Приспособление живых организмов к недостатку пищи. Живые организмы, среда обитания

Вопрос 1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.
У животных приспособительными могут быть форма тела, окраска, поведение. Так, например, копыта лошади являются наиболее удобными для быстрого перемещения по открытым пространствам, втягивающиеся когти кошачьих обеспечивают бесшумное передвижение, у водных млекопитающих сформировалось рыбообразное тело для наиболее эффективного перемещения в воде, у птиц с разной скоростью и характером полета формируется та или иная форма крыла. Среди насекомых, не обладающих активными средствами защиты, широко распространена форма тела, имитирующая объекты фона, например богомол, палочник, гусеницы бабочек. Некоторые организмы способны принимать окраску, соответствующую фону, на котором они обитают (хамелеон, камбала).

Вопрос 2. Почему у некоторых видов животных наблюдается яркая демаскирующая окраска?
Яркая окраска обычно характерна для ядовитых животных и предупреждает хищников о несъедобности объекта их нападения, свойственна ядовитым, жалящим или обжигающим насекомым (пчелы, осы, жуки-нарывники и др.). Божью коровку, очень заметную, птицы никогда не склевывают из-за выделяемого насекомым ядовитого секрета. Яркую предупреждающую окраску имеют несъедобные гусеницы, многие ядовитые лягушки, змеи. Эта окраска заранее предупреждает хищника о бесполезности и опасности нападения. Путем «проб и ошибок» хищники быстро приучаются избегать нападения на жертву с предупреждающей окраской.

Вопрос 3. В чем сущность явления мимикрии?
Мимикрией называется сходство беззащитного и съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской. Явление мимикрии распространено у бабочек и других насекомых. Многие насекомые имитируют жалящих насекомых. Известны жуки, мухи, бабочки, копирующие ос, пчел, шмелей. Мимикрия встречается и у позвоночных животных - змей. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов.

Вопрос 4. Каким путем поддерживается низкая численность вида-подражателя?
Подражание одних видов другим оправдано: истреблению подвергается значительно меньшая часть особей и того вида, который послужил моделью, и вида-подражателя. Необходимо, однако, чтобы численность вида-подражателя была значительно меньше численности вида-модели. Иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Поддерживать численность вида-имитатора на нужном уровне позволяет то, что генофонд этих видов насыщен летальными мутациями. В гомозиготном состоянии эти мутации вызывают гибель организма, в результате чего высокий процент особей не достигает половозрелого состояния.

Вопрос 5. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.
Для выживания организмов в условиях борьбы за существование большое значение имеет приспособительное поведение. Эффективность приспособительной окраски и формы тела резко повышается в сочетании с поведением. Например, способность кошачьих длительное время сидеть в засаде и совершать молниеносные прыжки беспечивает успех охоты засадного хищника. Способность волка заходить с подветренной стороны и охотиться в стае - полезные качества для этого охотника. Несомненно, оправданно запасание некоторыми животными корма на неблагоприятный сезон года. Например, полевка-экономка запасает до 10 кг злаков, зерна, кореньев и сухой травы. Затаивание в случае опасности для организмов, не имеющих активных способов защиты, позволяет им сохранить жизнь.

Вопрос 6. Почему у видов животных, заботящихся о потомстве, число потомков уменьшается? Приведите примеры.
У низкоорганизованных организмов потомство чаще всего оставляется на произвол судьбы. Именно этим объясняется такая высокая плодовитость беспозвоночных и низших позвоночных. Большое число потомков в условиях высокой истребляемости молоди служит средством борьбы за существование вида. При развитой заботе о потомстве количество выживших и достигших половой зрелости потомков резко возрастает, что позволяет снизить их первоначальную численность.

Вопрос 7. В чем заключается относительный характер приспособительных признаков у организмов? Приведите примеры, характерные для растений и животных.
Строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой видовой признак или свойство носит приспособительный характер, целесообразный в данной среде, в данных жизненных условиях только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они становятся бесполезны- ми или даже вредными для организма. Благодаря мимикрии большинство птиц не трогает ос и пчел, однако среди них есть виды, которые едят и ос, и пчел, и их подражателей. Еж и птица-секретарь без вреда поедают ядовитых змей. Панцирь наземных черепах надежно защищает их от врагов, но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают о землю.
Любые приспособления целесообразны только в обычной для вида обстановке. При изменении условий среды они оказываются бесполезными или вредными для организма. Постоянный рост резцов грызунов - очень важная особенность, но лишь при питании твердой пищей. Если крысу держать на мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что питание становится невозможным. Так, все особенности строения и поведения кошек целесообразны для хищника, подстерегающего добычу в засаде: мягкие подушечки на пальцах, втягивающиеся когти, способность видеть в темноте. В то же время на открытых пространствах все эти приспособления бесполезны.
Глубоко уходящая корневая система у пустынных растений не приносит пользу в условиях влажных мест обитаний. Преобразование конечностей в ласты у водных млекопитающих полезно для обитания в воде, но на суше китообразные неподвижны, а ластоногие перемещаются весьма неуклюже.
Таким образом, любая структура и любая функция являются приспособлением к конкретным условиям внешней среды, т.е. приспособления имеют относительный характер. Ни один из приспособительных признаков не обеспечивает абсолютной безопасности для их обладателей.

Подразделяются на следующие экологические группы:

гидрофиты — растения, живущие в воде;
гигрофиты — растения, произрастающие в условиях повышен-ной влажности;
мезофиты — растения, живущие в условиях нормальной влажности;
ксерофиты — растения, живущие в условиях недостаточной влажности.

Примером ксерофитов могут служить саксаул, верблюжья колючка, джузгун. У ксерофитов выработались приспособления к жизни в условиях недостаточной влажности. Их клетки имеют своеобразную цитоплазму, жёсткие и тонкие листья, иногда превращающиеся в шипы. Корни у верб-люжьей колючки и саксаула очень длинные, достигают подземных вод. Многие растения уменьшают испарение воды путём сбрасывания листьев летом. Некоторые сельскохозяйственные растения, например джугара и просо, хорошо переносят недостаток воды.

У животных, обитающих в пустынях и степях, выработаны механизмы приспособления к условиям безводья. Они могут быстро передвигаться на далёкие расстояния и добираться к местам водопоя.

Грызуны, пресмыкающиеся , насекомые и другие мелкие животные пустыни поддерживают водный баланс за счёт воды, которая образуется в их организме в результате окислительных реакций. Особенно много воды образуется при окислении жиров (100 г жиров при окислении образуют 100 г воды). Вот почему жировой слой в теле животных пустыни достигает значительной толщины (верблюжий горб).

Малая проницаемость наружных покровов многих животных пустыни предотвращает испарение воды через кожу. Большинство их ведёт ночной образ жизни, а днём прячется в норах.

У растений и животных существуют следующие механизмы приспособления к недостатку воды.

Наличие факторов, уменьшающих испарение воды:
- превращение листьев в колючки (хвойные деревья);
- наличие толстой кутикулы (насекомые, ксерофиты);
- увядание листьев (альпийские растения);
- опадание листьев в засуху;
- раскрытие устьев листьев ночью и закрытие днём;
- транспирация и уменьшение потоотделения (степные и пустынные растения, верблюд);
- укрытие животных в норах (мелкие пустынные млекопитающие , например, пустынная крыса);
- закрытие дыхательных отверстий клапанами (многие насе-комые).
Усиление всасывания воды:
- наличие широкой поверхности корневой системы;
- большая длина корня и его проникновение на глубину;
- прокладывание животными путей к подземным водам (термиты).
Запасание воды:
- в слизистых клетках и в клеточных стенках; Материал с сайта
- в специальном мочевом пузыре (пустынная жаба);
- в виде жира (пустынная крыса, верблюд).
Физиологическая устойчивость к потере воды:
- сохранение жизнедеятельности при большой потере воды (папоротники, плауны, мохообразные, лишайники);
- быстрое восстановление массы тела при наличии воды даже после её значительного уменьшения (дождевой червь, верблюд);
- сохранение при неблагоприятных условиях в виде семени, клубня, луковицы;
- летняя спячка в коконе (дождевой червь, двоякодышащие рыбы).
Миграция из безводных мест в места, где есть вода (многие животные степей и пустынь).

Приспособления, способствующие удалению лишней воды:

Особая форма листьев (саблевидные листья, свисающие вниз).

Образование желобков по краю листа (деревья капельницы).

Продольно-складчатая поверхность листа.

Удаление внутренней влаги при помощи гидатодов.

Приспособление р-ий к недостатку влаги:

Мясистость и сочность стеблей и листьев (н-р Кактусы).

Листья колючки (Кактусы), либо листья утолщаются, как н-р у алоэ и агавы.

Хорошо развитая корневая с-ма. Корни м.б. либо поверхностные, широко разветвлённые и хорошо улавливающие атм-ые осадки, либо стержневые, проникающие на большую глубину до грунтовой воды.

Листья мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуй и на них много устьиц, к-ые при недостатке воды закрываются. Большие листья (н-р у ковыля, типчака) могут свёртываться устьичной стороной внутрь.

39. Свет как эк-ий фактор. Эк-ие группы р-ий по отношению к свету. Приспособления р-ий к различным условиям освещения. Хроматическая адаптация, листовая мозаика, фотопереодизм.

Одним из важнейших эк-их ф-ров, особенно для фотосинтезирующих зелёных р-ий, явл-ся свет. Солнце излучает огромное к-во Е. При этом на видимые лучи (видимый свет) приходится примерно половина всей поступающей на Землю лучистой энергии. Остальные 50% составляют невидимые инфракрасные лучи, около 1% - ультрафиолетовые. Особое зн-ие в жизни всех орг-ов имеет видимый свет. На свету происходит образование хлорофилла и осуществляется важнейший в биосфере процесс фотосинтеза.

С точки зрения оптики р-ия – это непрозрачное тело, к-ое частично поглащает, частично отражает и пропускает солнечную Е. Осн-ым органом воспринимающим радиацию является лист. Спектральная область поглащения радиации листом включает УФ, видимые, ИФК лучи.

УФ лучи поглощаются стр-ми клетки (оболочкой, цитоплазмой, ферментами и различными пигментами).

ИФК поглощаются цитоплазмой и водой сод-ся в тканях листа.

В диапазоне видимого света имеется 2 максимальных поглощения:

В области оранжево-красных (660-680 нм)

В области сине-феолетовых (460-490 нм.

Видимый свет оказывает смешанное действие на орг-мы: красные лучи – преимущественно тепловое, синие и фиолетовые изменяют скорость и направление биохим-их реакций.

В листе преобладают зелёные пигменты, поглощающие лучи в области 660-680 нм.

Установлено, что многие р-ия хорошо развиваются под прозрачными бесцветными стёклами, а под красными и особенно зелёными растут плохо и часто вообще не образуют генерат-ых органов.

В целом свет влияет на скорость роста и развития р-ий, на интенсивность фотосинтеза.

По отношению к свету различают следующие эк-ие группы р-ий: световые (светолюбы), теневые (тенелюбы) и теневыносливые.

Световые виды (гелеофиты) обитают на открытых местах с хорошей освещённостью и в лесной зоне встречаются редко. Они образуют обычно разреженный и невысокий раст-ый покров, чтобы не затенять друг друга.

Теневые р-ия (сциофиты )невыносят сильного освещения и живут под пологом леса в постоянной тени. Это в основном лесные травы. На вырубках при резком осветлении они проявляют явные признаки угнетения и часто гибнут.

Теневыносливые р-ия (факультативные гелиофиты )могут жить при хорошем освещении, но легко переносят и некоторое затенение. К ним относятся большинство р-ий лесов.

Для световых р-ий хар-на приземистость, розеточное расположение листьев, укороченные побеги. На недостаточное освещение они реагируют развитием обесцвеченных побегов, удлинением междоузлий, изгибанием побегов в сторону света.

Теневыносливые древесные породы и теневые травянистые р-ия отличаются мозаичным расположением листьев. У эвкалиптов листья обращены к свету ребром. У деревьев световые и теневые листья (располагаются соответственно на поверхности и внутри кроны) – хорошо освещаемые и затенённые – имеют анат-ие различия. Световые листья толще и грубее, иногда блестящие, что способствует отражению света. Теневые листья обычно матовые, неопушённые, тонкик с очень нежной кутикулой или вовсе без неё.

Также определённая форма кроны – куполообразная, сферическая, конусообразная обеспечивает приток солнечной радиации к листовым пластинкам различных ярусов.

Расположение листьев в ценозе подчиняется правилу «листовой мозаики »: листья верхних ярусов расп-ся почти вертикально, нижележащих ярусов – более наклонно, а нижние листья – горизонтально.

Фотопериод–это соотношение светлой и тёмной частей суток. Был открыт в 1920 г. Гардером и Аллардом при изучении оранжерейных р-ий.

Реакции орг-ов на чередование и продолжительность светлых и тёмных периодов суток называются фотопериодизмом.

По типу фотопериодической реакции р-ия делятся на 4 группы:

Р-ия короткого дня.

Этим р-ям для перехода к цветению требуется 12 и меньше часов света в сутки (конопля, табак и т.д.).

Р-ия длинного дня.

Необходимо более 12 часов света в сутки (картофель, пшеница и многие растения северных областей).

Стенофотопериодические р-ия.

Цветут и плодоносят при продолжительности дня 10-16 часов.

Нейтральные фотопериодические р-ия.

Не обладают фотопериодической чуствительностью и зацветают при любой длине дня, кроме короткой (гречиха, томат, одуванчик, многие сорняки).

Свойство орг-ов изменять сост-ие пигментного комплекса в зависимости от условий обитания наз-ся–«хроматической адаптацией »

40. t-ра как эк-ий ф-р. Эк-ие группы р-ий по отношению к. t-ре. Приспособления р-ий к различным. t-ным режимам. Концепция о. t-ных градиентах среды и р-ия. Эффективные. t-ры развития р-ых орг-ов.

Т-ра определяет развитие, существование и распределение живых орг-ов по земному шару. Эк-ми значениями явл-ся – доза воздействия ф-ра и тепловой режим. Тепловой режим влияет на продолжительность жизни орг-ов в течение суток, сезонов и т.д.

Значение т-ур как ф-ра, состоит в том, что т-ра оказывает влияние на жизненные процессы (правило Вант-Гоффа). Согласно этому правилу, скорость хим-их реакций возрастает в 2-3 раза при повышении т-ры на каждые 10 градусов. При т-ах выше или ниже опт-ых скорость биохим-их реакций в орг-ме снижается или они вообще нарушаются, что приводти к замедлению темпов роста и даже гибели орг-ма.

По отношению к т-ре р-ия делятся:

Криофильные (холодолюбивые р-ия).

Мезотермные (умеренные широты).

Термофильные (тропические,субтропические пояса).

Криофилы - относятся холодостойкие р-ия, переносящие низкие т-ры в сост-ии покоя. Встречаются в умеренной зоне. Их ареалы не выходят за границы бореальной лесной области (бактерии, грибы, лишайники, мхи).

Мезотермофиты – относятся теплолюбивые, но не жароустойчивые р-ия (р-ия влажного тропического пояса, обитающие при т-ре 20-30 градусов). Не имеют приспособлений к т-му режиму. К ним относят вечнозелёные р-ия субтропического пояса (земляничное дерево, пальмы). К мезотермофитам умеренных широт относят широколиственные породы (липа, бук, граб, каштан), а также р-ия травянистого яруса широколиственных лесов.

Термофилы – р-ия способные выносить т-ру выше 45 градусов без видимых повреждений. Хаар-ны для троп-их и субтропических поясов земли и на открытых местообитаниях. Р-ия пустынь, полупустынь, степей, саванн, наскальные мхи и лишайники, термофильные бактерии и водоросли.

Разные р-ия по разному приспосабливаются к различным т-ым режимам. Так, н-р, в зоне высоких т-ур при пониженной влажности (в тропических и субтропических пустынях) исторически сформировался своеобразный морф-ий тип р-ий:

Сокращение листовой пов-сти, вплоть до её редукции;

Свёртывание листьев в трубку;

Густое белое опушение;

Гладкая восковая поверхность, наличие кутикулы;

Ориентация листьев ребром к солнцу;

Сильное развитие покровных тканей;

Толстостенный многослойный эпидермис, развитие перидермы и корки.

В зоне низких т-ур отмечаются следующие адаптации:

Уменьшение листовой поверхности, свёртывание листьев, опушение сего р-ия, так и почечных чешуй, развитие кутикулы, зимние осмоление почек, неглубокие корневые с-мы.

К физиол-им приспособлениям р-ий, сглаживающим вредное влияние высоких и низких т-ур м.б. отнесены интенсивность транспирации, накопление в клетках солей, изменяющих т-ру свёртывания плазмы, св-во хлорофилла препятствовать проникновению наиболее горячих солнечных лучей. Наибольшее значение для терморегуляции морозоустойчивых р-ий имеет накопление в клетках сахара и других в-в, увеличивающих концентрацию клеточного сока и снижающих обводнённость клеток. Это делает р-ие более выносливым.

В 1966 г Радченко разработал концепцию о температурных градиентах среды и р-ий . Её суть состоит в том, что выделяют отриц-ый и полож-ый т-ый градиент. Отриц-ый градиент – это когда т-ра почвы ниже, чем т-ра воздуха.

Полож-ый градиент – это когда т-ра воздуха ниже т-ры п-вы. Большинство р-ий приспособлены к отриц-му т-му градиенту, а меньшая часть р-ий приспособлены к полож-му градиенту т-ур.

Под эффективной т-ой понимают разницу между т-ой среды и т-ым порогом развития орг-ов. Для каждого вида она имеет верхние пределы, так как слишком высокие т-ры уже не стимулируют, а тормозят развитие. И порог развития и сумма эффективных т-ур для каждого вида свои. Они зависят от ист-ой приспособленности вида к условиям жизни. Для семян р-ий умеренного климата, н-р гороха, клевера, порог развития низкий: их проростание начинается при т-ре п-вы от 0 до +1 градуса; более южные культуры – кукуруза и просо – начинают прорастать только при + 8 + 10 градусов, а семенам финиковой пальмы для начала развития нужно прогревание почвы до + 30 градусов. Сумму эффективных т-ур рассчитывают по формуле: С =(t –t 1)n, где C- искомая величина; t – наблюдаемая (реальная т-ра); t 1 – нижний порог развития; n – продолжительность развития в днях.

41. Почва как среда обитания р-ий. Эк-ие группы р-ий по отношению к эдафическим факторам.

Почва – важная среда жизни р-ий. Она представляет собой опорный субстрат для наземных и большинства водных р-ий. Представляет собой питат-ую среду, из к-ой р-ия усваивают питат-ые в-ва. П-ва предохраняет подземные части р-ий и семена, и споры от неблагоприятных воздействий.

Имеет сложный многокомпонентный с-ав:

Твёрдая мин-ая часть в виде нерастворимых орг-их соед-ий;

Твёрдую орг-ую часть, состоящую из остатков ж-ых и р-ий и нерастворимые гумусовые в-ва;

Почвенный р-ор (водный р-ор газов орг-их и неорг-их в-в);

Почвенный воздух;

Почвенные м/о, р-ия, ж-ые.

М-о выделить целый ряд эк-их групп р-ий по отношению к разным св-вам почв. Так, по реакции на кислотность почвы различают:

Ацидофиллы или ацидофиты предпочитают почвы с кислой реакцией. К ним относят р-ия сфагновых болот, багульник болотный, клюква, брусника, хвощ лесной и т.д.

Базифиллы или базифиты предпочитают почвы с щелочной реакцией. К ним относятся мордовник, лесная ветреница.

Нейтрофиллы или нейтрофиты предпочитают почвы с нормальной реакцией. Это большинство культурных р-ий.

Амфифиллы или амфифиты безразличны к реакции почвы и могут произрастать в широком диапазоне Ph. Малина голубая, золотая роза, ежевика, земляника и. т. д.

По отношению к валовому составу почвы различают:

Олиготрофные р-ия, довольствующиеся малым кол-вом зольных элементов (сосна обыкновенная).

Эфтрофные, нуждающиеся в большом кол-ве зольных эл-ов (дуб, сныть обык-ая и т.д.).

Мезотрофные , требующие умеренного кол-ва зольных элементов (ель обыкновенная).

В зависимости от хим-их Эл-ов, к избытку которых р-ия приспосабливаются выделяют:

Нитрофилы – р-ия, предпочитающие почвы богатые азотом. Они поселяются в местообитаниях где накапливается большое кол-во орг-го в-ва (на скалах с птичьими базарами, на стенах и карнизах зданий, на пастбищах, заброшенных усадьбах, скотных дворах, мусорных кучах). К ним относятся – наскальные нитрофильные лишайники, бузина, малина, сныть обыкновенная, все виды крапивы, белена, все виды рода лопух и щирица и т.д.

Галофиты –р-ия засолённых почв. Все они имеют очень высокое осмотическое давление, позволяющее им использовать почвенные растворы, поскольку сосущая сила корней превосходит сосущую силу почвенного раствора. Некоторые галофиты выделяют излишки солей через листья или накапливают их в своём орг-ме. Вот почему их иногда используют для получения соды и патоша. Типичными галофитами являются солерос, сарсазан, содовая и калийная солянки, паташник.

Нек-ые виды р-ий приурочены к разным субстратам: псаммофиты – заселяют сыпучие подвижные пески. Древесные и кустарниковые псаммофиты при засыпании их песком образуют придаточные корни. Придаточные почки и побеги развиваются на корнях, если растения обнажаются при выдувании песком (белый саксаул, кандыми, песчаная акация и т.д.). Нек-ые псаммофиты спасаются от заноса песком быстрым ростом побегов, редукцией листьев. У них развились специальные приспособления, увеличивающие летучесть и пружинистость плодов. Их плоды передвигаются вместе с движущимся песком и не засыпаются им. Они легко переносят засуху благодаря различным приспособлениям. Это и песчаные чехлы на корнях, и опробковение корней, и сильное развитие боковых корней. Большинство псаммофитов безлистые или имеют чётко выраженную ксероморфную листву (листья жёсткие с сизым восковым налётом, узкие и свёрнутые или блестящие и кожистые).

Петрофиты – растут на каменистых почвах.

42. Вода как эк-ий ф-р. Эк-ие группы ж-ых по отношению к воде. Водный баланс животныхых орг-ов.

Вода – является необходимым условием существования всех живых орг-ов. Она относится к числу наиболее важных природных ресурсов нашей планеты. Вода необходима для всех форм жизни, возникших, по мнению учёных, именно в водной среде. Общее кол-во воды на Земле оценивается цифрой 1386 млн км 3 .

Вода является единственной природной жидкостью, имеющейся на поверхности Земли в огромных кол-вах. В природе вода существует в трёх агрегатных состояниях: жидком, твёрдом и газообразном.

Физиол-ое значение воды для живых орг-ов состоит в том, что она обеспечивает сохранение структуры и нормальное функционирование живой клетки путём воздействия на биол-ие мембраны и протекающие с их участием процессы. Вода является универсальным растворителем, обладает плотностью, проницаемостью и даже может компенсировать перепады тем-р.

По отношению к воде можно выделить три эк-ие группы ж-ых:

Гигрофилы – влаголюбивые ж-ые, нуждающиеся в высокой влажности среды. У них слабо развиты или вообще отсутствуют мех-мы регуляции водного обмена. Они не могут накапливать в значительном количестве и удерживать длительное время запасы воды в теле. Такие ж-ые, как правило, обитают во влажной среде и вынуждены постоянно пополнять запасы воды (мокрицы, комары, наземные планарии, немертины и т.д.). Типично гигрофильной группой являются наземные моллюски и амфибии.

Мезофиллы – животные обитающие в условиях умеренной влажности. К ним можно отнести озимую совку. Многие другие насекомые, птицы, млекопитающие, являясь также типичными мезофиллами, существуют в районах с невысокой влажностью воздуха и сравнительно легко переносят её колебания.

Ксерофилы – это сухолюбивые ж-ые, не переносящие высокой влажности. У всех ксерофилов хорошо развиты механизмы регуляции водного обмена и приспособления к удержанию воды в теле. Приспособления к жизни в засушливых условиях могут быть самыми различными. Так, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре; многие насекомые, грызуны и др ж-ые получают воду с пищей; нек-ые млекопит-ие избегают дефицита влаги путём отложения жиров, при окислении к-ых образуется метаболическая вода. За счёт метаболической воды живут многие насекомые, питающиеся сухим кормом, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики и др.

Организмы в течение жизни испытывают влияние факторов, сильно удаляющихся от оптимума. Им приходится переносить жару, засуху, морозы, голод. Приспособления.

1. анабиоз (мнимая смерть). Почти полная остановка обмена веществ. – мелкие организмы. При анабиозе организмы теряют до ½ или даже ¾ заключённой в тканях воды У беспозвоночных часто наблюдается явление диапаузы – пережидание неблагоприятных температурных условий, остановившись в своём развитии (стадия яйца, куколки у насекомых и т.д.).

2. скрытая жизнь. Высшие растения не могут выжить, если клетка высохнет. Если частичное обезвоживание – выживет. (зимний покой растений, спячка животных, семена в почве,

3. Постоянство внутренней среды, несмотря на колебания внешней среды. Постоянная температура тела, влаги (кактусы). Но много тратится энергии.

4. Избегание неблагоприятных условий. (гнезда, зарываются в снег, перелет птиц)

Примеры: Семена лотоса в торфе 2000лет., бактерии в льдах Антарктиды. У пингвинов температура 37-38, у северных оленей 38-39. кактусы. Мокрицы в Среднеазиатских сухих степях, Суслик серцебиение 300 ударов и 3.

Эволюционная адаптация

Виды адаптации:

Морфологические (защита от вымерзания: эпифиты – растут на других растениях, фанерофиты- почки защищены яешуйками (деревья, кустарники), криптофиты почки в почве, терофиты – однолетние растения. У животных – запасы жира, масса.

Физиологическая адаптация . : акклиматизация, высвобождение воды из жиров.

Поведенческая – выбор предпочтительного положения в пространстве.

Физическая – регулирование теплоотдачи. Химическая – поддержание температуры тела.

Эволюционная адаптация растений и животных к разным факторам среды легла в основу классификации видов.

1) По отношению к физическиме факторам среды

а) влияние температуры на организмы

Пределами толерантности для любого вида являются минимальная и максимальная летальные температуры. Большинство живых существ способно жить при температуре от 0 до 50ºС, что обусловлено свойствами клеток и межклеточной жидкости. Адаптация животных к температуре среды шла в 2 направлениях:

– пойкилотермные животные (холоднокровные) – их температура тела меняется в широких пределах в зависимости от температуры окружающей среды (беспозвоночные, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Их приспособлением к изменениям температуры является впадение в анабиоз.

– гомойотермные животные (теплокровные) – животные, имеющие постоянную температуру тела (птицы (около 40ºС) и млекопитающие, в том числе человек (36–37ºС)). Гомойотермные животные могут выдерживать температуру ниже 0ºС. Для этих организмов характерно явление теплорегуляции .

Теплорегуляция (терморегуляция) – способность человека, млекопитающих и птиц поддерживать температуру мозга и внутренних органов в узких определённых границах, несмотря на значительные колебания температуры внешней среды и собственную теплопродукцию.При перегревании – происходит расширение кожных капилляров, и с поверхности тела происходит теплоотдача,– увеличивается потоотделение, за счёт испарения температура тела охлаждается (человек, обезьяны, непарнокопытные),– у непотеющих животных происходит тепловая одышка (испарение влаги происходит с поверхности ротовой полости и языка).При охлаждении– происходит сужение кожных сосудов, теплоотдача от них уменьшается,– поднимаются перья и волосы и шерсть на поверхности тела, в результате увеличивается воздушная прослойка между ними, являющаяся теплоизолирующей.

Кроме того, для теплокровных животных характерны постоянные приспособления к повышенным или пониженным температурам:

1) Варьирование размеров тела. В соответствии с правилом Бергмана : у теплокровных животных размер тела особей в среднем больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида. Это связано с уменьшением отношения:

Чем меньше это отношение, тем меньше теплоотдача.

2) Наличие шерстного и перьевого покрова. У животных, живущих в более холодных областях, увеличивается количество подшерстка, пуха, пуховых перьев у птиц. В условиях сезонности возможна линька, когда в зимнем шерстном покрове больше пуха и подшёрстка, а в летнем – только остевые волосы.

3) Жировая прослойка. Является теплоизолирующей. Особенно распространена у морских животных, обитающих в холодных морях (моржи, тюлени, киты и т.д.)

4) Жировой покров . Покров перьев водоплавающих птиц специальным водонепроницаемым покровом, препятствующим проникновению воды и слипанию перьев, т.е. сохраняется воздушная теплоизолирующая прослойка между перьями.

5) Зимняя спячка. Спячка – состояние пониженной жизнедеятельности и обмена веществ, сопровождающееся торможением нервных реакций. Перед впадением в спячку животные накапливают в организме жир и укрываются в убежищах. Спячка сопровождается замедлением дыхания, сердцебиения и др. процессов. Температура тела снижается до 3–4ºС. Некоторые животные (медведи) сохраняют нормальную t тела (это зимний сон ). В отличие от анабиоза холоднокровных животных, во время спячки теплокровные животные сохраняют способность контролировать физиологическое состояние с помощью нервных центров и поддерживать гомеостаз на новом уровне.

6) Миграции животных (характерны для и теплокровных, и холоднокровных) – сезонное явление. Примером являются перелёты птиц.

Адаптация растений к температуре. Большинство растений может существовать при температуре от 0 до 50ºС. Однако активная жизнедеятельность осуществляется при температурах от 10 до 40 ºС. В этом диапазоне температур может происходить фотосинтез. Вегетационный период растений – период со среднесуточными температурами выше +10ºС.

По способу адаптации к изменениям температуры растения делятся на 3 группы:

– фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) – сбрасывают все зелёные части на холодный период, а их почки остаются зимой над поверхностью снега и защищаются покровными чешуйками;

– криптофиты (геофиты) – также теряют всю видимую растительную массу на холодный период, сохраняя почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве.

– терофиты – однолетние растения, отмирающие с наступлением холодного сезона, выживают лишь семена или споры.

б) влияние освещённости на организмы

Свет – это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле. Свет участвует в фотосинтезе, обеспечивая создание органических соединений из неорганических веществ растительностью Земли. Поэтому влияние света в большей степени важно для растений. В фотосинтезе участвует часть спектра (от 380 до 760 нм) – область физиологически активной радиации.

По отношению к освещённости выделяются 3 группы растений:

– светолюбивые – для таких растений оптимумом является яркий солнечный свет – травянистые растения степей и лугов, древесные растения верхних ярусов.

– тенелюбивые – для этих растений оптимумом является слабая освещённость – растения нижних ярусов таёжных ельников, лесостепных дубрав, тропических лесов.

– теневыносливые – растения, имеющие широкий диапазон толерантности к свету и могут развиваться как при яркой освещённости, так и в тени.

Свет имеет большое сигнальное значение и является основой фотопериодизма.

Фотопериодизм – это реакция организма на сезонные изменения длины дня. От фотопериодизма зависит время зацветания и плодоношения у растений, начало периода спаривания у животных, время начала миграции у перелётных птиц. Фотопериодизм широко используется в с/х.

в) влияние условий увлажнения на организмы

Условия увлажнения зависят от двух факторов:– количество осадков; – испаряемость (количество влаги, которое может испариться при данной температуре)

По отношению к влаге все растения делятся на 4 группы:

– гидатофиты – водные растения целиком или большей частью погруженные в воду. Они могут быть прикреплены корнями к грунту (кувшинка), другие не прикреплены (ряска);

– гидрофиты – водные растения, прикреплённые к почве и погруженные в воду только нижними своими частями (рис, рогоз);

– гигрофиты – растения влажных местообитаний. Не имеют приспособлений, ограничивающих расход воды (травянистые растения лесной зоны);

– мезофиты – растения, переносящие незначительную засуху (большинство древесных растений, злаковые растения степей);

– ксерофиты – растения сухих степей и пустынь, имеющие приспособления к недостатку влаги:

а) склерофиты – растения с большой корневой системой, способной всасывать влагу из почвы с большой глубины, и с мелкими листьями или листьями, преобразованными в колючки, что способствует снижению площади испарения (верблюжья колючка);

б) суккуленты – растения, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях (кактусы, молочаи).

– эфемеры – растения, проходящие свой жизненный цикл за очень короткий срок (период дождей или таяния снегов) и к периоду засухи образующие семена (маки, ирисы, тюльпаны).

Приспособления животных к засухе:

– поведенческие способы (миграция) – характерны для животных саванн в Африке, Индии, Южной Америке;

– образование защитных покровов (раковины улиток, роговые покровы рептилий);

– впадение в анабиоз (рыбы, земноводные в африканских и австралийских пересыхающих водоёмах);

– физиологические способы – образование метаболической воды (воды, образующейся в результате обмена веществ за счёт переработки жиров) – верблюды, черепахи, овцы.

г) влияние движения воздуха на организмы. Движение воздушных масс может быть в виде их вертикального перемещения – конвекции, или в виде ветра, т. е. горизонтального перемещения. Движение воздуха способствует расселению спор, пыльцы, семян, микроорганизмов. Анемохоры – приспособления для распространения ветром (парашутики одуванчика, крылья семян клёна и т.д.). Угнетающее действие ветер может оказывать на птиц и других летающих животных

д) влияние движения воды на организмы. Основные виды движения воды – волны и течения.В зависимости от скорости течения:

– в спокойных водах – у рыб сплюснутое с боков тело (лещ, плотва)

– в быстротекущих водах – тело рыб округлое в сечении (форель).

Вода – плотная среда, поэтому в целом все водные животные имеют обтекаемую форму тела: как рыбы, так и млекопитающие (тюлени, киты, дельфины), и даже моллюски (кальмары, осьминоги). Самая совершенная морфологическая адаптация к движению в воде – у дельфина, поэтому он может развивать в воде очень большие скорости и выполнять сложные маневры.

2) химические факторы среды

а) Химические факторы воздушной среды

Состав атмосферы: азот –78,08%; кислород – 20,95 %; аргон, неон и другие инертные газы – 0,93 %; углекислый газ – 0,03 %; прочие газы 0,01.

Лимитирующим фактором является содержание углекислого газа и кислорода. В приземном слое атмосферы содержание углекислого газа находится в минимуме толерантности, а кислорода – в максимуме толерантности растений по этим факторам.

Адаптация к недостатку кислорода:

а) У почвенных животных и животных, живущих в глубоких норах.

б) У высокогорных животных: – повышение объёма крови,– увеличенное количество эритроцитов (кровяных клеток, переносящих кислород),– повышенное содержание гемоглобина в эритроцитах,– повышенное сродство гемоглобина к кислороду, т.е.1 молекула гемоглобина может переносить больше молекул кислорода, чем у равнинных животных.(ламы, альпаки, горные козлы, снежные барсы, яки, горные куропатки, фазаны).

в) У ныряющих и полуводных животных: – повышенный относительный объём лёгких,– больше объём и давление воздуха в лёгких при вдыхании,– приспособления, характерные для горных животных.(дельфины, киты, тюлени, каланы, морские змеи и черепахи, опуши).

г) у водных животных (гидробионтов) – это приспособления к использованию кислорода из водного раствора: – наличие жаберного аппарата, имеющего большую площадь поверхности,– густая сеть кровеносных сосудов в жабрах, обеспечивающих наиболее полное всасывание кислорода из раствора,– увеличенная поверхность тела, которая является у многих беспозвоночных важным каналом диффузионного поступления кислорода.Рыбы, моллюски, ракообразные).

б) Химические факторы водной среды

а) содержание СО 2 (повышенное содержание углекислого газа в воде может привести к гибели рыб и др. водных животных; с другой стороны при растворении в воде СО 2 , образуется слабая угольная кислота , легко образующая карбонаты (соли угольной кислоты), являющиеся основой скелетов и раковин водных животных);

б) кислотность среды (инструментом поддержания кислотности являются карбонаты, водные организмы имеют очень узкий диапазон толерантности к этому показателю)

в) солёность воды – содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов, измеряется в промилле ‰ (грамм солей на литр воды). В океане 35 ‰. Максимальная солёность в Мёртвом море (270 ‰). Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские – в реках. Однако, такие рыбы, как лосось, сельдь всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки.

3. Эдафические факторы – почвенные условия произрастания растений.

а) физические:– водный режим,– воздушный режим,– тепловой режим,– плотность,– структура.

б) химические:– реакция почвы,– элементарный химический состав почвы, – бменная способность.

Важнейшее свойство почвы – плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений в питательных веществах, воздухе, биотической и физико-химической среде и на этой основе обеспечивать урожай сельскохозяйственных структур, а также биогенную продуктивность диких форм растительности.

Приспособление растений к засолению:

Солеустойчивые растения называют галофитами (солерос, полыни, солянки) – эти растения произрастают на солонцах и солончаках.

К окружающей среде принадлежит:

природная - появившаяся на Земле независимо от человеческой деятельности;
техногенная - созданная людьми;
внешняя - это все, что находится вокруг организма, а также оказывает влияние на его функционирование.

Как живые организмы изменяют среду обитания? Они способствуют изменению газового состава воздуха (в результате фотосинтеза) и принимают участие в формировании рельефа, почвы, климата. Благодаря влиянию живых существ:

увеличилось содержание кислорода;
уменьшилось количество углекислого газа;
изменился состав воды Мирового океана;
появились горные породы органического содержания.

Таким образом, взаимоотношения живых организмов и среды их обитания являются сильным обстоятельством, провоцирующим различные преобразования. Различают четыре отличные друг от друга среды проживания.

Наземно-воздушная среда обитания

Включает в себя воздушную и наземную части и отлично подходит для размножения и развития живых существ. Это довольно сложная и многообразная среда, для которой характерна высокая степень организации всего живого. Подверженность почвы эрозии, загрязнениям приводит к уменьшению численности живых существ. В наземном мире обитания у организмов достаточно сильно развит внешний и внутренний скелет. Это произошло потому, что плотность атмосферы намного меньше плотности воды. Одним из значимых условий для существования считаются качество и структура воздушных масс. Они находятся в непрерывном движении, поэтому температура воздуха способна достаточно быстро изменяться. Живые существа, которые обитают в этой среде, должны адаптироваться к ее условиям, поэтому у них развилась приспособленность к резким колебаниям температур.

Воздушно-наземная среда обитания более многообразна, нежели водная. Здесь не так сильно выражены перепады давления, однако довольно часто возникает нехватка влаги. По этой причине у наземных живых созданий имеются механизмы, помогающие им со снабжением организма водой, в основном в засушливых районах. У растений образуется сильная корневая система и специальный водонепроницаемый слой на поверхности стеблей и листьев. Животные обладают исключительным строением внешних покровов. Их образ жизни помогает поддерживать водный баланс. Примером может быть миграция к водопоям. Большую роль играет и состав воздуха для наземных живых существ, обеспечивающий химическую структуру жизни. Сырьевым источником для фотосинтеза является углекислый газ. Для соединения нуклеиновых кислот и белков требуется азот.

Приспособленность к среде обитания

Приспособление организмов к среде обитания зависит от места их жительства. У летающих видов сформировалась определенная форма тела, а именно:

легкие конечности;
облегченная конструкция;
обтекаемость;
наличие крыльев для полета.

У лазающих животных:

длинные хватательные конечности, а также хвост;
тонкое длинное тело;
сильные мышцы, позволяющие подтягивать туловище, а также перекидывать его с ветки на ветку;
острые когти;
мощные хватательные пальцы.

У бегающих живых созданий отмечаются следующие особенности:

сильные конечности, имеющие малую массу;
уменьшенное количество защитных роговых копыт на пальцах;
сильные задние и короткие передние конечности.

У некоторых видов организмов специальные приспособления позволяют им сочетать признаки полета и лазанья. Например, забравшись на дерево, они способны на длинные прыжки-полеты. Другие виды живых организмов могут быстро бегать, а также летать.

Водная среда обитания

Первоначально жизнедеятельность существ была связана с водой. Особенности ее заключаются в солености, течении, пище, кислороде, давлении, свете и содействуют систематизированию организмов. Загрязнение водоемов очень плохо отражается на живых созданиях. Например, из-за уменьшения уровня воды в Аральском море пропала большая часть представителей флоры и фауны, в особенности рыбы. В водных просторах обитает огромное многообразие живых организмов. Из воды они добывают все необходимое, что требуется для осуществления жизнедеятельности, а именно питание, воду и газы. По этой причине все многообразие водных живых существ должно адаптироваться к основным особенностям существования, которые формируются химическими и физическими свойствами воды. Солевой состав среды также имеет большое значение для водных обитателей.

Огромное число представителей флоры и фауны, которые проводят жизнь во взвешенном состоянии, регулярно находятся в толще водного пространства. Умение парить обеспечивается физическими особенностями воды, то есть силой выталкивания, а также особыми механизмами самих существ. К примеру, множественные придатки, которые существенно увеличивают поверхность туловища живого организма по сравнению с его массой, усиливают трение о воду. Следующий пример жителей водной среды обитания - это медузы. Их умение держаться в толстом слое воды обуславливается необычной формой туловища, которое похоже на парашют. К тому же плотность воды очень сходна с плотностью тела медузы.

Живые организмы, среда обитания которых - вода, разными способами подстроились к передвижению. Например, рыбы и дельфины обладают обтекаемой формой тела и плавниками. Они способны быстро передвигаться благодаря необычной структуре наружных покровов, а также присутствию особой слизи, которая снижает трение о воду. У отдельных видов жуков, обитающих в водной среде, выпущенный отработанный воздух из дыхательных путей задерживается между надкрыльями и телом, благодаря этому они способны стремительно подниматься на поверхность, где происходит выпуск воздуха в атмосферу. Большая часть простейших перемещается с помощью ресничек, которые вибрируют, например, инфузория или эвглена.

Приспособления для жизни водных организмов

Различные среды обитания животных позволяют им адаптироваться и комфортно существовать. Тело организмов способно уменьшить трение о воду благодаря особенностям покрова:

твердая, гладкая поверхность;
наличие мягкого слоя, присутствующего на внешней поверхности твердого корпуса;
слизь.

Конечности представлены:

ластами;
перепонками для плавания;
плавниками.

Форма туловища обтекаемая и имеет самые разные вариации:

сплюснутая в спинно-брюшном отделе;
круглая в поперечном разрезе;
сплюснутая с боков;
торпедообразная;
каплевидная.

В водной среде обитания живым организмам необходимо дышать, поэтому получили развитие:

жабры;
воздухозаборники;
дыхательные трубки;
пузыри, которые заменяет легкое.

Особенности обитания в водоемах

Вода способна накапливать и сохранять тепло, поэтому этим объясняется отсутствие сильных колебаний температуры, которые довольно часто встречаются на суше. Самым значимым свойством воды является возможность растворять в себе другие вещества, которые в дальнейшем используются как для дыхания, так и для питания организмами, живущими в водной стихии. Для того чтобы дышать, необходимо наличие кислорода, поэтому концентрация его в воде имеет огромное значение. Температура воды в полярных морях близка к замерзанию, но ее стабильность позволила сформироваться определенным приспособлениям, которые обеспечивают жизнедеятельность даже в таких суровых условиях.

В этой среде проживает огромное многообразие живых организмов. Здесь обитают рыбы, земноводные, крупные млекопитающие, насекомые, моллюски, черви. Чем выше температура воды, тем меньшее количество разведенного кислорода в ней находится, который в пресной воде растворяется лучше, чем в морской. Поэтому в водах тропического пояса обитает мало организмов, в то время как в полярных водоемах присутствует огромное разнообразие планктона, который используют в пищу представители фауны, в том числе крупные китообразные и рыбы.

Дыхание реализовывается всей поверхностью тела или особыми органами - жабрами. Для благополучного дыхания требуется регулярное обновление воды, которое достигается разными колебаниями, в первую очередь движением самого живого организма или его приспособлениями, такими как реснички или щупальца. Большое значение для жизни имеет и солевой состав воды. Например, моллюскам, а также ракообразным требуется кальций для построения панциря или раковины.

Почвенная среда

Располагается в верхнем плодородном слое земной коры. Это довольно сложный и очень важный компонент биосферы, который тесно связан с остальными ее частями. Часть организмов находится в почве всю свою жизнь, другие - половину. Для растений земля играет важнейшую роль. Какие живые организмы освоили почвенную среду обитания? В ней существуют бактерии, животные, а также грибы. Жизнь в этой среде в большей степени определяется климатическими факторами, например, температурой.

Приспособления для почвенной среды обитания

Для комфортного существования организмы имеют особенные части тела:

небольшого размера копательные конечности;
длинное и тонкое туловище;
копательные зубы;
обтекаемое туловище без выступающих частей.

В почве может существовать недостаток воздуха, а также она плотная и тяжелая, что в свою очередь привело к следующим анатомическим и физиологическим адаптациям :

сильные мышцы и кости;
устойчивость к недостатку кислорода.

Покровы тела подземных организмов должны позволять без проблем двигаться как вперед, так и назад в плотной почве, поэтому развились следующие признаки:

короткая шерсть, устойчивая к истиранию и способная заглаживаться вперед и назад;
отсутствие волосяного покрова;
специальные выделения, которые позволяют телу скользить.

Развились специфические органы чувств:

ушные раковины небольшие или вовсе отсутствуют;
глаз нет или они существенно уменьшены;
высокое развитие получила тактильная чувствительность.

Сложно представить растительный покров без земли. Отличительной чертой почвенной среды обитания живых организмов считается то, что существа связаны с ее субстратом. Одним из значимых отличий этой среды считается регулярное образование органических веществ, как правило, за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы, а это служит источником энергии для растущих в ней организмов. Нагрузка на земельные ресурсы и загрязнение окружающей среды негативно влияют на проживающие здесь организмы. Часть видов находится на грани вымирания.

Организменная среда

Практическое воздействие человека на среду обитания влияет на численность популяций животных и растений, тем самым увеличивается или уменьшается количество видов, а в некоторых случаях происходит их гибель. Факторы среды:

биотические - связаны с воздействием организмов друг на друга;
антропогенные - связаны с влиянием человека на среду окружения;
абиотические - относятся к неживой природе.

Промышленность - это крупнейшая отрасль, которая в экономике современного общества играет важнейшую роль. Она оказывает влияние на среду на всех этапах промышленного цикла, начиная с добычи сырья и заканчивая утилизацией продукции по причине дальнейшей непригодности. Основные виды отрицательного влияния ведущих отраслей на окружающую среду обитания живых организмов:

Энергетика является основой развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства. Использование практически каждого ископаемого (уголь, нефть, природный газ, древесина, ядерное топливо) негативно влияет и загрязняет природные комплексы.
Металлургия. Одной из самых опасных сторон ее воздействия на среду обитания считается техногенное рассеивание металлов. Наиболее вредными загрязнителями считаются: кадмий, медь, свинец, ртуть. Металлы попадают в среду практически на всех стадиях производства.
Химическая промышленность - одна из динамично развивающихся отраслей во многих странах. Нефтехимические производства выбрасывают в атмосферу углеводороды и сероводороды. При производстве щелочей вырабатывается хлористый водород. Такие вещества, как оксиды азота и углерода, аммиак и другие, выбрасываются также в больших объемах.

В заключение

Мир обитания живых организмов оказывает на них влияние как прямое, так и косвенное. Существа постоянно взаимодействуют с окружающей средой, получая из нее пищу, но в то же время и выделяя продукты своего метаболизма. В пустыне сухой и жаркий климат ограничивает существование большей части живых организмов, как и в полярных областях из-за холодов могут выжить только самые выносливые представители. К тому же, они не просто приспосабливаются к той или иной среде, но еще и эволюционируют.

Растения, выделяя кислород, поддерживают его баланс в атмосфере. Живые организмы влияют на свойства и структуру земли. Высокие растения затеняют почву, тем самым способствуя созданию особого микроклимата и перераспределению влаги. Таким образом, с одной стороны, среда меняет организмы, помогая их усовершенствованию путем природного отбора, а с другой, виды живых организмов изменяют окружающую среду.