§ 20. Факторы среды и приспособления к ним

Вопрос 1. Попробуйте определить, к какому фактору возникли приспособления у растений и животных, изображённых на рисунках 20.1 и 20.2. Зачем нужны приспособления?

У растений на рисунке 20.1 возникли приспособления к ветру. За счет приспособлений, ветер помогает распространятся семенам и плодам растений. Животные приспосабливаются при отдыхе к наблюдению за хищниками.

Вопрос урока. Что такое приспособления? К каким факторам среды они формируются?

Вопрос 2. Как расселяются растения, имеющие такие плоды и семена?

Растения, имеющие такие плоды и семена расселяются ветром. У них есть специальные образования, которые с дуновением ветра легко поднимаются и переносятся на расстояния.

Вопрос 3. Почему головы животных повёрнуты в разные стороны? Кого они высматривают?

Они высматривают хищников, чтобы в любой момент оповестить стадо и убежать.

Вопрос 4. Что изучает экология? (§ 19)

Экология изучает закономерности взаимоотношений организмов друг с другом и с окружающей средой.

Какие разделы включает экология? (§ 19)

Структура современной экологии вылядит следующим образом. Эта схема более подробная, чем в учебнике в § 19.

Что такое факторы среды? (§ 19)

Факторы среды – элементы или свойства окружающей среды, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.

На какие группы можно разделить факторы среды? (§ 19)

Факторы среды подразделяют на абиотические, биотические и антропические.

Вопрос 5. В чём выгода теплокровности и холоднокровности?

Теплокровность считается более выгодным свойством организма с точки зрения эволюции, так как позволяет существовать в самых различных климатических условиях и сохранять активность и в холодное, и в жаркое время года. Обеспечивается теплокровность механизмами терморегуляции.

Преимущество холоднокровных в том, что они спокойно могут пережить холодное время, залегая в спячку, не беспокоясь о еде. Поэтому, например, практически голые холоднокровные амфибии - вездесущие животные, способные обитать во всех частях света, кроме Антарктиды.

Какой ценой за это «расплачиваются» животные? Какие особенности поведения позволяют животным приспособиться к неблагоприятным воздействиям температуры?

У холоднокровных животных медленнее протекают процессы обмена веществ - в 20-30 раз медленнее, чем у теплокровных! Поэтому температура их тела выше температуры окружающей среды максимум на 1-2 градуса. Холоднокровные животные деятельны только в теплое время года. Когда температура снижается, то у холоднокровных животных снижается скорость движения (вы, наверно, замечали, "сонных" мух, пчел или бабочек осенью?) На зиму они впадают в состояние анабиоза, то есть в спячку.

Теплокровным для поддержания постоянной высокой температуры тела за счет возрастания теплопродукции требует большого расхода энергии, поэтому животные особенно в холодный период года нуждаются в большом количестве пищи, они тратят много жировых запасов, которые они накопили летом. Поэтому, например, птицам, остающимся зимовать, страшны не столько морозы, сколько бескормица. И именно из-за недостатка еды, а не из-за холода впадают в спячку зимой некоторые теплокровные, например, медведи.

Вопрос 6. Объясните механизмы адаптации животных к длительному воздействию температурного фактора. Для чего переплетаются кровеносные сосуды, идущие из тела дельфина в ласт и из ласта в тело?

Животные приспособились к нестабильной температуре окружающей среды. Некоторые виды птиц улетают в теплые края; суслики, медведи, белки, ежи и др. впадают в спячку; северные животные защищены от холода особенно густой шерстью и толстой жировой подушкой; а животные умеренных широт сменяют свой летний прохладный мех на зимний – более плотный и теплый.

Кровеносная система также подстраивается, адаптируется к воздействию температурного фактора. Например, переплетаются кровеносные сосуды, идущие из тела дельфина в ласт и из ласта в тело. Это механизм терморегуляции. Эта система называется системой противоточного обмена. Артерия, доставляя тёплую кровь в конечность, окружается множеством мелких венозных сосудов. Образуется большая обменная поверхность между притекающей и оттекающей кровью. Венозная кровь попадает в тело нагретой, а артериальная в конечность – холодной, что снижает потери тепла. Из-за низкой температуры и наличия противоточного механизма температура конечности очень невысока.

Вопрос 7. В чём смысл изменения поверхности листа кукушкина льна?

Смысл в уменьшении испарения с листа, тем самым имеющаяся вода в мхе задержится на более длительное время для осуществления жизнедеятельности организма. А при избытке влаги процесс транспирации идет со всего листа, чтобы отдать окружающей среде лишнюю воду из мха.

Вопрос 8. Как вы думаете, в каком климате обитают кактусы? Почему у кактусов вместо листьев иголки? В чём приспособительный смысл шарообразной формы этих растений? (Вспомните, какая форма тела имеет минимальную поверхность при заданном объёме.)

Естественная среда обитания кактуса – субтропический и тропический климатические пояса: пояса с засушливым климатом, с редкими дождями (или вовсе без них) и жарким солнцем. Например, пустыни Южной и Северной Америки, а самое большое разнообразие видов и форм этих растений можно найти в основном в Мексике, пустынях Перу, Боливии, Чили и Аргентине.

В засушливом климате кактус должен сохранить воду как можно дольше. Это достигается пористым, как губка, стеблем кактуса. К тому же оболочка растения толстая и грубая, чтобы вода не испарялась. У кактуса вместо листьев (которые отдают воду на солнечном свету) иголки — они предотвращают потерю воды. Иголки спасают жизнь растения еще и другим путем. Представьте себе страдающее от жажды животное, бродящее по пустыне. А кактус полон воды. Но невозможно представить себе, как это животное ест растение в иголках.

Из всех тел равного объема наименьшая поверхность у шара, поэтому многие кактусы и имеют такую форму для уменьшения испарения из стебля.

Вопрос 9. Почему широколиственные леса расположены южнее тайги?

Потому что климат здесь более мягкий, по сравнению с тундрой. Теплое продолжительное лето, мягкая зима (деревья холодостойкие), достаточное увлажнение.

Вопрос 10. Почему ель растёт под сосной, а сосна под елью не растёт?

Сосна очень светолюбива, поэтому не может выжить в тени ели. Сосна опережает в росте ель, завоёвывая место под солнцем. А ель – теневыносливая, под кроной сосны она растет.

Вопрос 11. Какое дерево растёт в пойме рек?

Ольха черная, потому что она влаголюбива.

Вопрос 12. Почему лиственница распространена на север дальше пихты?

Потому что лиственница, в отличие от пихты, устойчива к весенним заморозкам, очень устойчива к зимним заморозкам. На севере выдерживает температуры до −60 °C.

Вопрос 13. В чём биологический смысл этих различий?

Эти различия в признаках говорят о механизмах приспособляемости растений к условиям слабой и хорошей освещенности. Биологический смысл различий в том, что они помогают растения выжить в окружающей ситуации.

Вопрос 14. Что обозначают знаки «+», «–» и «0»?

Знаки «+», «–» и «0» означают полезность, не полезность и нейтральность для каждого из организмов во взаимоотношениях между ними.

Вопрос 15. Соотнесите каждый клюв с соответствующей лапой.

Все лапы соответствуют головам сверху.

Вопрос 16. Какие факторы среды повлияли на строение птиц? Какова в этом роль биотических и абиотических факторов?

На строение птиц повлияли размеры пищи, среда обитания, субстрат, на который садятся птицы, способ их передвижения. Можно сказать, что на строение птиц влияют как биотические, так и абиотические факторы.

Вопрос 17. Найдите на рисунке животных с покровительственной окраской и внешностью.

Морской конёк-тряпичник, палочник, глазчатый бражник (имеет покровительственную окраску, но в случае опасности бабочка демонстрирует нижние крылья с глазчатыми пятнами, трепеща при этом верхними крыльями — пример отпугивающей окраски и поведения), белая куропатка, бабочка каллима (Бабочки Kallima inachus со сложенными крыльями выглядят точь-в-точь как сухие листья на ветке).

Вопрос 18. Попытайтесь сформулировать, что это значит. Какой тип окраски защищает других животных?

Покровительственная окраска и внешность (форма) — защитная окраска и форма животных, делающие их обладателей менее заметными в местах их обитания; средства пассивной защиты от хищников.

Сходство предупреждающих окрасок (а и б) позволяет сократить число жертв каждого вида, необходимых для обучения хищников (мюллеровская мимикрия). Сходство организмов съедобного вида (г) с несъедобным (в) увеличивает шансы выживания первого (бейтсовская мимикрия).

Вопрос 19. Как вы думаете, какую пользу извлекают оба животных?

Бегунок, вследствие своей невнимательности и проворства, умеет приноровиться к опасному соседству. Без всякого страха бегает он по спине прожорливого чудовища, спокойно клюет насекомых и пиявок и осмеливается даже чистить пасть своему гигантскому приятелю, т. е. выклевывать остатки пищи, засевшие между зубами, и поедать паразитов, присосавшихся к губам и деснам крокодила. Естественно, кроки послушно раскрывают ужасные пасти и терпеливо ждут, когда сеанс стоматологии закончится.

Хотя египетский бегунок называется крокодиловым сторожем, но оказывает услуги и всем другим животным, предостерегая их от опасности. Каждый корабль, каждый приближающийся человек, каждое крупное млекопитающее привлекает его внимание, и он спешит громким криком известить об этом всех окружающих.

Вопрос 20. Почему эти взаимоотношения назвали гнездовым паразитизмом?

Гнездовой паразитизм у части видов выражается лишь в том, что гнезда они не строят, а откладывают яйца в чужие. Причем птенец, подрастая, выбрасывает птенцов хозяев гнезда и остается один.

Вопрос 21. В чём различие условий и ресурсов? Может ли дуб влиять на условия среды? А на ресурсы?

Условия неисчерпаемы, а ресурсы исчерпаемы. Дуб слабо может влиять на условия среды. А ресурсы, которые дуб уже употребил, не достануться другим растениям.

Вопрос 22. Какие факторы среды выделяют экологи?

Экологи выделяют три группы факторов: абиотические, биотические и антропогенные.

Вопрос 23. Приведите примеры абиотических, биотических и антропогенных факторов.

Вопрос 24. В чём причина появления белой окраски у каждого зайца и как зайцы приобрели эту способность?

Короткий день влияет на линьку зайца, но он лишь запускает этот процесс, то есть служит сигнальным фактором. Способность менять мех на белый при сокращении дня «записана» в наследственном коде (в ДНК) зайца. Это приспособление явилось закономерным результатом эволюции в условиях снежной зимы и обилия хищников.

Вопрос 25. В чём сходство и различие действия абиотических и биотических факторов (ответная реакция, активность и т.п.)?

Действие любого фактора зависит не только от его уровня, но также от физиологического состояния организма и сочетания прочих абиотических и биотических факторов. Например, абиотические факторы играют громадную роль в жизни насекомых благодаря малым размерам последних.

В разных условиях ответная реакция в действиях абиотических и биотических факторов будет разная. Например, в жизни растений большую ответную реакцию будут оказывать абиотические факторы, потому что растения сразу реагируют на изменение каких-либо показателей (свет, влажность, температура). А биотические чуть медленную ответную реакцию (сосна под елью расти не будет, а ель под сосной будет; здесь лишь возникает конкуренция за ресурсы). В животном мире наоборот, ответная реакция биотических факторов, на мой взгляд выше, чем абиотических. Например, зверь столкнувшись с другим зверем в схватке за еду, получив «отворот-поворот», уйдет искать себе еду в другое место. При изменении температуры, размера светового дня, некоторые животные лишь через некоторое время впадают в спячку, а птицы летят в теплые края.

Активность биотических и абиотических факторов может быть слабой, сильной и косвенной.

Вопрос 26. Зависит ли влияние хищников и паразитов от плотности популяции жертв? А влияние влажности и температуры? Попробуйте сформулировать закономерность.

Чем больше плотность популяции жертв, тем хищников и паразитов будет больше, но до определенных пределов. Через некоторе время плотность популяции жертв снизится вследствии заболеваний и поедания хищниками. А при уменьшении жертв, уменьшается и количество хищников и паразитов.

Влажность и температура не зависят от плотности популяции любого вида, скорее наоборот.

Вопрос 27. Есть ли преимущество у редкого вида по сравнению с многочисленным?

Преимущество в плане выживания вида? Тогда нет практически никаких. Если это редкий вид, рассеянный по большой территории, то вероятность встречи его особей для продолжения рода уменьшается, а вероятность смерти каждой особи без оставления потомства — возрастает, причем гибель каждой отдельной особи может стать той каплей, которая приведет к вымиранию вида в целом.

Если это вид со строго ограниченным местом обитания (отдельное озеро, например, или маленький остров), то теоретически возможна ситуация катастрофы планетарного масштаба, которая данное конкретное место обитания вообще не затронет, и данный вид выживет. Но вероятность этого очень мала, гораздо вероятнее, что любое незначительное изменение среды обитания, вызванное как местными, так и глобальными факторами, приведет к вымиранию данного вида, в то время как другие виды, вымерев локально, сохранятся в других местах.

Но при отсутствии каких – либо биотических и абиотических Кроме того, редкий вид обычно не может служить "мишенью" для болезней / хищников сам по себе, плюс в случае большой территории передача тех же болезней от особи к особи будет затруднена. Но в плане выживания вида это опять-таки не дает преимуществ, ведь защитой от случайностей это не будет, а каждая отрицательная случайность для такого вида может стать фатальной.факторов, вид может выжить.

Вопрос 28. Найдите в Интернете сведения об антропогенных факторах среды и их действии на примере своего региона.

На лесные экосистемы антропогенные трансформации, как правило, носят регрессивный характер. К числу антропогенных факторов неблагоприятного воздействия на лесную растительность и животный мир Москвы и Подмосковья относятся:

– химическое, физическое и биогенное загрязнение атмосферы, поверхностных и грунтовых вод и почвы транспортными, промышленными и бытовыми отходами, связанное с несовершенством режима ведения городского хозяйства и нарушениями правил охраны окружающей среды;

– нарушение нормального гидрологического и почвенного режима в лесных экосистемах и возникающие эрозионные процессы, вызванные неправильными хозяйственными мероприятиями, строительной и промышленной деятельностью;

– лесные пожары, связанные с нарушением пожарной безопасности населением в засушливые сезоны и годы;

– избыточное рекреационное воздействие;

– несовершенство режима ведения хозяйства в городских и пригородных лесах.

Леса московских и подмосковных лесопарков при достаточно высокой степени сохранности природного облика к настоящему времени приобрели на значительной части своей территории типичные особенности антропогенно нарушенных экосистем (например, болезни деревьев, уменшение видового состава растений и животных). Стало очевидным разрушительное воздействие частного строительства, затрагивающего наиболее удобные для проникновения и освоения живописные ландшафты и фактически уничтожающего их. Существенно усилилось и негативное воздействие автомагистралей в связи с многократно возросшим интенсивным движением и экологически несовершенной технологией зимней уборки полотна дорог. В непосредственной близости от Москвы и в пределах городской черты фактором массового усыхания опушечной части лесов многих стало влияние дорожно-транспортного загрязнения.