Температурные адаптации организмов

Н. П. Гайденко

ЭКОЛОГИЯ

Учебное пособие

Челябинск

Е 081я7

Г140

Гайденко Н. П.

Г 140 Экология: Учеб. пособие / Челябинск: Челяб. гос. ун-т, 2006. 119 с.

ISBN 5-7271-0797-0

Учебное пособие раскрывает основные понятия и структуру науки экологии. В нем дана научная классификация экологических факторов среды и характеристика адаптаций организмов в экосфере живой оболочки Земли.

Пособие предназначено для студентов специальностей: 080504.65 — «Государственное и муниципальное управление», 080507.65 — «Менеджмент организации» по дисциплине «Экология региона»; 02.02.00 — «Политология» по дисциплине «Экология».

Печатается по решению редакционно-издательского совета Челябинского государственного университета.

Рецензенты: кафедра общей и инженерной экологии Южно-

Уральского государственного университета;

В. С. Зыбалов, доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры земледелия Челябинского

агроинженерного университета

Е 081я73-1

ISBN 5-7271-0797-0 © ГОУВПО «Челябинский государ-

ственный университет», 2006

© Центр заочного и дистанционного

образования, 2006

© Н. П. Гайденко, 2006

Предисловие. 5

Программа дисциплины «Экология». 5

Часть 1. Предмет и задачи экологии. 8

Лекция 1. Экология как наука. Роль человеческой деятель­ности в экосфере. 8

1.. Понятие экологии. 8

2.. Экологизация практической деятельности человека. 10

3.. Приблизительная структура экологического знания. 15

Часть 2. Аутэкология. Экология организмов. Среда и факторы существования организмов. Общие принципы адаптации на уровне организма. 18

Лекция 2. Понятие об экологическом факторе. 18

1.. Общие закономерности действия факторов среды
на организм.. 18

2.. Совместное действие экологических факторов. Модифицирующие факторы. 22

3.. Формы адаптации организмов к факторам среды.. 24

4.. Классификация экологических факторов. 27

Лекция 3. Климатические факторы и адаптации к ним
организмов. 28

1.. Температура как фактор среды. Адаптации организмов
к температуре. 28

2.. Характеристика светового фактора. Адаптации организмов к свету 40

3.. Влажность как фактор среды. Адаптации организмов к воде. 46

4.. Гидрографические факторы. Свойства воды.. 61

5.. Водно-солевой обмен у водных организмов. 64

6.. Газообмен в водной среде. 71

Часть 3. Синэкология. 76

Лекция 4. Основные понятия синэкологии. 76

1. Определение экосистемы.. 76

2. Компоненты экосистемы.. 77

3. Видовая структура сообществ. 78

Лекция 5. Глобальная продукция и распад. 80

1. Типы фотосинтеза и организмов-продуцентов. 80

2. Типы разложения (катаболизма) и разрушителей. 83

3. Разложение: общий обзор. 85

4. Общий баланс процессов продукции и разложения. 90

Лекция 6. Структура сообществ. 91

1. Экологическая ниша. 91

2. Пространственная структура биоценоза. 95

3. Простые и сложные биоценозы.. 98

4. Пограничный эффект. 98

Лекция 7. Примеры экосистем.. 99

1. Естественные экосистемы: пруд и луг. 99

2. Искусственные (вторичные) экосистемы.. 103

3. Город как гетеротрофная экосистема. 104

4. Агроэкосистемы.. 105

Тесты для самоконтроля. 107

Глоссарий. 115

Список литературы.. 118

Предисловие

Во второй половине XX века, когда разразился глобальный экологический кризис, возникло экологическое движение, которое в настоящее время приняло широкий размах и достигло политического уровня. Экологический императив стал определять развитие материального производства и духовной культуры общества.

В настоящее учебное пособие включены: программа по дисциплине «Экология»; лекции по теоретическим основам экологии как науки (в которых даны основные экологические понятия и их определения; структура и функции экологических систем; взаимоотношения живых организмов между собой и окружающей средой, их адаптации к существующим условиям; характеристика биоценозов, как естественных, так и связанных с деятельностью человека), словарь наиболее важных биолого-экологических терминов, тесты для самоконтроля.

Для самостоятельной работы студентам предлагается довольно полный список основной и дополнительной литературы по дисциплине «Экология».

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ЭКОЛОГИЯ»

Цель и задачи курса «Экология»

Цель курса:сформировать научное понимание экологических проблем современности и показать пути разумного их решения.

Задачи курса:

1. Дать научное определение основных понятий и законов
экологии.

2. Изучить закономерности размещения живых организмов в биосфере.

3. Дать основы экологического права и принципы рационального использования природных ресурсов.

4. Определить роль человека в экосфере на современном этапе развития общества.

Рабочая программа

Разделы дисциплины,
вынесенные для самостоятельного изучения

1. Аутэкология. Среда и факторы существования организмов.

2. Совместное действие экологических факторов. Модифицирующие факторы.

3. Температура как фактор среды. Адаптации организмов к температуре.

4. Характеристика светового фактора среды. Адаптация организмов к свету.

5. Гидрографические факторы. Свойства воды.

6. Глобальные проблемы окружающей среды. Экологические кризисы.

7. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Концепция ноосферы.

8. Принципы рационального использования природных ресурсов. Охрана природы.

9. Основы экологического права.

10. Социальные аспекты экологической проблемы.

11. Экологические проблемы южного Урала.

Часть 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ

Лекция 1. Экология как наука.
Роль человеческой деятельности в экосфере

1. Понятие экологии

Слово «экология» происходит от греческих слов «ойкос» — дом и «логос» — наука. Таким образом, экология занимается изучением природного дома и всех процессов, делающих этот дом пригодным для жизни.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев под экологией подразумевают любое взаимодействие человека и природы или негативные последствия, которые вносит человек в окружающую среду. Однако это лишь часть проблем, с которыми имеет дело эта наука. Негативное влияние различных форм деятельности человека имеет более серьезные последствия. Речь идет о нарушении функционирования природных сообществ живых организмов, деятельность которых обеспечивает существование жизни на Земле. В этом плане человек представляет собой лишь одну из жизненных форм — высокоразвитую, но не единственную. Изучая на чем (на каких связях) основаны функционирование и устойчивость живой природы, человек понимает, как строить отношения с ней. Следовательно, фундаментальной задачей экологии как науки является постижение законов формирования и функционирования биологических систем, которые обеспечивают устойчивое поддержание жизни на нашей планете.

Термин «экология» был впервые введен немецким зоологом Эрнстом Геккелем в книге «Всеобщая морфология организмов» (1866). Во втором томе этого обширного труда Геккель дал определение экологии как науки: «Под экологией мы понимаем общую науку об отношениях организмов с окружающей средой, куда мы относим все условия существования». Эти условия имеют частично органическую, частично неорганическую природу; но те и другие имеют большое значение для организмов, так как принуждают их приспосабливаться к себе. К неорганическим условиям существования относятся физические и химические свойства местообитаний организмов — климат (свет, тепло, влажность, состав воды и почвы). В качестве органических условий существования рассматриваются общие отношения одних организмов к другим, с которыми они вступают в контакт.

Почти одновременно с классической (фундаментальной, общей) экологией (биоэкологией), хотя и под другим названием, возникла экология человека. На протяжении многих лет она формировалась в двух направлениях — собственно экологии человека (человек как организм) и социальной экологии. Экология человека старше и шире по содержанию, чем социальная экология. Американский ученый Дж. Бьюс отмечает, что линия «география человека — экология человека — социология» зародилась в 1837 г. в трудах французского философа и социолога Огюста Конта (1798–1857) под названием «Биология человека». Это направление получило широкое развитие. Здесь человек представляет собой лишь одну из форм жизни — высокоразвитую, обладающую на современном этапе эффективными методами воздействия на природу.

Термин «социальная экология» до 20-х гг. ХХ века рассматривался как раздел биоэкологии, исследующий общественных животных (насекомых). В современном значении этот термин стал впервые использоваться американскими социологами (Парк, Берджес; 1921 г.) в приложении к теории поведения людских популяций в городской среде. Понятие «социальная экология» подчеркивает, что речь идет не о биологическом, а о социальном явлении. Социальная экология изучает взаимосвязи человеческого общества с природой. Однако в зарубежной литературе этот термин используется крайне редко (предпочтение отдается понятию «экология человека»).

В настоящее время экология часто приобретает социальную, идеологическую окраску, которая еще больше усиливается в так называемой «глубокой экологии» — системе взглядов, отрицающей особую ценность человека по сравнению с другими биологическими видами. Глубокая экология провозглашает лозунг «Земля — прежде всего», т.е. основная ценность придается нашей планете, а затем лишь человеку, социальные возможности которого ограничены. Это уже не наука, а общественное, биоцентрическое в своей основе, движение. Оно противопоставляется социальной экологии как системе антропоцентрических взглядов, рассматривающих современный экологический кризис как проявления кризиса общечеловеческого, а не глобально-биосферного. С научной точки зрения такое противопоставление кажется странным. Для человека его самоценность очевидна. Но в то же время без сохранения целостности Земли при изменении планетарных условий жизни невозможно представить существование людей. Смысл возникших противоречий в том, что рассматриваются два пути. Один из них — социальной доминанты: все для современного человека за счет природы, далее — хоть потоп (предполагается, что наши потомки как-нибудь вывернутся). Другой путь — адаптации людей к природе, ограничение потребностей. Видимо, необходимо выбрать третий компромиссный путь — уважение к законам природы с учетом экологических ограничений, налагаемых конечностью ресурсов планеты. В настоящее время экология оказывает влияет на мировоззрение людей и даже на идеологию. В этом ее специфика.

Согласно «Биологическому энциклопедическому словарю», экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Т. е. экология — это наука о связях со средой как отдельных организмов, так и более сложных биологических систем. Экология стремится к синтезу, а не к разделению. Ученые, представители различных отраслей знания, смотрят на природу как бы глазами насекомого, где каждый зрительный элемент является лишь частью целого. Четко просматриваются самые мелкие детали, но они оторваны друг от друга. Мозговой центр создает из обрывков или множества изображений обобщенный образ. Подобно этому современная экология не столько анализирует частности, сколько синтезирует нечто цельное из разорванной картины мира (Н. Ф. Реймерс; 1994).

Предмет экологии — сохранение функциональной и структурной целостности того центрального объекта, который вычленяется в процессе исследования (другими словами, выживание его в окружающей среде).

2. Экологизация практической деятельности человека

С древнейших времен (судя по пещерным рисункам первобытного человека) людям приходилось оценивать важность сведений о том, где можно отыскать съедобные растения, устроить засаду на диких животных или укрыться от их преследования. Первые поселения людей были невелики и относительно недолговечны. Когда пищевые ресурсы занимаемой территории истощались, люди переходили на другое место. Первобытные охотники занимались собирательством и во многом напоминали других всеядных консументов естественных экосистем, т.е. были частью природы.

И в настоящее время представители диких племен живут в согласии с окружающей средой. Так, африканские бушмены, несмотря на тяжелые условия (экстремальный климат пустыни, постоянная нехватка воды, пищи и т.п.), выживают лишь благодаря необычайно тонкому знанию и пониманию природы.

Около 10 тысяч лет назад человек научился возделывать землю, возникло сельское хозяйство. Это стало важным поворотным пунктом в истории человечества. Люди стали создавать постоянные поселения (сначала деревни, а затем и города), что в конечном счете привело к становлению современного цивилизованного общества, в значительной степени изменившего среду обитания. Благодаря достижениям науки и техники человек стал менее зависим от природы в удовлетворении своих насущных потребностей (например, чтобы напиться, достаточно повернуть водопроводный кран; необязательно ждать солнечного тепла — достаточно включить обогреватель). Постепенно он пришел к роковой иллюзии, что с помощью машин и приборов превратился в полновластного хозяина на Земле и этому его положению ничто больше не угрожает.

Вот иллюстрация этого заблуждения. Пассажирский лайнер несется с огромной скоростью на высоте нескольких десятков километров над землей. Человеку, сидящему в удобном кресле самолета, кажется, что он сбросил рабскую зависимость от природной среды (земли, воздуха). Однако это действительно только иллюзия. Двигатели самолета сжигают нефть и кислород; лайнер сделан из стали, выплавленной в доменной печи, куда были заложены продукты природы — уголь и руда; для пластиковой отделки салона использовались нефть, уголь, сотни литров чистой воды. Природа представляет собой чрезвычайно сложную систему, от которой зависит не только деятельность человека, но и сама жизнь. В значительной степени современное общество поддерживает собственное благополучие за счет эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов. Когда их запасы истощатся, неизбежно возникнут социальные конфликты, войны и голод, что грозит разрушением цивилизации.

Человек занимает в природе парадоксальное положение, одновременно являясь ее представителем и эксплуататором. Вопреки его заблуждениям законы природы нельзя изменить. Сохранение цивилизации (численность населения на планете постоянно растет, увеличивается потребление энергии) зависит от знаний человека о природе и его разумных действий.

В настоящее время в обществе возникло такое понятие, как «экологическая культура». Но оно применимо в основном для высокоразвитых стран. В странах третьего мира лишь недавно начали говорить о проблемах окружающей среды. Нередко возникающие там экологические движения считаются антигосударственными, подрывающими социально-экономи­че­ские устои этих стран. Многие развивающиеся государства, обладая значительными территориями и не предъявляя высоких требований к сохранению окружающей среды, стали ареной для размещения пред­приятий с вредными выбросами, а также полигонов для захоронения химически вредных и радиоактивных веществ.

Основные экологические проблемы ныне широко обсуждаются в научной, научно-популярной литературе, средствах массовой информации. Среди этих проблем:

· изменение климата (геофизики) Земли на основе усиления парникового эффекта, выбросов метана и других газов, аэрозолей, радиоактивных веществ, изменения концентрации озона;

· загрязнение атмосферы с образованием кислотных осадков, ядовитых веществ в результате вторичных химических реакций (в этом одна из основных причин разрушения озонового слоя, на который воздействуют фреоны, водяные пары, вещества типа Nox);

· загрязнение океана, захоронение в нем (дампинг) ядовитых и радиоактивных веществ, поступление в него антропогенных нефтепродуктов, других загрязняющих веществ (особенно тяжелых металлов), подкисление мелководий за счет загрязненной Sox и Nox атмосферы, разрыв нормальных экологических связей между океаном и водами суши в связи со строительством плотин на реках;

· истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континентальных водоемов и водотоков, подземных вод; нарушение водного баланса между поверхностными и подземными водами;

· истощение и загрязнение поверхностных вод суши, континентальных водоемов и водотоков, подземных вод; нарушение водного баланса между поверхностными и подземными водами;

· радиоактивное загрязнение локальных участков и некоторых регионов в связи с текущей эксплуатацией атомных устройств, чернобыльской аварией и испытаниями атомного оружия;

· продолжающееся накопление на поверхности суши ядовитых и радиоактивных веществ, бытового мусора и промышленных отходов (в особенности практически неразложимых и очень стойких, типа полиэтиленовых изделий и других пластмасс);

· возникновение вторичных химических реакций во всех средах с образованием токсичных веществ;

· нарушение глобального и регионального экологического равновесия, соотношения экологических компонентов, в том числе сдвиг экологического баланса между океаном Земли, его прибрежными водами и впадающими в него водотоками;

· опустынивание планеты в новых регионах, расширение уже существующих пустынь;

· сокращение площади тропических и северных лесов, ведущее к дисбалансу кислорода и усилению процесса исчезновения видов животных, растений;

· освобождение и образование в ходе вышеуказанного процесса новых экологических ниш и заполнение их нежелательными организмами — вредителями, паразитами, возбудителями новых заболеваний растений, животных и человека;

· перенаселение Земли и относительное демографическое переуплотнение в отдельных ее регионах;

· ухудшение среды жизни в городах и сельской местности; увеличение шумового воздействия, стрессов присутствия; загрязнение воздуха промышленными предприятиями, транспортными средствами; возникновение дискомфорта обезличенного строительства, зрительного подавления человека высокими зданиями; напряженный темп городской жизни и потеря социальных связей между людьми; возникновение «психологической усталости».

Экология, раскрывая законы связей, на которых основана устойчивость жизни, помогает найти пути выхода из возникающего кризиса. Ее основной принцип — понимание природы как закономерно устроенного пространства. В настоящее время экология превратилась в учение о путях выживания человечества. Эпоха натиска на природу заканчивается. Человечество осознало истину, что оно лишь часть природы, при том зависимая. Еще недавно казалось, что человеку, чтобы жить долго и не болеть, достаточно быть сытым и богатым. Сейчас же выяснилось, что этого недостаточно: нужна еще благоприятная среда жизни. Обращение человека к самому себе привело к новой форме антропоцентризма: экологическому антропоцентризму. Общество стало поворачиваться лицом к себе, к своему переустройству, а не к преобразованию природы.

В поле зрения экологии — промышленность, сельское хозяйство, муниципальное хозяйство и т. д.

Очевидно, в ближайшее время появятся новые экологические дисциплины, особенно в сфере социальной экологии, эколого-эконо­ми­ческих наук.

В настоящее время выделяют специфический экологический рынок или рынок экологических услуг — обмен всем, что улучшает среду жизни людей, экономит природно-ресурсный потенциал. В сферу экологического рынка попадают следующие направления хозяйственной и социальной деятельности общества:

· производство измерительной и контрольной техники (приборов и устройств, позволяющих контролировать среду жизни, очищать выбросы предприятий и т.д.);

· разработка ресурсосберегающих технологий и техники. Обновление основных средств производства приводит к лучшему использованию природных ресурсов и сохранению среды обитания. Этот процесс ускоряется путем принятия строгих законов по охране окружающей среды, а также налоговой политикой государства;

· использование вторичных природных и материальных ре­сурсов;

· экологическое воспроизводство и планирование. Это направление включает экономное использование природных ресурсов и мероприятия по сохранению экологического баланса;

· воспроизводство человека — целенаправленное формирование качества ближайшей среды жизни человека (природной и социальной), это комплекс мер — от жилищного строительства до производства продуктов питания. Нередко медицина в целом экономически мало эффективна. Перспективнее вложения в формирование качества жизни человека, и, как следствие, сохранение его здоровья;

· экологическое обучение (воспитание, просвещение, специальное образование и пропаганда). Актуальны усилия по разработке теоретических основ природопользования и подготовке специалистов в области экологического рынка в специфических условиях нашей страны — от консультантов коммерческих банков и страховых фирм до специалистов в области транспорта, промышленности, строительства и сельского хозяйства;

· демографическая регуляция — общее сдерживание роста населения, его перераспределение, национальное и культурное развитие.

Выше сказанное можно обобщить словами академика С. С. Швар­­-ца: «Экология — наука о жизни природы — переживает свою вторую молодость. Возникшая более 100 лет тому назад как учение о взаимосвязи организма и среды, экология на наших глазах трансформировалась в науку о структуре природы, науку о том, как работает живой покров Земли в его целостности. А так как работа живого все в большей степени определяется деятельностью человека, экология на наших глазах становится теоретической основой поведения человека индустриального общества в природе».

3. Приблизительная структура экологического знания

В настоящее время существует большое число различных классификаций экологии, мы остановимся на классификации Н. Ф. Реймерса (1994). Он предложил разделить экологию на следующие функциональные части: биологическая экология, экология человека, прикладная экология, геоэкология, космическая экология и экология воздействий. Каждый раздел имеет свою область интересов.

Термин «биологическая экология»широко применяется в литературе (часто под экологией подразумевают именно биоэкологию). В рамках биоэкологи выделяют: системную экологию, экологию систематических групп, эволюционную экологию, историческую экологию.

В свою очередь каждая из них подразделяется на группы.

Системная экологиявыделяет биологические системы по иерархическим уровням их организации. Уровень организации живой материи — функциональное место биологической структуры определенной сложности в общей системе живой природы (гены — генетика, клетки — цитология, ткани — гистология, организмы — биология). Область экологии охватывает главным образом 3 уровня — организмы, популяции и сообщества. Экологию можно разделить на аутэкологию, популяционную и синэкологию.Аутэкологияконцентрирует свое внимание на взаимоотношениях между организмами и окружающей средой, тогда как синэкология(биоценология) занимается сообществами и окружающей средой. Так, изучение какого-то одного дуба или вида (например, «дуб черенчатый») будет аутэкологическим исследованием, а изучение сообщества дубового леса — синэкологическим.

При тщательном анализе в эту схему вносят некоторые добавления. Ныне уже невозможно ограничить экологию лишь надорганизменными системами, поэтому выделяют эндоэкологию, изучающую взаимоотношения макро индивида с его внутренними симбионтами, а последних между собой (например, человека с кишечной флорой и видов этой флоры друг с другом).

Экология особей по объему не равна экологии составленных ими видов. Очевидно, экология видов и аутэкология — различные понятия. Эйдэкология (от греч. еidos — вид) — экология видов. Структура природы определяется двумя системами интеграции: биогеоценотической — особь, популяция, биоценоз, биогеоценоз (экосистема), биосфера; видовой — особь, популяция, вид, биосфера.

Однако вид до сих пор не стал предметом глубоких экологических исследований. Поэтому развитие эйдэкологии — задача ближайшего времени.

Особи не прямо составляют популяцию, а сначала объединяются в малые группы, поэтому выделяют также демэкологию (экологию малых групп).

Выделяют также биосферологию (учение о биосфере), а также глобальную экологию, изучающую всю экзосферу планеты как космического тела.

Следовательно, современная биоэкология может быть определена как совокупность научных дисциплин, исследующих взаимоотношения системных биологических структур (от макромолекул до биосферы) между собой и с окружающей средой (уже иначе, чем в «Биологическом энциклопедическом словаре»).

Возможно разделение биоэкологии по систематическим категориям организмов.

Экология систематических группизучает все многообразие жизни по систематическим категориям организмов — прокариоты (микроорганизмы), грибы, растения, животные.

С точки зрения фактора временивыделяют эволюционную экологию. Эволюционная экология исследует эволюционные процессы возникновения новых взаимодействий живых организмов со средой обитания.

Палеоэкология изучает образ жизни и условия обитания вымерших организмов.

Экология человека(социальная экология) состоит из следующих подразделов: экология личности, экология социальных групп, экология человеческих популяций, экология человечества.

Вгеоэкологиювходят разделы: экология сред (воздушная, наземная, водная); экология ландшафтов (тундра, лес, лесостепь, степь, пустыня и др.).

Единый комплекс прикладного экологического знания — это охрана природы и охрана окружающей человека среды, для которых экология является основой.

Очевидно, что конечные цели этих двух областей знания сходны: сохранение всей природы земли и ближайшего окружения человека ради его здоровья и жизни. Но если охрана природы рассматривает эту проблему с позиции биосферных процессов, естественных ресурсов, их сохранения для развития человечества, то охрана окружающей среды сосредоточена прежде всего на потребностях самого человека. Следовательно, охрана природы продвигается от Земли к человеку, а охрана окружающей человека среды — от человека к глобальным процессам.

Охрана природы — прикладная экологическая область знания о сохранении систем жизнеобеспечения Земли. Она может быть обозначена одним словом «созология» («созо» означает «спасаю»). Охрана окружающей человека среды — средология. Охрана природы рассматривается как комплексная научная дисциплина, разрабатывающая общие принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов, включая охрану земель, вод, атмосферы, растительного и животного мира, природных комплексов. Ее также определяют как систему мер, направленных на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, обеспечивающих сохранение и восстановление природных ресурсов, предупреждающих прямое и косвенное влияние результатов деятельности общества на природу и здоровье человека.

Предметом исследования прикладной экологии являются промышленная (инженерно-технологическая), промысловая, медицинская, рекреационная, сельскохозяйственная (состоит из агроэкологии и экологии сельскохозяйственных животных) экологии; экология домашних растений и животных, экология поселений т. д., а также эколого-экономические дисциплины. Так, под инженерной экологией, понимается система инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества среды в условиях растущего промышленного производства.

Экология воздействий занимается анализом влияния природных и антропогенных факторов на отдельные организмы и их сообщества. Она включает в себя экологию физических воздействий (электромагнитных, шумовых и т. д.), химическую экологию, геохимическую экологию и радиационную экологию.

Таким образом, отрасли экологии сложились с неодинаковой полнотой (по объему они различны). В настоящее время возникают новые направления этой науки (их число приближается к 50).

Часть 2. АУТЭКОЛОГИЯ. ЭКОЛОГИЯ ОРГАНИЗМОВ. СРЕДА И ФАКТОРЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ
ОРГАНИЗМОВ. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ АДАПТАЦИИ НА УРОВНЕ ОРГАНИЗМА

Аутэкология (от греч. autos — сам) изучает оптимальные условия и пределы существования особей во внешней среде и устойчивости по отношению к факторам окружающей среды. Таким образом, аутэкология изучает взаимоотношения организмов с внешней средой. В основе этих отношений лежат морфофизиологические реакции организма на воздействия среды. С изучения этих реакций и начинается аутэкологическое исследование. Большое место в аутэкологических исследованиях занимает изучение влияния на организм загрязненности среды, связанной с деятельностью человека.

Лекция 2. Понятие об экологическом факторе

1. Общие закономерности действия факторов среды
на организм

Среда — это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, рост, размножение и т. д. Среда каждого организма слагается из множества элементов. При этом одни элементы могут быть необходимы организму, другие почти или полностью безразличны для него, а третьи оказывают вредное воздействие. Любой элемент среды, способный оказать прямое или косвенное (опосредованное) влияние на живые организмы хотя бы кратковременно, называется экологическим фактором (свет, тепло, ветер, пожар и т. п.— экологические факторы).

В мире с изменчивыми условиями существования сила воздействия каждого экологического фактора постоянно меняется. В характере воздействия экологических факторов на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд общих закономерностей.

У каждого живого организма в отношении экологических факторов существуют пределы выносливости, между которыми располагается его экологический оптимум (точка, соответствующая наилучшим показателям жизнедеятельности организмов). Обычно определить оптимальные значения факторов сложно, тогда говорят о зоне оптимума и зоне пессимума. Такие условия называют экстремальными. Очень часто фактор среды (например, температура) переносится организмом лишь в определенных пределах. Так, животные гибнут, если температура среды слишком низка или слишком высока. Когда температура приближается к этим пределам, животные испытывают либо жару, либо холод и их жизненная активность падает. В среде, где температура держится близко к экстремальной, животные встречаются редко. Они распространяются по мере того, как температура приближается к среднему значению, которое будет оптимумом для данного животного. Эта закономерность может быть перенесена на любой фактор и носит название «правило оптимума».

Виды, переносящие большие отклонения фактора от оптимальных величин, обозначаются термином, содержащим название фактора с приставкой эври- (от греч. euris — широкий). К этим менее требовательным организмам относятся, например, сосна обыкновенная, береза, полынь, волки и т.д. Для жизни некоторых организмов требуются условия, ограниченные узкими пределами. Виды, малоустойчивые к изменениям фактора, обозначаются термином с тем же корнем, но с приставкой стено- (от греч. stenos — узкий). Примерами таких организмов являются грецкий орех, хлопчатник, клюква, брусника. Таким образом, эвритермные и стенотермные организмы — это виды, соответственно устойчивые и неустойчивые к колебаниям температуры. Примером эвритермности могут служить многие насекомые (муравьи, жуки ксилофаги и др.), сезонно сталкивающиеся с широкими перепадами температуры. Растения умеренных климатических зон переносят в активном состоянии диапазон изменений температуры порядка 60°С, а в состоянии оцепенения — даже до 90°С (так, даурская лиственница в Якутии выдерживает морозы до 70°С). Растения же тропических дождевых лесов стенотермны (для них температура порядка +5 — +8°С уже может быть губительной).

Веслоногий рачок Copilla mirabile, не выдерживающий изменений температуры за пределами 23–29°С, — пример стенотермности в животном мире. Некоторые земноводные и многие пресноводные беспозвоночные — стеногалинны; проходные рыбы и некоторые другие животные, обитающие в пресных, солоноватых и морских водах,— эвригалинны. Эври- и стеногалинные формы таким же образом отличаются реакцией на содержание кислорода в воде. Если имеют в виду устойчивость к изменениям комплекса факторов, говорят об эврибионтных и стенобионтных формах.

Экологическая валентность, или пластичность (толерантность), организма представляет способность заселять разнообразные среды, способность переносить изменения дозировки факторов. Экологическая валентность организма часто изменяется при переходе от одной стадии развития к другой; часто молодые животные оказываются более уязвимыми и более требовательными к условиям среды, чем взрослые.

Помимо величины экологической валентности, виды (и популяции одного вида) могут отличаться и местоположением оптимума на шкале количественных изменений фактора. Виды, приспособленные к высоким дозам данного фактора, терминологически обозначаются окончанием -фил (от греч. phyleo — люблю). Так, термофилы — теплолюбивые виды; оксифилы требовательны к высокому содержанию кислорода; гигрофилы — обитател

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: