Адаптація організмів до умов середовища - приклади. Види адаптації: морфологічна, фізіологічна та поведінкова адаптації. Симптоми кисневого голодування виражаються постійною втомою та депресією, що супроводжуються безсонням

Як відомо, на території нашої планети проживає величезна кількість різних живих організмів. Кожен їх мешкає виключно у умовах проживання, яких він пристосований. Властивість організмів перебудовуватися на нові особливості довкілля, носить найменування адаптації. Така пристосованість є цілою сукупністю різних особливостейфізіологічної будови та поведінкових особливостей конкретного виду, які дають можливість вести життєдіяльність у певних навколишніх умовах. Поговоримо про особливості адаптації організмів до умов довкілля трохи більш докладно.

Адаптація є найважливішою частиною процесу еволюції, вона допомагає організму вирішувати певні екологічні завдання, які перед ним ставить місце існування. Такі завдання вирішуються шляхом зміни, вдосконалення, інколи ж і зникнення особин. Ці процеси допомагають досягти стану адаптованості організмів до тих екологічних ніш, які вони займають. Відповідно, адаптацію можна як широку основу появи чи зникнення певних органів, поділу видів різні, формування нових популяцій і різновидів, і навіть для ускладнення організації.

Адаптація є безперервним процесом, який зачіпає різні ознаки організму.
Деякі нові пристосування здатні виникати лише за наявності конкретної особи спадкової інформації, яка сприяє зміні структур чи функцій у потрібному напрямку. Так розвиток у ссавців та комах дихальної системи можливий лише під контролем певних генів.

Розглянемо різні види адаптації живих організмів докладніше.

Пасивний захист

Протягом еволюції багато живих особин виробили певні засоби для захисту себе і свого потомства. Так яскравим прикладом подібної адаптації прийнято вважати заступницьке забарвлення, внаслідок якого особини стають важко помітними та захищеними від хижаків. Наприклад, відкладені на пісок або землю яйця пофарбовані в сірі та бурі кольори з різними цятками, відповідно, їх важко знайти серед навколишнього ґрунту. У недоступних для хижаків ділянках яйця переважно випадків позбавлені забарвлення.

Таким же типом адаптації користуються і тварини пустель, адже їх колір зазвичай представлений різними відтінками жовто-бурого та піщано-жовтого.
Як варіант пасивного захисту ще можна розглядати і відлякує забарвлення, адже вона допомагає захиститися від хижаків, ніби попереджаючи про неїстівність конкретного організму.

Крім того такий різновид адаптації може розглядатися і в тих випадках, коли організм виробляє схожість з довкіллям. Як приклад можна розглядати жуків, схожих з лишайниками, цикад, схожих на шипи чагарників, і комах-палочників – не відрізняються від гілочок.

Механізми пасивної захисної адаптації також включають високу плодючість певних особин, а також інші засоби, наприклад, тверде покриття у раків і крабів, колючки, шипи і отруйні волоски у рослин.

Відносність та доцільність адаптації

Зміни у будові та поведінці організмів з'являються у відповідь на певні екологічні завдання, відповідно, вони відрізняються відносністю та доцільністю. Тож якщо говорити про відносності, вона полягає в обмеженості таких пристосувальних змін залежно від умов проживання. Так, наприклад, особливе пігментоване забарвлення метеликів березових п'ядець на відміну від білих їх різновидів стає помітним і цінним лише, якщо побачити їх на закопченому стовбурі дерева. При зміні умов довкілля такі адаптації можуть приносити ніякої користі організму, і навіть шкодити йому.

Наприклад, активне і постійне зростання різців у щурів корисне лише в тому випадку, якщо вони харчуються твердою їжею. При переході на м'яке харчування різці можуть зрости до надмірного розміру і зробити споживання їжі неможливим.

Також варто наголосити, що адаптаційні зміни не здатні забезпечити їх власників стовідсотковим захистом. Особливе забарвлення бджіл та ос захищає їх від поїдання багатьма птахами, проте є різновиди пернатих, які не звертають на неї жодної уваги. Їжаки здатні їсти отруйних змій. А той твердий панцир, який захищає наземних черепах від ворогів, розбивається під час скидання їх з висоти хижими птахами.

Адаптація організмів у житті людини

Саме адаптаційними властивостями різних організмів пояснюється і поява нових бактерій та інших мікроорганізмів, які є стійкими до лікарських препаратів. Така тенденція особливо чітко проглядається при використанні антибіотиків, оскільки з часом їхнє застосування стає неефективним. Мікроорганізми можуть навчитися синтезувати спеціальний фермент, який руйнує ліки, або їх клітинні стінки стають непроникними для впливу активних речовин препарату.

Виникнення стійких штамів мікроорганізмів часто є виною лікарів, які застосовують мінімальні дози препаратів, щоб зменшити ймовірність розвитку побічних ефектів. Якщо перенести таку особливість на навколишній світ, то стає зрозуміло, яким чином комахи та ссавці виробляють резистентність до різноманітних отрут.

Адаптаційні властивості всіх організмів варто розглядати як частину природного відбору.

виникає в процесі еволюції для вирішення організмом екологічних завдань, що пред'являються довкіллям. Вони є таким, що змінюється, вдосконалюється, іноді зникає пристосування організмів до конкретних факторів середовища. У результаті вироблення адаптації досягається стан адаптованості (або відповідності морфології, фізіології, поведінки організмів) займаним ними екологічним нішам, які є всю сукупність умов середовища проживання і способу життя даного організму. Т.о. Адаптацію можна вважати широкою основою для виникнення або зникнення органів, дивергенції (розбіжності) видів, утворення нових популяцій та видів та ускладнення організації.

Процес вироблення адаптації відбувається постійно і до нього залучаються багато ознак організму [показати] .

Еволюція птахів від рептилій включала, наприклад, послідовні зміни кісток, м'язів, покривів, кінцівок.

Збільшення грудини, перебудова гістологічної структури кісток, що надала їм поряд із міцністю легкість, розвиток оперення, що зумовило кращі аеродинамічні властивості та терморегуляцію, перетворення пари кінцівок на крила, забезпечило вирішення проблеми польоту.

У деяких представників птахів згодом розвинулися пристосування до наземного чи водного способу життя (страус, пінгвін), причому вторинні адаптації захопили також ряд ознак. Пінгвіни, наприклад, змінили крила на плавники, а їх покриви стали водонепроникними.

Однак пристосування утворюється тільки за наявності в генофонді виду спадкової інформації, що сприяє зміні структур та функцій необхідного напрямку. Так, ссавці та комахи використовують для дихання, відповідно, легені та трахеї, що розвиваються з різних зачатків під контролем різних генів.

До адаптації іноді призводить нова мутація, яка, включившись у систему генотипу, змінює фенотип у напрямі. ефективного вирішенняекологічних завдань Цей шлях виникнення адаптації називається комбінативним.

Для вирішення одного екологічного завдання можуть бути використані різні адаптації. Так, засобом термоізоляції у ведмедів, песців служить густе хутро, а у китоподібних – жировий підшкірний шар.

Є кілька класифікацій адаптації.

За механізмом дії виділяють

Пристосування пасивного захисту

• заступне забарвлення. Завдяки заступницькому забарвленню організм стає важко помітним і, отже, захищеним від хижаків.
  • Яйця птахів, що відкладаються на пісок або на землю, мають сірий і бурий колір з цятками, подібний до кольору навколишнього грунту. Коли яйця недоступні для хижаків, вони зазвичай позбавлені забарвлення.
  • Гусениці метеликів часто зелені, під колір листя, або темні, під колір кори чи землі.
  • Донні риби зазвичай пофарбовані під колір піщаного дна (скати та камбали). При цьому камбали мають ще здатність змінювати забарвлення в залежності від кольору навколишнього фону.
  • Здатність змінювати забарвлення шляхом перерозподілу пігменту у покривах тіла відома і у наземних тварин (хамелеон).
  • Тварини пустель, як правило, мають жовто-буре або пісочно-жовте забарвлення.
  • Однотонне заступницьке забарвлення властиве як комахам (саранча) і дрібним ящіркам, так і великим копитним (антилопи) та хижакам (лев).
  • Розчленовує заступне забарвлення як чергування на тілі світлих і темних смуг і плям. Зебри і тигр погано видно вже на відстані 50-40 м через збіг смуг на тілі з чергуванням світла і тіні у навколишній місцевості. Забарвлення, що розчленовує, порушує уявлення про контури тіла.
• відлякує (застерігає) забарвлення - також забезпечує захист організмів від ворогів.

  Яскраве забарвлення зазвичай й у отруйних тварин і попереджає хижаків про неїстівності об'єкта їх нападу. Ефективність застережливого забарвлення спричинила дуже цікаве явище-наслідування - мімікрію. [показати] .

  Мімікрією називається подібність беззахисного і їстівного видуз одним або декількома неспорідненими видами, добре захищеними і володіють застережливим забарвленням. Явище мімікрії поширене у метеликів та інших комах. Багато комах імітують комах. Відомі жуки, мухи, метелики, що копіюють ос, бджіл, джмелів.

  Мімікрія зустрічається і у хребетних тварин – змій. У всіх випадках подібність суто зовнішня і спрямована на формування певного зорового враження у потенційних ворогів.

  Для видів-наслідувачів важливо, щоб їх чисельність була невелика в порівнянні з моделлю, якою вони наслідують, інакше у ворогів не буде вироблений стійкий негативний рефлекс на застереження. Низька чисельність мімікуючих видів підтримується високою концентрацією летальних генів у генофонді.

• подібність форми тіла з навколишнім середовищем - відомі жуки, що нагадують лишайники, цикади, подібні до шипів тих чагарників, серед яких вони живуть. Комахи-палочники схожі на невелику буру або зелену гілочку.

  Захисна дія заступницького забарвлення або форми тіла підвищується при поєднанні її з відповідною поведінкою. Наприклад, гусениці п'ядениць у захисній позі подібні до гілки рослини. Відбір знищує особин, поведінка яких їх демаскує.

• висока плодючість
• інші засоби пасивного захисту
  • Розвиток колючок та голок у рослин захищає їх від поїдання травоїдними тваринами
  • Таку ж роль відіграють отруйні речовини, що обпалюють волоски (кропива).
  • Кристали щавлевокислого кальцію, що утворюються в клітинах деяких рослин, захищають їх від поїдання гусеницями, равликами та навіть гризунами.
  • Утворення у вигляді твердого хітинового покриву у членистоногих (жуки, краби), раковин у молюсків, луски у крокодилів, панцира у броненосців та черепах добре оберігають їх від багатьох ворогів. Цьому ж служать голки їжака та дикобраза.

Пристосування активного захисту, переміщення,
пошуку їжі або партнера для розмноження

• вдосконалення апарату руху, нервової системи, органів чуття, розвиток засобів нападу у хижих

  Напрочуд чутливі органи хімічного почуття комах. Самців непарного шовкопряда приваблює запах ароматичної залози самки з відстані 3 км. У деяких метеликів чутливість рецепторів смаку у 1000 разів перевищує чутливість рецепторів людської мови. Нічні хижаки, наприклад, сови, чудово бачать у темряві. У деяких змій добре розвинена здатність до термолокації. Вони розрізняють з відривом об'єкти, якщо різниця їх температур становить лише 0,2 °З.

Пристосування до суспільного способу життя - Поділ "праці" у бджіл.

Залежно від характеру зміни

• адаптації із укладанням морфофізіологічної організації - вихід кістеперих риб на сушу в девоні, що дозволило їм дати початок наземним хребетним

  Для кістеперих риб кінцівки служили для повзання по дну водойм. Заковтування повітря та використання кисню за допомогою випинання стінки кишки - примітивних легень - давало змогу компенсувати дефіцит кисню у водоймах того часу. Ці структури дозволили деяким рибам залишати на час водойми. Спочатку такі виходи відбувалися, мабуть, у дощові дні чи вологі ночі. Саме так робить нині американський сомік-кішка (Ictalurus nebulosis). Згодом ці структури розвинулися в легені та кінцівки наземних тварин. Надалі вся організація риб зазнала глибоких змін у процесі пристосування до життя на суші.

  Такі зміни при освоєнні нового середовища проживання, що розширюють коло функцій на основі структур, що раніше виконували інші функції, але змінилися в такому напрямку і настільки, що змогли взяти на себе нові функції - називається преадаптацією.

  Явище преадаптації ще раз підкреслює пристосувальний характер еволюції, заснованої на відборі корисних спадкових змін та прогресивних перетворень існуючих структур у процесі освоєння нових умов середовища.

  За масштабом пристосування

  • спеціалізовані адаптації . За допомогою спеціалізованої адаптації організм вирішує конкретні завдання у вузьколокальних умовах життя виду. Наприклад, особливості будови мови мурахоїда забезпечують харчування мурахами.
  • загальні адаптації - дозволяють вирішувати багато завдань у широкому спектрі умов середовища. До них відносяться внутрішній скелет хребетних та зовнішній членистоногих, гемоглобін як переносник кисню та ін. Такі адаптації сприяють освоєнню різноманітних екологічних ніш, забезпечують значну екологічну та еволюційну пластичність та виявляються у представників великих таксонів організмів. Так, первинний роговий покрив предкових форм рептилій у процесі історичного розвиткудав покриви сучасних рептилій, птахів, ссавців. Масштаб пристосування виявляється в ході еволюції тієї групи організмів, у якої вона виникла вперше.

  Таким чином, будова живих організмів дуже тонко пристосована до умов існування. Будь-яка видова ознака або властивість носить пристосувальний характер і доцільний у даному середовищі, у даних життєвих умовах.

  Відносність та доцільність пристосованості організмів

  Адаптації виникають у відповідь на конкретне екологічне завдання, тому вони завжди відносні та доцільні. Відносність адаптації полягає в обмеженості їх пристосувального значення певними умовами проживання. Так, пристосувальна цінність пігментованості метеликів березових п'яденок у порівнянні зі світлими формами очевидна лише на закопчених стовбурах дерев.

  При зміні умов середовища адаптації можуть бути марними або навіть шкідливими для організму. Постійне зростання різців гризунів - дуже важлива особливість, але лише при харчуванні твердою їжею. Якщо щура тримати на м'якій їжі, різці, не зношуючись, виростають до таких розмірів, що харчування стає неможливим.

  Жоден з пристосувальних ознак не забезпечує абсолютної безпеки їх власників. Завдяки мімікрії більшість птахів не чіпає ос та бджіл, проте серед них є види, які їдять і ос, і бджіл, і їхніх наслідувачів. Їжак і птах-секретар без шкоди поїдають отруйних змій. Панцирь наземних черепах надійно захищає їх від ворогів, але хижі птахи піднімають їх у повітря і розбивають об землю.

  Біологічна доцільність організації живих істот проявляється у гармонії між морфологією, фізіологією, поведінкою організмів різних видівта середовищем їх проживання. Вона полягає також у дивовижній узгодженості будови та функцій окремих частин та систем самого організму. Прибічники теологічного пояснення походження життя бачили у біологічній доцільності прояв мудрості творця природи. Телеологічне пояснення біологічної доцільності виходить із принципу "кінцевої мети", згідно з яким життя розвивається спрямовано в силу внутрішньо властивого прагнення відомої мети. З часів Ж. Б. Ламарка існують гіпотези, що пов'язують біологічну доцільність із принципом адекватної відповіді організмів на зміни у зовнішніх умовах та успадкуванням таких "придбаних ознак". Переконливим аргументом на користь доцільності змін під впливом середовища довго визнавався факт "звикання" мікроорганізмів до лікарських препаратів - сульфаніламідів, антибіотиків. Досвід В. та Е. Ледербергов показав, що це не так.

  

  У чашці Петрі лежить на поверхні твердої живильного середовища мікроб утворює колонії (1). Спеціальним штампом (2) відбиток усіх колоній перенесли на середу з смертельною дозоюантибіотика (3). Якщо в цих умовах зростала хоч одна колонія, то вона походила від колонії бактерій, також стійких до цього препарату. На відміну з інших колоній першої чашки Петрі (4) вона давала зростання у пробірці з антибіотиком (5). Якщо число вихідних колоній було велике, серед них, зазвичай, перебувала і стійка. Таким чином, йдеться не про спрямоване пристосування мікроба, а про стан преадаптації, що обумовлено наявністю в геномі мікроорганізму алелю, що блокує дію антибіотика. В одних випадках "стійкі" мікроби синтезують фермент, що руйнує лікарську речовину, в інших – стінка клітини стає непроникною для препарату.

  Появі штамів мікроорганізмів, стійких до лікарських препаратів, сприяє неправильна тактика лікарів, які бажаючи уникнути побічних ефектів, призначають низькі, сублетальні дози ліків. Також можна пояснити появу форм, резистентних до отрут, серед комах та ссавців - серед мутантних організмів знаходиться стійка форма, яка піддається позитивному відбору в умовах дії отруйної речовини. Наприклад, стійкість щурів до варфарину, який використовується для їх знищення, залежить від присутності в генотипі певного домінантного алелю.

  Можливість "прямого пристосування" організмів до довкілля, "переробки природи шляхом асиміляції умов" затверджувалася деякими біологами ще в 40-50-ті роки поточного століття. Точки зору, наведені вище, відповідають ідеалістичним поглядам, і можуть пояснити біологічну доцільність без залучення ідеї якщо бога, то спеціальної мети чи програми розвитку життя, існували ще до його виникнення.

  Біологічна доцільність будови та функцій організмів складається у процесі розвитку життя. Вона є історичною категорією. Про це свідчить зміна типів організації, що займають панівне становище органічному світіпланети. Так, панування амфібій протягом майже 75 млн. років змінилося пануванням рептилій, що тривало на 150 млн. років. У періоди панування будь-якої групи спостерігається кілька хвиль вимирання, які змінюють відносний видовий склад великого таксона.

  Поява будь-яких адаптації та біологічної доцільності загалом пояснюється роботою у природі протягом більш ніж 3,5 млрд. років природного відбору. З багатьох випадкових відхилень він зберігає і накопичує спадкові зміни, що мають пристосовну цінність. Це пояснення дозволяє зрозуміти, чому біологічна доцільність, якщо її розглядати в просторі та часі, є відносною властивістю живих істот і чому в конкретних умовах проживання окремі пристосування досягають лише того ступеня розвитку, яка є достатньою для виживання в порівнянні з пристосуваннями конкурентів.

Виявлення обмежуючих чинників має велике практичного значення. Насамперед для вирощування сільськогосподарських культур: внесення необхідних добрив, вапнування ґрунтів, меліорація тощо. дозволяють підвищити врожайність, підвищити родючість ґрунтів, покращити існування культурних рослин.

1. Що означає приставка «еврі» та «стіно» у назві виду? Наведіть приклади еврібіонтів та стенобіонтів.

Широка межа толерантності видупо відношенню до абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви фактора приставки Еврі. Нездатність переносити значні коливання факторів або низька межа витривалості характеризується приставкою "стіно", наприклад стенотермні тварини. Невеликі зміни температури мало позначаються на евритермних організмах і можуть стати згубними для стенотермних. Вид, адаптований до низьким температурам, є кріофільні(від грец. кріос-холод), а до високих температур - термофільний.Аналогічні закономірності можна застосувати і до інших факторів. Рослини можуть бути гідрофільними, тобто. вимогливими до води та ксерофільними(суховитривалі).

По відношенню до змісту солейв середовищі виділяють евригалів і стеногалів (від грец. галс-сіль), до освітленості –еврифотів та стенофотів, стосовно до кислотності середовища– еврійонні та стеноіонні види.

Оскільки еврібіонтність дає можливість заселення різноманітних місць проживання, а стенобіонтність різко звужує коло придатних для виду місць, ці 2 групи часто називають еврі – і стенобіонтами. Багато наземних тварин, що живуть в умовах континентального клімату, здатні витримувати значні коливання температури, вологості, сонячної радіації.

До стенобіонтів можна віднести- орхідеї, форель, далекосхідний рябчик, глибоководні риби).

Тваринних, стенобіонтних одночасно по відношенню до кількох факторів називають стенобіонтами у сенсі слова (риби, що мешкають у гірських річках і струмках, що не переносять занадто високої температури та низького вмісту кисню, мешканці вологих тропіків, непристосовані до низької температури та малої вологості повітря).

До еврібіонтів відносятьколорадського жука, миша, щурів, вовків, тарганів, очерет, пирій.

1. Адаптація живих організмів до екологічних факторів. Види адаптації.

Адаптація (від латів. адаптація – пристосування ) - це еволюційно виникло пристосування організмів середовища, що виражається у зміні їх зовнішніх та внутрішніх особливостей.

Особи, які чомусь втратили здатність до адаптування, в умовах змін режимів екологічних факторів, приречені на елімінацію, тобто. на вимирання.

Види адаптації: морфологічна, фізіологічна та поведінкова адаптації.

Морфологія – цевчення про зовнішніх формахорганізмів та його частин.

1.Морфологічна адаптація– це адаптація, що виявляється у пристосуванні до швидкого плавання у водних тварин, до виживання за умов високих температур і дефіциту вологи – у кактусів та інших сукулентів.

2.Фізіологічні адаптаціїполягають в особливостях ферментативного набору в травному тракті тварин, що визначається складом їжі. Наприклад, мешканці сухих пустель здатні забезпечувати потребу у волозі за рахунок біохімічного окиснення жирів.

3.Поведінкові (етологічні) адаптаціївиявляються у найрізноманітніших формах. Наприклад, існують форми пристосувального поведінки тварин, створені задля забезпечення оптимального теплообміну з довкіллям. Пристосувальна поведінка може виявлятися у створенні притулків, пересуваннях у напрямку більш сприятливих, які віддають перевагу температурних умов, виборі місць з оптимальною вологістючи освітленістю. Багатьом безхребетним властиве вибіркове ставлення до світла, що виявляється у наближеннях чи віддаленнях джерела (таксисах). Відомі добові та сезонні кочівлі ссавців та птахів, включаючи міграції та перельоти, а також міжконтинентальні переміщення риб.

Пристосувальна поведінка може виявлятися у хижаків у процесі полювання (вистеження та переслідування видобутку) та у їхніх жертв (затаювання, заплутування сліду). Винятково специфічна поведінка тварин у шлюбний період та під час вирощування потомства.

Існують два типи пристосування до зовнішніх факторів. Пасивний шлях адаптації- Це адаптація за типом толерантності (терпимість, витривалість) полягає у виникненні певної міри стійкості до даного фактору, здатності зберігати функції при зміні сили його впливу. Такий тип пристосування формується як характерна видова властивість і реалізується на клітинно-тканинному рівні. Другий тип пристосування – активний. В цьому випадку організм за допомогою специфічних адаптивних механізмів компенсує зміни, викликані фактором, що впливає, таким чином, що внутрішнє середовище залишається відносно постійним. Активні пристрої – це адаптація по резистентному типу (опір) підтримують гомеостаз внутрішнього середовища організму. Приклад толерантного типу пристосування – пойкілоосмотичні тварини, приклад резистентного типу – гомойоосмотичні .

1. Дайте визначення популяції. Назвіть основні групові параметри популяції. Наведіть приклади населення. Зростаюча, стабільна та вмираюча популяції.

Населення- група особин одного виду, що перебувають у взаємодії між собою та спільно населяють спільну територію. Основні характеристики популяції такі:

1. Чисельність – загальна кількість особин на певній території.

2. Щільність популяції - середня кількість особин на одиницю площі чи обсягу.

3. Народжуваність - кількість нових особин, що з'явилися за одиницю часу внаслідок розмноження.

4. Смертність - кількість загиблих особин у популяції за одиницю часу.

5. Приріст популяції - різниця між народжуваністю та смертністю.

6. Темп зростання – середній приріст за одиницю часу.

Популяції властива певна організація, розподіл особин територією, співвідношення груп за статтю, віком, поведінковим особливостям. Вона формується, з одного боку, з урахуванням загальних біологічних властивостей виду, з другого - під впливом абіотичних чинників середовища проживання і популяції інших видів.

Структура популяції нестабільна. Зростання та розвиток організмів, народження нових, загибель від різних причин, зміна навколишніх умов, збільшення чи зменшення чисельності ворогів – усе це призводить до зміни різних співвідношень усередині популяції.

Зростаюча або зростаюча популяція- Це населення, в якій переважають молоді особини, така популяція зростає в числі або впроваджується в екосистему (наприклад, країни "третього" світу); Найчастіше відзначається перевищення народжуваності над смертністю і чисельність популяції зростає аж настільки, що може настати спалах масового розмноження. Це особливо притаманно дрібних тварин.

При збалансованій інтенсивності народжуваності та смертності формується стабільна населення.У такій популяції смертність компенсується приростом та чисельність її, а також ареал утримуються на одному рівні . Стабільна населення –це населення, у якій число особин різного вікупоступово змінюється і має характер нормального розподілу (як приклад можна назвати населення країн Західної Європи).

Популяція, що скорочується (вмирає)- Це популяція, у якої смертність перевищує народжуваність . Зменшується, або відмираюча популяція - це популяція, в якій переважають особини старшого віку. Прикладом є Росія 90-х років ХХ століття.

Однак скорочуватися безмежно вона також не може. За певного рівня чисельності інтенсивність смертності починає падати, а плодючісті підвищуватися . Зрештою популяція, що скорочується, досягнувши якоїсь мінімальної чисельності, перетворюється на свою протилежність – на зростаючу популяцію. Народжуваність у такій популяції поступово зростає і у певний момент вирівнюється зі смертністю, тобто популяція на короткий проміжок часу стає стабільною. У популяціях, що скорочуються, переважають старі особини, вже не здатні інтенсивно розмножуватися. Така вікова структура свідчить про несприятливі умови.

1. Екологічна ніша організму, поняття та визначення. Місце проживання. Взаємне розташування екологічних ніш. Екологічна ніша людини.

Будь-який вид тварини, рослини, мікроба здатний нормально мешкати, харчуватися, розмножуватися тільки в тому місці, де його «прописала» еволюція за багато тисячоліть, починаючи з його предків. Для позначення цього феномену біологи запозичили термін з архітектури – слово «ніша»і стали говорити, кожен вид живого організму займає у природі свою, лише йому властиву екологічну нішу.

Екологічна ніша організму– це сукупність всіх його вимог до умов середовища (складу та режимів екологічних факторів) та місце, де ці вимоги задовольняються, або вся сукупність множини біологічних характеристикта фізичних параметрів середовища, що визначають умови існування того чи іншого виду, перетворення ним енергії, обмін інформацією із середовищем та собі подібними.

Поняття «екологічна ніша» зазвичай застосовується при використанні взаємин екологічно близьких видів, що належать до одного трофічного рівня. Термін «екологічна ніша» запропонований Дж. Гріннеллом у 1917 роцідля характеристики просторового розподілу видів, тобто екологічна ніша визначалася як поняття, близьке до місця проживання. Ч. Елтонвизначив екологічну нішу як становище виду у суспільстві, наголосивши на особливій важливості трофічних зв'язків. Нішу можна як частина уявного багатовимірного простору (гіперобйому), окремі виміри якого відповідають чинникам, необхідним виду. Чим більше варіює параметр, тобто. пристосованість виду до певного екологічного фактору, тим ширша його ніша. Ніша може збільшуватися у разі ослабленої конкуренції.

Місце проживання виду– це фізичний простір, займане виглядом, організмом, суспільством, воно визначається сукупністю умов абіотичного і біотичного середовища, що забезпечують весь цикл розвитку особин одного виду.

Місце проживання виду можна позначити як "просторова ніша".

Функціональне становище у суспільстві, у шляхах переробки речовини та енергії в процесі харчування називають трофічною нішою.

Образно кажучи, якщо місцепроживання - це адресу організмів даного виду, то трофічна ніша - це професія, роль організму в місці його проживання.

Поєднання цих та інших параметрів прийнято називати екологічною нішою.

Екологічна ніша(від франц. ніші – поглиблення у стіні) – це, займане біологічним виглядом у біосфері, включає як його становище у просторі, а й у трофічних та інших взаємодіях у суспільстві, хіба що «професія» виду.

Ніша екологічна фундаментальна(потенційна) – це екологічна ніша, у якій вид може існувати за відсутності конкуренції із боку інших видів.

Ніша екологічна реалізована (реальна) –екологічна ніша, частина фундаментальної (потенційної) ніші, яку вид може відстояти у конкурентній боротьбі коїться з іншими видами.

По взаємному розташуванню ніші двох видів поділяються на три типи: екологічні ніші, що не стикаються; стикаються, але не перекриваються ніші; стикаються і перекриваються ніші.

Людина – одне із представників царства тварин, біологічний вид класу ссавців. Незважаючи на те, що йому притаманні багато специфічних властивостей (розум, членороздільна мова, трудова діяльність, біосоціальність та ін), він не втратив своєї біологічної сутності і всі закони екології справедливі для нього в тій же мірі, як і для інших живих організмів . Людина маєсвою, тільки йому властиву, екологічну нішуПростір, у якому локалізована ніша людини дуже обмежена. Як біологічний вид, людина може жити лише в межах суші екваторіального поясу(тропіки, субтропіки), де й виникло сімейство гомінідів.

1. Сформулюйте фундаментальний закон Гаузі. Що таке "життєва форма"? Які екологічні (або життєві) форми виділяють серед мешканців водного середовища?

Як у рослинному, і у тваринному світі дуже поширена міжвидова і внутрішньовидова конкуренція. Між ними існує важлива різниця.

Правило (або навіть закон) Гаузі:два види не можуть одночасно займати ту саму екологічну нішу і тому обов'язково витісняють один одного.

В одному з дослідів Гаузе розводив два види інфузорій – Paramecium caudatum та Paramecium aurelia. Як їжу вони регулярно отримували один із видів бактерій, який у присутності парамецій не розмножується. Якщо кожен вид інфузорій культивувався порізно, їх популяції росли відповідно до типової сигмовидной кривою (а). У цьому чисельність парамеций визначалася кількістю їжі. Але при спільному існуванні парамеції починали конкурувати і P. aurelia цілком витісняла свого конкурента (б).

Мал. Конкуренція між двома близькими видами інфузорій, що займають загальну екологічну нішу. а - Paramecium caudatum; б - P. aurelia. 1. - в одній культурі; 2. – у змішаній культурі

При спільному вирощуванні інфузорій за деякий час залишився лише один вид. При цьому інфузорії не нападали на особин іншого типу та не виділяли шкідливих речовин. Пояснення у тому, що вивчені види відрізнялися неоднаковою швидкістю зростання. У конкуренції за їжу перемагав вид, що швидше розмножується.

При розведенні P. caudatum та P. bursariaподібного витіснення не відбувалося, обидва види перебували в рівновазі, причому останній зосереджувався на дні та стінках судини, а перший – у вільному просторі, тобто в іншій екологічній ніші. Досліди з іншими видами інфузорій продемонстрували закономірність взаємини жертви та хижака.

Принципу Гаузеносить назву – принципу змагання-виключення. Цей принцип призводить або до екологічного поділу близьких видів, або зменшення їх щільності там, де вони можуть співіснувати. Через війну конкуренції відбувається витіснення однієї з видів. Принцип Гаузе відіграє величезну роль у розвитку концепції ніші, а також змушує екологів шукати відповіді на ряд питань: Яким чином співіснують подібні види? Наскільки великі мають бути відмінності між видами, щоб вони могли співіснувати? Як вдасться уникнути конкурентного виключення?

Життєва форма видуце комплекс комплекс його біологічних, фізіологічних і морфологічних властивостей, що зумовлює певну реакцію на вплив навколишнього середовища.

Серед мешканців водного середовища (гідробіонтів) класифікація виділяє такі життєві форми.

1.Нейстон(Від грец. Нейстон - здатний плавати) – сукупність морських та прісноводних організмів, що мешкають біля поверхні води , наприклад личинки комарів, багато найпростіші, клопи-водомірки, та якщо з рослин – добре відома ряска.

2.Ближче до поверхні води живе планктон.

Планктон(від грецьк. планктос – ширяючий) – плаваючі організми, здатні здійснювати вертикальні та горизонтальні переміщення переважно відповідно до руху водних мас. Виділяють фітопланктон- фотосинтезуючі вільно плаваючі водорості та зоопланктон- дрібні ракоподібні, личинки молюски та риби, медузи, дрібні риби.

3.Нектон(Від грец. Нектос - плаваючий) - вільно плаваючі організми, здатні до самостійного вертикального та горизонтального переміщення. Нектонмешкає в товщі води - це риби, в морях і океанах, амфібії, великі водні комахи, ракоподібні, також плазуни ( морські зміїі черепахи) та ссавці: китоподібні (дельфіни та кити) та ластоногі (тюлені).

4. Перифітон(Від грец. Пері - навколо, навколо, фітон - рослина) - тварини і рослини, прикріплені до стебел вищих рослин і піднімаються над дном (молюски, коловратки, мшанки, гідри та ін).

5. Бентос (від грец. бентос - глибина, дно) - донні організми, що ведуть прикріплений або вільний спосіб життя, у тому числі: що живуть у товщі донного осаду. Це переважно молюски, деякі нижчі рослини, що повзають личинки комах, хробаки. У придонному шарі живуть організми, що живляться в основному залишками, що розкладаються.

1. Що таке біоценоз, біогеоценоз, агроценоз? Структура біогеоценозу. Хто є засновником вчення про біоценоз? Приклади біогеоценозу.

Біоценоз(від грец. koinos – загальний bios – життя) – це спільнота взаємодіючих живих організмів, що складається з рослин (фітоценоз), тварин (зооценоз), мікроорганізмів (мікробоценоз), пристосованих до спільного проживання на даній території.

Поняття «біоценоз»умовне, оскільки поза середовищем існування організми жити не можуть, але ним зручно користуватися в процесі вивчення екологічних зв'язків між організмами. Залежно від місцевості, ставлення до людської діяльності, ступеня насичення, повноцінності тощо. розрізняють біоценози суші, води, природні та антропогенні, насичені та ненасичені, повночлені та неповночлені.

Біоценози, як і популяції.це надорганізмний рівень організації життя, але вищого рангу.

Розміри біоценотичних угруповань різні- це і великі угруповання подушок лишайників на стовбурах дерев або гниючий пень, але це і населення степів, лісів, пустель тощо.

Суспільство організмів називають біоценозом, а науку, що вивчає суспільство організмів - біоценологією.

В.М. Сукачовимдля позначення спільнот був запропонований (і загальноприйнятий) термін біогеоценоз(Від грец. Біос - життя, гео - Земля, ціноз - співтовариство) - це сукупність організмів і природних явищ, Характерні для даної географічної місцевості.

Структура біогеоценозу включає два компоненти біотичну –співтовариство живих рослинних та тваринних організмів (біоценоз) – та абіотичну -сукупність неживих факторів середовища (екотоп або біотоп).

Простірз більш менш однорідними умовами, яке займає біоценоз, носить назву біотопу (topis - місце) або екотопа.

Екотопвключає дві основні складові: кліматотоп- клімат у всіх його різноманітних проявах і едафотоп(Від грец. Едафос - грунт) - грунт-ґрунти, рельєф, води.

Біогеоценоз= біоценоз (фітоценоз+зооценоз+мікробоценоз)+біотоп (клімат+едафотоп).

Біогеоценозице природні утворення (в них присутній елемент «гео») ) .

прикладами біогеоценозівможуть бути ставок, луг, змішаний чи однопородний ліс. На рівні біогеоценозу відбуваються всі процеси трансформації енергії та речовини у біосфері.

Агроценоз(від лат. аграрис і грець койкос - загальний) – створене людиною і ним штучно підтримуване співтовариство організмів з підвищеною врожайністю (продуктивністю) одного або декількох обраних видів рослин або тварин.

Агроценоз відрізняється від біогеоценозуосновними компонентами. Він може існувати без підтримки людини, оскільки це штучно створене біотичне співтовариство.

1. Поняття "екосистема". Три принципи функціонування екосистем.

Екологічна система- одне з найважливіших понять екології, скорочено – екосистема.

Екосистема(від грец. ойкос – житло і система) – це будь-яке співтовариство живих істот разом із середовищем їх проживання, пов'язане всередині складною системоювзаємин.

Екосистема -це надорганізмні об'єднання, що включають організми і неживе (кісне) оточення, що перебувають у взаємодії, без чого неможлива підтримка життя на нашій планеті. Це співтовариство рослинних і тваринних організмів та неорганічного середовища.

Виходячи з взаємодії живих організмів, що утворюють екосистему, між собою і середовищем їх проживання, в будь-якій екосистемі виділяють взаємозумовлені сукупності біотичних(живі організми) та абіотичних(кісна або нежива природа) компонентів, а також фактори середовища (такі як сонячна радиація, вологість і температура, атмосферний тиск), антропогенні факторита інші.

До абіотичних компонентів екосистемвідносяться неорганічні речовини - вуглець, азот, вода, атмосферна вуглекислота, мінерали, органічні речовини, що знаходяться переважно у ґрунті: білки, вуглеводи, жири, гумінові речовини та ін, що потрапили в ґрунт після відмирання організмів.

До біотичних компонентів екосистемивідносяться продуценти, автотрофи (рослини, хемосинтетики), консументи (тварини) та детритофаги, редуценти (тварини, бактерії, гриби).

Казанська фізіологічна школа. Ф.В. Овсянніков, Н.О. Ковалевський, Н.А. Миславський, А.В. Кібяков

У процесі еволюції в результаті природного відбору та боротьби за існування виникають пристосування (адаптації) організмів до певних умов проживання. Сама еволюція є по суті безперервним процесом утворення адаптацій, що відбувається за наступною схемою: інтенсивність розмноження -> боротьба за існування -> виборча загибель -> природний відбір-> пристосованість.

Адаптації торкаються різних боків життєвих процесів організмів і тому можуть бути кількох типів.

Морфологічні адаптації

Вони пов'язані зі зміною будови тіла. Наприклад, поява перетинок між пальцями ніг у водоплавних тварин (амфібій, птахів та ін.), густого шерстного покриву у північних ссавців, довгих ніг та довгої шиї у болотяних птахів, гнучкого тіла у норних хижаків (наприклад, у ласки) тощо. У теплокровних тварин при просуванні на північ відзначається збільшення середніх розмірів тіла (правило Бергмана), що зменшує відносну поверхню та тепловіддачу. У придонних риб формується плоске тіло (скати, камбала та ін.). У рослин у північних широтах і високогірних районах часті стелиться і подушковидні форми, що менше ушкоджуються сильними вітрами і краще зігріваються сонцем у приґрунтовому шарі.

Заступне забарвлення

Заступне фарбування дуже важливе для видів тварин, які не мають ефективних засобів захисту від хижаків. Завдяки їй тварини стають менш помітними біля. Наприклад, самки птахів, що висиджують яйця, майже не відрізняються від фону місцевості. Яйця птахів також пофарбовані у колір місцевості. Заступне забарвлення мають донні риби, більшість комах та багато інших видів тварин. На півночі частіше зустрічається біле або світле забарвлення, що допомагає маскуватися на снігу. полярні ведмеді, полярні сови, песці, дитинчата ластоногих - білки та ін.). У ряду тварин з'явилося забарвлення, утворене чергуванням світлих і темних смуг або плям, що робить їх менш помітними в чагарниках і чагарниках (тигри, молоді кабани, зебри, плямисті олені та ін.). Деякі тварини здатні дуже швидко змінювати забарвлення залежно від умов (хамелеони, восьминоги, камбали та ін.).

Маскування

Суть маскування в тому, що форма тіла та його фарбування роблять тварин схожими на листя, сучки, гілки, кору або колючки рослин. Часто зустрічається у комах, що мешкають на рослинах.

Застерігаюче або загрозливе забарвлення

Деякі види комах, що мають отруйні або пахучі залози, мають яскраве застереження забарвлення. Тому хижаки, які одного разу зіткнулися з ними, надовго запам'ятовують це забарвлення і більше не нападають на таких комах (наприклад, оси, джмелі, Сонечки, колорадські жуки та ряд інших).

Мімікрія

Мімікрія - це забарвлення і форма тіла у нешкідливих тварин, що наслідують їх отруйні побратими. Наприклад, деякі не отруйні змії схожі на отруйних. Цикади та цвіркуни нагадують великих мурах. У деяких метеликів на крилах є великі плями, що нагадують очі хижаків.

Фізіологічні адаптації

Цей тип адаптацій пов'язані з перебудовою обміну речовин, у організмів. Наприклад, поява теплокровності та терморегуляції у птахів та ссавців. У більш простих випадках - це пристосування до певних форм їжі, сольового складу середовища, високих або низьких температур, вологості чи сухості ґрунту та повітря тощо.

Біохімічні адаптації

Поведінкові адаптації

Цей тип адаптацій пов'язані з зміною поведінки у тих чи інших умовах. Наприклад, турбота про потомство призводить до кращого виживання молодих тварин та підвищує стійкість їх популяцій. У шлюбні періодибагато тварин утворюють окремі сім'ї, а взимку об'єднуються в зграї, що полегшує їхнє харчування або захист (вовки, багато видів птахів).

Пристосування до періодичних факторів середовища

Це адаптація до факторів середовища, що мають певну періодичність у своєму прояві. До цього типу відносяться добові чергування періодів активності та відпочинку, стану часткового чи повного анабіозу (скидання листя, зимові чи літні діапаузи тварин та ін.), міграції тварин, спричинені сезонними змінами тощо.

Пристосування до екстремальних умов проживання

Рослини і тварини, що мешкають у пустелях і полярних областях, також набувають ряду специфічних адаптацій. У кактусів листя перетворилися на колючки (зменшення випаровування та захист від виїдання тваринами), а стебло перетворилося на фотосинтезуючий орган та резервуар. Пустельні рослини мають довгу кореневу систему, що дозволяє видобувати воду з великої глибини. Пустельні ящірки можуть обходитися без води, поїдаючи комах та отримуючи воду шляхом гідролізу їх жирів. У північних тварин крім густого хутра є також великий запас підшкірних жирів, що зменшує охолодження тіла.

Відносний характер адаптацій

Усі пристосування доцільні лише певних умов, у яких вони виробилися. При зміні цих умов адаптації можуть втратити свою цінність або навіть завдати шкоди організмам, що їх мають. Біле забарвлення зайців, що добре захищає їх на снігу, стає небезпечним при малосніжних зимах або сильних відлигах.

Відносний характерадаптацій добре доводять і дані палеонтології, що свідчать про вимирання великих груп тварин та рослин, які не пережили зміну умов життя.