6.1. Понятие среды обитания.
Определение.
Под средой обитания понимают совокупность внешних условий, в которые погружены живые организмы, и с которыми они взаимодействуют. Отдельные элементы среды обитания, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются факторами среды.
Классификация факторов среды:
Абиотическими факторами среды называются условия, напрямую не связанные с жизнедеятельностью организмов – это температура, свет, вода, состав атмосферных газов, структуру почвы, рельеф местности и т.п.
Биотическими факторами среды называется совокупность влияний одних организмов на другие. Влияние может быть прямым и косвенным.
Антропогенными факторами среды называется совокупность влияний человека на живые организмы.
Закон лимитирующих факторов:
Фактор, находящийся в недостатке или избытке, отрицательно влияет на организмы даже в случае оптимальных сочетаний других факторов.
Степень
благопри-ятности фактора для
организма
Сила действия
фактора
Пределы
толерантности(выностивости)
Зона
оптимальных
условий
Зона
угнетения
Зона
угнетения
Критическая
точка
Критическая
точка
Организмы с широким диапазоном толерантности по отношению к данному фактору называются эврибионтами (от греч. эури - широкий). Организмы с узким диапазоном толерантности по отношению к данному фактору называются стенобионтами (от греч. стенос - узкий).
Адаптивность эврибионтов и стенобионтов.
Эврибионты первыми заселяют новые районы, в которых произошли специфические изменения окружающей среды. В стабильных условиях в конкурентной борьбе побеждают стенобионты. Узкая специализация системы способствует эффективному преобразованию энергии, но предъявляются повышенные требования к форме энергии на входе.
Закон роста количества стенобионтных видов.
В процессе эволюции эврибионты порождают грозди стенобионтных видов.
Закон компенсации факторов:
Одни факторы могут усиливать или смягчать действие других факторов.
6.2. Соответствие между организмами и средой обитания.
Закон экологического соответствия Вернадского:
Жизнь развивается в тесном взаимодействии и единстве среды и населяющих ее организмов, поэтому форма существования организма всегда соответствует условиям его жизни.
Принцип максимального давления жизни В.И.Вернадского:
Любой вид организмов, стремясь к экологической экспансии, увеличивает свое давление на среду, изменяя ее в целях достижения более оптимальных для себя условий.
Закона давления среды на жизнь Ч.Дарвина:
Несмотря на то, что потомство одной пары особей, размножаясь в геометрической прогрессии, стремятся заполнить весь земной шар , факторы среды не допускают этого явления.
Эволюция.
Взаимное давление жизни и среды приводит к возникновению динамического равновесия, в котором происходит взаимозависимое прогрессивное движение.
Особенность давления жизни.
Большее качество энергии жизни позволяет ей осуществлять более точные и направленные воздействия на среду.
Особенность давления среды.
Действие факторов среды грубое и ненаправленное. Но к ним нужно приспосабливаться. Приспособительные реакции оказываются однозначными.
Конвергенция.
Если условия существования организмов разного эволюционного происхождения одинаковы, то они приобретают сходные приспособления к среде обитания.
Вывод:
Несмотря на приблизительность и неточность действий факторов среды, результат ее воздействия на организмы оказывается настолько же точен, как и обратное действие организмов на среду. Среда неявно задает определенный эталон, которому жизнь должна достаточно точно соответствовать.
Генофонд.
Каждая популяция насыщена мутациями, обычно неблагоприятными. Совокупность мутаций является резервом наследственности, генофондом, который мобилизируется через естественный отбор при изменении условий среды.
Стабилизирующий отбор.
Если популяция живет в стабильных условиях, то все мутации отсекаются. Такой отбор называется стабилизирующим. Закрепляются лишь мутации, способствующие экономии энергии за счет избавления от лишних функций. Так формируются стенобионты.
Движущий отбор.
При изменении условий среды выживают мутанты, “угадавшие” формы, благоприятные для новых условий. Такой отбор называется движущим.
Идеоадаптация.
Незначительные эволюционные изменения, способствующие лучшему приспособлению к условиям среды, называют идеоадаптацией.
Ароморфоз.
Существенные эволюционные изменения, дающие начало новым отрядам, классам, типам и т.п., называются ароморфозом.
Поиск оптимального варианта.
Для поиска оптимального решения жизнь задействует “технику пробного нащупывания”, являющуюся “неотразимым оружием всякого расширяющегося множества” (Шарден).
Особенность давления человека на среду.
Наиболее опасны для жизни факторы неопределенного действия, для которых трудно последствия.
Принцип экологического соответствия.
Комплекс отношений данного вида организмов к факторам среды определяет место и роль, отведенные данному виду природой.
Экологическая ниша.
Под экологической нишей понимают место организма в природе, образ жизнедеятельности, жизненный статус, закрепленный в его организации и адаптациях. Экологическая ниша проявляется через строение организма, его адаптации, инстинкты, жизненные циклы, жизненные “интересы” и т.п. Под экологической нишей можно понимать структурную единицу экосистемы, характеризующуюся определенной функцией, необходимой для обеспечения жизнеспособности экосистемы, и которая для этого должна быть обязательно заполнена организмами с соответствующей морфологической специализацией.
Принцип Гаузе.
Два разных вида не могут длительное время занимать одну экологическую нишу. Межвидовая конкурентная борьба способствует четкости границ экологических ниш.
Параллелизм.
В аналогичных условиях формируются подобные друг другу экосистемы, имеющие одинаковый набор экологических ниш. Такие ниши занимаются разными видами живых существ, но аналогичным образом специализированными. Подобные явления в теории эволюции носят название параллелизма.
Экологическое разнообразие.
Оно включает в себя:
видовое богатство, в которое помимо количества видов включают количество разных жизненных фаз внутри каждого вида;
генетическое разнообразие, то есть генетическую изменчивость видов, без которой они оказались бы неспособными адаптироваться к изменяющейся среде;
“поведенческое разнообразие”, зависящее от сложности организации организмов.
Роль экологического разнообразия.
Экологическое разнообразие повышает устойчивость экосистем к воздействию неблагоприятных факторов среды путем дублирования разных функций.
Влияние человека на экологическое разнообразие.
Человек обедняет видовое разнообразие природы. Например, мы распахиваем землю и засеваем ее монокультурами, уничтожая "сорняки". Поэтому агроценозы неустойчивы.
Лекция 7. Динамика экосистем и популяций.
Цель: особенности жизненного цикла надсистем.