Життєздатність організмів та фактори середовища

Речовини, які потрапляють в організм тварини та енергія, що поглинається, використовуються в процесі роботи органів та організму в цілому на відновлення тканин, що руйнуються, збільшення їх маси та виникнення нових структур (тобто забезпечують ріст та розвиток тваринного організму).

Енергетичною стороною метаболізму називають використання речовин та енергії для виконання будь-якої роботи в організмі. Конструктивною стороною метаболізму є використання речовин та енергії на ріст та розвиток організму.

Співвідношення цих умовно виділених сторін обміну речовин різне у молодих та дорослих тварин:

• у молодих превалює конструктивний обмін;
• у дорослих – енергетичний обмін.

У видів з високим рівнем життєдіяльності, наприклад, гомойотермних - птахів, ссавців - відношення енергетичного до конструктивного обміну значно вище (30-10:1), ніж у риб чи комах (8-3:1), які є типово пойкілотермними.

Асиміляції речовин, використанню енергії протистоять дисиміляція та втрата енергії (розсіювання в зовнішнє середовище).

Необхідність певної збалансованості обох сторін метаболізму очевидна. У протилежному випадку в організмі можуть накопичуватися отруйні кінцеві продукти розщеплення речовин, виходити за межі максимальні або мінімальні температури тіла, запаси води тощо.

Через те, що швидкість і розміри одержання та віддачі організмом речовин та енергії контролюються факторами середовища, то саме з ним пов’язаний ступінь збалансованості метаболізму, що, в свою чергу, визначає певний стан організму, тобто можливості росту, розвитку, розмноження.

Приведення обміну речовин у відповідність із станом середовища та його окремих факторів було назване І.П. Павловим „урівноваженням організму із середовищем”. М.І. Калабухов для визначення поняття „урівноваження” запропонував термін „енергобаланс”.

Зазначене збалансування забезпечується у тварин механізмами регуляції метаболізму за допомогою центральної нервової та ендокринної систем.

Але, все-таки, повне урівноваження неможливе навіть за оптимальних умов через постійну мінливість середовища та затримки (запізнення) реакцій організму на зовнішні зміни. Тому порушення енергобалансу є досить звичайним явищем, яке пояснює численні аномалії розвитку, спади розмноження та зниження здатності до виживання у тварин.

Показниками ступеня врівноваження та залежного від нього стану організму є: маса та розміри особин, вгодованість тварин, стан їх гонад у сезон розмноження, вміст у тілі тварини резервних речовин, особливо жиру, відносні розміри найважливіших органів (серця, легень, печінки, наднирників, щитовидної залози тощо); ряд біохімічних індикаторів (вміст глюкози чи аскорбінової кислоти у крові) та фізіологічні показники (рівень вживаного О₂, дихальний коефіцієнт тощо).

Все це в сукупності дозволяє детально та різноманітно охарактеризувати стан життєздатності досліджуваних особин.

Шляхи та способи дії середовища на організм тварин

Фактори середовища впливають на організм тварини декількома шляхами.

Слід розрізняти прямий, або рефлекторний (сигнальний) вплив зовнішніх факторів та опосередкований, або непрямий.

Прямим сприйняттям називають безпосередню дію фактору, в основі якої лежать загальні фізико-хімічні закономірності: організм сприймає зовнішні впливи як і будь-яке неживе тіло. Такі реакції прості та досить поширені в природі. Наприклад, підвищення температури середовища збільшує температуру поверхневих частин тіла тварини й потім в організмі в цілому, якщо не втручаються складні терморегуляційні процеси - збільшення вологості оточуючого середовища зменшує випаровування тіла; поглинання сонячної радіації поверхнею тіла тварин змінює не тільки його температуру, але також і швидкість, а іноді й направленість біохімічних реакцій. Все зазначене відбувається без участі нервової системи, або, іншими словами, в цих випадках вплив зовнішніх факторів не залежить від структури сприймаючого тіла. Тобто, його реакції мають неспецифічний, пасивний характер.

Зазначений, чи близький до нього спосіб реагування має важливе значення для рослин та нижчих тварин.

Прикладом непрямого, або опосередкованого впливу зовнішніх факторів може бути коливання рівня обміну речовин (споживання О₂), температури тіла та активності пойкілотермних тварин, майже паралельне падінню чи збільшенню зовнішніх температур.

У багатьох пойкілоосмотичних (тобто не здатних активно регулювати солоність та осмотичний тиск внутрішнього середовища при коливаннях солоності зовнішнього середовища) водних тварин так само паралельно змінюється вміст солей у рідинах тіла при зміні солоності зовнішнього середовища.

Активна регуляція функцій у відповідь на зовнішній вплив характерна для тварин із складною нервовою системою, удосконаленою системою кровообігу, органами руху, покривами.

Нагадаємо, що вплив фактору на організм залежить не тільки від характеру або специфіки дії, але й від його дози (кількості) дії на організм.

Здатність існувати при великих чи малих коливаннях певного екологічного фактору чи їх сукупності називається екологічною валентністю, або пластичністю виду. Екологічна валентність значно відрізняється навіть у близьких видів і, як правило, змінюється з віком особини.

За екологічною валентністю види поділяються на високовитривалі – еврибіонтні (терпимі до широкого діапазону коливань конкретного фактору) та стенобіонтні (види, здатні існувати лише при певних, дуже обмежених умовах).

Залежно від природи екологічного фактору розрізняють види еври- та стенофаги; еври- та стенотермні; еври- та стеногалінні; еври- та стенофотні тощо.

Крім терпимості (толерантності) до коливань, види можуть різнитися і перевагою у ставленні до того чи іншого діапазону даного фактору: термофіли та криофіли; ксерофіли та гігрофіли; фотофіли та фотофоби. Сформулюємо екологічний закон А.Тіннеманна (1925): „Той з необхідних факторів довкілля визначає щільність популяції певного виду живих істот, який діє на стадію з найменшою екологічною валентністю в кількості або з інтенсивністю найбільш далекою від оптимуму”.