Адаптация водных организмов к условиям обитания реферат

Обновлено: 05.07.2024

Адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — это динамический процесс, благодаря которому подвижные системы живых организмов, несмотря на изменчивость условий, поддерживают устойчивость, необходимую для существования, развития и продолжения рода. Именно механизм адаптации, выработанный в результате длительной эволюции, обеспечивает возможность существования организма в постоянно меняющихся условиях среды.

Биологическая адаптация — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.

Целью моей работы является изучение биологических и социальных аспектов адаптации человека, ее опосредованный характер.

1. Биологические и социальные аспекты адаптации человека

Экология человека (или социальная экология) — это область экологии, изучающая взаимодействие человеческого общества и окружающей среды. Она выделилась (сформировалась) в 70-е гг. XX века как самостоятельный раздел общей экологии, главной особенностью которого является междисциплинарный характер, т.к. в нём обобщены социологические, философские, географические, естественно-научные и медико-биологические проблемы.

Экология человека изучает закономерности возникновения, существования и развития антропоэкологических систем. Размеры таких систем различны в зависимости от численности и характера организации человеческих популяций. Это могут быть изоляты, демы, нации, наднациональные ассоциации (различающиеся по способу производства, укладу жизни) и, наконец, человечество в целом.

Большое значение в определении размера антропоэкологической системы имеют природные условия: наиболее многочисленные современные популяции, объединяющие более 80% человечества, обитают на 44% суши в области тропических лесов и саванн. В засушливых зонах (18% суши) обитает лишь 4% населения.

Благодаря биосоциальной природе человека адаптации его к условиям обитания имеют отчасти биологическую, психологическую и социальную природу. В настоящее время преобладающее значение для освоение человеком новых сред обитания и создания лучших условий жизни в уже освоенных средах имеют социально-гигиенические мероприятия, результатом которых служит совершенствование комфорта в местообитаниях людей. Адаптации создаются по отношению к факторам как природной, так и искусственной Среды, поэтому они носят не только экологический, но и социально-экономический характер.

Каждый человек представляет собой индивидуальность, поэтому экологические и социальные адаптации дополняются психологическими. Индивидуальные и групповые адаптации человека в отличие от биологических адаптаций других организмов обеспечивают наряду с выживанием и воспроизведением потомства выполнение им социальных функций, важнейшей из которой является трудовая деятельность.

Важную роль в процессе экологической адаптации человека играет состояние естественных приспособительных и защитных механизмов, составляющих биологическое наследство людей. Достаточно демонстративно эта роль выявляется при переходе в местообитания с экстремальными условиями, которые проявляются благодаря наличию на заселяемой территории экологического фактора или комбинации факторов, оказывающих на здоровье человека выраженное неблагоприятное воздействие.

Таким образом, длительное существование групп людей на территориях, различающихся преобладающими климатическими факторами, привело к образованию воспроизводящихся в ряду поколений комплексов физиологических и психосоматических признаков. Эти комплексы соответствуют экологическим типам людей и обусловливают более высокий уровень приспособленности к проживанию в определенной биогеографической среде за счет адаптивных процессов. Такое положение свидетельствует об относительности понятия экстремальности природных условий в тех или иных регионах планеты. Вместе с тем перед человечеством стоит задача последующего освоения и заселения малокомфортных территорий — пустынь и полупустынь, высокогорных, полярных, тропических районов (на долю которых приходится 69% поверхности), космоса.

Благодаря наиболее высокому уровню организации человека, которого он достиг как биосоциальное, его взаимоотношение со средой обитания имеют существенные особенности.

Во-первых, человек в отличие от животных не только пользуется природными ресурсами, но, действуя на окружающую среду целенаправленно и осознано, господствует над ней, адаптирует условия к своим потребностям. Это достигается благодаря наличию высокоорганизованной психики (психосоматическая адаптация), что позволяет ему заселять самые разнообразные условия обитания.

Во-вторых, человечество представляет собой единственный на Земле вид, обитающий повсеместно, что превращает его в экологический фактор с глобальным распространением влияния. Благодаря воздействию на все главные компоненты биосферы влияние человечества достигается в самых отдаленных экологических зон планеты. Печальным примером этому служит, в частности, обнаружение ДДТ в печени пингвинов и тюленей, отловленных в Антарктиде, где никогда ни один из этих инсектицидов не применялся. Еще одна особенность человека как экологического фактора заключается в активном, целенаправленным, осознанном воздействии на окружающую среду. Сознание человека обращается им на изменение Среды обитания. Экологический оптимум существования человека на основе его биологических и психических процессов ограничен, и возможность широкого расселения достигается не путем изменения людьми их собственной физиологии и психики, а путем создания очеловеченной Среды.

Созданием вокруг себя искусственной среды обусловливается также и специфика человека как объекта действия экологических факторов. Это действие всегда опосредовано результатами производственной деятельности людей. В результате естественные экосистемы вытесняются антропогенными экосистемами, абсолютно доминирующим экологическим фактором которых является сам человек. Среда обитания человека таким образом включает биоприродный и социально-культурный компоненты, или естественную и искусственную Среды. Причем, в естественной и культурной средах человек представлен как биосоциальное существо.

Факторы естественной и искусственной среды оказывают на человека постоянное влияние. Результаты действия природных факторов, различающихся в различных районах обитаемой части планеты, на протяжении истории человечества проявляются в настоящее время в экологической дифференциации населения Земного шара, подразделении его на расы и адаптивные типы. Социальные факторы обусловливают образование и закономерную смену хозяйственно-культурных типов сообщества людей (охотники, рыболовы и т. п.). Биологические характеризуют формирования этносов (народы, нации).

Формирование хозяйственно-культурных типов и этносов зависит от естественной среды обитания людей. Эта зависимость была наиболее сильна на ранних стадиях развития человеческого общества. Однако уже тогда и особенно в более поздние периоды развития человечества зависимость формирования хозяйственно-культурных и этнических типов от природных условий опосредовалась уровнем социально-экономического и культурного развития народа. На всех этапах истории общество осознано приспосабливает окружающую среду к собственным нуждам. Инструментом этого приспособления, связующим звеном между естественной и очеловеченной средой, служит разум и направленная трудовая деятельность людей, в процессе которой человек создает хозяйственную и культурную среду, от которой зависят образ жизни, показатели здоровья, структура заболеваемости.

Главная линия развития экологии человека в настоящее время нацелена на решение проблем управления средой, выработку путей рационального природопользования, оптимизации условий жизни людей в различных антропоэкологических системах.

2. Биологические и социальные аспекты адаптации населения

Главная отличительная черта антропоэкологических систем — наличие в их составе человеческих сообществ, которым в развитии всей системы принадлежит доминирующая роль. Сообщества людей различаются по способу производства материальных ценностей и структуре социально-экономических отношений. Активностью сообществ людей на занимаемой территории определяется уровень воздействия их на окружающую среду. Развивающиеся сообщества (например, в период индустриализации) характеризуются ростом численности населения и увеличением потребностей его в продуктах питания, сырье, водных ресурсах, размещении отходов. В таких сообществах увеличена нагрузка на природную среду, интенсифицировано использование биотических и абиотических факторов.

В антропоэкологических системах процессы осуществляются в двух главных направлениях: 1) изменяются биологические и социальные показатели индивидуумов и сообщества в целом как ответ на требования, предъявляемые человеку средой; 2) осуществляется перестройка самой среды для удовлетворения требований человека. В истории человечества усиливалась роль второго направления.

Адаптации человека к условиям обитания имеют частично экологическую, но главным образом социальную природу. Адаптации формируются по отношению к факторам как природной, так и искусственной среды, поэтому они носят не только экологический, но и социально-экономический характер. Экологические и социально-экономические адаптации дополняются психологическими адаптациями, поскольку каждый человек индивидуален.

Индивидуальные и групповые адаптации человека, в отличие от биологических адаптации растений и животных, обеспечивают наряду с выживанием и воспроизведением потомства выполнение им социальных функций, важнейшей из которых является общественно — полезный труд. Индивидуальные и групповые адаптации человека включают оптимизацию условий жизни и производственной деятельности (устройство жилищ и других помещений, конструкцию одежды, организацию питания и водоснабжения, рациональный режим труда и отдыха, сознательную тренировку организма и др.).

Хотя в основе адаптации человека лежат социально-экономические механизмы, важная роль принадлежит также естественным приспособительным и защитным механизмам, которые составляют биологическое наследство человека. Хорошо иллюстрируется роль естественных механизмов при переходе человека в экстремальные условия местообитаний (высокогорье; Арктика с её суровым климатом, необычными атмосферными явлениями и пониженным содержанием микроорганизмов в почвах и воздухе, специфической сменой дня и ночи). Как правило, люди, привыкшие жить в умеренных широтах, при перемещении в Заполярье болезненно реагируют на перемены, испытывают болезненные ощущения и длительно могут находиться в ухудшившемся состоянии (повышается артериальное давление, учащается пульс, падает работоспособность, снижается до 3000-3500 в 1 мм3 количество лейкоцитов). По прошествии определённого времени функциональные показатели возвращаются к нормальному уровню, восстанавливается работоспособность, оперативная память, защитные механизмы организма. Происходит акклиматизация человека к новым условиям обитания, основным критерием которой является восстановление высокого уровня трудоспособности. В основе акклиматизации лежат естественные приспособительные механизмы организма человека.

Продолжительное проживание групп людей на территориях, различающихся климатическими, алиментарными и другими экологическими факторами, привело к образованию воспроизводящихся в ряду поколений признаков и их комплексов. В результате возникли экологические типы людей, обладающие более высоким уровнем приспособленности (за счёт естественных адаптационных механизмов) к проживанию в конкретной биогеографической среде.

Однако перед человечеством стоит серьёзная задача более глубокого освоения мало — или совсем незаселённых территорий, которые составляют 71% поверхности Земли (пустыни, полупустыни, высокогорные, полярные, тропические районы, дно морей и океанов). Кроме того, человек в результате своей хозяйственной деятельности сам создаёт экстремальные условия среды, к которым ему необходимо адаптироваться. Это также одна из серьёзных медико-биологических проблем экологии человека.

3. Опосредованный характер адаптации

Адаптации человека к факторам окружающей среды носят опосредованный характер.

Действие экологических факторов всегда опосредовано результатами производственной деятельности людей. В процессе труда человек своей собственной деятельностью опосредует, регулирует и контролирует обмен веществ между своим организмом и природой. К тому же естественные экосистемы в настоящее время всё больше вытесняются антропогенными экосистемами, в которых человек является абсолютно доминирующим экологическим фактором.

У животных, обитающих в водной среде, по сравнению с растениями адаптивные особенности более многообразны, к ним относятся такие, как анатомо-морфологические, поведенческие и др.

1. Животные, обитающие в толще воды, обладают в первую очередь приспособлениями, которые увеличивают их плавучесть и позволяют противостоять движению воды, течениям.

2.Донные же организмы вырабатывают приспособления, которые препятствуют поднятию их в толщу воды или уменьшают плавучесть, что позволяет удержаться на дне, включая и быстро текущие воды.

3. У мелких форм, живущих в толще воды, отмечается редукция скелетных образований. Так, у простейших раковины обладают пористостью, кремневые иглы скелета внутри полые.

4.Удельная плотность гребневиков, медуз уменьшается благодаря наличию воды в тканях.

5. Скопление капелек жира в теле (ночесветки, радиолярии) способствует увеличению плавучести. Крупные скопления жира наблюдаются у некоторых ракообразных, рыб и китообразных

6. Плавательные пузыри, наполненные газом, которые имеют многие рыбы снижают удельную плотность тела и тем самым повышают плавучесть. У сифонофор развиты мощные воздухоносные полости.

7.Для животных, пассивно плавающих в толще воды, характерно не только уменьшение массы, но и увеличение удельной поверхности тела.

8. Большая группа животных, обитающих в пресной воде, при передвижении использует поверхностное натяжение воды (поверхностную пленку). По поверхности воды свободно бегают клопы водомерки, жуки вертячк и др..

9. Активное плавание у животных осуществляется с помощью ресничек, жгутиков, изгибания тела, реактивным способом за счет энергии выбрасываемой струи воды.

10.У крупных животных нередко имеются специализированные конечности (плавники, ласты), тело их обтекаемой формы и покрыто слизью.

11. Только в водной среде встречаются неподвижные, ведущие прикрепленный образ жизни, животные. Это такие, как гидроиды и коралловые полипы, морские лилии, двустворчатые.

12. Водные животные большей частью пойкилотермны. У гомойтермных же, например, млекопитающих (китообразные, ластоногие) образуется значительный слой подкожного жира, который выполняет теплоизоляционную функцию.

13.Глубоководные животные отличаются исчезновением или слабым развитием известкового скелета, увеличением размеров тела, нередко — редукцией органов зрения, усилением развития осязательных рецепторов..

14. Поддержание постоянного осмотического давления осуществляется с помощью регулярного удаления поступающей в организм воды с помощью пульсирующих вакуолей и органов выделения.

15.Целый ряд гидробионтов обладают особым характером питания — это отцеживание или осаждение взвешенных в воде частиц органического происхождения, многочисленных мелких организмов. Характерен для пластинчатожаберных моллюсков, сидячих иглокожих, асцидий, планктонных рачков и др. Животные-фильтраторы выполняют важную роль в биологической очистке водоемов.

16. Жизнь в постоянных сумерках или во мраке сильно ограничивает возможности зрительной ориентации гидробионтов.

17. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе, и ориентация на звук у гидробионтов развита лучше зрительной.

18. 300 видов рыб способны генерировать электричество и использовать его для ориентации и сигнализации.

19.Водным организмам свойствен древний способ ориентации — восприятие химизма среды. Хеморецепторы многих гидробионтов (лососи, угри и др.) обладают чрезвычайной чувствительностью. В тысячекилометровых миграциях они с поразительной точностью находят места нерестилищ и нагула.

20. Смена условий в водной среде вызывает определенные поведенческие реакции организмов, например, вертикальные (опускание вглубь, поднятие к поверхности) и горизонтальные (нерестовые, зимовальные и нагульные) миграции животных.

21.Общими особенностями обитателей пересыхающих водоемов является способность давать за короткие сроки многочисленное потомство и переносить длительные периоды без воды, переходя в состояние пониженной жизнедеятельности —гипобиоза.

Среда обитания — часть природного мира, окружающая живые организмы биосферы и оказывающая на них какое-либо воздействие.

Начальная среда жизни — вода. В водной среде обитания зародилась жизнь. В процессе исторического развития и адаптации большинство организмов заселили наземно-воздушную среду. Данный процесс привел к образованию наземных растений и животных. Благодаря эволюции, эти организмы адаптировались к новым условиям жизни.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Среда, в которой обитают организмы, подвержена воздействию разнообразных факторов, склонных к изменениям. Организмы обладают способностью отражения в себе параметров окружающей среды. Жизнь вышла из воды на сушу. В процессе развития живые организмы преобразовывают литосферу, представляющую собой верхний слой суши. В результате таких процессов были образованы почвы, которые стали третьей средой обитания. Виды особей отличаются по типу энергии и обмену веществ, который необходим для их нормального развития.

Внешние факторы по-разному влияют на жизнь организмов, обитающих в воде. Исходя из данного принципа, в биологии факторы бывают:

Наиболее важными факторами являются:

механические и динамические параметры дна и воды;
температурные показатели;
уровень освещенности;
количество веществ, взвешенных и растворенных в воде.

Водная среда обитания в виде гидросферы составляет около 71% от всей площади Земли. Объем воды равен около 1,46 миллиардов кубических километров, 95% от которого составляет Мировой океан. Пресная вода включает 85% ледниковой и 14% подземной. Свыше 0,6% от общего объема воды составляют такие образования, как озера, пруды, водохранилища, болота, реки и ручьи. Примерно 0,35% воды находится в почве и атмосфере.

Жизнедеятельность живых организмов определяется физическими свойствами воды. Большим значением обладают термические свойства:

большая теплоемкость;
низкая теплопроводность;
высокая скрытая теплота испарения и плавления;
свойство расширяться перед замерзанием.

Вода является хорошим растворителем. Благодаря этому свойству, она насыщена неорганическими и органическими веществами, составляющими рацион питания обитателей водной среды. Вещества транспортируются внутри организмов за счет воды, происходит выделение продуктов распада.

С помощью высокого поверхностного натяжения вода может удерживать на поверхности объекты живого и неживого типа, заполняет капилляры, что позволяет наземным растениям питаться. За счет прозрачности воды обеспечиваются условия для протекания процессов фотосинтеза на большой глубине.

К минусам водной среды модно отнести:

небольшую концентрацию кислорода;
низкий уровень освещенности;
относительно высокое давление, которое повышается по мере погружения.

Преимущества водной среды заключаются в следующем:

относительная стабильность среды с точки зрения перепадов температуры и давления;
среда более просторна по сравнению с почвенной средой;
плотность воды, что делает ее фактически экзоскелетом для определенных видов живых организмов;
защита обитателей от ультрафиолетового излучения.

Основные абиотические факторы водной среды

Жизнь и развитие водных организмов определяются характеристиками водной среды. В этих процессах огромное значение имеют ключевые абиотические факторы:

температурный режим;
плотность и вязкость;
прозрачность и световой режим;
соленость водной среды;
кислород;
углекислый газ;
кислотность водной среды.

Температурный режим

В современном описании Мировой океан характеризуется сравнительно небольшими перепадами температуры от - 2 до + 36 градусов. Пресные внутренние водоемы, характерные для умеренных широт, обладают температурой на поверхности от – 0,9 до +25 градусов.

В виде исключения можно рассмотреть термальные источники, которые могут быть теплыми, горячими и кипящими с температурой до +100 градусов.

Благоприятным принято считать такой температурный режим, при котором отсутствуют чрезмерно высокие температуры, приводящие к свертыванию белков, а также не характерны слишком низкие температуры, при которых не возможны ферментные процессы.

Плотность и вязкость воды

Вода по плотности превосходит аналогичные характеристики воздуха в 800 раз. В связи с этим водные растения достаточно слабо, либо вообще не развивают механическую ткань, предназначенную для повышения прочности организма. Таким образом, достигается хорошая эластичность стеблей растений, способных достаточно просто изгибаться.

Представители водных растений в большинстве своем характеризуются плавучестью и способностью сохранять взвешенное состояние, находясь в толще воды. В процессе они то поднимаются ближе к поверхности, то погружаются на глубину. Покровы многих водных животных защищены специальной слизью, что позволяет существенно снизить трение при их передвижении под водой. Также обитатели водной среды обладают обтекаемой формой тела.

В зависимости от глубины меняется давление, которое испытывают на себе организмы. С увеличением глубины водной среды на 10 метров, давление повышается на 1 атм. Глубоководные животные обладают рядом приспособлений, позволяющих им существовать в условиях высокого давления до 1000 атм. Обитатели поверхности воды не сталкиваются с подобными нагрузками.

Прозрачность и световой режим водной среды

Данные факторы в природе оказывают особо сильное влияние на растения, для которых характерен фотосинтез. В том случае, когда вода в водоеме мутная, растения перемещаются на поверхностный слой водной среды. Если степень прозрачности воды достаточна, то растительные организмы обитают на значительной глубине.

Такая специфика, как мутность воды, обеспечивают большие массы взвешенных в ней частиц в виде минеральных веществ, включая глину и ил, и микроскопических организмов. Данные факторы являются барьером для проникновения солнечного света.

Световой режим определяется снижением освещенности по мере увеличения глубины. При разной длине волны лучи солнечного света характеризуются неодинаковым поглощением:

с высокой скоростью поглощаются лучи красного спектра;
сине-зеленые лучи способны проникать на большую глубину.

При увеличении глубины среда меняет окрас:

зеленоватый;
зеленый;
голубой;
синий;
сине-фиолетовый;
постоянный мрак.

Таким образом, определяется зависимость цвета водорослей. Организмы с зеленым окрасом сменяются бурыми и красными, чьи пигменты обладают большей приспособленностью к среде, чтобы улавливать солнечные лучи с более короткими длинами волн.

Соленость воды

Мировой океан включает в состав совокупность практически всех элементов, которые встречаются на планете.

Массу веществ минерального происхождения в граммах, которые растворены в 1 литре воды, называют соленостью.

Соленость измеряют в промилле, что определяет содержание 1 грамма минералов в 1 литре воды.

Для морей характерно превышение испарения над осадками и стекающими в них пресными водами с материков. Соленость в этом случае составляет до 40-45 промилле, что является высоким значением. В том случае, когда объем осадков и стоков превышает объем испаряющейся воды, вода становится пресной. В условиях подземных источников с водой, соленость которой превышает 270 Ко, невозможна жизнь.

В среднем соленость воды составляет примерно 35 промилле, то есть один литр воды содержит примерно 35 грамм растворенных солей, в том числе хлоридов, сульфатов, карбонатов.

Явление осмоса напрямую связано с соленостью водной среды.

Осмос представляет собой одностороннюю диффузию веществ, которые растворены в воде, через клеточную полупроницаемую мембрану.

Клеточные мембраны отличаются достаточно высокой проницаемостью для воды и практически не проницаемы для веществ, которые растворены в клеточном соке. Уникальным механизмом осморегуляции обладают рыбы, обитающие в водоемах с пресной и морской водой. Так как осмотическое давление внешней среды и внутри тела отличается, в организм постоянно поступает вода, что заставляет гидробионтов пресных вод удалять ее интенсивно. В связи с этим, организмы характеризуются ярко выраженными механизмами осморегуляции. Соли в тканях морских организмов и в окружающей среде характеризуются схожей концентрацией. Исходя из таких условий, у них не развиты осморегуляторные функции в той степени, как у обитателей водоемов с пресной водой, что послужило препятствием к распространению морских организмов в пресной среде обитания.

Кислород

Водная среда в определенной степени насыщена кислородом. Он попадает в воду двумя способами:

из атмосферы;
в результате фотосинтеза зеленых растений.

Животные отличаются в зависимости от потребности в кислороде. К примеру, особенностью форели и гольяна является чувствительность к нехватке кислорода. В связи с этим данные виды обитают в хорошо перемешиваемых водах с быстрым течением и низкой температурой. Плотва, ерш, карась неприхотливы к данному фактору, а личинки комаров хирономид и малощетинковые черви трубочники живут на большой глубине в условиях практически полного отсутствия кислорода. Если температура воды понижается, то кислород, как и другие газы, растворяется лучше.

Углекислый газ

Растворение углекислого газа в воде по сравнению с кислородом происходит в 35 раз интенсивнее в условиях температуры 0 градусов. Концентрация углекислого газа в водной среде практически в 700 раз превышает его содержание в атмосфере, откуда он попадает в воду.

Углекислота по большей части представлена в водной среде в виде карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов. Благодаря углекислому газу, реализован процесс фотосинтеза у водных растений. Также он необходим для образования известковых скелетных залежей беспозвоночных животных.

Кислотность воды

Кислотность водной среды характеризуется водородным показателем pH. Величина является отрицательным десятичным логарифмом концентрации ионов водорода в водной среде при температуре в 22 градуса, рассчитывается в молях на литр. Для анализа используют универсальную индикаторную бумагу. Исходя из полученных данных, она может быть:

По мере увеличения глубины кислотность воды повышается. Большая часть видов пресноводных рыб обитают в среде с кислотностью со значением водородного показателя от 5 до 9. Если pH менее 5, такие условия могут привести к массовой гибели рыб. В том случае, когда pH более 10, на гибель обречены все рыбы и многие животные.

Экологические группы организмов водной среды

Водная среда обитания отличается специфическими условиями жизни. Организмы распределяются в воде в зависимости от температуры, света, водных течений, давления, растворенных газов, солей. Морские и континентальные воды обладают различными условиями жизни. Морская вода представляет собой более благоприятную среду, которая близка к физиологическому раствору. Водоемы континентов менее благоприятны для организмов. Выделяют основные экологические группы организмов водной среды:

Бентос представляет собой организмы, прикрепленные к грунту, лежащие на нем или обитающие в толще осадков (фитобентос, бактериобентос и зообентос).
Перифитон в виде животных и растений, для которых характерно прикрепление или удержание на стеблях и листьях растений, либо любых поверхностях, которые возвышаются над дном и плавают по течению воды.
Планктоном называют растительные или животные организмы, которые свободно плавают в водной среде.
Нектон представляет собой активно перемещающиеся в воде организмы, которые отличаются обтекаемой формой тела, не связанные с дном. К ним относят кальмаров, рыб, китов, ластоногих и других обитателей водной среды с характерными особенностями.
Нейстон в виде микроорганизмов, растений и животных, местом обитания которых является поверхность воды, расположенная между водной и воздушной средами. Примерами являются бактерии, простейшие, водоросли, личинки.
Плейстоном называют гидробионты, которые частично находятся в воде и над ее поверхностью. К данной группе относят парусников, сифонофоров, ряску и членистоногих.

Многие виды организмов обитают в реках. Их называют потамобионтами.

Обитатели и животные

В воде обитают многие организмы. В процессе жизнедеятельности они поглощают необходимые вещества в виде пищи, воды и газов. Таким образом, при всем разнообразии водных организмов для каждого из них характерно наличие определенных приспособлений к особенностям обитания в водной среде. Такие особенности определяют физические и химические свойства воды.

В толще воды стабильно парят мелкие растения и животные, для которых характерно взвешенное состояние. Они могут парить, благодаря не только выталкивающей силе воды из-за ее физических свойств, но и наличию особых приспособлений у самих организмов, к примеру, многочисленных выростов и придатков, с помощью которых поверхность тела увеличивается, что повышает трение об окружающую жидкость.

Тела таких животных, как медуз, характеризуются плотностью, близкой к плотности воды. Они обладают специальной формой тела в виде парашюта, чтобы удерживаться в толще воды.

Активные пловцы такие, как рыбы, дельфины и тюлени, имеют веретенообразную форму тела и конечности в виде ласт. Кроме того, такие организмы достаточно легко перемещаются в воде, благодаря внешним покровам с особым строением и свойством выделять специальную смазку, представляющую собой слизь, снижающую трение о воду.

Вода отличается достаточно высокой теплоемкостью, то есть способностью запасать и удерживать тепло. Данный фактор исключает резкие температурные перепады, что не характерно для суши. Водоемы, глубина которых велика, обладают низкой температурой. Организмы способны жить даже в таких условиях за счет специальных приспособлений, образованных, благодаря стабильной температуре. Огромные океанские глубины являются средой обитания некоторых животных. Растения же приспособлены к жизни только в верхнем слое воды, куда проникает солнечный свет, необходимый для фотосинтеза.

Приспособления для дыхания обитателей водной среды:

Животные, обитающие в водоемах, дышат кислородом, который растворен в воде. Процесс данного характера обеспечен наличием особых органов дыхания, необходимых для извлечения кислорода из воды, которые называют жабрами. Жабры есть у рыб, головастиков лягушек и тритонов, жаберных моллюсков.
В том случае, когда животный организм обитает в воде и дышит воздухом атмосферы, для него характерны специальные приспособления в виде трахей. Так дышат жуки-плавунцы, водяные скорпионы.
Некоторые из животных используют воздух из тканей водных растений, например, водяной ослик.
Дыхание легочных моллюсков таких, как большой прудовик и катушка, осуществляется путем поглощения атмосферного воздуха с помощью мантийной полости, которая играет роль легкого. Эти организмы регулярно поднимаются на поверхность воды и в процессе передвижения с нижней стороны поверхностной пленки засасывают атмосферный воздух через единственное дыхательное отверстие.
Некоторым видам приходится выживать в условиях недостатка кислорода в водной среде. К примеру, личинки комаров-дергунов или звонцов, которых называют мотылем, накапливают кислород путем его прочного связывания по средствам гемоглобина в крови.
Малоподвижные животные перемещают водные массы вокруг своего тела, чтобы обеспечить приток кислорода к организму. Такой способ дыхания является отличительной чертой двустворчатых моллюсков и ракообразных пиявок.

Способы передвижения животных в водной среде:

плавники и хвосты у рыб;
хвосты и не широкие плавники у личинок лягушек;
лапы с перепонками у водоплавающих птиц;
веслообразные лапы у насекомых;
конечности с коготками позволяют ползать по дну личинкам некоторых насекомых, водяному пауку, водным клещам;
волнообразно сокращая мускулы тела, перемещаются брюхоногие моллюски;
за счет скольжения движутся в воде водомерки и вертячки.

Организмы, обитающие в водной среде, обладают разными приспособлениями, с помощью которых питаются:

Водная среда определяет в силу каких-то особенностей форму тела животных:

обитатели водоемов с быстрым течением обладают уплощенным или веретенообразной легко обтекаемой формой тела;
животные, которые живут в стоячей воде, имеют не обтекаемое и короткое тело.

Явления адаптации в живой природе возникли со времени появления живых объектов на Земле и стали важнейшей теоретической проблемой, в которой возникают и требуют постоянного разрешения новые коллизию связанные как с общей эволюцией Земли, так и с обострившимися проблемами, вызванными деятельностью человека [Матишов, 2005].
Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться [Чернова, 2004].

Содержание работы

Введение………………………………………………………………………….3
1 Механизм возникновения адаптаций……………………………………4
2 Классификация адаптаций. Генетические пределы адаптаций………..7
3 Возможности адаптаций организмов к изменениям условий среды. 16
4 Адаптации к экстремально высоким и низким температурам………..29
5 Экологическая валентность…………………………………………..…45
6 Пределы выносливости организмов……………………………………48
Заключение……………………………………………………………………. 51
Список используемой литературы………

Файлы: 1 файл

Курсовая работа.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра геоэкологии и природопользования

Допустить к защите –

канд. хим. наук, доц.

_________________ С.Н. Болотин

Работу выполнила Щербакова Дария Владимировна

Фамилия Имя Отчество

Нормоконтролер канд. биол. наук., доц. Ю.А. Постарнак

должность, учен. степень Подпись Дата Ф.И.О.

Краснодар, 2012
СОДЕРЖАНИЕ

1 Механизм возникновения адаптаций……………………………………4

2 Классификация адаптаций. Генетические пределы адаптаций………..7

3 Возможности адаптаций организмов к изменениям условий среды. 16

4 Адаптации к экстремально высоким и низким температурам………..29

5 Экологическая валентность…………………………………………..… 45

6 Пределы выносливости организмов……………………………………48

Список используемой литературы…………………………………………….53

ВВЕДЕНИЕ

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться [Чернова, 2004].

Основной целью моей курсовой работы является рассмотрение адаптаций организмов к условиям окружающей среды. Задачи курсовой работы: рассмотрение механизмов возникновения адаптаций, их классификация, возможности адаптаций организмов к изменениям условий окружающей среды, рассмотреть адаптации организмов к экстремальным высоким и низким температурам и пределы выносливости организмов.

1 Механизм возникновения адаптаций

Адаптация – приспособление организмов и видов к среде – фундаментальное свойство живой природы. Среда обитания любого живого существа, с одной стороны, медленно и неуклонно изменяется на протяжении жизни многих поколений соответствующего биологического вида, а с другой стороны, она предъявляет организму разнообразные требования, меняющиеся в короткие отрезки индивидуальной жизни [Николайкин, 2004].

В широком смысле слова под адаптацией понимается гармония организмов (в том числе и популяций, видов) со средой обитания. В узком смысле под адаптацией понимают специальные свойства, способные обеспечить выживание и размножение организмов в конкретной среде. Из этого ясно, что адаптации являются относительными: адаптация к одним факторам среды не обязательно останется таковой в других условиях.

При формировании адаптации происходит превращение случайного (элементарного адаптационного явления) в необходимое для популяции и вида формирование признаков и свойств. Случайные наследственные изменения в ходе эволюции направленно (и творчески) перерабатываются отбором для создания адаптаций.

Совершенство всякого приспособления определяется внешней средой, поэтому приспособление всегда относительно. Приспособление к одним условиям, к одному уровню организации, оно перестает быть таковым в других условиях, на других уровнях. Панцирь наземных черепах – надежная защита от многих врагов, но не эффективен против хищных птиц, которые поднимают черепах в воздух и сбрасывают на землю, разбивая панцирь.

2 КЛАССИФИКАЦИЯ АДАПТАЦИЙ

Адаптации – эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамических экологических факторов. Адаптации бывают морфологическими (морфо – форма), физиологическими (меняются физиологические процессы), поведенческими (запугивание, затаивание). Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор [Яблоков, 2006].

Многочисленны примеры физиологических (функциональных) адаптаций. Например, для растений известен комплекс физиолого-биохимических мутаций, приведших к выработке приспособлений, которые связаны с устранением недостатка кислорода: использование кислорода фотосинтеза, нитратов и органических кислот как дыхательного материала, переключение путей метаболизма. Разнообразны и физиологические механизмы приспособления растений и животных к недостатку воды или неблагоприятным температурам. Отбор во всех этих случаях способствовал выживанию и преимущественному размножению индивидуумов – носителей благоприятных мутаций в соответствующих условиях [Яблоков, 2006].

Разнообразные механизмы физиологической адаптации к неблагоприятным условиям выработали птицы и млекопитающие. Многие пустынные животные перед наступление сезона засухи, накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды.птицы и млекопитающие способны регулировать потери воды с поверхности дыхательных путей. Например, верблюд после долго лишение воды резко сокращает испарение как с дыхательных путей, так и через потовые железы. Очень интересны приспособления развивающиеся у ныряющих животных. Многие из них могут сравнительно долго обходиться без доступа кислорода в легкие. Например, тюлени ныряют на глубину 100-200 и даже 600 метров и остаются под водой более чем на час. Им позволяет нырять на столь долгий срок прежде всего большое количество особого пигмента, находящегося в мышцах, – миоглобина. Миоглобин способен связать в 10 раз больше кислорода, чем гемоглобин, находящийся в эритроцитах. У многих организмов возникают и совершенствуются приспособления, облегчающие поиск пищи или партнера для размножения. Самцы непарного шелкопряда улавливают запах ароматической железы самки с расстояния 3 км. У некоторых бабочек чувствительность вкусовых рецепторов в 1000 раз превосходит чувствительность рецепторов человека. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Они различают на расстоянии объекты, если их температур составляет всего 0,2°С. Многие животные прекрасно ориентируются в пространстве с помощью эхолокации: летучие мыши, совы, дельфины. Таким образом строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой признак или свойство носит приспособительный характер, целесообразен в данной среде и в данных жизненных условиях [Мантейфель, 1980].

Морфологические адаптации - это наличие таких особенностей внешнего строения, которые способствуют выживанию и успешной жизнедеятельности организмов в обычных для них условиях. Примером подобных адаптаций является выработанное в процессе длительной эволюции строение организмов, обитающих в воде. Это приспособления к скоростному плаванию у китообразных, к парению в воде у планктонных организмов. Растения, обитающие в пустыне, лишены листьев, и их строение наилучшим образом приспособлено к минимальным потерям влаги [Денисов, 2002].

Поведенческие адаптации проявляются в самых различных формах. Примерами могут служить формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение нормального теплообмена с окружающей средой: создание убежищ, передвижение с целью выбора оптимальных температурных условий, особенно в условиях экстремальных температур [Денисов, 2002].

С эволюционной точки зрения важно не простое описание множества различных адаптаций, а классификация их по происхождению, принадлежности к разным аспектам среды, масштабу.

Пути происхождения адаптаций.

По происхождению различают преадаптивные, комбинативные и постадаптивные адаптации. В случае преадаптации потенциальные адаптационные явления возникают, опережая существующие условия. Мутационный процесс и скрещивание приводят к накоплению в популяциях скрытого (мобилизационного) резерва наследственной изменчивости. Часть его в будущем может быть использована для создания новых приспособлений.

При возникновении адаптаций комбинативным путем существенно взаимодействие новых мутаций друг с другом и с генотипом в целом. Эффект мутаций зависит от той генотипической среды, в состав который они в будущем войдут. Скрещивание особей дает разнообразное сочетание мутантного аллеля с другими аллелями того же и других генов. При этом может быть или усиление (комплиментация), или подавление (эпистаз) его выражения в фенотипе; кроме того, обычно мутантный аллель под действием многих генов проявляется градуировано (полимерия). Во всех случаях создается реальная возможность для быстрой смены одних адаптации другими. Комбинативный путь формирования адаптаций, видимо, распространенный в природе.

Постадаптивный путь возникновения адаптаций связан с редукцией ранее развитого признака и переводом определяющих его реализацию генов в рецессивное состояние (или использованием ранее существующего органа в других целях). При переводе генов, влияющих на развитие редуцируемых органов, в рецессивное состояние они включаются в скрытый резерв наследственной изменчивости. Эти гены сохраняются в генофонде популяций и время от времени могут проявляться фенотипически, например, атавизмы. В случае установления отбором положительной связи между такими генами и новыми условиями новых признаков и свойств.

При постадаптивном пути новые адаптации возникают посредством использования ранее существовавших структур в случае смены их функции. Так, висцеральный скелет у предков позвоночных состоял из жаберных дуг, представленных нерасчлененными кольцами и охватывавших передний конец пищеварительной трубки. Они служили как бы распоркой для пищеварительной трубки, препятствуя ее спаданию. Однако в ходе дальнейшей эволюции с усилением функции дыхания жаберные дуги становятся частью системы нагнетания жидкости. В дальнейшей эволюции жаберные дуги принимают на себя функции хватания и превращаются в челюсти.

Читайте также: