11.Закономерности действия биотических факторов среды.

Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род только в определенной области значений какого-либо из значимых факторов среды. Для нормального существования растений, животных и человека существуют и нижние, и верхние пределы температуры, освещенности, концентрации кислорода в воздухе, атмосферного давления и других факторов, а также оптимальные значения этих факторов.

Область количественных значений какого-либо фактора среды, в пределах которой могут существовать представители данного вида или популяции организмов, называют экологической валентностью, пластичностью или зоной толерантности.Эта зона ограничена крайними, экстремальными для организма или популяции значениями фактора, за пределами которых уже невозможно нормальное осуществление всех жизненных функций. Чем выше степень приспособляемости организма к условиям среды существования, тем выше пластичность данного вида. Например, воробей более пластичный вид, чем соловей.

Об экологической валентности судят по разным проявлениям жизнедеятельности, которые выступают в качестве функций отклика на действие фактора и оценивают его степень благоприятности. Для отдельного организма это может быть скорость роста и развития, активность, интенсивность обмена веществ; для популяции – в первую очередь выживаемость и реализованная численность, или плотность.

Если построить график зависимости степени благоприятного воздействия фактора от его количественных значений (диаграмму существования), то в пределах зоны толерантности график приобретет вид куполообразной кривой. Вершина ее совпадает с точкой или областью биологического оптимума, т.е. наиболее благоприятного для организмов данного вида значения фактора среды. При оптимальных значениях фактора организмы активно питаются, развиваются, размножаются. Диаграммы существования, как правило, несимметричны и неодинаковы для популяции и для отдельной особи этой популяции.

В соответствии с пределами выносливости организмов (диапазонами толерантности) обычно выделяют зону нормальной жизнедеятельности (витальная зона) и зоны угнетения, за которыми следуют нижний и верхний пределы выживаемости. За нижним и верхним пределами выживаемости следуют летальные зоны (зоны гибели организма). Положение критических значений фактора существенно зависит от времени действия и экспозиции экстремального фактора. Кривая степени благоприятного воздействия фактора на организм может сильно зависеть (коррелировать) от изменений по другим факторам.

Положение, ширина зоны толерантности и характер изменения функций отклика в ее пределах определяются генетически обусловленной нормой реакции организма на действие данного фактора и обладают видовой специфичностью. Норма реакции, как и характеристики диапазона выживания, зависят от возраста, пола, фазы развития и различны для разных форм жизнедеятельности и физиологических процессов. Так, пределы температуры, влажности, концентрации веществ различны для корней и кроны одного и того же дерева. Процессы фотосинтеза и дыхания в одном листе растения имеют разные температурные оптимумы и т.п.

Организмы с низкой экологической валентностью (стенобионты) способны выносить лишь ограниченные изменения экологических факторов. Организмы с высокой экологической валентностью (эврибионты) способны переносить большие диапазоны изменений экологических факторов. Последние имеют более широкие области распространения.

12.Среды обитания живых организмов.Адаптация.

3. Среды жизни и адаптации к ним организмов

На Земле можно условно выделить четыре среды жизни: почвенную, водную, наземно-воздушную и среду организмов (когда одни организмы становятся средой для других)

Средообразующие факторы – это те, которые обусловливают свойства сред.

Водная среда. Эта среда самая однородная среди других. Она почти не изменяется в пространстве, в ней нет четких границ между экосистемами. Амплитуды значений факторов тоже невелики. В частности, амплитуды температуры не превышают 50 °С (для наземно-воздушной среды – до 100 °С). Среду характеризует высокая плотность (океанические воды – 1,3 г/см3, пресные – близки к единице). Давление здесь изменяется в зависимости от глубины. Лимитирующие факторы – кислород и свет. Содержание кислорода часто не более 1 % от объема. В воде мало теплокровных организмов из-за двух причин: небольшое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адаптационный механизм теплокровных животных (киты, тюлени) – противостояние неблагоприятным температурам. И их существование также невозможно без периодической связи с воздушной средой.

Большинство обитателей водной среды имеют переменную температуру тела (группа пойкилотерм-ных). К высокой плотности воды организмы адаптируются, либо используя ее как опору, либо имеют плотность (удельный вес), мало отличающуюся от плотности воды (группа планктона).

Наземно-воздушная среда. Она наиболее сложная по свойствам и по разнообразию в пространстве. Характерны: низкая плотность воздуха, значительные колебания температуры, высокая подвижность. Лимитирующие факторы – недостаток или избыток влаги и тепла. Для организмов наземно-воздушной среды характерны три механизма адаптации к изменению температуры: физический (регулирование теплоотдачи), химический (постоянная температура тела), поведенческий.

Для регулирования водного баланса организмы используют также три механизма: морфологический (форма тела), физиологический (высвобождения воды из жиров, белков и углеводов), через испарение и органы выделения, поведенческий (выбор основного расположения в пространстве).

Почвенная среда. Ее свойства сближают с водной и наземно-воздушной средами.

Многие мелкие организмы здесь – гидробионты, они живут в поровых скоплениях свободной воды. В почвах также невелики колебания температур. Амплитуды их затухают с глубиной. Наличие пор, заполненных воздухом – сходство с наземно-воздушной средой. Специфические свойства: плотное сложение (твердая часть или скелет). Лимитирующие факторы: недостаток тепла, а также недостаток или избыток влаги.