Презентация по экологии "Основные пути приспособления организмов к среде обитания"

Основные пути приспособления организмов к среде обитания

Автор презентации: учитель биологии МБОУ СОШ № 131 Цирина Татьяна Анатольевна

Многие организмы в течение жизни

периодически испытывают влияние факторов,

сильно удаляющихся от оптимума.

Им приходится переносить и сильную жару, и сильные морозы, и летние засухи, и пересыхание водоемов, и нехватку пищи.

Как приспосабливаются они к таким

экстремальным ситуациям, когда нормальная

жизнь сильно затруднена?

Пути приспособления организмов к среде обитания

Подчинение воздействию среды

Поддержание постоянства внутренней среды и сопротивление ей

Избегание неблагоприятных условий

При ухудшении условий среды многие виды способны приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние скрытой жизни.

Это явление было обнаружено в начале

XVIII столетия Антони ван Левенгуком, который впервые

наблюдал в сделанный им микроскоп мир мелких организмов.

Он заметил и описал, что

некоторые из них могут

полностью высыхать на воздухе, а

затем «оживать» в воде.

В высушенном состоянии они кажутся полностью

безжизненными. Позднее такое

состояние мнимой

смерти было названо анабиозом («ана» — нет, «биос» — жизнь).

• Многие простейшие (амёба), оказавшись в неблагоприятных условиях жизни, превращаются в цисты, при этом тело их округляется, и они покрываются толстой оболочкой. В таком состоянии простейшие могут находиться долгое время, пока не окажутся в более благоприятных для своего существования условиях. Тогда животное выходит из оболочки цисты и начинает вести подвижный образ жизни.

Глубокий анабиоз — это практически полная остановка обмена веществ. В отличие

от смерти организмы могут при этом возвращаться к активной жизни.

Переход в состояние анабиоза чрезвычайно расширяет возможности выживания

организмов в самых суровых условиях.

В опытах высушенные семена и споры растений, некоторые мелкие животные — коловратки,

нематоды выдерживают длительное

время температуры жидкого воздуха

(-190 °С) или жидкого водорода(-259,14 С).

Нематода и коловратка

Состояние анабиоза возможно лишь при полном обезвоживании организмов. При этом важно,

чтобы потеря воды клетками тела не сопровождалась нарушением

внутриклеточных структур. Большинство видов

к этому не способно. Например, в клетках высших растений имеется обычно большая

центральная вакуоль с запасом влаги. При высыхании она исчезает, клетка меняет

форму, сжимается, и ее внутреннее строение

нарушается. Поэтому глубокий анабиоз в природе встречается редко.

Однако замедление обмена веществ и понижение жизнедеятельности в неблагоприятных

условиях — явление широко распространенное.

Клетки тела при этом частично обезвоживаются, происходит также и другая перестройка их состава. Состояние организмов,

близкое к анабиозу, называют криптобиозом

или скрытой жизнью («криптос» —скрытый). В состоянии пониженного обмена веществ организмы резко повышают свою устойчивость

и очень экономно тратят энергию.

К явлениям скрытой жизни относятся оцепенение насекомых, зимний

покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и

спор в почве, а мелких обитателей — в пересыхающих водоемах.

В неактивном состоянии часто находятся в природе многие виды бактерий,

пока не возникнут благоприятные условия для их размножения.

Скрытая жизнь — очень важное экологическое приспособление.

Это возможность переживать неблагоприятные изменения среды

обитания. При восстановлении необходимых условий организмы

вновь переходят к активной жизни .

Переходя в состояние оцепенения или покоя,

растения и животные как бы подчиняются

воздействиям среды , экономя при этом затраты на свое

существование.

Другой, прямо противоположный путь

выживания организмов связан с

поддержанием постоянства внутренней среды , не смотря на колебания воздействий внешних

факторов. Обитая в условиях изменчивой

температуры, теплокровные животные — птицы и

млекопитающие — поддерживают внутри себя постоянную температуру, оптимальную для биохимических процессов в клетках тела.

В вакуолях клеток наземных растений содержатся запасы влаги, что позволяет им жить на суше. Многие растения способны переносить сильные засухи и расти даже в жарких пустынях.

Такое сопротивление влиянию внешней среды требует больших затрат энергии и специальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов.

Каждый из двух описанных путей выживания имеет свои преимущества и недостатки.

При возможности тормозить обмен веществ и переходить к скрытой жизни организмы экономят энергию и повышают

устойчивость, но не способны к активности при ухудшении условий.

При регуляции температуры и запасов влаги в теле представители различных видов могут поддерживать нормальную жизнедеятельность в очень широком диапазоне внешних условий, но тратят при этом много энергии, которую им необходимо постоянно восполнять. Кроме того, такие организмы очень неустойчивы к отклонениям режима их внутренней среды. Например, у человека повышение температуры тела всего на 1 °С свидетельствует о нездоровье .

Кроме подчинения и сопротивления воздействию внешней среды, возможен и третий способ выживания — избегание неблагоприятных условий и активный поиск других, более благоприятных местообитаний. Этот путь приспособлений доступен только подвижным животным,

которые могут перемещаться в пространстве.

Например, зимующие тетерева и рябчики на большую часть суток зарываются в снег, где гораздо теплее. Многие животные устраивают жилища — норы и гнезда, защищающие их от внешних воздействий.

Это тоже путь избегания неблагоприятных факторов. Ярким примером избегания зимней бескормицы и холодов являются дальние перелеты птиц .

Все три пути выживания могут сочетаться у представителей одного и того же вида. Например, растения не могут поддерживать постоянную температуру тела, но многие из них способны регулировать водный обмен. Холоднокровные животные подчиняются неблагоприятным факторам, но могут и избегать их воздействия. В целом же мы видим, что при огромном разнообразии живой природы в ней можно выделить лишь несколько основных путей приспособительного развития видов.

Увеличение устойчивости организмов в состоянии скрытой жизни находит широкое применение в хозяйственной практике. В специальных хранилищах создаются особые режимы для длительного хранения семян растений, культур микроорганизмов, спермы ценных сельскохозяйственных животных.

• В медицинской практике разработаны особые условия для сохранения донорской крови, пересаживаемых органов и тканей. Есть проекты по сохранению половых клеток исчезающих видов животных и растений, с тем чтобы в дальнейшем иметь возможность восстановить их в природе.

Примеры и дополнительная информация

1. Длительность жизни покоящихся семян растений зависит от условий хранения. Повышение влажности и температуры увеличивает траты резервов семени на дыхание, и они в конце концов истощаются. Сухие семена могут долго лежать, не теряя всхожести: семена мака — до 10 лет, зерновки ржи, ячменя и пшеницы — до 32, плоды одуванчика —до 68, лотоса — до 250 лет.

Желуди дуба хранятся не более трех лет.

Известен случай, когда проросли семена лотоса, найденные в торфе болота, высохшего 2000 лет тому назад. Плоды этого растения покрыты толстой газо- и водонепроницаемой оболочкой.

В Центральной Антарктиде русские исследователи провели микробиологический анализ образцов льда из глубины ледника. Возраст слоев льда, в которых обнаружены жизнеспособные микроорганизмы, достигает 10—13 тыс. лет. Найдены в основном бактерии, а также споры грибов и дрожжей. Позднее жизнеспособные бактерии были обнаружены в образцах горных пород под антарктическим ледником. Их возраст составлял от 10 тыс. до 10 млн лет.

Теплокровные животные могут жить в очень холодных районах, выдерживая морозы до -50 С. В таких случаях разница температур самого животного и окружающей среды может составить 80—90 °С. У пингвинов постоянная температура тела равна +37—38 С °, у северных оленей +38—39 °С. Для поддержания теплового баланса животные тратят жировые энергетические запасы. Очень важна также роль теплоизолирующих покровов (пуха, пера, меха). К зиме эти покровы становятся гуще и пушистее, обеспечивая вокруг тела воздушную прослойку, сохраняющую тепло.

Растения, которые могут жить в очень сухом и жарком климате, способны удерживать воду в теле и регулировать ее испарение. Кактусы, произрастающие в пустынях, обладают очень прочными непроницаемыми покровами с немногочисленными устьицами. Листья их превращены в колючки, этим уменьшена общая поверхность, способствующая испарению. Фотосинтез происходит в зеленом стебле. Жарким днем плотно закрыты устьица, и растения довольствуются при фотосинтезе тем углекислым газом, который проникает в их тело за ночь или выделяется в клетках в процессе дыхания. Скудная почвенная влага, поглощаемая корнями, надолго сохраняется в этих растениях, обеспечивая их жизнедеятельность.

В сухих среднеазиатских пустынях обитает несколько видов мокриц. Это мелкие наземные ракообразные, нуждающиеся, как и их ближайшие водные родственники, в высокой влажности окружающей среды. Живя в пустынях, они способны избегать жару и сухость. Мокрицы роют в глинистой почве вертикальные норки, в глубине которых температура резко снижена, а воздух насыщен водяными парами. Кормятся они на поверхности почвы растительными остатками, выходя из норок только в то время суток, когда увлажняется приземный слой воздуха. Самка в жаркие часы затыкает отверстие своими передними сегментами, несущими непроницаемые покровы, чтобы сохранить влажность и уберечь от высыхания свое потомство.

Мокрица

У суслика в состоянии активности частота сокращений сердца около 300 ударов в минуту, а во время спячки всего 3. Температура тела понижается до +5 °С. Несмотря на низкую интенсивность обмена веществ, животные во время спячки сильно теряют в весе и могут погибнуть от истощения, если не накопят к зиме достаточно жира.

Суслик

Спасибо за внимание!