Вопрос10. Геоморфологические факторы. Биотические факторы. Взаимодействия между организмами в наземной и водной среде. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов.

Орографические (геоморфологические) факторы.

Геомор­фология - наука о рельефе. Эти факторы имеют преимущест­венно косвенное значение, поскольку, например, отметка мест­ности (высота) собственно экологическим фактором не является. Но от высоты, от степени крутизны склона горы или холма, ориентации склона относительно стран света, общей структуры рельефа зависит весь комплекс микроклиматических и почвенных факторов. Кроме того, крутизна склона и особенности его поверхности могут сказываться на развитии корневых систем растений, их внешнем строении: в горных условиях ряд древес­ных пород приобретает низкорослость, стелющиеся (так назы­ваемые стланиковые) формы. Рельеф оказывает влияние на процессы почвообразования, причем почвы на склонах особенно ранимы и уничтожение растительности (например, при рубках леса), усиленная пастьба скота вызывают разрушение почв (эро­зию). Существует ряд ограничений на вырубку лесов в горах, на иные виды пользования.

Рельеф местности является одним из важнейших факто­ров, от которых зависит перенос, рассеивание и накопление вредных примесей в атмосферном воздухе. Расположенные в низинах населенные пункты в зонах рассеивания промыш­ленных выбросов подвергаются сильному застойному за­грязнению, а растительность - угнетению вплоть до гибели.

Различают самые крупные формы рельефа, связанные с процессами горообразования (макрорельеф), формы с колеба­ниями высоты от 1 до 10 м (мезорельеф) и самые мелкие формы с перепадами в пределах десятков сантиметров (мик­рорельеф). В условиях пересеченного рельефа с вытянутыми элементами (ущельями, каньонами) образуются своего рода "трубы", через которые вредные примеси могут переноситься на десятки километров.

Биотические факторы - все формы влияния на организм со стороны окружающих живых существ (микроорганизмов, влияние животных на растения и наоборот, влияние человека на окружающую среду).

Каждый живой организм на Земле подвергается влиянию не только факторов неживой природы, но и других живых организмов (биотических факторов). Животные и растения распределяются не хаотически, а обязательно образуют определенные пространственные группировки. Входящие в них организмы, безусловно, должны иметь общие или сходные требования к данным условиям существования, на основе которых между ними формируются соответствующие зависимости и взаимоотношения. Такая взаимосвязь возникает прежде всего на основе пищевых потребностей (связей) и способов добывания энергии, необходимой для жизненных процессов.

Группа биотических факторов разделяется на внутривидовые и межвидовые.

биотические факторы.

Внутривидовые биотические факторы

К ним относятся факторы, действующие внутри вида, на уровне популяций.

Межвидовые биотические факторы и взаимодействия

Действие, оказываемое одним видом на другой, обычно осуществляется через прямой контакт между особями, которому предшествуют или сопутствуют изменения среды обитания, вызываемые жизнедеятельностью организмов (химические и физические изменения среды, вызываемые растениями, дождевыми червями, одноклеточными, грибами и т. п.).

Взаимодействие популяций двух или нескольких видов имеет разнообразные формы проявления, как на положительной, так и на отрицательной основе.

Любой экологический фактор динамичен, изменчив во времени и пространстве.

Теплое время года с правильной периодичностью сменя­ется холодным; в течение суток наблюдаются более или ме­нее широкие колебания температуры, освещенности, влаж­ности, силы ветра и т. п. Все это - природные колебания экологических факторов, однако воздействовать на них спо­собен и человек. Влияние антропогенной деятельности на окружающую среду проявляется в общем случае в измене­нии режимов (абсолютных значений и динамики) экологи­ческих факторов, а также - состава факторов, например при внесении ксенобиотиков в природные системы в процессе производства или специальных мероприятий - таких, как защита растений при помощи ядохимикатов или внесение органических и минеральных удобрений в почву.

Однако каждому живому организму требуются строго оп­ределенные уровни, количества (дозы) экологических факто­ров, а также определенные пределы их колебаний. Если режимы всех экологических факторов соответствуют наследствен­но закрепленным требованиям организма (т.е. его генотипу), то он способен выживать и давать жизнеспособное потомство. Требования и устойчивость того или иного вида организма к экологическим факторам определяют границы географиче­ской зоны, в пределах которой он может обитать, т.е. его ареал. Факторы окружающей среды определяют также ам­плитуду колебаний численности того или иного вида во вре­мени и пространстве, которая никогда не остается постоян­ной, а изменяется в более или менее широких пределах.

Живой организм в природных условиях од­новременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических факторов - как биотических, так и абиоти­ческих, причем каждый фактор требуется организму в опреде­ленных количествах или дозах. Растения нуждаются в значи­тельных количествах влаги, питательных веществ (азот, фос­фор, калий), но другие вещества, например бор или молибден, требуются в ничтожных количествах. Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэле­мента) отрицательно сказывается на состоянии организма, да­же если все остальные присутствуют в требуемых количествах.

Вопрос №11. Адаптация организмов к окружающей среде. Экологическая ниша организма.Экологическая (или)жизненая форма. Популяция и стация ее обитания.

Адаптация (приспособление) в биологии - развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. Адаптации могут быть морфологическими, физиологическими или поведенческими. Морфологические адаптации включают изменения формы или строения организма. Пример такой адаптации - твердый панцирь черепах, обеспечивающий защиту от хищных животных. Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Так, запах цветка может служить для привлечения насекомых и тем самым способствовать опылению растения. Поведенческая адаптация связана с определенным аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример - зимний сон у медведя. Большинство адаптаций представляет собой сочетание перечисленных типов. Например, кровососание у комаров обеспечивается сложной комбинацией таких адаптаций, как развитие специализированных частей ротового аппарата, приспособленных к сосанию, формирование поискового поведения для нахождения животного-жертвы, а также выработка слюнными железами специальных секретов, которые предотвращают свертывание высасываемой крови. Все растения и животные постоянно адаптируются к окружающей среде. Чтобы понять, как это происходит, необходимо рассматривать не только животное или растение в целом, но и генетическую основу адаптации. У каждого вида программа развития признаков заложена в генетическом материале. Материал и закодированная в нем программа передаются от одного поколения другому, оставаясь относительно неизменными, благодаря чему представители того или иного вида выглядят и ведут себя почти одинаково. Однако в популяции организмов любого вида всегда присутствуют небольшие изменения генетического материала и, следовательно, вариации признаков отдельных особей. Именно из этих разнообразных генетических вариаций процесс приспособления отбирает те признаки или благоприятствует развитию таких признаков, которые в наибольшей степени увеличивают шансы на выживание и тем самым на сохранение генетического материала. Адаптация, таким образом, может рассматриваться как процесс, посредством которого генетический материал повышает свои шансы на сохранение в последующих поколениях. С этой точки зрения, каждый вид олицетворяет собой успешный способ сохранения определенного генетического материала. Чтобы передать генетический материал, особь любого вида должна иметь возможность питаться, дожить до периода размножения, оставить потомство и затем распространить его на возможно большей территории. Все растения и животные должны получать из окружающей среды энергию и различные вещества, прежде всего кислород, воду и неорганические соединения. Почти все растения используют энергию Солнца, трансформируя ее в процессе фотосинтеза. Животные получают энергию, питаясь растениями или другими животными. Каждый вид определенным образом приспособлен к тому, чтобы обеспечивать себя питанием. Ястребы имеют острые когти для захватывания добычи, а расположение глаз в передней части головы позволяет им оценить глубину пространства, что необходимо для охоты при полете на большой скорости. У других птиц, например цапель, развились длинные шея и ноги. Они добывают пищу, осторожно бродя по мелководью и подстерегая зазевавшихся водных животных. Дарвиновы вьюрки - группа близкородственных видов птиц с Галапагосских островов - представляют классический пример высокоспециализированной адаптации к разным способам питания. Благодаря тем или иным адаптивным морфологическим изменениям, в первую очередь в строении клюва, одни виды стали зерноядными, другие - насекомоядными. Если обратиться к рыбам, то хищники, например акулы и барракуды, имеют острые зубы для поимки добычи. Другие, например мелкие анчоусы и сельди, добывают мелкие частицы пищи путем фильтрации морской воды через гребневидные жаберные тычинки.

Экологическая ниша.

Любой вид организмов приспособлен для определенных условий существования и не может произвольно менять среду обитания, пищевой рацион, время питания, место размножения, убежища и т.п.ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША-совокупность всех факторов среды в ареале, при которых возможно сущес¬твование определенного вида. Понятиевключает в себя не только положение вида в пространстве, но и его функци¬ональную роль в сообществе.

Весь комплекс отношений к подобным факторам определяет место, которое природа выделила данному организму, и роль, которую он должен сыграть во всеобщем жизненном процессе. Все это объединяется в понятии экологической ниши.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША - место в биогеоценозе, которое занимает вид, не конкурируя с другими видами за источник энергии. Экологическая ниша есть совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Обычно экологические ниши заняты одним видом. 

Организмы и среда, в которой они обитают, находятся в постоянном взаимодействии. В результате возникает поразительное соответствие систем: организма и окружающей среды. Это соответствие носит приспособительный характер и выражается в виде особых черт в анатомической структуре,, физиологии, способах нарастания, питания, выборе мест обитания, связях с другими организмами, особенностях поведения. Проявляется оно и во внешнем облике организмов. Среда всегда действует на организм целым комплексом экологических факторов, поэтому и черты приспособительности возникают в ответ на весь комплекс факторов. Потребность типизировать организмы по сходству их приспособлений к среде привела к возникновению понятия об основных группах организмов, имеющих сходный облик в результате сходства путей приспособления. На первых порах такие группы выделяли по чисто внешним признакам.

Жизненная форма

Жизненная форма – это внешний облик организма, комплекс морфологических, анатомических, физиологических и поведенческих признаков, в котором отражается его приспособленность к условиям внешней среды. Современная систематика живых организмов строится на основе степени родства организмов. В основу экологических классификаций могут быть положены самые разнообразные критерии: способы пита­ния, передвижения, отношения к температуре, влажности, свободному кислороду и т.п. Разнообразие адаптации к среде создает необходимость множественных классификаций. Среди приспособлений живых организмов к среде особую роль играют морфологические адаптации. Изменения в наибольшей степени затрагивают органы, находящиеся в непосредственном соприкос­новении с внешней средой. В результате наблюдается конвергенция (сближение) морфологических (внешних) признаков у разных видов, в то время как анатомические и другие признаки изменяются в меньшей степени, отражая Условия среды могут оказаться более благоприятными для одного организма, располагающего «подходящим» набором наследуемых свойств, и менее благоприятными для другого, имеющего иные свойства. В первом случае индивидуум выживает и оставляет больше потомков. Во втором случае он не выживает или оставляет меньшее число потомков. В связи с этим наследственные свойства всей совокупности особей меняются в ряду поколений. И здесь, как говорят, имеет место эволюция путем естественного отбора.

Среди приспособлений организмов к условиям среды, возникших в результате эволюции, наиболее наглядными можно считать приспособления, проявляющиеся в особенностях внешнего строения растений и животных. Их называют морфологическими (от греч. морфе — форма). Определенные типы внешнего строения, возникшие как приспособления к экологическим условиям местообитаний, называют жизненными формами организмов.

Жизненные формы растений и животных очень разнообразны. Они выделяются по совокупности признаков строения и образа жизни. Так, наиболее распространенные жизненные формы растений — деревья, кустарники, травы. Яркие примеры адаптации к суровым условиям среды дают такие жизненные формы растений, как суккуленты (в засушливом климате), лианы (при недостатке света), стланики и растения-подушки (в тундрах, высокогорьях с низкой температурой и сухостью при сильных ветрах).

Жизненные формы животных выделяются по разным признакам для разных систематических групп. Так, для зверей одним из основных признаков выделения жизненных форм, помимо среды обитания, считают способы передвижения (ходьба, бег, прыжки, плавание, ползание). Характерными чертами внешнего строения наземных прыгунов, например, являются длинные задние конечности с сильно развитой мускулатурой бедер, длинный хвост, короткая шея. К ним относятся обычно обитатели открытых пространств: азиатские тушканчики, австралийские кенгуру, африканские прыгунчики и другие прыгающие млекопитающие, живущие на разных континентах.

Жизненные формы птиц различают по типу их местообитания и способу добывания пищи, а у рыб — в основном по форме тела. Жизненные формы водных организмов различаются по типу своего местообитания. Обитатели водной толщи образуют планктон (от греч. планктос — блуждающий), то есть совокупность организмов, живущих во взвешенном состоянии и не способных противостоять течениям. Обитатели грунта образуют бентос (от греч. бентос — глубина). К отдельным жизненным формам относят организмы, живущие у поверхностной пленки воды или на различных твердых субстратах.

Сходные жизненные формы возникли в результате эволюции, происходящей в сходных экологических условиях у систематически разных организмов: например, кенгуру и тушканчики, дельфины и рыбы, птицы и летучие мыши, черви и змеи и т. д.

Важную роль в поддержании соответствия между организмами и средой играют не только морфологические особенности, но и физиологические и поведенческие реакции. Со временем любые экологические условия изменяются. Эти изменения могут иметь различный характер: быть циклическими, то есть повторяющимися через более или менее равные промежутки времени, или хаотическими, то есть неопределенными, труднопредсказуемыми. Строение организма и его поведение могут соответствовать внешним условиям, только изменяясь вместе с ними, приспосабливаясь к ним.

родство и происхождение видов.