> Способность организма адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды как фактор сохранения здоровья

Конечная цель охраны природы состоит в обеспечении благоприятных условий для жизни настоящего и последующих поколений людей, развития народного хозяйства, науки и культуры всех народов, населяющих нашу планету.

Для молодых людей, получающих образование, необходимо понимание серьезности проблем, стоящих перед охраной природы. Нужно осознавать, что даже в том случае, если на промышленных предприятиях будут выполняться все меры охраны среды, человечество будет отрицательно воздействовать на природу. Замена сложных биоценозов агроценозами, строительство городов и различных сооружений, снижающих биопродуктивность громадных территорий, химизация сельского хозяйства, локальные изменения гидротермического режима акваторий и территорий, промышленное использование все большего числа видов животных и растений - эти и многие другие воздействия оказывают, и будут оказывать на природу все более сильное влияние даже при соблюдении всех мыслимых мер предосторожности. По мнению академика С. С. Шварца, борьба за «здоровую биосферу» должна вестись в двух направлениях: путем сведения к минимуму непосредственных вредных последствий индустриального давления на природу и путем разработки мероприятий, обеспечивающих возможность нормального функционирования биосферы и слагающих ее биоценозов в новых условиях. Константинов В.М., Челидзе Ю. Б. Экологические основы природопользования: Учеб. Пособие для студ.учреждений сред. проф. образования. - М.: Мастерство, 2002. с 22-23

Первым считается кризис присваивающего хозяйства: собирательства и примитивной охоты. Полагают, что он возник в связи с истощением естественных запасов плодов, съедобных растений, с истреблением небольших животных в местах обитания древних людей. Кризис удалось преодолеть путем перехода на коллективную охоту на крупных зверей с применением более совершенных орудий: лука, копья, гарпуна и разделения труда между участниками охоты. Новый экологический кризис возник, как полагают, в конце ледникового периода, когда стали исчезать крупные животные - шерстистый носорог, пещерный медведь, мамонт. Этот кризис связывают с перепромыслом крупных зверей весьма искусными охотниками, возросшую численность которых не могла обеспечить естественная кормовая база. Выход из этого кризиса был найден в переходе от присваивающего к производящему хозяйству. Развитие животноводства и земледелия определило прогресс человечества на несколько тысячелетий.

Следующий кризис возник в аридных районах - местах древнего орошаемого земледелия. Этому способствовали полное сведение лесов и чрезмерная нагрузка примитивного земледелия на почвы, вызвавшие их ускоренную эрозию и засоление. Теперь в этих районах Северной Африки, на Ближнем Востоке, в Средней и Центральной Азии находятся пустыни. Опустыниванию аридных районов способствовал и перевыпас скота. Процессы расширения пустынных территорий из-за перевыпаса скота и нерационального земледелия продолжаются и в наше время. Во многих районах они приобрели характер крупных региональных экологических катастроф.

Нарастание современного экологического кризиса во взаимоотношениях природы и общества связывают с научно-технической революцией. При этом региональные кризисные ситуации, возникающие из-за истощения природных ресурсов, успешно разрешаются совершенствованием технологий поиска, добычи, транспортировки, переработки традиционных природных ресурсов, использованием новых ресурсов и изготовлением синтетических материалов.

Более грозные свидетельства нарастающих кризисных ситуаций во взаимоотношениях общества и природы в разных регионах связаны с деградацией естественных природных экосистем, вызванной чрезмерной нагрузкой на биоценозы, ростом народонаселения и загрязнением окружающей среды.

В последние годы по вине человека частыми становятся экологические катастрофы, вызванные химическим и радиоактивным загрязнениями. Прошло уже более 50 лет со времени атомной бомбардировки японских городов Хиросимы и Нагасаки, но и сейчас ежегодно пополняются списки умерших от лучевой болезни. Теперь стали широко известными последствия разноса ветром радиоактивной пыли и отходов на предприятии «Маяк» в Челябинской области в 1957 г. Авария на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС в 1986 г. стала самой страшной экологической катастрофой XX в. Экологические катастрофы разного масштаба возникают в результате химического загрязнения окружающей среды. Во все медицинские и экологические справочники вошли сведения о болезни Мина-мата, которая возникла у населения в результате загрязнения окружающей среды соединениями ртути. Катастрофические последствия возникают в результате загрязнения промышленными выбросами и выхлопными газами автомобилей и образования ядовитых туманов - смогов в крупных городах.

Лекарственные растения. В последнее время, несмотря на успехи химии и обилие синтетических лекарств, повысился интерес к лекарственным средствам из растений. Все популярнее становится точка зрения, что лекарственные препараты естественного происхождения более действенны, так как активные вещества в растении обычно находятся в комплексе.

Спрос на лекарственное сырье возрастает. Однако следует не увеличивать изъятие растений из природы, а вести хозяйство в природе: посев растений, чередование участков сбора, создание временных заказников и т. п. В настоящее время уже создано несколько заказников.

Адаптации (приспособления) организмов к условиям среды

Адаптация - ϶ᴛᴏ приспособление организма к условиям среды за счёт комплекса морфологических, физиологических, и поведенческих признаков.

Разные организмы приспосабливаются к различным условиям среды, и в результате появляются влаголюбы-гидрофиты и ʼʼсухотерпцыʼʼ-ксерофиты (рис. 6); растения засоленных почв – галофиты ; растения, устойчивые к затенению (сциофиты ), и требующие для нормального развития полного солнечного света (гелиофиты ); животные, которые обитают в пустынях, степях, лесах или на болотах, ведут ночной или дневной образ жизни. Группы видов со сходным отношением к условиям среды (то есть живущих в одних и тех же экотопах) называются экологическими группами.

Способности адаптироваться к неблагоприятным условиям у растений и животных различаются. В силу того, что животные подвижны, их адаптации более разнообразны, чем у растений. Животные могут:

– избегать неблагоприятных условий (птицы от зимней бескормицы и холода улетают в теплые края, олени и другие копытные кочуют в поисках корма и т.д.);

– впадать в анабиоз – временное состояние, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что почти полностью отсутствуют их видимые проявления (оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и др.);

– приспосабливаться к жизни в неблагоприятных условиях (от мороза их спасают шерстный покров и подкожный жир, у пустынных животных есть приспособления для экономного расходования воды и охлаждения и т.д.). (Рис. 7).

Растения малоподвижны и ведут прикрепленный образ жизни. По этой причине у них возможны лишь два последних варианта адаптаций. Так, для растений характерно снижение интенсивности процессов жизнедеятельности в неблагоприятные периоды: они сбрасывают листья, зимуют в виде погребенных в почву покоящихся органов – луковиц, корневищ, клубней, сохраняются в состоянии семян и спор в почве. У моховидных способностью к анабиозу обладает всœе растение, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ в сухом состоянии может сохраняться несколько лет.

Устойчивость растений к неблагоприятным факторам повышается за счёт специальных физиологических механизмов: изменение осмотического давления в клетках, регулирование интенсивности испарения с помощью устьиц, использование мембран-ʼʼфильтровʼʼ для избирательного поглощения веществ и др.

Адаптации у разных организмов вырабатываются с разной скоростью. Наиболее быстро они возникают у насекомых, которые за 10–20 поколений могут приспособиться к действию нового инсектицида, чем объясняются неудачи химического контроля плотностипопуляций насекомых-вредителœей. Процесс выработки адаптаций у растений или птиц происходит медленно, в течение столетий.

Наблюдаемые изменения в поведении организмов обычно связаны со скрытыми признаками, которые были у них как бы ʼʼпро запасʼʼ, но под действием новых факторов проявились и повысили устойчивость видов. Такими скрытыми признаками объясняется устойчивость некоторых видов деревьев к действию промышленного загрязнения (тополь, лиственница, ива) и некоторых сорных видов к действию гербицидов.

В состав одной экологической группы часто входят организмы, которые не похожи друг на друга. Это связано с тем, что к одному и тому же фактору среды разные виды организмов могут адаптироваться по-разному.

К примеру, по-разному переживают холод теплокровные (их называют эндотермными , от греческих слов эндон – внутри и терме – тепло) и холоднокровные (эктотермные , от греческого эктос – снаружи) организмы. (Рис. 8.)

Температура тела эндотермных организмов не зависит от температуры окружающей среды и всœегда более или менее постоянна, ее колебания не превышают 2–4 о даже при самых сильных морозах и самой сильной жаре. Эти животные (птицы и млекопитающие) поддерживают температуру тела внутренним теплообразованием на базе интенсивного обмена веществ. Тепло своего тела они сохраняют за счёт теплых ʼʼшубʼʼ из перьев, шерсти и др.

Физиологические и морфологические адаптации дополняются приспособительным поведением (выбор защищенных от ветра мест для ночлега, строительство нор и гнезд, групповые ночевки у грызунов, тесные группы пингвинов, согревающих друг друга, и т.д.). В случае если температура окружающей среды очень высокая, то эндотермные организмы охлаждаются за счёт специальных приспособлений, к примеру испарением влаги с поверхности слизистых оболочек ротовой полости и верхних дыхательных путей. (По этой причинœе в жару у собаки учащается дыхание и она высовывает язык.)

Температура тела и подвижность эктотермных животных зависит от температуры окружающей среды. Насекомые и ящерицы при прохладной погоде становятся вялыми, малоподвижными. Многие виды животных при этом обладают способностью к выбору места с благоприятными условиями температуры, влажности и освещения солнечным светом (ящерицы греются на освещенных плитах горных пород).

Впрочем, абсолютная эктотермность наблюдается только у очень маленьких организмов. Большинство холоднокровных организмов всœе-таки способно к слабой регуляции температуры тела. К примеру у активно летающих насекомых – бабочек, шмелœей температура тела поддерживается на уровне 36–40 о С даже при температуре воздуха ниже 10 о С.

Аналогично различаются по своему облику виды одной экологической группы у растений. Οʜᴎ также могут приспосабливаться к одним и тем же условиям среды разными способами. Так, разные виды ксерофитов по-разному экономят воду: у одних – имеются толстые оболочки клеток, у других – опушение или восковой налет на листьях. Некоторые ксерофиты (к примеру, из семейства губоцветные) выделяют пары эфирных масел, которые окутывают их как ʼʼодеяломʼʼ, что снижает испарение. Корневая система у одни ксерофитов мощная, уходит в почву на глубину нескольких метров и достигает уровня грунтовых вод (верблюжья колючка), у других – поверхностная, но сильно разветвленная, что позволяет собирать воду осадков.

Среди ксерофитов есть кустарники с очень небольшими жесткими листьями, которые могут сбрасываться в самое сухое время года (карагана кустарниковая в степи, пустынные кустарники), дерновинные злаки с узкими листьями (ковыли, типчак), суккуленты (от латинского суккулентус – сочный). Суккуленты имеют сочные листья или стебли в которых накапливается запас воды, и легко переносят высокие температуры воздуха. К суккулентам относятся американские кактусы и растущий в среднеазиатских пустынях саксаул. Οʜᴎ обладают особым типом фотосинтеза: устьица открываются ненужнолго и только в ночное время, в эти прохладные часы растения запасают углекислый газ, а днем используют его для фотосинтеза при закрытых устьицах. (Рис. 9.)

Разнообразие приспособлений к переживанию неблагоприятных условий на засоленных почвах наблюдается и у галофитов. Среди них есть растения, которые способны накапливать соли в своем телœе (солерос, шведка, сарсазан), выделять избыток солей на поверхность листьев специальными желœезками (кермек, тамариксы), ʼʼне пускатьʼʼ соли в свои ткани за счёт непроницаемого для солей ʼʼкорневого барьераʼʼ (полыни). В последнем случае растениям приходится довольствоваться малым количеством воды и они имеют облик ксерофитов.

По этой причинœе не следует удивляться тому, что в одних и тех же условиях встречаются непохожие друг на друга растения и животные, которые приспособились к этим условиям разыми способами.

Контрольные вопросы

1. Что такое адаптация?

2. За счёт чего животные и растения могут приспосабливаться к неблагоприятным условиям среды?

2. Приведите примеры экологических групп растений и животных.

3. Расскажите о разных приспособлениях организмов к переживанию одних и тех же неблагоприятных условий среды.

4. В чем различие приспособлений к низким температурам у эндотермных и эктотермных животных?

Адаптации (приспособления) организмов к условиям среды - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Адаптации (приспособления) организмов к условиям среды" 2014, 2015.

Во всем разнообразии приспособлений живых организмов к неблагоприятным условиям среды можно выделить три основных пути.

Активный путь - это усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществить все жизненные функции организмов, несмотря на отклонения фактора от оптимума. По отношению к температуре, например, этот путь в зачаточной форме проявляется у некоторых высших растений, несколько сильнее развит у пойкилотермных животных, но особенно ярко выражен при гомойотермии. Активное противостояние иссушению особенно характерно для склерофитов среди растений, ксерофильных насекомых (например, пустынных чернотелок), крупных гомойотермных животных аридных районов.

Пассивный путь - подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. При недостатке тепла это приводит к угнетению жизнедеятельности и понижению уровня метаболизма, что способствует экономному использованию энергетических запасов. Компенсаторно повышается устойчивость клеток и тканей организма. Пассивный путь адаптации к влиянию неблагоприятных температур свойствен всем растениям и пойкилотермным животным. Среди млекопитающих и птиц преимущества пассивного приспособления в неблагоприятные периоды года используют гетеротермные виды, впадающие в оцепенение или спячку. Элементы пассивной адаптации присущи и типичным гомойотермным животным, обитающим в условиях крайне низких температур. Это выражается в некотором снижении уровня обмена, замедлении темпов роста и развития, что позволяет экономнее тратить ресурсы по сравнению с быстро развивающимися видами.

Пассивное подчинение водному режиму среды свойственно пойкилогидрическим растениям и животным, способным выносить высыхание: напочвенным водорослям, лишайникам, нематодам, коловраткам и т. п.

Избегание неблагоприятных воздействий - третий возможный путь приспособления к среде. Общий способ для всех групп организмов - выработка таких жизненных циклов, при которых наиболее уязвимые стадии развития завершаются в самые благоприятные по температурным и другим условиям периоды года. Для животных основным способом избегания пессимальных температур являются разнообразные формы поведения. Изменения в ростовых процессах растений - в известной мере экологический аналог поведения животных. Например, карликовость тундровых растений помогает организмам использовать тепло приземного слоя и избегать влияния низких температур воздуха. Растения‑эфемероиды в жарких пустынях избегают засухи, успевая отцвести за краткий весенний период.

Избегание, уход от действия крайних температур или недостатка влаги свойствен 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. Чаще всего приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптаций.