Организм и среда

Реферат: Организм и среда

Организм и среда

Реферат

«Организм и среда»

Введение

В процессе эволюции и напряженной борьбы за существование организмы освоили самые различные условия среды, и при этом сформировалось все современное разнообразие растений и животных, которое исчисляется примерно двумя миллионами видов. В свою очередь жизнедеятельность организмов оказала громадное влияние на неживую среду, которая усложнялась и эволюционировала вместе с развитием жизни.

Общая картина окружающей нас природы представляет не беспорядочное сочетание различных живых существ, а достаточно устойчивую и организованную систему, в которой каждый вид растений и животных занимает определенное место.

Мы знаем, что любой вид способен к неограниченному размножению и может быстро заселить все доступное ему пространство.

Очевидно, что одновременное совместное существование разнообразных живых существ возможно лишь при наличии особых механизмов, регулирующих ход размножения и определяющих пространственное распределение видов и численность особей.

Такая регуляция — следствие сложных конкурентных и иных взаимоотношений между организмами в процессе их жизнедеятельности. Большую роль при этом играют и влияния со стороны физических условий среды.

Изучение взаимоотношений организмов между собой и между организмами и физической средой обитания составляет содержание раздела биологии, получившего название экологии («ойкос» — жилище, убежище и «логос» — наука, греч.).

Экология опирается на обобщения и выводы большинства других разделов биологии, а также наук о Земле.

Экологические закономерности служат научной основой для рационального использования человеком естественных биологических ресурсов и для решения многих хозяйственных задач.

1. Среда и экологические факторы

Организм и факторы среды. В понятие внешней среды входят все условия живой и неживой природы, которые окружают организм и прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие, выживание и размножение. Среда всегда представляет собой сложный комплекс различных элементов. Отдельные элементы среды, действующие на организм, называют экологическими факторами.

Среди них различают две разные по своей природе группы:

1. Абиотические факторы — все влияющие на организм элементы неживой природы. К наиболее важным факторам относятся свет, температура, влажность и другие компоненты климата, а также состав водной, воздушной и почвенной среды.

2. Биотические факторы — всевозможные влияния, которые испытывает организм со стороны окружающих его живых существ. В современную эпоху исключительно большое влияние на природу оказывает деятельность человека, которую можно рассматривать как особый экологический фактор.

В природе внешние условия всегда в какой-то мере изменчивы. Каждый вид в процессе эволюции приспособился к определенной интенсивности экологических факторов и амплитуде их колебания.

Возникшие приспособления к конкретным условиям обитания наследственно закреплены.

Поэтому, будучи очень целесообразными для среды, в которой исторически сформировался вид, экологические адаптации ограничивают или даже исключают возможность существования в иной обстановке.

Разные экологические факторы: как, температура, газовый состав атмосферы, пища, действуют на организм различными путями. Соответственно различны морфологические и физиологические приспособления к ним.

Однако результаты влияния любого фактора экологически сравнимы, так как они всегда выражаются в изменении жизнеспособности организма, что в конечном итоге приводит к изменению численности популяции.

Интенсивность фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности, называется оптимальной или оптимумом.

Чем больше отклоняется значение фактора от оптимальной для данного вида величины (как в сторону понижения, так и в сторону повышения), тем сильнее угнетается жизнедеятельность.

Границы, за которыми существование организма невозможно, называют нижним и верхним пределами выносливости.

Так как оптимум отражает особенности условий в местах обитания, то он обычно неодинаков у разных видов. В соответствии с тем, какой уровень фактора наиболее благоприятен, можно различать виды: тепло- и холодолюбивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой и низкой солености воды и т. д.

Наряду с этим видовые приспособления проявляются также и в выносливости к степени изменчивости фактора. Узко приспособленными называют виды, выносящие лишь небольшие отклонения фактора от оптимальной величины; широко приспособленными — виды, способные выдерживать значительные изменения данного фактора.

Например, большинство обитателей моря узко приспособлены к относительно высокой солености воды, и снижение концентрации солей в воде для них губительно. Обитатели пресных вод также узко приспособлены, но к низкому содержанию солей в воде.

Однако есть виды, способные выносить очень большие изменения солености воды, например рыбка трехиглая колюшка, которая может жить как в пресных водах, так и в соленых озерах и даже в морях.

Приспособления к отдельным факторам среды в значительной мере независимы, поэтому один и тот же вид может обладать узкой приспособленностью к одному из факторов, например к солености, и широкой приспособленностью к другому, например, к температуре или пище.

Взаимодействие факторов. Ограничивающий фактор. На организм всегда одновременно действует очень сложный комплекс окружающих условий. Результат их совместного влияния не является простой суммой реакций на действие отдельных факторов.

Оптимум и границы выносливости по отношению к одному из факторов среды зависят от уровня других. Например, при оптимальной температуре повышается выносливость к неблагоприятной влажности и недостатку пищи.

С другой стороны, обилие пищи увеличивает устойчивость организма к изменениям климатических условий.

Однако такая взаимная компенсация всегда ограничена, и ни один из необходимых для жизни факторов не может быть заменен другим.

Поэтому при смене мест обитания или при изменении условий в данной местности жизнедеятельность вида и его способность к конкуренции с другими будет ограничиваться тем из факторов, который сильнее всего отклоняется от оптимальной для вида величины.

Если количественное значение хотя бы одного из факторов выходит за пределы выносливости, то существование вида становится невозможным, как бы ни были благоприятны остальные условия.

Например, распространение многих животных и растений к северу обычно ограничивает недостаток тепла, тогда как на юге ограничивающим фактором для тех же видов может оказаться недостаток влаги или необходимой пищи.

Взаимозависимость организмов и среды. Организм всецело зависит от среды и немыслим без нее. Но в процессе жизнедеятельности и непрерывного обмена веществ со средой растения и животные сами влияют на окружающие условия и изменяют физическую среду.

Возникающие в ней изменения в свою очередь вызывают у организмов необходимость новых экологических приспособлений. Масштабы и значение таких изменений неживой природы под влиянием деятельности живых существ очень велики.

Достаточно вспомнить, что фотосинтез растений привел к образованию современной атмосферы, богатой кислородом, которая стала одним из основных условий существования для большинства современных организмов.

В результате жизнедеятельности организмов возникла почва, к составу и характеру которой приспособились в процессе эволюции растения и животные. Изменился и климат, и возникли местные его особенности — микроклиматы.

2. Основные климатические факторы и их влияние на организм

Климат — один из главных компонентов внешней среды. Для жизни наземных растений и животных наибольшее значение имеют 3 элемента климата: свет, температура и влажность.

Важная особенность этих факторов заключается в их закономерной изменчивости как в течение года и суток, так и в связи с географической зональностью.

Поэтому и приспособления к ним имеют закономерный зональный и сезонный характер.

Свет. Солнечное излучение служит основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. Биологическое действие солнечного излучения разнообразно и обусловлено его спектральным составом, интенсивностью, а также суточной и сезонной периодичностью освещения.

В спектре солнечного излучения выделяются три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная.

Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого. Жизнь на Земле возможна лишь потому, что это коротковолновое излучение задерживается озоновым слоем атмосферы. До поверхности Земли доходит лишь небольшая часть более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300—0,400 мкм).

Они обладают высокой химической активностью и в большой дозе могут повреждать живые клетки. В небольших дозах ультрафиолетовые лучи необходимы человеку и животным. В частности, они способствуют образованию в организме витамина D.

Некоторые животные, например насекомые, зрительно различают ультрафиолетовые лучи.

Влияние видимых лучей с длиной волны о 0,400 до 0,750 мкм, на долю которых приходится большая часть энергии солнечного излучения, достигающего земной, поверхности, привело к возникновению у растений и животных ряда очень важных приспособлений.

Зеленые растения синтезируют органическое вещество, следовательно, и пищу для всех остальных организмов за счет энергии именно этой части спектра.

Все же для животных и бесхлорофильных растений свет не является обязательным условием существования, и многие почвенные, пещерные и глубоководные виды приспособились к жизни в темноте. Для большинства животных видимый свет является одним из важных факторов внешней среды. Он сильный раздражитель и принимает участие в регуляции многих процессов.

Особенно важна роль видимого света в поведении, в пространственной ориентировке. Даже многие одноклеточные животные отчетливо реагируют на изменение освещенности.

У более высокоорганизованных, начиная с кишечнополостных, уже есть специальные светочувствительные органы, а у высших форм (членистоногие, моллюски, позвоночные) параллельно и независимо развились сложные органы зрения — глаза и способность образного восприятия окружающих предметов.

Большинство животных хорошо различают спектральный состав света, т. е. обладают цветовым зрением. Развитие зрения привело к возникновению у животных разнообразных окрасок, помогающих скрываться от врага или узнавать особей своего вида. У растений возникли яркие окраски цветков, привлекающие опылителей, что облегчило перекрестное опыление.

Инфракрасные лучи с длиной волны более 0,750 мкм, не воспринимаемые глазом человека, являются важным источником тепловой энергии. Ими особенно богат прямой солнечный свет. Эти длинноволновые излучения, поглощаясь тканями животных и растений, вызывают их нагревание.

Многие холоднокровные животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный свет для повышения температуры тела, активно выбирая наиболее освещенные солнцем места. Световой режим в природе имеет отчетливую суточную и сезонную периодичность, которая обусловлена вращением Земли.

В связи с суточным ритмом освещения у животных возникли приспособления к дневному и ночному образу жизни. У каждого вида активность приходится на определенные часы суток.

В определенные часы суток открываются цветки многих растений, а у некоторых наблюдаются суточные движения листьев (например, у некоторых бобовых).

Почти все внутренние физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом и минимумом в определенные часы.

Большое экологическое значение имеет продолжительность дня. Она сильно изменяется с географической широтой и временем года. Только на экваторе продолжительность дня круглый год одинакова и равна 12 часам.

С удалением от экватора продолжительность дня летнего полугодия прогрессивно увеличивается, а зимнего — сокращается; самый длинный день приходится на 22 июня (летнее солнцестояние), а самый короткий — 22 декабря (зимнее солнцестояние).

За полярным кругом летом наблюдается непрерывный день, а зимой — непрерывная ночь, продолжительность которых у полюсов достигает 6 месяцев. В дни весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия продолжительность дня между полярными кругами всюду равна 12 часам.

От продолжительности дня и высоты Солнца над горизонтом зависит приток солнечного излучения на земную поверхность, поэтому с сезонными изменениями светового режима тесно связаны и температурные условия. Вследствие этого продолжительность дня служит важным экологическим фактором, регулирующим периодические явления в живой природе.

Температура. Все химические процессы, протекающие в организме, находятся в зависимости от температуры. Естественно поэтому, что большие изменения термических условий, которые часто наблюдаются в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных и растений.

Особенно ясно зависимость от внешней температуры выражена у организмов, не способных поддерживать постоянную температуру тела, т. е. у всех растений и большинства животных, кроме птиц и млекопитающих.

Подавляющее большинство наземных растений и животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит отрицательной температуры.

Верхний температурный предел развития неодинаков для разных видов, но редко бывает выше 40—45°С. Только немногие виды приспособились к жизни при очень высокой температуре. Так, в горячих источниках некоторые моллюски живут при температуре воды до 53°С, личинки мух-львинок — при 60°С, а некоторые сине-зеленые водоросли и бактерии живут при 70—85°С.

Оптимальная температура для развития зависит от условий обитания вида; для большинства наземных животных она колеблется в довольно узких пределах (15—30°С).

Организмы с непостоянной температурой тела называются пойкилотермными. У них повышение температуры вызывает ускорение всех физиологических процессов.

Поэтому, чем выше температура, тем короче время, необходимое для развития отдельных стадий или всего жизненного цикла.

Если при 26°С период от выхода из яйца до окукливания составляет 10—11 суток, то при температуре около 10°С он увеличивается в 10 раз, т. е. превышает 100 суток. Эта зависимость имеет очень правильный характер.

Установив опытным путем продолжительность развития данного вида животного или растения при различных температурах, можно с достаточной точностью определить ожидаемые сроки развития в природной обстановке. В природе температура всегда колеблется и часто выходит за уровень, благоприятный для жизни.

Это привело к возникновению у растений и животных специальных приспособлений, которые ослабляют вредное действие таких колебаний. Растения, например, при перегреве понижают температуру листа, увеличивая испарение воды через устьица.

Животные также могут несколько понижать температуру своего тела за счет испарения воды через дыхательную систему и кожные покровы.

Возможность активного повышения температуры у растений крайне мала, а у пойкилотермных животных заметна лишь у наиболее подвижных видов.

Так, у летающих насекомых вследствие усиленной работы мышц внутренняя температура может подниматься выше окружающей на 10—20с С и более.

У шмелей, саранчи и крупных бабочек она достигает во время полета 30—40°С, но с прекращением полета быстро снижается до уровня температуры воздуха.

Хотя у пойкилотермных организмов проявляется некоторая способность к терморегуляции, но она настолько несовершенна, что температура их тела зависит главным образом от температуры окружающей среды.

Только у некоторых общественных насекомых, особенно у пчел, возник более эффективный способ поддержания температуры путем коллективной терморегуляции.

Каждая отдельная пчела не способна сохранять постоянную температуру тела, но десятки тысяч пчел, составляющих семью, выделяют так много тепла, что в улье может поддерживаться постоянная температура 34— 35°С, необходимая для развития личинок.

Наиболее совершенной терморегуляцией обладают птицы и млекопитающие, т. е. теплокровные животные.

Способность поддерживать постоянную температуру своего тела — экологически очень важное приспособление, которое обеспечило значительную независимость высших животных от термических условий среды.

У большинства птиц температура тела несколько выше 40°С, а у млекопитающих обычно несколько ниже. Она сохраняется на постоянном уровне независимо от колебаний температуры окружающей среды. Так, при морозах около —40°С температура тела песца составляет 38°С, а у белой куропатки 43°С, т. е.

выше окружающей среды почти на 80°С. У примитивных австралийских млекопитающих — утконоса и ехидны — терморегуляция развита слабо, и температура их тела сильно зависит от окружающих условий. Несовершенна терморегуляция также у мелких грызунов и детенышей большинства млекопитающих.

Для существования животных в изменчивых условиях среды большое значение имеет не только способность к терморегуляции, но и поведение: выбор места с более благоприятной температурой, активность в определенное время суток, постройка специальных убежищ и гнезд в более благоприятном микроклимате и т. д. Так, летом многие обитатели степей и пустынь на жаркое время скрываются в норы, под камни, зарываются в песок, избегая перегрева. Весной и осенью, когда температура невысока, те же виды выбирают наиболее теплые, прогреваемые солнцем места.

Температура, как и световой режим, от которого она зависит, закономерно изменяется в течение года и в связи с географической широтой.

На экваторе температура, как и продолжительность дня, очень постоянна и круглый год держится на уровне, близком к 25°С. С удалением от экватора годовая амплитуда температуры увеличивается.

При этом летняя температура с повышением географической широты изменяется гораздо меньше, чем зимняя. Летом температура во всех пунктах остается в пределах обычной – нормы.

Следовательно, для существования животных и растений в климате умеренных и северных широт основное значение имеют приспособления не к температурным условиям лета, а к отрицательным температурам зимы.

Список литературы

1. Азимов А. Краткая история биологии. М.,1997.

2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.,2000.

3. Либберт Э. Общая биология. М.,1978 Льоцци М. История физики. М.,2001.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.

5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-139454.html

Организм и среда

Организм и среда

Живое органическое вещество на Земле, будучи чрезвычайно активным очагом специфической энергии, отличается вместе с тем исключительным разнообразием форм своего проявления.

Разнообразие этих форм есть результат длительного развития органического мира и приспособления его к изменчивой во времени и пространстве географической среде.

Организм неразрывно связан с окружающей средой и немыслим вне этой среды хотя бы уже потому, что одно из основных проявлений жизни (впрочем, не исчерпывающее собой качественной специфики жизненных процессов) есть обмен веществ.

Другие признаки живого: чувствительность, подвижность, рост, развитие, размножение, наследственность, изменчивость. Существование всякого организма слагается из принятия и накопления вещества (ассимиляция) и выделения и траты вещества (диссимиляция).

Среда — единственный источник веществ, из которых строит своё тело организм. Вне обмена веществ не может образоваться никакое вещество в организме.

Взаимодействие живых тел со средой есть непременное условие их сохранения и бытия, в противоположность неживым телам, для которых взаимодействие со средой является условием их уничтожения.

Ассимиляция — это способность живого воспринимать, видоизменять и уподоблять себе вещества внешней среды. Животные ассимилируют главным образом вещества органической природы, растения — неорганической. Но в обоих случаях в процессе ассимиляции неживое превращается в живое, внешнее во внутреннее. Организм всё время строит себя из веществ внешней среды на свой лад.

Диссимиляция (распад) представляет другую сторону единого противоречивого процесса обмена веществ. Она служит источником энергии, за счёт которой идут биохимические реакции синтеза (ассимиляции) и все другие проявления жизнедеятельности (движение и т. д.

), причём преобладают два типа источников энергии: реакции биологического окисления, лежащие в основе дыхания, и безокислительный распад преимущественно углеводов, т. е. реакции типа брожения. Важная особенность живой материи в том, что все биохимические реакции в обмене веществ протекают не в случайной, а в строго определённой последовательности, т. е.

упорядочены во времени, связаны в целостную систему. Это и обеспечивает, при наличии прекращающегося распада, постоянство состава и строения организма.

Обмен веществ является основой всех жизненных процессов. Связь организма со средой предполагает соответствие организма условиям его существования, адаптацию (приспособление) организма к среде.

Это и наблюдается в природе повсеместно, причём приспособление охватывает все свойства и особенности организмов — их форму, окраску, физиологические функции, поведение и т. д.

— и помогает организму наилучшим образом использовать среду, избавиться от опасности, облегчить нападение на жертву, обеспечить не только жизнь, но и размножение.

В результате чего и каким образом выработались приспособления организмов к среде? Что является побудительной причиной образования и совершенствования форм животных и растений, т. е. причиной развития органического мира, перехода простых форм в более сложные?

Повседневное наблюдение и опыт свидетельствуют, что при размножении организмы воспроизводят из поколения в поколение только себе подобных. Эта биологическая инерция, свойство потомства сохранять признаки своих родителей называется наследственностью. Другое свойство организма — его биологическая пластичность, способность изменяться по сравнению с родителями — носит название изменчивости.

Изменчивость есть результат влияния внешней обстановки, а также результат корреляции между органами и функциям организма, в силу чего изменение одних влечёт изменение других. Наследственность же определяется как свойство живого тела требовать определённых условий для своей жизни, своего развития и определённо реагировать на те или иные условия.

Если организм находит в окружающей его среде и ассимилирует то, что вполне соответствует его требованиям — он сохраняет сходство с родителями. Незначительные изменения среды, заключённые в некоторых сравнительно узких пределах, не меняют наследственности организма, так как не нарушают общего характера обмена веществ.

Однако всякая серьёзная перемена условий жизни, вызываемая жизнедеятельностью самого организма или изменением окружающей обстановки, неизбежно влечёт изменение типа обмена веществ. При этом, поскольку вне обмена веществ нет жизни, организм должен либо погибнуть, либо приспособиться к новым условиям, т. е.

измениться в соответствии с этими условиями, изменить свою наследственность.

Прибегая к переделке организмов, человек давно пользуется как изменчивостью, так и наследственностью.

Накопление и создание человеком определённых, им самим избранных признаков в каком-нибудь животном или растении путём использования изменчивости и наследственности называется искусственным отбором, подбором, или селекцией.

В селекции весьма крупную роль играет изменение человеком жизненных условий организма, изменение типа обмена веществ.

В природной обстановке, разумеется, действуют те же законы изменчивости и наследственности, однако здесь отбором управляет уже не человек, а борьба за существование, понимаемая в широком смысле как выживание наиболее приспособленных. В отличие от искусственного, отбор в природе, называемый естественным отбором, действует на пользу самого организма (а не человека).

Неизбежность естественного отбора вытекает из того, что в природе рождается особей данного вида больше, чем это позволяют наличные для их жизни условия.

Правда, огромное число зародышей и особей погибает независимо от степени их приспособленности к среде (поедание икры хищными рыбами, гибель попавших в воду семян наземных растений, наводнения, пожары и другие стихийные бедствия).

Вместе с тем огромное число особей, уцелевших от стихийной гибели, остаётся подверженным многим неблагоприятным условиям неодушевлённой природы, эпидемиям, нападению врагов, вынуждено бороться за пищу, свет, пространство, воду (в частности с представителями своего же вида, предъявляющего к окружающей обстановке аналогичные требования) и т. п. В этих условиях суждено сохраниться лишь тем: организмам, у которых есть признаки, доставляющие организму в создавшейся обстановке какое-нибудь преимущество для его существования и дальнейшего размножения. В результате изменчивости, наследственности и естественного отбора в пределах вида возникают разновидности. С течением времени признаки крайних разновидностей настолько расходятся, что из этих разновидностей образуются уже новые виды, а промежуточные разновидности, как менее приспособленные, вымирают в результате естественного отбора.

Таким образом, развитие органического мира имеет приспособительный характер. Многообразие форм живых существ — это многообразие форм приспособления, но приспособления относительного, временного, имеющего значение лишь в определённой жизненной обстановке. Меняется обстановка — прежняя приспособленность теряет своё значение.

Организм в самом себе не имеет никакого особого стремления к целесообразному изменению. Целесообразность в устройстве, функциях и поведении организма — это исторический результат длительного естественного отбора, а вовсе не изначальное свойство живой материи.

Вследствие непрерывного действия естественного отбора организм становится более совершенным по отношению к среде. Организмы всё время развиваются, и большинство их при этом усложняется. Вместе с тем в природе, наряду с прогрессом, обнаруживается и регресс и консерватизм.

Примером регресса могут служить высшие организмы, перешедшие к паразитическому образу жизни, а примером консерватизма — простейшие организмы, например корненожки, которые сравнительно мало изменились на протяжении геологических периодов, возможно потому, что живут они в очень медленно меняющейся среде и, следовательно, не получают стимулов к изменчивости.

Приспособление организма к среде ярче всего выражено в пределах той области, в которой он обычно обитает. Перенесённый в другую обстановку, организм и к ней может приспособиться, но степень и характер этого приспособления в значительной мере зависят от биологической пластичности организма.

Одни организмы в новой обстановке погибают, другие живут и размножаются, третьи живут, но не размножаются, что практически означает, что вид, к которому принадлежит данная особь, осуждён на гибель в новой обстановке, поскольку индивидуум не оставляет потомства.

Одни организмы живут, сохраняя старые привычки, другие эти привычки меняют. Например, австралийский чёрный лебедь на родине гнездится в ноябре-декабре, а в зоопарках южной Украины в марте-апреле, т. е.

в обоих случаях весной, но в разные месяцы года, в соответствии с течением климатических процессов в северном и южном полушариях.

Учение об естественном отборе может быть применено только в биологии. Оно не есть универсальная методология науки, его нельзя перенести на человеческое общество и законы развития этого общества.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://www.activestudy.info/organizm-i-sreda/

69)Организм и среда. Общие закономерности

Организм и среда

Экологические факторы

Среда обитания – это та часть природы,которая окружает живой организм и скоторой он непосредственно взаимодействует.Составные части и свойства средымногообразны и изменчивы. Любое живоесущество живет в сложном, меняющемсямире, постоянно приспосабливаясь к немуи регулируя свою жизнедеятельность всоответствии с его изменениями.

Отдельные свойства или элементы среды,воздействующие на организмы, называютсяэкологическими факторами. Факторы средымногообразны. Они могут быть необходимыили, наоборот, вредны для живых существ,способствовать или препятствоватьвыживанию и размножению. Экологическиефакторы имеют разную природу и спецификудействия. Среди них выделяют абиотическиеи биотические, антропогенные.

Абиотические факторы – температура,свет, радиоактивное излучение, давление,влажность воздуха, солевой состав воды,ветер, течения, рельеф местности – этовсе свойства неживой природы, которыепрямо или косвенно влияют на живыеорганизмы.

Биотические факторы – это формывоздействия живых существ друг на друга.Каждый организм постоянно испытываетна себе прямое или косвенное влияниедругих существ, вступает в связь спредставителями своего вида и другихвидов – растениями, животными,микроорганизмами, зависит от них и самоказывает на них воздействие. Окружающийорганический мир – составная частьсреды каждого живого существа.

Взаимные связи организмов – основасуществования биоценозов и популяций;рассмотрение их относится к областисин-экологии.

Антропогенные факторы – это формыдеятельности человеческого общества,которые приводят к изменению природыкак среды обитания других видов илинепосредственно сказываются на ихжизни.

В ходе истории человечестваразвитие сначала охоты, а затем сельскогохозяйства, промышленности, транспортасильно изменило природу нашей планеты.

Значение антропогенных воздействий навесь живой мир Земли продолжаетстремительно возрастать.

Хотя человек влияет на живую природучерез изменение абиотических факторови биотических связей видов, деятельностьлюдей на планете следует выделять вособую силу, не укладывающуюся в рамкиэтой классификации. В настоящее времяпрактически судьба живого покроваЗемли, всех видов организмов находитсяв руках человеческого общества, зависитот антропогенного влияния на природу.

Один и тот же фактор среды имеет различноезначение в жизни совместно обитающихорганизмов разных видов. Например,сильный ветер зимой неблагоприятен длякрупных, обитающих открыто животных,но не действует на более мелких, которыеукрываются в норах или под снегом.Солевой состав почвы важен для питаниярастений, но безразличен для большинстваназемных животных и т. п.

Некоторые свойства среды остаютсяотносительно постоянными на протяжениидлительных периодов времени в эволюциивидов. Таковы сила тяготения, солнечнаяпостоянная, солевой состав океана,свойства атмосферы. Большинствоэкологических факторов – температура,влажность, ветер, осадки, наличие укрытий,пищи, хищники, паразиты, конкуренты ит. д.

– очень изменчиво в пространствеи времени. Степень изменчивости каждогоиз этих факторов зависит от особенностейсреды обитания. Например, температурасильно варьирует на поверхности суши,но почти постоянна на дне океана или вглубине пещер.

Паразиты млекопитающихживут в условиях избытка пищи, тогдакак для свободноживущих хищников еезапасы все время меняются вслед заизменением численности жертв.

Изменения факторов среды во временимогут быть: 1) регулярно-периодическими,меняющими силу воздействия в связи современем суток, или сезоном года, илиритмом приливов и отливов в океане; 2)нерегулярными, без четкой периодичности,например, изменения погодных условийв разные годы, явления катастрофическогохарактера – бури, ливни, обвалы и т. п.;3) направленными на протяжении известных,иногда длительных, отрезков времени,например, при похолодании или потепленииклимата, зарастании водоемов, постоянномвыпасе скота на одном и том же участкеи т. п.

Среди факторов среды выделяют ресурсыи условия. Ресурсы окружающей средыорганизмы используют, потребляют, темсамым уменьшая их количество. К ресурсамотносят пищу, воду при ее дефиците,убежища, удобные места для размноженияи т. п.

Условия – это такие факторы, ккоторым организмы вынужденыприспосабливаться, но повлиять на нихобычно не могут. Один и тот же факторсреды может быть ресурсом для одних иусловием для других видов.

Например,свет – жизненно необходимый энергетическийресурс для растений, а для обладающихзрением животных – условие зрительнойориентации. Вода для многих организмовможет быть и условием жизни, и ресурсом.

Адаптации организмов

Приспособления организмов к среде носятназвание адаптации. Под адаптациямипонимаются любые изменения в структуреи функциях организмов, повышающие ихшансы на выживание.

Способность к адаптациям – одно изосновных свойств жизни вообще, так какобеспечивает и саму возможность еесуществования, возможность организмоввыживать и размножаться. Адаптациипроявляются на разных уровнях: отбиохимии клеток и поведения отдельныхорганизмов до строения и функционированиясообществ и экологических систем.Адаптации возникают и развиваются входе эволюции видов.

Основные механизмы адаптации на уровнеорганизма: 1) биохимические– проявляютсяво внутриклеточных процессах, как,например, смена работы ферментов илиизменение их количества; 2) физиологические– например, усиление потоотделения приповышении температуры у ряда видов; 3)морфо-анатомические – особенностистроения и формы тела, связанные собразом жизни; 4) поведенческие –например, поиск животными благоприятныхмест обитания, создание нор, гнезд и т.п.; 5) онтогенетические – ускорение илизамедление индивидуального развития,способствующие выживанию при измененииусловий.

Экологические факторы среды оказываютна живые организмы различные воздействия,т. е.

могут влиять как раздражители,вызывающие приспособительные измененияфизиологических и биохимических функций;как ограничители, обусловливающиеневозможность существования в данныхусловиях; как модификаторы, вызывающиеморфологические и анатомическиеизменения организмов; как сигналы,свидетельствующие об изменениях другихфакторов среды.

Общие законы действия факторов средына организмы

Несмотря на большое разнообразиеэкологических факторов, в характере ихвоздействия на организмы и в ответныхреакциях живых существ можно выявитьряд общих закономерностей.

1. Закон оптимума.

Каждый фактор имеет определенные пределыположительного влияния на организмыРезультат действия переменного факторазависит прежде всего от силы егопроявления. Как недостаточное, так иизбыточное действие фактора отрицательносказывается на жизнедеятельностиособей. Благоприятная сила воздействияназывается зоной оптимума экологическогофактора или просто оптимумом дляорганизмов данного вида.

Чем сильнееотклонения от оптимума, тем большевыражено угнетающее действие данногофактора на организмы (зона пессимума).Максимально и минимально переносимыезначения фактора – это критическиеточки, за пределами которых существованиеуже невозможно, наступает смерть.

Пределывыносливости между критическими точкаминазывают экологической валентностьюживых существ по отношению к конкретномуфактору среды.

Представители разных видов сильноотличаются друг от друга как по положениюоптимума, так и по экологическойвалентности.

Так, например, песцы втундре могут переносить колебаниятемпературы воздуха в диапазоне более80 °C (от +30 до -55°C),тогда как тепловодные рачки Copiliamirabilis выдерживают изменения температурыводы в интервале не более 6°C(от +23 до +29°C).

Одна ита же сила проявления фактора можетбыть оптимальной для одного вида,пессимальной – для другого и выходитьза пределы выносливости для третьего(рис. 2).

Широкую экологическую валентность видапо отношению к абиотическим факторамсреды обозначают добавлением к названиюфактора приставки «эври».Эвритермные виды – выносящиезначительные колебания температуры,эврибатные– широкий диапазон давления,эвригалинные – разную степень засолениясреды.

Неспособность переносить значительныеколебания фактора, или узкая экологическаявалентность, характеризуется приставкой«стено» –стенотермные, стенобатные,стеногалинные виды и т. д.

В более широкомсмысле слова виды, для существованиякоторых необходимы строго определенныеэкологические условия, называютстенобионтными, а те, которые способныприспосабливаться к разной экологическойобстановке, – эврибионтными.

Условия, приближающиеся по одному илисразу нескольким факторам к критическимточкам, называют экстремальными.

Положение оптимума и критических точекна градиенте фактора может быть вопределенных пределах сдвинуто действиемусловий среды. Это регулярно происходиту многих видов при смене сезонов года.Зимой, например, воробьи выдерживаютсильные морозы, а летом гибнут отохлаждения при температуре чуть ниженуля. Явление сдвига оптимума по отношениюк какому-либо фактору носит названиеакклимации.

В отношении температурыэто хорошо известный процесс тепловойзакалки организма. Для температурнойакклимации необходим значительныйпериод времени. Механизмом являетсясмена в клетках ферментов, катализирующиходни и те же реакции, но при разныхтемпературах (так называемые изоферменты).

Каждый фермент кодируется своим геном,следовательно, необходимо выключениеодних генов и активация других,транскрипция, трансляция, сборкадостаточного количества нового белкаи т. п. Общий процесс занимает в среднемоколо двух недель и стимулируетсяпеременами в окружающей среде.

Акклимация,или закалка, – важная адаптацияорганизмов, происходит при постепеннонадвигающихся неблагоприятных условияхили при попадании на территории с инымклиматом. Она является в этих случаяхсоставной частью общего процессаакклиматизации.

2. Неоднозначность действия фактора наразные функции.Каждый фактор неодинакововлияет на разные функции организма(рис. 3). Оптимум для одних процессовможет являться пессимумом для других.

Так, температура воздуха от +40 до +45 °Cу холоднокровных животных сильноувеличивает скорость обменных процессовв организме, но тормозит двигательнуюактивность, и животные впадают в тепловоеоцепенение.

Для многих рыб температураводы, оптимальная для созревания половыхпродуктов, неблагоприятна для икрометания,которое происходит при другом температурноминтервале.

Жизненный цикл, в котором в определенныепериоды организм осуществляетпреимущественно те или иные функции(питание, рост, размножение, расселениеи т. п.), всегда согласован с сезоннымиизменениями комплекса факторов среды.Подвижные организмы могут также менятьместа обитания для успешного осуществлениявсех своих жизненных функций.

3. Разнообразие индивидуальных реакцийна факторы среды. Степень выносливости,критические точки, оптимальная ипессимальные зоны отдельных индивидуумовне совпадают. Эта изменчивость определяетсякак наследственными качествами особей,так и половыми, возрастными ифизиологическими различиями.

Например,у бабочки мельничной огневки – одногоиз вредителей муки и зерновых продуктов– критическая минимальная температурадля гусениц -7 °C, длявзрослых форм -22°C, а дляяиц -27°C. Мороз в -10°Cгубит гусениц, но не опасен для имагои яиц этого вредителя.

Следовательно,экологическая валентность вида всегдашире экологической валентности каждойотдельной особи.

4. Относительная независимостьприспособления организмов к разнымфакторам. Степень выносливости ккакому-нибудь фактору не означаетсоответствующей экологической валентностивида по отношению к остальным факторам.

Например, виды, переносящие широкиеизменения температуры, совсем необязательно должны также бытьприспособленными к широким колебаниямвлажности или солевого режима. Эвритермныевиды могут быть стеногалинными,стенобатными или наоборот. Экологическиевалентности вида по отношению к разнымфакторам могут быть очень разнообразными.

Это создает чрезвычайное многообразиеадаптации в природе. Набор экологическихвалентностей по отношению к разнымфакторам среды составляет экологическийспектр вида.

5. Несовпадение экологических спектровотдельных видов. Каждый вид специфиченпо своим экологическим возможностям.Даже у близких по способам адаптации ксреде видов существуют различия вотношении к каким-либо отдельнымфакторам.

Правило экологической индивидуальностивидов сформулировал русский ботаникЛ. Г. Раменский (1924) применительно крастениям (рис. 4), затем оно широко былоподтверждено и зоологическимиисследованиями.

6. Взаимодействие факторов. Оптимальнаязона и пределы выносливости организмовпо отношению к какому-либо фактору средымогут смещаться в зависимости от того,с какой силой и в каком сочетаниидействуют одновременно другие факторы(рис. 5).

Эта закономерность получиланазвание взаимодействия факторов.Например, жару легче переносить в сухом,а не во влажном воздухе. Угроза замерзаниязначительно выше при морозе с сильнымветром, чем в безветренную погоду.

Такимобразом, один и тот же фактор в сочетаниис другими оказывает неодинаковоеэкологическое воздействие. Наоборот,один и тот же экологический результатможет быть получен разными путями.

Например, увядание растений можноприостановить путем как увеличенияколичества влаги в почве, так и снижениятемпературы воздуха, уменьшающегоиспарение. Создается эффект частичноговзаимозамещения факторов.

Вместе с тем взаимная компенсациядействия факторов среды имеет определенныепределы, и полностью заменить один изних другим нельзя.

Полное отсутствиеводы или хотя бы одного из основныхэлементов минерального питания делаетжизнь растения невозможной, несмотряна самые благоприятные сочетания другихусловий.

Крайний дефицит тепла в полярныхпустынях нельзя восполнить ни обилиемвлаги, ни круглосуточной освещенностью.

Учитывая в сельскохозяйственной практикезакономерности взаимодействияэкологических факторов, можно умелоподдерживать оптимальные условияжизнедеятельности культурных растенийи домашних животных.

7. Правило ограничивающих факторов.Возможности существования организмовв первую очередь ограничивают те факторысреды, которые наиболее удаляются отоптимума.

Если хотя бы один из экологическихфакторов приближается или выходит запределы критических величин, то, несмотряна оптимальное сочетание остальныхусловий, особям грозит гибель.

Любыесильно уклоняющиеся от оптимума факторыприобретают первостепенное значениев жизни вида или отдельных егопредставителей в конкретные отрезкивремени.

Ограничивающие факторы среды определяютгеографический ареал вида. Природа этихфакторов может быть различной.Так,продвижение вида на север можетлимитироваться недостатком тепла, варидные районы – недостатком влаги илислишком высокими температурами.

Ограничивающим распространение фактороммогут служить и биотические отношения,например занятость территории болеесильным конкурентом или недостатокопылителей для растений. Так, опылениеинжира всецело зависит от единственноговида насекомых – осы Blastophaga psenes.

Родинаэтого дерева – Средиземноморье.Завезенный в Калифорнию инжир неплодоносил до тех пор, пока туда незавезли ос-опылителей. Распространениебобовых в Арктике ограничиваетсяраспределением опыляющих их шмелей.

Наострове Диксон, где нет шмелей, невстречаются и бобовые, хотя по температурнымусловиям существование там этих растенийеще допустимо.

Чтобы определить, сможет ли видсуществовать в данном географическомрайоне, нужно в первую очередь выяснить,не выходят ли какие-либо факторы средыза пределы его экологической валентности,особенно в наиболее уязвимый периодразвития.

Выявление ограничивающих факторовочень важно в практике сельскогохозяйства, так как, направив основныеусилия на их устранение, можно быстрои эффективно повысить урожайностьрастений или производительностьживотных.

Так, на сильно кислых почвахурожай пшеницы можно несколько увеличить,применяя разные агрономическиевоздействия, но наилучший эффект будетполучен только в результате известкования,которое снимет ограничивающие действиякислотности. Знание ограничивающихфакторов, таким образом, ключ к управлениюжизнедеятельностью организмов.

В разныепериоды жизни особей в качествеограничивающих выступают различныефакторы среды, поэтому требуется умелоеи постоянное регулирование условийжизни выращиваемых растений и животных.

Принципы экологической классификацииорганизмов

Современная систематика растений иживотных построена на основе единственногоглавного критерия – степени родстваорганизмов. При этом внешние особенностивидов, относимых к одной группе, частомогут сильно различаться.

Так, например,паразит крабов саккулина, напоминающаябесформенный, набитый половыми продуктамимешок с сильно разветвленной в телехозяина сетью тяжей, внешне совершенноне похожа на сидячих, обладающихраковинами морских желудей и морскихуточек, хотя все они относятся к одномуотряду усоногих раков.

О родстве этихвидов говорит глубокое внутреннеесходство, прослеживаемое па первыхэтапах развития особей.

В экологии разнообразие и разноплановостьспособов и путей адаптации к средесоздают необходимость множественныхклассификаций. Используя какой-либоединственный критерий, нельзя отразитьвсе стороны приспособленности организмовк среде.

Экологические классификацииотражают сходство, возникающее упредставителей самых разных групп, еслиони используют сходные пути адаптации.

Например, если мы классифицируем животныхпо способам движения, то в экологическуюгруппу видов, передвигающихся в водереактивным путем, попадут такие разныепо систематическому положению животные,как медузы, головоногие моллюски,некоторые инфузории и жгутиковые,личинки ряда стрекоз и др.

В основуэкологических классификаций могут бытьположены самые разнообразные критерии:способы питания, передвижения, отношениек температуре, влажности, соленостисреды, давлению и т. п. Разделение всехорганизмов на эврибионтных и стенобионтныхпо широте диапазона приспособлений ксреде представляет пример простейшейэкологической классификации.

Другой пример – разделение организмовна группы по характеру питания. Автотрофы– это организмы, использующие в качествеисточника для построения своего теланеорганические соединения. Гетеротрофы– все живые существа, нуждающиеся впище органического происхождения. Всвою очередь, автотрофы делятся нафототрофов и хемотрофов.

Первые длясинтеза органических молекул используютэнергию солнечного света, вторые –энергию химических связей. Гетеротрофовделят на сапрофитов, использующихрастворы простых органических соединений,и голозоев.

Голозои обладают сложнымкомплексом пищеварительных ферментови могут употреблять в пищу сложныеорганические соединения, разлагая ихна более простые составные компоненты.

Голозои делятся на сапрофагов (питаютсямертвыми растительными остатками),фитофагов (потребителей живых растений),зоофагов (нуждающихся в живой пище) инекрофагов (трупоядных животных). В своюочередь, каждую из этих групп можноподразделить на более мелкие, имеющиесвою специфику в характере питания.

Иначе можно построить классификациюпо способу добывания пищи. Среди животныхвыявляются, например, такие группы, какфилътраторы (мелкие рачки, беззубка,кит и др.), пасущиеся формы (копытные,жуки-листоеды), собиратели (дятлы, кроты,землеройки, куриные), охотники надвижущуюся добычу (волки, львы, мухи-ктырии т. п.

) и целый ряд других групп. Так,несмотря на большое несходство ворганизации, одинаковый способ овладениядобычей приводит у львов и мух-ктырейк ряду аналогий в их охотничьих повадкахи общих чертах строения: поджароститела, сильному развитию мускулатуры,способности развивать кратковременнобольшую скорость и т. п.

Экологические классификации помогаютвыявлять возможные в природе путиприспособления организмов к среде.

Источник: https://studfile.net/preview/6664098/page:6/

Book for ucheba
Добавить комментарий