§ 1. 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.

В заимодействие 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?

6. В предложенной схеме 3 выделите регулярно-периодические, нерегулярные, направленно изменяющиеся факторы.

7. В предложенной схеме 4 выделите ограничители, модификаторы, раздражители.

8. Что может являться фактором-сигналом для активизации перелетного поведения птиц?