11.3. Принципы экологической классификации организмов

Экологические классификации отражают сходство, возникшее у представителей самых разных групп, если они используют сходные пути адаптации. В основу экологической классификации могут быть положены самые разнообразные критерии: способы питания, передвижения, отношение к температуре, влажности, солености среды и т.п. Разделение всех организмов на эврибионтных и стенобионтных по широте диапазона приспособления к среде – это пример простейшей экологической классификации.

Классификация по способу питания: автотрофы, которые используют для построения своего тела неорганические соединения и энергию солнечного света, и гетеротрофы, которые нуждаются в пище органического происхождения.

Классификация по функции в биогеоценозе: продуценты (автотрофы, способные синтезировать органические вещества из неорганических), консументы (гетеротрофы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов), редуценты (живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения).

Есть классификации по способу добывания пищи, по местам обитания, по жизненным формам, то есть по типу внешней морфологии, отношения вида к среде. В одних случаях за основу классификации берут особенности размножения, в других – способы передвижения или добывания пищи, приуроченность к определенным экологическим нишам.

11.4. Характеристика основных экологических факторов

Свет

В спектре солнечного света выделяют области, различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи – основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи – основной источник тепловой энергии.

По отношению к условиям освещенности растения делят на следующие экологические группы:

- гелиофиты (светолюбивые) – растения, обитающие в условиях хорошего освещения; они имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, значительное количество пигментов в листьях.

- факультативные гелиофиты (теневыносливые) – растения, способные обитать как в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения.

- сциофиты (тенелюбивые) – растения, плохо переносящие прямые солнечные лучи; для них характерны крупные, тонкие листья, расположенные горизонтально с меньшим количеством устьиц.

Для животных свет – это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.

По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт). Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов (листопад, перелёты птиц).

Температура

От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до + 50 ^оС, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является 120-140 ^оС (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним – (- 190 - 273^оС (переносят семена).

По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитающих в условиях высоких температур).

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ).

В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных.

Пойкилотермные организмы – организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные. Температура их тела обычно на 1-2^оС выше температуры окружающей среды или равна ей.

Гомойотермные организмы – организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие.

Среди гомойотермных организмов выделяют группу гетеротермных организмов – организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами её понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши).

У живых организмов различают три механизма терморегуляции. Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения величины теплопродукции за счёт изменения интенсивности обмена веществ. Физическая терморегуляция связана с изменением величины теплоотдачи. Этологическая (или поведенческая) терморегуляция заключается в избегании условий с неблагоприятными температурами.

Вода

Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70%. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной 95% всей воды клетки) и связанной (4-5% связаны с белками).

Наиболее важные функции и свойства воды следующие:

• вода является лучшим растворителем, в ней растворяется большинство веществ;

• в качестве реагента вода участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза;

• вода является термостабилизатором и терморегулятором, эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоёмкость, высокая теплопроводность, высокая теплота испарения;

• вода осуществляет транспортную функцию, способствуя передвижению веществ к различным частям организма и выведению ненужных продуктов из организма;

• вода выполняет структурную функцию – цитоплазма клеток содержит от 60 до 95% воды, и именно вода придает клеткам их нормальную форму.

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).

В частности среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов.

Гигрофиты – растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. К ним, в частности, относятся водные растения – гидрофиты и гидатофиты. Гидатофиты – водные растения, целиком или большей своей частью погруженные в воду (например, кувшинка). Гидрофиты – водные растения, прикрепленные к грунту и погруженные в воду только нижними частями (например, тростник).

Ксерофиты – растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. К ним относятся суккуленты и склерофиты. Суккуленты – ксерофитные растения с сочными, мясистыми листьями (например, алоэ) или стеблями (например, кактусовые), в которых развита водозапасающая ткань. Склерофиты – ксерофитные растения с жёсткими побегами, благодаря чему при водном дефиците у них не наблюдается внешней картины завядания (например, ковыли, саксаул).

Мезофиты – растения умеренно увлажненных местообитаний; промежуточная группа между гидрофитами и ксерофитами.