8. Организм и условия его существования Организм в популяции

Живым организмом называют белковое тело, осуществляющее обмен веществ с окружающей средой и способное к самовоспроизведению. Организм - это живая система, являющаяся единицей биогенного круговорота веществ. Жизнедеятельностью организма управляют системные законы. С организма начинается круговорот веществ в природе, обмен информацией и энергией.

Основными признаками организма являются: высокоупорядоченное строение, получение энергии из окружающей среды, использование энергии на поддержание и увеличение своей упорядоченности, активная реакция на окружающую среду, индивидуальное развитие, размножение. Организм испытывает внутренний круговорот веществ, испытывает динамику - изменение характеристик со временем. Организм неразрывно связан со средой обитания, наблюдается взаимное влияние.

Экологические факторы

Экологи говорят, что на организм действуют ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, которые подразделяются на:

1. АБИОТИЧЕСКИЕ отражающие влияние неживой природы. К ним относятся свет, температура, влажность, ветер, состав воздуха, давление, течения, долгота дня, состав почвы, соленость воды.

2. БИОТИЧЕСКИЕ, которые представляют влияние других организмов (животных и растений) на выбранный. К ним относятся конкуренция (выживает сильнейший), взаимодействие между популяциями (хищничество, паразитизм, симбиоз), отношения между полами.

3. АНТРОПОГЕННЫЕ, представляющие влияние человеческой деятельности на природные организмы. К ним относятся техногенные: электромагнитные поля, радиация, загрязнение, подтопление, осушение, беспокойство.

Всегда действует правило соответствия организма той среде, в которой он живет. Рассмотрим влияние абиотических факторов на организм. Любой организм может существовать в определенном интервале температур, солености, влажности, состава атмосферы. Речные рыбы не живут в морях, луговые травы не расту в высокогорье, белые медведи не водятся в Африке.

Для отдельного организма существует свой диапазон изменения абиотического фактора, благоприятный для него, - диапазон выносливости, или ТОЛЕРАНТНОСТИ. При этом рост и развитие организма подчиняется не тому фактору, которого много, а тому, которого мало (правило Либиха). Диапазон толерантности организма к лимитирующему фактору узок, к нему наблюдается максимальная чувствительность. Действует принцип ограничивающего фактора при минимальном значении любого экологического фактора и при его максимальном значении.

Закон Либиха - Шелфорда

ЗАКОН ЛИБИХА-ШЕЛФОРДА формулируется следующим образом: лимитирующим фактором развития организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора: диапазон между ними определяет величину толерантности организма. Для каждого отдельного организма существует свой набор экологических факторов. Для растений это свет, температура, влажность, состав почвы. Для животных свет, температура, пища. Экологическая кривая для рыб представлена на рис.8.1.

Анализ данного рисунка показывает, что имеется одна зона оптимума, где организм чувствует себя лучше всего и численность популяции наибольшая; две - пессимума, где организм чувствует себя хуже, но еще способен существовать. По оси ординат на рис. 8.1 указана численность живых организмов, а по оси абсцисс - температура.

Рис. 8.1. Экологическая кривая.

Диапазон толерантности растений к температуре определяется разницей между самой высокой и самой низкой температурой, при которой растения еще могут существовать. Следствия закона Либиха-Шелфорда:

1. Организмы могут иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие - в отношении другого

2. Организмы с широкими границами толерантности ко всем факторам обычно широко распространены

3. Период размножения является критическим: в этот период многие факторы становятся лимитирующими. Пример: взрослый кипарис может расти и на сухом нагорье, и в болотистой почве. Но размножается только там, где почва влажная, но незаливаемая.

На организмы действует принцип РАВНОЗНАЧНОСТИ: все экологические факторы, необходимые для жизни организма, играют одинаковую роль. Толерантность организмов зависит от их возраста и пола. Обычно более толерантны особи среднего возраста мужского пола.

ПРАВИЛО ГЕОДЕКЯНА: женский организм более чуток к экологическим факторам, границы его толерантности уже, чем у мужского.

Один и тот же экологический фактор по-разному влияет на различные функции организма: оптимум для одних есть пессимум для других (ЗАКОН СЕЛЕКТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРА). Например, соленость пищи не важна для дыхания, зато имеет большое значение для пищеварения у людей.

Как влияют антропогенные факторы на организмы?

ПРАВИЛО ФАЗОВЫХ РЕАКЦИЙ: малые концентрации токсинов действуют на организм в направлении усиления функций, а более высокие концентрации угнетают и приводят к смерти. Например, плодовитость млекопитающих (особенно мышей и крыс) повышалась на величину от 15 до 100% при облучении от 0.1 до 1.5 Грей, а длительность жизни увеличивалась; вредное же действие наблюдалось при 1-2 Грей. 1 Гр = 1Дж/1кг - единица дозы излучения.

ПРАВИЛО ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ОПТИМУМА: экологические факторы обитания вида оптимальны в центре ареала. То есть в центре ареала наблюдается наибольшая численность популяции. Здесь под экологическими факторами следует понимать биотические плюс абиотические. Биотическим фактором может быть конкуренция, хищники. При этом ареал должен быть сплошным, не прерывистым и не изменчивым, как в случае мигрирующих организмов. Последний закон связывает экологические факторы между собой и действует на уровне популяции, а не отдельного организма.