Такое разделение имеет несколько условный характер, так как многие организмы не являются абсолютно пойкилотермными или гомойотермными.

Лекция 4

ОРГАНИЗМ

( свойства, гомеостаз, унитарные и модулярные, разнообразие, приспособленность,конвергенция и паралеллизм, экотипы и полиморфизм )

Организм – система, то есть совокупность частей связанных между собой. Все части должны функционально зависеть друг от друга.

Организм – многоуровневая система, то есть имеющая различные уровни организации, при этом более низкий уровень управляется более высоким уровнем. То есть структура организма иерархическая.

Организм – открытая система, то есть обменивающаяся веществом и энергией с окружающей средой.

Организм – самовоспроизводящаяся система, то есть система способная воспроизводить себе подобных, со всеми их функциями.

Таким образом, организм – многоуровневая, иерархическая, открытая, самовоспроизводящаяся биологическая система.

Индивид – дескретная биологическая единица, имеющая свои собственные свойства.

Все индивиды образуют генеральную совокупность.

1. Дескретность индивида – отсутствие прямых материальных связей с другими биологическими системами (индивидами).

2. Генетическая уникальность индивида.

3. Функциональная независимость.

Гомеостаз Homeostasis От греч.Homos - похожий + Stasis - состояние

Гомеостаз - в физиологии - особенность организма, заключающаяся в способности противостоять изменениям и сохранять в течение жизни относительное постоянство состава и свойств.

Гомеостаз - в экологии - состояние динамически подвижного равновесия экосистемы, поддерживаемое сложными приспособительными реакциями, регулярным возобновлением основных ее структур, вещественно-энергетического состава и внутренних свойств, а также постоянной функциональной саморегуляцией во всех ее звеньях.

Гомеостаз направлен на максимальное ограничение воздействий внешней и внутренней среды, сохранение относительного постоянства структуры и функций в системе.

Унитарные организмы - человек, комар и т.д. И з зиготы развивается организм.

Один уровень организации – организм.

Особь составляет весь индивидум возникший из зиготы.

Расселение с помощью особей.

Старение всего организма.

Возрастной структуры нет.

Смерть может наблюдаться только у особи. Смерть часто запрограмированна.

В систематике используются признаки целых организмов.

Уже возможности проявления изменчивости.

Модулярные организмы - растения. Они состоят из отдельных модулей - лист, почка, часть стебля, соцветие и т.д. Среди животных это кишечнополостные, губки, мшанки, многие колониальные организмы.

И з зиготы развивается модуль.

Может быть несколько уровней модулярной организации – лист с почкой, побег, система ветвей или цветок, соцветие.

Особь – генетический индивидуум (все что возникло из зиготы, а не отдельные модули).

Расселение с помощью модулей.

Тело модулярного организма имеет возрастную структуру.

Смерть может наблюдаться и у особи и у модулей. Запрограмированной смерти нет (умирают часто от болезней, или от больших размеров).

Модулярное старение –листопад.

В систематике используются признаки модулей (строение цветка, листа и т.д.).

Взаимоотношение со средой только посредством модулей (расселение, связь с другими организмами и т.д.).

Гораздо шире возможности индивидуальной изменчивости (размеры, сроки цветения).

Приспособленность (адаптация)

Это свойство организма минимизировать воздействие экстремальных факторов среды, благодаря наследственно закрепленным морфо-физиологическим показателям, возникшим с течением времени (в ходе эволюции).

Следствием приспособленности является наибольший вклад особей (особи), с данными морфо-физиологическими показателями, в численность будущего поколения.

Конвергенция и паралеллизм

Конвергентное развитие – образование сходных морфо-физиологических адаптаций к определенной среде обитания у генетически удаленных групп организмов, возникающее при длительном существовании в ней. (Морские хищники- акула, дельфин, пингвин, ихтиозавр)

Параллельное развитие – образование сходных форм путем экологической радиации у родственных групп, вследствие воздействия изолирующих факторов, на общую предковую форму. (Сумчатые и плацентарные).

Однако не смотря на внешнее сходство при явлении конвергенции и паралеллизма организмы могут по разному взаимодействовать со средой и потреблять ее ресурсы.

экологические группы организмов

Выделение различных групп организмов в биоценозе особенно важно для практики мониторинга экосистем.

При анализе видового состава биоценоза обычно ограничиваются определением такового в конкретной группе организмов.

Прежде всего делят население на флору и фауну.

Затем используют самые разнообразные критерии для выделения групп. Так, например, учитывают число фотосинтезирующих организмов, растительноядных, облигатно хищных видов или число видов в травяном ярусе леса, число видов планктона в столбе воды под 1 м² площади и т. п.

Группы организмов в пределах биоценоза, которые выделяют на основе трофических и топических взаимосвязей, составляют так называемые консорции, а на основе функциональных связей - гильдии.

Консорцией называют совокупность видов, связанных пищевыми, топическими и другими связями между собой и с видом, который считают видом-эдификатором. Обычно это растение-автотроф. Например, ель (вид-эдификатор) со всеми организмами, которые связаны с ней топическими, вещественными, энергетическим связями, по которым обеспечивается возможность трансформации (или даже круговорота) веществ в этой единице биоценоза, является консорциумом.

Гильдия - это группа видов, использующих один и тот же класс ресурсов среды одинаковым способом. Сюда входят виды, экологические ниши которых существенно перекрываются в их потребностях, т. е. виды одной трофической группировки. (короеды, травоядные копытные, нектарофоги).

Гильдия, по существу, является синонимом понятия "трофическая группировка".

Таким образом, группы организмов, выделяемые по признаку трофики или пространственного положения, участвуют в разных процессах круговорота вещества и энергии, но тесно связаны друг с другом.

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМЫ

Все живые организмы подвергаются воздействию самых разнообразных абиотических, биотических и антропогенно-техногенных факторов.

Экологические факторы воздействуют на живые организмы различно:

1. Устраняя некоторые виды с территории (климатические и физико–химические особенности которых им не подходят) и, следовательно, изменяя их географическое распространение.

2. Изменяя плодовитость и смертность разных видов путем воздействия на развитие каждого из них, и вызывая миграции, т.е. влияя на плотность популяций.

3. Способствуя появлению адаптивных модификаций: количественных изменений обмена веществ и таких качественных изменений, как диапауза, зимняя и летняя спячки, фотопериодические реакции и т.д.

Причины разнообразия организмов

1. Нет однородных местообитаний.

2. Внутри сходных местообитаний есть градиенты факторов и ресурсов (пространственные, временн’ые).

3. Появление одних организмов повышает вероятность появления других (паразит-хозяин, хищник жертва).

4. При больших ресурсах и однородной среде возникает дивергенция внутри популяции одного вида, что приводит к увеличению разнообразия.

Экотипы

Это внутривидовые генетически предопределенные локальные соответствия между организмом и средой. Главное, чтобы признак был генетически зокреплен.

Не нужно путать экотип с фенотипической реакцией организма на условия.

Полиморфизм

Это изменчивость внутри локальных популяций. Это существование в пределах одного и того же местообитания двух или более отчетливо различимых внутривидовых форм, причем в таких соотношениях, что присудствие редчайшей из этих форм не может являться следствием мутагенеза или иммиграции.

Способы поддержания полиморфизма:

1. Интенсивность отбора может меняться в пределах некоторого диапазона. На одной из границ отбор благоприятствует одной форме, а на другой – другой. При промежуточной интенсивности отбора могут возникать полиморфные популяции.

2. Частотно-зависимый отбор. Любая из внутривидовых форм наиболее жизнеспособна тогда, когда встречается реже остальных. (Необычноокрашенные формы жертв- при этом хищники могут их не распознавать).

3. Действие отбора в различных направлениях, в связи с чем, возникает сложная пространственная структура популяции с множествами морф.

Гомойотермность и пойкилотермность.

Воздействие температурного фактора на организмы сводится к его влиянию на скорость обмена веществ.

Если исходить из правила Вант-Гоффа для химических реакций, то следует заключить, что повышение температуры вызовет пропорциональное возрастание скорости биохимических процессов обмена веществ.

Однако в живых организмах скорость реакций зависит от активности ферментов, которые имеют свои температурные оптимумы. Скорость ферментативных реакций зависит от температуры нелинейно.

Учитывая все многообразие ферментативных реакций у живых существ, следует заключить, что ситуация в живых системах существенно отличается от сравнительно простых химических реакций (протекающих в неживых системах).

При анализе взаимосвязей между организмами и температурой окружающей среды все организмы делят на два типа: гомойотермных и пойкилотермных.

Такое разделение относится к животному миру; иногда животных подразделяют на теплокровных и холоднокровных.

Гомойотермные организмы имеют постоянную температуру и поддерживают ее, несмотря на изменение температуры в окружающей среде.

Напротив, пойкилотермные организмы не тратят энергию на поддержание постоянной температуры тела, и она меняется в зависимости от температуры окружающей среды.

Такое разделение имеет несколько условный характер, так как многие организмы не являются абсолютно пойкилотермными или гомойотермными.

Многие пресмыкающиеся, рыбы и насекомые (пчелы, бабочки, стрекозы) могут в течение определенного времени регулировать температуру тела, а млекопитающие при необычно низких температурах ослабляют или приостанавливают эндотермическую регуляцию температуры тела. Так, даже у таких "классических" гомойотермных животных, как млекопитающие, во время зимней спячки температура тела понижается.

Несмотря на известную условность деления всех живущих на Земле организмов на эти две большие группы, оно показывает, что существует два стратегических варианта адаптации к условиям температуры среды.

Они сложились в ходе эволюции и существенно отличаются по ряду принципиальных свойств: по уровню и устойчивости температуры тела, по источникам тепловой энергии, по механизмам терморегуляции.

· Пойкилотермные животные являются эктотермными, они имеют относительно низкий уровень метаболизма. Температура тела, скорость физиолого-биохимических процессов и общая активность прямо зависят от температуры среды. Адаптации (компенсации) у пойкилотермных организмов происходят на уровне обменных процессов: оптимум активности ферментов соответствует режиму температур.

Стратегия пойкилотермии заключается в том, что организмы не тратят энергию на активную терморегуляцию и обеспечивают устойчивость в интервале средних температур, сохраняющихся достаточно длительное время. При выходе параметров температуры за определенные пределы организмы прекращают свою деятельность. Приспособления к меняющимся температурам у этих животных носят частный характер.

· У гомойотермных организмов имеется комплекс приспособлений к меняющимся условиям температуры среды. Температурные адаптации связаны с поддержанием постоянного уровня температуры тела и. сводятся к получению энергии для обеспечения высокого уровня метаболизма. Интенсивность последнего у них на 1 - 2 порядка выше, чем у пойкилотермных. Физиолого-биохимические процессы у них протекают в оптимальных температурных условиях. В основе теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции, поэтому их относят к эндотермным организмам. Регулирующую роль в поддержании постоянной температуры тела играет нервная система.

Стратегия гомойотермии связана с большими энергетическими затратами на поддержание постоянной температуры тела. Гомойотермия характерна для высших организмов. К ним относят два класса высших позвоночных животных: птиц и млекопитающих. Эволюция этих групп была направлена на ослабление зависимости от внешних факторов среды путем повышения роли центральных регулирующих механизмов, в частности, нервной системы.

Большинство видов живых организмов являются пойкилотермными. Они широко расселены на Земле и занимают многообразные экологические ниши.

Организм может приспосабливаться к изменению температурного режима. Если тaкое приспособление регистрируют в лабораторных условиях, то процесс обычно называют акклимацией, если же в природных - акклиматизацией. Однако различие между этими терминами лежит не в месте регистрации реакции, а в ее сути: в первом случае речь идет о так называемой фенотипической, а во втором - генотипической адаптации, т. е. адаптации на генетическом уровне.

Соответствие между организмами и средой.

Типы изменения среды:

1. Циклические изменения (смена времен года, суточный ритм и т.д.).

2. Направленные изменения (изменение стабильно в течение длительного периода, гораздо более чем продолжительность жизни особи и т.п.).

3. Хаотические изменения (колебания сроков наступления дождей, ураганы, смерчи, пожары и т.д.).

Способ реакции организма на эти изменения:

1. Изменение в ответ на прямое изменение внешних условий (прорастание семян после осадков).

2. Реагирование на сигнальный фактор, предвосхищающий изменение внешних условий. Линка млекопитающих. Прямой фактор – температура, сигнальный – продолжительность дня.

_________________________________________________________________

Современное деление естественных наук лучше отражает деление условий жизни. Взяв это деление за основу классификации факторов существования и развития жизни, можно принять следующий вариант деления факторов внешней и внутренней среды:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: