4) Адаптации организмов

/ Экология_1 / 2015-Лекции по экологии — Кияшова / Тема 2. Организм и факторы среды / (4) Адаптации организмов

4. АДАПТАЦИЯ ОРГАНИЗМОВ К УСЛОВИЯМ СРЕДЫ.

У всех живых организмов в процессе эволюции выработались специфические приспособления (адаптации) к определенным условиям среды.

Таким образом, адаптации (от лат. “приспособление”) —это эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, которые обеспечивают их нормальную жизнедеятельность в изменяющихся условиях среды.

Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи – от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экосистем.

Существуют следующие формы адаптаций живых организмов к внешним условиям среды: морфологические, биохимические, физиологические и поведенческие (этологические).

Морфологические адаптации – это наличие таких особенностей внешнего строения, которые способствуют выживанию и успешной жизнедеятельности организмов в обычных для них условиях.

— растения пустыни лишены листьев, а содержат колючки для уменьшения испарения воды;

— форма рыб максимально приспособлена к быстрому плаванию в водной среде.

Морфологический тип приспособления растения или животного к определенным условиям среды обитания и образу жизни называют жизненной формой организма (вида).

При этом разные виды могут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни.

сходную жизненную форму имеют кит (млекопитающее), пингвин (птица) и акула (рыба).

Анализ разнообразных жизненных форм растений и животных дает возможность судить об особенностях их местообитаний, образе жизни того или иного вида и путях приспособления организмов к различным условиям среды.

Биохимическая адаптация происходит на клеточно-тканевом уровне и проявляется прежде всего в изменении физико-химического состояния веществ, содержащихся в клетках и тканях живых организмов.

— адаптация организмов к низким температурам связана с биохимическими процессами, происходящими в клетках растений или тканях животных, которые предотвращают замерзание воды в теле организма;

— обитатели пустыни способны обеспечивать потребность во влаге путем биохимического окисления жиров (верблюд);

— биохимические процессы фотосинтеза отражают способность растений создавать из неорганических веществ органические в условиях строго определенного газового состава атмосферного воздуха.

Важным приспособлением на клеточно-тканевом уровне является образование запасных питательных веществ и их своеобразное распределение в теле живых организмов,

— у многих видов растений в зимний период происходит превращение крахмала в сахара и жиры, которые затем откладываются в тканях наземных органов растений;

— у многих животных с понижением температуры возрастает содержание гликогена в печени, повышение содержания аскорбиновой кислоты в тканях почек;

— у большинства млекопитающих зимой происходит большое скопление питательных веществ в бурой жировой ткани в непосредственной близости от жизненно важных органов (сердца и спинного мозга).

Физиологические адаптации связаны с регулированием физиологических функций организма;

акклиматизация – простейшее физиологическое приспособление организмов к изменению климатических условий существования;



Средство от псориаза

Varitox - средство от варикоза

Neosense - средство от климакса


теплоизоляция – это способность организмов (многие млекопитающие и птицы) к сохранению тепла за счет линьки, развития перьевого или волосяного покровов и накопления подкожного жира;

Например, у тюленей теплоизоляционные свойства жировой прослойки настолько велики, что под лежащими на снегу животными, снег не тает, хотя температура их тела поддерживается на уровне 38 0 С):

терморегуляция – это способность организмов на основе физиологических процессов поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне или изменять ее в определенных пределах

— многие виды высших животных (млекопитающие и птицы) способны при высоких температурах поддерживать температуру своего тела на постоянном уровне путем испарения жидкости с поверхности тела (у собак и многих птиц – учащенное дыхание, а некоторые сумчатые в жару обмазывают шкуру обильной слюной);

— для многих видов растений, низших животных, а также некоторых видов млекопитающих и птиц характерно состояние зимнего покоя, при котором все процессы метаболизма заторможены или полностью остановлены (анабиоз).

Поведенческие (этологические) адаптации, связанны с деятельностью центральной нервной системы, на уровне которой формируются определенные приспособительные формы поведения высших животных.

Поведенческие адаптации проявляются в самых разнообразных формах:

— сезонные и суточные миграции животных и перелетных птиц с целью выбора наиболее оптимальных условий;

— изменение сроков суточной активности (например, в пустынях при очень высоких температурах животные переходят к ночному образу жизни, а жаркое время суток проводят зарывшись в песок или спрятавшись в норы);

— способность многих птиц и млекопитающих к активному сооружению гнезд, нор и других убежищ с благоприятным микроклиматом;

— важное место в преодолении отрицательного воздействия низких температур занимает принятие особых поз (скручивание кольцом, укутывание хвостом), собирание в группы (стаи пингвинов в сильные морозы), а также согревание путем пробежок и прыжков.

— для человека – создание оптимальных условий достигается технологическим кондиционированием среды.

При всем многообразии приспособлений организмов к внешним условиям среды существует два пути адаптаций: по толерантному и резистентному типу.

Адаптация по толерантному типу (от лат. «терпеливость», «выносливость») – это пассивный тип адаптации, при котором происходит пассивное подчинение жизненных функций организмов неблагоприятным условиям среды.

Элементы пассивного приспособления выражаются в снижении уровня метаболизма, замедлении процессов жизнедеятельности (состояние спячки или оцепенения у высших животных) или временной, обратимой остановке всех жизненных процессов (состояние анабиоза у растений или низших животных).

Переход в состояние глубокого анабиоза, при котором практически полностью останавливается обмен веществ, существенно расширяет возможности выживания организмов в самых экстремальных условиях.

— некоторые мелкие организмы могут полностью высыхать на воздухе, а затем возвращаться к активной жизни после пребывания в воде;

известно, что высушенные семена и споры растений, а также некоторые мелкие животные (коловратки) способны выдерживать температуру ниже -2000С;

— некоторые бактерии, в т.ч. болезнетворные, многие годы могут находиться в неактивном состоянии, пока не возникнут благоприятные условия для их «пробуждения» и последующего размножения.

Явление, при котором имеет место временный физиологический покой в индивидуальном развитии некоторых растений и животных, обусловленный неблагоприятными факторами внешней среды, называется диапаузой.

Адаптация по резистентному типу (от лат. «сопротивление», «противодействие») – это активный тип приспособления, при котором специфические адаптивные механизмы позволяют организму сохранять свою структуру и физиологические свойства на фоне меняющихся внешних условий среды без нарушения нормальных жизненных функций организмов.

Например, теплокровные животные (птицы, млекопитающие, обитая в условиях изменчивой температуры, поддерживают внутри себя постоянную температуру, которая является оптимальной для биохимических процессов в клетках тела.

Благодаря этому типу адаптации все живые организмы находятся в состоянии динамического равновесия с окружающей средой, которое называется гомеостазом.

Гомеостаз – это состояние динамического равновесия организма со средой, при котором организм сохраняет свой свойства и способность к осуществлению жизненно важных функций на фоне меняющихся внешних условий.

Существует еще и третий путь адаптаций – избегание неблагоприятных воздействий – это выработка организмом таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии его развития завершаются в самые благоприятные периоды года.

Миграции – это обычный для животных путь приспособления к неблагоприятным периодам.

Избегание неблагоприятных воздействий свойственно организмам в той или иной мере как при активном, так и при пассивном путях адаптации к среде.

Наиболее часто приспособление вида к среде осуществляется определенным сочетанием всех трех возможных путей адаптаций.

Способность организмов к адаптации – это одно из основных свойств жизни вообще, обеспечивающая саму возможность ее существования, способность организмов выживать и размножаться.

Классификация экологических факторов по степени адаптации

к ним организмов (классификация А.С.Мончадского)

Эта классификация подразделяет все экологические факторы на три группы:

первичные периодические, вторичные периодические, непериодические факторы.

Первичные периодические факторы

Адаптация организмов в первую очередь возникает к тем факторам среды, которым свойственна периодичность – суточная, сезонная или годовая, лунная, которая является прямым следствием астрономических процессов (вращение земного шара вокруг своей оси и его движение вокруг солнца или смена лунных фаз).

Регулярные циклы этих факторов существовали задолго до появления жизни на Земле, и это обстоятельство объясняет, почему адаптации организмов к первичным периодическим факторам столь древние и так прочно укрепились в их наследственной основе.

К первичным периодическим факторам относятся температура, освещенность, приливы и отливы.

В целом адаптивные реакции организмов на влияние первичных периодических факторов сходны у всех групп организмов и не имеют специфики.

Вторичные периодические факторы

Изменения вторичных периодических факторов является следствием изменений первичных периодических факторов.

При этом чем теснее связь вторичного периодического фактора с первичным, тем с большей регулярностью проявляется его периодичность.

— влажность воздуха – это вторичный фактор, который находится в прямой зависимости от температуры (в тропиках выпадение осадков подчиняется суточной или сезонной периодичности);

— вторичным периодическим фактором может быть также растительность, служащая пищей, периодичность произрастания которой связана с вегетационным циклом;

— сезонные изменения численности жертв и хозяев, физиология которых является соответственно для хищников и паразитов факторами, к которым они приспосабливаются;

— различные биотические внутривидовые взаимодействия также относятся к вторичным периодическим факторам, так как все взаимодействия между особями осуществляются на фоне годичных циклов.

По сравнению с первичными вторичные периодические факторы не столь древнего происхождения и организмы приспособились к ним не так давно, поэтому их адаптации не столь четко выражены и одновременно более разнообразны в различных систематических группах.

Например, относительная влажность воздуха стала для организмов экологическим фактором, когда они перешли к наземному образу жизни. Поэтому адаптации к изменению относительной влажности развиты у животных менее сильно, чем, например, адаптации к колебанию температуры – первичного периодического фактора; диапазон выносливости к изменению относительной влажности часто не столь широк, как к изменению температуры, в тоже время адаптивные реакции к нему разнообразнее.

Действие непериодических факторов проявляется внезапно, поэтому организмы обычно не успевают к ним приспособится.

В эту группу входят:

— некоторые климатические факторы (шквальные ветры, грозы, а также пожары)

— все формы антропогенной деятельности;

— действие хищников, паразитов (в некоторых случаях при воздействии паразитов хозяин приобретает иммунитет).



Средство от псориаза

Varitox - средство от варикоза

Neosense - средство от климакса


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *