Среда обитания и экологические факторы. Понятие об адаптации.
Общая схема материала параграфа
Перед вами растение, которое вы хорошо знаете:
царство: Растения
отдел: Цветковые
класс: Двудольные
семейство: Бобовые
род: Клевер,
вид: Клевер луговой (Trifolium pratense*)
От каких воздействий (факторов) может зависеть жизнедеятельность организма этого вида?
Назовите не менее пяти экологических факторов, воздействующих на жизнедеятельность Клевера лугового.
Экологические факторы - это части или свойства среды, воздействующие на организм
Вас не удивило, что жизнь одного растения зависит от множества факторов? Но еще удивительнее то, что маленький и беззащитный клевер ухитряется в свою очередь изменять окружающую среду: взаимодействие - процесс обоюдный. Бобовые (а именно к этому семейству принадлежит род клевер) обогащают почву соединениями азота и являются в севооборотах прекрасными предшественниками многих сельскохозяйственных культур. Это далеко не единственный пример влияния организмов на окружающую среду. В многообразии взаимодействий очень легко запутаться. Проведем систематизацию экологических факторов.
По природе экологические факторы можно разделить на три группы:
- биотические (живой природы) - взаимосвязи с другими живыми организмами (см. §6),
- абиотические (неживой природы) - особенности рельефа, химического состава почвы, воды и воздуха, климата и т.д. (основные климатические факторы рассмотрены в §§3-5),
- антропогенные (связанные с деятельностью человеческого общества).
По характеру изменения экологические факторы тоже можно разделить на три группы:
- регулярно-периодические - степень выраженности которых закономерно и последовательно циклически изменяется (регулярно повторяется);
- нерегулярные - действующие однократно или без выраженной периодичности;
- направленно изменяющиеся - воздействие которых в определенный промежуток времени только нарастает или только убывает.
Какой временной промежуток будет достаточным для того, чтобы естественные колебания освещенности имели характер направленно изменяющегося фактора?
Факторы различаются и по характеру воздействия.
Одни и те же факторы могут оказывать разное воздействие на различные организмы. Для нас атмосферный кислород - обязательное условие существования, большинство рыб обходится кислородом, растворенным в воде, а для половозрелых стадий кишечного паразита Аскариды (Ascaris) кислород воздуха - яд. Даже на разных стадиях развития одного и того же организма характер воздействия фактора может меняться. Яйца аскариды легко переносят воздушную среду, а личинки и вовсе развиваются в легких. Но, при всем многообразии воздействий на организмы, все факторы по этому признаку могут быть объединены в четыре группы:
- лимитирующие (ограничители), которые препятствуют нормальной жизнедеятельности организма (отсутствие кормовой базы, даже в условиях благоприятности прочих факторов, не позволяет организму длительно существовать на какой-либо территории);
- модификаторы, которые вызывают морфологические и анатомические изменения организмов (например: при содержании зайцеобразных в условиях пониженных температур происходит смена летнего меха на зимний);
- раздражители, которые вызывают физиологические и биохимические изменения в организмах, имеющие приспособительный характер (феромоны - пахучие вещества насекомых, активизирующие половое поведение);
- сигналы, которые извещают о скором изменении других факторов среды.
Давайте на пару минут отвлечемся от наших биологических изысканий и покопаемся в этимологии - науке о происхождении слов. Вам никогда не приходило в голову, что названия двух самых популярных в последнее время наук "экология" и "экономика" созвучны? У них и в самом деле один корень "ойкос" - жилище. В буквальном смысле экология - наука об организмах "у себя дома", экономика - искусство ведения домашнего хозяйства. Стоит ли после этого удивляться тому, что многие авторы склонны давать такое определение: экология – это экономика природы? А если расставить акценты, сообразуясь с реальной последовательностью событий, то, вероятно, правильнее будет утверждать, что экономика - это экология человеческого общества. Действительно, не разумно ли поучиться ведению домашнего хозяйства у домовладельца с таким стажем, как природа?
Экономика начинается там, где появляется нехватка ресурсов. Всеобщая озабоченность проблемами окружающей среды и увлечение экологией в последние годы, очевидно, связаны с тем, что антропогенное вмешательство приобрело угрожающий характер.
Не случайно экологи очень четко различают факторы-условия и факторы-ресурсы.
По исчерпаемости:
Условия - это факторы, которые организмом не расходуются, не исчерпываются, и ни один организм не в состоянии сделать их менее доступными для других организмов. Соленость или температура воды в озере не становятся менее доступными для одних организмов в результате жизнедеятельности других. Это пример факторов условий существования.
Ресурсы - это факторы, которые в результате жизнедеятельности организма сокращаются. Занятое белкой дупло не займет другой дуплогнездник, а сорванный ею орех нам с вами вряд ли достанется.
Среда обитания изменчива. Взаимодействие организмов и среды - очень сложное явление, в ходе которого организм
реагирует на воздействие среды, приспосабливаясь (адаптируясь) к ней, и оказывает обратное воздействие.
Адаптации - комплекс особенностей организма, обеспечивающий успех в борьбе за существование.
Эти взаимосвязи столь существенны, что позволили французскому палеонтологу Жоржу Кювье в веке сформулировать "принцип целесообразности", согласно которому причиной полного соответствия между организмом и средой является замысел Творца. На самом деле полного соответствия не существует, так как меняется среда, в том числе и под воздействием организма. Есть и другие аргументы, опровергающие "принцип целесообразности". Современная биология рассматривает адаптацию как следствие естественного отбора
Краткое содержание § 1
Любой организм взаимодействует со средой. Отдельные компоненты среды обитания называются экологическими факторами. Они чрезвычайно разнообразны и объединяются в три большие группы: биотические - факторы живой природы, абиотические - факторы неживой природы и антропогенные, которые связаны с деятельностью человека. Воздействие экологических факторов позволяет выделить среди них ограничители, препятствующие нормальной жизнедеятельности организмов; модификаторы, от которых зависит изменение внешнего вида организмов; раздражители, влияющие на физиологию организмов; сигналы, которые предупреждают, что скоро произойдут изменения факторов, важных для жизнедеятельности организма. Окружающая среда непостоянна, и экологические факторы изменяются. Но и в этих изменениях существует закономерность: одни факторы меняются регулярно, циклически и называются регулярно-периодическими, другие постепенно изменяются в определенном направлении и называются направленными. В изменениях третьих четкие закономерности не прослеживаются, такие факторы называются
нерегулярными.
Многие факторы окружающей среды используются организмами. Если в процессе использования фактор расходуется и может "закончиться", его называют ресурсом.
Неисчерпаемые факторы среды называются условиями существования или просто условиями.
Взаимодействие организмов и среды - очень сложное явление. Организм реагирует на воздействия среды, и, в свою очередь, заставляет среду изменяться. Результатом таких взаимодействий является приспособленность, т.е. адаптация организмов к окружающим условиям.
Задания.
1. Приведите примеры влияния организмов на абиотическую среду.
2. В представленной схеме 2 выделите биотические, абиотические и антропогенные факторы. Почему на схеме стрелки ведут не только от организма к фактору, но и в обратную сторону?
3. Как Вы думаете, каким образом жизнедеятельность аквариумных растений зависит от условий освещенности? Будут ли изменяться условия освещенности в процессе длительного произрастания растений в аквариуме? Какова должна быть методика проведения эксперимента, который бы позволил проверить ваши умозрительные выводы?
4. Почему осушение болот сказывается на численности и видовом составе рыб в окрестных реках?
5. В городе Кировске на Кольском полуострове за Полярным кругом есть самый северный в мире ботанический сад. Удивительно само его существование в этих суровых широтах. Но более всего поражает воображение оранжерея с тропическими растениями, которые в летнее время нужно спасать от Солнца! Не могут привыкнуть южане к солнечным белым ночам Заполярья. Важным фактором их существования являются суточные колебания освещенности. Вот и приходится закрашивать стекла теплицы и пользоваться искусственным освещением, а по вечерам выключать свет - отбой. Какие процессы жизнедеятельности тропических растений могут быть нарушены в условиях "непривычного" им полярного дня?