Страница 4 из 19
В состоянии анабиоза энергия расходуется предельно экономно, резко повышается устойчивость организма. Температура кожи лапок чайки Поддержание нормальной жизнедеятельности в неблагоприятных условиях требует от существ больших затрат энергии. Виды, обитающие в высоких широтах, наиболее приспособлены к перепадам температур. Тундровые песцы переносят колебания температур от +30°С до -55°С, даурская лиственница выдерживает температуру до -70°С (близ Верхоянска).
Животные и растения тропических лесов приспособлены лишь к небольшому диапазону температур, снижение температуры до +5°С для них губительно. Отдельные виды бактерий и водорослей благополучно себя чувствуют в горячих источниках при температуре до +123°С. Однако для большинства организмов наиболее благоприятным является диапазон от +15°С до +30°С.
В воде благодаря ее высокой теплоемкости колебания температуры существенно меньше, чем на суше. Поэтому водные виды менее приспособлены к перепадам температур. Диапазон приспособленности некоторых видов антарктических рыб составляет всего 4°С (от -2°С до +2°С). С повышением температуры до 0°С интенсивность обмена веществ у них вырастает, а при +2°С резко падает, и рыбы впадают в тепловое оцепенение.
В популяциях теплокровных животных с продвижением на север уменьшаются выступающие части (вспомним рис. на с 209) и увеличиваются средние размеры тела. Так, европейский бурый медведь весит 150-280 кг, камчатский — 400-500 кг, а медведи Аляски и острова Вадьяк – около 800 кг. Дело в том, что теплопотери пропорциональны площади поверхности тела, их удельная величина (на килограмм веса)
падает с увеличением объема животного (S шара/V шара = 3/г). Многие северные виды животных наделены «чудесной сетью» кровеносных сосудов. В ластах китов и лапах птиц вены расположены вплотную к артериям. Тепло артерий передается венам и возвращается в тело, температура конечностей и теплопотери резко снижаются. Арктические растения – с преобладанием стелющихся форм, их листья часто подушковидные.
Благодаря такой конфигурации растения улавливают больше солнечного света и максимально используют тепло нагретой почвы. Сообщества наземных организмов характеризуются широтной зональностью — сменой видов при продвижении от экватора к полюсам. Влажные тропические леса переходят в субтропики и далее в листопадный лес умеренного климата и низкорослую тундровую растительность.
Типы природных сообществ определенных климатических зон называют биомами. Горные цепи и бассейны крупных рек способствуют проникновению теплолюбивых видов далеко на север. Горы защищают от холодных ветров, а водные массы служат резервуаром тепла, повышающим среднюю температуру почвы и воздуха. Вода обладает большой теплоемкостью, она запасает тепло и длительное время согревает окружающую среду.
Создаваемый микроклимат формирует интересное сочетание видов, порой не характерных для данного биома. Кроме климатических условий на организмы существенно влияют и другие абиотические факторы – радиационный фон и загрязняющие вещества. Радиационный фон. Высокоэнергетичная радиация способна ионизировать атомы, поэтому ее называют ионизирующим излучением.
Часть этого излучения приходит из космического пространства, другая – от радиоактивных пород планеты. Это ядра гелия (α-частицы), поток электронов (β-частицы), гамма- и рентгеновское излучение. Радиационный фон ионизирующего излучения в разных местах планеты отличается в 3-4 раза. Меньше всего он на поверхности моря, а максимален на вершинах гранитных гор из-за меньшей толщины атмосферы и большего количества радионуклидов в гранитных породах.
Наиболее чувствительны к радиации высокоорганизованные животные и особенно человек. Даже небольшое повышение естественного фона приводит к заметному возрастанию частоты мутаций. У высших растений чувствительность к радиации прямо пропорциональна размеру клеточного ядра, содержащего генетическую информацию. У животных определяющую роль играет ранимость отдельных систем.
Даже низкие дозы вызывают у млекопитающих повреждение быстро делящейся ткани костного мозга, поскольку в период деления генетический материал особенно уязвим. Неделящиеся нервные клетки повреждаются лишь при высоких уровнях облучения. Рассеянные в окружающей среде радионуклиды попадают в организмы также при движении по пищевым цепям (почва >> растение >> растительноядное животное >> хищник).
Если скорость их радиоактивного распада меньше скорости поступления, то радиоактивные вещества накапливаются в воде, почве, воздухе, постепенно обедняя видовой состав биоценозов. В костной ткани живых существ накапливаются изотопы стронция и цезия, в щитовидной железе – изотопы йода. В зонах с повышенной радиацией благополучно существуют только синезеленые – их находят даже вблизи ядерных реакторов. Химическое загрязнение.
В современном мире важным антропогенным фактором являются загрязняющие вещества, быстро уничтожающие флору и фауну на огромных территориях. В процессе медеплавления в окружающей среде накапливается сернистый ангидрид, вызывающий кислотные дожди. Вредным отходом теплоэнергетики является диоксид углерода. Другие производства дают ядовитые оксиды азота, соединения меди, ртути, фосфора.
Особенно много токсичных выбросов в выхлопных газах автомашин. Экосистемы обширных районов разрушаются утечками нефти при добыче и транспортировке. В результате борьбы с сельскохозяйственными вредителями в почве и воде накапливаются пестициды (<лат. pestis вредитель + caedere убивать): инсектициды (<лат. insectum насекомое) и гербициды (<лат. herbum трава) – средства против насекомых и сорняков.
Эти вещества ухудшают свойства почвы и воды — жизненно важных природных компонентов. 1. Почему экстремальная температура сильно воздействует на жизнедеятельность организмов? По какой причине птицы и млекопитающие способны переносить значительные перепады температур? 2. Почему водные виды приспособлены к узкому диапазону температур? 3.
Что называют акклимацией? Приведите примеры. 4. Почему радиация особенно опасна для высокоорганизованных существ? § 64. Биотические факторы среды. Позитивные отношения организмов Состав и характер жизнедеятельности сообществ, их устойчивость и развитие зависят от множества биотических факторов.
Связь с другими организмами дает питание и возможность размножения, защиту, смягчает неблагоприятные условия среды, но представляет и немалую опасность. Планету населяют существа, сотворенные для совместного обитания. В их отношениях можно выделить характерные типы взаимосвязей, сходные у существ разных систематических групп. По характеру воздействия на особь взаимоотношения условно делят на позитивные (симбиотические), негативные (антибиотические) и нейтральные.
К позитивным относят кооперацию, мутуализм, комменсализм, к негативным — конкуренцию, паразитизм и хищничество. Кооперация рака и актинии Позитивные отношения еще называют симбиозом (<лат. sym вместе) – таким сосуществованием организмов, которое биологически целесообразно для обоих участников, не являясь при этом пищевым или конкурентным, Рассмотрим характерные типы симбиоза. Кооперация.
Раки-отшельники селятся в пустых раковинах моллюсков и возят их на себе вместе с коралловыми полипами — актиниями. Рак расширяет жизненное пространство актинии, необходимое ей для ловли добычи, и поедает часть жертв, пораженных стрекательными клетками полипа. Актиния защищает рака от хищников. Иногда к этому симбиозу присоединяется еще и многощетинковый червь.
Обитая в раковине отшельника, он очищает ее и объедает паразитов с мягкого брюшка рака. Червю достается часть трапезы рака. Многощетинковые черви являются пищей раков, но «своего» червя рак не трогает, а нередко при смене раковины переносит его с собой. Многие мелкие и крупные рыбы периодически приплывают к местам, где их уже ожидают креветки.
Там они принимают характерную позу – ложатся на бок или открывают пасть. Креветки собирают паразитов с поверхности тела и во рту, выстригают омертвевшие ткани. Птицы смело садятся на копытных (оленей, лосей, коров) и питаются их паразитами (клещами) или выщипывают ставшую ненужной и обременительной зимнюю шерсть, используемую птицами при постройке гнезд.
Шляпочные грибы образуют симбиоз с семенными растениями (микоризу), покрывая грибницей их корневую систему. У растения за счет грибницы существенно увеличивается объем корней, грибница поставляет воду и минеральные вещества, получая взамен необходимые грибу как гетеротрофу органические соединения. С помощью грибов растения усваивают питательные вещества из труднодоступных соединений почвы.