ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ

I. Экология как самостоятельная биологическая наука сформировалась во второй половине XIX столетия, когда окончательно стало понятным, что невозможно изучать живые организмы вне их среды обитания. Само название «экология» в 1866 году предложил выдающийся немецкий биолог Э. Геккель.

Экология (от греч. ойкос — дом, жилище и логос — слово, учение) — наука о взаимосвязях живых организмов и их сообществ между собой и средой их обитания, о структуре и функционировании надорганизменных систем.

Педметом экологии являются разнообразие и структура взаимосвязей между организмами, их сообществами и средой обитания; а также состав и закономерности функционирования сообществ организмов: популяций, биоценозов, биогеоценозов, биосферы.

Основные задачи экологии:

- выявление взаимосвязей между организмами, их сообществами и условиями среды обитания;

- изучение структуры и закономерностей функционирования сообществ организмов;

- наблюдения за изменениями в отдельных экосистемах и в биосфере в целом, прогнозирование их последствий;

- создание базы данных и разработка рекомендаций для экологически безопасного планирования хозяйственной деятельности человека;

- применение экологических знаний в деле охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Основные направления экологии:

1) экология особей рассматривает влияние экологических факторов на отдельных особей;

2) популяционная экология изучает популяции организмов как особый уровень организации живой материи: их структуру, состояние, механизмы саморегуляции;

3) биогеоценология – наука о структуре, функционировании и саморегуляции сообществ организмов (биогеоценозов) и биосферы в целом.

К экологическим наукам также относятся: экология бактерий, грибов, растений, животных, гидробиология (наука о сообществах водных организмов), радиоэкология (наука о влиянии радиационного излучения на отдельные организмы и их сообщества) и др.

Таким образом, экология - это комплексная биологическая наука, тесно взаимодействующая со многими другими как биологическими, так и небиологическими (математика, физика, химия и т.д.) науками.

Объединение усилий экологов разных стран необходимо и для создания биологических основ охраны окружающей среды, так как не существует экологических катастроф местного значения: последствия событий, произошедших в одной стране, влияют и на другие, отдаленные от нее. Актуальность этой проблемы наглядно продемонстрировала авария на Чернобыльской АЭС, произошедшая в 1986 г.Только экологизация общества, то есть экологическая грамотность всех людей, воспитание бережного отношения к природе, может помочь избежать экологической катастрофы, способной уничтожить жизнь на нашей планете.

II. Все организмы потенциально способны к неограниченному размножению и расселению: даже виды, ведущие прикрепленный образ жизни, имеют хотя бы одну фазу развития, способную к активному или пассивному распространению. Несмотря на это, для каждой климатической зоны характерен определенный набор видов животных, растений, грибов. Это объясняется тем, что способность организмов интенсивно размножаться и расселяться ограничена определенными географическими преградами (моря, горные цепи, пустыни и т.д.), климатическими факторами (температура, влажность и др.), а также взаимосвязями между организмами внутри различных видов.

Вес компоненты среды обитания, влияющие на живые организмы и их сообщества, называют экологическими факторами. Выделяют следующие их группы:

1. Абиотические факторы — это компоненты и свойства неживой природы (температура, влажность, освещенность, газовый состав атмосферы, солевой состав воды и т.д.), которые прямо или опосредованно влияют на отдельные организмы или их сообщества.

2. Биотические факторы — это различные формы взаимодействий между особями в популяциях и между популяциями в сообществах. Они могут быть антагонистическими (конкуренция, паразитизм и т.д.), взаимовыгодными (мутуализм) или нейтральными. Каждый из организмов постоянно взаимодействует с особями своего (внутривидовые связи) или других (межвидовые связи) видов.

3. Антропогенные факторы - различные формы хозяйственной деятельности человека, изменяющие состояние среды обитания различных видов живых существ, в том числе и самого человека. За относительно короткий период существования человека как биологического вида его деятельность коренным образом изменила вид нашей планеты и с каждым годом это влияние все больше возрастает.

Интенсивность действия определенных экологических факторов может оставаться относительно постоянной на протяжении значительных исторических периодов развития биосферы (например, солнечное излучение, сила земного притяжения, газовый состав атмосферы). Большинство же из них имеет изменчивую интенсивность действия (температура, влажность и т.д.).

Каждый из живых организмов постоянно приспосабливается ко всему комплексу экологических факторов, то есть к среде обитания, регулируя свои процессы жизнедеятельности в соответствии с изменениями их действия. При этом к действию каждого из них он приспосабливается независимо от других. Организмы, неспособные приспособиться к изменениям окружающей среды, исчезают из определенной экосистемы или с планеты вообще. Приспособления к определенной среде обитания возникают не сразу, а формируются на протяжении исторического развития вида. В этом и проявляется принцип единства организмов и среды их существования: организмы приспособлены именно к той среде, в которой обитают.

Приспособления организмов к условиям среды обитания называют адаптациями. Адаптации организмов непостоянны: они изменяются в процессе исторического развития вида в зависимости от изменений интенсивности действия экологических факторов.

Каждый вид организмов приспособлен к определенным условиям среды обитания особым образом, то есть не существует двух близких видов, сходных по своим адаптациям (правило экологической индивидуальности). Например, два представителя млекопитающих: крот (отряд Насекомоядные) и слепыш (отряд Грызуны) приспособлены к обитанию в почве. Но крот роет ходы в почве с помощью передних конечностей, а слепыш - резцов.

Хорошая приспособленность организмов к воздействию одного экологического фактора не означает такой же степени адаптации и к действию других. Например, лишайники, способные поселяться на субстратах бедных органикой (например, скалах) и выдерживать периоды засухи, очень чувствительны к загрязнению атмосферного воздуха.

Экологами открыт закон оптимума: каждый экологический фактор имеет только определенные пределы положительного влияния на организмы. Пределы интенсивности действия экологического фактора, благоприятной для организмов определенного вида, называют зоной оптимума. Чем больше интенсивность действия экологического фактора отклоняется от зоны оптимума в ту или иную сторону, тем больше будет выражено его угнетающее влияние на живые организмы (зона угнетения). Значения интенсивности действия фактора, за которыми существование организмов становится невозможным, называют верхним и нижним пределами выносливости. Расстояние между ними — это те пределы интенсивности действия экологического фактора, в которых возможно существование организмов данного вида.

Оптимум и пределы выносливости организма по отношению к действию определенного фактора зависят от интенсивности действия других факторов. Таким образом, оптимум и пределы выносливости организмов по отношению к определенному фактору среды обитания могут смещаться в ту или иную сторону в зависимости от того, с какой интенсивностью и в каком сочетании будут действовать другие факторы (явление взаимодействия экологических факторов). Например, низкие температуры легче переносить в сухую и безветренную погоду.

Низкая интенсивность действия некоторых экологических факторов может быть частично компенсирована за счет других подобных факторов (закон взаимокомпенсации экологических факторов). Так, в местах, где много соединений стронция, моллюски при росте раковин могут частично заменять им кальций. Недостаток света фотосинтезирующие растения могут частично компенсировать избытком углекислого газа.

Однако взаимокомпенсация экологических факторов имеет определенные пределы и ни один из жизненно важных факторов не может быть полностью заменен другими: если интенсивность действия хотя бы одного из них выходит за пределы выносливости, существование вида становится невозможным. Так, недостаток влаги будет тормозить процесс фотосинтеза даже при оптимальных освещенности и концентрации СО₂, в атмосфере.

Фактор, интенсивность действия которого приближается к пределам выносливости или выходит за них, называют ограничивающим (лимитирующим). Ограничивающие факторы определяют территорию расселения вида - его ареал. Например, распространение многих видов животных на север сдерживается недостатком тепла и света, а на юг - дефицитом влаги и т.д.

Таким образом, возможность существования вида в определенных условиях может определяться как избытком, так и недостатком любого из экологических факторов, интенсивность действия которого приближается к пределам выносливости (закон толерантности).

III. Среда обитания - это совокупность условий (экологических факторов), в которых обитают особи, популяции и сообщества организмов различных видов. Живые организмы - обитатели нашей планеты освоили четыре основные среды обитания: наземно-воздушную, водную, почву, а также организмы других видов.

1. Наземно-воздушная среда обитания наиболее разнообразна по своим условиям. Ведущая роль среди абиотических факторов тут принадлежит освещенности, температуре, влажности, газовому составу атмосферы.

Освещенность. Свет поступает на нашу планету от Солнца. В спектре солнечного излучения выделяют три участка, отличающиеся по своему биологическому воздействию: ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. Ультрафиолетовые лучи с длиной волн до 0,29 мкм пагубно воздействуют на живую материю, но их почти полностью поглощает озоновый экран. Без него существование организмов на суше вообще было бы невозможным. Ультрафиолетовые лучи с длиной волн 0,29-0,40 мкм в больших дозах также отрицательно влияют на живые организмы, вызывая несвойственные им биохимические процессы и мутации. Однако в небольших дозах эти лучи необходимы некоторым животным и человеку, так как способствуют образованию в коже витамина В.

На долю видимых лучей с длиной волн от 0,41 до 0,75 мкм приходится свыше 50% солнечного излучения, достигающего поверхности Земли. Именно благодаря этим лучам возможен фотосинтез. У животных свет играет важную роль при ориентации в пространстве. Среди животных по отношению к свету выделяют две группы: ночную (виды, активные ночью) и дневную (виды, активные днем).

Инфракрасные лучи с длиной волн свыше 0,75 мкм являются источником тепловой энергии для живых существ. Некоторые организмы (например, растения, насекомые, земноводные, пресмыкающиеся) используют их для повышения температуры тела.

Температура. Температура окружающей среды играет исключительно важную роль в жизни организмов, поскольку влияет на температуру их тела. В свою очередь, температура тела организмов определяет скорость реакций обмена веществ: низкие температуры тормозят их, но слишком высокие могут вызвать изменения структуры белков (их денатурацию), в частности ферментов.

Для большинства организмов оптимальные значения температуры лежат в достаточно узких пределах - от + 10°С до + 30°С. Но в неактивном состоянии некоторые живые организмы могут выдерживать значительно более широкий диапазон температур (от - 200°С до + 100°С Температура).

Терморегуляция- способность живых существ поддерживать постоянное соотношение между образованием тепла в организме (теплопродукцией) или его поглощением из внешней среды и потерями тепловой энергии (теплоотдачей). Химическая терморегуляция обеспечивает увеличение образования тепла в ответ на снижение температуры среды обитания (например, благодаря быстрому расщеплению запасных органических соединений или сокращению мышц). Физическая терморегуляция обусловлена изменением уровня теплоотдачи (регуляция положения волосяного или перьевого покрова, диаметра капилляров кожи, потовыделения, испарения воды растениями и т.д.). Она возможна и благодаря изменению поведения животных, способных в холодную погоду собираться вместе, прятаться от неблагоприятных температур в почве, пещерах.

Влажность. В процессе адаптации к обитанию в наземно-воздушной среде у живых существ возникли приспособления к экономному потреблению и расходованию воды, что позволяет поддерживать ее содержание в организме на относительно постоянном уровне.

Например, у высших растений засушливых мест произрастания корни способны проникать на значительную глубину (сосна обыкновенная, верблюжья колючка), что позволяет использовать грунтовые воды. Корневая система может сильно разветвляться в верхних слоях почвы (кактусы), обеспечивая эффективное поглощение воды со значительной площади во время кратковременных дождей. У таких растений уменьшается площадь листовых пластинок, утолщается кутикула, уменьшается количество устьиц, листовые пластинки видоизменяются в иголки, а функцию фотосинтеза выполняет зеленый стебель (кактусы, верблюжья колючка). Некоторые растения способны накапливать воду в своих органах (кактусы, алоэ, молодило), а затем экономно ее использовать. Многолетние травянистые растения переживают засушливый период в виде подземных побегов (корневищ, луковиц и др.), тогда как их надземная часть отмирает. Деревья и кустарники уменьшают испарение, сбрасывая листья.

Животные получают влагу во время водопоя, с пищей и при расщеплении органических соединений, преимущественно жиров. В условиях засушливого климата удержанию влаги способствуют покровы, предотвращающие ее испарение (кутикула насекомых, чешуйки пресмыкающихся и др.), а также особые органы выделения наземных членистоногих. Кроме того, животные засушливых местообитаний часто активны ночью, когда воздух более влажный и прохладный, а на период длительной засухи они могут впадать в неактивное состояние. Крупные животные (антилопы, слоны) преодолевают значительные расстояния в поисках источников воды.

Газовый состав атмосферы. Главными компонентами нижних слоев атмосферы являются кислород (приблизительно 21%), углекислый газ (около 0,03%) и азот (свыше 78%). Вы уже знаете, что кислород необходим организмам для дыхания. В условиях нехватки или полного отсутствия кислорода могут выживать только организмы, способные получать энергию за счет бескислородного расщепления органических соединений. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере тормозит процессы дыхания, но до определенной степени повышает интенсивность фотосинтеза. Кроме того, углекислый газ имеет высокую теплоемкость, поэтому увеличение его концентрации повышает температуру атмосферы.

2. Водная среда обитания по своим условиям значительно отличается от наземно-воздушной. Вода имеет более высокую плотность, меньшее содержание кислорода, значительные перепады давления. Кроме того, водоемы разных типов отличаются концентрацией солей, скоростью течения и т.д. Обитатели водоемов – гидробионты – приспособились как к обитанию в водной среде вообще, так и к определенному типу водоема и определенной его зоне с соответствующим комплексом условий.

Выделяют следующие экологические группы гидробионтов, каждая из которых характеризуется определенным набором адаптаций:

- Планктонные организм (некоторые бактерии, цианобактерии, водоросли, радиолярии, медузы, мелкие ракообразные, личинки костных рыб) обитают в толще воды, не способны противостоять течениям, поэтому разносятся ими на большие расстояния. Их приспособления к обитанию в толще воды связаны с обеспечением плавучести: мелкие размеры, разнообразные выросты; уменьшение плотности тела (облегчение скелетных элементов, наличие газовых вакуолей, жировых включений и т.д.).

- Нектонные организмы (большинство рыб, головоногих моллюсков, китообразные) также обитают в толще воды, но способны активно передвигаться, независимо от направления течений. Они имеют обтекаемую форму тела и хорошо развитые органы движения.

- Бентосные организмы (фораминиферы, коралловые полипы, круглые и малощетинковые черви, некоторые моллюски и ракообразные, иглокожие, придонные рыбы, некоторые водоросли, бактерии) обитают на поверхности или в толще дна водоемов. Эти организмы имеют приспособления для передвижения по дну или прикрепления к нему, зарывания в его толщу.

Совокупности гидробионтов различных видов, характерные для данного водоема или зоны Мирового океана носят названия, соответственно, планктон, нектон и бентос.

Среди экологических факторов в водной среде ведущая роль принадлежит температуре, освещенности, давлению, газовому составу и солевой состав, рельефу и структуре дна.

Температура. Высокая удельная теплоемкость воды в отличие от воздуха обусловливает значительно меньшие колебания температуры в поверхностных слоях воды.

Так, на протяжении года колебания температуры в поверхностных слоях Мирового океана не превышают 10-15°С. На больших глубинах температура вообще постоянна - от -1,5 до - 2°С. Однако водоемы разных типов отличаются по своему температурному режиму. Температура воды в горячих источниках, расположенных на поверхности земли может достигать 100°С, а на дне океана – и более. Такие условия способны выдерживать лишь немногие виды организмов, по большей части бактерии и археи.

Освещенность водоемов быстро уменьшается с увеличением глубины. Как правило, на глубинах свыше 250 м фотосинтезирующие организмы существовать не могут. На максимальной глубине (268 м) были обнаружены только красные водоросли, способные улавливать рассеянный свет, и только в очень прозрачных водах.

На глубины свыше 1500 м свет не проникает вообще. Некоторые глубоководные организмы (кишечнополостные, ракообразные, моллюски, рыбы) способны вырабатывать свет сами за счет окисления определенных липидов. Это явление получило название биолюминесценции. Световые сигналы позволяют глубоководным организмам собираться в стаи, отыскивать особей противоположного пола при размножении, привлекать добычу и т. д.

Солевой состав. На жизнедеятельность гидробионтов важное влияние оказывает как общее содержание солей (соленость), так и особенности их химического состава. Водоемы разных типов отличаются по солевому составу воды. В океанической воде соленость относительно постоянная — 34—35‰ (символом «‰» обозначают промилле - десятую часть процента: 1 %о соответствует содержанию 1 г солей в 1 л воды). Но во внутренних морях (например, Азовском, Черном) соленость часто бывает ниже из-за разбавления воды впадающими реками, что оказывает значительное влияние на состав флоры и фауны.

Поскольку соленость воды влияет на ее поступление в организм, то этот экологический фактор ограничивает распространение гидробионтов. Обитатели пресных водоемов выводят избыток воды из организма (одноклеточные - с помощью сократительных вакуолей, многоклеточные животные — органов выделения), обитатели соленых - сохраняют ее (например, благодаря непроницаемым для воды покровам). Только некоторые виды могут обитать в широком диапазоне солености воды (например, рачки-артемии).

Помимо солености важен химический состав солей, так как именно из них растения и животные получают необходимые для жизнедеятельности химические элементы.

Газовый состав. Кислород, содержащийся в воде, поступает в нее из атмосферного воздуха, а также выделяется фотосинтезирующими организмами, обитающими в верхних слоях водоемов. С увеличением глубины концентрация кислорода в воде уменьшается, поэтому глубоководные организмы приспособлены к обитанию в условиях дефицита кислорода.

Углекислый газ поступает в воду как из атмосферы, так и в результате разложения карбонатов под действием кислот. Он необходим растениям для фотосинтеза.

Другие газы обычно содержатся в водоемах в меньшем количестве, но есть и исключения. Например, глубинные слои вод Черного моря сильно насыщены сероводородам, образовавшимся при разложении органики, и поэтому населены лишь бактериями.

Давление. При погружении на каждые 10 м давление возрастает приблизительно на 1 атмосферу, а на больших глубинах может превышать 1000 атмосфер. Поэтому гидробионты приспособлены к обитанию на определенных глубинах и только отдельные виды (некоторые черви, иглокожие) способны существовать от приливно-отливной зоны до глубины в несколько тысяч метров.

Рельеф и структура днаважны для жизни бентосных организмов. Например песчаное дно благоприятствует жизни роющих видов, а твердое – прикрепленных.

Адаптации гидробионтов к пересыханию водоемов.Организмы, населяющие временные или периодически пересыхающие водоемы, приспособлены к переживанию длительных периодов отсутствия воды. Как правило, такие организмы имеют короткие периоды развития и за это время способны значительно увеличивать свою численность. Засушливый период они переживают в неактивном состоянии (фазы яйца, цисты, споры и т.д.). Например, яйца рачков-щитней в высушенном состоянии не утрачивают жизнеспособность до 8 лет. На время засушливого периода некоторые организмы могут закапываться в дно (ресничные и мало-щетияковые черви, водные насекомые и их личинки, некоторые рыбы и др.), иногда образовывая наружную защитную оболочку. Например, двоякодышащая рыба - африканский чешуй-чатник - способна закапываться в ил на глубину до 1 м. Вокруг себя она образует защитную капсулу из частиц ила, склеенных выделениями слизистых желез. В таком состоянии рыба может находиться до 9 месяцев (в условиях эксперимента - до 4 лет) и выходит из него только после того, как водоем заполняется водой.

3. Почва— это верхний плодородный слой твердой оболочки Земли (литосферы), образованный деятельностью живых организмов. Почва представляет собой систему полостей, заполненных водой или воздухом. Благодаря наличию воды условия жизни мелких организмов в почве напоминают условия жизни в водоемах. Влажность почвы всегда выше влажности воздуха, поэтому организмам легче переносить периоды засухи в почве.

Другой особенностью почвы как среды обитания является сравнительно небольшая амплитуда суточных и сезонных колебаний температуры (например, на глубине свыше 2 м сезонные колебания температуры почти не ощущаются). Это дает организмам возможность переживать в глубине почвы в активном или неактивном состоянии периоды высоких или низких температур. Значительные запасы органических веществ почвы создают кормовую базу для разнообразных организмов.

Разные типы почв отличаются размерами почвенных частиц и содержанием органических веществ. Размеры почвенных частиц определяют пористость почв: чем они больше, тем больше диаметр пор. В свою очередь, размеры пор влияют на свойства почвы: в почвах с хорошо развитой пористостью легче проникают вглубь растворы солей и воздух и легче прокладывать ходы животным (например, ходы дождевых червей обнаруживали на глубине до 8 м).

Над почвой расположен слой подстилки, формирующейся в основном за счет растительного опада. При участии обитателей подстилки (бактерий, грибов, водорослей, животных) ее органические вещества активно перерабатываются, перемешиваются с минеральными и поступают в верхний слой почвы.

Верхний слой почвы - гумусовый. Он темноокрашенный и характеризуется высоким содержанием органических веществ. Именно этот слой определяет плодородие почвы, то есть обеспечивает растения водой и элементами питания. В среднем слое почвы оседают и перерабатываются вещества, вымытые из верхнего слоя. Нижний слой - это материнская порода, материал которой со временем измельчается и преобразуется в почву.

Состав почвенного воздуха значительно отличается от атмосферного: содержание углекислого газа в 10-100 раз выше, а кислорода - в несколько раз ниже. Поскольку кислород поступает в почву из атмосферного воздуха, с глубиной его содержание падает.

Разнообразие условий обитания обусловливает и разнообразие организмов, обитающих в почве. В ней находятся корневые системы и видоизмененные побеги высших растений. На поверхности и в верхних слоях почвы обитают водоросли (зеленые, диатомовые), грибы, лишайники, цианобактерии. Очень разнообразны почвенные бактерии. Среди них есть автотрофы (преимущественно хемосинтетики) и гетеротрофы. Почвенные грибы встречаются в почвах разных типов, там где есть запасы органики.

Среди животных есть постоянные обитатели почвы (круглые и малощетинковые черви, некоторые клещи, насекомые, кроты, землеройки, слепыши) и виды, обитающие в ней на протяжении большей части своего жизненного цикла (личинки майских жуков и т.д.). Некоторые виды животных обитают в почве только во время неблагоприятного периода (зимовки, засухи): многие насекомые, земноводные, пресмыкающиеся, млекопитающие.

Животные имеют определенные приспособления к обитанию в почве, прежде всего к передвижению в ней. Одни из них активно прокладывают ходы с помощью сокращения мускулатуры тела (дождевые черви), другие — роющих конечностей (медведки, кроты). Мелкие животные (простейшие, круглые черви, клещи) передвигаются по почвенным порам. Нехватку кислорода, влаги или переувлажнение животные часто избегают путем вертикальных миграций (круглые и кольчатые черви, клещи, насекомые).

4. Организм как особая среда обитанияпо своим свойствам значительно отличается от остальных. Если на организмы, живущие на поверхности других, факторы окружающей среды влияют непосредственно, то на организмы, живущие внутри хозяина, эти факторы действуют только опосредованно. В роли хозяев могут быть любые организмы - от бактерий до цветковых растений и млекопитающих.

Все формы сосуществования различных видов организмов называют симиозом. Симбиоз может основываться на пищевых взаимосвязях (когда организм хозяина, остатки его пищи или продукты жизнедеятельности служат пищей симбионту) или пространственных (симбионт поселяется внутри или на поверхности организма хозяина или же организмы разных видов совместно используют определенные местообитания: норы, раковины и т.д.).

Симбиоз может быть обязательным, когда существование обоих организмов или одного из них невозможно без другого (грибы, входящие в состав лишайников, ленточные черви - паразиты кишечника позвоночных животных и т.д.). При необязательном симбиозе организмы могут существовать вместе или отдельно друг от друга (например, актинии и раки-отшельникя). В зависимости от характера взаимосвязей организмов различают разные типы симбиоза: паразитизм, комменсализм и мутуализм.

Паразитизм - тип взаимосвязей между организмами различных видов, при котором один из них (паразит) длительное время использует другого (хозяина) как источник питания и среду обитания, частично или полностью возлагая на него регуляцию своих взаимоотношений с внешней средой, при этом нанося ему вред. Паразитизм встречается среди разных групп организмов: бактерий, грибов, животных (простейшие, плоские и круглые черви, членистоногие) и даже растений (повилика, заразиха). Все вирусы -внутриклеточные паразиты. Паразитизм - пример антагонистических взаимоотношений между организмами: хозяин с помощью иммунных и других защитных реакций старается избавиться от паразита, а тот, в свою очередь, - их ослабить или же полностью нейтрализовать. На протяжении совместного исторического развития паразит и хозяин приспосабливаются друг к другу, и острота их антагонистических взаимосвязей сглаживается. Это объясняется тем, что преждевременная гибель хозяина может вызвать и гибель самого паразита. Существование в такой специфической среде, как организм хозяина, обусловливает формирование у паразитов особых адаптаций:

- упрощение или полная редукция определенных органов или их систем (пищеварительной, нервной, органов чувств);

- развитие органов прикрепления (присоски, крючья и т.д.);

- значительная плодовитость (например, самка человеческой аскариды откладывает до 240 000 яиц в сутки, а бычий цепень на протяжении всей жизни (до 38 лет) - свыше 10 млрд); это объясняется гибелью большого количества паразитов до завершения цикла развития;

- сложные жизненные циклы, сопровождающиеся сменой поколений, хозяев и сред обитания, что обеспечивает их распространение.

Паразиты, проникая в разнообразные органы и ткани организма хозяина, обеспечены значительными запасами пищи. Многие виды паразитов внутренних органов обитают в условиях недостатка или отсутствия свободного кислорода, в результате чего у них преобладают процессы бескислородного расщепления питательных веществ.

Комменсализм - такой тип взаимоотношений между организмами разных видов, при котором один из них (комменсал) использует организм, жилище, остатки пищи или продукты жизнедеятельности другого (хозяина), не нанося ему заметного вреда. Однако и пользы комменсал организму хозяина не приносит. Примером комменсализма служит поселение небольшого краба в мантийной полости двустворчатого моллюска, где он питается остатками пищи хозяина. Комменсализм может осуществляться в форме квартирантства или нахлебничества. В первом случае комменсал использует для поселения организм хозяина или часть его жилища, во втором питается остатками пищи хозяина или продуктами его жизнедеятельности.Примером квартирантства служат орхидеи, поселяющиеся на стволах деревьев, а нахлебничества – рыба прилипала, питающаяся объедками добычи акул. Часто квартиранство и нахлебничество сочетаются.

Мутуализм - такой тип сосуществования различных видов, от которого они получают взаимную выгоду. Часто виды, находящиеся в мутуалистических взаимоотношениях, не могут существовать друг без друга. Например, некоторые бактерии постоянно обитают в кишечнике насекомых (тараканов, термитов и т.д.), а другие – в желудке жвачных животных Бактерии вырабатывают специальный фермент, расщепляющий целлюлозу до простых сахаров, легко усваиваемых организмом хозяина. Поставляя хозяину питательные вещества, эти простейшие находят в их кишечнике пищу и защиту от неблагоприятных условий окружающей среды. Рак-отшельник является средством передвижения для актинии, что лучше обеспечивает ее пищей, а актиния, в свою очередь, благодаря своим стрекательным клеткам, обеспечивает надежную защиту рака. Клубеньковые бактерии, поселяясь в клетках корневой системы бобовых растений, превращают атмосферный азот в такие химические соединения, которые могут усвоить растения. В свою очередь, бактерии получают от растения необходимые им органические вещества. Другой похожий пример, чрезвычайно распространенный в природе – микориза – симбиоз корней растений с мицелием грибов. Растение поставляет грибам сахара, а грибы обеспечивают большую поверхность всасывания из почвы воды и минеральных веществ, передавая часть из них растению. Установлено, что многие виды высших растений самостоятельно, без помощи гриба, не смогли бы обеспечить себя минеральным и водным питанием, так как поверхность их корней недостаточно велика. Большинство грибов образует микоризу только со строго определенными видами растений. В частности, именно этим объясняется произрастание плодовых тел подберезовиков только под березой, дубовиков – под дубом и т. д.

IV. Вращение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, а также Луны вокруг Земли обусловливают периодические изменения светового режима, температуры, влажности воздуха, морские приливы и отливы. Периодические изменения интенсивности экологических факторов влияют на формирование у живых организмов адаптивных биологических ритмов.Выделяют следующие их виды:

1. Суточные ритмы. В результате вращения Земли вокруг своей оси дважды в сутки изменяется освещенность, что вызывает колебания температуры, влажности и других абиотических факторов, влияющих на активность организмов. В частности, освещенность определяет периодичность процессов фотосинтеза, испарения воды растениями, время открывания и закрывания цветков и др. Смена дня и ночи влияет на интенсивность процессов жизнедеятельности животных: двигательной активности, питания, интенсивности обмена веществ и т.д. У человека обнаружено свыше 100 жизненных функций, интенсивность которых зависит от времени суток.

2. Приливно-отливные ритмы обусловлены обращением Луны вокруг Земли. Особенно четко они прослеживаются у обитателей приливно-отливной зоны. На протяжении лунных суток (24 часа 50 минут) наблюдают по два прилива и отлива. Во время отливов обитатели этой зоны закрывают свои раковины, закапываются в песок. Некоторые виды (например, манящий краб) при этом изменяют свою окраску. С ритмом приливов и отливов связано и размножение некоторых обитателей этой зоны.

3. Сезонные ритмысвязаны с обращением Земли вокруг Солнца, что обусловливает годичные циклы изменений климатических условий. С определенными сезонами года у организмов связаны периоды размножения, развития, состояние зимнего покоя, у животных - линьки, миграции, спячки, а у листопадных растений - ежегодная смена листьев. Сезонные ритмы влияют не только на жизненные процессы организмов, но и на их строение. Например, у дафний и тлей на протяжении года у разных поколений закономерно изменяются размеры тела и особенности строения определенных его частей.

4. Многолетние циклы связанны с изменениями на протяжении нескольких лет солнечной активности, системой Эль-Ниньо, взаимодействием между популяциями хищников и жертв и некоторыми другими факторами, специфичных для каждого вида организмов и во многом еще неизученными. Наиболее часто многолетние циклы выражаются в массовом размножении определенных организмов в одни годы и малой их численностью в другие.

Одним из ведущих факторов, влияющих на биологические ритмы организмов, является фотопериод - продолжительность светового периода суток. Реакции организмов на изменения фотопериода получили название фотопериодизм. Продолжительность светового периода суток - один из самых стабильных экологических факторов, поскольку она всегда постоянна в данном месте и в определенный день года. Зато другие факторы (температура, влажность, давление и т.д.) могут изменяться даже на протяжении суток. Способность организмов реагировать на изменения продолжительности светового периода суток дает им возможность заблаговременно приспособиться к сезонным изменениям условий среды обитания. Явление фотопериодизма присуще разным группам организмов, но наиболее четко выражено у видов, обитающих в условиях резких сезонных изменений. Так, перелетные птицы, руководствуясь изменением фотопериода, начинают миграцию, растения – зацветают и т. п. Исследование фотопериодизма имеет важное практическое значение. Изменяя продолжительность светового периода в условиях искусственного содержания домашних животных и культурных растений, можно регулировать процессы их роста и развития, повышать продуктивность, стимулировать размножение и т.д.