1. Аутэкология – это наука, которая изучает:
А) отношение видов к условиям среды; Б) экологические факторы;
В) лимитирующие факторы; Г) отношения видов друг с другом.
2. Пределы толерантности распределения вида – это:
А) условия среды, в которых вид имеет угнетенное состояние;
Б) условия среды, в которых вид процветает;
В) крайние значения фактора среды, при которых возможно существование вида; Г) условия среды, при которых вид гибнет.
3. Фактором, который лимитирует урожай культурных растений в степной зоне, является:
А) температура в зимний период; Б) температура в летний период;
В) богатство почвы элементами минерального питания; Г) количество осадков.
Адаптации
Адаптация – это приспособление организма к определенным условиям среды за счет комплекса признаков – морфологических, физиологических, поведенческих. В результате адаптаций возникают организмы, приспособленные к различным условиям среды: влаголюбы-гидрофиты и “сухотерпцы”-ксерофиты; растения, устойчивые к затенению (сциофиты), и требующие для нормального развития полного солнечного света (гелиофиты); животные, которые обитают в степях, лесах или на болотах, ведут ночной или дневной образ жизни, населяют почвы с разным увлажнением и т.д.
Адаптации животных к переживанию неблагоприятных условий в целом более разнообразны, чем у растений. Их можно свести к трем основным направлениям:
– уход от неблагоприятных условий (миграция птиц, кочевка оленей и других копытных в поисках корма, зарывание в почву или снег и др.);
– переход в состояние анабиоза – резкого снижения интенсивности процессов жизнедеятельности (покоящиеся стадии у беспозвоночных животных, оцепенение ящериц и змей при низкой температуре, зимняя спячка медведей и барсуков и др.);
– развитие приспособлений для жизни в неблагоприятных условиях (шерстный покров и подкожный жир у животных в холодном климате, экономное использование воды у пустынных животных и т.д.).
Растения “заякорены” (ведут прикрепленный образ жизни), и потому для них возможны лишь два варианта адаптаций: снижение интенсивности процессов жизнедеятельности в неблагоприятные периоды (сбрасывание листьев, перезимовывание в стадии погребенных в почву органов – луковиц, корневищ, клубней, а также семян и спор) или повышение устойчивости к неблагоприятным факторам за счет специальных приспособлений. Формируются адаптации для переживания неблагоприятных абиотических (засуха, засоление, дефицит света, холод) и биотических (влияние фитофагов, опылителей, распространителей семян, конкуренция с другими растениями) факторов.
Адаптации у разных групп организмов вырабатываются с разной скоростью. Наиболее быстро они возникают у насекомых, которые за 10–20 поколений могут приспособиться к действию нового инсектицида, чем объясняются неудачи химического контроля плотностипопуляций насекомых-вредителей. Процесс выработки адаптаций у растений или птиц – медленный, требующий столетий.
Приведем несколько примеров адаптаций организмов к абиотическим факторам среды.
Эктотермные и эндотермные организмы. Температура является одним из главных прямодействующих факторов, влияющих на все организмы. Верхний предел толерантности к этому фактору составляет 60о С (температура свертывания белка), а нижний –меняется в зависимости от вида организма.
Существуют два принципиально разных типа адаптаций к температуре: пассивный и активный.
Первый тип характерен для эктотермных ( пойкилотермных) организмов (все таксоны органического мира, кроме птиц и млекопитающих). У этих организмов температура тела регулируется внешним теплом. Их активность зависит от внешних температурных условий: насекомые, ящерицы и многие другие животные при прохладной погоде становятся вялыми и малоподвижными. Многие виды животных при этом обладают способностью к выбору места с оптимальными условиями температуры, влажности и инсоляции (ящерицы греются на освещенных плитах горных пород).
Второй тип характерен для эндотермных организмов (птицы и млекопитающие), которые обеспечиваются теплом за счет собственной теплопродукции и способны активно регулировать производство тепла и его расходование. При этом температура тела меняется незначительно, ее колебания не превышают 2–4о даже при самых сильных морозах. Главные адаптации – химическая терморегуляция за счет выделения тепла (например, при дыхании) и физическая терморегуляция за счет теплоизоляционных структур (жировой прослойки, перьев, волос и т.д.).
Биоритмы – другой характерный пример адаптаций организмов к изменениям условий среды, которые помогают регулировать температуру тела, Они заключаются в закономерных периодических изменениях физиологии или поведения организмов при смене времени суток, сезонов года, приливов и отливов, лунных фаз.
Суточные биоритмы ярко выражены у животных и человека: время активной деятельности и отдыха у разных видов меняется по разному. Дневные животные добывают пищу днем, для ночных (совы, летучие мыши) период бодрствования наступает с темнотой. С суточным биоритмом связаны десятки физиологических показателей (пульс, артериальное давление, температура тела и мн. др.), от которых зависит активность организма.
Сезонные биоритмы ярко выражены и у животных, и у растений, особенно в районах со значительными изменениями климата по сезонам года. С временами года связаны ритмы размножения животных и их миграций (в первую очередь перелетных птиц), наступление фенологических фаз развития растений (бутонизация, цветение, плодоношение, сбрасывание листьев на зиму).
Животные, остающиеся зимовать в условиях холодного климата, отвечают на изменения условий повышением степени теплоизоляции тела. Так, теплоизолирующая способность зимней “шубы” черного медведя на 93% выше летней.
Ксерофиты и галофиты. У растений четко выражены адаптации к условиям недостаточного увлажнения и повышенного содержания солей в почве.
Ксерофиты – это засухоустойчивые растения, которые без риска гибели могут терять до 50% содержащейся в них воды. У ксерофитов существует целый комплекс адаптаций к условиям недостатка влаги: глубокие и разветвленные корневые системы, способные извлекать воду из большого объема почвы и глубины 8–10 м; высокое осмотическое давление клеточного сока; толстые кутинизированные покровы с восковым налетом на листьях, которые уменьшают испарение; узкие листья, наличие на них волосков, увеличение количества устьиц и совершенствование механизмов регулирования их просвета, увеличение объема вакуолей (суккулентность) и т.д. Кроме того, ксерофиты выделяют летучие ароматические вещества, которые обволакивают растение и также способствуют уменьшению испарения.
У ксерофитов существуют особый вариант фотосинтеза – С4, при котором на единицу производимого органического вещества затрачивается воды в 2 раза меньше, чем у мезофитов с фотосинтезом С3. Кроме того, у некоторых ксерофитов есть другой вариант фотосинтеза, который называется кислый метаболизм суккулентов. Чтобы не терять воду, суккуленты (кактусы, саксаул, древовидные молочаи и др.) открывают устьица ночью, запасают диоксид углерода и связывают его в кислоту. Днем на свету они осуществляют фотосинтез при закрытых устьицах за счет ночных запасов.
Галофиты – это растения, приспособленные к произрастанию на засоленных почвах, которые в РБ в естественных условиях встречаются в степной зоне. На нефтепромыслах, где на поверхность попадают засоленные попутные воды, галофиты могут встречаться даже в лесной зоне.
Все приспособления галофитов связаны с их водным режимом: они “стремятся” уменьшить и поглощение воды, и ее испарение. Растения могут повышать осмотическое давление клеточного сока, чтобы “затягивать” воду из раствора с высокой концентрацией солей (полыни), или уменьшать потребление воды за счет суккулентности (т.е. накопления влаги в сочных листьях и стеблях, например, солерос), выделять избыток соли на поверхность листьев через специальные железки (например, кермек).
Контрольные вопросы к разделу 4.2
1. Что такое адаптации организмов?
2. Чем отличаются адаптации у животных и у растений?
3. Перечислите основные направления адаптаций животных.
4. Приведите примеры эктотермных и эндотермных организмов.
5. Какие типы биоритмов вы знаете?
6. Приведите примеры сезонных биоритмов растений и животных.
7. Как растения приспосабливаются к засухе?
8. Как растения приспосабливаются к засолению?
