиков, 2016 г.).

  • 92

    Schielzeth, H. Простые средства для улучшения интерпретируемости коэффициентов регрессии. Методы в экологии и эволюции 1 , 103–113 (2010).

    Google ученый

  • 93

    Бернхэм, К. П. и Андерсон, Д. Р. Выбор модели и многомодельный вывод: практический теоретико-информационный подход .Второе издание. (Springer Verlag, 2002).

  • 94

    Доэрти, П. Ф., Уайт, Г. К. и Бернем, К. П. Сравнение построения моделей и стратегий выбора. Орнитологический журнал 152 , 317–323 (2012).

    Google ученый

  • 95

    Лукач, П. М., Бернхэм, К. П. и Андерсон, Д. Р. Предвзятость выбора модели и парадокс Фридмана. Летопись Института статистической математики 62 , 117–125 (2010).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Google ученый

  • 96

    Мурто, П. А. Выполнение нескольких методов выбора переменных, применяемых к реальным экологическим данным. Письма по экологии 12 , 1061–1068 (2009).

    Google ученый

  • 97

    Бойс, М. С., Вернье, П. Р., Нильсен, С. Э. и Шмигелоу, Ф. К. Оценка функций выбора ресурсов. Экологическое моделирование 157 , 281–300 (2002).

    Google ученый

  • 98

    ESRI. ArcGIS Desktop: Версия 10.3.1 Институт исследования экологических систем, Редлендс, Калифорния, США. (2015).

  • 99

    Geisser, H. & Reyer, H.-u. Влияние пищи и температуры на плотность популяции кабана Sus scrofa в Тургау (Швейцария). Зоологический журнал 267 , 89–96 (2005).

    Google ученый

  • 100

    Морелле, К.И Лежен П. Сезонные вариации распространения Sus scrofa дикого кабана в сельскохозяйственных ландшафтах: подход к моделированию распространения видов. Европейский журнал исследований дикой природы 61 , 45–56 (2015).

    Google ученый

  • 101

    Свейтцер, Р.А. Последствия сохранения диких свиней в экосистемах островов и материка, а также тематическое исследование распространения диких свиней в Калифорнии. Труды 18-й конференции по позвоночным вредителям 18 26–34 (1998).

    Google ученый

  • 102

    Fleming, P.J. et al. В Плотоядные животные Австралии: прошлое, настоящее и будущее (ред. А. С. Глен и К. Р. Дикман) (CSIRO Publishing, 2014).

  • 103

    Trabucco, A. & Zomer, R. Глобальная геопространственная база данных по водному балансу почвы. Консорциум CGIAR по пространственной информации. Опубликовано в Интернете, доступно на CGIARCSI GeoPortal по адресу http://cgiar-csi.org (2010).

  • 104

    Weltzin, J.F. et al. Оценка реакции наземных экосистем на возможные изменения количества осадков. Bioscience 53 , 941–952 (2003).

    Google ученый

  • 105

    Массей, Г., Генов, П., Стейнс, Б. и Горман, М. Смертность кабана Sus scrofa в Средиземноморском регионе в зависимости от пола и возраста. Зоологический журнал 242 , 394–400 (1997).

    Google ученый

  • 106

    Groves, C.П. Предки свиней: систематика и филогения рода Sus. 1–96 (кафедра предыстории, Австралийский национальный университет, 1981).

  • 107

    Бибер, К. и Руф, Т. Динамика популяции дикого кабана Sus scrofa: экология, эластичность темпа роста и последствия для управления потребителями импульсных ресурсов. Журнал прикладной экологии 42 , 1203–1213 (2005).

    Google ученый

  • Метод анализа ранжирования чувствительности различных абиотических факторов к акустической плотности рыбных ресурсов в поверхностном смешанном слое и придонном слое холодной воды прибрежной зоны низких широт: тематическое исследование в северной части Южно-Китайского моря

    Алгоритм и производительность модели

    И XGBoost, и модели случайных лесов представляют собой алгоритмы машинного обучения с лучшей производительностью (более высокое значение R 2 и меньшее значение MSE), чем модель линейной регрессии, при условии, что качество данных и размер выборки одинаковы.Однако модели не давали хороших результатов при небольшом размере данных. Производительность модели улучшилась с увеличением размера данных. На основе методов интерполяции размер данных может быть увеличен с использованием координат 24,25,26,27,28,29,30 , так что производительность XGBoost может быть улучшена. Помимо размера данных, производительность модели может быть улучшена путем настройки важных параметров, таких как периодический анализ временных рядов с несколькими выборками данных. Оптимальная модель может делать прогнозы плотности как для поверхностного, так и для придонного промысла при определенных абиотических факторах.

    Существуют различия между XGBoost и моделями случайных лесов 10,23 ; таким образом, рассчитанные ими оценки чувствительности также различаются, особенно для наземного NASC, в котором разные факторы вносят различный вклад. Важность функций в алгоритмах разная. Различные алгоритмы дали разные оценки важности. Количественное сравнение в форме оценок может быть выполнено только при использовании одного и того же алгоритма. Тем не менее, вклад каждого фактора рассчитывался одинаковым образом всеми алгоритмами, особенно для факторов с высокими показателями чувствительности.Помимо моделей XGBoost и случайных лесов, для выбора функций доступны векторная машина поддержки (SVM) 31 и логистическая регрессия 32,33,34 .

    Вклад факторов на поверхность и дно NASC

    Предполагается, что NASC разных слоев воды напрямую связано с факторами их собственного слоя. Например, в настоящем исследовании наземный NASC был связан с ST и N2-10 м, которые были впервые представлены. Точно так же нижний NASC был связан с N2-20 м, что было первым фактором, связанным с уровнем.Однако были и особые случаи. В ранге чувствительности факторов к поверхности NASC, некоторые поверхностные факторы, такие как N2-0 м, N4-0 м, N3-10 м, SS (2 м над поверхностным перемешанным слоем), Si-10 м, N3- 0 м, P-0 м и N4-10 м были менее важны, чем некоторые донные факторы; все они имели меньшую чувствительность, чем BT (2 м в придонном слое холодной воды). В ранге чувствительности факторов для придонного NASC, BT и BS на 2 м приповерхностного смешанного слоя были менее важны, чем ST (2 м над поверхностным смешанным слоем).Возможные причины могут заключаться в том, что чувствительность прямых факторов к слоям воды была меньше, чем у других факторов, таких как пища, подверженная влиянию поверхностных факторов, или отсутствие значительных прямых воздействий.

    Оценки чувствительности географических, статических и динамических факторов к поверхности и дну NASC

    Суммарные оценки чувствительности географических, статических и динамических факторов к поверхности NASC составили 0,087, 0,691 и 0,221 соответственно, а средние значения — 0,029 , 0.033 и 0,013 соответственно. Результаты показали, что существуют значительные различия между абиотическими факторами поверхностного NASC, а показатели чувствительности статических факторов были выше, чем у динамических и географических факторов, в то время как динамические факторы были самыми слабыми. Более того, он показал, что на плотность ресурсов поверхностного промысла в большей степени и напрямую влияли статические факторы, чем другие факторы.

    Для нижнего NASC сумма оценок чувствительности географических, статических и динамических факторов составила 0.078, 0,530 и 0,392 соответственно, а средние значения составили 0,026, 0,025 и 0,023 соответственно. Точно так же для нижнего NASC суммарные оценки чувствительности статических факторов были самыми высокими; однако среднее значение было близко к двум другим. Он показал, что на плотность донных рыбных ресурсов влияло несколько факторов. Однако человеческий фактор, такой как перелов, не учитывался, и поэтому мы не уверены в его влиянии на плотность донных рыбных ресурсов.

    Важные абиотические факторы

    Мы обнаружили, что факторы имеют разный вклад в разных слоях воды.Это могло быть результатом разного состава рыбных существ. В этом количестве могут быть существа, на которые существенно повлиял какой-либо фактор или факторы в приповерхностном смешанном слое, так что эти факторы будут вносить большой вклад в плотность поверхностного промысла в качестве факторов, связанных с первым уровнем. Точно так же в нижнем слое холодной воды может быть несколько существ, на которые влияют разные факторы. Таким образом, плотность донных промысловых ресурсов была фактором, относящимся к первому уровню для многих видов, на который не оказывали существенного влияния несколько факторов.В прибрежной зоне Северного Южно-Китайского моря имеется много видов рыбных ресурсов, и их состав сложен. Большинство промысловых существ обитает в придонном холодном слое воды.

    Температура — один из основных факторов абиотического стресса. ST выше 2 м в приповерхностном перемешанном слое, принадлежащем к группе А и уровню один, был наиболее важным фактором как для поверхностных, так и для придонных слоев холодной воды. Более того, он внес наибольшую разницу в рыбные ресурсы по сравнению с другими факторами.Температура поверхности моря — один из основных факторов, влияющих на поверхностный слой. Он оказывает прямое воздействие на поверхность NASC, например, на медуз, которые имеют склонность к температуре и перепаду температур 35 . Однако он также оказал большое влияние на придонный NASC, вероятно, потому, что ST мог косвенно влиять на придонный слой холодной воды. Например, температура влияет на паразитов рыб 36 и структуру рыбного сообщества 37 . DT, принадлежащий ко второму уровню в группе B, оказал огромное влияние на NASC дна, который также был одним из важных динамических факторов на первом уровне, указывая на то, что изменение температуры сильно повлияло на поведение рыб 38,39 .Однако чувствительность и степень реакции на изменение температуры различались в зависимости от вида и возраста 40 .

    Нитрит — это промежуточная степень окисления между аммиаком и нитратом, и токсичность нитрита может повлиять на рыбу. Нитрит обычно попадает через жабры вместе с хлоридом, который нарушает некоторые физиологические функции, включая ионную регуляцию, дыхание, сердечно-сосудистые, эндокринные и выделительные процессы 41 . Существует большая разница в токсичности нитритов среди рыб, основанная на множестве внутренних и внешних факторов.Важные факторы включают качество воды (т.е. pH, температуру и концентрацию катионов, анионов и кислорода), время воздействия, виды, размер, возраст и индивидуальную восприимчивость рыб 42 . N2-10 м, один из важных статических факторов для поверхностного перемешанного слоя и принадлежащий ко второму уровню в группе A, напрямую влияет на поверхностный NASC, что указывает на то, что морские существа более чувствительны к нитриту. N2-20 м был первым важным объектом в классе B, который оказал прямое влияние на дно NASC, что относилось к одной из статических характеристик придонного слоя.Это также указывает на то, что нитрит имел более высокую вероятность прямого воздействия на морскую жизнь в придонном слое. Кроме того, факторы, связанные только с нитритами, такие как N3-d1020 и N4-10 m, также оказали некоторое влияние на придонный холодный слой воды.

    Глубина воды, относящаяся к группе C, сильно повлияла как на поверхность, так и на дно NASC. Доля некоторых видов рыб увеличивалась с увеличением глубины воды. Например, доля головоногих моллюсков была относительно высокой в ​​диапазоне от 40 до 100 м, а доля ракообразных была выше в диапазоне 10–20 м 43 .

    Разница солености (DS), относящаяся к группе C и являющаяся одним из динамических факторов, сильно повлияла на NASC как на поверхности, так и на дне. Соленость незначительно менялась в тот же период; следовательно, SS (2 м над поверхностным смешанным слоем) и BS (2 м над придонным слоем холодной воды) не коррелировали с факторами, связанными с сезонной миграцией рыб. Однако DS по-прежнему влияла на вертикальное распределение как поверхностных, так и придонных слоев холодной воды.

    Кроме того, P-d1020 и BT (2 м выше нижнего слоя холодной воды) оказали некоторое влияние на NASC.Они могут иметь косвенное влияние на распределение рыбных ресурсов или прямое воздействие с задержкой во времени, хотя в этом исследовании не было четких доказательств их значительной чувствительности.

    Напротив, были определенные факторы с меньшим влиянием на слои воды, такие как SS (2 м над поверхностным смешанным слоем), BS (2 м над нижним слоем холодной воды), P-0 м, N4-20 м, и N2-d020; однако это не означало, что они не выполняли никаких функций. Пространственное распределение и возрастная структура организмов различаются в пределах водных слоев, что может привести к различиям в чувствительности факторов для каждого слоя.Если взаимосвязь между видами и факторами определена или можно составить ранговый список чувствительности факторов, то можно оценить существ и их долю в разных слоях воды.

    Распределение рыбных ресурсов и другие факторы

    Существует много различных видов абиотических факторов, и лишь некоторые из них были использованы в этом исследовании. Абиотические факторы, собранные в одной точке отбора проб, совпадают. Фактически, данные о некоторых абиотических факторах с запаздыванием во времени, например, о хлорофилле, тоже заслуживают внимания.Часто считается, что хлорофилл имеет 30-дневный период накопления, прежде чем он отразится на более высоких трофических уровнях через пищевые цепи океана 44,45 . Однако на пищевую цепочку влияют многие факторы, например вмешательство человека и чужеродные виды. Следовательно, исследования с временной задержкой могут быть более подходящими для проведения без вмешательства человека. Точно так же синхронные исследования часто чувствительны к внешним факторам, таким как сильные изменения погоды, которые могут привести к значительному изменению рейтинга чувствительности важных факторов за счет воздействия на поверхностный смешанный слой 46,47 .Это может быть связано с разнообразным поведением морских организмов перед лицом меняющихся условий жизни.

    Помимо абиотических факторов, на распределение рыбных ресурсов могут влиять другие экологические факторы (человеческий фактор, биотические факторы), особенно донные рыбные ресурсы. Может существовать множество человеческих факторов, которые могут повлиять на распределение морских рыбных ресурсов 45 , включая рыболовство, разведение, сброс сточных вод и т.д. основной способ ловли рыбы.Чрезмерный вылов рыбы также влияет на структуру пищевой цепочки, оказывая непредсказуемое влияние на задержку во времени. Что касается биотических факторов, разные виды действуют как биотические факторы друг для друга, и их взаимоотношения включают хищничество, конкуренцию и симбиоз 48,49 . Кроме того, даже внутри одного вида существуют внутривидовые отношения.

    Характеристики вертикального вероятностного распределения рыбных ресурсов, полученные с помощью акустических методов рыболовства, отличаются от характеристик традиционного рыболовства (т.д., донные тралы и рыболовные сети со светодиодной подсветкой), которая имеет два измерения. Здесь было добавлено третье измерение, что сделало анализ вероятностного распределения рыбных ресурсов более всеобъемлющим и лучше продемонстрировало важность распределения плотности рыбных ресурсов в различных водных слоях. Стратификационные исследования плотности рыбных ресурсов улучшили оценку рыбных ресурсов. Он был более многомерным по сравнению с традиционным плоскостным анализом (например, модель оценки рыбных ресурсов, имитационная модель физической среды обитания).

    (PDF) Биотическая и абиотическая характеристика межандской долины реки Каука в Колумбии

    Сухие тропические леса (TDF) являются одними из наиболее уязвимых, но наименее изученных экосистем в мире. Колумбия — привилегированная страна для изучения TDF, поскольку этот лес встречается в шести различных географических регионах страны: долина реки Патия на юго-западе, долина Каука, средняя и высокая долина Магдалены, Сантандер и Норте-де-Сантандер, Карибское побережье и регион Ориноко.Таким образом, хотя засушливые леса в этих шести регионах имеют определенные характеристики, такие как сезонность сильных дождей, существуют различия в почвах и климате, которые приводят к различиям в составе сообществ растений, животных, грибов и микробов. Кроме того, в Колумбии существует смесь биологических элементов, которые поступают из TDF на севере в Карибском бассейне и Мексике и на юге из Эквадора, Бразилии и Боливии, что дает очень интересные биогеографические закономерности. Эта книга возникла из-за необходимости собрать основную информацию о биологии и экологии TDF в Колумбии, которая крайне необходима для обеспечения комплексного управления этими лесами, но почти полностью отсутствует.Кроме того, учитывая, что более 90% TDF в Колумбии было потеряно, а то, что осталось, является сильно фрагментированным, пространственный анализ и рекомендации по восстановлению засушливых лесов в Колумбии были важны. Первая часть книги содержит определение и общие характеристики TDF, а также общие сведения о том, как организмы адаптировались к жизни в этой экосистеме с контрастирующими влажными и засушливыми сезонами (глава 1). Вторая часть книги посвящена биоразнообразию ИВС Колумбии, включая растения (глава 2), птиц (глава 3), млекопитающих (глава 4), земноводных (глава 5), пчел (глава 6) и навозных жуков (глава 7). ).В целом знания об этих различных организмах очень ограничены и несбалансированы. По сравнению с растениями, млекопитающими, земноводными и птицами, систематика которых относительно хорошо известна, отсутствие базовой таксономической информации о насекомых, таких как пчелы и навозные жуки, значительно ограничило изучение этих организмов. Например, несмотря на то, что исследования, проведенные в других странах, показали, что более половины сухих лесных растений опыляются пчелами, в Колумбии не проводилось никаких интенсивных исследований на пчелах, использующих тенофовир.Фактически, единственное всестороннее исследование пчел, проведенное в Колумбии, было проведено в влажных тропических лесах Антиокии. То немногое, что мы знаем о пчелах TDF из Колумбии, получено из обзора коллекций нескольких музеев естествознания в Соединенных Штатах и ​​нескольких исследований, проведенных в сухих лесах недалеко от Санта-Марты. Тот факт, что эта небольшая попытка отбора проб привела не только к 10 новым видам, но и к новому роду пчел для Колумбии, отражает наше почти полное невежество в отношении пчел из TDF в стране.Точно так же почти половина навозных жуков TDF не была классифицирована по видам, и проверка видов показала, что многие уже классифицированные виды на самом деле являются двумя или более видами. Эти сомнительные знания о пчелах и навозных жуках TDF вызывают тревогу в связи с настоятельной необходимостью активизировать исследования насекомых в этих лесах, где, несомненно, разнообразие видов намного выше, а модели эндемизма намного сложнее, чем мы признаем в настоящее время. Например, в главе 3 говорится, что большинство птиц в TDF являются насекомоядными, что свидетельствует о высокой численности насекомых в этой экосистеме.Более того, полностью отсутствуют знания об услугах экосистемы опыления, борьбы с вредителями, продуктов питания и круговорота питательных веществ, обеспечиваемых насекомыми TDF окружающим плантациям и сельскохозяйственным территориям. Исследования растений, птиц, млекопитающих и земноводных в засушливых лесах Колумбии находятся в зачаточном состоянии, хотя систематика этих организмов в основном решена. Например, глава 2 представляет собой первое исследование по сбору данных о видах растений из TDF из шести различных регионов Колумбии, где встречается эта экосистема.Однако очевидно, что даже эта базовая информация недостаточна в некоторых регионах страны с засушливыми лесами. Несмотря на эти ограничения, анализ флористического состава TDF из разных регионов Колумбии выявил заметные различия во флоре этих лесов в трех крупных районах страны: Карибском бассейне, долинах Каука и Магдалены и Льяносе. В первых двух областях обитает почти 55% видов растений, что подтверждает гипотезу о том, что эти два региона были связаны как минимум последние 10 000 лет.Однако эти результаты должны быть дополнены данными о численности, а не только о наличии видов из TDF, а также о филогенетическом и функциональном разнообразии. Кроме того, отсутствует информация об экологических процессах и экосистемных услугах, таких как стабилизация почвы, круговорот питательных веществ, регулирование воды и климата, которые растения и почвенные организмы, связанные с растениями из TDF, обеспечивают в Колумбии. Точно так же несколько исследований, проведенных ранее на птицах из засушливых лесов Колумбии, в основном состояли из инвентаризаций видов из определенных регионов TDF.Глава 3 представляет собой первое исследование целых сообществ птиц из засушливых лесов с данными о наличии, а также численности видов в градиенте осадков во всем регионе TDF в долине Магдалены. Результаты этого исследования показывают удивительную и сильную прямую связь между количеством осадков и разнообразием видов птиц, а также присутствием видов птиц из более влажных лесов в TDF. Это говорит о том, что вода является критически важным ресурсом для птиц в низинных лесах и что птицы мигрируют в ИВС.Более того, низкий круговорот видов между Карибским бассейном и долинами Каука и Магдалена совпадает с результатами, полученными на растениях, и требует дополнительных исследований экологии и популяционной генетики птиц TDF во всех регионах, где эта экосистема встречается в Колумбии. Вода также является ключевым ресурсом для земноводных и млекопитающих, обитающих в засушливых лесах. Самый крайний случай — это земноводные, которые напрямую зависят от воды для дыхания через кожу и поддержания температуры своего тела.Как следствие, расселение земноводных по новым типам местообитаний обычно ограничено. Несмотря на то, что большинство земноводных зависят от воды для своего воспроизводства, те, кто населяет TDF, разработали серию стратегий, которые позволяют им колонизировать, выживать и воспроизводиться в засушливых условиях, где доступность воды колеблется и ограничена. Следовательно, TDF в основном характеризуются высоким эндемизмом амфибий. Однако в Колумбии надежные данные о географическом распространении видов земноводных все еще отсутствуют и крайне необходимы для выявления угроз и пробелов в области сохранения.Ограниченные знания, которые существуют в настоящее время, указывают на то, что существует 58 видов амфибий, находящихся под угрозой (UICN), и более 80% этих видов встречается в регионах, где TDF был потерян на более чем 50% территории. Больше всего беспокоит тот факт, что географические районы с наибольшим видовым разнообразием земноводных не совпадают с охраняемыми территориями TDF. Подобно земноводным, некоторые млекопитающие приобрели морфологические и физиологические адаптации, которые позволяют им выживать и воспроизводиться в TDF.Другие демонстрируют поведенческие модели, такие как временная миграция и сезонные изменения рациона, посредством которых они используют ресурсы TDF только временно, когда они доступны. Исследования, проведенные в других странах, выявили высокий уровень эндемизма среди млекопитающих в TDF. В Колумбии, где исследования млекопитающих не проводились во всех регионах засушливых лесов, известно только три эндемичных вида млекопитающих. Однако, учитывая, что Колумбия является пятой страной по разнообразию млекопитающих в мире, возможно, что это число будет расти по мере того, как будут проводиться дополнительные исследования TDF.Тем более, что в Колумбии исследования млекопитающих засушливых лесов проводились в основном в сильно деградированных небольших географических районах и на определенных группах млекопитающих. Для этой книги присутствие и численность всех видов млекопитающих были зарегистрированы в TDF на большой территории Карибского региона. В сухих лесах, погруженных в трансформированные матрицы, было обнаружено в общей сложности 60 видов млекопитающих, что составляет 12% всех видов млекопитающих Колумбии и 31% видов Карибского региона. Вызывает тревогу то, что 95% этих видов находятся под угрозой исчезновения, включая два эндемичных подвида приматов, находящихся под угрозой исчезновения.Более того, есть несколько видов, которые, хотя и были зарегистрированы в районе исследования, живут в очень густонаселенных популяциях в очень небольших лесных участках, где они очень восприимчивы к охоте, генетической изоляции и болезням. Вся эта информация указывает на то, что засушливые леса в Колумбии чрезвычайно фрагментированы и нарушены, поэтому связанное с ними биоразнообразие находится под критической угрозой исчезновения. Пространственный анализ, проведенный для этой публикации (глава 8), показывает, что в стране осталось менее 4% от первоначального покрытия зрелого тенофовира.Еще 5% остатков TDF остаются с некоторой степенью деградации, что означает, что более 90% национального TDF было обезлесено. Более 60% этих обезлесенных земель в настоящее время используются для животноводства или сельского хозяйства, а более 70% деградированы или подверглись эрозии. Более того, более 65% обезлесенных земель ИВС подвержены опустыниванию. Это указывает на то, что рекомендацию Национального института географии им. Агустина Кодацци (IGAC) об использовании участков TDF для сельского хозяйства и животноводства необходимо срочно изменить.Кроме того, учитывая сильно фрагментированное состояние TDF в Колумбии и его крайне низкую представленность в национальной системе охраняемых территорий (только 5% TDF осталось в стране), все усилия должны быть направлены на защиту небольшого сухого леса, оставленного частным лицам. земли. Фактически, большинство исследований, проведенных для этой книги, проводилось на частных фермах, где землевладельцы защищают засушливые леса по множеству причин. Таким образом, поиск стимулов, которые будут гарантировать сохранение TDF в будущем этими и другими землевладельцами, является единственным способом обеспечить выживание этого леса, его биоразнообразие и предоставляемые им экосистемные услуги.С другой стороны, существует очевидная потребность в восстановлении TDF и экосистемных услуг, которые он предоставляет во всех регионах Колумбии. В частности, засушливые леса стабилизируют почвы, останавливают эрозию и регулируют водные ресурсы, предотвращая опустынивание земель и обеспечивая продуктивность естественных, сельскохозяйственных и животноводческих систем. Учитывая сезонность дождей в засушливых лесах, восстановление засушливых лесов может оказаться более сложной задачей, чем восстановление других экосистем. С этой целью в главе 9 приводятся руководящие принципы по основным видам растений, инструментам и процессам, способствующим восстановлению сухих тропических лесов.Эта книга представляет собой только начало долгого пути к пониманию распределения, биоразнообразия, изменений, восстановления и экосистемных услуг TDF в Колумбии. Мы надеемся, что его публикация будет способствовать научным исследованиям, сохранению и устойчивому управлению TDF в нашей стране, что очень важно, если мы не хотим, чтобы TDF существовал только в таких книгах, как эта.

    Полногеномная идентификация и характеристика семейства генов SOD (супероксиддисмутазы), реагирующих на абиотический стресс, у Brassica juncea и B.рапа | BMC Genomics

    Идентификация, полногеномное распределение и хромосомное картирование генов SOD у видов Brassica

    С помощью опубликованного генома , была поставлена ​​задача идентифицировать гена SOD в B. juncea и B. rapa . достигнуто. Предполагаемые совпадения, идентифицированные после анализа последовательности белков с сообщенными SOD, были проверены на наличие доменов SOD с использованием различных инструментов биоинформатики, таких как CDD, InterProScan, Pfam, SMART и ScanProsite.Наконец, 29 и 18 генов-кандидатов SOD были получены в B. juncea и B. rapa соответственно . Мы предлагаем назвать эти гены SOD CSD, MSD и FSD. Названия генов, идентификаторы последовательностей и положения генома идентифицированных SOD указаны в таблицах 1 и 2. Число гена SOD в случае B. juncea было выше по сравнению с 7 в A. thaliana, 18 в G. hirsutum, 8 в S.bicolor, 23 в T. aestivum, 9 в S. lycopersicum [16,17,18,19, 44].

    Таблица 1 Идентификация генов SOD из B. juncea и их физико-химические и биохимические свойства Таблица 2 Идентификация генов SOD из B. rapa и их физико-химические и биохимические свойства. химические свойства

    Гены SOD , идентифицированные в B.juncea , присутствовали как в субгеномах A, так и в B, причем большинство из BjuSOD были расположены на хромосоме A9 (6 генов), за которой следует хромосома B2 (3 гена). , хромосомы A1, A10, B3 и B1 имели по 2 гена на каждой хромосоме, A4, B4, A8, A7, B7, A5, A6, B8 и A3 имели по одному гену, и была построена карта, показывающая расположение хромосомы (рис.1а). Также было предсказано расположение генов SOD на хромосомах B. rapa . Хромосома A9 из B. rapa имела 4 гена, тогда как каждая хромосома A1, 3, 4 и 6 несла по 2 гена SOD , как показано на хромосомной карте (рис. 1b). Наши результаты свидетельствуют о том, что гены SOD широко распространены в геномах B. rapa и B. juncea.

    Рис.1

    Хромосомное картирование генов SOD ( a ) на A и B хромосомах Brassica juncea и ( b ) A хромосом B.Рапа . Черные линии указывают хромосомное положение соответствующих генов. Номера хромосом представлены под хромосомами, а вертикальная шкала показывает размер хромосомы, при этом CSD, MSD и FSD отмечены красным, желтым и зеленым цветами соответственно

    Структурное исследование генов SOD

    Структурная эволюция генов SOD наблюдали через интрон-экзонные структуры, генерируемые сервером GSDS, как показано на рис.2а-б. Число интронов варьировало от 2 до 9, 1–7 и 3–8 в BjuCSD, BjuMSD и BjuFSD соответственно (Таблица 1). В случае B. rapa номер интрона варьировал от 2 до 7, 5 и 3–7 в BraCSD, BraMSD и BraFSD соответственно (таблица 2). Интрон состоял из трех фаз: 0-фаза, 1-фаза и 2-фаза. Большинство генов B. juncea имело 0 фазовых интронов с процентом около 58,19%, тогда как 31,64% интронов находились в 1 фазе и только 10.17% интронов появилось в фазе 2. Наблюдалось, что интроны в случае B. rapa находятся только в 0 фазе и 1 фазе, при этом 61,97% находятся в 0 фазе и 38,03% в 1 фазе. Интроны содержали нуклеотиды «AG» и «GT» в 5′- и 3′-сайтах сплайсинга соответственно. Подобная организация интрон-экзон также наблюдалась у A. thaliana .

    Рис. 2

    a Филогенетическое дерево, анализ структуры гена и мотивов генов BjSOD . Эволюционные отношения между г.juncea и A. thaliana показано на (A). Представлена ​​организация интронов / экзонов в генах SOD ; желтые квадраты, изображающие экзоны, разделенные интронами тонкими линиями. Синие прямоугольники обозначены UTR в (B), 0 = интронная фаза 0, 1 = интронная фаза 1 и 2 = интронная фаза 2. Анализ консервативных мотивов проводили с использованием инструмента анализа последовательности на основе MEME-мотивов, и консервативные мотивы показаны (C). Всего было идентифицировано 10 консервативных доменов. b Филогенетическое дерево, структура гена и анализ мотивов генов BraSOD .Эволюционная взаимосвязь между B. rapa и A. thaliana показана на (A). Представлена ​​организация интронов / экзонов в генах SOD ; желтые квадраты, изображающие экзоны, разделенные интронами тонкими линиями. Синие прямоугольники обозначены UTR в (B), 0 = интронная фаза 0, 1 = интронная фаза 1 и 2 = интронная фаза 2. Анализ консервативных мотивов проводили с использованием инструмента анализа последовательности на основе MEME-мотивов, и консервативные мотивы показаны (C). Всего было идентифицировано 10 консервативных доменов

    Физико-химическая характеристика белков SOD

    Предсказанный белок, кодируемый генами SOD , и их физико-химический анализ выявил ряд нижеупомянутых параметров, таких как: длина аминокислоты 84-646 (минимум — максимум), молекулярная масса 8.79–70,88 кДа и pI 4,36–9,57 в случае B. juncea. Полученная вариация в случае B. rapa составляла 54–657, 6,20–72,17 кДа и 3,76–8,97 для длины аминокислоты, молекулярной массы и pI соответственно (таблицы 1 и 2). Белки SOD были классифицированы на основе их доменного состава на 3 группы: 12 BjuCSD, 7 BjuMSD и 10 BjuFSD. Классификация в B. rapa была аналогична 8 BraCSD, 4 BraMSD и 6 BraFSD. Анализ предполагаемых последовательностей белка SOD с использованием базы данных Pfam предсказал присутствие домена Cu-ZnSOD (pfam00080) во всех Cu-ZnSOD, тогда как альфа-шпилечный домен Fe-MnSOD и C-концевой домен Fe-MnSOD (pfam 00081, pfam02777 соответственно) присутствовали в Fe-MnSOD.

    На основании предсказания pI, BjuCSD и BjuFSD были кислыми по природе, за исключением BjuBCSD1c и BjuAFSD3c, которые были основными по природе . BjuMSD носили смешанный характер. Аналогичным образом, BraCSD и BraFSD были кислыми по природе, за исключением двух основных по природе, а именно BraCSD1a и BraFSD3b, тогда как снова BraMSD были смешанными по природе.

    Субклеточная локализация белков SOD, предсказанная ProtComp v9.0, показала, что 8 членов (BjuCSD 1a, 1b, 1c, 1d, 4, 5, 6, 8) были локализованы в цитоплазме; 2 члена (BjuCSD 2a и 7) были обнаружены в хлоропластической области; BjuCSD 3 и 2b в пероксисоме и ядре соответственно.Все BjuMSD, вероятно, располагались в митохондриях, а BjuFSD — в хлоропластической области. Аналогично, для B. rapa расположение белков SOD ожидалось как BraCSD 5,4,2a, 1b, 1a в цитоплазме, BraCSD6 в хлоропласте; BraCSD2b и 3 в ядре и пероксисоме соответственно. Местом, предусмотренным для BraMSD, была митохондрия, а для BraFSD — хлоропласт.

    Анализ структуры белка

    Была предсказана структура белка, включая его первичную, вторичную и третичную структуры.Также различные участки связывания металлов, консервативные остатки, образующие дисульфидные связи, остатки, образующие оболочку, были предсказаны на основе третичных структур, полученных с помощью I-TASSER. Было обнаружено, что белки SOD демонстрируют высокую степень консервативности на основании результатов множественного выравнивания последовательностей. Многие сайты связывания металлов были обнаружены в CSD, FSD и MSD. Основными обнаруженными сайтами были сайты связывания атомов меди (His-100, 102 и 174) и сайты связывания цинка (His-125, 134 и Asp-137) в белках CSD (дополнительный файл 2a и Дополнительный файл 3а).Также мостиковый остаток гистидина (His-117) и консервативные остатки цистеина (Cys-111 и 200) участвуют в образовании дисульфидной связи. Эти остатки высококонсервативны в белках CSD [45]. Консервативными остатками связывания металлов в MSD были His-55, 103 и 196 и Asp-192 [46] (дополнительный файл 2b и дополнительный файл 3b). В белках FSD консервативными группами остатков были His-44, 97 и 185 и Asp-181, образующие тригонально-пирамидную структуру вокруг атома Fe. Атом Fe внедрен в полость, покрытую и защищенную оболочкой, образующей остатки His-47, Tyr-51, Gln-91 и Trp-197 [47] (дополнительный файл 2c и дополнительный файл 3c).Все эти остатки являются высококонсервативными по природе, о чем свидетельствуют различные отчеты.

    Третичные структуры (дополнительные файлы 4, 5 и 6) и результаты множественного выравнивания последовательностей показали разницу между CSD, FSD и MSD. Белки CSD показали восемь антипараллельных β-цепей. С другой стороны, FSD и MSD состоят из α-спиралей и антипараллельных β-листов. У FSD было девять α-спиралей и три антипараллельных β-листа, тогда как у MSD было семь α-спиралей и три антипараллельных β-тяжи. Кроме того, консервативная сигнатура Cu 2+ и Zn 2+ — сайты связывания и сайт связывания металла в FSD и MSD также были показаны при множественном выравнивании последовательностей белков.

    Доменная структура для каждого белка SOD была проанализирована с использованием pfam, который показал присутствие домена с ~ 140 аминокислотными остатками (Cu-ZnSOD pfam00080) во всех белках CSD как в B. juncea , так и в B. rapa. Более того, дополнительные домены, такие как домен, связанный с тяжелым металлом (HMA pfam00043) из ~ 57 аминокислотных остатков, были обнаружены в четырех BjuCSD4, 6, 7 и 8, BraCSD6 и BraCSD4; обратная транскриптаза 3 (RVT-3 pfam13456) из ~ 66 аминокислотных остатков была обнаружена в BjuACSD4 и BjuCSD1d; рибосомальный_L18p (R_L18p pfam 00861) из ~ 118 аминокислотных остатков был обнаружен в BjuBCSD1c и BraCSD1a; helix-loop helix (HLH pfam 00010) ~ 49 аминокислотных остатков обнаружено в BjuACSD2b и BraCSD2b .

    В случае MSD обе супероксиддисмутазы железа / марганца, альфа-шпилечный домен, pfam 00081 из ~ 85 и супероксиддисмутазы железа / марганца, C-концевой домен, pfam 02777 из ~ 104 аминокислотных остатков были обнаружены во всех BjuMSD и BraMSD . , ассоциированные с MSD, были обнаружены еще три домена, а именно Ribosomal_S26e (R_S26e pfam 01283) из ~ 107 аминокислотных остатков в BjuAMSD1c; Область связывания РНК Gar1 / Maf1 (Gar1 pfam 04410) из ~ 81 аминокислотного остатка в BjuAMSD1d и BraMSD2; Глутатионпероксидаза (GSHPx pfam 00255) из ~ 37 аминокислотных остатков в BjuAMSD1d . Белки FSD у обоих видов показали присутствие доменов pfam 00081 и pfam 02777 с последовательностью ~ 86 и 118 аминокислотных остатков соответственно вместе с четырьмя дополнительными доменами, а именно доменом pfam 00255 и доменом pfam 04410 в BjuBFSD2b; Домен пептидазы_C14 (P_C14 pfam 00656) из ~ 193 аминокислотных остатков и домен цинкового пальца LSD1 (Zf-LSD1 pfam 06943) из ~ 23 аминокислотных остатков в BraFSD1.

    Анализ консервативных мотивов

    Белковые последовательности предсказанных SOD тестировали на наличие консервативных мотивов.Сервер MEME предсказал в общей сложности 10 консервативных мотивов, широко распределенных в последовательностях SOD как в B. juncea, так и в B. rapa . Последовательности мотивов и паттерны доменов белков SOD как в B. juncea , так и в B. rapa показаны в дополнительном файле 7a, b и дополнительном файле 8a, b соответственно.

    Большинство BjuCSD обнаруживают присутствие мотивов 2 и 5, соответствующих AtCSD (рис. 2a). Pfam-анализ этих мотивов выявил их родство с (Cu-ZnSOD домен pfam00080), который содержит сигнатуры CSD и консервативные сайты связывания Cu 2+ и Zn 2+ (дополнительный файл 7a, b).Эти сигнатуры мотивов были дополнительно подтверждены программой ScanProsite, которая дала нам аналогичные результаты. Мотив 8 был специфически связан с BjuCSD 4, 8, 6 и 7 , , который соответствует домену HMA_2 (pfam00403) длиной семьдесят аминокислотных остатков, который связан с белком, который детоксифицирует ионы металлов. BjuFSD состояли из комбинации мотивов 1,3,4,6, 9 и 10, которые были связаны с (Fe-MnSOD домен pfam00081, pfam02777), тогда как BjuMSD состояли из 3,4,6,7 и 9 мотивов, которые включали домен Fe-MnSOD (pfam00081, pfam02777).Было обнаружено, что мотив 1 и 10 связан с BjuFSD, тогда как мотив 7 связан с BjuMSD . Мотив 4, обнаруженный как в FSD, так и в MSD, включает консервативный металлсвязывающий домен «DVWEHAYY» FSD и MSD. Данные были проанализированы с использованием базы данных pfam и перепроверены с помощью ScanProsite, который подтвердил наши результаты.

    Всего было идентифицировано 10 мотивов для B. rapa , показанного на фиг. 2b. Мотивы 1, 4, 6 и 10 были обнаружены в BraCSD, подобных модельным растительным AtCSD. Эти мотивы были связаны с (доменом Cu-ZnSOD pfam00080), содержащим консервативную сигнатурную последовательность и сайты связывания Cu 2+ и Zn 2+ (дополнительный файл 7b).Мотив 9 был дополнительным мотивом, обнаруженным в трех CSD (BraCSD 5, 6 и 4), которые содержали домен HMA (pfam00403). Мотивы, идентифицированные в BraFSD, представляли собой комбинацию 2, 3, 4, 5 и 8, которые содержали (Fe-MnSOD домен pfam02777 и pfam00081), аналогичный всем AtFSD. BraMSD содержали комбинацию мотивов 2, 4, 5 и 7, которая включала домен Fe-MnSOD (pfam00081 и pfam02777). Дифференцирующих мотивов между BraFSD и BraMSD было 8 и 7 соответственно. Мотив 3 содержал консервативный металл-связывающий домен «DVWEHAYY» для FSD и MSD.

    GO анализ генов SOD

    Три характеристики генов, а именно «биологические процессы», «молекулярные функции» и «клеточные компоненты», помогают нам понять функционирование белков на молекулярном уровне. Аннотации генов SOD как B. juncea , так и B. rapa были предсказаны с помощью инструмента Blast2GO. Аннотация «Клеточные компоненты» предсказывала, что SOD будут присутствовать в цитозоле, хлоропласте, пероксисоме, митохондрии, что соответствует результатам субклеточного предсказания для белков SOD.В соответствии с характеристикой «Молекулярные функции» гены участвовали в «активности супероксиддисмутазы» (GO: 0004784), гены Cu-ZnSOD имели «связывание с ионами меди» (GO: 0005507) и «связывание с ионами цинка» (GO: 0004784). : 0008270), все гены Mn-FeSOD имели «связывание с ионами металлов» (GO: 0046872). Кроме того, несколько Cu-ZnSOD проявляли «активность шаперона супероксиддисмутазы меди» (GO: 0016532). Результаты аннотации для «Биологических процессов» показали, что гены обладают «удалением супероксидных радикалов» (GO: 0019430) и «окислительно-восстановительным процессом» (GO: 0055114).Также было обнаружено, что гены SOD участвуют в реакции на биотические и абиотические стимулы, такие как бактерии (GO: 0042742), свет (GO: 0071484), УФ-B (GO: 0071493), соль (GO: 0009651) и озон (GO: 0010193). Предсказание аннотаций онтологии генов SOD в B. juncea и B. rapa было выполнено с учетом гомологии с SOD A. thaliana (дополнительный файл 9a, b).

    Филогенетический анализ

    Эволюционное родство SOD между Brassica и A.thaliana исследовали путем выравнивания нескольких последовательностей белков SOD и построения филогенетического дерева для идентифицированных генов SOD с использованием CLUSTALW и MEGA 7.0 соответственно. Гены BjuSOD были сгруппированы в 2 основные группы: CSD и FSD-MSD, которые были дополнительно разделены на 6 подгрупп. Группа I содержала 2 подгруппы Ia, Ib, представленные фиолетовым и синим цветами соответственно, где каждый цвет представляет FSD и MSD; тогда как группа II содержала 4 подгруппы IIa, IIb, IIc и IId, представленные красным, зеленым, коричневым и желтым цветами соответственно (рис.2а). Следуя субклеточным предсказаниям (Таблица 1), упорядочение всех подгрупп группы I может быть основано на субклеточных положениях FSD и MSD, наблюдаемых в SOD у T. aestivum [18]. Очень похожие BjuCSD были помещены вместе в филогенетическое дерево. Пероксисомальный BjuACSD3,5 был сгруппирован с пероксисомальным AtCSD3 в подгруппе IIb со значением ботинок (89%). Члены подгруппы IIa сгруппировали вместе цитозольный BjuCSD со значением bootrap (53%), за исключением BjuBCSD7 , который был хлоропластным по происхождению.Было предсказано, что члены группы IId имеют цитоплазматическую природу и были сгруппированы вместе. Члены группы IIc были хлоропластами по происхождению и были помещены вместе со значением бутстрапа до (90%), но ядерный BjuACSD2b также был помещен в ту же группу. Результаты соответствуют предыдущим проверенным исследованиям, за некоторыми исключениями в случае устройств BjuCSD . Дерево, показывающее гена SOD в B. rapa (рис. 2b), было разделено на 2 группы, такие как B.juncea , которые в дальнейшем были разделены на подгруппы, представленные разными цветами. Группа I содержала 2 подгруппы Ia и Ib, представленные пурпурным и темно-зеленым цветами соответственно, где фиолетовый показывает FSD, а темно-зеленый показывает MSD. Группа II содержит 4 подгруппы, в которых различные члены CSD выделены красным, небесно-голубым, желтым и зеленым как попугай цветами, представляющими подгруппы IIa, IIb, IIc и IId соответственно. Два гена BraMSD2 и BraFSD4 были отдельно размещены на дереве в группе I.

    Другое филогенетическое дерево, построенное между B. rapa и B. juncea , показало четкую кластеризацию наиболее родственных SOD (дополнительный файл 10). Кластеризация явно была основана на предсказании субклеточной локализации. Например, BjuACSD5 и BraCSD5 ; BjACSD2b и BraCSD2b ; BjuACSD3 и BraCSD3 были сгруппированы вместе в одних и тех же кладах с очень высокими значениями начальной загрузки (99, 98 и 98% соответственно).При анализе было обнаружено, что эти гены расположены на тех же хромосомах, что и их аналоги, а также у них был аналогичный номер интрона.

    Дополнительное филогенетическое дерево, построенное с использованием известных последовательностей SOD из A. thaliana, Z. mays, R. sativus, C. sativus, B. napus и идентифицированных последовательностей SOD из B, rapa и B. juncea продемонстрировали аналогичный образец кластеризации белков SOD в две группы CSD и FSD-MSD, показанные на рис. 3. B. juncea и B.rapa показали тесную кластеризацию друг с другом, а затем с A. thaliana . CSD и FSD-MSD были четко разделены на клады однодольных и двудольных. Также кластеризация белков, скорее всего, подтверждалась субклеточными прогнозами, сделанными для SOD. Например, BjuBFSD1b, BjuAFSD1a, BraFSD1 и AtFSD1 были помещены вместе с высоким значением bootrap (95%), все эти белки расположены в хлоропласте.

    Рис.3

    Филогенетическое дерево генов SOD от ортологичных видов A.thaliana, B. napus, B. rapa, B. juncea, C. sativa, R. sativus и Z. mays . Анализ Neighbor-Joining был выполнен со значением начальной загрузки 1000 с использованием программы Mega 7. Для вычисления эволюционного расстояния использовался метод поправки Пуассона. Красные, желтые, серые, темно-синие, небесно-голубые, черные и розовые точки обозначают B. juncea, B. rapa, Z. mays, C. sativa, R. sativus, A. thaliana и B. napus SOD соответственно

    Анализ цис-регуляторных элементов

    Далее регуляторная роль BjuSOD была изучена путем сбора области 1500 п.н. перед генами SOD из B.juncea из базы данных Brassica и элементы транскрипционного ответа BjuSOD были предсказаны с помощью инструмента PlantCARE. Все промоторы-кандидаты BjuSOD обладали типичными блоками СААТ и ТАТА, которые являются основным цис-действующим элементом в областях промотора и энхансера. Также были предсказаны регуляторные цис-действующие элементы, которые, вероятно, будут участвовать в стрессореактивности и связывании транскрипционного фактора (TF) (рис. 4).

    Рис. 4

    Промоторы BjuSOD , демонстрирующие цис- действующих регуляторных элемента, реагирующих на стресс. цис- -элементы с функциональным сходством представлены одинаковой цветовой кодировкой

    Прогноз был сгруппирован в три основных типа цис-действующих регуляторных элементов, которые тем или иным образом регулируют уровни генов. Во-первых, 10 гормонально-зависимых регуляторных элементов, ABRE, ERE, TCA-элемент, TGACG-мотив, CGTCA-мотив, GARE, P-box, TATC-box, TGA-элемент, AuxRR-core, которые показали родство с абсцизовой кислотой ( Ответы ABA), этилена, салициловой кислоты (SA), метилжасмоната (MeJA), гиббереллина (GA) и ауксина (IAA) соответственно были идентифицированы в промоторах BjuSOD .Второй тип регуляторных элементов, обнаруженных в промоторах BjSOD , был элементами, чувствительными к стрессу. Стресс-чувствительных регуляторных элементов было девять, а именно: ARE, MBS, MRE, TC-rich element, HSE, LTR, WUN, Box-W1, W box, которые реагировали на анаэробную индукцию, индуцируемые засухой, индуцируемые светом, защиты и стресса, тепла. стресс, низкотемпературный стресс, ранение, грибковое поражение и реакция на рану и патоген соответственно. Третья группа представляла собой светочувствительные регуляторные элементы, которые включали 33 типа различных элементов, предсказанных в промоторах BjuSOD .Различные регуляторные элементы, идентифицированные в нашем исследовании, подтверждают тот факт, что гены также играют решающую роль в различных типах механизмов стресса.

    Анализ экспрессии генов при абиотических стрессах

    Паттерны экспрессии реагирующих на абиотический стресс генов SOD как у B. juncea , так и у B. rapa видов были предсказаны с использованием данных RNA-Seq, доступных в базе данных SRA NCBI. Экспрессионный анализ проводился в условиях жары, холода, засухи и солевого стресса.Из 29 генов BjuSOD и 18 BraSOD , 10 генов BjuSOD и 14 BraSOD показали значительную дифференциальную экспрессию в условиях засухи, тепла, холода и солевого стресса, экспрессия была представлена ​​как кратное изменение с использованием тепловых карт (Дополнительные файлы 11 и 12). Затем дифференциально экспрессируемые гены проверяли с помощью экспериментов количественной ПЦР.

    Из 10 чувствительных к абиотическому стрессу гена BjuSOD , BjuCSD были активированы при всех стрессовых условиях, единственным исключением был BjuACSD3 , который, как было обнаружено, подавлялся при 30 DAP относительно для контроля холодового стресса. BjuFSDs обнаруживает повышенную регуляцию при холоде и солевом стрессе, тогда как экспрессия в условиях жары и засухи подавляется с понижением регуляции BjuAFSD3d при тепловом стрессе. BjuMSD был подавлен как при жаре, так и при засухе.

    Существенное кратное изменение наблюдалось у BjuACSD4 (3,5 раза), BjuAFSD3b (1,6 раза) , BjuAFSD3d (1 раз) и BjuAFSD2a (3,9 раза) при обработке засухи 4 часа, тогда как при обработке 8 часов момент времени эти гены показали снижение уровней экспрессии (рис.5а). Кратность изменения генов, наблюдаемая после 7 дней лечения, показала непрерывное снижение уровней экспрессии генов BjuACSD4 (0,6 раза), BjuAFSD3b (0,5 раза), BjuAFSD2a (1,4 раза). Экспрессия BjuAFSD3d показала повышение в 3 раза после продолжительной обработки засухой, а уровень экспрессии BjuBCSD8 также показал повышение в 1,6 раза после 7-дневной обработки (фиг. 5b). Проверка генов BjuSOD в условиях теплового стресса показала активацию BjuBCSD8 (2.16 раз) и BjuACSD4 (5,9 раза) (фиг. 5c), что соответствует аналогичной тенденции, предсказанной анализом дифференциальной экспрессии in silico. Гены BjuFSD показали незначительное кратное изменение, но было обнаружено, что уровни экспрессии снижались при более длительном лечении. Влажность почвы в пересчете на весовой метод составила 2,15 г.

    Рис. 5

    Относительный уровень экспрессии BjuSOD в тканях листа B.juncea и B. rapa при стрессе засухи ( a , b , d , e ) и тепловом стрессе ( c , f) соответственно с помощью RT-qPCR. Относительную экспрессию рассчитывали с использованием уровней транскрипции тканей контрольного листа в качестве эталона.

    Всего было обнаружено, что 14 гена BraSOD чувствительны к абиотическому стрессу. Профили экспрессии BraSOD при стрессе засухи можно сгруппировать в два типа на основе их паттернов экспрессии.Первый класс содержал BraSOD , которые активировались до 8 часов стресса засухи, а через 8 часов экспрессия этих генов снижалась до 12 часов обработки. В эту группу входили BraFSD4 и BraFSD3a, BraMSD1a и BraMSD1b, BraCSD6 и BraCSD4 . Вторую группу составили гены, экспрессия которых снижалась до 8 часов и уровень повышался при непрерывной обработке засухой до 12 часов. Список включал BraFSD3b, BraCSD1a, 1b, 2a и 3. Два гена показали снижение уровня экспрессии при увеличении временного интервала обработки ПЭГ BraCSD2b и BraCSD5. Экспрессия гена была обращена в случае засухоустойчивого сорта, где все BraCSD показали обратную экспрессию по сравнению с засухоустойчивым сортом. Только у BraMSD2 сходный паттерн экспрессии как у толерантного, так и у чувствительного сорта. Наблюдаемая тенденция изменения экспрессии при тепловом стрессе показала повышенную регуляцию BraSOD через 1 час термообработки, но затем при непрерывной обработке экспрессия всех генов снижалась у термостойкого сорта, тогда как в случае у чувствительного сорта экспрессия была повышена в течение периода тепловой обработки до 6 часов, но затем экспрессия снижалась до 18 часов.

    Проверка гена с помощью кПЦР показала повышающую регуляцию генов BraSOD в условиях стресса засухи, при этом полученный прирост уровней экспрессии был очень высоким при 8-часовой термообработке с кратным изменением BraFSD3b (7,2 раза), BraFSD4 (76,1 раз), BraMSD1a (2,4 раза), BraMSD1b (9,9 раз), BraMSD2 (16 раз), BraCSD1a (3,2 раза), BraCSD1b (13 раз 3), 9015a BraC 2,12 раза), BraCSD4 (20 раз) и BraCSD5 (16 раз).Подавление уровня экспрессии BraCSD3 наблюдалось от 3,2 до 1,6 раза при обработке в течение 8 часов (фиг. 5d). Гены показали снижение уровня экспрессии при обработке в течение 7 дней засухи со значительными кратными изменениями, наблюдаемыми в BraCSD6 (2,2 раза), BraCSD2a (1 раз), BraCSD1b (2,6 раза), BraCSD1a (2,1 сгиб), BraCSD3 (2,6 сгиба) (рис. 5д). Уровни экспрессии, полученные для теплового стресса, показали повышенную регуляцию в BraMSD2 (4.

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.