Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Уровни биологической организации и экология






Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (био­ценоз) — главные уровни организации жизни. Экология изу­чает уровни биологической организации от организма до эко­систем. В ее основе, как и всей биологии, лежит теория эволю­ционного развития органического мира Ч. Дарвина, базирую­щаяся на представлении о естественном отборе. В упрощен­ном виде его можно представить так: в результате борьбы за существование выживают наиболее приспособленные организ­мы которые передают выгодные признаки, обеспечивающие выживание, своему потомству, которое может их развить даль­ше обеспечив стабильное существование данному типу орга­низмов в данных конкретных условиях среды. Если условия эти изменятся, то выживают организмы с более благоприят­ными для новых условий признаками, переданными им по на­следству, и т. д.

Свойства каждого отдельного уровня значительно слож­нее и многообразнее предыдущего. Но объяснить это можно лишь частично на основе данных о свойствах предшествую­щего уровня. Иными словами, нельзя предсказать свойства каждого последующего биологического уровня исходя из свойств отдельных составляющих его более низких уровней, подобно тому, как нельзя предсказать свойства воды исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление называют эмерджентностъю — наличием у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сум­ме других элементов, не объединенных системообразующи­ми связями.

В экологии организм рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней сре­дой, как абиотической, так и биотической. В этом случае в наше поле зрения попадает такая совокупность, как биологический виду состоящий из сходных особей, которые, тем не менее, как индивидуумы отличаются друг от друга. Они точно так же не­похожи, как непохож один человек на другого, тоже относя­щиеся к одному виду. Но всех их объединяет единый для всех генофонд, обеспечивающий их способность к размножению в пределах вида. Не может быть потомства от особей различных видов, даже близкородственных, объединенных в один род, не говоря уже о семействе и более крупных таксонах, объединяю­щих еще более «далеких родственников».

Поскольку каждый отдельный индивид (особь) имеет свои специфические особенности, то и отношение их к состоянию среды, к воздействию ее факторов различное. Например, по­вышение температуры часть особей может не выдержать и погибнуть, но популяция всего вида выживает за счет других, более приспособленных.

5.Среда обитания организмов. Экологические факторы среды, их классификация.

среда обитания организмов

Среда обитания организма — это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям.
Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни — сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.
Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.

СРЕДА ОБИТАНИЯ

Среду обитания можно определить как совокупность всех внешних факторов и условий, воздействующих на отдельный организм или на определенное сообщество организмов. Таким образом, это сложное понятие подразумевает, что вычленить отдельные факторы в окружении организма очень трудно, а порой и невозможно. Говоря экологическим языком, каждое животное или растение связано со своим особым местообитанием, описание которого - это прежде всего констатация условий, в которых это животное или растение существует. Ради удобства все условия могут быть подразделены на физические (климатические), химические и биологические.
Климат. Эколог уделяет особое внимание климату, однако стандартные данные, предоставляемые метеорологическими станциями, его, как правило, не устраивают. Ведь для эколога в первую очередь важны те условия, в которых протекает реальная жизнь конкретных животных или растений, например микроклимат, характерный для лесной подстилки, прибрежной полосы озера или сердцевины гниющего бревна. Эколог также должен учитывать изменения климата в пространстве и времени. Ему необходимо исследовать множество климатических градиентов на местности. Некоторые из них - например, зависящие от географической широты или высоты над уровнем моря, - совершенно очевидны. Другие - например, связанные с глубиной пруда, высотой ярусов в лесу или с переходом от лесного массива к лугу, - необходимо специально изучать. Изменения климата во времени могут включать такие явления, как циклическая динамика различных показателей в течение суток, нерегулярные колебания от одного дня к другому, а также многолетние климатические циклы и перемены, связанные с процессами геологического характера.

Химическая среда. Химическому составу среды особое внимание обычно уделяют исследователи, имеющие дело с водными организмами. Свойства растворенных веществ и их концентрация, конечно, важны сами по себе как условия, обеспечивающие питание (прежде всего растений), но они оказывают и другие воздействия. Например, соленость может влиять на удельный вес организмов и осмотическое давление внутри клеток. Важны для организмов также реакция среды (кислая или щелочная) и состав и содержание растворенных газов. В наземной среде химические особенности почвы и почвенной влаги оказывают существенное воздействие на растительность, а через нее и на животных.
Биотическая среда. Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. Исследовать растения или животные в " чистых культурах", вне связей с другими живыми существами, можно только в лаборатории. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, и их отношения друг к другу как к компонентам окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва того или иного типа формируется в значительной мере под влиянием леса. Подобно этому, температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся в результате климатические условия в свою очередь влияют на сообщество обитающих здесь организмов.
Лимитирующие факторы. При анализе распределения отдельных организмов или целых сообществ экологи нередко обращаются к т.н. лимитирующим факторам. Исчерпывающее описание определенной среды не только невозможно, но и не нужно, поскольку распределение животных и растений (как по географическим зонам, так и по отдельным местообитаниям) может определяться всего одним фактором, например экстремальными (для данных организмов) температурами, слишком низкой (или слишком высокой) соленостью или недостатком пищи. Однако выделить такие лимитирующие факторы бывает нелегко, а попытки установить прямую связь между распределением организмов и каким-либо внешним фактором далеко не всегда удачны. Например, лабораторные опыты показывают, что некоторые животные, обитающие в солоноватых и морских водах, способны выносить изменения солености в широких пределах, а их кажущаяся приуроченность к узкому диапазону значений этого фактора определяется просто наличием в соответствующих местах подходящей пищи.

Экологический фактор - это любой элемент среды, который способен оказывать прямое или опосредствованное влияние на живые организмы. Экологические факторы можно разделить на такие группы:

- факторы неживой природы (абиотические) - химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, кислотность и состав грунтовых растворов);

физические или климатические (солнечная энергия, температура, влажность, освещенность, атмосферное давление, физические поля, радиационный режим);

топографические (характер рельефа, высота над уровнем моря) и эдафические (механический состав почвы, влагоемкость) факторы влияния внешней неорганической среды на живые организмы;

- факторы живой природы (биотические) - совокупность живых организмов, которые своей жизнедеятельностью влияют на другие организмы;

- антропогенные (антропичные) факторы - факторы, которые вызываются влиянием на живую природу жизнедеятельности человека

Действие экологических факторов на живые организмы изучает факториальная экология.

Экологические факторы, изменения которых во времени повторяются регулярно, называют периодическими (приливы и отливы, океанские течения). Факторы, которые возникают внезапно и действуют катастрофически называют непериодическими (извержение вулкана, нападение хищника).

Каждый экологический фактор может действовать на организм с разной интенсивностью. Нормальная жизнедеятельность организмов возможна лишь при условии жизненного оптимума экологического фактора для конкретного вида, то есть благоприятного влияния фактора, которое обеспечивает оптимальные условия для жизнедеятельности особей данного вида. Чем больше является отклонение экологического фактора от оптимальной величины, тем сильнее подавляется жизнедеятельность организмов. Минимальные и максимальные значения экологического фактора являются критическими - за их пределами жизни невозможно.

Пределы интенсивности действия фактора, за которыми существование организмов становится невозможным, называют верхним и нижним пределом выносливости. Факторы, которые выходят за пределы выносливости, называются лимитирующими или ограничивающими. Они определяют территорию расселения вида. Например, распространение многих видов животных на север сдерживается недостатком тепла и света, на юг - дефицитом влаги. Оптимум и пределы выносливости организма относительно определенного фактора зависят от интенсивности действия других (явление взаимодействия экологических факторов).

Да, при оптимальной влажности повышается выносливость против неблагоприятной температуры и недостатка еды. С другой стороны, достаточное количество еды увеличивает стойкость организма против неблагоприятных климатических условий. замениться другим. Способность организма выдерживать определенную амплитуду колебания фактора называют иногда еще экологической валентностью. Для жизни организмов большое значение имеет не только абсолютная величина фактора, но и скорость его изменения.

Для нормального существования организма необходим определенный набор факторов. Если хоть один из жизненно необходимых факторов отсутствует или действие его недостаточно, организма не может существовать, нормально развиваться и давать потомство, например, растения не смогут расти при достаточной освещенности и наличии углекислого газа, если им не будет хватать влаги.

Организмы за отношением к характеру влияния экологических факторов называют стенобионтами и эврибионтами.

Стенобионты - организмы, которые могут жить лишь в определенных условиях среды при очень незначительном колебании его факторов.

Эврибионты - организмы, которые могут жить в разнообразных условиях окружающей среды.

Под воздействием экологических факторов у живых организмов производятся адаптации. Адаптации могут быть морфологическими, какие выраженные в приспособлении строения (формы) организмов к факторам среды, физиологичными - приспособление пищеварительного тракта в состав еды и экологическими - приспособление поведения животных к температурным условиям, влажности.

Коротко рассмотрим группы факторов, объединенных характером происхождения.

Абиотические. Среди них особенно выделяется группа климатических факторов. Невзирая на то что все абиотические факторы влияют на живые существа комплексно, действие каждого из них неравноценная. Температура - один из важнейших факторов, от которого зависит нормальный ход всех жизненных процессов в организме. Адаптации животных к температуре привели к появлению хладнокровных и теплокровных животных, которые приобрели способность регулировать температуру своего тела. Свет - источник энергии для фотосинтеза, без которого невозможная жизнь на Земле.

Вода необходима для жизни и, может быть важным лимитирующим фактором.

Действие многих абиотические факторов, включая рельеф, ветер, тип почвы и тому подобное проявляется опосредствовано - через температуру и влажность. Вследствие этого на небольшом участке земной поверхности климатические условия могут существенно отличаться от средних для данного региона в целом. Температура и количество осадков определяют размещение на земной поверхности основных естественных зон. Разнообразие естественных комплексов часто определяется особенностями почв, от которых зависит поступление влаги.

Один и тот же фактор за отношением к разным организмам может играть разнообразную роль, например, светло. Для растений, наземных животных свет является основным фактором, необходимым для существования, для грунтовых организмов, жителей пещер этот фактор не суть важно.

Экологические факторы действуют на организм различными путями. В самом простом случае имеет место прямое влияние (солнечный луч нагревает тело ящерицы). Очень часто экологические факторы влияют на организм опосредствовано, через огромное количество промежуточных звеньев. Например, сочетание высокой температуры воздуха с низкой влажностью и отсутствием дождей приводит к засухе - выгорает растительность травоядные мигрируют или погибают. Радиационный режим обусловливается ионизирующим излучением.

Ионизирующее излучение - это излучение с высокой энергией, которое предопределяет превращение атомов в ионы. Биологическое действие излучения заключается в повреждении, возбуждении молекул (в том числе ДНК), гибели клеток, возникновении мутаций. Источником ионизирующего излучения являются радиоактивные вещества и космические лучи. Доза облучения (1 советов) - это такая доза облучения, когда 1 г ткани поглощает 100 эрг энергии. Единица дозы облучения человека - 1 бэр (биологический эквивалент рентгену); 1 бэр равняется 0, 01 Дж/кг

На протяжении года человек в среднем получает дозу 0, 1 бэр, а за всю жизнь (за 70 лет) 7 бэр.

Биотические факторы являют собой формы влияния живых организмов друг на друга. Основной формой такого влияния у большинства случаев являются пищевые связки, на базе которых формируются сложные цепи питания. В растительных и животных группировках организмов возникают пространственные связки. Все это обусловливает формирование биотических связей. Между организмами возникают разные формы биотических отношений, которые могут быть самыми разнообразными. Различают такие типы биотических связей:

- конкуренция - борьба между представителями разных видов за воду, светло, жизненное пространство;

- мутуализм - представители двух видов организмов своей жизнедеятельностью способствуют друг другу (насекомые и цветы);

- комменсализм - когда от сожительства представителей двух видов выигрывает один вид, не нанося вреда другому (акула и рыбка прилипайко);

- паразитизм - одни существа питаются за счет потребления живой ткани хозяев (клещи, вши, глисты);

- хищничество - одни организмы убивают других и питаются ими;

- аменсализм - форма биотических взаимоотношений, при которых происходит торможение роста одного вида продуктами выделения второго. Наиболее известными формами являются антибиоз - прямая конкуренция и аллелопатия - выделение ядовитых веществ в борьбе с конкурентами за ресурсы.

Антропогенные. Эти факторы вызывают прямое или опосредствованное влияние. Прямое влияние направлено непосредственно на живые организмы (искусственное разведение рыб, птиц, охрана растений и животных). Непрямое влияние осуществляется путем изменений климата, физического состояния и химизма атмосферы, водоемов, поверхности земли.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.