Обзор важнейших абиотических факторов среды. Механизмы адаптации

Температура как экологический фактор
Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. Область распространения живого в основном ограничена областью чуть ниже 0°С и до +50°С.
Хотя некоторые авторы указывают диапазон температур, при которых возможно существование живых организмов,
от –200 до +100°С

Анабиоз ‑ временное состояние организма, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что почти полностью отсутствуют все видимые проявления жизни.

– психрофилы (криофилы) - около 0°С и ниже.
– мезофилы – широкие пределы у разных групп. В большинстве от 18 до 40°С.
– термофилы – широкие пределы у разных групп. В большинстве от 40°С и выше. Микроорганизмы - до 100° и выше.
Классификация живых организмов
по предпочитаемым температурам
Термофильные бактерии

По устойчивости к низким t°:
– нехолодостойкие (разбалансировка метаболизма при t° выше 0°). Тропики.
– неморозостойкие (гибнут от образования льда). Субтропики.
– морозостойкие (надземные органы могут промерзать).
По устойчивости к высоким t°:
– нежаростойкие (до 30-40°, в основном водные)
– жаростойкие (пустынные ксерофиты).
– пирофиты (семена прорастают только после пожара).
Температурные группы растений

При сильном понижении температуры осуществление жизненных функций организма становится невозможным из-за резкого замедления обмена веществ.
При повышении температуры обменные процессы организма резко возрастают, что в большинстве случаев приводит к его гибели.
Колебания температуры

Адаптации
Адаптация – процесс приспособления строения и функций организмов, популяций, видов к условиям среды. Различают:
Коадаптация – взаимное приспособление в ходе эволюции разных видов, обитающих совместно.
Преадаптация – изначальное свойство организма, которое в ходе эволюционного развития оказывается полезным для освоения данной среды.

Адаптации живых организмов к колебаниям температуры
Большинство организмов способны в той или иной мере контролировать температуру своего тела с помощью различных ответных реакций.

1. Пойкилотермные или холоднокровные.
Непостоянная температура тела и почти полное отсутствие механизмов терморегуляции. Температура тела незначительно или вообще не отличается от температуры окружающей среды и изменяется вместе с ней.
Группы животных по способности регулировать температуру тела
Примеры: растения, микроорганизмы, беспозвоночные, рыбы, рептилии и др.

2. Гомойотермные или теплокровные.
Поддерживают относительно постоянную температуру тела даже при существенных колебаниях температуры окружающей среды. За счет этого свойства многие виды животных способны жить и размножаться при температуре ниже 0°С (северный олень, белый медведь, ластоногие, пингвины).
Группы животных по способности регулировать температуру тела
Примеры: птицы и млекопитающие.

3. Частный случай гомойотермии – гетеротермия. Температуры тела зависит от функциональной активности животного:– в период активности они обладают постоянной температурой тела, а в период отдыха или зимней спячки она значительно понижается и мало отличается от температуры окружающей среды (лишь незначительно превышает).
Группы животных по способности регулировать температуру тела
Примеры: суслики, барсуки, летучие мыши, ежи, бурые медведи, кенгуру.

Температурные адаптации микроорганизмов
Низкие температуры → нарушение текучести (кристаллизация) мембран.
Адаптации психрофилов – увеличение доли ненасыщенных жирных кислот в мембранах.
Высокие температуры → Денатурация белков
Адаптация термофилов → повышение термостабильности белков

Температурные адаптации растений
Физиолого-биохимические перестройки – накопление антифризов, изменение набора ферментов, обезвоживание.
Морфологические – опушение, определенное расположение листьев

Свет как экологический фактор
«Свет» в экологии – весь диапазон солнечного излучения, достигающего земной поверхности.

Экологические группы растений по отношению к свету
Светолюбивые. Обитают на открытых местах с хорошей освещенностью и в лесной зоне встречаются редко.
Теневые. Не выносят сильного освещения и живут под пологом леса в постоянной тени. Это в основном лесные травы. На вырубках при резком осветлении они проявляют явные признаки угнетения и часто погибают.
Теневыносливые. Могут жить при хорошем освещении, но легко переносят и некоторое затемнение. К ним относится большинство растений лесов.

Роль света в жизнедеятельности животных
Действие на физиологические процессы
Ориентация
в пространстве
Пигментация (меланизация) кожи Образование некоторых факторов
роста (витамин D)
Канцерогенное действие
Мутагенное действие
Органы зрения

Пути адаптации животных к недостатку света
– редукция органов зрения.
У постоянных обитателей пещер наблюдается полная или частичная редукция глаз;
– гипертрофия органов зрения. Жизнь при сумеречном освещении может приводить к гипертрофированному развитию глаз, способных улавливать ничтожные доли света;
– собственный свет (биолюминесценция). Характерна для глубоководных животных, осуществляется за счет симбиоза со светящимися бактериями.

Важнейшим экологическим фактором в жизни наземных организмов является вода.
Роль воды:
– служит основной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков;
– участвует в осуществлении биохимических процессов ассимиляции и диссимиляции, газообмена;
– вместе с растворенными в веществами обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, а также межклеточный обмен.
Влажность как экологический фактор

Группы растений по отношению к водному режиму
Гигрофиты – растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита.
Мезофиты – растения умеренно увлажненных местообитаний. Способность переносить почвенную и атмосферную засухи у них ограничена.
Ксерофиты – растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание, благодаря ряду приспособительных признаков и свойств.

Группы наземных животных по отношению к воде
Гигрофилы - наземные организмы, приспособленные к обитанию в условиях высокой влажности.
В среде с низкой влажностью эти животные быстро теряют воду, что может привести их к гибели. Обитают на заболоченных территориях, во влажных лесах, поймах рек, по берегам озёр и др. водоёмов, а также в почве (дождевые черви и др.) или в гниющей древесине (многие беспозвоночные - насекомые, многоножки и др.).

Группы наземных животных по отношению к воде
Мезофилы – животные, обитающие в условиях умеренной влажности.
Ксерофилы – сухолюбивые животные, не переносящие высокой влажности. Обитатели пустынь: верблюды, пустынные грызуны, пресмыкающиеся. Легко переносят сухость воздуха в сочетании с высокой температурой.

Адаптации растений к недостатку воды
Пойкилогидрические –
Гомойогидрические –
содержание воды в тканях зависит от влажности среды. Высыхают, анабиоз.
Низшие водоросли, мхи, лишайники
поддерживают постоянное содержание воды.
Вакуоли
Регуляция транспирации устьицами
Развитая корневая система
Толстая кутикула
По отношению к колебаниям водоснабжения растения разделяют:

Адаптации животных к недостатку воды