Адаптация живых организмов к экологическим факторам
Одной из характерных особенностей всех живых организмов является способность к адаптации к факторам окружающей среды. Адаптацией называют наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в различных экологических условиях.
Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор. Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействии.
Активный путь— усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.
Пассивный путь— подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза(скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т.д.).
Избегание неблагоприятных воздействий — выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.
Адаптации можно разделить на три типа: анатомо-морфологические, физиологические и этологические.
1 Анатомо-морфологические. Эта группа адаптаций связана с изменениями во внутреннем строении и внешнем облике организма, происходящие под действием экологических факторов. Этот тип адаптации у растений и животных приводит к образованию определенных жизненных форм. Примером морфологических адаптаций может быть строение организмов, обитающих в воде (в частности, приспособление к быстрому плаванию у китообразных, к парению в воде у планктонных организмов). Растения, обитающие в пустынях, лишены листьев, и их строение наилучшим образом приспособлено к минимальным потерям влаги. Ярусное расположение растений в лесных биоценозах служит приспособлением к режиму освещенности.
В этой группе адаптаций можно выделить несколько правил.
Правило Бергмана. В пределах одного или близкородственных видов организмы более крупные встречаются севернее. Это правило связано с процессом теплообмена между организмом и окружающей средой. Чем крупнее организм тем меньше соотношение площади поверхности тела и объема, тем менее интенсивно происходит теплообмен и тем легче организму поддерживать постоянную температуру тела в холодном климате. Примером выполнения этого правила может служить сравнение особей двух близкородственных видов - белого и бурого медведя. Белый медведь, ареал которого расположен севернее ареала бурого медведя, более крупный зверь.
Правило Алена. В пределах одного или близкородственных видов придатки тела длиннее у особей, живущих южней. Это правило тоже связано с процессом теплообмена между организмом и окружающей средой. Чем длиннее конечности, тем легче происходит теплообмен с окружающей средой. Поэтому, у особей одного биологического вида, обитающих севернее конечности как правило короче. Это позволяет легче сохранять тепло в организме.
2. Физиологические адаптации связаны с изменением некоторых функций организма под воздействием экологических факторов. Сюда относятся зимний анабиоз некоторых млекопитающих, способность верблюдов быстро связывать в своем теле большое количество воды, особенности ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи).
3. Этологические адаптации— изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период). Этологические адаптации характерны для животных. Чрезвычайно разнообразны поведенческие реакции млекопитающих и птиц в брачный период.