Реакция организма на изменение экологических факторов

Кривая жизнедеятельности многолетнего растения. Однолетние растения не способны переходить в состояние покоя и зона жизни у них совпадает с зоной жизнедеятельности.
Примечание: 1 — точка оптимума, 2 — точки минимума и максимума, 3 — летальные точки

Организмам, особенно ведущим прикреплённый, как растения, или малоподвижный образ жизни, свойственна пластичность — способность существовать в более или менее широких диапазонах значений экологических факторов. Однако при различных значениях фактора организм ведёт себя неодинаково.

Соответственно выделяют такое его значение, при котором организм будет находиться в наиболее комфортном состоянии — быстро расти, размножаться, проявлять конкурентные способности. По мере увеличения или уменьшения значения фактора относительно наиболее благоприятного, организм начинает испытывать угнетение, что проявляется в ослаблении его жизненных функций и при экстремальных значениях фактора может привести к гибели.

Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны:

Кардинальные точки:

· точки минимума и максимума — крайние значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма

· точка оптимума — наиболее благоприятное значение фактора

Зоны:

· зона оптимума — ограничивает диапазон наиболее благоприятных значений фактора

· зоны пессимума (верхнего и нижнего) — диапазоны значений фактора, в которых организм испытывает сильное угнетение

· зона жизнедеятельности — диапазон значений фактора, в котором он активно проявляет свои жизненные функции

· зоны покоя (верхнего и нижнего) — крайне неблагоприятные значения фактора, при которых организм остаётся живым, но переходит в состояние покоя

· зона жизни — диапазон значений фактора, в котором организм остаётся живым

За границами зоны жизни располагаются летальные значения фактора, при которых организм не способен существовать.

Изменения, происходящие с организмом в пределах диапазона пластичности, всегда являются фенотипическими, при этом в генотипе кодируется лишь мера возможных изменений — норма реакции, которая и определяет степень пластичности организма.

На основе индивидуальной кривой жизнедеятельности можно прогнозировать и видовую. Однако, так как вид представляет собой сложную надорганизменную систему, состоящую из множества популяций, расселённых по различным местообитаниям с неодинаковыми условиями среды, при оценке его экологии пользуются обобщёнными данными не по отдельным особям, а по целым популяциям. На градиенте фактора откладываются обобщённые классы его значений, представляющие определённые типы местообитаний, а в качестве экологических реакций чаще всего рассматриваются обилие или частота встречаемости вида. При этом следует говорить уже не о кривой жизнедеятельности, а о кривой распределения обилий или частот.

АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К ФАКТОРАМ СРЕДЫ

Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. С позиций экологии можно считать, что становле­ние и существование, многообразие организмов, их изменчи­вость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации. В природе адаптации организ­мов всегда развиваются под воздействием трех основных факто­ров: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Совокупность адаптаций придает строению и жизнедеятельно­сти организмов черты целесообразности. Приспособленность вида к какой-либо постоянной среде является предпосылкой к его длительному стабильному существованию.

Биологический смысл процесса адаптации сводится к тому, чтобы данная особь выжила при неблагоприятных условиях и ос­тавила потомство. Средства могут быть самые разные. Например, к наступлению зимних холодов у одних животных вырастает гус­той и теплый меховой покров, который к тому же изменяет свою окраску, у других образуется толстый подкожный слой жира, тре­тьи, откормившись за лето, впадают в спячку. Деревья сбрасыва­ют листья, их почки покрываются толстым восковым слоем и т.п. Это различные биологические реакции в ответ на изменения ус­ловий окружающей среды, которые представляют собой иногда сложные и длительные изменения строения и функций организ­мов, иногда относительно простые и легко обратимые реакции. Например, у берегов Антарктиды рыба Trematotus приобрела спо­собность синтезировать в крови протеиновые соединения. Дейст­вуя как антифриз, они не дают образовываться ледяным кристал­лам. Все это позволяет рыбе выживать при температуре ниже —2 "С. Некоторые виды насекомых также имеют в теле некое по­добие антифриза. Так, личинка аляскинской галлицы может за­мерзать и оттаивать несколько раз без какого-либо вреда для себя.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Климатическое правило Бергмана, сформулированное в 1847 г., гласит: в пределах вида или достаточно однородной группы близких

видов животные с более крупными размерами тела распространены в более холодных областях своего ареала или в горах (подтверждается у позвоночных животных в 50% случаев, из которых у птиц –по 75-90%). Это правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной тем­пературы тела в разных климатических условиях, т.е. чем крупнее животное, тем легче ему сохранять тепло. На юге, в теп­лом климате, водятся мелкие разновидности тех же видов. На се­вере живут самые большие медведи, волки, лоси. Так, белый медведь Арктики имеет вес до 1000 кг, бурый медведь из Аляски весит около 700 кг, а малайский медведь недотягивает и до 70 кг. Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120 см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40 см.

Следует отметить, что, согласно современным данным, пра­вило Бергмана не столь всеобъемлюще, как предполагали ранее. Быть может, исключения даже преобладают. Однако, несмотря на это, правило сохраняет свое значение. Увеличение размеров тела в холодных областях свойственно в известной степени даже беспозвоночным животным. Нередко такая же зависимость об­наруживается и при сравнении близкородственных видов.

Согласно правилу Аллена (1877), чем холоднее условия в ареале, тем короче конечности (хвост, уши и др.) у теплокровных животных и более корот­кое и компактное тело. Многие выступающие части тела (конеч­ности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, срав­нение зайцев Аллена, чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и полярного зайца демонстрирует постепенное уменьшение длины ушей и конечностей. Крылья птиц становятся уже и острее, шерсть млекопитающих длиннее, подшерсток гуще. Наконец, у северных птиц сильнее выражен перелетный инстинкт, увеличивается величина кладки и соот­ветственно количество птенцов в выводке.

В качестве примера проявления правила Аллена можно при­вести отношение длины хвоста к длине тела у пашенной полевки (Microtus agrestis) из различных районов Европы: Португалия — 39 %, Центральная Европа — 33 %, Швеция — 29 %.

В Гамбурге в специальных холодильниках выращивали са­мых короткохвостых мышей; укорачивались хвосты и у особей, которым в условиях эксперимента регулярно давали препараты, снижающие температуру тела. Выросшие же в тепле мыши были длиннохвостыми и длинноухими.

Правило Аллена подтверждается и при межвидовых сравне­ниях. Так, у мексиканского зайца длина ушей достигает 189 % длины головы, тогда как у беляка в Гренландии — только 96 %.

На островах у птиц клювы более длинные, чем на континен­тах. Животные — обитатели жарких мест (африканский слон, американский заяц пустынь) имеют огромные уши, которые слу­жат им для теплоотдачи.

Справедливости ради следует заметить, что правило Аллена также имеет исключения.

Правило Глогера (1833) виды животных, обитающих в более влажном и прохладном климате, имеют более темную пигментацию тела, чем обитатели теплых и сухих областей. Это позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла. Так, черный ворон, обитающий во льдах Гренландии, имеет более черную окраску, нежели живущий и пустынях Сахары, где его оперение приобрело коричневый отте­нок. Южные птицы, как правило, ярче и пестрее окрашены.

Еще одно климатическое правило: в направлении от полю­сов к экватору пресноводная фауна в целом обнаруживает все больше сходства с морской. В чем тут причина? Известно, что и тропиках морские рыбы проникают в реки легче, чем в средних широтах. Вероятно, это определяется тем, что в условиях более благоприятного климата скорее может быть достигнут тот уро­вень обмена веществ, который необходим для перехода организ­ма в пресную воду. На океанских островах, кстати, вообще не обитают настоящие пресноводные формы.

Правило Дарлингтона – уменьшение площади острова в 10 раз сокращает чиссо живущих на нем видов (амфибий и рептилий) вдвое. [амфибии –жабы, лягушки; рептилии – ящерицы, змеи] Это правило необходимо учитывать при определении размеров охраняемых природных территорий.

Правило Уоллеса (1859) – по мере продвижения с севера на юг наблюдается увеличение видового разнообразия сообществ организмов.

Например,

растительность тундры составляют в первую очередь лишайники и мхи; встречающиеся покрытосеменные растения — невысокие травы (особенно из семейства Злаки), кустарники и кустарнички (например, некоторые карликовые виды берёзы и ивы).

Типичные обитатели российской тундры — северные олени, лисицы, снежные бараны, волки, лемминги и зайцы-русаки. Птиц немного:лапландский подорожник, белокрылая ржанка, краснозобый конёк, зуёк, пуночка, полярная сова и белая куропатка.

в хвойных лесах (еловых, сосновых, лиственничных) нашей страны обычно совместно произрастает до 30 и более видов;

в дубовых лесах — до 40—50;

на лугах — 30—50;

в луговых степях — до 100 и более видов;

в типичных дерновинно-злаковых степях — 50—70 видов

Дата добавления: 2014-01-07