Реферат
на тему: «Организмы и их среда обитания. Экологические ниши и популяции»
СООТВЕТСТВИЕ МЕЖДУ ОРГАНИЗМАМИ И СРЕДОЙ ИХ ОБИТАНИЯ
Изменения физических условий в пространстве и во времени, воздействуя на организмы, способствуют возникновению разнообразных форм жизни.
Не следует думать, однако, что изменения облика и жизненных функций организма непосредственно следуют за изменениями внешних обстоятельств. Подлинная природа соответствия между организмом и средой сложнее: ее объяснение можно дать лишь на основе законов эволюции, которые были сформулированы Чарлзом Дарвином в 1859 г. Наиболее важными положениями эволюционной теории Дарвина являются следующие:
1. Организмы изменчивы. Невозможно найти двух полностью тождественных кроликов, волков, ящериц или иных принадлежащих к одному виду животных или растений.
2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.
3. Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножиться настолько, что в состоянии заполнить Землю. Однако такого не случается, так как многие особи погибают, не успев произвести потомство.
4. Те организмы, которые располагают полезными свойствами, имеют большую вероятность выжить по сравнению с другими. Выжившие передают эти свойства своему потомству. Следовательно, эти свойства закрепляются в череде последующих поколений.
Условия среды могут оказаться более благоприятными для одного организма, располагающего «подходящим» набором наследуемых свойств, и менее благоприятными для другого, имеющего иные свойства. В первом случае индивидуум выживает и оставляет больше потомков. Во втором случае он не выживает или оставляет меньшее число потомков. В связи с этим наследственные свойства всей совокупности особей меняются в ряду поколений. И здесь, как говорят, имеет место эволюция путем естественного отбора.
Среди приспособлений организмов к условиям среды, возникших в результате эволюции, наиболее наглядными можно считать приспособления, проявляющиеся в особенностях внешнего строения растений и животных. Их называют морфологическими (от греч. морфе — форма). Определенные типы внешнего строения, возникшие как приспособления к экологическим условиям местообитаний, называют жизненными формами организмов.
Жизненные формы растений и животных очень разнообразны. Они выделяются по совокупности признаков строения и образа жизни. Так, наиболее распространенные жизненные формы растений — деревья, кустарники, травы. Яркие примеры адаптации к суровым условиям среды дают такие жизненные формы растений, как суккуленты (в засушливом климате), лианы (при недостатке света), стланики и растения-подушки (в тундрах, высокогорьях с низкой температурой и сухостью при сильных ветрах).
Жизненные формы животных выделяются по разным признакам для разных систематических групп. Так, для зверей одним из основных признаков выделения жизненных форм, помимо среды обитания, считают способы передвижения (ходьба, бег, прыжки, плавание, ползание). Характерными чертами внешнего строения наземных прыгунов, например, являются длинные задние конечности с сильно развитой мускулатурой бедер, длинный хвост, короткая шея. К ним относятся обычно обитатели открытых пространств: азиатские тушканчики, австралийские кенгуру, африканские прыгунчики и другие прыгающие млекопитающие, живущие на разных континентах.
Жизненные формы птиц различают по типу их местообитания и способу добывания пищи, а у рыб — в основном по форме тела. Жизненные формы водных организмов различаются по типу своего местообитания. Обитатели водной толщи образуют планктон (от греч. планктос — блуждающий), то есть совокупность организмов, живущих во взвешенном состоянии и не способных противостоять течениям. Обитатели грунта образуют бентос (от греч. бентос — глубина). К отдельным жизненным формам относят организмы, живущие у поверхностной пленки воды или на различных твердых субстратах.
Сходные жизненные формы возникли в результате эволюции, происходящей в сходных экологических условиях у систематически разных организмов: например, кенгуру и тушканчики, дельфины и рыбы, птицы и летучие мыши, черви и змеи и т. д.
Важную роль в поддержании соответствия между организмами и средой играют не только морфологические особенности, но и физиологические и поведенческие реакции. Со временем любые экологические условия изменяются. Эти изменения могут иметь различный характер: быть циклическими, то есть повторяющимися через более или менее равные промежутки времени, или хаотическими, то есть неопределенными, труднопредсказуемыми. Строение организма и его поведение могут соответствовать внешним условиям, только изменяясь вместе с ними, приспосабливаясь к ним.
Смена времен года является периодически повторяющимся, или циклическим, изменением, так же как и поочередное наступление темного и светлого времени суток, прилива и отлива. Многократное воздействие циклических изменений привело к возникновению характерных физиологических ритмов жизни, которые также являются и циклическими. Таковы, например, диапауза насекомых, ежегодное сбрасывание листвы листопадными деревьями, приливно-отливный ритм перемещения животных, обитающих в зоне прилива (например, крабов), сезонный цикл изменения густоты меха у млекопитающих.
Различные организмы по-разному реагируют на сезонные изменения климата. Мелкие млекопитающие, например полевки или лесные мыши, зимуют, впадая в спячку и прячась в укромных местах. У других изменяется степень теплоизоляции тела. Так, у животных, обитающих в условиях суровой зимы, к наступлению холодов мех густеет, увеличивается его длина. К сезонным изменениям можно отнести и перемещения, или миграции, организмов, наподобие ежегодных перелетов птиц, миграций северных оленей и т. д. Сезонные изменения в жизни растений проявляются в изменениях строения листьев.
Пример разнонаправленных, случайных колебаний дают изменения климатических факторов. Большинство организмов могут сравнительно легко переносить колебания условий жизни, не выходящие за рамки привычных и случающиеся в районах, которые давно освоены данным видом. Чрезвычайно суровые условия (очень холодные зимы, длительные засухи и т. п.) могут приводить к гибели части особей. В этих случаях в преимущественном положении оказываются те группы организмов, которые обладают более широкими границами распространения и более высокой скоростью самовоспроизводства.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БЮДЖЕТ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ОРГАНИЗМА
Поддержание жизни любого организма требует затрат энергии и нуждается в потреблении тепла, необходимого для осуществления основных физиологических и биохимических реакций.
Любая происходящая в организме работа нуждается в потреблении энергии. Энергия расходуется на движение, рост, размножение, поддержание иных видов жизнедеятельности организма. Всю необходимую энергию организмы получают извне, в ограниченных количествах.
Энергетический бюджет — это соотношение между энергией, получаемой организмом за тот или иной отрезок времени, ее расходом на поддержание различных процессов жизнедеятельности.
Энергетический бюджет тесно взаимосвязан с размерами тела и образом жизни живого организма. Общее количество энергии, затрачиваемое организмом в единицу времени для поддержания жизнедеятельности, возрастает с увеличением массы тела.
Затраты энергии на передвижение зависят от характера питания. Пища травоядных животных (которые пасутся, объедая зеленую траву и ощипывая листья с деревьев) обычно имеется в избытке. Поэтому такие животные, как правило, не занимают больших территорий. Хищники и такие травоядные, которые вынуждены искать свою пищу (например, питаться семенами и плодами), часто тратят много времени и энергии на поиск, перемещаясь на большие расстояния.
Первую группу животных (травоядных) принято называть «жнецами», а вторую группу (хищных и собирателей пищи) — «охотниками». «Жнецы» обычно используют пищу, имеющуюся в изобилии, а «охотники» специализированы на добывании более редкой пищи. «Охотники», как правило, активно охраняют занятый ими участок территории; такое свойство животных называют территориальностью.
Энергетическая стоимость движения зависит как от размера тела животного, так и от характера самого движения. Передвижение по суше требует наибольших затрат. Полет характеризуется некоторой средней величиной энергетических затрат. Плавание при хорошей обтекаемости тела и нейтральной плавучести наиболее экономично.
Тепловой баланс организма — это соотношение между количеством получаемого и отдаваемого во внешнюю среду тепла за какой-либо период времени. В целом эти величины должны быть точно уравновешены; в противном случае организм будет либо перегреваться, либо переохлаждаться. Тепловой баланс тесно связан с энергетическим бюджетом. Поддержание теплового баланса организма, находящегося в условиях непостоянной среды, требует выработки разнообразных приспособлений и, конечно, затрат энергии.
Крайним случаем поддержания теплового баланса является строгое соответствие между температурой организма и окружающей средой. Ведь среднегодовая температура в любой точке земли остается постоянной. В этом случае все необходимое тепло организм может получать только извне. Такие организмы, получающие свое тепло из окружающей среды, называются эктотермными.
Другой крайний случай — поддержание абсолютно постоянной температуры тела при помощи физиологических или поведенческих механизмов, которые способствуют рассеиванию лишнего тепла в теплые периоды и удержанию — в холодные. Организмы, производящие большую часть собственного тепла за счет биохимических окислительных реакций, называются эндотермными.