21. Адаптация живых организмов к экологическим факторам (морфологическая, физиологическая, поведенческая)

У всех видов и даже отдельных организмов требования к параметрам экологических факторов неоднозначны – у одних более широкие, у других – более узкие (рис. 4). Соответственно и выживаемость живых организмов имеет свои амплитуды.

По отношению к влаге растения могут быть влаголюбивыми (гигрофильными), предпочитающими умеренную влажность (мезофильными) и сухолюбивыми (ксерофильными). Виды рода «береза» хорошо себя чувствуют как на сухих, так и увлажненных почвах, а рода «ель» – на почвах с умеренным увлажнением.

Значения любого экологического фактора, близкие к предельным минимальным и максимальным величинам, характеризуются как пессимальные или пессимумы. В таких условиях снижаются жизненная активность, упитанность, подвижность, плодовитость и другие характеристики. Кроме того, для живых организмов имеет значение не только амплитуда, но и скорость колебания того или иного фактора. Например, подопытные гусеницы погибли при резком охлаждении с +15 до -20°С, в то время как при постепенном охлаждении их удалось охладить до абсолютного нуля и вернуть затем к жизни (Стадницкий, Родионов, 1988).

Способность вида адаптироваться к отдельным факторам или их комплексу называется экологической валентностью или пластичностью. Чем выше пластичность вида, тем выше и его приспособляемость к конкретной экологической системе, тем больше шансов у его популяции выжить в условиях динамичных во времени факторов среды. Можно говорить о том, что экологическая пластичность лося, с точки зрения избирательности к пище, адаптированности к динамике температуры или высоте снежного покрова, выше, чем у кабана, а воробей более пластичный вид, чем дрозд.

Требовательность и толерантность к факторам среды определяют область географического распространения особей конкретного вида вне зависимости от степени постоянства их обитания, т.е. ареал вида.

Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматических, геологических процессов, которые выполняют управляющую роль по отношению к живым организмам. Эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамичных экологических факторов, называются адаптациями. Различают:

– морфологические адаптации – например, строение организмов, обитающих в воде (приспособления к быстрому плаванию у китообразных, к парению в воде у планктона). Растения, обитающие в пустынях, лишены листьев, и их строение приспособлено к минимальным потерям влаги.

– физиологические адаптации – например, в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи.

– поведенческие (этологические) адаптации – проявляются в различных формах. Существуют формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение нормального теплообмена с окружающей средой: создание убежищ, передвижение с целью выбора оптимальных температурных условий, суточные и сезонные кочевки млекопитающих и птиц.

Животные адаптируются не только к температурным колебаниям, но и к динамике влажности, освещенности, уровню солнечной радиации, множеству других экологических факторов. Наиболее интенсивно естественный отбор действует при широких колебаниях экологических факторов. Поэтому особенности поведения животных направлены на то, чтобы избежать угрозы оказаться в экстремальных условиях. Это проявлялось и в ходе эволюции. Согласно «принципу минимальной амплитуды» живой организм при прочих равных условиях выбирает такие местообитания, в которых обеспечивается минимальная амплитуда колебаний одного или нескольких лимитирующих факторов среды.

Приспособительное поведение может проявляться у хищников в процессе выслеживания и преследования добычи, а у жертв – в ответных реакциях (затаивание). Некоторые насекомые отпугивают хищников и паразитов резкими движениями. Чрезвычайно разнообразны поведенческие реакции млекопитающих и птиц в брачный период.