Основные представления об адаптациях организмов

Адаптация (лат. «приспособление») — приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функ­ции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех основных фак­торов — изменчивости, наследственности и естественного от­бора.

Основные адаптации организмов к факторам внешней сре­ды формировались и изменялись вместе с измен­чивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

Первичные — это те факторы, которые существовали на Зем­ле еще до возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факто­рам наиболее древняя и наиболее совершенная.

Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от тем­пературы; растительная пища, зависящая от цикличности в раз­витии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к ним не всегда четко выражена.

В нормальных условиях в местообитании должны действо­вать только периодические факторы, непериодические — отсут­ствовать.

Непериодические факторы обычно воздействуют ката­строфически: могут вызвать болезни или даже смерть живо­го организма. Человек использовал это в своих интересах, ис­кусственно вводя непериодические факторы: введением хи­мической отравы уничтожает вредные для него организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бак­терий, вирусов и т. п. Но оказалось, что длительное воздей­ствие этого фактора также может вызвать к нему адаптацию

Источником адаптации являются генетические изменения в организме — мутации, возникающие как под влиянием ес­тественных факторов, так и в результате искусственного влияния на организм.

На эволюционном пути развития на организмы действуют абиотические и биотические факторы в комплексе.

 

Лимитирующие факторы

Впервые на значение лимитирующих факторов обратил внимание Ю. Либих. Он устано­вил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фак­тора, находящегося в минимуме. Если в почве полезные ком­поненты в целом представляют собой уравновешенную систему и только какое-то вещество, например фосфор, содержится в количествах, близких к минимуму, то это может снизить урожай. Но оказалось, что даже те же самые мине­ральные вещества, очень полезные при оптимальном содер­жании их в почве, снижают урожай, если они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме.

Таким образом, лимитирующими экологическими фак­торами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью. Их иногда называют ограничивающими факторами.

Различия в совокупном и изолированном действиях отно­сятся и к другим факторам. Например, действие отрицатель­ных температур усиливается ветром и высокой влажностью воз­духа, но, с другой стороны, высокая влажность ослабляет дей­ствие высоких температур, и т. д. Но несмотря на взаимовлияние факторов, все-таки они не могут заменить друг друга, что и нашло отражение в законе независимости факторов В. Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из фак­торов жизни не может быть заменен другим. Например, нель­зя действие влажности (воды) заменить действием углекисло­го газа или солнечного света, и т. д.

Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или ко­личественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ря­да факторов, уровень которых может оказаться близким к пре­делам переносимого данным организмом. Эти два предела на­зывают пределами толерантности. Организ­мы, для жизни которых требуются условия, ограниченные уз­ким диапазоном толерантности по величине температуры, на­зывают стенотермными («стено» — узкий), а способных жить в широком диапазоне температур — эвритермными («эври» — широкий) (рис. 3.2).

Подобно температуре действуют и другие лимитирующие факторы, а организмы по отношению к характеру их воздей­ствия называют, соответственно, стенобионтами и эврибионтами. Например, говорят: организм стенобионтен по отно­шению к влажности, или эврибионтен к климатическим фак­торам, и т. п. Организмы, эврибионтные к основным клима­тическим факторам, наиболее широко распространены на Зем­ле.

Организмы и сами способны снизить лимитирующее действие факторов, создав, например, определенный микроклимат (микро-­

Рис. 3.2. Сравнение относительных пределов толерантности стенотермных и звритермных организмов

 

среду). Здесь возникает своеобразная компенсация факторов, которая наиболее эффективна на уровне сообществ, реже — на видовом уровне.

Компенсация факторов, которая наиболее эффективна на уровне сообществ, реже — на видовом уровне.

Такая компенсация факторов обычно создает условия для физиологической акклиматизаци, имеющего широкое распространение, который, акклиматизируясь в дан­ном конкретном месте, создает своеобразную популяцию, экотип, пределы толерантности которой соответствуют местным условиям. Значит в природных условиях организмы зависят от состоя­ния критических физических факторов, от содержания необхо­димых веществ и от диапазона толерантности самих организ­мов к этим и другим компонентам среды.