Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

Блок 5. Взаимосвязи организмов и окружающей среды

Влияние экологических факторов на организмы

Абиотические факторы – это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организмы. Рельеф и климат обусловливают большое разнообразие абиотических факторов.
Биотические факторы – это совокупность влияний одних организмов на другие в процессе их жизнедеятельности (опыление растений, затенение верхними ярусами нижних, поедание одних особей другими). В широком смысле это внутри- и межвидовые отношения организмов. 
Антропогенные факторы – это все влияния человека на окружающую среду, живых организмов.

Воздействие биотических факторов можно разделить на три группы:
1. Топическое (влияние живых организмов на основе совместного обитания)
2. Трофическое (влияние на основе цепей питания)
3. Генеративное (на основе процесса размножения)

Антропогенные факторы – это проявления деятельности человеческого общества, изменяющие среду обитания для разнообразных организмов.

Антропогенные факторы, как правило, действуют: 
• Косвенно, посредством изменения действия абиотических и биотических факторов. Например, при рубках в хвойно-широколиственных лесах создаются благоприятные условия для большинства мелких воробьиных птиц, но вырубка дуплистых деревьев снижает численность дуплогнездников (голубя–клинтуха, сов, мухоловок).
• Велико и прямое воздействие антропогенных факторов: вырубка лесов, браконьерская охота и рыбная ловля, изъятие из природы редких и ценных видов (например, с целью коллекционирования или продажи).

К антропогенным факторам относятся: 1. Рост  народонаселения, в результате действия демографического фактора; 
2. Загрязнение биосферы и составляющих ее компонентов; 
3. Формирование  техносферы.
Техносфера – это часть биосферы, охваченная влиянием технических средств и сооружений, созданных человечеством, сопровождаемая возникновением качественно новых процессов в природе, вызывающих непредвиденные последствия типа экологических катастроф.

Основные источники загрязнения биосферы: 
1) загрязнения естественного происхождения; 
2) загрязнения искусственного происхождения.

Приспособления организмов к различным экологическим факторам

Живые организмы способны приспосабливаться к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Растения, обитающие в условиях высокой температуры и недостатка влаги, имеют листья мелкие или видоизмененные в колючки, покрытые восковым налетом, с небольшим числом устьиц. Животным в этих условиях помогает выжить приспособительное поведение: они активны ночью, а днем, в жару, прячутся в норы. Организмы засушливых местообитаний также имеют отличия в обмене веществ, способствующие экономии воды.

У животных, обитающих в условиях низких температур, имеется толстый слой подкожного жира. Для растений характерно высокое содержание растворенных веществ в клетках, что препятствует их повреждению при отрицательных температурах. Сезонность жизненных циклов также позволяет растениям и перелетным птицам использовать местообитания с холодной зимой.

Яркий пример приспособленности представляют взаимные эволюционные приспособления травоядных животных и растений, которые служат им пищей, хищника и жертвы.

Паразитические отношения возникают, когда один организм использует другой как источник пищи, местообитание, при этом организм хозяина несет ущерб. Паразиты могут быть временными (кровососущие насекомые из отряда двукрылых) или постоянными (гельминты, вши, чесоточный зудень). Внешними (повилика — паразитическое растение, обладающее присосками) или внутренними (грибы-трутовики, поражающие деревья). Паразитизм может быть гнездовым, как у кукушки.

В процессе эволюции вырабатывались приспособления, снижающие вред, причиняемый паразитом хозяину, что позволяет паразиту использовать его длительное время. Также характерно наличие приспособлений, снижающих вероятность заражения у хозяина (полагают, что шимпанзе строят каждую ночь новое гнездо как средство профилактики от эктопаразитов), и защитных приспособлений у паразита (плотная кутикула гельминтов).

Среди гербарных экземпляров повилику отличает отсутствие хлорофилла — желтый цвет нитевидных побегов. Из животных могут присутствовать плоские, круглые паразитические черви и кровососущие насекомые, клещи.

Популяция

Популяция – это совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, занимающих относительно однородную территорию. 
Популяционный ареал – это территория обитания популяции. 
Популяция – это форма существования вида в природе.

Взаимодействия разных видов

Сезонные изменения в живой природе

Сезонная периодичность относится к числу наиболее общих явлений в живой природе. Она особенно ярко выражена в умеренных и северных широтах. В основе внешне простых и хорошо знакомых нам сезонных явлений в мире организмов лежат сложные приспособительные реакции ритмического характера, которые выяснены сравнительно недавно. В качестве примера рассмотрим сезонную периодичность в центральных районах нашей страны. Здесь ведущее значение для растений и животных имеет годовой ход температуры. Период, благоприятный для жизни, продолжается около шести месяцев.

Сезонность - это общее явление в живой природе, вызванное изменениями факторов неживой природы в течение года. Это явление особенно ярко проявляется в регулярной смене времен года в умеренных и северных широтах. Весной и летом большинство животных размножается, дает потомство, а к концу лета и осенью у них идет подготовка к перенесению условий зимы.

Признаки весны появляются, как только начинает сходить снег. Еще не распустив листья, зацветают некоторые ивы, ольха, лещина; на проталинах даже сквозь снег пробиваются ростки первых весенних растений; прилетают перелетные птицы; появляются перезимовавшие насекомые.

В середине лета, несмотря на благоприятную температуру и обилие осадков, рост многих растений замедляется или полностью прекращается. Уменьшается количество цветущих растений. Заканчивается размножение птиц. Вторая половина лета и ранняя осень - период созревания плодов и семян у большинства растений и накопления питательных веществ в их тканях. В это время уже заметны признаки подготовки к зиме. У птиц и млекопитающих начинается осенняя линька, перелетные птицы сбиваются в стаи.

Еще до прихода устойчивых морозов в природе наступает период зимнего покоя.

Состояние зимнего покоя

Зимний покой не просто остановка развития, вызванная низкой температурой, а очень сложное физиологическое приспособление. У каждого вида состояние зим него покоя наступает лишь на определенной стадии развития. 
Зимующие стадии растений и животных имеют много сходных физиологических особенностей. Значительно снижена интенсивность обмена. Ткани организмов, находящихся в состоянии зимнего покоя, содержат много запасных питательных веществ, особенно жиров и углеводов, за счет которых поддерживаются сниженные процессы обмена в течение зимовки. Обычно уменьшается количество воды в тканях, особенно в семенах, зимних почках растений. Благодаря всем этим особенностям покоящиеся стадии способны длительно переживать суровые условия зимовки.

Приспособления холоднокровных животных к зимовке

Холоднокровные животные (например, насекомые, земноводные, пресмыкающимся) переносят зиму в неактивном состоянии зимнего покоя. В их организме происходят изменения, которые начинаются заблаговременно с лета. К осени у них увеличиваются запасы питательных веществ, за счет которых в замедленном темпе поддерживается обмен веществ. В их клетках уменьшается количество воды. Несмотря на такую подготовленность, многие холоднокровные животные зимуют в убежищах, в которых суровые условия зимы проявляются менее резко.

Приспособления теплокровных животных к зимовке

Теплокровные животные - птицы и млекопитающие. Они обладают меньшей способностью к переохлаждению, чем холоднокровные. Постоянная температура тела обеспечивается у них высокой интенсивностью обмена веществ. Для поддержания температуры на одном уровне у них возникают такие особенности, как теплоизолирующие покровы (пуховой, перьевой, волосяной), жировые отложения и др. Чтобы уменьшить теплоотдачу в зимних условиях, у них происходит осенняя линька - смена летнего меха у млекопитающих и оперения у птиц на более густое, зимнее.

Теплокровные животные не впадают в состояние зимнего покоя, если они могут прокормить себя зимой. Млекопитающие, не способные к добыванию корма в зимних условиях, впадают в спячку. Спячка - это состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у теплокровных животных в тех случаях, если пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможно. Перед спячкой животные накапливают в организме питательные вещества, в основном жиры до 40% массы тела, и устраиваются в убежище.

Птицы, которые не способны обеспечить себя пищей в зимних условиях, улетают в теплые края, где они находят обильный корм.

Изучение сезонных явлений

Закономерности периодических сезонных изменений в жизни растений и животных изучает наука фенология; наблюдения за наступлением этих явлений называют фенологическими. Сущность этих наблюдений состоит в том, чтобы следить за ходом сезонных явлений и записывать даты их наступления, а в некоторых случаях и окончания. На основании многолетних фенологических наблюдений краеведческие организации составляют календари природы, которые отражают время наступления сезонных явлений в той или иной местности.

Значение изучения сезонных явлений

Потребность в изучении сезонных явлений возникла у человека очень давно в связи с развитием земледелия, рыболовства, охоты.

Определяя ежегодно даты наступления сезонных изменений и сопоставляя их со временем сельскохозяйственных работ, можно установить лучшие сроки обработки почвы, посева семян и тем повысить урожай. Так, например, по данным агробиостанции имени К. А. Тимирязева, наибольший урожай огурцов получают при посеве их во время зацветания лиловой сирени и желтой акации. Лучший срок посева репы ― время цветения осины.

Параллельные наблюдения за ходом развития растений и питающихся ими насекомых облегчают установление сроков борьбы с вредителями культурных растений.

Фенологические наблюдения дают богатый фактический материал, который служит доказательством учения Ч. Дарвина о естественном отборе и помогает понять сущность основного закона биологии ― единство организма и необходимых ему условий жизни. Наблюдения расширяют кругозор человека, повышают его интерес и любовь к природе. В то же время они не требуют сложного оборудования и доступны любому человеку.