Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы
Закон оптимума Шелфолда.
Приспособительные реакции организма на влияние среды вырабатываются в процессе естественного отбора и обеспечивают выживание видов.
Благоприятное или не благоприятное воздействие экологического фактора зависит от степени его проявления. То есть, отклонение фактора в любую сторону (максимальную или минимальную) лимитирует жизнь организмов. Недостаток влаги служит лимитирующим фактором, определяющим границы жизни и ее зональное распределение. При недостатке воды у животных и растений вырабатываются приспособления для ее добывания и сохранения. У растений засушливых мест могут быть глубокие корни (у верблюжьей колючки до 16 м), мелкие листья, покрытые толстой кутикулой, содержащие относительно мало устьиц (иногда листья видоизменены в колючки). У полупустынных растений (кактусы, молочаи) имеются сочные мясистые стебли с сильно развитой водозапасающей тканью. А что такое листопад? Одним из приспособлений для снижения потерь воды является листопад. Таким образом, закон оптимума показывает нам, что для каждого вида есть своя мера влияния каждого фактора. И уменьшение, и усиление воздействия за пределами этой меры ведет к гибели организмов. Поэтому очень важен закон ограничивающего фактора – наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений.
С законами оптимума и ограничивающего фактора постоянно сталкивается практика сельского хозяйства, например, рост и развитие пшеницы, а следовательно и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда и такими катастрофическими воздействиями как град и бури. Требуется много сил и средств, чтобы поддерживать оптимальные условия для посевов, и при этом в первую очередь компенсировать или смягчить действия именно ограничивающих факторов. Любой фактор, влияющий на живые организмы, может стать либо оптимальным, либо ограничивающим в зависимости от силы своего воздействия.Фактор, находящийся в избытке также становится ограничивающим.
|
|
|
Основные пути приспособления организма к среде.
Многие организмы в течении жизни периодически испытывают влияние факторов, сильно удаляющихся от оптимума (жара, мороз). При ухудшении условий среды многие виды способны приостанавливать свою жизнедеятельность. Многие виды холоднокровных животных приобрели способность переживать неблагоприятные условия (высокую или низкую температуру, отсутствие воды, пищи) в состоянии оцепенения. Это состояние характеризуется неподвижностью животного, прекращением питания, резким снижением всех физиологических функций. Некоторые насекомые, рыбы и земноводные впадают в оцепенение при температурах ниже +10 °С, а другие - только при температуре, близкой к нулю. Вмерзшие в лед лягушки после оттаивания возвращаются к активной жизнедеятельности. Даже ряд млекопитающих (ежи, барсуки) впадают в зимнюю спячку. Пониженный уровень обмена веществ поддерживается у них за счет запасов энергии (жира), накопленных ранее. Грызуны, черепахи и другие животные пустынь впадают в спячку на несколько летних месяцев, что обусловлено преимущественно нехваткой воды.
|
|
|
Наиболее глубокое оцепенение наблюдается при анабиозе - такое состояние живых организмов, при котором все жизненные процессы почти прекращены или настолько снижены, что видимые проявления жизни отсутствуют. В состоянии анабиоза повышается устойчивость организмов ко многим неблагоприятным факторам: недостатку кислорода и влаги, действию ядовитых веществ и ионизирующих излучений и др. Чаще всего анабиоз вызывают изменения температуры и влажности среды. Так, при пересыхании луж впадают в анабиоз многие бактерии, простейшие и низшие ракообразные. Многие паразитические бактерии и простейшие при этом покрываются плотными оболочками и образуют споры (бактерии) или цисты (простейшие). В таком состоянии они могут сохранять жизнеспособность в течение нескольких лет.
|
|
|
Эти явления относятся к скрытой жизни живых организмов. Скрытая жизнь – очень важное экологическое приспособление. Это возможность пережить неблагоприятные изменения среды обитания. Переходя в состояние оцепенения или покоя, растения и животные как бы подчиняются воздействиям среды экономя при этом затраты на свое существование. Другой путь выживания – это поддержание постоянства внутренней среды. Обитая в условиях изменчивой температуры, теплокровные животные, птицы и млекопитающие поддерживают внутри себя постоянную температуру, оптимальную для жизнедеятельности. Такое сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии и специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов. Кроме подчинения и сопротивления воздействию внешней среды, возможен и третий способ выживания – избегание неблагоприятных условий (миграция).
При недостатке воды у животных и растений вырабатываются приспособления для ее добывания и сохранения. У растений засушливых мест могут быть глубокие корни (у верблюжьей колючки до 16 м), мелкие листья, покрытые толстой кутикулой, содержащие относительно мало устьиц (иногда листья видоизменены в колючки). У полупустынных растений (кактусы, молочаи) имеются сочные мясистые стебли с сильно развитой водозапасающей тканью. Одним из приспособлений для снижения потерь воды является листопад.
|
|
|
У животных также выработался ряд приспособлений к недостатку влаги. Мелкие животные (грызуны, пресмыкающиеся, членистоногие) довольствуются водой, поступающей вместе с пищей. Резервуаром воды для ряда животных засушливых районов служат отложения жира (горб у верблюда, курдюк у овец, жировое тело у насекомых), при окислении которого образуется необходимое количество воды. Ряд животных пустынных районов обладает способностью к длительному быстрому бегу (антилопы, куланы, сайгаки), позволяющей им совершать дальние миграции на водопой. Некоторые виды (преимущественно грызуны) перешли к ночному образу жизни, тем самым избегая перегрева и большого испарения воды.
На основе фотопериодизма у растений и животных в процессе эволюции выработались специфические изменения интенсивности физиологических процессов, повторяющиеся с годичной периодичностью, которые называются сезонными ритмами. Изучив закономерности суточных ритмов, связанных со сменой дня и ночи, и сезонных ритмов, человек использует эти знания для круглогодичного выращивания в искусственных условиях овощей, цветов, птиц, повышения яйценоскости кур и т. п.
Главные пути выживания организмов при ухудшении условий – либо временный переход в неактивное состояние, либо сохранение активности при дополнительной затрате энергии, либо избегание неблагоприятного фактора и перемена мест обитания. У разных видов эти пути реализуются по-своему.
Экологическая толерантность — способность организма переносить неблагоприятные условия окружающей среды. Зона экологической толерантности — интервал значений конкретного экологического фактора или сочетания нескольких факторов, в котором обеспечивается устойчивое существование вида или реализация каких-либо его функции. Виды с обширными ареалами, как правило, характеризуются высокой экологической толерантности к физическим факторам. Например, волк и рыжая лисица успешно заселяют тундру, тайгу, лесостепную, степную и полупустынную зоны, несмотря на существенную разницу в климате этих территорий. Родственные по происхождению виды часто обладают различной экологической толерантности. Так, в паре близких видов мышей лесная мышь способна осваивать как лесные, так и открытые местообитания, в то время как желтогорлая мышь строго связана с лесом.
Вопросы для самоконтроля.
1. Определите, к каким факторам среды можно отнести: хищничество, вырубка леса, влажность воздуха, конкуренцию, соленость воды.
2. 2. К какому способу адаптации к неблагоприятным условиям среды вы отнесете (какие есть способы: подчинение, сопротивление, избегание)
а) нахождение человека в бане при температуре 100 градусов, при этом внутренняя темп. 36,6 (сопротивление)
б) переживание рябчиками сильных морозов в толще снега (избегание)
в) переход в состояние спор бактерий при понижении температуры (подчинение)
Лекция № 3
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1248; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!