2.6. Адаптация и основные способы приспособления живых организмов к экстремальным условиям среды

Для каждого вида организмов существуют свои оптимальные параметры экологических факторов, то есть свой диапазон толерантности. При постоянном воздействии какого-либо экологического фактора сверх лимитируемых пределов организм должен либо адаптироваться к новым параметрам, либо погибнуть. У различных видов организмов - различные способности к адаптации. Адаптациями называют эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при колебании уровней экологических факторов.

Адаптация развивается под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (искусственный) отбор. Выделяют следующие формы адаптации:

• морфологическая адаптация – это приспособление внешней формы организма к окружающей среде;

• физиологическая адаптация – это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде;

• поведенческая этологическая адаптация – это, например, суточные и сезонные кочевки млекопитающих.

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызвать болезни организма, и даже смерть. Однако, длительное воздействие непериодических факторов – вызывать к ним адаптацию. Адаптация живых организмов происходит в определенных генетических пределах, характерных для каждого вида.

При изменении любого из экологических факторов вид выживает по одному из трех способов:

• переход в состояние временной пониженной физиологической активности (спячка, оцепенение, анабиоз). Снижая свою физиологическую активность, организмы как бы подчиняются воздействиям среды, экономя при этом энергию на своё существование. Например, в период спячки у животных значительно снижается уровень обмена веществ и потребление кислорода (в 1020 раз). В результате млекопитающие (особенно пресмыкающиеся, земноводные и большинство беспозвоночных) впадают в глубокое оцепенение. Особым из приспособлений к неблагоприятным условиям служит анабиоз (греч. anabiosis  оживление, возвращение к жизни)  состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедляются, что отсутствуют все видимые признаки жизни;

• поддержание постоянства внутренней среды организма, несмотря на колебания воздействий внешних факторов;

• миграция, т.е. перемещение, вызываемое сменой условий существования, активный поиск других, более благоприятных мест обитания. Миграции бывают суточными, связанными со сменой освещённости, температуры, влажности и других факторов в течение суток, и осуществляются многими животными на сравнительно небольшие расстояния.

3. Экосистема – основная структурная единица экологии

3.1. Основные типы экосистем и их классификация

Впервые термин "Экосистема" был предложен в 1935 году английским экологом А. Тенсли. Экосистема – это основная структурная единица экологии, представляет собой единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты, объединены причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии. Любая экологическая система является открытой, поскольку всегда взаимодействует с внешней средой. Экосистемы очень разнообразны. Существует несколько классификаций экосистем.

По происхождению различают следующие типы экосистем.

Природные (естественные) экосистемы  это такие экосистемы, в которых биологический круговорот протекает без прямого участия человека. По энергетическому признаку они делятся на два вида:

• экосистемы, полностью зависящие от прямого солнечного излучения, получающие мало энергии, и поэтому малопродуктивны. Однако они крайне важны, так как занимают огромные площади, на которых очищаются большие объемы воздуха, формируются климатические условия и т.д.

• экосистемы, получаемые энергию и от Солнца, и от других естественных источников. Данные экосистемы намного продуктивнее первых.

Антропогенные (искусственные) экосистемы  экосистемы, созданные человеком, которые способны существовать только при поддержке человека. Среди данных экосистем выделяют:

• агроэкосистемы (греч. agros  поле)  искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека;

• техноэкосистемы  искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека;

• урбаноэкосистемы (лат. urbanus  городской)  экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека. В индустриально-городских экосистемах энергия топлива не дополняет, а заменяет солнечную энергию. Потребность в энергии плотно заселенных городов на 23 порядка больше того потока, который поддерживает жизнь в эстественных экосистемах, движимых Солнцем. Существуют и переходные между природными и антропогенным типы экосистем, например, экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных. Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы.

Существует классификация естественных экосистем в зависимости от природных и климатических условий, основанная на преобладающем типе растительности в крупных регионах-биомах. Биом – совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенной ландшафтно-географической зоне. К основным типам природных экосистем и биомов (по Ю. Одуму, 1986) относятся следующие наземные экосистемы:

• вечнозеленый тропический дождевой лес;

• полувечнозеленый тропический лес (выраженный влажный и сухой сезоны);

• пустыня травянистая кустарниковая;

• чапараль – районы с дождливой зимой и засушливым летом;

• тропические злаковники (грасленд) и саванна;

• степь умеренной зоны;

• листопадный лес умеренной зоны;

• бореальные хвойные леса;

• тундра арктическая и альпийская.

В водных местообитаниях, где растительность малозаметна, в основе выделения экосистем находятся гидрологические и физические особенности среды, например "стоячая вода", "текучая вода". Водные экосистемы делятся на пресноводные и морские.

Пресноводные экосистемы:

• ленточные (стоячие воды) – озера, пруды и т.д.;

• лотические (текучие воды) – реки, ручьи и т.д.;

• заболоченные угодья – болота и болотистые леса.

Морские экосистемы:

• открытый океан (пелагическая экосистема);

• воды континентального шельфа (прибрежные воды);

• районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством);

• эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек и др.);

• глубоководные рифтовые зоны.