Общая экология

Многие организмы не погибают, потому что имеют физиологические механизмы, предотвращающие образование кристаллов внутри клетки.

Некоторые организмы переносят зиму в виде особо устойчивых, покоящихся стадий организма. Например, к зиме растения приобретают холодоустойчивость (способность переносить сильные морозы), в то время как летом они плохо переносят слабые заморозки.

Семена, споры переносят в экспериментальных условиях даже –273 ⁰С.

От воздействия температуры зависит скорость и интенсивность физико-химических реакций в тканях и клетках организма.

Существуют 2 разных типа адаптации к температуре: пассивный и активный. Для пойкилотермных (от греч. ''изменчивый, меняющийся'') организмов (также называют экзотермными организмами) характерен 1 тип адаптации; к ним относятся все классы органического мира, кроме птиц и млекопитающих. Для пойкилотермных организмов характерна неустойчивость температуры их тела; т.к. их тепловой режим зависит от изменений температуры окружающей среды, у этих организмов благодаря относительно низкому уровню обмена веществ главным источником поступления тепловой энергии является внешнее тепло. Абсолютная экзотермность наблюдается только у маленьких организмов, однако большинство организмов способны к слабой регуляции температуры тела. Активность экзотермных организмов определяется скоростью разогрева организма. Иногда достаточно небольшой дозы прямого солнечного облучения, чтобы вызвать резкое повышение температуры тела (изменение температуры приводит к изменению активности: насекомые, ящерицы и многие другие животные в холодные дни становятся вялыми, мало подвижными.)

К гомойотермным (от греч. устойчивый) организмам относят птиц и млекопитающих, для них характерен активный тип адаптации.

Птицы и млекопитающие менее зависимы от температуры среды, т.к. обладают развитым внутренним источником тепла и совершенной терморегуляцией (способность в определенных пределах сохранять температуру тела), позволяющей поддерживать оптимальный баланс продуцирования и расхода тепловой энергии. Температура тела у них меняется незначительно.

Существует много механизмов, поддерживающих постоянную температуру тела. Главные из них – химическая терморегуляция, за счет выделения тепла (тепло вырабатывается в организме в процессе окислительно-восстановительных реакций метаболизма); физическая терморегуляция, связанная с морфофизиологическими приспособлениями (за счет перьев, волос, которые удерживают вокруг тела слой воздуха, выполняя роль теплоизолятора). Морфофизиологические приспособления дополняются сложными формами приспособительского поведения (экономное расходование энергии на терморегуляцию, снижение напряжения физиологических терморегуляторных функций). Приспособительское поведение особенно эффективно, когда неблагоприятные температуры сочетаются с низкой доступностью кормов (суровая зима) – например, использование особенностей микроклимата (выбор местности, укрытой от ветра, ведет к сокращению энергозатрат на физиологическую терморегуляцию).

Биохимические адаптации к температуре.

Большую роль в приспособлении к неблагоприятным температурам играет теплоустойчивость белков клеточных структур.

Наиболее важны биохимические адаптации для некоторых бактерий и растений, им труднее избежать действия неблагоприятных температур, чем животным (т.к. животные обладают подвижностью и могут покинуть неблагоприятные местообитания).

Морфологические адаптации к температуре.

Важный пример адаптации животных к температуре – правило Бергмана: при продвижении на север средние размеры тела в популяциях теплокровных животных увеличиваются. Среди примеров адаптации к температуре: развитие густого меха у млекопитающих при низких температурах, подушковидные растения в северных широтах.

1.12. Влажность

Вода – необходимый компонент клетки, ее количество определяет флору и фауну местности. У растений пустынь вода составляет лишь 30-65% от общей массы, в дубравах доходит до 85%, в ельниках достигает 90%.

Области, в которых количество испаряемой воды превышает годовую сумму осадков, называют аридными или засушливыми. Области, обеспеченные влагой, называют гумидными (влажными).

Растения выработали различные приспособления к недостатку влажности (длительный период покоя, когда растения переживают неблагоприятный период в виде семян, луковиц, клубней; резкое сокращение вегетационного периода; сильно развитая корневая система).

Растения, приспособившись к условиям водного голодания, сильно сокращают листовую поверхность, ограничивают число устьиц и их способность испарять воду, у некоторых растений листья превращены в иглы или колючки (хвойные деревья, молочаи), опушены листья у многих альпийских растений, некоторые сбрасывают листья при засухе.

По обеспеченности влагой своих территорий растения подразделяются на несколько экологических групп, которые располагаются по степени убывания влажности.

Гидрофиты – растения, для которых необязателен влажный климат. К ним относят пресноводные растения, которые меньше сталкиваются с проблемами осморегуляции .

Галофиты – растения, способные существовать в морской воде (водоросли) и растения, произрастающие на сильно засоленных почвах. Корневая система растений переносит повышенную соленость. Высокое осмотическое давление и транспирация обеспечивают поглощение воды из почвы. Некоторые виды растений способны регулировать содержание в своих тканях солей, выделяя их через железы, расположенные по краям листьев.

Мезофиты – большинство цветковых растений, растущих в местах обеспеченных водой. Цветковые имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, помогающих уменьшать потерю воды путем испарения (кутикула (внешняя защитная пленка эпидермиса листьев и стеблей), защищенные устьица, сбрасывание листвы и др.).

Ксерофиты – растения сухих местообитаний (представители пустынь и полупустынь), которые способны переносить продолжительную засуху.

Некоторые растения переживают неблагоприятные условия в виде семян (после дождя быстро прорастают), другие -за месяц вырастают, зацветают и дают семена, третьи – обладают анатомическими и физиологическими приспособлениями, позволяющими им вегетировать во время засухи.

1.13. Состав среды

Соленость

В водной среде содержание солей оказывает влияние на все организмы. Если в окружающей среде соленость больше, чем в клетках, то организму грозит обезвоживание, и ему приходится поглощать воду. Когда вода содержит солей меньше, чем внутри организма, ее приходиться выводить (т.к. вода поступает в тело).

Водоемы, очень богатые солями, в основном для обитания животных не пригодны, однако некоторые виды приспособились к существованию в таких условиях (рачок артемия, жгутиковые и др).

Кислотность

РН оказывает на живые организмы значительное влияние. При сильном отклонении рН от оптимума наблюдается повреждение протоплазмы клеток корня многих сосудистых растений. РН почвы оказывает влияние на степень доступности биогенных элементов и ядовитых веществ.

С повышением кислотности в реках и озерах видовое разнообразие сильно уменьшается: нарушается работа ферментов, газообмен через дыхательные поверхности, осморегуляция и др.

Кислород

Кислород является ресурсом для большинства живых организмов, без него могут жить лишь некоторые прокариоты.

В высокогорье содержание кислорода в воздухе служит границей для распространения многих животных.

В воде содержится около 1% кислорода, животные удовлетворяют потребность в кислороде по-разному: ракообразные имеют разнообразные выросты(имеют большую по отношению к объему поверхность тела ); дельфины возвращаются на поверхность, чтобы сделать вдох, некоторые рыбы создают постоянный ток воды над дыхательными поверхностями (например, жабрами).