Основные пути приспособления организмов к неблагоприятным условиям среды

Экологические факторы среды могут оказывать на живые организмы различные воздействия, они могут выступать как:

I) раздражители (вызывают приспособительные изменения физиологических и биохимических функций); 2) ограничители (обусловливают невозможность существования в данных условиях); 3) модификаторы (вызывают анатомические и морфологические изменения организмов); 4) сигналы (свидетельствуют об изменениях других факторов среды).

В процессе приспособления живых организмов к неблагоприятым условиям среды они смогли выработать три основных пута избегания последних.

Активный путь — это путь, способствующий усилению сопротивляемости, развитию регуляторных процессов, которые позволяют осуществить все жизненные функции организмов несмотря на неблагоприятные факторы.

Указанный путь связан с поддержанием постоянства внутренней среды независимо от колебания воздействий внешних факторов. Так, теплокровные животные — птицы и млекопитающие, обитая в условиях изменчивой температуры, поддерживают внутри себя постоянную температуру, которая оптимальна для биохимических процессов в клетках тела. Вполне очевидно, что такое активное сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии, которую им надо постоянно восполнять, а также специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов.

Пассивный путь связан с подчинением жизненных функций организма изменению факторов среды. Так, при недостатке тепла это приводит к угнетению жизнедеятельности и понижению уровня метаболизма, что способствует экономному использованию энергетических запасов.

В случае резкого ухудшения условий среды организмы разных видов могут приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние так называемой скрытой жизни. Так, некоторые мелкие организмы могут полностью высыхать на воздухе, а затем возвращаться к активной жизни после пребывания в воде.

К случаям скрытой жизни могут быть отнесены оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в почве, а мелких существ — в пересыхающих водоемах. Многие годы могут находиться в неактивном состоянии некоторые бактерии, в том числе и болезнетворные, пока не возникнут благоприятные условия для их «пробуждения» и последующего размножения.

Данное явление, при котором имеет место временный физиологический покой в индивидуальном развитии животных (особенно насекомых), растений, обусловленный неблагоприятными факторами внешней среды или эндогенными процессами, называется диапаузой.

Избегание неблагоприятных воздействий — это выработка таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии развития завершаются в самые благоприятные по температурным и другим условиям периоды года.

Обычный для животных путь приспособления к неблагоприятным периодам — миграция. Так, сайгаки ежегодно уходят на зиму в малоснежные южные полупустыни, где зимние травы в связи с сухостью климата более питательны и доступны. Но летом травостои полупустынь быстро выгорают, поэтому на период размножения сайгаки переходят в более влажные северные степи.

Избегание, уход от действия крайних температур или недостатка влаги свойственен организмам в той или иной мере и при активном, и при пассивном пути адаптации к среде. Все три пути приспособления характерны и по отношению к другим экологическим факторам среды. Наиболее часто приспособление вида к среде осуществляется определенным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

Остановимся на некоторых примерах адаптации к тем или иным факторам среды.

Морфологические адаптации. Среди приспособлений животных и растений к среде немаловажную роль играют морфологические адаптации, т.е. наличие таких особенностей внешнего строения, которые способствуют выживанию и успешной жизнедеятельности организмов в обычных для них условиях. Примером подобных адаптаций является выработанное в процессе длительной эволюции строение организмов, обитающих в воде. Это, в частности, приспособления к быстрому плаванию у китообразных, а также приспособления к парению в воде у планктонных организмов. Растения, обитающие в пустыне, лишены листьев, и их строение наилучшим образом приспособлено к минимальным потерям влаги.

Морфологический тип приспособления животного или растения, при котором они имеют внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. При этом разные виды могут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни. Примерами здесь могут быть кит (млекопитающее), пингвин (птица) и акула (рыба).

Физиологические адаптации заключаются, например, в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Так, обитатель пустынь верблюд способен обеспечивать потребности во влаге путем биохимического окисления жиров.

Поведенческие (этологические) адаптации проявляются в самых различных формах. Так, существуют формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение нормального теплообмена с окружающей средой: создание убежищ, передвижение с целью выбора оптимальных температурных условий, особенно в уело- виях экстремальных (очень высоких или очень низких) температур. Известны суточные и сезонные кочевки млекопитающих и птиц. Приспособительное поведение может проявляться у хищников в процессе выслеживания и преследования добычи, а у жертв — в определенных ответных реакциях (например, затаивание). Некоторые насекомые отпугивают хищников и паразитов резкими движениями. Чрезвычайно разнообразны поведенческие реакции млекопитающих и птиц в брачный период.