Закономерности воздействия факторов на организм

Реакция организмов на изменения уровня экологического фактора

Если влияние условий среды не достигает предельных значений, живые организмы реагируют на него определёнными действиями или изменениями своего состояния, что в конечном итоге ведёт к выживанию вида. Преодоление неблагоприятных воздействий животными возможно двумя способами: 1) путём их избегания, 2) путём приобретения выносливости.

В основе ответных реакций растений лежит выработка приспособительных изменений их строения и процессов жизнедеятельности.

Адаптация – эволюционно выработанная и наследственно закреплённая особенность живых организмов, обеспечивающая нормальную жизнедеятельность в условиях динамических экологических факторов.

Адаптации бывают разных типов.

1. Биохимические адаптации – это наследственно закреплённые изменения в обмене веществ организма.

2. Физиологические адаптации – это наследственно закреплённые изменения характера и скорости физиологических процессов.

3. Морфологические адаптации – это наследственно закреплённые изменения морфологических признаков.

4. Поведенческие (этологические) адаптации – это наследственно закреплённые различные формы поведения с целью приспособления к условиям среды.

Адаптация – приспособление организмов (и видов) к среде – фундаментальное свойство живой природы.

Различают три уровня процесса адаптации.

Генетический уровень. Данный уровень обеспечивает адаптацию и сохранение жизнеспособности вида в поколениях на основе свойства генетической изменчивости.

Глубокие изменения обмена веществ. Приспособление к сезонным и годичным природным циклам осуществляется с помощью глубоких изменений обмена веществ.

Быстрые изменения в ответ на кратковременные отклонения факторов среды. У животных они осуществляются разнообразными нервными механизмами, ведущими к перемене поведения и быстрой обратимой трансформации обмена веществ. У растений примером быстрых изменений являются реакции на смену освещённости.

Основное условие адаптации – выживание и размножение хотя бы нескольких особей в новых условиях, которое связано с генетическим разнообразием генофонда и степенью изменения среды.

Важнейший экологический принцип гласит: выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов.

К генетическому разнообразию и изменению среды можно добавить ещё один фактор – географическое распространение.

Графическая иллюстрация воздействия экологического фактора на жизненную активность организма приведена на рис. 1.

Толерантность (от латинского tolerantia – терпение) – это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

В пределах толерантности выделяют несколько зон в зависимости от степени проявления жизнедеятельности организма при разной силе фактора:

1 a зона оптимума – это диапазон силы фактора, в пределах которого организм проявляет максимальную жизнедеятельность и наблюдается его рост, развитие, размножение. Экологический оптимум – количественный диапазон фактора, наиболее благоприятный для жизни.

2 b – зона нормальной жизнедеятельности – это диапазон силы фактора, в пределах которых организм проявляет нормальную жизнедеятельность и наблюдается его рост и развитие, но размножение уже невозможно;

3 c – зона выживания – это диапазон силы фактора, в пределах которых организм проявляет сниженную жизнедеятельность, способную обеспечить только его существование, но недостаточную, чтобы обеспечить его рост, развитие и размножение;

4 – зона угнетения или зона пессимума – это диапазоны силы фактора, в пределах которых фактор оказывает угнетающее действие на организм и жизнедеятельность его настолько снижена, что в конечном итоге может произойти гибель организма.

Уменьшение или увеличение значения фактора за пределами лимитирующего уровня (lim max или lim min) угнетает жизнедеятельность, а при достижении минимального или максимального летального уровня фактора (let max или let min) наступает гибель организма.

Значение экологического фактора, лежащие в зоне угнетения (стресса), называются экологическим пессимумом. Пессимум – это условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он может ещё существовать. Если уровень фактора отклоняется от оптимального значения, то при лимитирующем уровне (максимальном или минимальном) в организме происходят необратимые патологические изменения. Даже если значение фактора из зоны пессимума вернётся в зону оптимума, полностью восстановить физиологическое состояние организм не сможет. Минимальное и максимальное значения летального уровня фактора, при которых наступает гибель организма, называются соответственно экологическим минимумом и экологическим максимумом.

Свойство организмов адаптироваться к существованию в определённом диапазоне экологического фактора называется экологической пластичностью (или экологической в алентностью) вида.

По степени пластичности (диапазону экологического фактора, в котором организмы могут жить) выделяют два типа организмов: стенобионтные и эврибионтные.

Стенобионтные (греческое stenos – узкий, тесный) или узкоприспособленные (узкоспециализированные) виды способны существовать лишь при небольших отклонениях фактора от оптимального значения. Они экологически непластичны, то есть маловыносливые

Эврибионтными (греческое euros – широкий) называются широкоприспособленные организмы, выдерживающие большую амплитуду колебаний экологического фактора. Экологически пластичны, то есть более выносливы.

Эврибионтность способствует широкому распространению видов. Стенобионты имеют ограниченный ареал распространения.

Закон минимума Либиха в общем виде: рост и развитие организмов зависят в первую очередь от тех факторов природной среды, значения которых приближаются к экологическому минимуму.

Лимитирующее (ограничивающее) влияние наравне с минимальным значением фактора оказывает максимальное значение. Закон толерантности В. Шелфорда гласит: любой живой организм имеет определённые, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов: даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе – к его гибели.

Экологический фактор, уровень которого приближается к любой границе диапазона выносливости организма или заходит за эту границу, называется лимитирующим фактором

Шум, вибрация, температура, электромагнитные поля, загрязняющие вещества в воде, воздухе, почве, пищевых продуктах и т.п. – это экологические факторы. Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющих веществ является верхним лимитирующим уровнем.

Из сказанного вытекает первое правило охраны окружающей среды: охранять окружающую среду означает обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого организма, то есть управлять ею так, чтобы ни один фактор не оказывался лимитирующим по отношению к организму.

Дата добавления: 2014-01-04