Одума:
• организмы могут иметь широкий диапазон толерантности
в отношении одного экологического фактора и
низкий диапазон в отношении другого;
• организмы с широким диапазоном толерантности в отношении
всех экологических факторов обычно наиболее
распространены;
• диапазон толерантности может сузиться и в отношении
других экологических факторов, если условия по одному
экологическому фактору не оптимальны для организма;
Оптимум
Предел
устойчивости
Гибель
10 20
Усиливающийся
стресс
Зона
оптимума
30 40
Усиливающийся
стресс
Диапазон устойчивости
t,°C
Предел
устойчивости
Гибель
Рис. 3.11. Влияние температуры на скорость роста растения
(иллюстрация) действия закона толерантности)
80 Глава 3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ
• многие факторы среды становятся ограничивающими
(лимитирующими) в особо важные (критические) периоды
жизни организмов, особенно в период размножения.
К этим положениям также примыкает закон Митчерли-
ха-Бауле, названный А. Тинеманом законом совокупного действия:
совокупность факторов воздействует сильнее всего
на те фазы развития организмов, которые имеют наименьшую
пластичность — минимальную способность к приспособлению.
Графическая иллюстрация воздействия концентрации
некоего вещества в составе среды обитания на жизненную активность
организма приведена на рис. 3.12.
Условия среды
Рис. 3.12. Интерпретация закона толерантности на примере воздействия
на организм концентрации некоего вещества как экологического
фактора: С л е т , Сл е т , С\'л и м > Сл и м , Со п т , См, С п д к — концентрации
летальная, лимитирующая, оптимальная, максимальная и предельно
допустимая
3.3. Реакция организмов на изменения уровня экологических факторов 8 1
3.3. Реакция организмов на изменения
уровня экологических факторов
Оптимальное воздействие на разные организмы один
и тот же фактор может оказывать при различных значениях.
Так, одни растения предпочитают очень влажную почву, а другие
— относительно сухую. Некоторые животные любят сильную
жару, иные лучше переносят умеренную температуру среды
и т. д.
Кроме того, живые организмы делят на способных существовать
в широком или узком диапазонах изменения какого-
либо фактора среды. К каждому экологическому фактору организмы
приспосабливаются относительно независимым путем.
Организм может иметь приспособленность к узкому диапазону
одного фактора и к широкому диапазону — другого. Для организма
имеет значение не только амплитуда, но и скорость колебаний
того или иного фактора.
Если влияние условий среды не достигает предельных значений,
живые организмы реагируют на него определенными действиями
или изменениями своего состояния, что в конечном итоге
ведет к выживанию вида. Преодоление неблагоприятных воздействий
животными возможно двумя способами: 1) путем
их избегания, 2) путем приобретения выносливости. Первый способ
используют животные, обладающие достаточной подвижностью,
благодаря которой они мигрируют, строят убежища и т. п.
Требовательность и толерантность к факторам среды определяет
область географического распространения особей рассматриваемого
вида вне зависимости от степени постоянства
их обитания, т. е. а р е а л в и д а .
В основе ответных реакций растений лежит выработка
приспособительных изменений их строения и процессов жизнедеятельности.
При ритмически повторяющихся климатических
ситуациях растения и животные могут приспособиться
путем выработки соответствующей временной организации
жизненных процессов, в результате чего у них чередуются периоды
активного функционирования организма с периодами
спячки (ряд животных) или с состоянием покоя (растения).
3.3.1. Изменчивость
Изменчивость — одно из главных свойств живого на
различных уровнях его организации. Для каждого вида важна
изменчивость составляющих его особей. Например, люди от-
82 Гл а в а 3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ
личаются друг от друга ростом, телосложением, цветом глаз
и кожи, проявляют различные способности. Аналогичная внутривидовая
изменчивость присуща всем организмам: слонам,
мухам, дубам, воробьям и прочим.
Особи любого вида различаются между собой внешними
и внутренними признаками. Признак — любая особенность организма
как в его внешнем облике (размер, форма, окраска
и т. п.), так и во внутреннем строении. Устойчивость к болезням,
низким или высоким температурам, способность плавать,
летать и прочее — все это признаки, многие из которых
можно изменить или развить путем обучения или тренировки.
Однако главное их свойство — генетическая, т.е. наследственная,
основа. Каждый организм появляется на свет с набором
определенных признаков.
Проведенные исследования показали, что наследственная
основа признаков любого вида закодирована в молекулах
ДНК, т. е. в генах организма, совокупность которых называется
его генотипом. Генотип практически всех организмов,
включая человека, представлен не одним, а двумя наборами
генов. Рост тела сопровождается делением клеток, в ходе которого
каждая новая клетка получает точную копию обоих наборов
генов. Однако последующему поколению передается лишь
по одному набору от каждого из родителей, и поэтому у детей
возникают новые комбинации генов, отличные от родительских.
Таким образом, все потомки, а следовательно, и особи
вида (за исключением однояйцевых близнецов) отличаются
своими генотипами.
Генетическая изменчивость — основа наследственной
изменчивости признаков. Еще один источник наследственной
изменчивости — мутация ДНК, затрагивающая любой ген или
группу генов.
Различия, возникающие в результате обучения, тренировки
или просто травмы, являются развитием какого-либо врожденного
признака, но не меняют его генетической основы.
Если наследственная изменчивость при половом размножении
неизбежна, то при бесполом воспроизводстве особей,
т. е. при к л о н и р о в а н и и , наблюдается иная картина.
Так, при черенковании растений новый организм появляется
в результате простого клеточного деления, сопровождающегося
точным копированием родительской ДНК. Поэтому все особи
клона (за исключением мутантов) генетически идентичны.
Генофонд — совокупность образцов генов всех особей некоторой
группы организмов одного вида. Генофонд вида непостоя-
3.3. Реакция организмов на изменения уровня экологических факторов 83
нен, он может меняться от поколения к поколению. Если особи,
обладающие редкими признаками, не размножаются, то часть
генофонда сокращается.
В природе постоянно идет изменение генофонда вида
путем естественного отбора, являющегося основой процесса
эволюции. Каждое поколение подвергается отбору на выживаемость
и воспроизведение, поэтому практически все признаки
организмов в той или иной мере служат выживанию и воспроизведению
вида.
Однако генофонд можно изменить и целенаправленно с помощью
искусственного отбора. Современные породы домашних
животных и сорта культурных растений были выведены
из диких предков именно так. Также возможно вмешательство
в генофонд при скрещивании близкородственных видов (неблизкородственные
виды не дают потомства). Этот метод называют
гибридизацией, а потомков — гибридами.
Последние достижения науки связаны с разработкой технологии
генной инженерии, заключающейся в получении специфических
генов (отрезков ДНК) одного вида и введении
их другому виду непосредственно без скрещивания. Это позволяет
гибридизировать любые виды, не только близкородственные,
и потому вызывает серьезные споры из-за непредсказуемости
конечных результатов такого радикального вмешательства
в генофонды живых существ.
3.3.2. Адаптация
Животные и растения вынуждены приспосабливаться
к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий
жизни. Динамичность экологических факторов во времени
и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматиче-
ских, геологических процессов, которые выполняют управляющую
роль по отношению к живым организмам.
Признаки, способствующие выживанию организма, постепенно
усиливаются под действием естественного отбора, пока
не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим
условиям. Приспособление может происходить
на уровне клетки, тканей и даже целого организма, затрагивая
форму, размеры, соотношение органов и т. п. Организмы
в процессе эволюции и естественного отбора вырабатывают
наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие
нормальную жизнедеятельность в изменившихся экологических
условиях, т. е. происходит адаптация.
84 Глава 3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ
Адаптация — приспособление организмов (и видов) к среде
— фундаментальное свойство живой природы.