Воздух как среда жизни. Приспособления организмов к обитанию в воздушной среде

     Крупным животным зимний снеговой покров мешает добывать корм. Многие копытные (северные олени, кабаны, овцебыки) питаются зимой  исключительно подснежной растительностью, и глубокий снежный покров, а особенно твердая корка на его поверхности, возникающая в гололед, обрекают их на бескормицу. При кочевом скотоводстве в дореволюционной России огромным бедствием в южных районах  был джут   – массовый падеж  скота в результате гололедицы, лишавшей животных корма. Передвижение по рыхлому  глубокому снегу также затруднено для животных. Лисы, например, в снежные  зимы предпочитают в лесу участки  под густыми елями, где тоньше слой снега, и почти не выходят  на открытые поляны и опушки. Глубина  снежного покрова может ограничивать географическое распространение видов. Например, настоящие олени не проникают  на север в те районы, где толща  снега зимой более 40–50 см.

     Белизна снежного покрова демаскирует темных животных. В возникновении сезонной смены окраски у белой и  тундряной куропаток, зайца-беляка, горностая, ласки, песца, по-видимому, большую роль сыграл отбор на маскировку под цвет фона. На Командорских островах наряду с белыми много голубых песцов. По наблюдениям зоологов, последние держатся преимущественно вблизи темных скал и незамерзающей прибойной полосы, а белые предпочитают участки со снежным покровом. 

     Глава 3. Адаптации организмов к обитанию в воздушной среде 

     Адаптация - это развитие любого признака, который способствует выживанию вида и его размножению. В процессе своей жизнедеятельности растения адаптируются к: загрязнению атмосферы, засолению почвы, различным биотическим и климатическим факторам и т.д. В своей работе я рассмотрю несколько важных, на мой взгляд, видов адаптаций растений. Все растения и животные постоянно адаптируются к окружающей среде. Чтобы понять, как это происходит, необходимо рассматривать не только животное или растение в целом, но и генетическую основу адаптации.

     У каждого вида программа развития признаков заложена в генетическом материале. Материал и закодированная в нем программа передаются от одного поколения другому, оставаясь  относительно неизменными, благодаря  чему представители того или иного  вида выглядят и ведут себя почти  одинаково. Однако в популяции организмов любого вида всегда присутствуют небольшие  изменения генетического материала  и, следовательно, вариации признаков  отдельных особей. Именно из этих разнообразных  генетических вариаций процесс приспособления отбирает те признаки или благоприятствует развитию таких признаков, которые  в наибольшей степени увеличивают  шансы на выживание и тем самым  на сохранение генетического материала. Адаптация, таким образом, может  рассматриваться как процесс, посредством  которого генетический материал повышает свои шансы на сохранение в последующих  поколениях. 

     3.1. Приспособления животных к воздушной среде

     Наиболее  специфичны среди обитателей воздушной  среды, конечно летающие формы. Уже особенности внешности организма позволяют заметить его приспособления к полету. Прежде всего, об этом говорит форма его тела.

     Форма тела:

• обтекаемость тела (птица),
• наличие плоскостей для опоры на воздух (крылья, парашют),
• облегченная конструкция (полые кости),
• наличие крыльев и иных приспособлений для полета (летательные перепонки, например),
• облегчение конечностей (укорочение, уменьшение массы мышц).

     У бегающих животных тоже появляются отличительные особенности, по которым легко узнать хорошего бегуна, а если он передвигается прыжками, то прыгуна:

• мощные, но легкие конечности (лошадь),
• уменьшение пальцев на ногах (лошадь, антилопа),
• очень мощные задние конечности и укороченные передние (заяц, кенгуру),
• защитные роговые копыта на пальцах (копытные, мозоленогие).

     Лазающие организмы имеют самые различные приспособления. Они могут быть общими для растений и животных, а могут и различаться. Для лазанья может быть использована и своеобразная форма тела:

• тонкое длинное тело, петли которого могут служить опорой при лазании (змея, лиана),
• длинные гибкие хватательные или цепляющиеся конечности, а возможно, и такой же хвост (обезьяны);
• выросты тела – усики, крючки, корешки (горох, ежевика, плющ);
• острые коготки на конечностях или длинные когти, загнутые крючком или сильные хватательные пальцы (белка, ленивец, обезьяна);
• мощные мышцы конечностей, позволяющие подтягивать тело и перебрасывать его с ветки на ветку (орангутан, гиббон).

     Некоторые организмы приобрели своеобразную универсальность приспособлений сразу  к двум. У лазающих форм возможно и сочетание признаков лазанья  и полета. Многие из них могут, забравшись на высокое дерево совершать длинные  прыжки-полеты. Это сходные приспособления у жителей одной среды обитания. Часто встречаются животные способные  к быстрому бегу и полету, одновременно несущие оба набора этих адаптаций. Из насекомых это жуки-скакуны (сем. Жужелицы), из птиц: дрофа, стрепет, коростель.

     Встречаются сочетания приспособительных признаков  у организма к жизни в различных  средах. Такие параллельные наборы адаптаций несут все земноводные  животные. Приспособления к полету имеют и некоторые плавающие  чисто водные организмы (летучие рыбы или даже кальмары). 

     3.2. Адаптация растений к абиотическим факторам

     Влияние температуры. Жара и мороз вредят жизненным функциям и ограничивают распространение вида в зависимости от их интенсивности, продолжительности и периодичности, но прежде всего от состояния активности и степени закалки растений.

     Различные жизненные процессы неодинаково  чувствительны к температуре. Сначала  прекращается движение протоплазмы, интенсивность  которого непосредственно зависит  от энергоснабжения за счет процессов  дыхания и от наличия высокоэнергетических фосфатов. Затем снижаются фотосинтез и дыхание. Для фотосинтеза особенно опасна жара, дыхание же наиболее чувствительно  к холоду. У поврежденных холодом  или жарой растений после возвращения  в умеренные условия уровень  дыхания сильно колеблется и часто  бывает ненормально повышен. Повреждение  хлоропластов ведет к длительному  или необратимому угнетению фотосинтеза. В конечной стадии утрачивается полупроницаемость  биомембран, тилакоиды пластид, и  клеточный сок выходит в межклетники. При повреждении протоплазмы  холодом следует различать, вызвано  ли оно самой по себе низкой температурой или же замерзанием. Некоторые растения тропического происхождения повреждаются уже при снижении температуры до нескольких градусов выше нуля.

     Действие  экстремальных высоких температур влечет за собой целый ряд опасностей для растений: сильное обезвоживание  и иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, необратимые расстройства дыхания  и других физиологических процессов, наконец, тепловую денатурацию белков, коагуляцию цитоплазмы и гибель. Перегрев почвы приводит к повреждению  и отмиранию поверхностно расположенных  корней, к ожогам корневой шейки. В  защитных приспособлениях растений к высоким температурам использованы разные пути адаптации. Это густое опущение, придающее листьям светлую окраску  и усиливающее их способность  к отражению; блестящая поверхность; уменьшение поверхности, поглощающей  радиацию; вертикальное и меридиональное положение листьев; свертывание  листовых пластинок у злаков; общая  редукция листовой поверхности и  т.д. Эти же особенности строения одновременно способствуют уменьшению потери воды растением. Таким образом, комплексное действие экологических  факторов на растение находит отражение  и в комплексном характере  адаптации.

     Влияние света на растения. Солнечный свет - один из наиболее важных для жизни растений экологических показателей. Он поглощается хлорофиллом и используется при построении первичного органического вещества. Почти все комнатные растения светолюбивы, т.е. лучше развиваются при полном освещение, но различаются по теневыносливости. Принимая во внимание отношение растений к свету, их принято подразделять на три основные группы: светолюбивые, теневыносливые, тенеиндифферентные.

     Есть  растения, довольно легко приспосабливающиеся  к достаточному или избыточному  свету, но встречаются и такие, которые  хорошо развиваются только при строго определенных параметрах освещенности. В результате адаптации растения к пониженной освещенности несколько  меняется его облик. Листья становятся темно-зелеными и немного увеличиваются  в размерах (линейные листья удлиняются и становятся уже), начинается вытягивание  стебля, который при этом теряет свою прочность. Затем рост постепенно уменьшается, т.к резко снижается  производство продуктов фотосинтеза, идущих на посторенние тела растения. При недостатке света многие растения перестают цвести. При избытке  света хлорофилл частично разрушается, и цвет листьев становится желто-зеленым. На сильном свету рост растений замедляется, они получаются более приземистыми с короткими междоузлиями и широкими короткими листьями. Появление бронзово-желтой окраски листьев указывает на значительный избыток света, который  вреден растениям. Если срочно не принять  соответствующие меры, может возникнуть ожог.

     Эффект  ионизирующего излучения проявляется  в воздействии радиации на растительный организм на разных уровнях организации  живой материи. Прямое действие состоит в радиационно-химической ионизации молекул вместе поглощения энергии излучения, т.е. переводит молекулы в возбужденное состояние. Косвенное воздействие сопровождается повреждениями молекул, мембран, органоидов, клеток в результате воздействия продуктов радиолиза воды, количество которых в результате облучения резко возрастает. Эффективность лучевого поражения существенно зависит от содержания кислорода в среде. Чем ниже концентрация кислорода, тем меньше эффект поражения. На практике принято считать, что предел летальных доз кислорода характеризует радиоустойчивость организмов. В городской среде на жизнь растений влияет также расположение построек. Из этого можно сделать вывод, что свет необходим растениям, но каждое растение светолюбиво по-своему. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение 

     Наземно-воздушная  среда, освоенная позже в ходе эволюции водной, более сложна и  разнообразна. Ей свойствен более  высокий уровень организации  живого.

     Наиболее  важным фактором жизни пребывающих  здесь организмов являются свойства и состав окружающих их воздушных  масс. Плотность воздуха гораздо  ниже плотности воды, поэтому у  наземных организмов сильно развиты опорные ткани – внутренний и наружный скелет. Формы движения крайне разнообразны: бегание, прыгание, ползание, полет и т. д. По воздуху передвигаются птицы и многие насекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.

     Воздушные массы характеризуются огромным объемом и постоянно находятся  в движении. Температура воздуха  может меняться очень быстро и  на больших пространствах. Поэтому  живущие на суше организмы имеют  многочисленные приспособления, позволяющие  выдерживать резкие изменения температуры  или избегать их. Наиболее замечательным  приспособлением является развитие теплокровности, возникшее именно в  наземно-воздушной среде.

     В целом воздушно-наземная среда более  разнообразна, чем водная; условия  жизни здесь сильно меняются во времени  и в пространстве. Эти изменения  заметны даже на расстоянии в несколько  десятков метров, например, на границе  леса и поля, на разной высоте в горах, даже на разных склонах небольших  холмов. Вместе с тем, здесь слабее выражены перепады давления, но часто  возникает недостаток влаги. Поэтому  у наземных обитателей развиты приспособления, связанные с обеспечением организма  водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности  листьев и стеблей, способность  к регуляции испарения воды через  устьица. У животных, помимо особенностей строения внешних покровов, это и  особенности поведения, способствующие поддержанию водного баланса, например миграции к водопоям или избегание  иссушающих условий.

     Большое значение для жизни наземных организмов имеет состав воздуха (79 % азота, 21 % кислорода  и 0,03 % углекислого газа), который  обеспечивает химическую основу жизни. Так, снижение удельного количества кислорода в воздухе в зависимости  от повышения высоты местности определяет верхнюю границу жизни животных.  
 
 
 
 
 
 

     Библиографический список