Адаптация организмов к различным условиям существования

Процесс приспособления к изменяющимся внешним условиям называется адаптацией.

С позиций экологии можно считать, что становление (возникновение) и существование, многообразие организмов, их изменчивость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации.

На первый взгляд может показаться что животные и растения расселяются по земле хаотично. Однако, на самом деле все не так просто.

Организмы всегда обитают в тех условиях, к которым они приспособились в процессе эволюции.

Так если лягушку, которая все время обитала во влажной среде, переселить в условия с очень жарким и сухим климатом, она погибнет, так как не имеет специальных приспособлений для таких условий.

Африканская роющая лягушка, так же приспособилась к среде своего обитания, когда заканчивается сезон дождей, она роет нору глубиною от 15 до 20 см, а затем выделяет большое количество слизи, которая высыхая превращается в своего рода кокон и в нем лягушка впадает в спячку.

В ожидании сезона дождей, она может провести до 7 лет в защитном коконе, который размягчается во время дождя, сигнализируя животному, что пришло время пробудится.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Между организмами и средой имеется соответствие. Если присмотреться внимательнее к животным одного географического пояса, то можно заметить их сходство.

Различные приспособления к условиям обитания, сформировались не сразу. Вы уже знаете, что в процессе эволюции выживают сильнейшие те организмы, которые имеют какие-либо приспособления. Так из поколения в поколение организмы сменяли друг друга, становясь все более совершенными и приспособленными к конкретным условиям обитания.

В условиях сурового климата на севере Земли животным с мелкими размерами непросто, поэтому в таких условиях многие животные имеют крупные размеры, потому что так проще поддерживать постоянную температуру тела.

Например, белый медведь Арктики имеет вес до 1000 кг, бурый медведь из Аляски весит около 700 кг, а малайский медведь недотягивает и до 70 кг.

Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120 см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40 см.

Многие выступающие части тела (конечности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, при сравнении чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и арктического беляка заметно постепенное уменьшение длины ушей конечностей, относительно ареала обитания.

Чем суровее климатические условия, тем шерсть млекопитающих длиннее, а подшёрсток гуще.

Обитатели жарких мест имеют большие уши, которые служат им для теплоотдачи.

В жаркий период кенгуру часто лижут свои запястья, чтобы испарение слюны вызывало охлаждение.

Все эти примеры показывают, что под влиянием окружающей среды организмы соответственно изменяются и приспосабливаются.

Животные со схожим образом жизни, которые занимают схожее положение в структуре природных сообществ, имеют близкие типы строения и объединяются в группы, называемые жизненными формами.

Например, подземные животные, которые ведут роющий образ жизни будут иметь компактное тело, которое не будет мешать в продвижении под землёй; с коротким бархатистым мехом; короткий хвост, короткими мощными передними конечностями роющего типа; рудиментарными глазами часто закрытыми кожной перепонкой.

Сходное внешнее строение имеют роющее насекомое медведка, которое по внешнему строению напоминает маленького крота.

Важно заметить, что такие организмы чаще схожи только внешне, то есть имеют схожие органы, которые контактируют с внешней средой, но не принадлежат к одному виду животных.

Физиологические и поведенческие реакции

С течением времени любые условия существования, или экологические факторы, изменяются, но в одних случаях они подвержены более сильным изменениям, в других - менее сильным. Выделяют три основных типа изменений среды обитания:

Циклические, то есть повторяющиеся через равные промежутки времени. Направленные, изменяются лишь в определённую сторону. Хаотические, могут быть неопределёнными.

К хаотическим изменениям можно отнести ураганы, пожары.

Естественно, организмы к ним чаще всего не приспособлены и при внезапном изменении обстановки могут погибнуть.

К направленным изменениям относят похолодание или потепление климата организмы в таком случае приспосабливаются постепенно.

А вот циклические изменения, повторяются периодически и обуславливают характер поведения многих организмов. Приспособления к таким изменениям закреплены наследственно.

К циклическим изменениям относят чередование светлого и тёмного времени суток.

Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи.

У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определённому времени суток.

Есть отдельные виды цветов, которые предпочитают распускаться только с наступлением вечера. Конечно, цветов с таким «нестандартным образом жизни» не так уж и много, но в отличие от дневных цветов, у этих «ночных жителей» есть удивительные качества, которые либо вовсе не присущи дневным цветам, либо не так ярко выражены. Например, все ночные цветы очень ароматны и пахучи, а многие из них являются опасными, их листья или лепестки – ядовиты.

Животных также, как и растений можно разделить на дневных и ночных.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль.

Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам.

Да и среди наземных жителей суточная периодичность выявляется не у всех. Например, крохотные землеройки сменяют активность и отдых каждые 15-20 минут, невзирая на время суток. Из-за высокой скорости обмена веществ они вынуждены питаться круглосуточно.

К циклическим изменениям относят и смену времени года ─ сезонные (годовые) ритмы.

Приспособление к такому изменению можно проследить на примере годового цикла жизни благородного оленя. Это животное как вы знаете не впадает в зимнюю спячку.

Всю зиму олень проводит в поисках еды. Поедает ветки побеги деревьев и кустарников, а также лишайники, которые в народе так и называют "оленьим мхом". Чтобы найти своё любимое лакомство – подснежную зелень – в сильно заснеженные зимы олени мигрируют в районы, где снега меньше.

В конце февраля и в марте начинается массовое сбрасывание рогов. Взрослые самцы оленей отделяются от семьи.

Начинается линька, которая заканчивается в мае, цвет шерсти приобретает летнюю окраску.

В конце апреля происходит отрастание новых рогов.

В конце мая и весь июнь наблюдается массовый отел оленей. В это время самки держатся редколесья с хорошо развитым высоким травяным покровом.

Первые 3-4 дня рождённые телята у оленей совсем беспомощные и все время лежат. Только на 5-7 день оленята начинают идти вслед за матерью, а через месяц могут самостоятельно пастись.

В августе происходит активное выпадение летнего волосяного покрова, и летняя окраска начинает заметно изменятся на зимнюю. Самцы держатся отдельно от семьи, путешествуя по наиболее богатым кормом пастбищам.

В конце месяца начинаются первые попытки рева. В сентябре заканчивается окостенения рогов. Самки отделяются от телят.

В октябре продолжается гон, который в этом месяце приобретает наибольшую активность. Во время гона самцы-олени обламывают рогами ветки деревьев и кустов, бьют копытами землю, очень мало едят и теряют до 25% своего веса.

В ноябре и декабре старые самцы оленей снова отделяются от стада и бродят в одиночку. В это время самки уже оплодотворены, а самцы восстановили вес, потерянный во время гона.

Таким образом в жизни видов периоды роста, размножения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются так, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии.

Самый же уязвимый процесс — размножение и выращивание молодняка — приходится на наиболее благоприятный сезон.

Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врождённая.

Например, если, австралийскую птицу Эму поместить в зоопарк Северного полушария, то период размножения наступит в положенное им время, осенью, когда в Австралии весна.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных.

Так как перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, и только через несколько поколений.

Разные организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям по-разному… кто-то остаётся и зимует в родных краях как те же олени… кто-то впадает в зимнюю спячку.

Спячка ─ это состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у теплокровных животных в тех случаях, если пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможны. Перед спячкой животные накапливают в организме питательные вещества до 40 % массы тела, в основном это жиры, и устраиваются в убежище.

Насекомоядные птицы перелетают в тёплые края, где их ждёт большое изобилие пищи.

Растениям в этом случает повезло меньше они не могут никуда улететь. Поэтому все они хорошо приспособлены к меняющимся условиям.

Периодически повторяющиеся изменения внешних условий способствовали формированию ритмов жизни у растений.  

Например, суточные ритмы (движение листьев).

Горизонтальное положение листьев относительно земли днём, увеличивает объем получаемой солнечной радиации, а вертикальное положение листьев ночью снижает радиационные потери тепла.

В течение годичного цикла растения проходят несколько этапов сезонного развития:

Вегетация в начале цикла развития начинается ранней весной.

Наблюдается прорастание семян однолетников или отрастание побегов и развёртывание листьев многолетников).

Следующий этап сезонного развития – бутонизация. За ним следует цветение.

В середине и конце лета в зависимости от вида растения наступает этап плодоношения.

После наступает вегетация в конце цикла. Следом идёт этап отмирания у однолетних растений этот процесс затрагивает весь организм полностью.

У многолетних происходит отмирание — надземных органов. Деревья сбрасывают листву осенью. Стебли многолетних трав засыхают.