Приспособленность организмов к действию факторов среды

Вспомните

• какие законы отражают разнообразные стороны действия факторов среды на организмы;

• чем обусловлена периодичность в жизни организмов.

Понятие об адаптации. Приспособлениями, или адаптациями, называют любые признаки организмов, повышающие их шансы на выживание во внешней среде. Адаптации создаются и поддерживаются в ходе эволюции видов, на основе их изменчивости, через естественный отбор. Все существующие виды прошли этот отбор и, следовательно, обладают необходимыми адаптациями к условиям своего обитания. В неживой природе действуют физико-химические законы, которые определяют направления возможных приспособлений для живых организмов.

Эти возможности можно рассмотреть на примере планктона (греч. plankton – «блуждающий») – организмов, взвешенных в толще водной среды.

Вести планктонный образ жизни в воде возможно лишь в том случае, если силы, удерживающие организм на плаву, соответствуют его весу. Против силы тяжести действуют выталкивающая сила (по закону Архимеда) и силы сцепления частиц воды с поверхностью тела. Следовательно, любые способы облегчения веса и увеличения поверхности тела будут благоприятствовать планктонному образу жизни. У одних видов это достигается очень мелкими размерами, у других – разнообразными выростами, щетинами, складками, у третьих – насыщением клеток капельками жира или наличием газовых полостей, уменьшающих удельный вес.

Активно и быстро плавающие виды, в отличие от планктонных, напротив, выработали в процессе эволюции сходную форму, которую называют торпедовидной. По законам гидродинамики быстро движущееся в воде тело может успешно преодолеть лобовое сопротивление лишь при определённых пропорциях (примерном отношении длины к наибольшему диаметру как 5:1). Именно такие пропорции свойственных и дельфинам, и акулам, и рыбам тунцам, и кальмарам, и древним ихтиозаврам.

Внешнее сходство организмов отражает не родство видов, а сходные черты образа жизни. В одинаковой среде обитания образуются сходные приспособительные формы. Например, деревья, кустарники, кустарнички, разнообразные травы – формы, возникшие у разных видов растений при сходном использовании среды.

Разнообразие адаптаций. По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять не только, в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Например, все позвоночные животные, ведущие подземный образ жизни, имеют компактное тело с короткой шеей и коротким хвостом, слаборазвитые глаза и ушные раковины, короткий, как бы подстриженный мех, роют землю либо передними конечностями с мощной мускулатурой и сильными костями, либо выступающими, как долото, резцами. Таковы кроты, слепыши и другие виды. Роющее насекомое медведка также внешне напоминает маленького крота. Растения лианы имеют стебли с различными приспособлениями – крючьями, усиками или присосками, позволяющими им цепляться за прямостоячие стебли других видов и выносить свои листья к свету. Формы лиан есть и среди травянистых, и среди древесных растений, представляющих виды из разных семейств.

Своеобразие внешнего строения, отражающее приспособления вида к определённому образу жизни в среде обитания, называют жизненной формой.

Жизненная форма вырабатывается в ходе эволюционного становления вида. Разные виды могут иметь сходную жизненную форму, если ведут сходный образ жизни.

В то же время есть виды, особи которых на разных стадиях индивидуального развития могут быть в разных жизненных формах. Это явление наблюдается у животных, развитие которых идёт с метаморфозом, т. е. у которых в жизненном цикле имеется стадия личинки (головастик и лягушка, личинка и взрослая особь угря, гусеница и бабочка). У растений жизненная форма может быть разной в зависимости от условий произрастания. Например, берёза пушистая, рябина обыкновенная в лесах умеренного климата развивают форму одноствольного дерева, а вырастая в лесотундровых и тундровых сообществах, приобретают многоствольную, кустарниковую жизненную форму.

Некоторые приспособления выражаются не только во внешних признаках вида, но и в изменениях его физиологических процессов, в характере поведения, жизненных циклах, а также во внутриклеточных биохимических превращениях и распространении.

По отношению к какому-либо одному господствующему фактору среды (к свету, температуре или воде, типу пищи и др.) выделяют экологические группы организмов. Различают экологические группы по отношению к свету (светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые), температуре (теплолюбивые, жаростойкие, холодолюбивые), воде (влаголюбивые, засухоустойчивые и др.).

По изменчивости температуры тела выделяют пойкилотермные и гомойотермные группы организмов. У пойкилотермных организмов внутренняя температура тела следует за изменениями температуры среды. Скорость обмена веществ у них, то возрастает, то понижается. Таких видов – большинство на Земле. Гомойотермных только две группы – млекопитающие и птицы. Они способны поддерживать постоянную температуру тела при любых условиях среды. Их обмен веществ характеризуется высокой скоростью, даже если наружная температура постоянно меняется. Например, белые медведи в Арктике или пингвины в Антарктиде выдерживают 50-градусные морозы, что составляет разницу в 87 – 90⁰С по сравнению с их собственной температурой.

Виды с непостоянной температурой тела при понижении температуры способны переходить в неактивное физиологическое состояние. Замедление обмена веществ в клетках сильно увеличивает устойчивость организмов к неблагоприятным погодным условиям. Переход животных в состояние оцепенения, как и переход растений в состояние покоя, позволяет им переносить зимние холода с наименьшими потерями, не тратя много энергии.

Форма тела, физиологические свойства, образ жизни, поведение организмов, их распространение и ритмы жизни являются чертами приспособленности видов (адаптации) к определённой среде обитания.

Таким образом, многообразие приспособительных свойств у организмов, выработавшихся под влиянием факторов среды, обеспечивает им возможность существования в разных условиях биосферы.

1. В чём состоит различие понятий «жизненная форма» и «экологическая группа»?

2. В чём проявляются адаптации к распространению плодов и семян у одуванчика, вишни, репейника, мака и ели?

3. Подумайте и ответьте на вопросы.

• Какие свойства организма белого медведя и пингвина позволяют им переносить без ущерба 50-градусные морозы?

• Почему пойкилотермных животных очень мало в приполярных районах Земли?