Роль экологических факторов в динамике численности организмов

Для выявления и объяснения адаптации, выработанных теми или иными животными, населяющими различные местообитания, лучше всего исходить из факторов окружающей среды. Вопрос о присущей виду адаптации является самым подходящим ключом, открывающим дверь в экологию.

Эрнст Геккель, пропагандист учения Чарлза Дарвина, официально признанный основателем этой новой "науки о связях организма с ок

ружающим внешним миром", в 1866 году дал определение экологии (от греческих слов oicos - дом и logos - наука), как "учения о балансе между организмом и средой", предметом которого являются связи живых существ как с неорганической, так и с органической природой. Это определение новой ветви науки о жизни так хорошо продумано, что и более чем столетие спустя оно все еще полностью сохраняет свое значение.

Однако при этом мы сразу же ощущаем, что выражение "баланс" имеет не только чисто биологический, но и более широкий смысл. Ведь энергетический баланс организмов включает также физические и химические факторы. Наконец, нельзя забывать о космических силах, и прежде всего о солнечной энергии. Поэтому экологи многих стран и в первую очередь немецкие ученые Август Пинеман и Карл Фридрихе, понимали эту науку в целом, как учение о "балансе природы".

Действительно, сегодня экологи знают, что лишь всеобъемлющее рассмотрение природных явлений и, кроме того, всех явлений, связанных с человеческой цивилизацией, может дать правильное представление об условиях существования живых существ в окружающей их среде.

экологический оптимум адаптация абиотический

2.3 Приспособленность организмов к влиянию экологических факторов

Существует 2 основных способа адаптации особи к изменениям абиотических факторов:

1) поведенческие реакции;

2) физиологическая настройка организма.

Адаптивный комплекс (оптимальная композиция) - совокупность физиологических, поведенческих и экологических особенностей организма, способствующих его выживанию и размножению.

Существование адаптивного комплекса обусловлено экологической индивидуальностью особи - совокупностью ее специфических черт, заключающихся в сочетании наследственных и приобретенных свойств. Она складывается в процессе развития организма (онтогенез) и выражается в особенностях генотипа и фенотипа каждой особи.

Генотип - это совокупность наследственных признаков организма; фенотип - совокупность всех признаков и свойств особи, которые формируются в процессе взаимодействия ее генотипа с внешней средой.

Приспособление популяции к изменениям абиотических факторов происходит двумя путями:

1) изменение характера ее пространственного распределения;

2) путем адаптивной эволюции.

Виды и слагающие их популяции избирательно относятся к факторам среды, и поэтому они заселяют строго определенные места обитания с соответствующими экологическими условиями. Участок территории, занятый популяцией вида, и характеризующийся определенными экологическими условиями - стация. Каждый вид имеет свой набор стаций.

Свойство видов избирательно заселять те или иные стации - принцип стациальной верности. Этот принцип применяется только в условиях ограниченного пространства и времени.

Правило смены места обитания: виды способны закономерно изменять свои места обитания в широком диапазоне пространства и времени.

Правило смены ярусов: в разных зонах одни и те же виды занимают неодинаковые ярусы.

В пространстве правило смены места обитания выражается в зональной и вертикальной смене стаций и в зональной смене ярусов, а во времени - в сезонной и годичной смене стаций.

Зональная смена стаций: закономерно направленное изменение места обитания при переходе вида из одной природной зоны в другую.

Вертикальная смена стаций: аналогична зональной, но характерна для горных условий.

Зональная смена ярусов: проявляется в том, что многие виды при продвижении на север перемещаются из более высокого яруса в более низкий, а некоторые в сравнительно сухих зонах становятся обитателями почвы.

Сезонная смена стаций: происходит при изменениях микроклимата в течение одного сезона. Например, в сухом и жарком климате это проявляется в переселении некоторых степных и пустынных видов в период засухи на посевы культурных растений, на луга, под полог леса, где сохраняется достаточно высокая влажность и зеленый растительный покров. Такое поведение характерно для насекомых и грызунов.

Годичная смена стаций: происходит при отклонении погодных условий от среднегодовой нормы.

Приспособление популяции к изменениям абиотических факторов путем адаптивной эволюции включает в себя три составляющие:

1) преадаптация - процесс развития предшествующих адаптации особенностей, на основе которых формируется новое приспособление организма к окружающей его среде

2) адаптация

3) постадаптация - эволюционные изменения организмов, которые совершенствуют уже существующую у них адаптацию к освоенной среде обитания.

Растения, в зависимости от условий обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения (к примеру, хлебные злаки). Однако сильное яркое солнце (яркость выше оптимальной) подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый белком. В умеренных зонах (выше и ниже экватора) цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года: подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала - изменения длины дня, которая в определенное время года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигнала включаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью; у животных - к линьке, накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых. Изменение длины дня животные воспринимают с помощью органов зрения. А растения - с помощью специальных пигментов, расположенных в листьях растений. Раздражения воспринимаются с помощью рецепторов, вследствие чего происходит ряд биохимических реакций (активация ферментов или выделение гормонов), а затем проявляются физиологические или поведенческие реакции.

Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на свет основана не просто на количестве получаемого света, а на чередовании в течение суток периодов света и темноты определенной длительности. Организмы способны измерять время, т.е. обладают "биологическими часами" - от одноклеточных до человека. "Биологические часы" - также управляются сезонными циклами и другими биологическими явлениями. "Биологические часы" определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.

Пойкилотермные организмы в процессе эволюции выработали различные приспособления к изменяющимся температурным условиям среды. Главным источником поступления тепловой энергии у пойкилотермных животных - внешнее тепло. У пойкилотермных организмов выработались различные приспособления к низкой температуре. Некоторые животные, например, арктические рыбы, обитающие постоянно при температуре -1,8 oС, содержат в тканевой жидкости вещества (гликопротеиды), препятствующие образованию кристаллов льда в организме; у насекомых накапливается для этих целей глицерин. Другие животные, наоборот, увеличивают теплопродукцию организма за счет активного сокращения мускулатуры - так они повышают температуру тела на несколько градусов. Третьи регулируют свой теплообмен за счет обмена тепла между сосудами кровеносной системы: сосуды, выходящие из мышц, тесно соприкасаются с сосудами, идущими от кожи и несущими охлажденную кровь (такое явление свойственно холодноводным рыбам). Адаптивное поведение проявляется в том, что многие насекомые, рептилии и амфибии выбирают места на солнце для обогрева или меняют различные позы для увеличения поверхности обогрева.

 Скачать реферат