| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
ОРГАНІЗМ І середу |
||
|
Сучасна екологія, охоплюючи величезне поле знань про структуру і функціонування живої природи, включаючи людське суспільство, по раніше залишається «наукою про зв'язки», як писав про неї Е. Геккель на зорі її становлення. Зв'язки організмів з середовищем є механізмом стійкості не тільки самих живих істот, а й усіх надорганізменних систем, поза якими їх життя неможливе (популяцій, біоценозів, екосистем). Ці зв'язки можна виміряти. Вони представляють конкретні матеріально-енергетичні потоки, що протікають через тіла організмів і підтримують їх життя. Споживання енергії та обмін речовин - основна умова життєдіяльності. Причини цього криються в основних законах фізико-хімічної матерії. Життя організмів будується на безперервному оновленні живих структур. Цей процес до цього часу достатньо вивчений, особливо із застосуванням методів радіоактивного мічення. Наприклад, білки клітин ссавців оновлюються зі швидкістю 1% на годину, а деякі ферменти - до 10%. У печінці миші всі білки 15 синтезуються знову за 2-3 дні. Інтенсивно оновлюються також полісахариди, ліпіди і нуклеїнові кислоти. На всі ці процеси синтезу потрібно багато вільної енергії. Наприклад, енергетична «вартість» однієї пептидного зв'язку - близько 4 тисяч калорій, а число їх в молекулах білка - сотні й тисячі. Енергія в клітці передається від однієї хімічного зв'язку до іншої з допомогу молекул АТФ. Для складання однієї молекули РНК потрібна енергія гідролізу 6000, а однієї молекули ДНК - близько 120 мільйонів молекул АТФ. Це сама енергетично марнотратна робота в живому організмі. Інтенсивно оновлюються не тільки внутрішньоклітинні структури, а й клітини різних тканин. Середня тривалість життя клітин зі шлунка людини - від 2 до 9 діб, в тонких кишках - 1,3 - 1,6 доби, в легенях - близько 8. Лейкоцити живуть 1 - 3 дні, еритроцити - 120. Причини необхідності постійного оновлення клітинних структур криються в законах фізики та хімії. У клітинах завжди існує тепловий рух молекул, в тому числі молекул води. Енергія цього руху досить слабка (1 - 2 ккал / моль при температурі тіла людини), щоб зруйнувати первинну структуру макромолекул. Однак, взаємодії макромолекул між собою і з мембранами залежать від їх конфігурації, тобто вторинної та третинної структури, яка підтримується так званими «слабкими зв'язками», з енергією, лише в кілька разів перевищує енергію хаотичного теплового руху молекул води. Частина цих молекул здатні порушувати слабкі зв'язки. В результаті, для продовження активності клітини, потрібне оновлення порушених структур і нові витрати енергії. Крім того, генетичний апарат клітини може помилятися в побудові відповідних білків. Такі клітини стають чужорідними для організму і знищуються імунною системою, а натомість будуються нові. Є й інші причини безперервного споживання організмом енергії. Ця біохімічна робота здійснюється в організмі весь час, в тому числі при відносному спокої. У період підвищеної активності вона збільшується на порядки величин. Жива істота не можна "вимкнути" як технічний агрегат. Обмінні процеси тривають в стані сплячки або заціпеніння тварин, глибокого спокою рослин, їх насіння і спор. Експериментально підтверджено, що збереження життєздатності (але не життєдіяльності) при повному припиненні подачі енергії в клітини (стан анабіозу) можливе тільки при дуже низьких температурах, практично не зустрічаються на Землі (нижче - 130 градусів) і лише за умови збереження непорушеними внутрішньоклітинних структур. 16 У тварин рівень споживання енергії в стані повного спокою в сприятливих умовах називають «базальний метаболізм». Будь-який прояв додаткової роботи збільшує його обсяг. Наприклад, стояча поза порівняно з лежачою посилює енерговитрати у вівці на 10 - 11%, у корови - на 13,5%, а у лося - на 25%. У людини обмін речовин при фізичному навантаженні може збільшуватися в 15-20 разів, у комах під час польоту - в 50-200 разів, у що пливе форелі - в 4 рази. Таким чином, в тіла живих істот постійно надходить енергія, необхідна для хімічних реакцій усередині клітин. За другим законом термодинаміки будь перетворення енергії з одного стану в інший супроводжуються обов'язковим переходом частини її в теплову. Виділення тепла організмами - неминучий наслідок їх життєдіяльності. Тепло - це, по суті справи, «відпрацьована» енергія хімічних зв'язків. Масштаби цього процесу грандіозні. Вперше вони були усвідомлені В.И.Вернадским, які назвав «жива речовина» найактивнішою формою матерії у всьому Всесвіті. Сонце виробляє в секунду 2 ерга енергії на 1 г своєї маси, тоді як людина - на чотири порядки більше, а бактерії - на вісім порядків. Через тіла організмів проходять також потоки речовин - молекул, що беруть участь у синтезі і розпаді основних структур клітин. Рослини синтезують органічні речовини з неорганічних молекул, одержуваних з повітря, води і грунту. Вони використовують для цього безпосередньо випромінювання Сонця, перетворюючи його в енергію хімічних зв'язків. Переважна більшість інших організмів (крім деяких груп бактерій) живе за рахунок органічних речовин, спочатку створюваних рослинами. Інтенсивність обміну речовин в організмах можна виміряти, враховуючи продукується за певні терміни тепло, або - кількість виділяється при диханні вуглекислого газу або споживаного кисню. Для тварин таким заходом може бути і кількість споживаної їжі. Все це кількісні показники зв'язку організмів з навколишнім середовищем. Споживання кисню людиною середньої ваги і віку становить близько 200-250 мл на хвилину. Нескладні розрахунки показують, що на вентиляцію легенів протягом доби потрібно 11 -13 тис. літрів повітря. За життя це складає сотні мільйонів літрів. Для підтримки життя від народження до природної смерті людина повинна пропустити через кишечник десятки тонн їжі і води. Пташеня сріблястою чайки за 40 днів розвитку споживає близько 12 кг риби. Всього за гніздовий період сім'єю чайок з двома пташенятами використовується більше 125 тис. ккал, причому 80% цієї енергії йде на підтримку життєдіяльності. 17 Інтенсивність обміну у представників різних видів може відрізнятися на порядки величин і залежить від будови, систематичної приналежності, способу життя і умов існування організмів. Наприклад, серед дрібних ссавців землерийки з масою тіла 3-4 г споживають при спокої близько 10 мл кисню на 1 г ваги на годину, хатня миша в 17 г - 1,7 мл, щур (280 г) - 0,88 мл, вівця - 0,25 мл, корова - 0,12, слон - 0,03. Водночас ящірки, подібні по вазі з землерийками, використовують у спокої всього 0,29 мл кисню на грам за годину, тобто майже на три порядки величин менше. Серед птахів найбільш інтенсивний обмін у горобиних і колібрі. Ставлення ваги з'їденої їжі до ваги дорослої тварини у активних весь рік рудих полівок становить приблизно 1500: 1, а у малих ховрахів, більшу частину часу проводять в сплячці 150: 1. В океані потоки енергії через співтовариства зважених у воді бактерій приблизно в 20 разів вище, ніж через співтовариства планктонних тварин, а ті, в свою чергу, використовують в 4 - 6 - раз більше енергії, ніж донні мешканці. Потоки речовини та енергії через тіла живуть організмів при дуже багато їх на Землі стають потужною силою, впливає на відсталу середу. У масштабах геологічного часу вони поступово перетворили верхні шари планети. Фотосинтезуючі ціанобактерії, а потім рослини, звільняючи кисень з молекул води, перетворили анаеробну атмосферу в аеробну, і тим самим стимулювали еволюцію організмів з інтенсивним способом споживання енергії - диханням. Над Землею виник озоновий екран з молекул трехатомного кисню, що затримує згубну частину спектру сонячного випромінювання. Життєдіяльність численних бактерій, грибів і тварин, переробних залишки рослин, призвела до виникнення на суші грунтів. На дні океанів виникли осадові породи, в яких концентрувалися елементи, накопичені тілами водних організмів. Навіть кліматичні умови на Землі видозмінюються під впливом життя. Сучасна рослинність на суші випаровує до 80-90% вологи, яка випадає з опадами, впливаючи на перенесення її в атмосфері, пом'якшує силу вітрів і ураганів. Сила життя на планеті пов'язана, за В. І. Вернадського, насамперед з розмноженням, що багаторазово збільшує потоки речовини і енергії через тіла живих істот. Потенційні можливості розмноження організмів, дійсно, невичерпні. Вони підпорядковуються геометричній прогресії, оскільки кожен размножающийся організм може залишити після себе мінімум - двох, а максимум - багато мільйонів нащадків в наступному ж поколінні. Бактерії або одноклітинні 18 найпростіші, ділячись надвоє, за короткий час могли б наростити величезну масу. Інтервал подвоєння клітин визначається молекулярними механізмами і швидкістю внутрішньоклітинного синтезу. За підрахунками В. І. Вернадського потомство однієї єдиної клітини бактерії, що здійснює 63-64 ділення на добу (тобто кожні 22 - 23 хвилини) може утворити плівку по всій поверхні Землі менш ніж за 1,5 дня. «Якби не було перешкод у зовнішньому середовищі, - писав учений, - вони могли б створити з незбагненною для нас швидкістю неймовірну кількість найскладніших хімічних сполук, що є вмістилищем величезної хімічної енергії». Темп розмноження знаходиться в тісній залежності від розмірів організмів: дрібні розмножуються швидше великих і можуть наростити за один і той же проміжок часу набагато більшу біомасу. Але навіть повільно размножающимся слонам (одна слониха народжує слоненяти приблизно раз на п'ять років, а за життя - не більше 5 - 6) за підрахунками ще Ч. Дарвіна, потрібно всього 750 років, щоб їх потомство встало плечем до плеча уздовж екватора. За геологічними мірками, це дуже невеликий час. Вражає величина плодючості, що досягається деякими видами. Багато риби виметивают десятки тисяч і навіть мільйони ікринок за нерест: дрібна каспійська кілька - до 60 тис., камбала - 300 тис., атлантична тріска - до 10 млн.. Тріска живе до 17 років, стає статевозрілої на 7-му році життя і, отже, потенційно здатна залишити до 100 млн. Максимальна теоретично можливе число нащадків, яке може залишити після себе одна особина, називається біотичних потенціалом виду. Цей потенціал широко варіює у різних видів, а на графіку зміни чисельності наступних один за одним поколінь виражається експоненційної кривої. Відображаючи геометричну прогресію розмноження, вона круто злітає вгору навіть у видів, що розмножуються простим поділом надвоє. Швидкий оборот генерацій у багато разів підсилює можливості збільшення чисельності видів. Попелиці, здатні дати до 15 поколінь за 19 літо при відносно низькій плодючості (близько 50 яєць на самку) теоретично за один сезон можуть дати потомство, яке виражається астрономічним числом з 25 нулями. Одночасно з цим існують види з досить низькою плодючістю і повільним оборотом генерацій. Максимальна кількість відкладаються в гніздо яєць у птахів лише ненабагато більше двох десятків (курячі), звичайний же розмір кладок у різних видів від 2-х до 6-8 яєць, а у деяких - всього одне (як наприклад, у пінгвінів). У тварин зменшення плодючості пов'язано з розвитком турботи про потомство, яка підвищує ймовірність виживання дитинчат, а у рослин - з забезпеченням насіння запасом поживних речовин, що полегшують початок життя проростків. Реальна чисельність видів у природі, однак, мало залежить від їх потенціалу розмноження. Тропічні моря зовсім не забиті місяцем-рибою (рекордсмен по плодючості, до 300 млн. ікринок за нерест), Навпаки, вона зустрічається не часто. Із сотень тисяч насіння берези або їли лише дуже небагато мають шанс перетворитися на доросле дерево, а із сотень мільйонів яєць акарид в кращому випадку два або кілька забезпечать розвиток паразита в новому хазяїні. Приклади високої размножаемости наочно показують, що виживання потомства у таких видів - лише щасливий випадок для окремих особин, і що в природі діють потужні сили, що перешкоджають нестримного збільшення чисельності та реалізації наявного потенціалу. Видатний вітчизняний біолог - еволюціоніст І. І. Шмальгаузен ще в 40-х роках минулого століття розвинув уявлення про роль масової елімінації (загибелі) в еволюції видів. Якщо види постійно або протягом якої частини життєвого циклу схильні масової загибелі під впливом ворогів або несприятливих умов, то природний відбір сприяє єдино можливого в цьому випадку шляхи виживання - посиленню размножаемости через високу плодючість або швидкий оборот генерацій. У цьому випадку хтось із нащадків доживе до можливості залишити власне потомство. При ослабленні напору середовища такі види мають можливістю швидкого відновлення і вибухів чисельності. Риби з високою плодючістю володіють найчастіше дрібної, так званої пелагической ікрою, що випускається на волю хвиль. Зважена у воді, вона являє відмінний білковий корм для численних тварин - фильтраторов і знищується ними у великій кількості. Дрібні слабкі мальки, позбавлені жирових запасів, змушені самостійно добувати собі їжу, не здатні протистояти ворогам і також піддаються високій смертності. Попелиці беззахисні перед їх 20 численними споживачами - дрібними птахами, хижими комахами, і гинуть при різкій зміні погодних умов. Насіння рослин в масі з'їдаються тваринами, а у решти мало шансів прорости або витримати натиск конкуренції на території, зайнятій іншими рослинами. Види з високою размножаемость витрачають дуже багато енергії на забезпечення статевої продукції. Види з низькою размножаемость не менш енергії направляють на вирощування, охорону і навчання потомства (тварини) або забезпечення насіння запасами (рослини). Таким чином, в природі реалізуються дві альтернативні стратегії розмноження. Кожна з них спрямована на подолання негативного впливу середовища. Основні зовнішні причини, що перешкоджають здійсненню біотичного потенціалу - це брак енергетичних джерел і речовин для росту і розвитку (світла, води, елементів мінерального живлення для рослин, їжі для тварин), вплив численних ворогів (хижаків, паразитів та інших споживачів) і залежність від умов фізичного середовища, часто перешкоджають виживанню або розмноженню організмів. Жива природа була б набагато більш нестійка, якби види не володіли таким потужним потенціалом розмноження. На цьому її властивості будує своє благополуччя і людське суспільство, використовуючи рослини і тварин як джерело живлення і постачальників різноманітних матеріалів для господарських цілей. Сільськогосподарське виробництво зацікавлене в реалізації біотичного потенціалу культивованих видів. Сучасне суспільство цілком залежить від урожайності сільськогосподарських рослин і продукції тваринництва, в основі яких лежить грамотне управління розмноженням сортів і порід. У цій області накопичений величезний досвід на глибокій науковій основі. Досить навести приклад багаторазового збільшення плодючості курей при селекції на несучість, виведення сортів гіллястої пшениці, багатоплідних свиноматок, скорочення термінів розмноження та збільшення плодючості хутрових звірів на звірофермах. Однак, успіхи сільського господарства в усіх країнах даються нелегко і пов'язані з великим вкладенням коштів та енергетичних ресурсів. Для швидко зростаючого населення Землі явно не вистачає продуктів харчування, одержуваних з оброблюваних земель і пасовищ. У господарській діяльності людини велику роль відіграють також різноманітні промисли. Саме за їх рахунок розвивалося людство до настання ери виробництва продуктів харчування - рослинництва і тваринництва. Сучасні промисли, такі 21 як рибальство, китобійний, мисливський та інші в першу чергу стикаються з проблемою відтворення видів. Вплив на промислові об'єкти стало таким потужним і масштабним, що навіть види з високим біотичних потенціалом не встигають відродитися і чисельність їх різко падає. Особливо це відноситься до видів з повільним розмноженням. Перепромисел - одна з найважливіших екологічних драм сучасності. Так, на межі зникнення знаходяться кити, і навіть міжнародну заборону на видобуток більшості видів поки не сприяє ефективному відновленню їх чисельності. Перепромисла піддалися багато видів риб, навіть така плодюча, як тріска. Її улови різко пішли на спад вже в 70-х роках минулого століття. У результаті зросла велика кількість основного кормового об'єкта тріски - дрібної мойви, яка також стала об'єктом посиленої промислу. Непомірний вилов незабаром різко скоротив чисельність навіть цієї рибки, з набагато більш швидким оборотом генерацій, ніж у тріски. В даний час практично всі об'єкти океанічного промислу знаходяться під загрозою підриву їх запасів. Умови размножаемости конкретних видів треба знати для вирішення завдань не тільки відновлення їх чисельності, а й навпаки, для запобігання її нестримного зростання. Такі переразмножівшіеся види стають шкідниками полів, лісів, запасів продуктів, розповсюджувачами захворювань. У містах, наприклад, ведеться постійна боротьба з щурами, тарганами, мухами та іншими неприємними співмешканцями людини. У сільському і лісовому господарстві потрібні величезні витрати на запобігання розмноження шкідників або боротьбу з ними. На можливості реалізації біотичного потенціалу видів впливають не тільки їх вороги і споживачі, а й великою мірою - фізико-хімічні умови середовища існування, які ми розчленовуємо на екологічні фактори. Екологічними факторами називають будь-які властивості або компоненти зовнішнього середовища, що впливають на організми, дія яких піддається виміру. Фактори ділять на абіотичні і біотичні. Вплив на організми представників свого або інших видів розцінюють як біотичні чинники. До абіотичних відносять фізико-хімічні: світло, температуру, вологість, силу вітру або течії, концентрацію або склад солей в розчині, тиск, радіоактивне випромінювання, електромагнітні поля і багато інших. Вплив різних форм людської діяльності на живу природу відносять до антропогенних факторів. 22 У небагатьох випадках абіотичні фактори практично незмінні (наприклад, земна гравітація, сольовий склад океану, температура в його глибинах, склад атмосфери та ін.) У більшості випадків вони змінюють силу свого прояву в просторі або часі, створюючи велику різноманітність умов життя. За характером мінливості вони можуть бути; 1) регулярно-періодичними, 2) нерегулярними, 3) спрямованими протягом визначених, іноді тривалих відрізків часу. Один і той же фактор середовища може мати дуже різне значення в житті різних груп організмів. Наприклад, вміст азоту в грунті майже не впливає на життя хижих тварин, але істотно позначається на зростанні рослин. Екологічні фактори впливають на організми 1) як обмежувачі, тобто створюють неможливість їх існування в певних умовах, 2) як подразники, що викликають відповідні пристосувальні зміни біохімічних і фізіологічних реакцій, 3) як модифікатори, впливаючи на морфологію та анатомію і 4) як сигнали, що готують до наступаючим змін інших факторів середовища. Живі істоти відповідають на зміну дії екологічних факторів адаптивними реакціями. Адаптаціями називають будь-які зміни в будові і функціях організмів, які підвищують їхні шанси на виживання. Адаптації виникають і розвиваються в ході еволюції видів і забезпечують життя їхніх представників у певних межах зміни середовища. Світло є одним з найважливіших екологічних чинників. Сонячна радіація, яка надходить на Землю, являє електромагнітне випромінювання з довжиною хвиль від 0,1 до 30 000 нанометрів. У цьому спектрі область 380-710 нм представляє фотосинтетично активну радіацію (ФАР), т. Рослини і фотосинтезуючі бактерії використовують променисту енергію Сонця, перетворять її і запасають в енергії хімічних зв'язків органічних сполук. Розкладаючи потім органічні молекули в процесах дихання, вони підтримують своє життя, і за їх рахунок живуть також інші організми, нездатні до фотосинтезу (гетеротрофи). Світло впливає також на найрізноманітніші процеси в житті рослин: утворення хлорофілу, роботу устьічного апарату, ріст і форму. У рослин виникають різні адаптації до використання світлового режиму. Їх ділять за цими ознаками на 3 екологічних групи: 1) світлолюбні (геліофіти), 2) тіньолюбиві (сціофіти) і 3) тіньовитривалі. Геліофіти можуть успішно рости тільки в 23 відкритих, добре освітлюваних місцепроживання. Це рослини степів, пустель, лугів і полян. Світлолюбні види можна розпізнати за будовою листя. Зазвичай у них лист товщі, на зрізі видно багатошарова палісадна тканину, багато дрібних хлоропластів, клітини поверхневого шару дрібні, багато устьиц і велика площа жилок. Посилення освітленості підвищує у них інтенсивність фотосинтезу. Тіньолюбні рослини адаптовані вловлювати слабке світло, деякі - навіть менше 1% від повного денного освітлення. Це рослини тінистих лісів, печер, товщі вод. При сильній освітленості вони знижують фотосинтез. Листя у них тонкі, хлоропласти великі, але їх мало, площа жилок невелика. Тіньолюбні рослини можуть жити як на світлі, так і в тіні і мають проміжне будова листя. У густих кронах дерев частина листя має світлове будову, а частина - тіньове. Структура листа визначається умовами освітлення закладаються нирок. Пізніше лист не може змінити свою структуру. Якщо для рослин світло - основна умова життя, то для тварин він не є абсолютно необхідним. Багато видів можуть жити і в повній темряві - у глибині океану, в грунті або печерах. Але більшість має здатність використовувати видиме світло для орієнтації в просторі. Органи зору тварин сприймають розсіяні, відбиті від предметів промені, що несуть їм інформацію про зовнішній світ. Найбільш досконалі органи зору (хребетних, комах, головоногих молюсків) дозволяють сприймати форму і розмір предметів, оцінювати відстань. Сприйняття кольору у тварин різна. Бджоли, наприклад, не розпізнають червоний, але можуть бачити ультрафіолетове, не відчувається нами. Змії як колір сприймають інфрачервоні, для нас - теплові промені. Багато ссавці (котячі, собачі ін), ведуть свій початок від предків з сутінковим способом життя, володіють тільки чорно-білим баченням. Температура також один з найважливіших факторів навколишнього середовища. Від неї в першу чергу залежить швидкість хімічних реакцій в клітинах і інтенсивність обміну речовин. Критичні температури життєдіяльності пов'язані із замерзанням води в клітинах і теплової денатурацією білків. Для більшості організмів це діапазон від 0 до 50 градусів Цельсія. Однак існує ряд видів, здатних за рахунок біохімічних адаптацій долати ці пороги. Кріофіли - види з лабільними білками, здатні підтримувати клітинний метаболізм при температурах, близьких до нуля. Життя несумісна з утворенням кристалічного льоду в клітинах, при цьому руйнуються тонкі внутрішньоклітинні структури. Однак у кріофіли існують механізми, 24 понижуючі точку замерзання води. Кріофіли є багато мешканців холодних місць на Землі - глибин океану, тундри, високогір'я, полярних пустель. Наприклад, ряд антарктичних риб живе і розмножується при постійній температурі тіла 1,86 градуса нижче нуля, як у навколишньому солоній воді під кромкою льоду. Термофіли, навпаки, активні лише при високих температурах, звичайно більше 50 градусів. До них відносяться, наприклад, Бактрии гарячих джерел, цвілеві гриби в розігрівали копицях сіна та ін Білки термофілів мають дуже міцну вторинну і третинну структуру, і для їх активації потрібно багато теплової енергії. У більшості організмів температура тіла змінюється залежно від температури зовнішнього середовища. Їх називають пойкілотермнимі («пойкілос» - змінний). Обмін речовин пойкілотермних видів може сильно сповільнюватися або прискорюватися, що впливає на проходження життєвого циклу. Швидкість розвитку у таких видів можна розрахувати за формулою: Х = (Т - С) 1 У цій формулі С означає температуру, при якій починається нормальний обмін речовин. Її називають температурним порогом розвитку, або біологічним нулем. Т означає температуру навколишнього середовища. Позитивну різницю між С і Т називають ефективною температурою. Чим вона більше, тим інтенсивніше йде розвиток. Індекс 1 означає час, або число днів з температурою, що перевищує поріг розвитку. Х - це загальна сума ефективних температур, необхідна для проходження всієї генетичної програми або її окремих етапів. Пойкілотермние види сильно розрізняються за цими показниками. Наприклад, поріг розвитку у насіння конюшини - близько +1, а фінікової пальми - близько +30 градусів. У тундрах і високогір'ях дерева не ростуть в першу чергу тому, що там не вистачає тепла і вони не можуть набрати необхідну суму ефективних температур. Тільки дві групи вищих тварин - птахи та ссавці придбали здатність підтримувати постійну температуру тіла, незалежно від її коливань у навколишньому середовищі. На це вони витрачають багато енергії. Такі тварини називаються гомойотермним («гомойос» - постійний). У них, перш за все, високий рівень окислювальних процесів в організмі внаслідок досконалості кровоносної системи, і отже, виробляється багато власного внутрішнього тепла. Крім того, птахи та ссавці володіють цілим комплексом різноманітних адаптацій, що дозволяють ефективно утримувати це тепло в тілі або, навпаки, відводити надлишок, і в результаті обмін речовин у них постійно йде при оптимальному температурному 25 режимі. Наприклад, у багатьох видів при дії холоду рефлекторно підвищується інтенсивність окислення резервних речовин в клітинах (хімічна терморегуляція), або в спеку збільшується потовиділення, на яке витрачаються надлишкові теплові калорії. На регуляцію теплового балансу у тварин може йти до 70-80% енергії, що міститься в їх їжі. У підтримці постійної температури тіла велику роль відіграють також морфологічні та поведінкові особливості тварин. Деякі ссавці здатні до тривалої сплячки в несприятливий час року. В активному стані вони підтримують температуру тіла на високому рівні (36-38 градусів), а в сплячці - теж на постійному, але набагато більш низькому (4-6 градусів), що сильно економить їм витрата енергії. такі тварини називаються гетеротермнимі. Вологість середовища - також один з провідних екологічних факторів. Від неї залежить підтримку водного балансу організмів. Як відомо, клітини можуть бути активними лише при певному вмісті води. За здатності утримувати воду розрізняють пойкілогідріческіе і гомойогідріческіе види, тобто з сильно мінливих і відносно постійним вмістом вологи в тілі. Пойкілогідріческіе організми легко і швидко втрачають і поглинають воду, здатні до практично повного висихання і потім - поверненню в активний стан (деякі мохи, наприклад, сфагнум, лишайники, ціанобактерії, деякі членистоногі тварини, поодинокі види квіткових рослин в пустелях) Ця адаптація до життя в змінних умовах вологості пов'язана з особливою будовою клітин. Вода в них міститься в дуже дрібних вакуолях, і її втрати не ведуть до порушення внутрішньоклітинних структур. Переважна більшість вищих рослин і тварин характеризуються гомойогідрічностью, несуть в клітинах значний запас води і не переносять великих її втрат. Одні з них можуть жити тільки в умовах достатнього зволоження, інші придбали механізми утримання вологи в тілі і при нестачі її в зовнішньому середовищі. Серед рослин по відношенню до вологості розрізняють три основні екологічні групи: гідрофіти - рослини водній або околоводной середовища, мезофіти - мешканці мет із змінною вологістю (луки, ліси, лугові степи) і ксерофіти - пристосовані до життя в сухих умовах (пустелі, сухі степи, скелі тощо). Одні з них запасають вологу в соковитих стеблах або листках (кактуси, алое) і захищають її від випаровування непроникними покривами, інші можуть різко знижувати транспирацию в суху пору і витримують значні втрати вологи (ковили, типчак та ін.) Серед 26 тварин також є вологолюбні види та адаптовані до проживання в безводних районах. Деякі з них не потребують навіть в питво, обходяться сухою їжею і отримують воду за рахунок розщеплення жирів, білків і вуглеводів (так звана метаболічна волога). Такі багато дрібні гризуни пустель, платтяна і вощині молі, ряд шкідників зернових запасів та ін Таким чином, зв'язки організмів з середовищем в природі і їх адаптації надзвичайно різноманітні, залежать від еволюційного рівня розвитку груп, умов існування і способу життя видів. Шляхи адаптації живих істот до перебування у зовнішньому середовищі багато в чому визначаються фізико-хімічними законами природи. Питання до лекції 2. 1. Якими показниками можна оцінити швидкість обміну речовин в організмі? 2. Що таке биотический потенціал виду? Від чого залежить його реалізація в природі? 3. Що називають адаптаціями? 4. Що таке «сума ефективних температур»? Як вона розраховується? 5. У чому вигоди і недоліки змінної і постійної температури тіла? Рекомендована література 1. Чернова Н.М., Билов А.М. Загальна екологія. Підручник для студентів педагогічних вузів. - М.: Дрофа, 2004. 412 с. 2. Шилов І.А. Екологія. Підручник для біол. і мед. вузів. - М.: Вища школа, 1997 - 2003. 512 с. 3.Одум Ю. Екологія. - М.: Світ, 1986. Т. 1. 328с. 4. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Екологія. Особи, популяції і спільноти. - М.: Світ, 1989. Т. 1. 667 с.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "ОРГАНІЗМ І СЕРЕДОВИЩЕ" |
||
|
||