Адаптации организмов к действию экологических факторов кратко

Обновлено: 05.07.2024

В процессе эволюции в результате естественного отбора и борьбы за существование возникают приспособления (адаптации) организмов к определенным условиям обитания. Сама эволюция является по существу непрерывным процессом образования адаптаций, происходящим по следующей схеме: интенсивность размножения —> борьба за существование —> избирательная гибель —> естественный отбор —> приспособленность.

Адаптации затрагивают разные стороны жизненных процессов организмов и поэтому могут быть нескольких типов.

Морфологические адаптации

Они связаны с изменением строения тела. Например, появление перепонок между пальцами ног у водоплавающих животных (амфибий, птиц и др.), густого шерстного покрова у северных млекопитающих, длинных ног и длинной шеи у болотных птиц, гибкого тела у норных хищников (например, у ласки) и т. п. У теплокровных животных при продвижении на север отмечается увеличение средних размеров тела (правило Бергмана), что уменьшает относительную поверхность и теплоотдачу. У придонных рыб формируется плоское тело (скаты, камбала и др.). У растений в северных широтах и высокогорных районах часты стелющиеся и подушковидные формы, меньше повреждаемые сильными ветрами и лучше согреваемые солнцем в припочвенном слое.

Покровительственная окраска

Покровительственная окраска очень важна для видов животных, не имеющих эффективных средств защиты от хищников. Благодаря ей животные становятся менее заметными на местности. Например, самки птиц, высиживающие яйца, почти не отличимы от фона местности. Яйца птиц также окрашены под цвет местности. Покровительственную окраску имеют донные рыбы, большинство насекомых и многие другие виды животных. На севере чаще встречается белая или светлая окраска, помогающая маскироваться на снегу (полярные медведи, полярные совы, песцы, детеныши ластоногих — бельки и др.). У ряда животных появилась окраска, образованная чередованием светлых и темных полос или пятен, делающая их менее заметными в кустарниках и густых зарослях (тигры, молодые кабаны, зебры, пятнистые олени и др.). Некоторые животные способны очень быстро менять окраску в зависимости от условий (хамелеоны, осьминоги, камбала и др.).

Маскировка

Суть маскировки в том, что форма тела и его окраска делают животных похожими на листья, сучки, ветви, кору или колючки растений. Часто встречается у насекомых, обитающих на растениях.

Предостерегающая или угрожающая окраска

Некоторые виды насекомых, имеющих ядовитые или пахучие железы, имеют яркую предостерегающую окраску. Поэтому хищники, однажды столкнувшиеся с ними, надолго запоминают эту окраску и больше не нападают на таких насекомых (например, осы, шмели, божьи коровки, колорадские жуки и ряд других).

Мимикрия

Мимикрия — это окраска и форма тела у безобидных животных, подражающие их ядовитым собратьям. Например, некоторые не ядовитые змеи похожи на ядовитых. Цикады и сверчки напоминают крупных муравьев. У некоторых бабочек на крыльях имеются крупные пятна, напоминающие глаза хищников.

Физиологические адаптации

Этот тип адаптаций связан с перестройкой обмена веществ у организмов. Например, появление теплокровности и терморегуляции у птиц и млекопитающих. В более простых случаях — это приспособление к определенным формам пищи, солевому составу среды, высоким или низким температурам, влажности или сухости почвы и воздуха и т. п.

Биохимические адаптации

Этот тип адаптаций связан с образованием определенных веществ, облегчающих защиту от врагов или нападение на другие организмы. Сюда можно отнести яды змей, скорпионов, пауков и некоторых других животных, облегчающие им охоту; антибиотики грибов и бактерий, защищающие их от конкурентов; токсины растений, предохраняющие их от поедания; пахучие вещества клопов и некоторых других насекомых, отпугивающие врагов и т. п. Сюда же можно отнести образование ферментов, разрушающих ядохимикаты и лекарственные препараты, используемые человеком и приводящие к появлению устойчивых к этим веществам форм бактерий, грибов и других организмов. К биохимическим адаптациям относится и особая структура белков и липидов у термофильных (устойчивых к высоким температурам) и психрофильных (холодолюбивых), позволяющая организмам существовать в горячих источниках, вулканических почвах или в условиях вечной мерзлоты. (подробнее об этом в статье Биохимические адаптации)

Поведенческие адаптации

Данный тип адаптаций связан с изменением поведения в тех или иных условиях. Например, забота о потомстве приводит к лучшему выживанию молодых животных и повышает устойчивость их популяций. В брачные периоды многие животные образуют отдельные семьи, а зимой объединяются в стаи, что облегчает их пропитание или защиту (волки, многие виды птиц).

Приспособления к периодическим факторам среды

Это адаптации к факторам среды, имеющим определенную периодичность в своем проявлении. К этому типу относятся суточные чередования периодов активности и отдыха, состояния частичного или полного анабиоза (сбрасывание листьев, зимние или летние диапаузы животных и др.), миграции животных, вызванные сезонными изменениями и т. п.

Приспособления к экстремальным условиям обитания

Растения и животные, обитающие в пустынях и полярных областях Земли, также приобретают ряд специфических адаптаций. У кактусов листья преобразовались в колючки (уменьшение испарения и защита от выедания животными), а стебель превратился в фотосинтезирующий орган и резервуар воды. Пустынные растения имеют длинную корневую систему, позволяющие добывать воду с большой глубины. Пустынные ящерицы могут обходиться без воды, поедая насекомых и получая воду путем гидролиза их жиров. У северных животных кроме густого меха имеется также большой запас подкожных жиров, уменьшающий охлаждение тела.

Относительный характер адаптаций

Все приспособления целесообразны лишь для определенных условий, в которых они выработались. При изменении этих условий адаптации могут потерять свою ценность или даже принести вред имеющим их организмам. Белая окраска зайцев, хорошо защищающая их на снегу, становится опасной при малоснежных зимах или сильных оттепелях.

Относительный характер адаптаций хорошо доказывают и данные палеонтологии, свидетельствующие о вымирании больших групп животных и растений, не переживших изменение условий жизни.

Экологические факторы — совокупность всех признаков среды (температура, влажность, свет, давление воздуха, свойства почвы, состав воздуха, рельеф, живые организмы и др.), оказывающих воздействие на организм или экологическую систему в целом. Не все факторы одинаковые по своему значению, влияние некоторых из них является незначительным.

Классификация экологических факторов

Все известные экологические признаки среды в зависимости от их происхождения и характера влияния делят на три основные группы:

К абиотическим относятся факторы неорганической и неживой природы, к биотическим — воздействие живой природы (в том числе и человека), к антропогенным — влияние человека на природу как умышленное, так и неосознанное или неконтролируемое. Это разделение является условным, поскольку каждый фактор существует и проявляет себя как результат общего воздействия среды.

Давайте рассмотрим каждый вид экологических факторов среды более подробно.

Абиотические факторы (влияние неживой природы)

Неживая природа оказывает косвенное или прямое воздействие на всех живых существ. Значительные изменения условий окружающей среды (температура, свет, влажность, свойства почв, состав воздуха и т. п.) могут стать для живого организма критическими и даже привести к его гибели. К абиотическим факторам среды относятся:

Климатические — осадки, температура, свет, атмосферное давление и другие;
Орографические — особенности рельефа, высота над уровнем моря;
Эдафические — состав почв, ее физические свойства, плодородие, кислотность (pH), минерализация и другие;
Химические — газовый состав атмосферы и воды, содержание солей в воде, почвенный состав и другие химические свойства среды;
Гидрографические — плотность воды, ее проточность, скорость течения, световой режим и другие;
Пирогенные — воздействие пожаров, возникших по естественным причинам.

Биотические факторы (влияние живой природы)

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, выстраивая различные типы внутривидовых и межвидовых отношений. В зависимости от того, к какому царству относиться живой организм, классификация биотических факторов осуществляется следующим образом:

Фитогенные — факторы влияния растений;
Зоогенные — факторы воздействие животных;
Микогенные — факторы влияние грибов;
Микробиогенные — факторы воздействие микроорганизмов.

Антропогенные факторы (влияние человека)

Антропогенные факторы — изменения в природе, которые происходят в результате деятельности человека. Осваивая природу и адаптируя ее к своим потребностям, люди воздействуют на флору и фауну преобразовывая среду обитания. Влияние может быть косвенное, прямое или условное.

Косвенное антропогенное воздействие— опосредствованное вмешательство человека в живую природу путем трансформации среды обитания (например, климатические изменения, нарушение физического или химического состава атмосферы, воды, почв и т.п.).
Прямое антропогенное воздействие— проявляется непосредственным влиянием людей на основные компоненты экологической системы (вырубка лесов, охота на животных, сбор растений или грибов и т.п.).
Условное антропогенное воздействие— влияния факторов живой и неживой природы, которые были нарушены в результате человеческой деятельности.

Адаптация живых организмов к окружающей среде

Чтобы выжить и размножаться, все живые существа должны приспосабливаться к условиям, предоставляемым им средой обитания. Окружающая среда организма включает в себя все, что на него воздействует, а также все, на что воздействует сам организм. Соответствие между живым организмом и окружающей средой в биологии называют адаптацией.

Растения и животные адаптировались к окружающей среде генетически и посредством физиологической, поведенческой или эволюционной гибкости, включая как инстинктивное поведение, так и обучение. Адаптация имеет много измерений в том смысле, что большинство организмов должны одновременно приспосабливаться к многочисленным различным факторам окружающей среды. Адаптация включает в себя совладание не только с физической абиотической средой (свет, темнота, температура, вода, ветер), но и со сложной биотической средой (другие организмы, такие как конкуренты, паразиты, хищники и т.п.). Противоречивые требования этих различных компонентов экосистемы часто требуют, чтобы организм находил компромисс в своих адаптациях для каждого из них.

Соответствие любому заданному измерению требует определенного количества энергии, которая затем больше не будет доступна для остальных адаптаций. Присутствие хищников, например, может потребовать от животного осторожности, что, в свою очередь, снизит его эффективность кормления и, следовательно, его конкурентоспособность.

Организмы могут сравнительно легко приспособиться к хорошо предсказуемой среде и справляться с ней, даже если она регулярно меняется, при условии, что изменения не слишком экстремальные. Адаптация к непредсказуемой среде обычно труднее; адаптация к чрезвычайно неустойчивой среде может даже оказаться невозможной. Многие организмы развили в стадии покоя, которые позволяют им пережить неблагоприятные периоды, как предсказуемые, так и непредсказуемые. Креветки в пустынях и однолетние растения повсюду являются хорошими примерами. Яйца морских креветок годами сохраняются в соленой корке сухих пустынных озер. Когда редкий пустынный дождь заполняет одно из этих озер, из яиц вылупляются креветки, быстро вырастают и откладывают много новых яиц. Некоторые семена растений, которым уже много десятилетий, все еще жизнеспособны и способны прорасти.

Как известно, любой элемент среды - экологический фактор, оказывает прямое влияние на живые организмы в любой фазе их индивидуального развития. Постоянное воздействие каких-либо экологических факторов, превышающих лимитирующие пределы, организмам как правило приходится либо приспосабливаться к ним - адаптироваться, либо гибнуть.

Понятие адаптации

Адаптацией следует называть эволюционно выработанную и наследственно закрепленную особенность живых организмов, способную обеспечивать их нормальную жизнедеятельность при колебании уровней экологических факторов.

Таким образом, организм не способен изменять параметры экологических факторов, в результате чего вынужден менять свои внутренние особенности и поведение.

Способность к адаптациям является одним из основных свойств жизни вообще, в виду способности к обеспечению самой возможность ее существования, возможности организмов выживать и размножаться.

Проявление адаптаций осуществляется на разных уровнях - от молекулярного до биоценотического - и развиваются под действием трех основных факторов:

наследственности;
изменчивости;
естественного (а также искусственного) отбора.

Особенности адаптаций

Стоит отметить и следующие особенности адаптаций:

адаптация а одному фактору окружающей среды не даёт организму такой же адаптации к другим факторам;
каждый вид организмов может существовать до тех пор, пока он адаптирован к данным экологическим факторам.

Прослеживается наследственная обусловленность основных адаптаций организмов к факторам внешней среды наследственно обусловлены. Их формирование происходило на историко-эволюционном пути биоты, в результате чего они изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов.

Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

Готовые работы на аналогичную тему

К первичным относят те факторы, существование которых началось ещё до возникновения жизни на планете: температура, освещенность, приливы и отливы и т.д. Адаптация организмов к этим факторам является наиболее древней и совершенной.

Вторичные периодические факторы представляют собой следствие изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; ряд биотических факторов внутривидового влияния и т.д. Они возникли позднее и адаптация к им не всегда выражена.

Действие непериодических факторов может сопровождаться катастрофическими последствиями, вызывая болезни и смерть организмов и должны отсутствовать в нормальных условиях существования организмов.

По способу приспособления адаптации можно разделить на 3 вида:

физиологические, заключающиеся в изменении физиологии организмов (например, особенности ферментативного набора в пищеварительном тракте);
этологические, заключающиеся в поведенческих изменениях (сезонные миграции, спячка и т.д.);
морфологические адаптации, заключающиеся в изменении строения организма (изменения строения листов у растений, обитающих в пустынях и т.д.).

Помимо вышеперечисленных, выделяют адаптации, основанные на способе добычи пищи и воды (длинная шея жирафов, длинные корни растений в пустыне); на защитных способностях (иглы у ежа, полосы у зебр); на способностях к поиску и привлечению партнеров у животных и опылению у растений (яркий окрас у птиц, пение, запах и цвет цветков и т.д.).

Таким образом, адаптация является сложным фактором эволюции живых организмов, обеспечивающим и поддерживающим их существование на нашей планете.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Конспект лекции по разделу Биология (дисциплины Естествознание) на тему:

Цель занятия: углубить знания об экологических факторах и закономерностях влияния их на организмы и окружающую среду, сформировать у студентов экологическое сознание , понимание роли человека в окружающей среде.

Образовательные : научить объяснять влияние экологических факторов на живые организмы.

Развивающие: развивать у студентов мыслительные способности, умение синтезировать и анализировать полученные знания, развивать речь и память, продолжить формирование умений и навыков работы в группе.

Воспитывающие: сформировать интерес к науке экологии и желание изучать её закономерности, воспитывать экологическую культуру и навыки самостоятельной работы.

1. Экологические факторы и их классификация.
Экологические факторы – это отдельные элементы среды обитания, которые воздействуют на организмы. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. По природе экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы – компоненты неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на организм. Их делят на следующие группы:

– климатические факторы (свет, температура, влажность, ветер, атмосферное давление и др.);

– геологические факторы (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.);

– орографические факторы, или факторы рельефа (высота местности над уровнем моря, экспозиция местности – положение местности по отношению к сторонам света и др.);

– эдафические, или почвенно-грунтовые факторы (химический состав, плотность, структура, рН и др.);

– гидрологические факторы (течение, соленость, давление и др.).

Иначе абиотические факторы делят на физические и химические.

Биотические факторы – воздействие на организм других живых организмов.

В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы:

– внутривидовые факторы – это влияние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.);

– межвидовые факторы – это влияние на организм особей других видов (волка на зайца, сосны на березу и т.д.).

В зависимости от принадлежности к определенному царству биотические факторы подразделяют на четыре основные группы:

– фитогенные факторы – это влияние растений;

– зоогенные факторы – влияние животных;

– микогенные факторы – влияние грибов;

– микробогенные факторы – влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших).

По типу взаимодействия различают протокооперацию, мутуализм, комменсализм, внутривидовую и межвидовую конкуренции, паразитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм.

Антропогенные факторы – деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и др.).

При этом различают воздействие человека как биологического организма (потребление пищи, дыхание, выделение и т.д.) и его хозяйственную деятельность (сельское хозяйство, промышленность, энергетика, транспорт, бытовая деятельность и т. д.). Факторы, связанные с хозяйственной деятельностью человека, называются техногенными.

В зависимости от характера воздействий антропогенные факторы делят на две группы:

– факторы прямого влияния – это непосредственное (прямое) воздействие человека на организм (скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы и т. д.);

– факторы косвенного влияния – это опосредованное (косвенное) воздействие на организм (загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, беспокойство и т.д.).

Разные экологические факторы обладают различной изменчивостью в пространстве и во времени. Одни из них относительно постоянны (например, сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (например, температура и влажность воздуха, сила ветра).

2. Приспособления организмов к влиянию различных экологических факторов

Влияние внешних факторов на форму организмов.

Условия существования живых организмов удивительно разнообразны. Для одних жизненное пространство ограничено единственной клеткой, для других оно охватывает целый континент или весь мировой океан. В зависимости от того, где и как существуют живые организмы, на них действуют разнообразные экологические факторы, находящиеся в сложном взаимодействии между собой. Приспособленность живых организмов к конкретным условиям, в которых они могут нормально существовать и оставлять потомство, называется адаптацией. Следует помнить, что любая адаптация представляет собой результат эволюции.

На организменном уровне все адаптации можно разделить на:

морфологические; анатомические; физиологические; биохимические;

этологические, или поведенческие.

В зависимости от условий обитания, каждый из этих типов адаптаций имеет свои особенности.

Для животных, пассивно перемещающихся в водной среде, характерен совершенно иной облик. Для них важна легкость тела и большая площадь его поверхности. Чаще всего эти животные прозрачны, что делает их практически невидимыми в толще воды.

Рис. 2. Парящие в воде (планктонные) животные: радиолярия, веслоногий рачок, медуза

Рис. 1. Быстро плавающие (нектонные) животные: акула, пингвин, дельфин, тюлень монах, кит, кальмар

Рис. 2. Парящие в воде (планктонные) животные: радиолярия, веслоногий рачок, медуза

Сходные принципы освоения среды обитания приводят к выработке сходных морфологических адаптаций. В основе этого процесса может лежать конвергенция, или схождение признаков. Она представляет собой процесс независимого образования сходных черт строения у преимущественно неродственных организмов, обитающих в сходных условиях среды.

При этом сходным образом устроены различные по происхождению органы, то есть аналогичные. Примером могут служить копательные конечности крота (млекопитающее) и медведки (насекомое), а также крылья птиц (хордовые) и бабочек (насекомые).

Рис. 1. Конвергенция передних конечностей млекопитающего и насекомого

Рис. 2. Положение глаз и ноздрей у амфибиотических позвоночных животных как пример параллелизма.

Слева направо: лягушка, крокодил, бегемот

Следует помнить, что любая приспособленность помогает организмам выжить только во вполне определенных условиях среды. Однако, даже в этих условиях она эффективна далеко не всегда. Незаметный на снегу заяц беляк, тем не менее, хорошо виден на фоне темных стволов деревьев. При изменении условий среды возникшие ранее адаптации, чаще всего, оказываются бесполезными. Известно, что резцы грызунов отличаются постоянным ростом. Благодаря тому, что грызуны питаются твердой пищей, их резцы постоянно стачиваются. Но если крысам давать только мягкий корм, резцы вырастают настолько, что не позволяют животному питаться.

Все это свидетельствует о том, что адаптации живых организмов не абсолютны, а относительны.

Нередко сходные морфологические адаптации возникают в результате параллельной эволюции, или параллелизмов. Она характеризуется независимым образованием сходных черт строения у преимущественно родственных организмов, обитающих в сходных условиях среды. В этом случае сходно устроены одинаковые по происхождению органы, то есть гомологичные.

Так, расположенные на одном уровне глаза и ноздри, позволяющие наблюдать за происходящим на поверхности и одновременно дышать, оставаясь полностью под водой, характерны для нескольких групп позвоночных животных: амфибий, рептилий и млекопитающих.

Читайте также: