Рольэкологических факторов в динамике численности организмов
Содержание
Введение
1. Теоретические основы действия экологическихфакторов
1.1 Понятие экологическихфакторов, их классификация
1.2 Понятие обоптимуме и толерантности
1.3 Лимитирующиефакторы и закон Либиха
2. Воздействие экологическихфакторов на динамику численности
2.1 Понятие динамикичисленности
2.2 Взаимосвязьорганизма и его среды обитания
2.3 Приспособленностьорганизмов к влиянию экологических факторов
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Свойства среды,оказывающие на организмы разностороннее воздействие, называются экологическимифакторами.
Актуальностьданной темы состоит в том, что в природеэти факторы действуют не изолированно друг от друга, а в виде сложногокомплекса. Комплекс экологических факторов, без которых организм существоватьне может, и представляет собой условия существования данного организма. Условия существования и организмы неотделимы друг от друга.
В зависимости оттребований к условиям среды и реакции на определенные экологические факторы,организмы формируются в экологические группы.
Елью данной работы былорассмотреть рольэкологических факторов в динамике численности организмов.
Задачи работы следующие:
1. Определить понятие экологическихфакторов, их классификацию;
2. Рассмотретьпонятие оптимума и толерантности;
3. Исследоватьлимитирующие факторы и закон Либиха;
4. Рассмотретьпонятие динамики численности;
5. Проанализироватьвзаимосвязь организма и его среды обитания;
6. Оценитьприспособленность организмов к влиянию экологических факторов.
1. Теоретические основы действия экологических факторов1.1 Понятие экологических факторов, ихклассификация
Абиотическиефакторыпредставляют собой условия неорганической среды, которые влияют на организмы.Большое разнообразие абиотических факторов обусловлено большим числомкомбинаций различных видов рельефа и климата.
Биотическиефакторы – этовся сумма влияний организмов друг на друга в процессе их жизнедеятельности(опыление, затенение, поедание). В широком смысле биотические факторыпредставлены внутри- и межвидовыми отношениями организмов. К биотическимфакторам следует отнести и антропические, роль которых возрастает с каждымгодом. Антропические факторы обычно называют антропогенными. Их особенностьзаключается в том, что антропогенные факторы управляют процессами формированиячеловека и не имеют отношения к влиянию на другие организмы или среду.
Таблица 1 Классификация факторовАБИОТИЧЕСКИЕ БИОТИЧЕСКИЕ Физические климатические – влага, свет, температура, ветер, давление, течения, продолжительность суток Влияние растений друг на друга и на другие организмы в биоценозе (прямо или опосредованно) Физические эдафические – влагоемкость, теплообеспеченность механический состав и проницаемость почвы Влияние животных друг на друга и на другие организмы в биоценозе Химические — состав воздуха, содержание в почве или воде элементов питания, соленость воздуха и воды, реакция рН Антропические факторы – все виды человеческой деятельности
По действиюфакторы среды можно классифицировать на прямо- и косвенно-действующие (иначеговоря, опосредованные или модифицирующие). Прямодействующие: свет, тепло,плодородие почв, влага (на растения), косвеннодействующие – они же, но черезцепи питания – на животных.
Однако, то жетепло может быть и косвеннодействующим фактором. Приведем пример: на почвах смноголетней мерзлотой в муссонном климате летом происходит интенсивное таяниемерзлоты, однако из-за недостаточной обеспеченности теплом, корнеобитаемомуслою свойственны переувлажнение и анаэробиозис, обусловливающие физиологическуюнедоступность для растений элементов питания. В континентальном сухом климатемерзлота в почвенном профиле, наоборот, в жаркую сухую погоду служит источникомвлаги и способствует оптимизации водного режима почв. Другиекосвеннодействующие факторы: ветер (суровость погоды), течения (насыщ.кислородом), снежный покров.
Все экологическиефакторы имеют единицы измерения и определенный диапазон действия. В рамкахэтого диапазона и осуществляется жизнедеятельность биосистем и отдельныхорганизмов.
Можносгруппировать экологические факторы по времени (эволюционный, исторический),периодичности (периодический, непериодический), очередности (первичный, вторичный),происхождению (космический, абиотический, биотический, биологический,техногенный, фактор беспокойства, послепожарный и др.), среде возникновения(атмосферный, водный, геоморфологический, эдафический, физиологический,биоценотический, популяционный и др.).1.2 Понятие об оптимуме и толерантности
а) Понятие обоптимуме
Каждый организм иэкосистема развиваются при действии определенного сочетания факторов: влаги,света, тепла, наличия и состава питательных веществ. Эти факторы действуют наорганизм одновременно. Для каждого организма, популяции, экосистемы можноопределить диапазон условий среды, иначе говоря, диапазон устойчивости (рис.1), в рамках которого происходит жизнедеятельность объектов.
В процессеисторического развития у организмов и биосистем сформировались определенныетребования к условиям среды. Дозы факторов, при которых организм, популяция илибиоценоз достигают наилучшего развития и максимальной продуктивности,соответствует оптимуму условий. С изменением этой дозы в сторону уменьшения илиувеличения происходит угнетение организма и чем сильнее отклонение значенияфакторов от оптимума, тем снижение жизнеспособности больше, вплоть до гибелиорганизма или разрушения биоценоза. Условия, при которых жизнедеятельностьмаксимально угнетена, но организм и биоценоз еще существуют, называютсяпессимальными.
/>
ПРИМЕР. На северелимитирующим фактором является тепло, на юге этот фактор — влагообеспеченность.На Крайнем Севере самые производительные леса из лиственницы Каяндераразнотравные растут в поймах рек – здесь складывается благоприятныйгидротермический режим и почвы во время паводков регулярно пополняютсяэлементами питания. Самые низкопроизводительные леса – из той же лиственницы,но с покровом из сфагновых мхов, формируются на северных склонах гор в условияхпостоянного переувлажнения и холодности почв. Уровень многолетней мерзлоты подмоховым покровом не опускается ниже 30 см. В Южном Приморье оптимальныелесорастительные условия свойственны северным склонам в их средней части, апессимальные – сухим южным склонам с выпуклой поверхностью.
Можно привестимного примеров оптимумов и пессимумов у растений, животных и их сообществ поотношению к свету, влаге, теплообеспеченности, засоленности почв и др.факторам.
б) Понятие отолерантности
Для разных видоврастений и животных пределы условий, в которых они себя хорошо чувствуютнеодинаковы. Например, одни растения предпочитают очень высокую влажность,другие предпочитают засушливые местообитания. Одни виды птиц улетают в теплыекрая, другие – клесты, кедровки и птенцов выводят зимой. Чем ширеколичественные пределы условий среды обитания, при которых тот или инойорганизм, вид и экосистема могут существовать, тем выше степень ихвыносливости, или толерантности. Свойство видов адаптироваться к условиям средыназывается экологической пластичностью (рис.2), а по амплитуде переносимыхпопуляциями естественных колебаний фактора судят об экологической валентностивида.
/>
Виды с узкой экологическойпластичностью, т.е. способные существовать в условиях небольшого отклонения отсвоего оптимума, узкоспециализированные, называются стенобионтными (stenos –узкий), виды широко приспособленные, способные существовать при значительныхколебаниях факторов – эврибионтные (eurys – широкий) Границы, за которымисуществование невозможно, называются нижним и верхним пределами выносливости,или экологической валентности.
ПРИМЕР. Рыбысоленых и пресных водоемов – стенобионты. Трехиглая колюшка и лосось –эврибионты. Стенобионты-растения: чозения, тополь корейский – растения пойм,гигрофитные растения (калужница болотная, рогоз,), ксерофиты Приморья – соснагустоцветковая, абрикос маньчжурский, леспедеца и др. К стенобионтам можноотнести почти всех млекопитающих, в том числе и человека. Достаточно небольшогоотклонения температуры воздуха (22-26°C) и воды (28-38°C) от «нормального»значения, пониженного содержания кислорода и повышенного содержания вредныхвеществ (хлора, паров ртути, аммиака и др.) в воздухе, чтобы вызвать резкоеухудшение его состояния.
По отношению кодному фактору вид может быть стенобионтом, по отношению к другому –эврибионтом. В зависимости от этого выделяют прямо противоположные пары видов:стенотермный – эвритермный (по отношению к теплу), стеногидрический –эвригидрический (к влаге), стеногаленный – эвригаленный (к засоленности),стено- – эврифотный (к свету), и др.
Существуют идругие термины, характеризующие отношение видов к факторам окружающей среды.Добавление окончания «фил» (phyleo (греч.) – люблю) означает, что видприспособился к высоким дозам фактора (термофил, гигрофил, оксифил, галлофил,хионофил), а добавление «фоб», наоборот, к низким (галлофоб,хионофоб). Вместо «термофоба» обычно употребляется «криофил»,вместо «гигрофоба» – «ксерофил».
Типичныеэврибионты — простейшие организмы, грибы. Из высших растений к эврибионтамможно отнести виды умеренных широт: сосну обыкновенную, лиственницу даурскую,дуб монгольский, иву Шверина, бруснику и большинство видов вересковых.
Стенобионтностьвырабатывается у видов, длительное время развивающихся в относительностабильных условиях. Чем сильнее она выражена, тем меньшим ареалом обладаетвид, или его сообщество. Наиболее распространенные виды, имеют широкий диапазонтолерантности ко всем факторам. Они называются космополитами. Но таких видовмало.1.3 Лимитирующие факторы и закон Либиха
Законограничивающего (лимитирующего) фактора или закон минимума Либиха — один изфундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организматот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертизочень важно определить слабое звено в жизни организмов.
Именно от этого,минимально (или максимально) представленного в данный конкретный моментэкологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времениограничивающим могут быть другие факторы. В течение жизни особи видоввстречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Так,фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежногопокрова; бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур) — зимняятемпература и т. д.
Это законучитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус Либихустановил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит оттого питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почвенаиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы,а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора;необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.
По имени учёногоназвано образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха».Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливатьсячерез наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения.
Иначе говоря,закон лимитирующего фактора состоит в том, что избыток или недостаток любогоабиотического фактора может повлечь за собой ограничение или остановку ростапопуляции видов в экосистеме, даже если все остальные факторы находятся вдиапазоне толерантности для этих видов. Ограничивающий рост популяции видовабиотический фактор называется лимитирующим. Как правило, лимитирующимифакторами наземных экосистем являются вода, температура, питательные вещества.Лимитирующими факторами водных экосистем являются соленость, освещенность,температура и наличие кислорода.
2. Воздействие экологических факторов на динамикучисленности2.1 Понятие динамики численности
В природе неотмечено ни одной популяции, которая оставалась бы стабильной даже напротяжении короткого отрезка времени. В зависимости от внешних и внутреннихфакторов численность постоянно колеблется – по годам, сезонам, от поколения кпоколению. «Волны жизни», так назвал такие колебания основательпопуляционной генетики С.С. Четвериков.
Принято различатьнепериодические и периодические колебания численности естественных популяций.
Известно, чточисленность популяции зависит от многих факторов. Нередко изменения вчисленности популяции связаны с деятельностью человека. Но основными причинамиявляются изменения условий существования, порождаемые действиями абиотических ибиотических факторов. Влияния этих факторов направлены на интенсивность роста,размножения, на скорость развития и смертность.
Так, приулучшении кормовой базы, снижении числа хищников, ослаблении конкурентныхотношений численность популяции увеличивается за счет повышения рождаемости иснижения смертности. И, наоборот, при сокращении питания, усилении давленияпаразитов и хищников, обострении конкурентных отношений численность сокращаетсяза счет снижения рождаемости и повышения смертности.
Динамикачисленности выводит популяцию из равновесного состояния, что может привести кизменениям в экосистеме. Стабильность экосистемы означает, что популяциикаждого входящего в нее вида находятся в равновесии. Равновесие же в популяцииопределяется соотношением факторов, ограничивающих численность, увеличивающихили снижающих ее. При этом рождаемость в популяции уравновешена смертностью.Поэтому проблема сохранения равновесия сводится к поддержанию равновесия между смертностьюи рождаемостью.
При рассмотрениипричин, вызывающих изменения численности в популяции, очень важно выделитьзависимые и независимые от плотности факторы. Именно последние способныоказывать регулирующее действие и способствовать установлению равновесногосостояния популяции.
Необходимоостановиться и на способности популяции к саморегуляции. Механизмывнутрипопуляционной регуляции позволяют восстановить оптимальные численность иплотность популяции и не дают популяции исчезнуть.
Численность и плотностьпопуляции зависят от величин рождаемости (плодовитости) и смертности.
Рождаемость – этоспособность популяции к увеличению.
Смертностьпопуляции – это количество особей, погибших за определенный период.
Смертность, как ирождаемость, изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состоянияпопуляции и выражается в процентах к начальной или чаще к средней величине ее.У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда выше, чем у взрослыхособей.
/>
Уравнениеэкспоненциального роста популяции (используют для выяснения потенциальныхвозможностей популяций к росту):
где Nt –численность популяции в момент времени t,
N0–численность популяции в начальный момент времени t0,
е – основаниенатуральных логарифмов (2,7182),
r – показательтемпов размножения.
Данное уравнениевыражает биотический потенциал популяции – скорость увеличения ее численностипри наличии благоприятных условий и полном отсутствии факторов, препятствующихросту и размножению.
Биотическийпотенциал представляет собой адаптацию, которая эволюционирует под действиеместественного отбора.
У всех видовбиотический потенциал достаточно высок и при благоприятных условиях можетвызвать стремительное увеличение численности популяции – популяционный взрыв.
Взрыв численностипопуляции возможен, если организмы оказываются в таких идеальных условиях, которыене препятствуют их росту и размножению. Благоприятными факторами считаютсянеограниченное пространство, обилие пищевых ресурсов, отсутствие естественныхврагов и конкурентов. При стечении таких условий численность растетэкспоненциально, или в геометрической прогрессии, т.е. в каждую единицу временик популяции добавляются все новые и новые особи. В природе экспоненциальныйрост либо не происходит вообще, либо в течение очень непродолжительноговремени.2.2 Взаимосвязь организма и его среды обитания
Среда обитания —это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое иликосвенное воздействие.
/>Понятиеокружающая среда было введено в экологию биологом Я. Юкскюлем (1864-1944) для «внешнегомира, окружающего живые существа в той мере, в какой он воспринимается органамичувств и органами передвижения животных и побуждает их к определенномуповедению».
«Каждыйсубъект, словно нити невидимой паутины, прядет свои отношения к тем или инымсвойствам вещей, свивая эти нити в прочную сеть, которая и поддерживает егосуществование», — написал однажды Я. Юкскюль.
Из средыорганизмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продуктыобмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганическойи органической природы и элементов, приносимых человеком и его производственнойдеятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностьюбезразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательноевоздействие.
Различаютестественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания.
Отдельныесвойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическимифакторами.
На нашей планетеорганизмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземную (воздушную),почвенную и тело другого организма, используемое паразитами и полу паразитами.
От понятия «средаобитания» следует отличать понятие «условия существования» —совокупность жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организмыне могут существовать (свет, тепло, влага, воздух, почва). В отличие от нихдругие факторы среды хотя и оказывают существенное влияние на организмы, но неявляются для них жизненно необходимыми (например, ветер, естественное иискусственное ионизирующее излучение, атмосферное электричество и др.).
Благоприятные илинеблагоприятные природные факторы (климат, пища, враги, конкуренты) образуютсреду, к которой должна приспособиться не только единичная особь в ее борьбе зажизнь, но и весь вид в целом, так как именно весь вид подвергается подвоздействием среды естественному отбору. Приспособление организмов кизменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации (черезсоответствующие мутации) признается, таким образом, главным событием эволюции — изменения видов. Вместе с тем приспособленность вида к какой-либо постояннойсреде является предпосылкой его длительного стабильного существования.Изменчивость и отбор – это, по выражению Конрада Лоренца, «два великихконструктора видообразования». С позиций экологии можно считать, чтомногообразие организмов, их изменчивость и их сохранение в природе, ихстановление и само их существование являются результатом воздействия окружающейсреды и адаптации.
Концепция «окружающейсреды» Я. Юкскюля положила начало экспериментальным исследованиямвзаимоотношений животных того или иного вида со средой их обитания. Вместе стем он проводил различие между «миром ощущений» и «миромдействий».
/>Существуетмножество живых существ, в достаточной мере приспособленных к присущей им каквиду окружающей среде, ибо сам факт их существования уже доказывает, чтофункциональный круг мира их ощущений и мира их действий, выполняя свою задачу,пока по крайней мере, препятствует вымиранию вида.
Функциональноеединство адаптации организма и окружающей его среды связывает в одно целоевнешний облик животных данного вида и образ их жизни. Некоторые экологивыражают то же самое другими словами, говоря о том, что каждый вид животныхзаселяет свою собственную «экологическую нишу», то есть чтосуществует ровно столько экологических ниш, сколько различных видов животных.При этом выражение «ниша» следует понимать не как убежище, укрытиеили место пребывания, а как синоним понятия «присущая ему окружающая среда».Такое выделение в функциональном круге вида двух явлений — окружающей среды иадаптации — весьма полезно в ходе научного исследования. Ведь окружающую средуможно постигать путем измерения характеристик внешнего мира и таким образомустанавливать сферу действия факторов, из которых каждый вид со свойственнойему адаптацией «вырезает» свою собственную среду обитания. Но самуэту адаптацию нужно изучать, исходя из животного, учитывая его анатомию,физиологию и поведение, для чего необходимо использовать как основание другиеразделы биологической науки.
Для выявления иобъяснения адаптации, выработанных теми или иными животными, населяющимиразличные местообитания, лучше всего исходить из факторов окружающей среды.Вопрос о присущей виду адаптации является самым подходящим ключом, открывающимдверь в экологию.
/>ЭрнстГеккель, пропагандист учения Чарлза Дарвина, официально признанный основателемэтой новой «науки о связях организма с окружающим внешним миром», в1866 году дал определение экологии (от греческих слов oicos — дом и logos — наука), как «учения о балансе между организмом и средой», предметомкоторого являются связи живых существ как с неорганической, так и сорганической природой. Это определение новой ветви науки о жизни так хорошопродумано, что и более чем столетие спустя оно все еще полностью сохраняет своезначение.
Однако при этоммы сразу же ощущаем, что выражение «баланс» имеет не только чистобиологический, но и более широкий смысл. Ведь энергетический баланс организмоввключает также физические и химические факторы. Наконец, нельзя забывать окосмических силах, и прежде всего о солнечной энергии. Поэтому экологи многихстран и в первую очередь немецкие ученые Август Пинеман и Карл Фридрихе,понимали эту науку в целом, как учение о «балансе природы».
Действительно,сегодня экологи знают, что лишь всеобъемлющее рассмотрение природных явлений и,кроме того, всех явлений, связанных с человеческой цивилизацией, может датьправильное представление об условиях существования живых существ в окружающейих среде.
экологическийоптимум адаптация абиотический2.3 Приспособленность организмов к влиянию экологическихфакторов
Существует 2основных способа адаптации особи к изменениям абиотических факторов:
1) поведенческиереакции;
2)физиологическая настройка организма.
Адаптивныйкомплекс (оптимальная композиция) — совокупность физиологических, поведенческихи экологических особенностей организма, способствующих его выживанию иразмножению.
Существованиеадаптивного комплекса обусловлено экологической индивидуальностью особи — совокупностью ее специфических черт, заключающихся в сочетании наследственных иприобретенных свойств. Она складывается в процессе развития организма(онтогенез) и выражается в особенностях генотипа и фенотипа каждой особи.
Генотип — это совокупностьнаследственных признаков организма; фенотип — совокупность всех признаков исвойств особи, которые формируются в процессе взаимодействия ее генотипа свнешней средой.
Приспособлениепопуляции к изменениям абиотических факторов происходит двумя путями:
1) изменениехарактера ее пространственного распределения;
2) путемадаптивной эволюции.
Виды и слагающиеих популяции избирательно относятся к факторам среды, и поэтому они заселяютстрого определенные места обитания с соответствующими экологическими условиями.Участок территории, занятый популяцией вида, и характеризующийся определеннымиэкологическими условиями — стация. Каждый вид имеет свой набор стаций.
Свойство видовизбирательно заселять те или иные стации — принцип стациальной верности. Этотпринцип применяется только в условиях ограниченного пространства и времени.
Правило сменыместа обитания:виды способны закономерно изменять свои места обитания в широком диапазонепространства и времени.
Правило сменыярусов: в разныхзонах одни и те же виды занимают неодинаковые ярусы.
В пространствеправило смены места обитания выражается в зональной и вертикальной смене стацийи в зональной смене ярусов, а во времени — в сезонной и годичной смене стаций.
Зональная сменастаций: закономерно направленное изменение места обитания при переходе вида из однойприродной зоны в другую.
Вертикальнаясмена стаций: аналогична зональной, но характерна для горных условий.
Зональная сменаярусов: проявляется в том, что многие виды при продвижении на север перемещаютсяиз более высокого яруса в более низкий, а некоторые в сравнительно сухих зонахстановятся обитателями почвы.
Сезонная сменастаций: происходит при изменениях микроклимата в течение одного сезона.Например, в сухом и жарком климате это проявляется в переселении некоторыхстепных и пустынных видов в период засухи на посевы культурных растений, налуга, под полог леса, где сохраняется достаточно высокая влажность и зеленыйрастительный покров. Такое поведение характерно для насекомых и грызунов.
Годичная сменастаций: происходит при отклонении погодных условий от среднегодовой нормы.
Приспособлениепопуляции кизменениям абиотических факторов путем адаптивной эволюции включает в себя трисоставляющие:
1) преадаптация — процесс развития предшествующих адаптации особенностей, на основе которыхформируется новое приспособление организма к окружающей его среде
2) адаптация
3) постадаптация- эволюционные изменения организмов, которые совершенствуют уже существующую уних адаптацию к освоенной среде обитания.
Растения, взависимости от условий обитания, адаптируются к тени — теневыносливые растенияили, напротив, к солнцу — светолюбивые растения (к примеру, хлебные злаки).Однако сильное яркое солнце (яркость выше оптимальной) подавляет фотосинтез,поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый белком. Вумеренных зонах (выше и ниже экватора) цикл развития растений и животныхприурочен к сезонам года: подготовка к изменению температурных условийосуществляется на основе сигнала — изменения длины дня, которая в определенноевремя года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигналавключаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растенийвесной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью; у животных — к линьке,накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлениюстадии покоя у насекомых. Изменение длины дня животные воспринимают с помощьюорганов зрения. А растения — с помощью специальных пигментов, расположенных влистьях растений. Раздражения воспринимаются с помощью рецепторов, вследствиечего происходит ряд биохимических реакций (активация ферментов или выделениегормонов), а затем проявляются физиологические или поведенческие реакции.
Изучениефотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на светоснована не просто на количестве получаемого света, а на чередовании в течениесуток периодов света и темноты определенной длительности. Организмы способныизмерять время, т.е. обладают «биологическими часами» — от одноклеточныхдо человека. «Биологические часы» — также управляются сезоннымициклами и другими биологическими явлениями. «Биологические часы»определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов,происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.
Пойкилотермныеорганизмы в процессе эволюции выработали различные приспособления кизменяющимся температурным условиям среды. Главным источником поступлениятепловой энергии у пойкилотермных животных — внешнее тепло. У пойкилотермныхорганизмов выработались различные приспособления к низкой температуре.Некоторые животные, например, арктические рыбы, обитающие постоянно притемпературе -1,8 oС, содержат в тканевой жидкости вещества(гликопротеиды), препятствующие образованию кристаллов льда в организме; унасекомых накапливается для этих целей глицерин. Другие животные, наоборот,увеличивают теплопродукцию организма за счет активного сокращения мускулатуры — так они повышают температуру тела на несколько градусов. Третьи регулируют свойтеплообмен за счет обмена тепла между сосудами кровеносной системы: сосуды,выходящие из мышц, тесно соприкасаются с сосудами, идущими от кожи и несущимиохлажденную кровь (такое явление свойственно холодноводным рыбам). Адаптивноеповедение проявляется в том, что многие насекомые, рептилии и амфибии выбираютместа на солнце для обогрева или меняют различные позы для увеличенияповерхности обогрева.
У рядахолоднокровных животных температура тела может меняться в зависимости отфизиологического состояния: к примеру, у летающих насекомых внутренняятемпература тела может подниматься на 10-12 oС и более вследствиеусиленной работы мышц. У общественных насекомых, особенно у пчел, развилсяэффективный способ поддержания температуры путем коллективной терморегуляции (вулье может поддерживаться температура 34-35 oС, необходимая дляразвития личинок).
Пойкилотермныеживотные способны приспосабливаться и к высоким температурам. Это происходиттакже разными способами: теплоотдача может происходить за счет испарения влагис поверхности тела или со слизистой верхних дыхательных путей, а также за счетподкожной сосудистой регуляции (например, у ящериц скорость тока крови пососудам кожи увеличивается при повышении температуры).
Наиболеесовершенная терморегуляция наблюдается у птиц и млекопитающих — гомойтермныхживотных. В процессе эволюции они приобрели способность поддерживать постояннуютемпературу тела благодаря наличию четырехкамерного сердца и одной дуги аорты,что обеспечило полное разделение артериального и венозного кровотока; высокогообмена веществ; перьевого или волосяного покрова; регуляции теплоотдачи; хорошоразвитой нервной системы приобрели способность к активной жизни при разнойтемпературе. У большинства птиц температура тела несколько выше 40 oС,а у млекопитающих — несколько ниже. Весьма важное значение для животных имеетне только способность к терморегуляции, но и адаптивное поведение, постройкаспециальных убежищ и гнезд, выбор места с более благоприятной температурой ит.п. Они также способны приспосабливаться к низким температурам несколькимипутями: кроме перьевого или волосяного покрова, теплокровные животные с помощьюдрожи (микросокращения внешне неподвижных мышц) уменьшают теплопотери; приокислении бурой жировой ткани у млекопитающих образуется дополнительнаяэнергия, поддерживающая обмен веществ.
Приспособлениетеплокровных к высоким температурам во многом сходно с аналогичнымиприспособлениями холоднокровных — потоотделение и испарение воды со слизистойрта и верхних дыхательных путей, у птиц — только последний способ, так как уних нет потовых желез; расширение кровеносных сосудов, расположенных близко кповерхности кожи, что усиливает теплоотдачу (у птиц этот процесс протекает внеоперенных участках тела, например через гребень). Температура, как и световойрежим, от которого она зависит, закономерно меняется в течение года и в связи сгеографической широтой. Поэтому все приспособления более важны для обитания приотрицательных температурах.
В зависимости оттребований, предъявляемых к водному режиму, среди растений различают следующиеэкологические группы:
1. Гидратофиты– растения постоянно живущие в воде;
2. Гидрофиты-растения лишь частично погружаемые в воду;
3. Гелофиты-болотные растения;
4. Гигрофиты-наземные растения, обитающие в чрезмерно увлажненых местах;
5. Мезофиты-предпочитают умеренное увлажнение;
6. Ксерофиты-растения, приспособленные к постоянном недостатку влаги; среди ксерофитовразличают:
суккуленты-накапливающие воду в тканях своего тела (сочные);
склерофиты-теряющие значительное количество воды.
Многие животныепустынь способны обходиться без питьевой воды; некоторые быстро и долго могутбегать, совершая длинные миграции на водопой (сайгаки, антилопы, верблюды идр.); часть животных добывает воду из пищи (насекомые, пресмыкающиеся,грызуны). Жировые отложения пустынных животных могут служить своеобразнымрезервом воды в организме: при окислении жиров образуется вода (отложения жирав горбе верблюдов или подкожные отложения жира у грызунов). Малопроницаемыепокровы кожи (например, у пресмыкающихся,) защищают животных от потери влаги.Многие животные перешли к ночному образу жизни или скрываются в норах, избегаяиссушающего действия низкой влажности и перегрева. В условиях периодическойсухости ряд растений и животных переходят в состояние физиологического покоя — растения приостанавливают рост и сбрасывают листья, животные впадают в спячку.Эти процессы сопровождаются пониженным обменом веществ в период сухости.
Заключение
Можно сделать выводо том, что лимитирующие факторы – это факторы, как правило, неблагоприятнымобразом влияющие на жизнедеятельность организмов, ограничивающие их рост иразвитие.
Лимитирующимифакторами могут быть:
абиотическиефакторы;
загрязнениеприродной среды;
емкостьприродной среды;
численностьпопуляции.
Интересноотметить, что лимитирующими факторами могут быть не только вещества,находящиеся в недостатке, но и вещества, содержащиеся в окружающей среде, визбытке, т.е. как максимальные, так и минимальные экологические воздействия.Диапазон между ними составляет предел толерантности (выносливости) организма впределах кривой жизнедеятельности.
Законлимитирующего фактора (минимума Либиха): наиболее значим тот из фактороввнешней среды, который больше всего отклоняется от оптимальных для организмазначений, поскольку от него в данный момент зависит выживание особей. Выходзначения такого фактора за пределы устойчивости приводит к гибели организма.
В природе неотмечено ни одной популяции, которая оставалась бы стабильной даже напротяжении короткого отрезка времени. В зависимости от внешних и внутреннихфакторов численность постоянно колеблется – по годам, сезонам, от поколения кпоколению. «Волны жизни», так назвал такие колебания основательпопуляционной генетики С.С. Четвериков.
Принято различатьнепериодические и периодические колебания численности естественных популяций.
Известно, чточисленность популяции зависит от многих факторов. Нередко изменения вчисленности популяции связаны с деятельностью человека. Но основными причинамиявляются изменения условий существования, порождаемые действиями абиотических ибиотических факторов. Влияния этих факторов направлены на интенсивность роста,размножения, на скорость развития и смертность.
Среда обитания —это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое иликосвенное воздействие.
Понятиеокружающая среда было введено в экологию биологом Я. Юкскюлем (1864-1944) для «внешнегомира, окружающего живые существа в той мере, в какой он воспринимается органамичувств и органами передвижения животных и побуждает их к определенномуповедению».
Из средыорганизмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продуктыобмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганическойи органической природы и элементов, приносимых человеком и его производственнойдеятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностьюбезразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательноевоздействие.
Существуетмножество живых существ, в достаточной мере приспособленных к присущей им каквиду окружающей среде, ибо сам факт их существования уже доказывает, чтофункциональный круг мира их ощущений и мира их действий, выполняя свою задачу,пока по крайней мере, препятствует вымиранию вида.
Функциональноеединство адаптации организма и окружающей его среды связывает в одно целоевнешний облик животных данного вида и образ их жизни. Некоторые экологивыражают то же самое другими словами, говоря о том, что каждый вид животныхзаселяет свою собственную «экологическую нишу», то есть чтосуществует ровно столько экологических ниш, сколько различных видов животных.
Список использованной литературы
1. АкимоваТ.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. испециал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин..- Под общ. ред.А.П.Кузьмина; Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общиместественнонауч. дисципл. для студ. вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.- 343 с.
2. АкимоваТ.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.: ЮНИТИ, 2001.- 556 с.
3. БродскийА.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия»,2006. — 256 с.
4. ВахненкоД.В., Гарнизоненко Т.С., Колесников С.И. Биология с основами экологии. Учебникдля вузов / Д.В. Вахненко, Т.С. Гарнизоненко, С.И. Колесников. –Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. – 448 с.
5. ВоронковН.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.:Агар, 2006. – 424 с.
6. КолесниковС.И. «Экологические основы природопользования». Учебник. Изд-во «Дашкови К», 2008-304с.
7. КонстантиновВ.М., Челедзе Ю.Б. ЭОПП: Учебное пособие для студентов учреждения среднегопрофессионального образования. М.: Издательский центр «Академия», НМЦСПО, 4-е изд., испр. и доп. 2006-208 с.
8. КоробкинВ.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский.-6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2003.- 575с.
9. КоробкинВ.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский.-6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2003.- 575с.
10. ЛысовП.К., Акифьев А.П., Добротина Н.А. Биология с основами экологии: Учебник/П.К.Лысов, А.П.Акифьев, Н.А.Добротина- М.: Высшая школа., 2007.- 655 с.
11. НиколайкинН.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 2-е изд.Учебник для вузов. М.:Дрофа, 2003. – 624 с.
12. НиколайкинН.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экорлогия. 2-е изд.Учебник для вузов. М.:Дрофа, 2003. – 624 с.
13. ПеховА.П. Биология с основами экологии. Учебное пособие для вузов с грифом МО / А.П.Пехов. – СПб.: Изд-во «Лань», 2002. – 672 с.
14. ТрушинаТ.П. Экологические основы природопользования. Учебник для колледжей исредне-специальных учебных заведений. 5-е изд. перераб., Ростов на Дону: «Феникс»,2009- 408 с.
15. ЧерноваН.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова,А.М.Былова. — М.: Дрофа, 2004.-416 с.
16. ЧерноваН.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова,А.М.Былова. — М.: Дрофа, 2004.-416 с.
17. Экология.Под ред. проф.В.В.Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2006. – 768 с.
18. Экология.Под ред. проф.В.В.Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2006. – 768 с.
19. Экология:Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. инаправлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред.Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2001.- 550 с.
20. Экология:Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. инаправлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред.Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2001.- 550 с.