Виды адаптации у людей и животных. Виды адаптации: морфологическая, физиологическая и поведенческая адаптации

Живые организмы приспособлены к тем условиям окружающей среды, в которых длительное время обитали их предки. Приспособления к условиям среды по-другому называются адаптациями. Они возникают в процессе эволюции популяции, образуя новый подвид, вид, род и т. д. В популяции накапливаются разные генотипы, проявляющиеся в разных фенотипах. Те фенотипы, которые наиболее соответствуют условиям среды, получают больше шансов выжить и оставить потомство. Таким образом, вся популяция «насыщается» полезными для данной среды обитания адаптациями.

По своим формам (видам) адаптации бывают разными. Они могут затрагивать строение тела, поведение, внешний вид, биохимию клеток и др. Различают следующие формы адаптаций.

Адаптации строения тела (морфологические адаптации) . Бывают значительными (на уровне отрядов, классов и т. д), так и мелкими (на уровне видов). Примерами первых являются возникновение шерсти у млекопитающих, способности к полету у птиц, легких у земноводных. Пример мелких адаптаций - разное строение клюва у близкородственных видов птиц, питающихся разными способами.

Физиологические адаптации. Это перестройка обмена веществ. Для каждого вида, приспособленного к своим условиям обитания, характерны свои особенности обмена веществ. Так некоторым виды много едят (например, птицы), т. к. их обмен веществ достаточно быстрый (птицам требуется много энергии для полета). Некоторые виды могут длительно не пить (верблюды). Морские животные могут пить морскую воду, в то время как пресноводные и наземные этого не могут.

Биохимические адаптации. Это особое строение белков, жиров, дающие организмам возможность обитать в тех или иных условиях. Например, при низких температурах. Или способность организмов вырабатывать яды, токсины, пахучие вещества для защиты.

Покровительственная окраска. Многие животные в процессе эволюции приобретают такую окраску тела, которая делает их менее заметными на фоне травы, деревьев, грунта, т. е. там, где они обитают. Одним это позволяет защититься от хищников, другим - незаметно подкрасться и напасть. Часто покровительственной окраской обладают детеныши млекопитающих и птенцы. В то время как взрослые особи могут уже не иметь покровительственной окраски.

Предостерегающая (угрожающая) окраска . Такая окраска яркая и хорошо запоминающаяся. Характерна для жалящих и ядовитых насекомых. Например, птицы не едят ос. Один раз попробовав, они на всю жизнь запоминают характерную окраску осы.

Мимикрия - внешнее сходство с ядовитыми или жалящими видами, опасными животными. Позволяет избежать поедания хищниками, которым «кажется» что перед ними опасный вид. Так мухи-журчалки похожи на пчел, некоторые неядовитые змеи на ядовитых, на крыльях бабочек могут быть узоры, похожие на глаза хищников.

Маскировка - схожесть формы тела организма с объектом неживой природы. Тут не только возникает покровительственная окраска, но и сам организм по своей форме напоминает объект неживой природы. Например, ветку, лист. Маскировка в основном характерна для насекомых.

Поведенческие адаптации . У каждого вида животных формируется особый тип поведения, позволяющий наилучшим образом адаптироваться к конкретным условиям обитания. Это и запасание корма, забота о потомстве, брачное поведение, спячки, затаивание перед нападением, миграции и т. д.

Часто разные адаптации взаимосвязаны. Например, покровительственная окраска может сочетаться с замиранием животного (с поведенческой адаптацией) в момент опасности. Также многие морфологические адаптации обусловлены физиологическими.

Для выживания в неблагоприятных климатических условиях растения, животные и птицы имеют некоторые особенности. Эти особенности называются "физиологические адаптации", примеры которых можно увидеть практически у каждого вида млекопитающих, в том числе и у человека.

Зачем нужна физиологическая адаптация?

Условия жизни в некоторых уголках планеты не совсем комфортные, тем не менее там существуют различные представители живой природы. Есть несколько причин, почему эти животные не покинули неблагоприятную среду.

Прежде всего, климатические условия могли измениться, когда определенный вид уже существовал на данной территории. Некоторые животные не приспособлены к миграциям. Возможен также вариант того, что территориальные особенности не позволяют мигрировать (острова, горные плато и т. д.). Для определенного вида изменившиеся условия обитания все равно остаются более подходящими, чем в любом другом месте. И физиологическая адаптация является лучшим вариантом решения проблемы.

Что понимают под адаптацией?

Физиологическая адаптация — гармония организмов с конкретной средой обитания. Например, комфортное пребывание в пустыне ее обитателей обусловлено их адаптацией к высоким температурам и отсутствию доступа к воде. Адаптацией считается появление тех или иных признаков у организмов, позволяющих им ужиться с какими-либо элементами среды. Они возникают в процессе определенных мутаций в организме. Физиологические адаптации, примеры которых общеизвестны в мире, это, допустим, способность к эхолокации у некоторых животных (летучие мыши, дельфины, совы). Эта способность помогает им ориентироваться в пространстве с ограниченным освещением (в темноте, в воде).

Физиологическая адаптация представляет собой набор реакций организма на те или иные патогенные факторы в среде обитания. Она обеспечивает организмам большую вероятность выживания и является одним из методов естественного отбора сильных и устойчивых организмов в популяции.

Виды физиологической адаптации

Адаптацию организма различают генотипическую и фенотипическую. В основе генотипической лежат условия естественного отбора и мутаций, которые привели к изменениям в организмах целого вида или популяции. Именно в процессе этого типа адаптации были сформированы современные виды животных, птиц и человека. Генотипическая форма адаптации является наследственной.

Фенотипическая форма адаптации обусловлена индивидуальными изменениями в конкретном организме для комфортного пребывания в определенных климатических условиях. Также может развиваться вследствие постоянного воздействия агрессивной среды. В результате организм приобретает устойчивость к ее условиям.

Сложные и перекрестные адаптации

Сложные адаптации проявляются в определенных климатических условиях. Например, привыкание организма к низким температурам при длительном пребывании в северных регионах. Эта форма адаптации развивается у каждого человека при переезде в другую климатическую зону. В зависимости от особенностей конкретного организма и его здоровья, такая форма адаптации протекает по-разному.

Перекрестная адаптация — форма привыкания организма, при которой развитие устойчивости к одному фактору повышает устойчивость ко всем факторам этой группы. Физиологическая адаптация человека к стрессу повышает его устойчивость к некоторым другим факторам, например, к холоду.

На основе положительных перекрестных адаптаций разработан комплекс мероприятий для укрепления сердечной мышцы и предотвращения инфарктных состояний. В естественных условиях те люди, которые чаще в жизни сталкивались со стрессовыми ситуациями, менее подвержены последствиям инфаркта миокарда, чем те, что вели спокойный образ жизни.

Типы приспособительных реакций

Выделяют два типа адаптивных реакций организма. Первый тип носит название "пассивные адаптации". Эти реакции проходят на клеточном уровне. Они характеризуют формирование степени устойчивости организма к воздействию негативного фактора окружающей среды. Например, изменение атмосферного давления. Пассивная адаптация позволяет сохранить нормальную функциональность организма при небольших колебаниях атмосферного давления.

Наиболее известные физиологические адаптации у животных пассивного типа — это защитные реакции живого организма на воздействие холода. Зимняя спячка, при которой замедляются жизненные процессы, присуща некоторым видам растений и животных.

Второй тип приспособительных реакций называется активным и подразумевает защитные меры организма при воздействии патогенных факторов. В этом случае внутренняя среда организма остается постоянной. Такой тип адаптации присущ высокоразвитым млекопитающим и человеку.

Примеры физиологических адаптаций

Физиологическая адаптация человека проявляется во всех нестандартных для его среды обитания и образа жизни ситуациях. Акклиматизация — наиболее известный пример адаптаций. Для разных организмов этот процесс проходит с различной скоростью. Некоторым для привыкания к новым условиям нужно несколько дней, у многих на это уйдут месяцы. Также скорость привыкания зависит от степени различия с привычной средой обитания.

В агрессивных средах обитания многие млекопитающие и птицы имеют характерный набор реакций организма, из которых состоит их физиологическая адаптация. Примеры (у животных) можно наблюдать практически в каждой климатической зоне. Например, обитатели пустынь накапливают запасы подкожного жира, который окисляется и образует воду. Этот процесс наблюдается перед наступлением периода засухи.

Физиологическая адаптация у растений также имеет место. Но она носит пассивный характер. Примером такой адаптации является сбрасывание деревьями листьев при наступлении холодного времени года. Места почек покрываются чешуйками, которые их защищают от вредного воздействия низких температур и снега с ветром. Процессы метаболизма в растениях замедляются.

В сочетание с морфологической адаптацией физиологические реакции организма обеспечивают ему высокий уровень выживаемости в неблагоприятных условиях и при резких изменениях в среде обитания.

Строго говоря, физические, химические и физиологические процессы протекают не изолированно, а в тесном взаимодействии.

Но для удобства изучения мы допустим рассуждения о физиологических адаптациях как об условно самостоятельных явлениях. Физиологические процессы адаптации лежат в основе всех известных адаптивных явлений. Для доказательства этого тезиса достаточно упомянуть о том, что любой вид адаптации в самом начале предполагает восприятие стимула при помощи сенсорных систем. Другими словами, ответ организма начинается с активизации функций нервной системы с последующими вегетативными и соматическими изменениями, в основе которых лежат физические, химические и физиологические процессы.

Морфологические адаптации вырабатываются на протяжении длительного времени и остаются у всех представителей популяции. Физиологические адаптации вырабатываются за менее короткий временной промежуток. А по механизму включения они имеют срочный характер. Физиологические адаптации призваны обеспечивать немедленную реакцию организма на действие неблагоприятного фактора среды. Они быстро включаются и прекращаются. По временным характеристикам они могут быть быстрыми и скоротечными, замедленными и продолжительными. Любой физиологический процесс управляется нервной и гуморальной системами. Нервная система инициирует быструю реакцию на изменение стимула. Гуморальный механизм контролирует затяжные адаптационные процессы.

Под физиологической адаптацией в чистом виде исследователи понимают адаптивность терморегуляции, работы сердца, обмена воды, газообмена и поддержания электрического равновесия нервной системы (А. Д. Слоним, 1971; К. Шмидт-Ниельсен, 1982).

Способность к поддержанию относительного постоянства температуры тела, т. е. гомойотермия, явилась важнейшим эволюционным приобретением (ароморфозом). Этот ароморфоз позволил теплокровным млекопитающим и птицам занять экологические ниши, недоступные для пойкилотермных животных (Заполярье, пустыни, тропики).

У полярных млекопитающих приспособленность к условиям низких температур имеет крайнее проявление. Разница между температурой окружающей среды и температурой тела у полярного волка и песца достигает 74°С. У снежной куропатки эта разница превышает 80°С.

Выживаемость животных при низких температурах среды определяется двумя факторами: теплоизолирующими свойствами покровных тканей и способностью животных повышать обмен веществ при охлаждении. Последнее свойство животных базируется на вегетативных реакциях организма и хорошо развито у полярных животных. Так, у белого медведя основной обмен повышается при температуре воздуха -50°С, у песца - при -40°С, у грызунов - при 15°С.

Критически опасной температурой даже для полярных животных считается температура ниже -50°С, хотя отдельные представители, например эскимосская лайка или песец, поддерживают температуру тела на уровне 38-40°С даже при температуре воздуха около -80 С.

Еще более живуч снежный козел, обитающий в горах Аляски. У него обнаружен, вероятно, самый совершенный механизм поддержания температуры тела и сохранения жизнеспособности в условиях предельно низких температур среды. Его обмен веществ остается неизменным в широком диапазоне внешних температур: от +20°С до -20°С. Лишь при -30°С у этого животного удалось зарегистрировать повышение обмена веществ. В 50-градусный мороз снежный козел увеличивает потребление кислорода на 30%, что достаточно для активного образа жизни. Для сравнения отметим, что у ежа при понижении температуры среды осенью до 5-6°С обмен веществ возрастает в 3-5 раз по сравнению с летними условиями.

Постоянство температуры тела является результатом теплопродукции и теплоотдачи. У теплокровных животных главным источником тепла являются многочисленные биохимические процессы, протекающие с затратами энергии.

Энергия химических связей питательных веществ в конце концов превращается в тепловую энергию. Энергопродукция обеспечивает основной обмен (работоспособность всех физиологических систем в состоянии физиологического покоя) и продуктивный обмен (работу скелетных мышц, рост плода, лактопоэз).

Основными тепловыми генераторами животного организма выступают:

• мышцы (до 50% всей теплопродукции организма);
• печень (15-20% тепла);
• легкие и почки (7-12% тепла);
• желудочно-кишечный тракт (10% тепла).

У жвачных животных заметная часть теплопродукции принадлежит симбиотическим микроорганизмам преджелудков и толстого отдела кишечника. Инфузории, бактерии и грибы, населяющие эти отделы пищеварительного тракта, гидролизуют до 80% клетчатки, 70% протеина и 60% липидов рациона.

У пойкилотермных животных внутреннее производство тепла, как правило, превышает собственные потребности. Поэтому в естественной среде обитания значительная часть метаболического тепла выделяется во внешнюю среду. Даже в нормальных температурных условиях пойкилотермные гораздо больше рискуют перегреться, чем переохладиться. При понижении температуры среды обмен веществ хладнокровных животных понижается без отрицательных последствий. При падении температуры воздуха до критической величины животные впадают в спячку.

У теплокровных животных ответ на понижение температуры среды иной. Они повышают обмен веществ и, следовательно, теплопродукцию. Регулятором этого жизненно важного механизма выступает гипоталамус.

Афферентный поток, возникающий в результате возбуждения холодовых рецепторов (телец Краузе), через таламус и гипоталамус активизирует продукцию аденокортикотропного гормона (АКТГ) и тиреотропного гормона (ТТГ) гипофизом. Под влиянием АКТГ надпочечники выделяют в кровь катехоламины, а щитовидная железа секретирует тиреоидные гормоны Т 3 и Т 4 . Адреналин и тироксин в печени и мышцах усиливает термогенез за счет окисления АТФ. В результате выделяется дополнительное количество тепла, которое согревает тело животного.

Кроме того, под влиянием адреналина активизируется деятельность сердечной мышцы. В результате усиления кровообращения к поверхности тела в единицу времени поступает больше крови и выносится дополнительное тепло, которое повышает температуру кожи и тормозит образование рецепторного потенциала в тельцах Краузе. Афферентный поток с холодовых рецепторов ослабевает, стимулирующее влияние таламуса прекращается.

Однако основной обмен обладает некоторой инертностью. Поэтому теплопродукция некоторое время после прекращения действия холодового фактора остается повышенной.

В основе отведения тепла лежат четыре физических явления: излучение, конвекция, проведение и испарение. В комфортных температурных условиях основным способом отведения тепла от организма животного являются излучение и проведение. Последний путь теплоотдачи может стать основным, когда животное контактирует с более холодной средой (например, когда собака лежит на снегу или свинья валяется в грязи).

Излучение становится основным способом теплоотдачи у животных, которые стоят на месте. Теплоизлучение выдает затаившееся животное тем хищникам, которые имеют соответствующий механизм рецепции. Очень высокую чувствительность к тепловым лучам имеют змеи. Некоторые из них фиксируют присутствие крысы или другого грызуна даже тогда, когда температура тела жертвы превышает температуру окружающей среды всего на 0,01°С. Столь высокая термическая чувствительность змей оправдана в условиях пустыни, где обитатели стремятся к тому, чтобы температура поверхности их тела как можно меньше отличалась от горячей поверхности земли.

В жару основным и наиболее эффективным способом отведения избыточной тепловой энергии является испарение воды. При переходе из жидкого состояния в газообразное (пар) происходит поглощение энергии. Для испарения 1 г воды требуется около 600 кал тепловой энергии. Посредством испарения тепло выделяется с поверхности кожи и через слизистые оболочки органов дыхания. У самцов отдельных видов животных дополнительно имеет место испарение воды со слизистой полового члена - тепловая эрекция жеребцов, ослов, верблюдов, слонов. При тепловых нагрузках у собак, многих видов птиц, а также у жвачных животных жаркого пояса резко возрастает теплоотдача за счет усиления испарения через слизистые оболочки верхних дыхательных путей.

Животные используют разные приемы охлаждения своего тела.

Пресмыкающиеся усиливают теплоотдачу за счет испарения воды с поверхности кожи, псовые используют температурную одышку, американский антилоповый суслик натирает голову слюной для охлаждения за счет последующего испарения слюны.

Для подавляющего большинства видов животных в условиях температурного комфорта основным местом испарения воды при терморегуляции является все-таки кожа. По данным Г. Тангля, лактирующая корова живой массой от 300 до 800 кг испаряет через кожу от 6 до 16 л воды. На испарение через кожу у лошадей приходится 5-8 л, у взрослых свиней - 2,0-2,5 л, у стриженных овец - около 2,5 л воды. Таким образом, суточная теплоотдача за счет испарения воды через кожу у коровы доходит до 9600 ккал, у лошадей - до 4800 ккал, у свиней и овец она составляет от 1200 до 1500 ккал на одну голову.

Очевидно, что путь теплоотдачи, который используется организмом животного, определяется силой теплового фактора. М. Ковальчикова и К. Ковальчик (1978) приводят следующие данные о влиянии температуры среды на отведение тепла из организма на примере домашней свиньи.

До температуры воздуха 30°С основным способом теплоотдачи у свиньи является дыхание и излучение. Когда разница между температурой тела животного и температурой окружающей среды становится минимальной или вовсе пропадает, излучение тепла прекращается. Главным способом избавления от избыточного тепла становится испарение. У свиней важную роль в терморегуляции играют конечности, уши и хвост. Интересно, что при температуре окружающей среды 5°С температура выступающих частей тела у животного существенно ниже, чем при температуре 25°С. Так, температура ушей при 5°С составляет всего 15°С, при температуре воздуха 15°С температура ушей поднималась до 27°С, при 25°С уши нагреваются до температуры 36°С.

Аналогичные изменения происходят и с температурой хвоста свиньи. В целом за счет изменения кровоснабжения разных участков кожи у свиньи суммарные теплопотери с поверхности тела в неблагоприятных условиях изменяются в пределах 70%.

У северных животных при резком понижении температуры среды дыхание становится редким, медленным, но глубоким. За счет изменения дыхания сокращается теплоотдача организма.

При кратковременном воздействии низких температур на животных, для которых холод не является привычным фактором (песчанки, крысы, мыши), наоборот, частота дыхания повышается вследствие усиления обмена веществ и роста теплопродукции. Но при длительном пребывании в условиях низких температур (совместимых с жизнью) у этих животных, как и у северных аборигенов, дыхание со временем замедляется.

При превышении температуры окружающей среды до значений, превышающих верхний предел зоны температурного комфорта, у всех видов животных развивается полипноэ (гиперпноэ, физиологическая одышка). В этой ситуации полипноэ выступает как фактор физической терморегуляции. Существует тесная обратная связь между полипноэ и потоотделением. Полипноэ наиболее выражено у животных со слабо развитыми потовыми железами. Особенно ярко проявляется термическая одышка у хищников, у которых частота дыхания возрастает на два порядка и достигает 600 за 1 минуту. У ежей частота дыхания достигает 240 за минуту, у мышей еще больше. У коров, овец и коз полипноэ может иметь затяжной характер (весь жаркий день), но частота дыхания у них при этом не превышает 200 за минуту. Длительное полипноэ приводит к акапнии - снижению содержания СO 2 в крови и к изменению кислотно-щелочного равновесия организма (алкалозу).

У человека хорошо развиты потовые железы. Поэтому частота дыхания даже при температуре окружающей среды 70-80°С (температура сауны) у него составляет порядка 50-60 за 1 минуту.

Показательна и реакция сердечно-сосудистой системы на изменения температуры среды. Изменения частоты дыхания сопровождаются изменением частоты сердечных сокращений. Реакции сердца на охлаждение у разных животных неодинаковы. У адаптированных к холоду животных фиксируют снижение частоты пульса. Но у животных, которые не адаптированы к воздействию холода, отмечают прямо противоположный ответ сердца - тахикардию. Например, охлаждение до -4°С у лабораторных крыс только хвоста вызывает повышение частоты сердечных сокращений на 50-100%.

Помимо сердечной мышцы реактивностью на термический фактор обладает и сосудистая система. У привычных к холоду животных при резком охлаждении обнаруживают спазмы периферических сосудов. Южане в этой ситуации демонстрируют прямо противоположную реакцию. У них имеет место расширение сосудов, т. е. усиление кровообращения в периферических сосудах. В связи с этим уместно будет упоминание о «моржах» - людях, которые регулярно купаются зимой в открытых водоемах. Кратковременное погружение в прорубь вызывает у них гиперемию кожных сосудов (сильное покраснение кожи). Когда в сильный мороз «моржи» вылезают из проруби, их тело имеет красный цвет и от них идет пар. Это говорит о том, что температура поверхности тела человека в этих экстремальных условиях намного превышает температуру окружающей среды.

В условиях высоких температур у животных увеличивается приток крови к органам-теплообменникам (уши, хвост, конечности). Для этих органов характерно особое строение сосудистой системы. В них имеются артериально-венозные теплообменники. Такие специфические системы кровоснабжения описаны в конечностях собак, в коже крупного рогатого скота, в хвосте грызунов.

Параллельное и близкое расположение артерий и вен позволяет эффективно выводить из организма избыточное тепло. Артериальная кровь имеет температуру, близкую к физиологической температуре тела. В противотоке часть тепловой энергии забирает венозная кровь. Вены располагаются близко к поверхности, зачастую прямо под кожей. Следовательно, за счет повышения температуры венозной крови происходит некоторый подогрев поверхности конечности, хвоста или другой части тела. Для животных в условиях низких температур это перераспределение тепла имеет большое значение. За счет противоточного механизма конечности защищаются от обморожения и остаются в рабочем состоянии в экстремальных температурных условиях среды.

У крупного рогатого скота и близких к нему видов животных противоточный механизм кровообращения имеется в межреберных мышцах. Артерии этих мышц выходят к поверхности тела на спине и боках, где ветвятся и образуют с венами анастомозы - так называемую «чудесную сеть». При гиперпноэ (одышке) межреберные мышцы отдают тепло прилегающим кровеносным сосудам. В силу высокой теплоемкости крови мышцы эффективно охлаждаются. Температура поверхности тела повышается, следствием чего выступает рассеивание этого тепла во внешнюю среду.

Таким образом, за счет химической и физической терморегуляции гомойотермные животные поддерживают температуру тела и сохраняют высокую функциональную активность даже в условиях экстремальных температур.

Каждое живое существо, которое попадает в неизвестную обстановку, всегда проходит адаптацию. Касается это и человека. У одних людей она пролетает быстро и безболезненно, а у других тянется дни, недели и даже месяцы. Чтобы легче перенести этот период, необходимо знать, какие бывают виды адаптации, как ее облегчить.

Адаптация и её виды

Адаптация - процесс приспособления организма к условиям среды. Различают биологическую адаптацию, социальную и этническую. Последняя происходит на физиологическом уровне и выражается в изменении особенностей, функций организма (внутренних и внешних) во время смены условий среды. Биологическая адаптация бывает двух видов - фенотипическая (акклиматизация) и генотипическая. Акклиматизация - реакция организма на смену природных условий: давление, температуру, высоту над уровнем моря. Проявляется она в каждом случае по-разному. Так, у людей при повышении температуры воздуха активизируется потоотделение. Случаются бессонницы, возможен тепловой удар. Негативно сказывается и смена климатического пояса. В народе это называется «болезнью путешественника». Она сопровождается диареей, запором, отравлением или аллергией. Акклиматизация, которая занимает длительный период (года и десятилетия), называется генотипической, или эволюцией. Она передаётся по генам в качестве наследственных характеристик. Примером этого типа могут быть наследственные болезни, которые приобрели родители в период фенотипической адаптации. Таким образом, первый и второй виды адаптации, которые протекают на биологическом уровне, тесно связаны между собой.

Социальная адаптация

Под этим понятием подразумевают приспособление человека к новой социальной среде. В первую очередь это привыкание к условиям и характеру определённых социальных кругов, таких как детский сад, школа, университет, работа. Социальная адаптация оказывает огромное влияние на становление личности человека. Существует четыре ее стадии:

1. Начальная. Человек только начинает улавливать правила поведения общества.

2. Терпимость. Индивид и социальная среда признают друг друга.

3. Приспособление. Взаимные уступки между индивидом и социальной средой. Индивид признаёт ценности общества.

4. Полная адаптация. Человек полностью принимает общество.

Показателем степени описываемого процесса является высокий социальный статус и удовлетворение индивида социальной средой. Разновидностью социальной адаптации является этническая, которая подразумевает приспособление групп людей к особенностям их среды обитания (страны, области, региона). К примеру, живущие на Северном полюсе привыкают к сильным морозам, а люди тропических поясов, наоборот, к жаре.

Как облегчить процесс?

Не отказываться же от поездок на море или походов в горы?! Отдых на природе всегда идёт человеку на пользу. А если научиться быстро адаптироваться, то очередные поездки, перелёты и смены поясов больше не будут приносить дискомфорт.

• Все виды адаптации человека легче всего переносят спортсмены. Постоянные закалки и активные занятия позитивно сказываются на организме.
• Необходимо приучить организм к контрастному душу. Он хорошо расслабляет и благоприятно действует на систему кровообращения.
• Сбалансированное питание должно войти в привычку. Полезны также травяные отвары (подойдут шиповник, мята, липа, малина). Они снимают усталость и стресс.
• На курорт лучше прибывать во второй половине дня или вечером. В таком случае после ночного сна организм лучше приспосабливается к испытаниям.
• Продолжительность отпуска должна составлять не менее 10-15 дней, так как 3-5 дней уходит на привыкание к новым условиям.

Виды адаптации организмов

Наша планета состоит из нескольких климатических поясов, которые характеризуются разными природными условиями. Все представители флоры и фауны адаптируются к тому климату, в котором они существуют. Без адаптации невозможна нормальная жизнедеятельность. Когда меняется среда обитания, все организмы либо приспосабливаются, либо мигрируют. В результате такой адаптации могут возникать новые виды и семейства. Это помогает животным и растениям не только выжить, но и сохранить свою популяцию. Существует несколько видов приспособления:

1. Поведенческие адаптации. К примеру, опоссум, видя угрозу, может притвориться мёртвым.

2. Физиологические адаптации. Приспособление процессов жизнедеятельности (накопление жира у верблюдов, уши-локаторы у летучих мышей).

3. Биохимические адаптации - выделение организмом веществ, необходимых для защиты (скунс, скорпион, ядовитые змеи и пауки).

Заключение

Адаптация - процесс постоянный. Людям, животным и растениям приходится сталкиваться с ней каждый день. Без этого жизнь на земле невозможна.

Выявление ограничивающих факторов имеет огромное практическое значение. В первую очередь для выращивания сельскохозяйственных культур: внесение необходимых удобрений, известкование почв, мелиорация и т.д. позволяют повысить урожайность, повысить плодородие почв, улучшить существование культурных растений.

1. Что означает приставка «эври» и «стено» в названии вида? Приведите примеры эврибионтов и стенобионтов.

Широкий предел толерантности вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки "эври . Неспособность переносить значительные колебания факторов или низкий предел выносливости характеризуется приставкой "стено ", например, стенотермные животные. Небольшие изменения температуры мало сказываются на эвритермных организмах и могут оказаться гибельными для стенотермных. Вид, адаптированный к низким температурам, является криофильным (от греч. криос– холод), а к высоким температурам – термофильным. Аналогичные закономерности применимы и к другим факторам. Растения могут быть гидрофильными , т.е. требовательными к воде и ксерофильными (суховыносливые).

По отношению к содержанию солей в среде обитания выделяют эвригалов и стеногалов (от греч. галс– соль), к освещенности – эврифотов и стенофотов, по отношению к кислотности среды – эвриионные и стеноионные виды.

Поскольку эврибионтность дает возможность заселения разнообразных мест обитания, а стенобионтность резко суживает круг пригодных для вида мест, эти 2 группы часто называют эври – и стенобионтами . Многие наземные животные, обитающие в условиях континентального климата, способны выдерживать значительные колебания температуры, влажности, солнечной радиации.

К стенобионтам можно отнести - орхидеи, форель, дальневосточный рябчик, глубоководные рыбы).

Животных, стенобионтных одновременно по отношению к нескольким факторам называютстенобионтами в широком смысле слова (рыбы, обитающие в горных реках и ручьях, не переносящие слишком высокой температуры и низкого содержания кислорода, обитатели влажных тропиков, неприспособленные к низкой температуре и малой влажности воздуха).

К эврибионтам относят колорадского жука, мышь, крыс, волков, тараканов, камыш, пырей.

1. Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Виды адаптации.

Адаптация (от лат. адаптацио – приспособление) – это эволюционно возникшее приспособление организмов среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей.

Особи, почему-либо утратившие способность к адаптированию, в условиях изменений режимов экологических факторов, обречены на элиминацию , т. е. на вымирание .

Виды адаптации: морфологическая, физиологическая и поведенческая адаптации.

Морфология – это учение о внешних формах организмов и их частей.

1.Морфологическая адаптация – это адаптация, проявляющаяся в приспособлении к быстрому плаванию у водных животных, к выживанию в условиях высоких температур и дефицита влаги – у кактусов и иных суккулентов.

2.Физиологические адаптации заключаются в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Например, обитатели сухих пустынь способны обеспечивать потребность во влаге за счет биохимического окисления жиров.

3.Поведенческие (этологические) адаптации проявляются в самых разнообразных формах. Например, существуют формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение оптимального теплообмена с окружающей средой. Приспособительное поведение может проявляться в создании убежищ, передвижениях в направлении более благоприятных, предпочитаемых температурных условий, выборе мест с оптимальной влажностью или освещенностью. Многим беспозвоночным свойственно избирательное отношение к свету, проявляющееся в приближениях или удалениях от источника (таксисах). Известны суточные и сезонные кочевки млекопитающих и птиц, включая миграции и перелеты, а также межконтинентальные перемещения рыб.

Приспособительное поведение может проявляться у хищников в процессе охоты (выслеживание и преследование добычи) и у их жертв (затаивание, запутывание следа). Исключительно специфично поведение животных в брачный период и во время выкармливания потомства.

Существуютдва типа приспособления к внешним факторам. Пассивный путь адапта- ции – это адаптация по типу толерантности (терпимость, выносливость) заключается в возникновении определенной степени устойчивости к данному фактору, способностисохранять функции при изменении силы его воздействия.. Такой тип приспособления формируется как характерное видовое свойство и реализуется на клеточно-тканевом уровне. Второй тип приспособления – активный . В этом случае организм с помощью специфических адаптивных механизмов компенсирует изменения, вызванные воздействующим фактором, таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Активные приспособления – это адаптация по резистентному типу (сопротивление) поддерживают гомеостаз внутренней среды организма. Пример толерантного типа приспособления – пойкилоосмотические животные, пример резистентного типа – гомойоосмотические.

1. Дайте определение популяции. Назовите основные групповые характеристики популяции. Приведите примеры популяций. Возрастающая, стабильная и умирающая популяции.

Популяция - группа особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. Основные характеристики популяции следующие:

1. Численность - общее количество особей на определенной территории.

2. Плотность популяции - среднее число особей на единицу площади или объема.

3. Рождаемость - число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения.

4. Смертность - количество погибших особей в популяции за единицу времени.

5. Прирост популяции - разница между рождаемостью и смертностью.

6. Темп роста - средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация, распределение особей по территории, соотношение групп по полу, возрасту, поведенческим особенностям. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяции других видов.

Структура популяции нестабильна. Рост и развитие организмов, рождение новых, гибель от различных причин, изменение окружающих условий, увеличение или уменьшение численности врагов - все это приводит к изменению различных соотношений внутри популяции.

Возрастающая или растущая популяция – это популяция, в которой преобладают молодые особи, такая популяция растет в числе или внедряется в экосистему (например, страны "третьего" мира); Чаще отмечается превышение рождаемости над смертностью и численность популяции растет вплоть до такой степени, что может наступить вспышка массового размножения. Это особенно характерно для мелких животных.

При сбалансированной интенсивности рождаемости и смертности формируется стабильная популяция. В такой популяции смертность компенсируется приростом и численность ее, а также ареал удерживаются на одном уровне. Стабильная популяция – это популяция, в которой число особей разных возрастов равномерно меняется и носит характер нормального распределения (в качестве примера можно назвать население стран Западной Европы).

Сокращающаяся (умирающая) популяция – это популяция, у которойсмертность превышает рождаемость. Уменьшающаяся,или отмирающая популяция – это популяция, в которой преобладают особи старших возрастов. Примером является Россия 90-х годов XX века.

Однако сокращаться безгранично она также не может . При определенном уровне численности интенсивность смертности начинает падать, а плодовитости повышаться. В конечном итоге сокращающаяся популяция, достигнув какой-то минимальной численности, превращается в свою противоположность – в растущую популяцию. Рождаемость в такой популяции постепенно растет и в определенный момент выравнивается со смертностью, т. е. популяция на короткий промежуток времени становится стабильной. В сокращающихся популяциях преобладают старые особи, уже не способные интенсивно размножаться. Такая возрастная структура свидетельствует о неблагоприятных условиях.

1. Экологическая ниша организма, понятия и определения. Местообитание. Взаимное расположение экологических ниш. Экологическая ниша человека.

Любой вид животного, растения, микроба способен нормально обитать, питаться, размножаться только в том месте, где его «прописала» эволюция за многие тысячелетия, начиная с его предков. Для обозначения этого феномена биологи заимствовали термин из архитектуры – слово «ниша» и стали говорить, что каждый вид живого организма занимает в природе свою, только ему присущую экологическую нишу.

Экологическая ниша организма – это совокупность всех его требований к условиям среды (составу и режимам экологических факторов) и место, где эти требования удовлетворяются, или вся совокупность множества биологических характеристик и физических параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными.

Понятие экологическая ниша обычно применяется при использовании взаимоотношений экологически близких видов, относящихся к одному трофическому уровню. Термин «экологичекая ниша» предложен Дж. Гриннеллом в 1917 году для характеристики пространственного распределения видов, то есть экологическая ниша определялась как понятие, бликое к местообитанию.Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Нишу можно представить как часть воображаемого многомерного пространства (гиперобъема), отдельные измерения которого соответствуют факторам, необходимым для вида. Чем больше варьирует параметр, т.е. приспособленность вида к определенному экологическому фактору, тем шире его ниша. Ниша может увеличиваться и в случае ослабленной конкуренции.

Место обитания вида – это физическое пространство, занимаемое видом, организмом, сообществом, оно определяется совокупностью условий абиотической и биотической среды, обеспечивающих весь цикл развития особей одного вида.

Место обитания вида можно обозначить как «пространственная ниша».

Функциональное положение в сообществе, в путях переработки вещества и энергии в процессе питания называют трофической нишей .

Образно говоря, если местообитание - это как бы адрес организмов данного вида, то трофическая ниша - это профессия, роль организма в месте его обитания.

Сочетание этих и других параметров принято называть экологической нишей.

Экологическая ниша (от франц. нише – углубление в стене) – это место, занимаемое биологическим видом в биосфере, включает не только его положение в пространстве, но и место в трофических и других взаимодействиях в сообществе, как бы «профессия» вида.

Ниша экологическая фундаментальная (потенциальная) – это экологическая ниша, в которой вид может существовать при отсутствии конкуренции со стороны других видов.

Ниша экологическая реализованная (реальная) – экологическая ниша, часть фундаментальной (потенциальной) ниши, которую вид может отстоять в конкурентной борьбе с другими видами.

По взаимному расположению ниши двух видов подразделяются на три типа:не соприкасающиеся экологические ниши; соприкасающиеся, но не перекрывающиеся ниши; соприкасающиеся и перекрывающиеся ниши.

Человек – один из представителей царства животных, биологический вид класса млекопитающих. Несмотря на то, что ему присущи многие специфические свойства (разум, членораздельная речь, трудовая деятельность, биосоциальность и др.), он не утратил своей биологической сущности и все законы экологии справедливы для него в той же мере, в какой и для других живых организмов. Человек имеет свою, только ему присущую, экологическую нишу. Пространство, в котором локализована ниша человека весьма ограничено. Как биологический вид, человек может обитать только в пределах суши экваториального пояса (тропики, субтропики), где и возникло семейство гоминид.

1. Сформулируйте фундаментальный закон Гаузе. Что такое «жизненная форма»? Какие экологические (или жизненные) формы выделяют среди обитателей водной среды?

Как в растительном, так и в животном мире весьма широко распространена межвидовая и внутривидовая конкуренция. Между ними существует принципиальное различие.

Правило (или даже закон) Гаузе: два вида не могут одновременно занимать одну и ту же экологическую нишу и поэтому обязательно вытесняют друг друга.

В одном из опытов Гаузе разводил два вида инфузорий – Paramecium caudatum и Paramecium aurelia. В качестве пищи они регулярно получали один из видов бактерий, который в присутствии парамеций не размножается. Если каждый вид инфузорий культивировался порознь, то их популяции росли согласно типичной сигмовидной кривой (а). При этом численность парамеций определялась количеством пищи. Но при совместном существовании парамеции начинали конкурировать и P. aurelia целикам вытесняла своего конкурента (б).

Рис. Конкуренция между двумя близкими видами инфузорий, занимающими общую экологическую нишу. а – Paramecium caudatum; б – P. aurelia. 1. – в одной культуре; 2. – в смешанной культуре

При совместном выращивании инфузорий через некоторое время остался только один вид. При этом инфузории не нападали на особей другого типа и не выделяли вредных веществ. Объяснение заключается в том, что изученные виды отличались неодинаковой скоростью роста. В конкуренции за пищу побеждал быстрее размножающийся вид.

При разведении P. caudatum и P. bursaria подобного вытеснения не происходило, оба вида находились в равновесии, причем последний сосредоточивался на дне и стенках сосуда, а первый – в свободном пространстве, т. е. в другой экологической нише. Опыты с другими видами инфузорий продемонстрировали закономерность взаимоотношения жертвы и хищника.

Принципа Гаузё носит название – принципа соревнования-исключения . Этот принцип приводит либо к экологическому разделению близких видов, либо к уменьшению их плотности там, где они в состоянии сосуществовать. В результате конкуренции происходит вытеснение одного из видов. Принцип Гаузе играет огромную роль в развитии концепции ниши, а также заставляет экологов искать ответы на ряд вопросов: Каким образом сосуществуют сходные виды?Сколь велики должны быть различия между видами, чтобы они могли сосуществовать? Как удается избежать конкурентного исключения?

Жизненная форма вида – это исторически сложившийся комплекс его биологических, физиологических и морфологических свойств, обусловливающий определенную реакцию на воздействие окружающей среды.

Среди обитателей водной среды (гидробионтов) классификация выделяет следующие жизненные формы.

1.Нейстон (от греч. нейстон – способный плавать) – совокупность морских и пресноводных организмов, которые обитают у поверхности воды, например личинки комаров, многие простейшие, клопы-водомерки, а из растений – хорошо известная ряска.

2.Ближе к поверхности воды обитает планктон.

Планктон (от греч. планктос – парящий) – плавающие организмы, способные совершать вертикальные и горизонтальные перемещения преимущественно в соответствии с движением водных масс. Выделяют фитопланктон - фотосинтезирующие свободно плавающие водоросли и зоопланктон - мелкие ракообразные, личинки моллюски и рыбы, медузы, мелкие рыбы.

3.Нектон (от греч. нектос – плавающий) – свободно плавающие организмы, способные к самостоятельному вертикальному и горизонтальному перемещению. Нектон обитает в толще воды – это рыбы, в морях и океанах, амфибии, крупные водные насекомые, ракообразные, также пресмыкающиеся (морские змеи и черепахи) и млекопитающие: китообразные (дельфины и киты) и ластоногие (тюлени).

4. Перифитон (от греч. пери – вокруг, около, фитон - растение) – животные и растения, прикрепленные к стеблям высших растений и поднимающиеся над дном (моллюски, коловратки, мшанки, гидры и др.).

5. Бентос (от греч. бентос – глубина, дно) – донные организмы, ведущие прикрепленный или свободный образ жизни, в том числе: обитающие в толще донного осадка. Это преимущественно моллюски, некоторые низшие растения, ползающие личинки насекомых, черви. В придонном слое обитают организмы, питающиеся в основном разлагающимися остатками.

1. Что такое биоценоз, биогеоценоз, агроценоз? Структура биогеоценоза. Кто является основателем учения о биоценозе? Примеры биогеоценозов.

Биоценоз (от греч. koinos – общий bios -жизнь) – это сообщество взаимодействующих живых организмов, состоящее из растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (микробоценоз), приспособленных к совместному обитанию на данной территории.

Понятие «биоценоз» – условное, поскольку вне среды существования организмы жить не могут, но ним удобно пользоваться в процессе изучения экологических связей между организмами.В зависимости от местности, отношение к человеческой деятельности, степени насыщения, полноценности и т.п. различают биоценозы суши, воды, естественные и антропогенные, насыщенные и ненасыщенные, полночленные и неполночленные.

Биоценозы, как и популяции - это надорганизменный уровень организации жизни, но более высокого ранга.

Размеры биоценотических группировок различны - это и большие сообщества подушек лишайников на стволах деревьев или гниющий пень, но это и население степей, лесов, пустынь и т.д.

Сообщество организмов называют биоценозом, а науку, изучающую сообщество организмов- биоценологией .

В.Н. Сукачевым для обозначения сообществ был предложен (и общепринят) термин биогеоценоз (от греч. биос– жизнь, гео– Земля, ценоз– сообщество)- это совокупность организмов и природных явлений, характерных для данной географической местности..

Структура биогеоценоза включает две компоненты биотическую – сообщество живых растительных и животных организмов (биоценоз)– и абиотическую - совокупность неживых факторов среды (экотоп, или биотоп).

Пространство с более или менее однородными условиями, которое занимает биоценоз, носит название биотопа (topis – место) или экотопа.

Экотоп включает две главные составляющие: климатоп - климат во всех его многообразных проявления и эдафотоп (от греч. эдафос – почва) - почво-грунты, рельеф, воды.

Биогеоценоз = биоценоз (фитоценоз+зооценоз+микробоценоз)+биотоп (климатоп+ эдафотоп).

Биогеоценозы – это природные образования (в них присутствует элемент «гео» – Земля) .

Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, смешанный или однопородный лес. На уровне биогеоценоза происходят все процессы трансформации энергии и вещества в биосфере.

Агроценоз (от лат. аграрис и греч койкос - общий) – созданное человеком и им же искусственно поддерживаемое сообщество организмов с повышенной урожайностью (продуктивностью) одного или нескольких избранных видов растений или животных.

Агроценоз отличается от биогеоценоза основными компонентами. Он не может существовать без поддержки человека, так как это искусственно созданное биотическое сообщество.

1. Понятие «экосистема». Три принципа функционирования экосистем.

Экологическая система - одно из важнейших понятий экологии, сокращенно – экосистема.

Экосистема (от греч. ойкос – жилище и система) – это любое сообщество живых существ вместе со средой их обитания, связанное внутри сложной системой взаимоотношений.

Экосистема - это надорганизменные объединения, включающие организмы и неживое (косное) окружение, находящиеся во взаимодействии, без чего невозможно поддержание жизни на нашей планете. Это сообщество растительных и животных организмов и неорганической среды.

Исходя из взаимодействия живых оpганизмов, обpазующих экосистему, между собой и сpедой их обитания, в любой экосистеме выделяют взаимообусловленные совокупности биотических (живые организмы) и абиотических (косная или неживая природа) компонентов, а также факторы среды (такие как солнечная pадиация, влажность и темпеpатуpа, атмосферное давление), антропогенные факторы и другие.

К абиотическим компонентам экосистем относятся неорганические вещества - углерод, азот, вода, атмосферная углекислота, минералы, органические вещества, находящиеся преимущественно в почве: белки, углеводы, жиры, гуминовые вещества и др., попавшие в почву после отмирания организмов.

К биотическим компонентам экосистемы относятся продуценты, автотрофы (растения, хемосинтетики), консументы (животные) и детритофаги, редуценты (животные, бактерии, грибы).