Адаптации к перепадам температуры

Какие приспособления к изменениям температуры окружающей среды существуют у растений и животных?

Хорошо выдерживают температурные перепады покоящиеся стадии организмов — цисты, куколки насекомых, семена растений. Споры некоторых бактерий способны переносить колебания температур от –273 до +140 °С. Теплокровные животные — птицы и млекопитающие — поддерживают постоянную температуру тела при помощи высокого уровня обмена веществ, совершенной терморегуляции и хорошей теплоизоляции. К примеру, некоторые китообразные и ластоногие, благодаря наличию толстого слоя подкожного жира, живут в северных морях, где температура воды постоянно около 0 °С. На зиму многие млекопитающие отращивают более плотный мех, часть из них (например, сурки) впадают в спячку. У птиц увеличивается масса перьев, многие виды мигрируют в более теплые зоны.

Способны организмы защитить себя и от повышенных температур. Днем в пустыне температура превышает 60 °С, поэтому многие животные прячутся в норах и выходят на поверхность лишь в ночное время. В жару растения увеличивают испарение с поверхности листьев. У многих млекопитающих защитой от перегрева служит активное выделение пота. Наиболее впечатляющим примером адаптации к высоким температурам являются водоросли и бактерии горячих источников, где температура воды превышает 70 °С. Благодаря особой структуре их белки способны противостоять денатурации.

Приспособления организмов к недостатку воды

Расскажите о приспособлениях живых организмов к недостатку воды.

Вода жизненно необходима для живых существ. Поэтому в случае ее недостатка организмы вынуждены формировать приспособления для экономии воды. Засухоустойчивые растения (верблюжья колючка, саксаул, пустынная полынь) обладают очень длинной, уходящей в глубину на 10 и более метров корневой системой. Их листья обычно узкие и жесткие, с восковым налетом на поверхности, что снижает потери воды при испарении. Эвкалипт для снижения транспирации поворачивает листья ребром к солнцу. У некоторых растений (кактусы, молочаи) образуется толстый стебель с хорошо развитой фотосинтезирующей и водозапасающей тканью, а листья превращаются в колючки или чешуйки. Ряд трав успевает вырасти и отцвести за влажный весенний период, а затем переживает засуху в состоянии семян, луковиц, клубней.

Многие животные также хорошо приспособлены к условиям пониженной влажности. Часть из них никогда не пьет, используя метаболическую воду и воду из пищи. Членистоногих защищает от испарения плотный хитиновый панцирь, а пресмыкающихся — ороговевшие покровы, утратившие кожные железы. Продуктом выделения у многих животных является практически безводная мочевая кислота. Существует и множество поведенческих адаптаций: ночной образ жизни, спячка в засушливый период и т. д.

Спектр солнечного излучения и фотосинтез

Благодаря какой части спектра солнечного излучения у растений осуществляется фотосинтез?

Для осуществления фотосинтеза растения используют видимую часть спектра. При этом водоросли и высшие растения, обладающие зеленым светочувствительным пигментом (хлорофиллом), более эффективно используют крайние участки спектра — красно-оранжевый и сине-фиолетовый. Зеленый цвет листьев обусловлен тем, что именно эту составляющую солнечного излучения хлорофилл поглощает слабее (а значит, сильнее отражает). Бурые и красные водоросли, обладающие несколько иными светочувствительными пигментами, настроены преимущественно на сине-зеленую часть спектра.

Биоритмы

Расскажите, что вам известно о биологических ритмах живых организмов.

Поведенческая и физиологическая активность очень многих организмов характеризуется ритмичностью: дыхание и сердцебиение, деятельность, синхронная с приливами и отливами (т. е. с фазами луны), и т. д. Наиболее распространенный фактор, определяющий биологические ритмы, — это освещенность, которая меняется в течение суток и сезонно. Зависимость активности живых существ от света называют фотопериодизмом. Приведем примеры суточных и сезонных ритмов.

Многие цветы открываются и закрываются в определенное время; животные также организуют свой распорядок дня в зависимости от освещенности (дневная либо ночная активность). Целый ряд биохимических и физиологических процессов в организме человека изменяется с ритмом в 24 часа (сон и бодрствование, температура тела, артериальное давление, выделение гормонов).

Для сезонных ритмов определяющей является длина светового дня. От нее зависят сроки цветения и созревания плодов, а также начало листопада у растений, миграция птиц, смена шерстного покрова у млекопитающих, начало брачного сезона, подготовка к спячке и т. д.

Типы взаимоотношений организмов в природе

Назовите известные вам типы взаимоотношений организмов в природе.

Существует несколько различных типов взаимоотношений живых организмов в природе. Основными среди них являются:

• хищничество;
• паразитизм;
• конкуренция;
• симбиоз.

Симбиоз

Приведите примеры симбиоза и отметьте положительные стороны такого типа взаимодействия для обоих партнеров.

Термин симбиоз образован от греческого слова symbiosis — «совместная жизнь». Под симбиозом обычно понимают форму совместного существования двух организмов, выгодную для каждого из них. Примером может служить взаимодействие клубеньковых бактерий с растениями. Растения обеспечивают приток питательных веществ к бактериям, а бактерии усваивают азот, образуя азотсодержащие органические соединения, необходимые растениям. Бактерии, живущие в желудочно-кишечном тракте жвачных, питаются клетчаткой, переваривая ее. При этом значительная часть продуктов переваривания достается млекопитающему-хозяину.

Хищничество

Расскажите о хищничестве в животном и растительном мире и дайте определение этого явления.

Хищничество — это тип взаимоотношений между организмами, когда одна особь (хищник) ловит, умерщвляет и поедает другую (жертву). Первая из них называется хищником, вторая — жертвой. Хищничество широко распространено в природе, особенно в царстве животных. Хищниками являются волки, совы, змеи, крокодилы и т. д. Хищные растения встречаются гораздо реже (например, росянка и венерина мухоловка). Также есть несколько видов хищных грибов.

Хищничество оказывает сильное воздействие как на хищника, так и на жертву. Хищники, как правило, уничтожают более слабых и больных, способствуя обновлению и укреплению популяции жертвы. Многие жертвы адаптируются в целях защиты: используют сложное приспособительное поведение, мимикрирующую окраску, различные яды. Хищники тоже совершенствуются, у некоторых из них в ходе эволюции сформировалось согласованное охотничье поведение (охота стаей у волков, дельфинов). Долгое совместное существование хищников и жертв приводит к относительной стабилизации численности как одной, так и другой популяции. Когда возрастает численность жертв, то в связи с улучшением питания возрастает и численность хищников, тем самым ограничивая разрастание первой популяции. Когда же хищники чрезмерно уменьшают популяцию жертвы, то и их количество снижается.

Паразитизм

Что такое паразитизм? Что вы можете сказать о разных формах паразитизма? Приведите примеры.

Паразитизм — это форма межвидовых отношений, в процессе которых один из видов (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и источника пищи. Существует несколько форм паразитизма. Он может быть обязательным, когда вид не может жить, не паразитируя (ленточные черви), или необязательным (некоторые круглые черви). Также паразиты бывают наружными и внутренними. Наружные паразиты обитают на поверхности тела хозяина, на коже и жабрах (комары, слепни, клещи), а внутренние — в полостях тела, органах, клетках (аскариды, печеночный сосальщик, малярийный плазмодий). Паразитизм может быть временным, когда паразит использует хозяина только в момент питания (кровососущие насекомые), или постоянным. В последнем случае паразит связан с хозяином в течение всей жизни. Некоторые паразиты меняют хозяина на разных стадиях жизненного цикла.

Отличия хищничества от паразитизма

По каким критериям можно отличить хищничество от паразитизма?

Хищничество принципиально отличается от паразитизма по нескольким параметрам:

• хищники активно ищут добычу, а паразиты ведут преимущественно прикрепленный образ жизни;
• хищник сначала умерщвляет добычу, а потом ее поедает; паразит способен питаться лишь на живом хозяине;
• для хищника смерть жертвы обязательна; для паразита — обычно нежелательна и даже опасна (поскольку гибнет «среда обитания» паразита);
• хищник за свою жизнь уничтожает и поедает много жертв; паразит использует одного, реже нескольких хозяев;
• анатомически хищники приспособлены для захвата и умерщвления добычи (наличие когтей, зубов, паутины и др.); паразиты имеют органы для прикрепления (крючья, присоски и т. п.).