Това наблюдение е интересно. При животните от северните популации всички удължени части на тялото - крайници, опашка, уши - са покрити с плътен слой коса и изглеждат сравнително по-къси, отколкото при представители на същия вид, но живеещи в горещ климат.

Този модел, известен като правилото на Алън, се прилага както за диви, така и за домашни животни.

Има забележима разлика в структурата на тялото на северната лисица и лисицата фенек на юг и на северната дива свиня и дивата свиня в Кавказ. Безпородните домашни кучета в Краснодарския край и местните говеда се отличават с по-ниско живо тегло в сравнение с представителите на тези видове, да речем, в Архангелск.

Често животните от южните популации са дългокраки и дългоухи. Големи уши, неприемливи при ниски температури, възникнаха като адаптация към живот в гореща зона.

А животните от тропиците имат просто огромни уши (слонове, зайци, копитни животни). Показателни са ушите на африканския слон, чиято площ е 1/6 от повърхността на цялото тяло на животното. Имат изобилна инервация и васкуларизация. При горещо време приблизително 1/3 от цялата циркулираща кръв преминава през кръвоносната система на ушите на слона. В резултат на повишен кръвен поток, излишната топлина се отделя във външната среда.

Пустинният заек Lapus alleni е още по-впечатляващ с адаптацията си към високи температури. При този гризач 25% от общата повърхност на тялото е покрита с голи уши. Не е ясно каква е основната биологична задача на такива уши: да открият навреме подхода на опасност или да участват в терморегулацията. И първата, и втората задача се решават от животното много ефективно. Гризачът има остър слух. Развитата кръвоносна система на предсърдията с уникална вазомоторна способност служи само за терморегулация. Чрез увеличаване и ограничаване на притока на кръв през ушите, животното променя преноса на топлина с 200-300%. Неговите слухови органи изпълняват функцията за поддържане на топлинна хомеостаза и пестене на вода.

Поради насищането на ушните миди с термочувствителни нервни окончания и бързи вазомоторни реакции, голямо количество излишна топлинна енергия се отделя от повърхността на ушните миди във външната среда както при слона, така и особено при лепуса.

Структурата на тялото на роднина на съвременните слонове - мамутът - се вписва добре в контекста на обсъждания проблем. Този северен еквивалент на слона, съдейки по запазените останки, открити в тундрата, е бил значително по-голям от южния си роднина. Но ушите на мамута имаха по-малка относителна площ и също бяха покрити с гъста коса. Мамутът имаше относително къси крайници и къс хобот.

Дългите крайници са неблагоприятни при ниски температури, тъй като от повърхността им се губи твърде много топлинна енергия. Но в горещ климат дългите крайници са полезна адаптация. В пустинни условия камили, кози, коне от местна селекция, както и овце, котки обикновено са дългокраки.

Според Н. Хенсен в резултат на адаптирането към ниски температури при животните се променят свойствата на подкожната мастна тъкан и костния мозък. При арктическите животни костната мазнина от фалангата на пръстите има ниска точка на топене и не се втвърдява дори при силни студове. Въпреки това, костната мазнина от кости, които не са в контакт със студена повърхност, като бедрената кост, има обичайните физикохимични свойства. Течната мазнина в костите на долните крайници осигурява изолация и подвижност на ставите.

Натрупването на мазнини се наблюдава не само при северните животни, за които те служат като топлоизолация и източник на енергия в периоди, когато храната е недостъпна поради тежко лошо време. Животните, живеещи в горещ климат, също натрупват мазнини. Но качеството, количеството и разпределението на мазнините в тялото е различно при северните и южните животни. При дивите арктически животни мазнините се разпределят в подкожната тъкан равномерно по цялото тяло. В този случай животното образува вид топлоизолационна капсула.

При животни умерен поясмазнините като топлоизолатор се натрупват само при видове със слабо развита козина. В повечето случаи натрупаните мазнини служат като източник на енергия през слабия зимен (или летен) период.

В горещ климат подкожните мастни натрупвания носят различно физиологично бреме. Разпределението на мастните натрупвания по тялото на животните се характеризира с голяма неравномерност. Мазнините са локализирани в горната и задната част на тялото. Например при копитни животни африкански саваниподкожният мастен слой е локализиран по гръбначния стълб. Той предпазва животното от жаркото слънце. Коремът е напълно без мазнини. Това също има много смисъл. Земята, тревата или водата, които са по-студени от въздуха, осигуряват ефективно отвеждане на топлината през коремната стена при липса на мазнини. Малките мастни натрупвания при животни в горещ климат също са източник на енергия по време на периоди на суша и свързаното с това гладно съществуване на тревопасните.

Вътрешната мазнина на животните в горещ и сух климат изпълнява и друга изключително полезна функция. При липса или пълно отсъствие на вода вътрешната мазнина служи като източник на вода. Специални изследвания показват, че окисляването на 1000 g мазнина е придружено от образуването на 1100 g вода.

Камилите, дебелоопашатите и дебелоопашатите овце и говедата зебу служат като примери за непретенциозност в сухи пустинни условия. Масата на мазнините, натрупани в гърбиците на камилата и тлъстата опашка на овцата, е 20% от живото им тегло. Изчисленията показват, че една 50-килограмова дебелоопашата овца има воден запас от около 10 литра, а една камила дори повече - около 100 литра. Последните примери илюстрират морфофизиологичните и биохимичните адаптации на животните към екстремни температури. Морфологичните адаптации се простират до много органи. Северните животни имат голям обем на стомашно-чревния тракт и голяма относителна дължина на червата; те отлагат повече вътрешна мазнина в оментума и перинефралната капсула.

Животните от сухата зона имат редица морфофункционални характеристики на системата за образуване и отделяне на урината. Обратно в началото на 20 век. морфолозите са открили разлики в структурата на бъбреците на пустинни животни и животни умерен климат. При животни в горещ климат медулата е по-развита поради разширяването на ректалната тубулна част на нефрона.

Например, дебелината на медулата на бъбрека при африканския лъв е 34 mm, докато при домашното прасе е само 6,5 mm. Способността на бъбреците да концентрират урината е в положителна корелация с дължината на примката на Hendle.

В допълнение към структурните характеристики, функционални характеристики на пикочната система са открити при животни от сухата зона. По този начин, за плъх тип кенгуру, изразената способност на пикочния мехур да реабсорбира вода от вторичната урина е нормална. Във възходящите и низходящите канали на бримката на Хендле се филтрира урея - процес, общ за нодулната част на нефрона.

Адаптивното функциониране на отделителната система се основава на неврохуморална регулация с подчертан хормонален компонент. При кенгуру плъховете концентрацията на хормона вазопресин е повишена. Така в урината на кенгуру плъх концентрацията на този хормон е 50 единици/мл, при лабораторен плъх е само 5-7 единици/мл. В тъканта на хипофизата на кенгуровия плъх съдържанието на вазопресин е 0,9 единици / mg, при лабораторния плъх е три пъти по-малко (0,3 единици / mg). При лишаване от вода разликите между животните остават, въпреки че секреторната активност на неврохипофизата се увеличава както при едното, така и при другото животно.

Загубата на живо тегло по време на лишаване от вода е по-ниска при сухи животни. Ако една камила губи 2-3% от живото си тегло по време на работен ден, получавайки само нискокачествено сено, тогава кон и магаре при същите условия ще загубят 6-8% от живото си тегло поради дехидратация.

Температурата на местообитанието има значително влияние върху структурата кожатаживотни. При студен климат кожата е по-дебела, козината е по-дебела и има пух. Всичко това спомага за намаляване на топлопроводимостта на повърхността на тялото. При животните в горещ климат е обратното: тънка кожа, рядка коса и ниски топлоизолационни свойства на кожата като цяло.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

В процеса на еволюцията в резултат на естествения подбор и борбата за съществуване възникват адаптации на организмите към определени условия на живот. Самата еволюция по същество е непрекъснат процес на формиране на адаптации, протичащ по следната схема: интензивност на размножаването -> борба за съществуване -> селективна смърт -> естествен подбор -> годност.

Адаптациите засягат различни аспекти от жизнените процеси на организмите и следователно могат да бъдат няколко вида.

Морфологични адаптации

Те са свързани с промени в структурата на тялото. Например, появата на мембрани между пръстите на краката при водолюбиви птици (земноводни, птици и др.), гъста козина при северните бозайници, дълги крака и дълга шия при блатните птици, гъвкаво тяло при ровещи хищници (например невестулки), и др. При топлокръвните животни при движение на север се наблюдава увеличаване на средния размер на тялото (правило на Бергман), което намалява относителната повърхност и топлообмена. Дънните риби развиват плоско тяло (скатове, писия и др.). В растенията в северните ширини и високопланински районипълзящи и възглавничести форми са често срещани, по-малко повредени от силни ветрове и по-добре затоплени от слънцето в почвения слой.

Защитно оцветяване

Защитното оцветяване е много важно за животински видове, които нямат ефективни средства за защита срещу хищници. Благодарение на него животните стават по-малко забележими в района. Например, женските птици, които мътят яйца, са почти неразличими от фона на района. Птичите яйца също се оцветяват в съответствие с цвета на района. Дънните риби, повечето насекоми и много други животински видове имат защитно оцветяване. На север по-често се среща бяло или светло оцветяване, което помага за камуфлажа в снега (полярни мечки, полярни сови, арктически лисици, бебета перконоги - катерици и др.). Редица животни са придобили окраска, образувана от редуване на светли и тъмни ивици или петна, което ги прави по-малко забележими в храсти и гъсти гъсталаци (тигри, млади диви свине, зебри, петнисти елени и др.). Някои животни са способни да променят цвета си много бързо в зависимост от условията (хамелеони, октоподи, писия и др.).

Прикриване

Същността на камуфлажа е, че формата на тялото и цвета му правят животните да изглеждат като листа, клонки, клони, кора или тръни на растения. Често се среща при насекоми, които живеят върху растения.

Предупредително или заплашително оцветяване

Някои видове насекоми, които имат отровни или миризливи жлези, имат ярки предупредителни цветове. Следователно хищниците, които веднъж ги срещнат, помнят това оцветяване за дълго време и вече не атакуват такива насекоми (например оси, земни пчели, калинки, колорадски бръмбари и редица други).

Мимикрия

Мимикрията е оцветяването и формата на тялото на безобидни животни, които имитират своите отровни събратя. Например, някои не го правят отровни змииизглеждат като отровни. Цикадите и щурците приличат на големи мравки. Някои пеперуди имат големи петна по крилете си, които наподобяват очите на хищници.

Физиологични адаптации

Този тип адаптация е свързана с преструктуриране на метаболизма в организмите. Например появата на топлокръвност и терморегулация при птици и бозайници. В по-прости случаи това е адаптация към определени форми на храна, солния състав на околната среда, високи или ниски температури, влажност или сухота на почвата и въздуха и др.

Биохимични адаптации

Поведенчески адаптации

Този тип адаптация е свързана с промени в поведението при определени условия. Например грижата за потомството води до по-добро оцеляване на младите животни и повишава стабилността на техните популации. По време на сезоните на чифтосване много животни образуват отделни семейства, а през зимата се обединяват в стада, което ги улеснява при хранене или защита (вълци, много видове птици).

Адаптация към периодични фактори на околната среда

Това са адаптации към факторите на околната среда, които имат определена периодичност в проявата си. Този тип включва ежедневно редуване на периоди на активност и почивка, състояния на частична или пълна анабиоза (опадане на листата, зимна или лятна диапауза на животните и др.), Миграции на животните, причинени от сезонни промени и др.

Адаптация към екстремни условия на живот

Растенията и животните, живеещи в пустини и полярни региони, също придобиват редица специфични адаптации. При кактусите листата са превърнати в бодли (които намаляват изпарението и ги предпазват от изяждане от животни), а стъблото се е превърнало във фотосинтетичен орган и резервоар. Пустинните растения имат дълги коренова система, което ви позволява да извличате вода от големи дълбочини. Пустинните гущери могат да оцелеят без вода, като ядат насекоми и получават вода чрез хидролизиране на мазнините си. В допълнение към гъстата козина, северните животни също имат голям запас от подкожна мазнина, което намалява охлаждането на тялото.

Относителен характер на адаптациите

Всички устройства са подходящи само за определени условия, в които са разработени. Ако тези условия се променят, адаптациите могат да загубят своята стойност или дори да причинят вреда на организмите, които ги имат. Бял цвятЗащитата на зайците, която ги предпазва добре в снега, става опасна през зими с малко сняг или силно размразяване.

Относителният характер на адаптациите е добре доказан от палеонтологични данни, което показва изчезването на големи групи животни и растения, които не са преживели промяната в условията на живот.

За да оцелеят в неблагоприятни климатични условия, растенията, животните и птиците имат някои характеристики. Тези характеристики се наричат ​​"физиологични адаптации", примери за които могат да се видят при почти всеки вид бозайник, включително хората.

Защо е необходима физиологична адаптация?

Условията на живот в някои части на планетата не са напълно удобни, въпреки това там има различни представители на дивата природа. Има няколко причини, поради които тези животни не са напуснали неблагоприятната среда.

На първо място, климатичните условия може да са се променили, когато определен вид вече е съществувал в дадена област. Някои животни не са адаптирани към миграция. Възможно е също така териториални особеностине позволяват миграция (острови, планински плата и др.). За определен вид променените условия на местообитание все още остават по-подходящи, отколкото на всяко друго място. И физиологичната адаптация е най-добрият вариантрешаване на проблема.

Какво имаш предвид под адаптация?

Физиологичната адаптация е хармонията на организмите със специфично местообитание. Например комфортният престой на обитателите му в пустинята се дължи на адаптирането им към високи температури и липсата на достъп до вода. Адаптацията е появата на определени характеристики в организмите, които им позволяват да се разбират с някои елементи на околната среда. Те възникват при определени мутации в тялото. Физиологичните адаптации, примери за които са добре известни в света, са например способността за ехолокация при някои животни (прилепи, делфини, сови). Тази способност им помага да се ориентират в пространство с ограничено осветление (на тъмно, във вода).

Физиологичната адаптация е набор от реакции на организма към определени патогенни фактори на околната среда. Той осигурява на организмите по-голяма вероятност за оцеляване и е един от методите на естествен подбор за силни и устойчиви организми в популация.

Видове физиологична адаптация

Адаптацията на организма се разграничава между генотипна и фенотипна. Генотипът се основава на условията на естествения подбор и мутациите, довели до промени в организмите на цял вид или популация. Именно в процеса на този тип адаптация се формират съвременните видове животни, птици и хора. Генотипната форма на адаптация е наследствена.

Фенотипната форма на адаптация се дължи на индивидуални промени в конкретен организъм за комфортен престой при определени климатични условия. Може да се развие и поради постоянно излагане на агресивна среда. В резултат на това тялото придобива устойчивост на неговите условия.

Сложни и кръстосани адаптации

При определени климатични условия възникват сложни адаптации. Например, тялото свиква с ниски температури при дълъг престой в северните райони. Тази форма на адаптация се развива във всеки човек, когато се премести в различна климатична зона. В зависимост от характеристиките на конкретен организъм и неговото здраве, тази форма на адаптация протича по различни начини.

Кръстосаната адаптация е форма на привикване на организма, при която развитието на устойчивост към един фактор повишава устойчивостта към всички фактори от тази група. Физиологичната адаптация на човек към стреса повишава устойчивостта му към някои други фактори, например към студ.

Въз основа на положителни кръстосани адаптации е разработен набор от мерки за укрепване на сърдечния мускул и предотвратяване на инфаркти. При естествени условия тези хора, които най-често срещат в живота стресови ситуации, са по-малко податливи на последствията от инфаркт на миокарда, отколкото тези, които водят спокоен начин на живот.

Видове адаптивни реакции

Има два вида адаптивни реакции на организма. Първият тип се нарича „пасивни адаптации“. Тези реакции протичат на клетъчно ниво. Те характеризират формирането на степента на устойчивост на организма към въздействието на негативните фактори на околната среда. Например промяна в атмосферното налягане. Пасивната адаптация ви позволява да поддържате нормалната функционалност на тялото с малки колебания в атмосферното налягане.

Най-известните физиологични адаптации при животни от пасивен тип са защитните реакции на живия организъм към въздействието на студа. Хибернацията, по време на която жизнените процеси се забавят, е характерна за някои видове растения и животни.

Вторият тип адаптивни реакции се нарича активен и включва защитните мерки на организма при излагане на патогенни фактори. В този случай вътрешната среда на тялото остава постоянна. Този тип адаптация е характерен за високоразвитите бозайници и човека.

Примери за физиологични адаптации

Физиологичната адаптация на човек се проявява във всички ситуации, които са нестандартни за неговото местообитание и начин на живот. Аклиматизацията е най-известният пример за адаптация. За различните организми този процес протича с различна скорост. Някои хора се нуждаят от няколко дни, за да свикнат с новите условия, за много ще са необходими месеци. Също така скоростта на адаптация зависи от степента на разлика от обичайното местообитание.

Във враждебна среда много бозайници и птици имат характерен набор от телесни реакции, които съставляват техните физиологични адаптации. Примери (при животни) могат да се наблюдават в почти всеки климатична зона. Например обитателите на пустинята натрупват резерви от подкожна мазнина, която се окислява и образува вода. Този процес се наблюдава преди настъпването на период на суша.

Извършва се и физиологична адаптация в растенията. Но тя е пасивна по природа. Пример за такава адаптация са дърветата, които хвърлят листа, когато наближи студеният сезон. Пъпките са покрити с люспи, които ги предпазват от вредното въздействие на ниските температури и снега и вятъра. Метаболитните процеси в растенията се забавят.

В комбинация с морфологичната адаптация, физиологичните реакции на организма му осигуряват високо ниво на оцеляване при неблагоприятни условия и при резки промени в околната среда.

Реакциите на неблагоприятни фактори на околната среда са вредни за живите организми само при определени условия, но в повечето случаи имат адаптивно значение. Следователно тези реакции са наречени от Selye „синдром на общата адаптация“. В по-късни трудове той използва термините „стрес“ и „общ адаптационен синдром“ като синоними.

Адаптацияе генетично обусловен процес на формиране на защитни системи, които осигуряват повишена стабилност и протичане на онтогенезата в неблагоприятни за него условия.

Адаптацията е един от най-важните механизми, който повишава устойчивостта на биологична система, включително растителен организъм, в променени условия на съществуване. Колкото по-добре е адаптиран един организъм към определен фактор, толкова по-устойчив е на неговите колебания.

Генотипно определената способност на организма да променя метаболизма в определени граници в зависимост от действието на външната среда се нарича норма на реакция. Той се контролира от генотипа и е характерен за всички живи организми. Повечето модификации, които се случват в нормалния диапазон на реакция, имат адаптивно значение. Те отговарят на промените в околната среда и осигуряват по-добро оцеляване на растенията при променливи условия на околната среда. В тази връзка подобни модификации имат еволюционно значение. Терминът „норма на реакция“ е въведен от V.L. Йохансен (1909).

Колкото по-голяма е способността на даден вид или сорт да се модифицира в съответствие с околната среда, толкова по-широка е неговата скорост на реакция и толкова по-висока е способността му да се адаптира. Това свойство отличава устойчивите сортове култури. По правило леките и краткотрайни промени във факторите на околната среда не водят до съществени нарушения във физиологичните функции на растенията. Това се дължи на способността им да поддържат относително динамично равновесие на вътрешната среда и стабилността на основните физиологични функции в променяща се външна среда. В същото време внезапните и продължителни въздействия водят до нарушаване на много функции на растението, а често и до неговата смърт.

Адаптацията включва всички процеси и адаптации (анатомични, морфологични, физиологични, поведенчески и др.), които допринасят за повишена стабилност и допринасят за оцеляването на вида.

1.Анатомични и морфологични устройства. При някои представители на ксерофитите дължината на кореновата система достига няколко десетки метра, което позволява на растението да използва подпочвените води и да не изпитва липса на влага в условия на почвена и атмосферна суша. При други ксерофити наличието на дебела кутикула, опушени листа и превръщането на листата в бодли намаляват загубата на вода, което е много важно при условия на липса на влага.

Жилните косми и бодли предпазват растенията от изяждане от животни.

Дърветата в тундрата или на високите планински височини изглеждат като клекнали пълзящи храсти, през зимата те са покрити със сняг, което ги предпазва от силни студове.

В планинските райони с големи дневни температурни колебания растенията често имат формата на разпръснати възглавници с множество гъсто разположени стъбла. Това ви позволява да поддържате влага във възглавниците и относително еднаква температура през целия ден.

При блатните и водните растения се образува специален въздухоносен паренхим (аеренхим), който е въздушен резервоар и улеснява дишането на части от растението, потопени във вода.

2. Физиолого-биохимични адаптации. При сукулентите адаптация за отглеждане в пустинни и полупустинни условия е асимилацията на CO 2 по време на фотосинтезата чрез CAM пътя. Тези растения имат устицата, които са затворени през деня. Така растението запазва вътрешните си водни запаси от изпарение. В пустините водата е основният фактор, ограничаващ растежа на растенията. Устицата се отварят през нощта и по това време CO 2 навлиза във фотосинтезиращите тъкани. Последващото участие на CO 2 във фотосинтетичния цикъл се случва през деня, когато устицата са затворени.

Физиологичните и биохимичните адаптации включват способността на устицата да се отварят и затварят в зависимост от външни условия. Синтезът в клетките на абсцизова киселина, пролин, защитни протеини, фитоалексини, фитонциди, повишената активност на ензимите, които противодействат на окислителното разграждане на органичните вещества, натрупването на захари в клетките и редица други промени в метаболизма допринасят за повишаване на устойчивостта на растенията към неблагоприятни условиявъншна среда.

Една и съща биохимична реакция може да се извърши от няколко молекулярни форми на един и същ ензим (изоензими), като всяка изоформа проявява каталитична активност в относително тесен диапазон на някакъв параметър на околната среда, като температура. Наличието на редица изоензими позволява на растението да извършва реакции в много по-широк температурен диапазон в сравнение с всеки отделен изоензим. Това позволява на растението успешно да изпълнява жизненоважни функции при променящи се температурни условия.

3. Поведенчески адаптации или избягване на неблагоприятен фактор. Пример за това са ефемери и ефемероиди (мак, мацка, минзухари, лалета, кокичета). Те преминават през целия си цикъл на развитие през пролетта за 1,5-2 месеца, дори преди началото на топлината и сушата. Така те сякаш напускат или избягват да попадат под въздействието на стресора. По същия начин ранозреещите сортове селскостопански култури образуват реколта преди настъпването на неблагоприятни сезонни явления: августовски мъгли, дъждове, студове. Ето защо селекцията на много селскостопански култури е насочена към създаване на ранно узрели сортове. Многогодишните растения презимуват под формата на коренища и луковици в почвата под сняг, което ги предпазва от замръзване.

Адаптирането на растенията към неблагоприятни фактори се извършва едновременно на много нива на регулиране - от отделна клетка до фитоценоза. Колкото по-високо е нивото на организация (клетка, организъм, популация), толкова по-голям е броят на механизмите, участващи едновременно в адаптацията на растението към стрес.

Регулирането на метаболитните и адаптационните процеси вътре в клетката се осъществява с помощта на системи: метаболитни (ензимни); генетични; мембрана Тези системи са тясно свързани помежду си. По този начин свойствата на мембраните зависят от генната активност, а диференциалната активност на самите гени е под контрола на мембраните. Синтезът и активността на ензимите се контролират от генетично ниво, в същото време ензимите регулират метаболизма на нуклеиновата киселина в клетката.

включено организмово нивокъм клетъчните механизми на адаптация се добавят нови, отразяващи взаимодействието на органите. При неблагоприятни условия растенията създават и задържат такова количество плодни елементи, че са достатъчно осигурени с необходимите вещества за образуване на пълноценни семена. Например в съцветията на културните житни култури и в короните на овощните дървета при неблагоприятни условия може да опаднат повече от половината от установените яйчници. Такива промени се основават на конкурентни отношения между органите за физиологично активни вещества и хранителни вещества.

При стресови условия процесите на стареене и опадване на долните листа рязко се ускоряват. В същото време веществата, необходими на растенията, се движат от тях към младите органи, отговаряйки на стратегията за оцеляване на организма. Благодарение на рециклирането на хранителни вещества от долните листа, по-младите, горните листа, остават жизнеспособни.

Действат механизми за регенерация на загубени органи. Например, повърхността на раната е покрита с вторична покривна тъкан (перидерма на раната), рана на ствол или клон е заздравена с възли (калус). Когато апикалната издънка е загубена, в растенията се събуждат спящи пъпки и интензивно се развиват странични издънки. Регенерацията на листата през пролетта вместо тези, които са паднали през есента, също е пример за естествена регенерация на органи. Регенерацията като биологична адаптация, която осигурява вегетативно размножаванерастения, коренови сегменти, коренища, талус, стъблени и листни резници, изолирани клетки, отделни протопласти, има голямо практическо значение за растениевъдството, овощарството, горското стопанство, декоративното градинарство и др.

Хормоналната система също участва в процесите на защита и адаптация на ниво растение. Например, под въздействието на неблагоприятни условия в растението, съдържанието на инхибитори на растежа рязко се увеличава: етилен и абсцицинова киселина. Те намаляват метаболизма, инхибират процесите на растеж, ускоряват стареенето, загубата на органи и преминаването на растението в латентно състояние. Инхибирането на функционалната активност при стресови условия под въздействието на инхибитори на растежа е характерна реакция за растенията. В същото време съдържанието на стимуланти на растежа в тъканите намалява: цитокинин, ауксин и гиберелини.

включено ниво на населениетодобавя се селекция, което води до появата на по-приспособени организми. Възможността за селекция се определя от наличието на вътрешнопопулационна изменчивост на устойчивостта на растенията към различни фактори на околната среда. Пример за вътрешнопопулационна променливост на резистентността може да бъде неравномерното поникване на разсад върху солена почва и увеличаването на вариациите във времето на покълване с увеличаване на стресовите фактори.

Преглед в модерна концепциясе състои от голям брой биотипове - по-малки екологични единици, които са генетично идентични, но проявяват различна устойчивост към факторите на околната среда. При различни условия не всички биотипове са еднакво жизнеспособни и в резултат на конкуренцията остават само тези, които най-добре отговарят на дадените условия. Тоест, устойчивостта на една популация (сорт) към един или друг фактор се определя от устойчивостта на организмите, които съставляват популацията. Устойчивите сортове включват набор от биотипове, които осигуряват добра продуктивност дори при неблагоприятни условия.

В същото време, по време на дългосрочно отглеждане на сортове, съставът и съотношението на биотиповете в популацията се променят, което се отразява на продуктивността и качеството на сорта, често не към по-добро.

И така, адаптацията включва всички процеси и адаптации, които повишават устойчивостта на растенията към неблагоприятни условия на околната среда (анатомични, морфологични, физиологични, биохимични, поведенчески, популационни и др.)

Но за да изберете най-ефективния път на адаптация, основното е времето, през което тялото трябва да се адаптира към новите условия.

В случай на внезапно действие на екстремен фактор реакцията не търпи отлагане, тя трябва да последва незабавно, за да се избегнат необратими щети на растението. При продължително излагане на малка сила адаптивните промени настъпват постепенно и изборът на възможни стратегии се увеличава.

В тази връзка има три основни стратегии за адаптация: еволюционен, онтогенетиченИ спешно. Целта на стратегията е ефективно използване на наличните ресурси за постигане на основната цел - оцеляването на организма при стрес. Стратегията за адаптиране е насочена към поддържане на структурната цялост на жизненоважни макромолекули и функционална активност клетъчни структури, запазване на системите за регулиране на живота, осигуряване на растенията с енергия.

Еволюционни или филогенетични адаптации(филогенеза - развитието на биологичен вид във времето) са адаптации, които възникват по време на еволюционния процес на базата на генетични мутации, селекция и се предават по наследство. Те са най-надеждните за оцеляване на растенията.

В процеса на еволюция всеки растителен вид е развил определени потребности от условия на живот и адаптивност към екологичната ниша, която заема, стабилна адаптация на организма към местообитанието му. Влаго- и сенкоустойчивостта, топлоустойчивостта, студоустойчивостта и други екологични характеристики на определени растителни видове са формирани в резултат на дългосрочно излагане на подходящи условия. По този начин топлолюбивите и късодневните растения са характерни за южните ширини, докато по-малко взискателните топлолюбиви и дългодневните растения са характерни за северните ширини. Многобройни еволюционни адаптации на ксерофитните растения към сушата са добре известни: икономично използване на вода, дълбоко разположена коренова система, отделяне на листа и преминаване към латентно състояние и други адаптации.

В тази връзка сортовете селскостопански растения проявяват устойчивост именно към тези фактори на околната среда, на фона на които се извършва развъждането и селекцията на продуктивни форми. Ако селекцията протича в редица последователни поколения на фона на постоянното влияние на някакъв неблагоприятен фактор, тогава устойчивостта на сорта към него може значително да се повиши. Естествено е, че сортовете, отглеждани в Изследователския институт по земеделие на Югоизтока (Саратов), са по-устойчиви на суша от сортовете, създадени в развъдните центрове на Московска област. По същия начин в екологични зони с неблагоприятни почвено-климатични условия се формират устойчиви местни растителни сортове, а ендемичните растителни видове са устойчиви именно на стресора, който се изразява в местообитанието им.

Характеристики на устойчивост на пролетни сортове пшеница от колекцията на Всеруския институт по растениевъдство (Семьонов и др., 2005)

Разнообразие Произход Устойчивост
Енита Московска област Умерено устойчив на суша
Саратовская 29 Саратовска област Устойчив на суша
Комета Свердловска област Устойчив на суша
Карасино Бразилия Киселинно устойчив
Прелюдия Бразилия Киселинно устойчив
Колониас Бразилия Киселинно устойчив
Тринтани Бразилия Киселинно устойчив
ППГ-56 Казахстан Устойчив на сол
Ош Киргизстан Устойчив на сол
Сурхак 5688 Таджикистан Устойчив на сол
Месел Норвегия Устойчив на сол

В естествена среда условията на околната среда обикновено се променят много бързо и времето, през което стресовият фактор достига увреждащо ниво, не е достатъчно за формирането на еволюционни адаптации. В тези случаи растенията използват не постоянни, а предизвикани от стресора защитни механизми, чието формиране е генетично предопределено (детерминирано).

Онтогенетични (фенотипни) адаптациине са свързани с генетични мутации и не се предават по наследство. Формирането на този вид адаптация отнема сравнително дълго време, поради което се наричат ​​дълготрайни адаптации. Един от тези механизми е способността на редица растения да образуват водоспестяващ фотосинтетичен път от тип CAM при условия на воден дефицит, причинен от суша, соленост, ниски температури и други стресови фактори.

Тази адаптация е свързана с индуцирането на експресията на гена на фосфоенолпируват карбоксилазата, който е „неактивен“ при нормални условия, и гените на други ензими от CAM пътя на асимилацията на CO 2, с биосинтезата на осмолити (пролин), с активирането на антиоксидантните системи и промените в дневния ритъм на движенията на устицата. Всичко това води до много икономично използване на водата.

При полски култури, например царевица, аеренхимът отсъства при нормални условия на отглеждане. Но при условия на наводняване и липса на кислород в тъканите на корените, някои от клетките на първичната кора на корена и стъблото умират (апоптоза или програмирана клетъчна смърт). На тяхно място се образуват кухини, през които се транспортира кислород от надземната част на растението до кореновата система. Сигналът за клетъчна смърт е синтезът на етилен.

Спешна адаптациянастъпва при бързи и интензивни промени в условията на живот. Тя се основава на формирането и функционирането на системи за защита от удар. Системите за защита от удар включват например протеиновата система от топлинен шок, която се образува в отговор на бързо повишаване на температурата. Тези механизми осигуряват краткосрочни условия за оцеляване под въздействието на увреждащ фактор и по този начин създават предпоставки за формирането на по-надеждни дългосрочни специализирани механизми за адаптация. Пример за специализирани адаптационни механизми е новообразуването на антифризни протеини при ниски температури или синтеза на захари по време на презимуването на зимните култури. В същото време, ако увреждащият ефект на даден фактор надвишава защитните и възстановителните възможности на тялото, тогава неизбежно настъпва смърт. В този случай организмът умира на етапа на спешна или на етапа на специализирана адаптация, в зависимост от интензивността и продължителността на екстремния фактор.

Разграничете специфиченИ неспецифичен (общ)реакции на растенията към стресори.

Неспецифични реакциине зависят от характера на действащия фактор. Те са еднакви под въздействието на високи и ниски температури, липса или излишък на влага, висока концентрация на соли в почвата или вредни газове във въздуха. Във всички случаи пропускливостта на мембраните в растителните клетки се увеличава, дишането се нарушава, хидролитичното разграждане на веществата се увеличава, синтезът на етилен и абсцицинова киселина се увеличава, клетъчното делене и удължаване се инхибират.

Таблицата представя комплекс от неспецифични промени, които настъпват в растенията под въздействието на различни фактори на околната среда.

Промени във физиологичните параметри в растенията под въздействието на стресови условия (по G.V. Udovenko, 1995)

Опции Естеството на промените в параметрите при условия
суша соленост висока температура ниска температура
Концентрация на йони в тъканите Отглеждане Отглеждане Отглеждане Отглеждане
Активност на водата в клетката водопади водопади водопади водопади
Осмотичен потенциал на клетката Отглеждане Отглеждане Отглеждане Отглеждане
Капацитет за задържане на вода Отглеждане Отглеждане Отглеждане —
Недостиг на вода Отглеждане Отглеждане Отглеждане —
Пропускливост на протоплазмата Отглеждане Отглеждане Отглеждане —
Скорост на транспирация водопади водопади Отглеждане водопади
Ефективност на транспирация водопади водопади водопади водопади
Енергийна ефективност на дишането водопади водопади водопади —
Интензивност на дишането Отглеждане Отглеждане Отглеждане —
Фотофосфорилиране Намалява Намалява — Намалява
Стабилизиране на ядрената ДНК Отглеждане Отглеждане Отглеждане Отглеждане
Функционална активност на ДНК Намалява Намалява Намалява Намалява
Концентрация на пролин Отглеждане Отглеждане Отглеждане —
Съдържание на водоразтворими протеини Отглеждане Отглеждане Отглеждане Отглеждане
Синтетични реакции Депресиран Депресиран Депресиран Депресиран
Абсорбция на йони от корените Потиснат Потиснат Потиснат Потиснат
Транспорт на вещества Депресиран Депресиран Депресиран Депресиран
Концентрация на пигмента водопади водопади водопади водопади
Клетъчно делене Спиране Спиране — —
Клетъчно разтягане Потиснат Потиснат — —
Брой плодови елементи Намалена Намалена Намалена Намалена
Стареене на органи Ускорено Ускорено Ускорено —
Биологична реколта Понижен Понижен Понижен Понижен

Въз основа на данните в таблицата може да се види, че устойчивостта на растенията към няколко фактора е придружена от еднопосочни физиологични промени. Това дава основание да се смята, че повишаването на устойчивостта на растенията към един фактор може да бъде придружено от повишаване на устойчивостта към друг. Това е потвърдено от експерименти.

Експериментите в Института по физиология на растенията на Руската академия на науките (Вл. В. Кузнецов и др.) показват, че краткотрайната термична обработка на памуковите растения е съпроводена с повишаване на устойчивостта им към последващо засоляване. А адаптирането на растенията към солеността води до повишаване на тяхната устойчивост на високи температури. Топлинният шок повишава способността на растенията да се адаптират към последващо засушаване и, обратно, по време на засушаване се повишава устойчивостта на организма към високи температури. Краткотрайното излагане на високи температури повишава устойчивостта към тежки метали и UV-B облъчване. Предишното засушаване насърчава оцеляването на растенията при солени или студени условия.

Процесът на повишаване устойчивостта на организма към даден фактор на околната среда в резултат на адаптация към фактор от различно естество се нарича кръстосана адаптация.

За изучаване на общите (неспецифични) механизми на резистентност е от голям интерес реакцията на растенията към фактори, които причиняват дефицит на вода в растенията: соленост, суша, ниски и високи температури и някои други. На нивото на целия организъм всички растения реагират по един и същ начин на водния дефицит. Характеризира се с инхибиране на растежа на издънките, повишен растеж на кореновата система, синтез на абсцицинова киселина и намалена проводимост на устицата. След известно време долните листа стареят бързо и се наблюдава тяхната смърт. Всички тези реакции са насочени към намаляване на потреблението на вода чрез намаляване на повърхността на изпарение, както и чрез увеличаване на абсорбционната активност на корена.

Специфични реакции- Това са реакции на действието на всеки един стресов фактор. Така фитоалексините (вещества с антибиотични свойства) се синтезират в растенията в отговор на контакт с патогени.

Специфичността или неспецифичността на отговорните реакции предполага, от една страна, отношението на растението към различни стресори и, от друга страна, специфичността на реакциите на растения от различни видове и сортове към един и същ стресор.

Проявата на специфични и неспецифични реакции на растенията зависи от силата на стреса и скоростта на неговото развитие. Специфичните реакции се появяват по-често, ако стресът се развива бавно и тялото има време да се възстанови и адаптира към него. Неспецифичните реакции обикновено възникват при по-кратък и по-силен стресор. Функционирането на неспецифични (общи) механизми на резистентност позволява на растението да избегне големи енергийни разходи за формиране на специализирани (специфични) механизми за адаптация в отговор на всяко отклонение от нормата в условията на живот.

Устойчивостта на растенията към стрес зависи от фазата на онтогенезата. Най-стабилните растения и растителни органи са в латентно състояние: под формата на семена, луковици; дървесни трайни насаждения - в състояние на дълбок покой след падане на листата. Растенията са най-чувствителни в ранна възраст, тъй като при стресови условия първо се увреждат растежните процеси. Вторият критичен период е периодът на образуване на гамети и оплождане. Стресът през този период води до намаляване на репродуктивната функция на растенията и намаляване на добива.

Ако стресовите условия се повтарят и имат ниска интензивност, те допринасят за втвърдяване на растенията. Това е основата на методите за повишаване на устойчивостта на ниски температури, топлина, соленост и повишени нива на вредни газове във въздуха.

Надеждностна растителен организъм се определя от способността му да предотвратява или елиминира повреди в различни нивабиологична организация: молекулярна, субклетъчна, клетъчна, тъканна, органна, организмова и популационна.

За да се предотвратят смущения в живота на растенията под въздействието на неблагоприятни фактори, принципите на излишък, хетерогенност на функционално еквивалентни компоненти, системи за възстановяване на загубени конструкции.

Резервирането на структури и функционалност е един от основните начини за осигуряване на надеждност на системата. Излишъкът и излишъкът имат разнообразни проявления. На субклетъчно ниво излишъкът и дублирането на генетичния материал допринасят за повишаване на надеждността на растителния организъм. Това се осигурява например от двойната спирала на ДНК и увеличаването на плоидността. Надеждността на функционирането на растителен организъм при променящи се условия също се поддържа от наличието на различни информационни РНК молекули и образуването на хетерогенни полипептиди. Те включват изоензими, които катализират една и съща реакция, но се различават по своите физикохимични свойства и стабилността на молекулната структура при променящи се условия на околната среда.

На клетъчно ниво пример за излишък е излишъкът от клетъчни органели. По този начин е установено, че част от наличните хлоропласти е достатъчна, за да осигури на растението фотосинтетични продукти. Останалите хлоропласти изглежда остават в резерв. Същото важи и за общото съдържание на хлорофил. Излишъкът се проявява и в голямото натрупване на прекурсори за биосинтезата на много съединения.

На организмово ниво принципът на излишъка се изразява в образуването и в залагането на повече от необходимото за смяната на поколенията по различно време, брой леторасти, цветове, класчета и др. огромен бройпрашец, яйцеклетки, семена.

На ниво популация принципът на излишък се проявява в голям брой индивиди, които се различават по устойчивост към определен стресов фактор.

Репарационните системи също работят на различни нива - молекулярно, клетъчно, организмово, популационно и биоценотично. Процесите на възстановяване изискват енергия и пластични вещества, така че възстановяването е възможно само ако се поддържа достатъчна скорост на метаболизма. Ако метаболизмът спре, възстановяването също спира. Особено при екстремни условия на околната среда голяма стойностима запазване на дишането, тъй като именно дишането осигурява енергия за възстановителните процеси.

Възстановителната способност на клетките на адаптираните организми се определя от устойчивостта на техните протеини към денатурация, а именно стабилността на връзките, които определят вторичната, третичната и кватернерната структура на протеина. Например устойчивостта на зрелите семена на високи температури обикновено се дължи на факта, че след дехидратация техните протеини стават устойчиви на денатурация.

Основният източник на енергиен материал като субстрат за дишане е фотосинтезата, следователно енергийното снабдяване на клетката и свързаните с нея възстановителни процеси зависят от стабилността и способността на фотосинтетичния апарат да се възстановява след увреждане. За да се поддържа фотосинтезата при екстремни условия в растенията, синтезът на компонентите на тилакоидната мембрана се активира, липидното окисление се инхибира и ултраструктурата на пластидите се възстановява.

На ниво организъм пример за регенерация може да бъде развитието на заместващи издънки, събуждането на спящи пъпки, когато точките на растеж са повредени.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Идентифицирането на ограничаващите фактори е от голямо практическо значение. Предимно за отглеждане на култури: прилагане на необходимите торове, варуване на почви, мелиорация и др. ви позволяват да увеличите производителността, да увеличите плодородието на почвата и да подобрите съществуването на култивирани растения.

  1. Какво означават представките „еври” и „стено” в името на вида? Дайте примери за еврибионти и стенобионти.

Широка гама толерантност на видоветепо отношение на абиотичните фактори на околната среда, те се обозначават чрез добавяне на префикса към името на фактора "всеки. Неспособността да се толерират значителни колебания във факторите или ниска граница на издръжливост се характеризира с префикса "стено", например стенотермични животни. Малките промени в температурата имат малък ефект върху евритермните организми и могат да бъдат пагубни за стенотермните организми. Вид, адаптиран към ниски температури е криофилен(от гръцки krios - студ), и до високи температури - топлолюбив.Подобни модели се прилагат и за други фактори. Растенията могат да бъдат хидрофилен, т.е. взискателни към водата и ксерофилен(сухоустойчив).

Във връзка със съдържанието солив местообитанието разграничават евригали и стеногали (от гръцки галс - сол), до осветление –еврифоти и стенофоти, във връзка с до киселинността на околната среда– еврийонни и стенойонни видове.

Тъй като еврибионтизмът дава възможност за заселване на различни местообитания, а стенобионтизмът рязко стеснява кръга от места, подходящи за вида, тези 2 групи често се наричат еври – и стенобионти. Много сухоземни животни, живеещи в условия континентален климат, са в състояние да издържат на значителни колебания в температурата, влажността и слънчевата радиация.

Стенобионтите включват- орхидеи, пъстърва, далекоизточна лещарка, дълбоководни риби).

Наричат ​​се животни, които са стенобионти по отношение на няколко фактора едновременно стенобионти в широкия смисъл на думата (риби, които живеят в планински рекии потоци, които не могат да понасят твърде високи температури и ниски нива на кислород, обитатели на влажните тропици, неадаптирани към ниски температури и ниска влажност на въздуха).

Еврибионтите включватКолорадски бръмбар, мишка, плъхове, вълци, хлебарки, тръстика, метличина.

  1. Адаптация на живите организми към факторите на околната среда. Видове адаптация.

адаптация (от лат. адаптация - адаптация ) - това е еволюционна адаптация на организмите от околната среда, изразяваща се в промени в техните външни и вътрешни характеристики.

Индивидите, които по някаква причина са загубили способността си да се адаптират, в условията на промени в режимите на факторите на околната среда, са обречени на елиминиране, т.е. до изчезване.

Видове адаптация: морфологична, физиологична и поведенческа адаптация.

Морфологията еизучаването на външните форми на организмите и техните части.

1.Морфологична адаптацияе адаптация, проявяваща се в адаптиране към бързо плуване при водни животни, към оцеляване в условия високи температурии недостиг на влага - при кактуси и други сукуленти.

2.Физиологични адаптациисе крият в особеностите на ензимния набор в храносмилателния тракт на животните, обусловени от състава на храната. Например обитателите на сухите пустини могат да задоволят нуждите си от влага чрез биохимично окисление на мазнините.

3.Поведенчески (етологични) адаптациисе появяват в голямо разнообразие от форми. Например, има форми на адаптивно поведение на животните, насочени към осигуряване на оптимален топлообмен с околната среда. Адаптивното поведение може да се прояви в създаването на убежища, движения в посока на по-благоприятни, предпочитани температурни условия и избор на места с оптимална влажност или светлина. Много безгръбначни се характеризират със селективно отношение към светлината, което се проявява в подходи или разстояния от източника (такси). Известни са ежедневни и сезонни движения на бозайници и птици, включително миграции и полети, както и междуконтинентални движения на риби.

Адаптивното поведение може да се прояви при хищниците по време на лов (проследяване и преследване на плячка) и при техните жертви (крие се, обърква следата). Поведението на животните по време на брачния период и по време на храненето на потомството е изключително специфично.

Има два вида адаптация към външни фактори. Пасивен начин на адаптация– тази адаптация според типа толерантност (толерантност, издръжливост) се състои в появата на определена степен на устойчивост към даден фактор, способността да се поддържат функции, когато силата на неговото влияние се промени.. Този тип адаптация се формира като характерно видово свойство и се реализира на клетъчно-тъканно ниво. Вторият тип устройство е активен. В този случай тялото, с помощта на специфични адаптивни механизми, компенсира промените, причинени от въздействащия фактор, така че вътрешната среда остава относително постоянна. Активните адаптации са адаптации от устойчив тип (резистентност), които поддържат хомеостазата на вътрешната среда на тялото. Пример за толерантен тип адаптация са пойкилосмотичните животни, пример за резистентен тип са хомойосмотичните животни. .

  1. Определете населението. Посочете основните групови характеристики на населението. Дайте примери за популации. Нарастващи, стабилни и умиращи популации.

Население- група индивиди от един и същи вид, взаимодействащи помежду си и обитаващи заедно обща територия. Основните характеристики на населението са както следва:

1. Изобилие - общият брой на индивидите на определена територия.

2. Гъстота на популацията - среден брой индивиди на единица площ или обем.

3. Плодовитост - броят на новите индивиди, появяващи се за единица време в резултат на размножаването.

4. Смъртност - броят на умрелите индивиди в една популация за единица време.

5. Нарастването на населението е разликата между раждаемостта и смъртността.

6. Скорост на растеж - средно увеличение за единица време.

Популацията се характеризира с определена организация, разпределението на индивидите по територията, съотношението на групите по пол, възраст и поведенчески характеристики. Формира се, от една страна, на основата на общ биологични свойствавидове, а от друга страна, под въздействието на абиотични фактори на средата и популацията на други видове.

Структурата на населението е нестабилна. Растежът и развитието на организмите, раждането на нови, смъртта по различни причини, промените в условията на околната среда, увеличаването или намаляването на броя на враговете - всичко това води до промени в различни съотношения в популацията.

Увеличаване или нарастване на населението– това е популация, в която преобладават млади индивиди, такава популация нараства на брой или се внедрява в екосистемата (например страни от третия свят); По-често има превишаване на раждаемостта над смъртността и размерът на популацията нараства до такава степен, че може да възникне избухване на масово размножаване. Това важи особено за малките животни.

С балансиран интензитет на раждаемост и смъртност, a стабилно население.В такава популация смъртността се компенсира от растеж и нейният брой, както и ареалът й се поддържат на същото ниво . Стабилно население –Това е популация, в която броят на индивидите от различни възрасти варира равномерно и има характер на нормално разпределение (като пример можем да посочим населението на западноевропейските страни).

Намаляващо (умиращо) населениее население, при което смъртността надвишава раждаемостта . Намаляваща или умираща популация е популация, в която преобладават възрастните индивиди. Пример е Русия през 90-те години на 20 век.

Той обаче също не може да се свива безкрайно.. При определено ниво на населението смъртността започва да намалява и плодовитостта започва да се увеличава . В крайна сметка намаляващото население, достигайки определен минимален размер, се превръща в своята противоположност - нарастващо население. Раждаемостта в такава популация постепенно нараства и в определен момент се изравнява със смъртността, тоест населението се стабилизира за кратък период от време. В намаляващите популации преобладават старите индивиди, които вече не могат да се размножават интензивно. Тази възрастова структура показва неблагоприятни условия.

  1. Екологична ниша на организма, понятия и определения. Хабитат. Взаимно подреждане на екологични ниши. Човешка екологична ниша.

Всеки вид животно, растение или микроб е способен да живее нормално, да се храни и да се възпроизвежда само там, където еволюцията го е „предписала“ в продължение на много хилядолетия, като се започне от неговите предци. За да обозначат това явление, биолозите са взели назаем термин от архитектурата - думата "ниша"и те започнаха да казват, че всеки вид жив организъм заема своя собствена екологична ниша в природата, уникална за него.

Екологична ниша на организма- това е съвкупността от всички негови изисквания към условията на околната среда (състав и режими на факторите на околната среда) и мястото, където тези изисквания са изпълнени, или целият набор от биологични характеристикии физически параметри на околната среда, които определят условията на съществуване на даден вид, неговата трансформация на енергия, обмен на информация с околната среда и собствения си вид.

Концепцията за екологична ниша обикновено се използва, когато се използват връзките на екологично подобни видове, принадлежащи към едно и също трофично ниво. Терминът "екологична ниша" е предложен от J. Grinnell през 1917 гза характеризиране на пространственото разпределение на видовете, тоест екологичната ниша беше дефинирана като понятие, близко до местообитанието. К. Елтъндефинира екологична ниша като позиция на вид в общност, подчертавайки специалното значение на трофичните връзки. Нишата може да се представи като част от въображаемо многомерно пространство (хиперобем), чиито индивидуални измерения съответстват на факторите, необходими за вида. Колкото повече варира параметърът, т.е. Приспособимостта на един вид към конкретен фактор на околната среда, толкова по-широка е неговата ниша. Нишата може да се увеличи и в случай на отслабена конкуренция.

Местообитание на вида- това е физическото пространство, заето от вид, организъм, общност, то се определя от съвкупността от условия на абиотичната и биотичната среда, които осигуряват целия цикъл на развитие на индивиди от един и същи вид.

Местообитанието на вида може да се обозначи като „пространствена ниша“.

Нарича се функционалната позиция в общността, в пътищата за обработка на материя и енергия по време на хранене трофична ниша.

Образно казано, ако местообитанието е, така да се каже, адресът на организмите от даден вид, тогава трофичната ниша е професия, ролята на организма в неговото местообитание.

Комбинацията от тези и други параметри обикновено се нарича екологична ниша.

Екологична ниша(от френската ниша - вдлъбнатина в стената) - това място, заето от биологичен вид в биосферата, включва не само неговата позиция в пространството, но и мястото му в трофичните и други взаимодействия в общността, сякаш „професията“ на вида.

Фундаментална екологична ниша(потенциал) е екологична ниша, в която даден вид може да съществува при липса на конкуренция от други видове.

Реализирана екологична ниша (реална) –екологична ниша, част от фундаменталната (потенциална) ниша, която даден вид може да защити в конкуренция с други видове.

Въз основа на взаимното разположение нишите на двата вида се делят на три типа: несъседни екологични ниши; ниши се докосват, но не се припокриват; докосващи се и припокриващи се ниши.

Човекът е един от представителите на животинското царство, биологичен вид от класа на бозайниците. Въпреки факта, че има много специфични свойства (интелигентност, артикулирана реч, трудова дейност, биосоциалност и др.), то не е загубило своята биологична същност и за него са валидни всички закони на екологията в същата степен, както и за останалите живи организми. Човекът имасвой, присъщ само на него, екологична ниша.Пространството, в което е локализирана нишата на човек, е много ограничено. Като биологичен вид хората могат да живеят само в рамките на сушата на екваториалния пояс (тропици, субтропици), където е възникнало семейството на хоминидите.

  1. Формулирайте основния закон на Гаузе. Какво е "форма на живот"? Какви екологични (или жизнени) форми се отличават сред обитателите на водната среда?

Както в растителния, така и в животинския свят междувидовата и вътревидовата конкуренция е много разпространена. Между тях има фундаментална разлика.

Правилото на Гаузе (или дори закон):два вида не могат едновременно да заемат една и съща екологична ниша и следователно непременно да се изместват един друг.

В един от експериментите Гауз отглежда два вида реснички - Paramecium caudatum и Paramecium aurelia. Те редовно получавали като храна вид бактерии, които не се размножават в присъствието на парамеций. Ако всеки тип реснички се култивира отделно, тогава техните популации растат според типична сигмоидна крива (а). В този случай броят на парамециите се определя от количеството храна. Но когато те съществуват съвместно, paramecia започва да се конкурира и P. aurelia напълно заменя своя конкурент (b).

ориз. Конкуренция между два тясно свързани вида реснички, заемащи обща екологична ниша. а – Paramecium caudatum; b – P. aurelia. 1. – в една култура; 2. – в смесена култура

Когато ресничките се отглеждат заедно, след известно време остава само един вид. В същото време ресничките не са атакували индивиди от друг вид и не са отделяли вредни вещества. Обяснението е, че изследваните видове са имали различна скорост на растеж. Най-бързо възпроизвеждащият се вид спечели надпреварата за храна.

При размножаване P. caudatum и P. bursariaне е настъпило такова изместване; и двата вида са били в равновесие, като вторият е концентриран на дъното и стените на съда, а първият в свободното пространство, т.е. в различна екологична ниша. Експериментите с други видове реснички демонстрираха модела на взаимоотношения между плячка и хищник.

Принцип на Gauseuxсе нарича принцип състезания по изключение. Този принцип води или до екологично разделяне на тясно свързани видове, или до намаляване на тяхната плътност, където те могат да съществуват съвместно. В резултат на конкуренцията един от видовете е изместен. Принципът на Гаузе играе огромна роля в развитието на концепцията за ниша и също така принуждава еколозите да търсят отговори на редица въпроси: Как съжителстват подобни видове? Колко големи трябва да са разликите между видовете, за да съществуват? Как може да се избегне конкурентното изключване?

Жизнена форма на вида -това е исторически развит комплекс от неговите биологични, физиологични и морфологични свойства, който определя определен отговор на въздействието на околната среда.

Сред обитателите на водната среда (хидробионти) класификацията разграничава следните форми на живот.

1.Neuston(от гръцки neuston - способен да плува) – колекция от морски и сладководни организми, които живеят в водна повърхност, например ларви на комари, много протозои, водни щитовидни буболечки и сред растенията добре познатата водна леща.

2. Живее по-близо до повърхността на водата планктон.

Планктон(от гръцки planktos - реещ се) - плаващи организми, способни да извършват вертикални и хоризонтални движения главно в съответствие с движението на водните маси. Маркирайте фитопланктон- фотосинтезиращи свободно плаващи водорасли и зоопланктон- дребни ракообразни, мекотели и ларви на риби, медузи, дребни риби.

3.Нектон(от гръцки nektos - плаващ) - свободно плаващи организми, способни на самостоятелно вертикално и хоризонтално движение. Нектонживее във водния стълб - това са риби, в моретата и океаните, земноводни, големи водни насекоми, ракообразни, също влечуги (морски змии и костенурки) и бозайници: китоподобни (делфини и китове) и перконоги (тюлени).

4. Перифитон(от гръцки peri - около, около, phyton - растение) - животни и растения, прикрепени към стъбла висши растенияи издигащи се над дъното (мекотели, ротифери, бриозои, хидра и др.).

5. Бентос (от гръцки бентос - дълбочина, дъно) - дънни организми, водещи прикрепен или свободен начин на живот, включително тези, живеещи в дебелината на дънния седимент. Това са предимно мекотели, някои по-ниски растения, пълзящи ларви на насекоми и червеи. Долният слой е обитаван от организми, които се хранят главно с разлагащи се отломки.

  1. Какво е биоценоза, биогеоценоза, агроценоза? Структура на биогеоценозата. Кой е основателят на учението за биоценозата? Примери за биогеоценози.

Биоценоза(от гръцки koinos - общ bios - живот) е съобщество от взаимодействащи си живи организми, състоящо се от растения (фитоценоза), животни (зооценоза), микроорганизми (микробоценоза), пригодени за съвместен живот на дадена територия.

Понятието "биоценоза" -условно, тъй като организмите не могат да живеят извън околната среда, но е удобно да се използва в процеса на изучаване на екологичните връзки между организмите в зависимост от района, отношението към човешка дейност, степен на наситеност, пълнота и др. разграничават биоценози на земя, вода, естествени и антропогенни, наситени и ненаситени, пълни и непълни.

Биоценози, като популации -това е надорганизмово ниво на организация на живота, но от по-висок ранг.

Размерите на биоценотичните групи са различни- това са големи съобщества от възглавнички от лишеи върху стволове на дървета или гниещ пън, но те също са населението на степи, гори, пустини и др.

Общност от организми се нарича биоценоза и науката, която изучава общността от организми - биоценология.

В.Н. Сукачевтерминът е предложен (и общоприет) за обозначаване на общности биогеоценоза(от гръцки bios – живот, geo – земя, cenosis – общност) - е съвкупност от организми и природни феномени, характерни за дадена географска област.

Структурата на биогеоценозата включва два компонента биотичен –общност от живи растителни и животински организми (биоценоза) – и абиотични –набор от неживи фактори на околната среда (екотоп или биотоп).

Пространствос повече или по-малко хомогенни условия, която заема една биоценоза, се нарича биотоп (топис - място) или екотоп.

Екотопвключва два основни компонента: климатик- климат във всичките му разнообразни проявления и едафотоп(от гръцки edaphos - почва) - почви, релеф, вода.

Биогеоценоза= биоценоза (фитоценоза+зооценоза+микробоценоза)+биотоп (климатоп+едафотоп).

Биогеоценози –това са природни образувания (те съдържат елемента „гео“ - Земя ) .

Примери биогеоценозиможе да има езерце, ливада, смесена или едновидова гора. На нивото на биогеоценозата протичат всички процеси на трансформация на енергия и материя в биосферата.

Агроценоза(от лат. agraris и гръц. koikos – общ) – съобщество от организми, създадено от човека и изкуствено поддържано от него с повишен добив (продуктивност) на един или повече избрани видове растения или животни.

Агроценозата се различава от биогеоценозатаосновни компоненти. Тя не може да съществува без човешка подкрепа, тъй като е изкуствено създадена биотична общност.

  1. Понятието "екосистема". Три принципа на функциониране на екосистемата.

Екологична система- едно от най-важните понятия на екологията, съкратено екосистема.

Екосистема(от гръцки oikos - жилище и система) е всяка общност от живи същества заедно с тяхното местообитание, свързани вътрешно чрез сложна система от взаимоотношения.

Екосистема -Това са надорганични асоциации, включително организми и нежива (инертна) среда, които взаимодействат, без които е невъзможно да се поддържа живот на нашата планета. Това е общност от растителни и животински организми и неорганична среда.

Въз основа на взаимодействието на живите организми, които образуват екосистема помежду си и тяхното местообитание, във всяка екосистема се разграничават взаимозависими агрегати биотичен(живи организми) и абиотичен(косо или нежива природа) компоненти, както и фактори на околната среда (като слънчева радиация, влажност и температура, атмосферно налягане), антропогенни фактории други.

Към абиотичните компоненти на екосистемитене се прилагат органична материя- въглерод, азот, вода, атмосферен въглероден диоксид, минерали, органични вещества, намиращи се главно в почвата: протеини, въглехидрати, мазнини, хуминови вещества и др., които са постъпили в почвата след смъртта на организмите.

Към биотичните компоненти на екосистематавключват производители, автотрофи (растения, хемосинтетици), потребители (животни) и детритиви, разлагащи (животни, бактерии, гъби).

  • Казанска физиологична школа. Ф.В. Овсянников, Н.О. Ковалевски, Н.А. Миславски, А.В. Кибяков