<<
>>

Условия существования как регулирующие факторы

Определения

На суше экологически важными факторами среды являются свет, температура и вода (осадки); в море — это свет, температура и со-^ леность. В пресных ваттах, основнлгю_родь могут играть другие факторы, например содержание кислорода.

В любой среде большое значение имеют химическая природа и скорость оборота основных реальных элементов питания. Все эти физические условия существования могут быть не только лимитирующими, «вредными» факторами, но и регулирующими, влияющими благотворно. Адаптированные организмы так реагируют на эти факторы, что сообщество организмов как бы ослабляет вредные эффекты и достигает максимальной эффективности и наиболее устойчивого в данных условиях гомеостаза.

Объяснения и примеры

Организмы не только приспосабливаются к физическим факторам среды в том смысле, что переносят их воздействие, но и используют естественную периодичность изменений этих факторов для распределения своих функций во времени и «программирования» своих жизненных циклов таким образом, чтобы использовать благоприятные условия. Учитывая взаимодействия между организмами и взаимный естественный отбор (сопряженная эволюция; см. т. 2, с. 208), все сообщество становится запрограммированным для реакции на сезонные и другие ритмы. В биологической литературе можно найти множество примеров адаптивных реакций. Обычно они собраны по систематическому принципу (Environmental Control of Plant Growth, ed. by Evans, 1963) или по местообитаниям (Adaptations of Intertidal Organisms ed. by Lent, 1969), Здесь невозможно подробно рассмотреть регуляторные адаптации, но приведем два примера, чтобы выделить моменты, особо интересные с экологической точки зрения.

Надежный сигнал, по которому организмы умеренных зон упорядочивают во времени свою активность, — это длина дня, или фотопериод. В отличие от большинства других сезонных факторов длина дня в данное время года и в данном месте всегда одинакова.

Амплитуда ее сезонных изменений возрастает с географической широтой, что позволяет организмам учитывать не только время года, но и широту местности. В Виннипеге (Канада) максимальный фотопериод—16,5 ч (июнь), а минимальный — 8 ч (конец декабря). В Майами (Флорида, США) размах колебаний составляет всего от 13,5 до 10,5 ч. Фотопериод рассматривают как некое «реле времени» или пусковой механизм, включающий последовательность физиологических процессов, приводящих к росту и цветению многих растений, линьке и накоплению жира, миграции и размножению у птиц и млекопитающих и к наступлению диапаузы (стадии покоя) у насекомых. Фотопериодизм связан с широко известным механизмом биологических часов и служит универсальным механизмом регулирования функций во времени. Самое общее

и,              возможно, самое основное проявление этого механизма — циркадианный ритм (от лат. circa — около, dies — день), или способность распределять во времени и периодически повторять свои функции даже в отсутствие таких явных внешних «сигналов времени», как освещенность. Биологические часы связывают между собой ритмы факторов среды и физиологические ритмы, позволяя организмам предвидеть суточную, сезонную, приливно-отливную и другую периодичность. Обзор теорий биологических часов дан в работах Брауна, Хастингса и Пальмера (Brown, Hastings, Palmer, 1970); обзор экологических аспектов эндогенной ритмики см. у Инрайта (Enright, 1970). Заказ № 1383

Длина дня воспринимается чувствительными рецепторами, такими, как глаза у животных или специальный пигмент в листьях растений, а эти рецепторы в свою очередь активируют один или несколько цепных механизмов, включающих гормоны и ферменты, которые вызывают соответствующий физиологический или пове- денческий ответ. Точно не известно, какой компонент этой последовательности измеряет время. Хотя высшие растения и животные резко различаются морфологически, связь с фотопериодичностьш среды у них сходна.

Рис.<div class=

5.6. Регуляция сроков размножения гольца путем изменения фотопериода." />

Рис. 5.6. Регуляция сроков размножения гольца путем изменения фотопериода. Голец обычно размножается осенью, но искусственное увеличение дня весной и уменьшение его затем летом как бы имитирует осенние условия, в результате чего нерест происходит в июле. (По Hazard, Eddy, 1950.)

Некоторые высшие растения цветут при увеличении длины дня, их называют растениями длинного дня; другие зацветают при сокращении длины дня (когда он продолжается менее 12 ч), их называют растениями короткого дня. Животные также реагируют на длинный или короткий день. У многих (но далеко не у всех) организмов, чувствительных к фотопериоду, настройку биологических часов можно изменить экспериментальным (искусственным) изменением фотопериода. Как видно на рис. 5.6, искусственно ускорив изменение светового режима, можно вызвать нерест гольца на 4 мес раньше, чем в природе. Цветоводы, изменяя фотопериод, часто вызывают внесезонное цветение растений. Перелетные птицы в течение нескольких месяцев после осеннего перелета нечувствительны к фотопериоду. Видимо, короткие осенние дни необходимы для того, чтобы «перевести» биологические часы и подготовить эндокринную систему к реакции на длинные дни. Если после конца декабря искусственно увеличить длину дня, то это вызовет последовательность явлений, обычно происходящих весной,— линьку, накопление жира, миграционное беспокойство и увеличение

гонад. Физиология этой реакции у птиц сейчас довольно хорошо изучена [см. обзоры Фарнера (Farner, 1964, 1964а)], но не ясно, наступает ли осенняя миграция непосредственно под влиянием короткого дня, или же здесь играют роль биологические часы, «заведенные» длинным весенним фотопериодом.

Любопытно, что у некоторых насекомых на фотопериодизме основан своего рода контроль рождаемости. Длинные дни в конце весны и в начале лета вызывают в «мозгу» (точнее, в ганглии нервной цепочки) образование нейрогормона, под влиянием которого возникают диапаузные, или покоящиеся, яйца, дающие личинок только следующей весной, сколь благоприятными в данный момент ни были бы температурные, кормовые и другие условия (Beck, 1960).

Таким образом, рост популяции сдерживается еще до того, как запасы пищи станут лимитирующим фактором.

Было показано, что количество подземных азотфиксирующих корневых клубеньков у бобовых (см. рис. 4.3) регулируется фото- периодом, действующим через листья растений. Азотфиксирую- щие клубеньковые бактерии для своего функционирования нуждаются в энергии пищи, а пища производится листьями растений. Чем больше света получают растения и чем больше в них содержится хлорофилла, тем больше пищи могут получить бактерии. Таким образом, фотопериод способствует максимальной координации между активностью растения и его партнеров — микроорганизмов.

В отличие от длины дня количество осадков в пустыне совершенно непредсказуемо, тем не менее однолетние растения, обычно составляющие большую часть флоры пустынь, используют этот фактор в качестве регулятора. Семена многих таких видов содержат ингибитор прорастания, который должен быть вымыт каким-то минимальным количеством осадков (например, I см или больше). Этого количества будет достаточно для завершения жизненного цикла от семени до семени. При помещении таких семян в теплицу во влажную почву они не прорастают, однако после орошения искусственным «дождем» нужной силы быстро начинают прорастать (Went, 1955). Оставаясь в почве, семена могут сохранять жизнеспособность в течение многих лет, как бы ожидая подходящего дождя; вот почему вскоре после сильного дождя пустыня буквально зацветает, быстро покрываясь цветущими растениями.

<< | >>
Источник: Одум Ю.. Экология: В 2-х т. Т. I. 1986

Еще по теме Условия существования как регулирующие факторы:

  1. Семейное право как отрасль частного права устанавливает условия и порядок вступления в брак, прекращения брака и признания его недействительным, регулирует личные неимущественные и имущественные отношения между членами семьи, прежде всего супругами, родителями и детьм
  2. Глава I КАКИМ ОБРАЗОМ НРАВЫ СМЯГЧАЮТСЯ ПО МЕРЕ ТОГО, КАК УРАВНИВАЮТСЯ УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЛЮДЕЙ
  3. 3. Рациональная вера во внешнее существование метафизических сущностей-первоначал как фактор реализма философского мышления в онтологии
  4. 18.1. Социально-экономические условия как фактор жизненного сценария личности
  5. Глава вторая От условий, сопровождающих факторов, результатов — к пониманию самого творчества как процесса и отношения
  6. Глава 4 ВЫЖИВАНИЕ В УСЛОВИЯХ АВТОНОМНОГО СУЩЕСТВОВАНИЯ
  7. Существует ли теория словесности и при каких условиях возможно ее существование?
  8. Рамочные условия и центральные факторы
  9. 6.2. ФАКТОРЫ И УСЛОВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТPУДА
  10. Политическое сознание работников производства: причины, условия факторы
  11. 55. ПСИХИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ: УСЛОВИЯ, ИСТОЧНИКИ, ПРЕДПОСЫЛКИ, ФАКТОРЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, МЕХАНИЗМЫ
  12. 4.3 Факторы условий применения модемов в России 4.3.1Факторы физического состояния каналов
  13. Существование как рок или рабство воли
  14. Глобальная общность как форма существования человечества
  15. Завгородний Дмитрий Анатольевич. СЕМЕЙНЫЕ ЦЕННОСТИ И ОРИЕНТАЦИИ РОССИЙСКОЙ МОЛОДЕЖИ В УСЛОВИЯХ ДЕМОГРАФИЧЕСКОГО КРИЗИСА: ФАКТОРЫ ВЛИЯНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ, 2014
  16. 3. Физические факторы жилой среды (свет, шум, вибрация, ЭМП) и их значение в формировании условий жизнедеятельности человека
- Биоразнообразие - Инженерная экология - Общие вопросы экологии - Учебники по экологии - Экологическая токсикология - Экологический мониторинг - Экология человека -
- Безопасность жизнедеятельности и охрана труда - Химические науки - Бизнес и заработок - Горно-геологическая отрасль - Домашнему мастеру - Естественные науки‎ - Зарубежная литература - Информатика, вычислительная техника и управление - Искусство. Культура - История - Литературоведение. Фольклор - Международные отношения и политические дисциплины - Науки о Земле - Общеобразовательные дисциплины - Педагогика, образование, воспитание - Промышленность - Психология - Религиоведение - Социология - Строительство - Техника - Транспорт - Филология - Философские науки - Экология - Экономика - Юридические дисциплины -