Адаптация организмов

Виды, способные  существовать при небольших отклонениях  от фактора, от оптимальной величины, называются узкоспециализированными, а выдерживающие значительные изменения  фактора – широкоприспособленными. К узкоспециализированным видам относятся, например, организмы пресных вод, нормальная жизнь которых сохраняется при низком содержании солей в среде. Для большинства обитателей морей, наоборот, нормальная жизнедеятельность сохраняется при высокой концентрации солей в окружающей среде. Отсюда пресноводные и морские виды обладают невысокой экологической пластичностью по отношению к солености.

Экологически  выносливые виды называют эврибионтными; маловыносливые – стенобионтными. Эврибионтность и стенобионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Виды, длительное время развивающиеся в относительно стабильных условиях, утрачивают экологическую пластичность и вырабатывают черты стенобионтности, тогда как виды, существовавшие при значительных колебаниях факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными (рисунок 12).

Рисунок 12 – Экологическая пластичность видов [Одум, 1975]

Отношение организмов к колебаниям того или иного определенного  фактора выражается прибавлением приставки  «эври-» или «стено-» к названию фактора. Например, по отношению к  температуре различают эври- и  стенотермные организмы. По отношению  ко всем факторам среды эврибионтные организмы встречаются редко. Чаще всего эври- или стенобионтность проявляется по отношению к одному фактору.

Эврибионтность, как правило, способствует широкому распространению видов. Многие простейшие, грибы (типичные эврибионты) являются космополитами и распространены повсеместно. Стенобионтность обычно ограничивает ареалы. В то же время, нередко благодаря высокой специализированности, стенобионтам принадлежат обширные территории. Например, рыбоядная птица скопа (Pandion haliaetus L.) – типичный стенофаг, а по отношению же к другим факторам является эврибионтом, обладает способностью в поисках пищи передвигаться на большие расстояния и занимает значительный ареал.

Все факторы  среды взаимосвязаны, и среди  них нет абсолютно безразличных для любого организма. Популяция и вид в целом реагируют на эти факторы, воспринимая их по-разному. Такая избирательность обусловливает и избирательное отношение организмов к заселению той или иной территории.

Различные виды организмов предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям, температуре, влажности, свету. Поэтому на разных почвах, в разных климатических поясах произрастают различные растения. С другой стороны, в растительных ассоциациях формируются разные условия для животных. Приспосабливаясь к абиотическим факторам среды и вступая в определенные биотические связи друг с другом, растения, животные и микроорганизмы распределяются по различным средам и формируют многообразные экосистемы, объединяющиеся в биосферу Земли. Следовательно, к каждому из факторов среды особи и формирующиеся из них популяции приспосабливаются относительно независимым путем. Экологическая валентность их по отношению к разным факторам оказывается неодинаковой. Каждый вид обладает специфическим экологическим спектром, т. е. суммой экологических валентностей по отношению к факторам среды [Степановских, 2001].

 

 

6 Пределы выносливости организмов

Влияние экологических  факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы – ведущие – оказывают более сильное влияние, другие – второстепенные – действуют слабее; одни влияют на все стороны жизни растения, другие – на какой-либо определенный жизненный процесс [Горышина, 1979].

Для того чтобы  нормально существовать и развиваться, организм должен иметь весь набор  необходимых факторов в достаточных количествах. Однако при комплексном воздействии всех факторов среды часто имеет место «эффект замещения». Например, свет как экологический фактор может быть компенсирован понижением температуры, в результате чего приостанавливается процесс фотосинтеза у растений или активность у животных, что создает  эффект короткого дня. При этом действие одного фактора не заменяется действием другого, а зависит от количества этих факторов [Елесина, 2008].

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, называется оптимумом, а дающая наихудший эффект – пессимумом, то есть условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать. Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. В большинстве случаев это некий диапазон температур, составляющий несколько градусов, поэтому лучше здесь говорить о зоне оптимума. Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости) или толерантности. Точки, ограничивающие его, т. е. максимальная и минимальная, пригодные для жизни температуры, – это пределы устойчивости. Между зоной оптимума и пределами устойчивости растение испытывает все нарастающий стресс, то есть речь идет о стрессовых зонах или зонах угнетения в рамках диапазона устойчивости. По мере удаления от оптимума вниз и вверх по шкале не только усиливается стресс, а в конечном итоге по достижении пределов устойчивости организма происходит его гибель (рисунок 11).

Примечание: 1 –  зона оптимума; 2 – зона пессимума; 3 – пределы толерантности; min,max – кардинальные точки.

Рисунок 11 – Схема действия экологического фактора на растения [Березина, 2009]

Для каждого  вида растений (животных) существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости или выносливости в отношении  каждого средового фактора.

При значении фактора, близком к пределам выносливости или толерантности, организм обычно может существовать лишь непродолжительное время. В более узком интервале условий возможно длительное существование и рост особей. Еще в более узком диапазоне происходит размножение, и вид может существовать неограниченно долго. Обычно где-то в средней части диапазона устойчивости имеются условия, наиболее благоприятные для жизнедеятельности, роста и размножения. Эти условия называют оптимальными, в которых особи данного вида оказываются наиболее приспособленными, т. е. оставляют наибольшее число потомков. На практике выявить такие условия сложно, и обычно определяют оптимум для отдельных показателей жизнедеятельности – скорости роста, выживаемости и другого [Степановских, 2001].

Представители разных видов сильно отличаются по зоне оптимума и пределам толерантности к одному и тому же фактору (например, рыбы теплых и холодных морей). Одна и та же сила фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого вида и выходить за пределы выносливости для третьего вида. В зависимости от положения зоны оптимума в пределах толерантности организмы бывают теплолюбивые и холодоустойчивые, влаголюбивые и засухоустойчивые. Зона оптимума может быть разной у организмов одного и того же вида на разных стадиях развития (например, у рыб при созревании половых клеток и икрометании) к одному и тому же фактору, разной по отношению к разным факторам [Маглыш, 2001].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для возникновения  адаптаций необходимо наличие элементарного  эволюционного материала – наследственной изменчивости – и элементарных эволюционных факторов, прежде всего отбора. Общим для адаптаций в живой природе является механизм возникновения: во всех случаях достаточно подробного анализа оказывалось, что приспособление возникает не сразу в готовом виде, а длительно формируется в процессе эволюции. Это не оставляет сомнения в том, что приспособления любого масштаба всегда возникают в природе в процессе естественного отбора в пределах вида.

По  завершении курсовой работы можно сделать несколько выводов об адаптациях организмов:

1. Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор.
2. С эволюционной точки зрения важно не простое описание множества различных адаптаций, а классификация их по происхождению, принадлежности к разным аспектам среды, масштабу.
3. Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный, пассивный и избегание неблагоприятных воздействий. Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптации к температуре, среди них морфологические, биохимические, физиологические, поведенческие. Основные механизмы адаптации на уровне организма: 1) биохимические – проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества; 2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов;                       3) морфо-анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни; 4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд;              5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.
4. Все факторы среды взаимосвязаны, и среди них нет абсолютно безразличных для любого организма. Популяция и вид в целом реагируют на эти факторы, воспринимая их по-разному. Такая избирательность обусловливает и избирательное отношение организмов к заселению той или иной территории. К каждому из факторов среды особи и формирующиеся из них популяции приспосабливаются относительно независимым путем. Экологическая валентность их по отношению к разным факторам оказывается неодинаковой. Каждый вид обладает специфическим экологическим спектром, т. е. суммой экологических валентностей по отношению к факторам среды.
5. Влияние экологических факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы – ведущие – оказывают более сильное влияние, другие – второстепенные – действуют слабее; одни влияют на все стороны жизни растения, другие – на какой-либо определенный жизненный процесс.
6. Для того чтобы нормально существовать и развиваться, организм должен иметь весь набор  необходимых факторов в достаточных количествах. Однако при комплексном воздействии всех факторов среды часто имеет место «эффект замещения». При этом действие одного фактора не заменяется действием другого, а зависит от количества этих факторов.

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абдурахманов Г.М., Криволуцкий Д.А., Мяло Е.Г. Биогеография. М.: Академия, 2008. 480 с.
2. Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 343 с.
3. Березина Н.А., Афанасьева Н.Б Экология растений. М.: Академия, 2009. 400 с.
4. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд  К.  Экология. Особи популяции и сообщества. Т. I. М.: Мир, 1989. 667 с.
5. Горышина Т. К. Экология растений: учеб. пособие. М.: Высш. школа,1979. 368 с.
6. Григорьев В.Р. Вопросы экологии растений // Сб. науч. тр. Грозный: Чечено-Ингушский университет, 1980. С. 43–44
7. Денисов В.В., Гутенев В.В., Луганская И.А. Экология. М.: Вузовская книга, 2002. 728 с.
8. Елесина В.В. Влияние абиотических факторов на устойчивость растений: методические рекомендации по выполнению лабораторной работы по курсу «Биология с основами экологии». Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2008. 30 с.
9. Лархер В. Экология растений. М.: Мир, 1978. 384 с.
10. Маглыш С.С. Общая экология. М.: ГрГУ, 2001. 111 с.
11. Мантейфель Б.П. Экология поведения животных. М.: Наука, 1980. С. 83–113
12. Матишов Г.Г. Комплексные гидробиологические базы данных: ресурсы, технологии и использование; Адаптации гидробионотов/ Громов В.В., Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2005. 252 с.
13. Николайкин Н. И. Экология. М.: Дрофа, 2004. 624 с.
14. Одум Ю. Экология, Т. I. М.: Мир, 1986. 328 с.
15. Степановских А. С. Экология. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 703 с.
16. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: МГУ, 1980. 464 с.
17. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология. М.: Дрофа, 2004. 416 с.
18. Чистик О.В. Экология. Минск: ООО «Новое знание», 2000. 245 с.
19. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа, 1998. 512 с.
20. Яблоков А.В., Юсуфов А. Г. Эволюционное учение. М.: Высшая школа, 2006. 304 с.