Организм и среда

Вариант 5.

Организм  и среда

План:

 
 

1. Экологические  факторы среды. 

2. Особенности  адаптации организмов к факторам  среды. 

3. Экологические  группы организмов. 

4. Лимитирующие  факторы. Законы минимума, максимума,  толерантности. 

 

    1. Экологические факторы среды. 

    Среда обитания организма – это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливаться к этим изменениям

    Земной  биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи ещё часто выделяют четвёртую среду жизни – сами живые организмы, заселённые паразитами и симбионтами.

    Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.

    Рис. 1 Классификация Экологических  факторов (по Ю. Одуму, 1975). 

 

    Экологические факторы – это определённые условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 1).

    Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают физические, химические и эдафические.

    Физические  факторы – это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая – будет ожог, если очень низкая – обмораживание. На действие температуры могут повлиять и другие факторы: в воде – течение, на суше – ветер и влажность, и т.п.

    Химические  факторы – это те, которые происходят от химического состава среды. Например, солёность воды, если она высокая, жизнь в водоёме может вовсе отсутствовать (Мёртвое море), но в то же время в пресной воде не могут жить большинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т.п.

    Эдафические факторы, т.е. почвенные, - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, т.е. для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известны влияния химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

    Однако  не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые  ресурсы, за обладание определёнными пастбищами или территорией охоты, т.е. вступать в конкретную борьбу между собой. При этом проявляются хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.

    Биотические факторы – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. В последнем случае речь идёт о способности самих организмов в определённой степени влиять на условия обитания.

    Например, в лесу под влиянием растительного  покрова создаётся особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению  с открытым местообитанием создаётся  свой температурно-влажностной режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом – прохладнее и влажнее. Особая микросреда создаётся также в дуплах деревьев, в норах, в пещерах и т.п.

    Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эффективно при толщине не менее 50-70 см, в его основании, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для них здесь благоприятны (от 0 до -2 ⁰С). Благодаря этому же эффекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков – ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные животные.

    Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эффекты – термины, предложенные Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоящее время чаще всего эти эффекты называются демографическими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в основе которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в корне отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в территориальном поведении животных, которые защищают места своих гнездовий и известную площадь в округе. Таковы многие птицы и рыбы.

    Межвидовые  взаимоотношения значительно более разнообразны. Два живущих рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможны типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:

    нейтрализм – оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга;

    конкуренция – каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие;

    мутуализм – виды не могут существовать друг без друга;

    протокооперация (содружество) – оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;

    комменсализм – один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства, а другой вид – хозяин не имеет никакой выгоды (взаимная терпимость);

    аменсализм – один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения;

    паразитизм – паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель;

    хищничество – хищный вид питается своей жертвой.

    Межвидовые  отношения лежат в основе существования  биотических сообществ (биоценозов).

    Антропогенные факторы – факторы, порождённые человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т.д.).

    Среди абиотических факторов довольно часто  выделяют климатические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические – факторы водной среды (вода, течение, солёность и др.).

    Большинство факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические – в течение суток, сезона, по годам ( температура, освещённость и др.).

    Факторы, изменение которых во времени  повторяются регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические – приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника и т.п.) называются непериодическими

    Подразделение факторов на периодические и непериодические имеет очень важное значение при изучении приспособленности организмов к условиям жизни. 

 

     2.Особенности адаптации  организмов к факторам  среды. 

    Адаптация (лат. «приспособление») – приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трёх основных факторов – изменчивости, наследственности и естественного отбора (равно как и искусственного – осуществляемого человеком).

    Основные  адаптации организмов к факторам внешней среды наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

    Первичные – это те факторы, которые существовали на Земле ещё до возникновения жизни: температура, освещённость, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя и наиболее совершенная.

    Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от изменения температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к ним не всегда чётко выражена.

    Непериодические факторы обычно воздействуют катастрофически: могут вызвать болезни или даже смерть живого организма. Человек использовал это в своих интересах, искусственно вводя непериодические факторы: введением химической отравы уничтожает вредные для него организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бактерий, вирусов и т.п. Но оказалось, что длительное воздействие этого фактора также может вызвать к нему адаптацию: насекомые адаптировались к ДДТ, бактерии и вирусы – к антибиотикам, и.т.д.

    Источником  адаптации являются генетические изменения  в организме – мутации, возникающие как под влиянием естественных факторов на историко-эволюционном этапе, так и в результате искусственного влияния на организм. Мутации разнообразны и их накопление может даже привести к дезинтеграционным явлениям, но благодаря отбору мутации и их комбинирование приобретают значение «ведущего творческого фактора адаптивной организации живых форм»

    На историко-эволюционном пути развития на организмы действуют абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные адаптации организмов к этому комплексу факторов, так и «безуспешные». Т.е. вместо адаптации вид вымирает.

    Прекрасный  пример успешной адаптации – эволюция лошади в течении примерно 60 млн. лет от низкорослого предка до современного и красивейшего быстроногого животного с высотой в холке до 1,6 м. Противоположный этому пример – вымирание мамонтов. Высокоаридный. субарктический климат последнего оледенения привёл к исчезновению растительности, которой питались эти животные, кстати, хорошо приспособленные к низким температурам. Кроме того, высказываются мнения, что в исчезновении мамонта «повинен» и первобытный человек, которому тоже надо было выжить: мясо мамонтов употреблялось им в качестве пищи, а шкура – спасала от холода.

    В приведённом примере с мамонтами  недостаток растительной пищи вначале  ограничивал количество мамонтов, а  её исчезновение привело к их гибели. Растительная пища выступала здесь в виде лимитирующего фактора. Эти факторы играют важнейшую роль в выживании и адаптации организмов.