Жизнь человека исторически связана с адаптацией – непрерывным процессом приспособления человека к природным и социальным условиям. Еще Чарльз Дарвин в основу своей теории об эволюции заложил идею о необходимости адаптации живых организмов к меняющимся условиям окружающего мира, неспособность приспособления к которому приводит к вымиранию неприспособленных особей. Это связано с тем, что окружающий людей мир подвержен постоянным изменениям. Так, движение небесных тел вызывает циклическую смену климатических условий, а научно-технический прогресс в сфере информационных технологий привел к практически глобальной перестройке уклада жизни современного человека, сделав возможным то, что еще несколько десятилетий назад казалось невозможным.

Адаптацией называют последовательность изменений, приводящих к перестройке биологических или поведенческих характеристик организма с последующим достижением наиболее выгодного состояния для дальнейшей жизнедеятельности.

Адаптация организмов является проявлением жизни, в связи с чем природа возникновения адаптивных процессов издавна вызывала споры у философов.

Так, Эмпедокл не полагал, что процессы адаптации преследуют определенную цель, являясь естественными механизмами.

Теология же интерпретировала факт того, что существует адаптация организмов, как работу божества и представляла это как одно из доказательств существования бога. Также широко пропагандировалось мнение, что именно бог создавал “лучший из всех возможных миров”. Появление трудов Чарльза Дарвина, в которых он подчеркнул многие недостатки и ограничения, отмеченные им в растительном и животном мирах.

Появление трудов Ламарка, в которых он усовершенствовал теорию эволюции Дарвина, позволило частично объяснить адаптацию организмов как естественный процесс. Также он считал, что существует тенденция к усложнению организмов, связанная с влиянием факторов внешней среды. Однако, работа Менделя и его открытие законов наследственности привело к опровержению ламарксизма.

В настоящее время считается, что в основе адаптации лежит естественная фенотипическая изменчивость, выраженность которой определяется генотипом, наследуемым от потомков. Появление новых признаков, не проявлявшихся ранее у предков, возможно как в результате мутации, так и при проявлении рецессивного признака в случае его наличия в генотипе двух родителей. Также считается, что компенсаторные возможности, лежащие в основе адаптации живого организма определяются уже при его рождении генотипом и не могут быть расширены под влиянием факторов внешней или внутренней среды.

Адаптация ребенка

Весь период жизни человека с момента появления на свет и до самой смерти сопряжен с непрерывным динамическим приспособлением к меняющимся факторам как внешней, так и внутренней среды.

Так, детская адаптация начинается с самого рождения и сопровождается рядом существенных изменений в организме, что связано со сменой условий существования – из защищенного от внешних воздействий материнского организма, дети оказываются под влиянием огромного количества факторов.

В раннем послеродовом периоде адаптация ребенка к окружающему миру включает в себя:

• запуск первого вдоха и начало регулярного дыхания с использованием воздухоносных путей и легких;
• перестройку работы кровеносной системы, связанную с переходом на газообмен в легких;
• полноценную активацию работы желудочно-кишечного тракта и отказ от получения питательных веществ при контакте с материнской кровью в плаценте;
• перестройку работы нервной системы с переходом на режим сон-бодрствование;
• активацию органов чувств с развитием органов зрения, обоняния, вкуса;
• развитие системы самостоятельной терморегуляции, способной нивелировать колебания температуры во внешней среде.

Особого внимания заслуживает развитие иммунной системы, защищающей организм малыша от многочисленных чужеродных агентов, представленных вирусами, бактериями и грибками.

Адаптация ребенка до трех лет заключается в активном в познании мира. Именно в этом периоде он начинает поднимать головку, ползать, сидеть и ходить, учится использовать предметы, планировать и оценивать свои действия и поступки. В этом периоде дети пробуют все, что им интересно, на вкус, активно развивается тактильная чувствительность.

Период от трех до семи лет играет большую роль в психологической адаптации ребенка и связан, как правило, с закладкой личностных качеств и характера ребенка, развитием механизмов поведения. Происходит своеобразное копирование модели поведения родителей, которые являются для него примером. Большое значение для дальнейшей социализации играет развитие речи, что позволяет ребенку вливаться в коллективы сверстников. В этом возрасте большое значение играет количество времени, уделяемое родителями не только на воспитание, но и на времяпрепровождение. Отрицательное влияние на дальнейшее оказывает отвлечение малыша современными гаджетами, которые не только не ускоряют интеллектуальное развитие, но и могут значительно замедлить его.

Возраст от 6 до 14-16 лет является серьезным периодом, фактически определяющим дальнейший жизненный путь ребенка. В этом временном периоде огромное количество информации, полученной ребенком формирует кругозор, развивает эрудированность, позволяет составить основные понятия о поведении в обществе, что играет большое значение не только для детской адаптации, но и взрослой. В ряде случаев, при наличии предрасположенности к развитию психологических нарушений, требуется особый подход к воспитанию ребенка, целью которого будет максимально возможная компенсация отклонений в поведении.

Сложности при воспитании ребенка могут возникать во время полового созревания, биологической основой которого является изменение гормонального фона и переосмысление жизненных ценностей и формирование собственных взглядов. Может наблюдаться изменение поведения, дети думают, что их не понимают.

Социальная адаптация ребенка в возрасте от 16 до 18 лет играет большое значение в связи с выбором будущей профессии и поступлением в высшие учебные заведения, что практически определяет дальнейший жизненный путь.

Наибольшее значение в возрасте от 18 до 65 лет для человека играет приспособление к самостоятельной жизни в социуме, что включает профессиональную адаптацию и создание семьи – базовой ячейки современного общества. Для многих людей такая серьезная перестройка жизни становится серьезным стрессом, побороть который получается далеко не у всех, что приводит к большому количеству разводов, причинами которых могут стать:

• зависимость от психоактивных веществ одного из супругов, которая становится самой частой причиной распада и наблюдается в 41% случаев;
• отсутствие собственного жилья – 14% случаев;
• вмешательство сторонних лиц в семейную жизнь – 14 % случаев;
• отсутствие детей приводит к распаду брака в 8% случаев;
• раздельное проживание, в том числе по служебным или судебным обязательствам – 8%;
• инвалидность одного из супругов – 1%.

Профессиональная адаптация важна для материального обеспечения созданной семьи, воспитания детей и оказывает большое влияние на достижение психологического комфорта. Также, стабильный, хороший доход позволяет человеку правильно питаться, отдыхать, заниматься спортом и следить за состоянием своего здоровья.

Адаптация пожилых

Особенности адаптации у человека старше 65 лет связаны с физиологическим старением многих систем, что требует от них более тщательного контроля за состоянием своего здоровья с соблюдением следующих рекомендаций:

• снижения больших физических нагрузок;
• увеличения расстояния, проходимого ежедневно;
• своевременного посещения врача и точного соблюдения рекомендаций;
• правильного и здорового питания.

Проблемы адаптации у пожилых людей нередко могут быть связаны с возрастной адаптацией – когда наступает глубокий психологический кризис. На его возникновение оказывают влияние факторы:

• анализ прожитой жизни (происходит оценка прошлого, настоящего и будущего);
• проблемы со здоровьем;
• изменение привычного уклада жизни.

Как правило, в пожилом возрасте хронические заболевания, сопровождающиеся тяжелыми осложнениями, встречаются практически у каждого пациента, что значительно повышает риск инвалидизации. Так, согласно статистическим данным, более 80% людей в возрасте старше 75 лет имеют те или иные нарушения, приводящие к нарушению ежедневной жизнедеятельности. Инвалидность всегда становится серьезным потрясением для пациента, в связи с чем психологическая адаптация, позволяющая справиться с переживаниями и новым образом жизни, просто необходима.

В 75% случаев хроническими заболеваниями, приводящими к инвалидности, являются болезни:

• сердечно-сосудой системы;
• злокачественные опухоли;
• нервной системы;
• психические нарушения;
• опорно-двигательного аппарата;
• органов дыхания.

Имеются определенные особенности адаптации у человека пожилого возраста, которые связаны с тем, что большинство из них – одиноко проживающие люди, что существенно осложняет реабилитацию и приспособление к новым условиям жизни.

Можно выделить следующие виды адаптации организмов:

• биологический;
• физиологический;
• социальный.

Как правило, эти виды адаптации организмов оказывают значительное влияние на жизнь не только человека, но других живых существ, позволяя им существовать и оставлять потомство.

Биологическая адаптация

В основе биологической адаптации лежит постоянное изменение морфофункциональных и поведенческих характеристик, что позволяет приспособиться условиям обитания в определенном месте обитания и обеспечить наилучшую выживаемость не только по сравнению с другими видами, но и по сравнению с особями своей популяции. В итоге жизнеспособные особи оставляют потомство, что позволяет виду существовать в дальнейшем, в то время как не приспособленные особи либо меняются дальше, либо исчезают.

Для осуществления биологического вида адаптации организмов требуется взаимодействие внутренних характеристик организмов (отвечающих за приспособление) и внешних (факторы окружающей среды, к которым следует приспособиться).

Примерами биологической адаптации могут служить:

• приспособление к новым условиям обитания;

При изменении условий обитания с живыми существами могут произойти следующие вещи:

смена среды обитания, генетические перестройки, позволяющее приспособиться к новым условиям и исчезновение вида.

Цикличная смена среды обитания представлена, как правило, у птиц и некоторых обитателей океана, которые в определенное время года перемещаются на новое место.

Генетические перестройки приводят к изменению состава популяции под влиянием естественного отбора. В ряде случаев благодаря им живые организмы приобретают новые особенности. Генетические изменения могут приводить к изменению как видимых структур, так и могут существенно влиять на физиологические процессы. В связи с тем, что место обитания подвержено постоянным изменениям, процесс адаптации происходит непрерывно. Однако, возможны ситуации, когда среда изменяется быстрее, чем к ней приспосабливаются организмы, так и наоборот. Если у вида не получается приспособиться к новым условиям, происходит его вытеснение из биотопа более адаптированными существами.

Как правило, из этих возможных исходов лишь генетические перестройки являются истинной биологической адаптацией.

• коадаптации;

Явление коадаптации обусловлено тесным сосуществованием видов и наблюдается, когда появление нового признака у одного организма значительно повышает адаптационные возможности второго. Примером может служить взаимодействие между насекомыми и цветущими растениями.

В основе мимикрии лежит мутационная изменчивость, позволяющая живым организмам быть похожими друг на друга. Это значительно расширяет возможности живых организмов. Примером могут служить как безобидные насекомые, по окраске напоминающие опасных, так и любые живые существа, окраска которых позволяет им не выделяться на фоне окружающей среды (хамелеон, тигр, леопард).

• преадаптация;

Преадаптацией называют возможный механизм развития новых органов из ранее не функционирующих или выполняющих другие задачи. В основе лежит идея, что невозможно появление сложного органа, который бы идеально выполнял возложенную на него функцию. Также преадаптация позволяет объяснить, как происходит смена функций органов в течение эволюции. Суть теории в том, что у организма имеются зачатки органа или орган, который не функционирует или выполняет другую функцию, однако изменение условий окружающей среды приводит к тому, что орган начинает выполнять другую задачу, более важную для выживания. В такой ситуации подключается естественный отбор, который позволяет отобрать особей, наиболее приспособленных к новым условиям.

• акклиматизация.

Адаптация организмов к новым условиям среды, которая происходит при их искусственном или естественном территориальном перемещении с формированием стабильных, самовоспроизводящихся групп, называется акклиматизацией. Это достигается путем расширения своих адаптационных возможностей и эволюционного отбора. Так, коренные обитатели Крайнего Севера имеют хорошую устойчивость к низким температурам, в то же время обитатели пустынь способны переносить не только высокие температуры, но и продолжительное отсутствие воды. Некоторым живым организмам для адаптации к условиям среды пришлось перейти на ночной образ жизни.

Если население не способно к перемещению или развитию новых качеств, способных повысить жизнеспособность, происходит его вымирание в этом регионе. Для полного исчезновения вида смертность должна преобладать над рождаемостью, тогда, спустя какое-то время, популяция особей исчезнет.

Если же процесс адаптации у каких-то видов еще не закончен, это может серьезно сказываться на биоценозе в целом даже при отсутствии изменений в окружающей среде.

Имеются некоторые особенности адаптации у человека, как вида, что связано с наличием абстрактного мышления, позволяющего моделировать сложные ситуации, и предусматривать возможные варианты их развития. В дальнейшем, это стало основой для формирования науки. Способность к образному мышлению позволила значительно расширить возможности человеческой популяции за счет создания сложных приспособлений, позволяющих практически полностью избавиться от воздействия внешних факторов окружающей среды, определяющих направление эволюционного процесса. Так, человек смог достигнуть дна океана, посетить космос, хотя его организм абсолютно не приспособлен к нагрузкам, возникающим в таких условиях. Современный уровень развития медицины также позволил значительно корректировать препятствия для качественной жизни человека и существенно продлить его жизнь.

Таким образом, особенностью адаптации у человека к условиям внешнего мира является некоторая обособленность, по сравнению с другими живыми организмами, а на выживаемость и продление рода в большей степени оказывают влияние социальные качества.

Физиологическая адаптация организмов

Живые существа являются сложным саморегулирующимся механизмом, который существенно зависит от влияния факторов окружающей среды, постоянные изменения которой, как правило, приводят к нарушению равновесия между теми или иными процессами, протекающими в организме. Таким образом, физиологическая адаптация организмов заключается в адекватной реакции на внешние раздражения путем регулирования внутренних процессов.

Интерес к изучению механизма физиологической адаптации организмов возник еще у Чарльза Дарвина, который изучал совпадения и различия в эмоциональных реакциях у людей и животных. В дальнейшем, Волтер Бредфорд Кеннон открыл влияние симпато-адреналовой системы на мобилизацию организма при стрессовом воздействии. Работа Павлова и его учеников доказала общность внутренних нарушений у живых организмов в условиях длительного воздействия чрезвычайного раздражителя.

Однако, фундаментальную роль в формировании понятия о роли процессов адаптации сыграла концепция о постоянстве внутренней среды организма, выдвинутая Клодом Бернаром, сутью которой было мнение о том, что любые внешние воздействия окружающей среды мгновенно компенсируются живым организмом. Его концепция в дальнейшем служила основой трудов Волтера Бредфорда Кеннона о гомеостазе – способности организма сохранять постоянство внутренней среды. По сути, физиологическая адаптация организмов является синонимом гомеостаза.

В подтверждение идей о роли гомеостаза, были проведены исследования Гансом Селье, основанные на изучении адаптационного синдрома (каскада изменений, происходящих в организме в ответ на стресс), что привело к выявлению общих тенденций, подтверждающих, что организм вне зависимости от природы воздействия старается компенсировать возникшие последствия.

Компонентами организма, позволяющими осуществлять физиологическую адаптацию организмов, являются:

• нервная система;
• гуморальная система;
• буферные системы.

Согласно уставу ВОЗ, здоровьем принято считать состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие различных патологий. Глупо было бы отрицать влияние процессов, происходящих в детском возрасте, на дальнейшую судьбу организма. Также следует разделять на психологическое и физическое.

Детская психологическая адаптация состоит в вырабатывании собственного отношения к обществу, моральных и духовных качеств, что в будущем серьезно сказывается на взаимодействии с другими людьми. Особую сложность представляют сироты и дети, выросшие в неблагополучных семьях, что в большинстве случаев сопровождается получением тяжелых психологических травм, сохраняющихся до конца жизни.

В более старшем возрасте на ребенка значительное влияние оказывает коллектив, в котором он проводит время. В связи с этим рекомендуется после школы занимать ребенка секциями, художественными кружками или помочь ему найти другие увлечения, которые будут помогать ему развиваться.

Детская адаптация к окружающему миру, направленная на достижение физического здоровья, включает в себя окончательное созревание систем организма, на что оказывают влияние факторы внешней среды.

Сложно не вспомнить о важности детского питания, особенно в течение первого года после рождения, что является важным условием для правильного развития ребенка. Наиболее оптимально для этой цели подходит кормление грудью (в очень редких случаях может быть противопоказано). Это связано с большим содержанием не только энергетических и пластических веществ, обеспечивающих растущий детский организм всем необходимым, но и факторов иммунной защиты, играющих огромную роль в первый год жизни ребенка, пока длится период адаптации к контакту с многочисленными чужеродными бактериями.

Также большую роль на формирование физического и духовного здоровья оказывает проведение закаливания, начинать которое следует с раннего возраста. Закаливанием называют метод физиотерапии, при котором используется частое повторное воздействие природных факторов с целью повысить функциональные резервы организма.

К используемым природным факторам относят:

• воздух;
• солнечные лучи;
• низкие или высокие температуры;
• низкое атмосферное давление.

При редком воздействии этих факторов в организме происходит запуск сложного физиологического комплекса ответных реакций, направленных на компенсацию возникших изменений. Регулярное непродолжительное воздействие тех же факторов низкой интенсивности позволяет организму адаптироваться к ним, что сопровождается уменьшением выраженности системной реакции совместно с улучшением физико-химического состояния клеток, функционирования всех органов и систем. К положительным сторонам закаливания можно отнести повышение работоспособности, снижение заболеваемости, улучшение самочувствия. Длительные перерывы в закаливании приводят к снижению его эффективности или исчезновению эффекта.

Как правило, закаливание ребенка в возрасте до года проводят с помощью воздушных ванн в течение непродолжительного промежутка времени (порядка нескольких минут). Хорошим закаливающим эффектом обладает ежедневное купание, что положительно сказывается на эмоциональном состоянии и иммунной защите ребенка. Детям после трех лет, если уровень адаптации к воздействию внешних факторов достаточно высок, в ряде случаев разрешается проведение контрастных закаливающих процедур.

В ряде случаев проведение закаливания может быть противопоказано, поэтому перед его проведением следует проконсультироваться со специалистом.

Система адаптации организма к инфекционным заболеваниям

У человеческого организма имеется система адаптации организма, позволяющая ему бороться с инфекционными заболеваниями, называемая иммунитетом. Цель этой системы – защита организма от генетически чужеродных агентов и поддержание гомеостаза на клеточном и молекулярном уровнях организации.

Иммунитет является важной системой адаптации организма, позволяющей поддерживать генетическую целостность организма в течение всей его жизни вне зависимости от количества и интенсивности факторов внешней среды, окружающей его. Благодаря иммунитету сложно организованные организмы приобрели возможность к существованию.

В основе системы иммунитета лежат клеточный и гуморальный компоненты.

К клеточному компоненту иммунной защиты относят все клетки, связанные с осуществлением генетической стабильности организма (макрофаги, NK-клетки, лимфоциты, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы). К гуморальному компоненту иммунной системы относят систему комплемента, антитела и различные вещества, препятствующие инвазии чужеродных организмов в органы и ткани организма.

Выделяют врожденный и адаптивный виды иммунитета.

Под врожденным иммунитетом подразумевают эволюционно выработанную защиту, позволяющую распознавать и уничтожать чужеродные агенты, попавшие внутрь организма благодаря выявлению общих для них признаков. За врожденный иммунитет отвечают кожные и слизистые покровы, выполняющие барьерную функцию, лизоцим, система комплемента, макрофаги и NK-клетки, атакующие любой чужеродный материал, не соответствующий генетическим характеристикам собственного организма.

Приобретенный иммунитет является сложной системой адаптации организма к окружающей среде, в которой большое количество вирусов, бактерий и грибков, не способных существовать без других живых существ. От врожденного иммунитета, приобретенный отличается способностью к распознаванию индивидуальных антигенов, что приводит к развитию сложного ответа, с вовлечением гуморального и клеточного компонентов иммунной системы. Для этого вида защиты организма характерно наличие иммунологической памяти, позволяющей при повторной встрече реагировать быстрее и эффективнее.

Приобретенный иммунитет разделяют на активный и пассивный.

Развитие активного иммунитета является частью самостоятельной адаптации организмов к условиям среды и происходит путем контакта с чужеродным агентом (при болезни или вакцинации), что сопровождается появлением не только защитной реакции, но и иммунологической памяти.

Пассивный иммунитет возникает при передаче готовых антител при введении их в организм:

• внутривенно;
• с молоком матери;
• через плаценту.

Также иммунитет, как система адаптации организма к меняющимся условиям внешней и внутренней среды, является важнейшей защитой от онкологических процессов, осуществляя выявление и уничтожение дефектных клеток. Поэтому иммуносупрессия значительно повышает риск развития злокачественных образований.

В современном обществе проблемы при адаптации организма человека к условиям внешней среды сведены к минимуму, что связано с тесным переплетением природных и техногенных факторов.

Однако, высокая распространенность технологий имеет и обратную сторону медали – так, все большее распространение приобретает малоподвижный образ жизни, что значительно усугубляет прогноз в отношении сердечно-сосудистых заболеваний. Люди мало двигаются и обильно питаются, что стало причиной увеличения ожирения. Так, согласно статистике, более 39% людей старше 18 лет имеют избыточный вес, а страдают от ожирения еще 13%. Повышение массы тела значительно повышает риск прогрессирования таких заболеваний, как артериальная гипертензия, сахарный диабет, атеросклероз, которые в совокупности существенно уменьшают продолжительность жизни и повышают нагрузку на общественное здравоохранение, связанную с их лечением. В связи с этим регулярные физические нагрузки должны стать частью жизни как можно большего количества людей. Однако, сложно представить, что неподготовленный человек способен с первых же дней занятий показывать те же результаты, что и профессиональные спортсмены в связи с тем, что требуется определенная адаптация организма к физическим нагрузкам.

Механизм адаптации организма к нагрузкам заключается в последовательности изменений, происходящих в ответ на стрессовое воздействие или раздражение, возникающее в момент физического напряжения. Задача этого процесса адаптации организма – приспособление к нагрузкам, которое происходит при любой методике выполнения тех или иных упражнений, вне зависимости от поставленной цели.

Следует знать, какие изменения происходят в процессе адаптации организма к нагрузкам. Для организма физическая нагрузка является раздражителем, который вызывает соответствующую реакцию центральной нервной системы. Это проявляется выбросом адреналина из коры надпочечников, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и вентиляции легких за счет учащения дыхания. Такая реакция является общей для любого раздражителя – психологического стресса или физической нагрузки и позволяет организму адаптироваться к работе иных условиях. После определения источника раздражения наблюдается относительно устойчивое состояние, при котором выброс адреналина снижается и стабилизируется, сопровождаясь специфическими в отношении причины раздражения, реакциями.

Так, если причиной изменений стала физическая нагрузка, происходит перестройка организма с целью обеспечения мышц необходимым количеством питательных веществ и кислорода. Запуск процессов, направленных на компенсацию изменений происходит в устойчивом состоянии. Далее, пока система равновесна и потребность в энергии, затрачиваемой при физических нагрузках соответствует имеющимся возможностям организма существенных перемен не происходит.

Когда же организм не справляется с возложенными на него нагрузками, начинается истощение, что требует снижения интенсивности физической работы или полный отказ от нее. Если этого не происходит, наблюдается декомпенсация систем, отвечающих за жизнеобеспечение. Описанные изменения развиваются при непродолжительном влиянии на организм и называются срочной адаптацией.

Продолжительность этого вида адаптации организмов составляет от 6 до 48 часов, что зависит от длительности и интенсивности нагрузки. В основе же долгосрочной адаптации лежит регулярное повторение средней по интенсивности нагрузки, что позволяет увеличить эффективность компенсаторных реакций. Это обусловлено частичным сохранением изменений, вызванных срочной адаптацией и их закреплением путем систематических повторений.

Описанные выше изменения можно применить на практике путем проведения тренировок, если соблюдать основные принципы: регулярность, доступность и постепенность.

В первую очередь для закрепления и развития компенсаторных возможностей необходимо соблюдать принцип регулярности. Так, однократная нагрузка приводит к однократным физиологическим изменениям, которые наблюдаются до 48 часов. Поэтому, если человек хочет добиться повышения эффективности процессов, вызывающих эти изменения и закрепить их, то перерыв между тренировками не должен составлять более двух суток. Если не соблюдать этот принцип, то по истечении 48 часов организм возвращается в исходное состояние, что не позволяет закрепить полученные адаптационные сдвиги.

В основе принципа доступности лежит адекватная оценка имеющихся компенсаторных возможностей организма. Так, многие нетренированные люди считают, что они ничем не хуже спортсменов, в связи с чем пытаются показать хорошие результаты с первых тренировок. Однако, организм нетренированного человека не способен переносить большие нагрузки, что связано с достаточно ограниченным функционированием энергетических систем организма, потенциал которых можно раскрыть лишь при регулярных, правильных тренировках. Проявляются попытки тем, что если значительные нагрузки у адаптированных к ним людей вызывают устойчивое состояние, то те, у кого период адаптации только начался, переходят сразу в фазу истощения, что чревато не только декомпенсацией в работе органов и систем, но и тяжелыми повреждениями внутренних органов.

Постепенность в достижении поставленных задач при регулярных тренировках является важным условием. Так, как известно, закрепление и развитие адаптационных сдвигов возможно лишь в фазе устойчивого состояния, в связи с чем необходимо наблюдать за внешними проявлениями организма, повышая нагрузки постепенно, до наступления фазы истощения.

Несоблюдение вышеупомянутых принципов может не только сделать проведение тренировок бессмысленным, но и навредить организму.

Кроме того, при ряде заболеваний физические нагрузки могут привести к тяжелым последствиям, поэтому перед выбором спортивного направления рекомендуется посетить врача, который, с учетом имеющихся противопоказаний, сможет порекомендовать род занятий.

Адаптация организмов к условиям среды

Адаптация организмов к условиям окружающей среды хорошо прослеживается у живых существ. Как правило, приспособление к конкретному месту обитания является необходимым условием для выживания.

Проследить механизмы адаптации организма живых существ к условиям окружающей среды можно на примере рас человека, формирование которых происходило на протяжении сотен и тысяч лет в соответствии с ареалом обитания.

Можно выделить:

• европеоидную расу;
• негроидную расу;
• монголоидную расу;
• американоидную расу;
• австрало-веллоидную расы.

Выделение расовых признаков стало возможным после развития земледелия, что позволило за относительно незначительный промежуток времени увеличить численность и ареал распространения людей. В дальнейшем, механизм адаптации организма действовал так, что некоторые особи человеческого вида, имеющие черты, делающие их более приспособленными в конкретных климатических условиях, выживали гораздо чаще, что привело формированию рас. Однако, для формирования новой расы, территория должна была быть ограничена, чтобы не происходило смешивания и размывания признаков, что в настоящее время практически невозможно в связи с прогрессивным развитием инфраструктуры по всему миру.

Можно выделить ряд признаков, согласно которым происходила эволюция человеческого вида.

У европеоидной расы кожа светлая, хотя у их потомков, она была смуглой. Биологический смысл этого явления в улучшении синтеза витамина D, низкое образование которого в условиях плохой освещенности чревато развитием рахита.

Негроиды представлены сочетанием как минимум четырех рас. Пигментированная кожа позволяет им ограничивать количество солнечного излучения, которое в больших количествах приводит к ее повреждению, а в ряде случаев – и к онкологическим заболеваниям. Кучерявые волосы также играют большую роль в адаптации организма человека к высоким температурам, создавая теплоизолирующий слой, предохраняющий от перегрева головной мозг.

Еще одним примером может быть наличие у монголоидной расы эпикантуса – особой складки в углу глаза, ролью которого в адаптации организма человека была защита глазного яблока от ветров и избыточного освещения.

Период психологической адаптации человека в новом коллективе определяется индивидуальными характеристиками индивида и особенностями социальной структуры. Так, у человека происходит усвоение новых образцов поведения, ценностей, социальных норм, что позволяет ему вливаться в общество и успешно функционировать в нем.

Продолжительность периода адаптации организма к физическим нагрузкам определяется способностями определенного индивида и сложностью поставленной задачи. Также значительное влияние оказывает стремление человека добиться поставленных цели, что позволяет мобилизовать все свои силы. Однако, следует помнить о том, что даже максимальные уровни адаптации в ряде случаев не позволяют достигнуть желаемого.

Социальная адаптация

Под социальным процессом адаптации понимают активное приспособление индивида к социальной среде.

Возможно три варианта социальной адаптации в обществе:

• нормальную (человек не выделяется из коллектива, подчиняясь правилам, нормам и следуя общепринятым принципам);
• девиантную (человек адаптирован, но нарушает принятые ценности и нормы поведения);
• патологическую (приспособление осуществляется благодаря патологическим формам поведения, связанными с различными нарушениями психики).

Психологическая адаптация

Психологическая адаптация заключается в обеспечении нормального функционирования всех структур психики под влиянием внешних факторов. Результатом эффективной работы этой области сознания является принятие обдуманных решений, прогнозирование событий, а также активные действия по преобразованию окружающего мира с учетом своих интересов и способностей.

В зависимости от направленности адаптивных процессов, выделяют тенденции:

• приспособительную (организм приспосабливается к условиям);
• преобразующую (организм изменяет среду в соответствии с его потребностями).

По проявлениям психологической адаптированности, можно выделить:

• внутреннюю (происходит структурное преобразование внутренних структур в соответствии с ожиданиями социума);
• внешнюю (поведение соответствует ожиданиям общества, однако внутренней перестройки не происходит);
• смешанную (частично изменяются личностные ценности и нормы, сохраняя свое «я»).

Под профессиональной адаптацией понимают процесс вливания человека в трудовую среду с приспособлением к ней для продуктивной деятельности.

На этот процесс оказывают влияние внешние (особенности трудовой деятельности, социальные условия и система отношений между сотрудниками) и внутренние (адаптационные возможности и мотивация) факторы.

Профессиональная адаптация имеет ряд направлений:

• профессионально-деятельностное (приспособление к самой деятельности);
• организационно-нормативное (усвоение организационных норм, правил);
• социально-профессиональное (изменение социального поведения на основе профессиональных функций – врач, учитель);
• социально-психологическое (усвоение неформальных правил поведения в обществе).

Проблемы адаптации могут возникать при несоответствии ожиданий молодого специалиста реалиям профессиональной деятельности. Это вызывает значительные сложности при встрече с препятствиями, в связи с чем формирование адекватного образа профессиональной деятельности в сознании специалиста еще во время обучения играет большое влияние.

Проблемы адаптации в обществе

Если человек способен жить в обществе, иметь семью и содержать ее, то его считают нормальным. Однако, понимание “нормальности” может отличаться в соответствии с возрастом или контингентом лиц. Проблемы адаптации могут возникать при несоблюдении человеком принятых норм, ценностей, индивидуальных особенностях индивида. Так, если человек застенчив по своей натуре, то и на рабочем месте он не сможет активно проявлять себя.

Сколько продолжается процесс адаптации в обществе

Как ни удивительно, но окружение человека на протяжении всей жизни непрерывно изменяется, требуя постоянного приспособления к новым условиям, будь то учеба в высшем образовательном учреждении или профессиональная адаптация на новой работе. В связи с этим можно сказать, что процесс адаптации в обществе происходит непрерывно.

В соответствии с возрастом, выделяют уровни адаптации в обществе:

• первичный (от рождения до становления личности);
• вторичный (происходит при перестройке личности в соответствии с требованиями социума).

Для внутренних изменений в организме, советский физиолог П.К. Анохин ввел понятие функциональной системы, в основе которого лежит сочетание процессов и механизмов их развития, направленных на устранение последствий внешних воздействий. Как правило, задействуется путь, позволяющий наиболее рационально вывести организм из стрессовой ситуации. К таким системам относят иммунитет, биологические ритмы, физические нагрузки.

Если же рассматривается существование человека в социуме, то вне зависимости от того, какой вид социальной адаптации – первичная или вторичная, осуществляется, он включает в себя три фазы:

• освоения социальных ценностей и норм, что позволяет личности относиться к обществу;
• стремления личности к персонализации, воздействия на других членов общества;
• интеграции индивида в конкретную социальную группу, в которой он себя реализует.

Уровни адаптации

Выделяют ряд уровней, на которых осуществляются механизмы адаптации организма:

• биохимический (на этом уровне адаптации происходят ферментативные реакции);
• физиологический (на котором происходит нейро-гуморальная регуляция функций органов);
• морфоанатомический (наличие особенностей, связанных с особенностями жизни);
• поведенческий (создание семьи, поиск жилья);
• онтогенетический (изменение скорости индивидуального развития).

Адаптация организма к физическим нагрузкам и скоординированность действий в группе издавна были необходимы для выживания в суровых условиях окружающей среды. Так, охота на животных, постройка жилища и даже возделывание земли требовали от человека колоссальных затрат сил. В настоящее время потребность в использовании физической силы практически сведена к минимуму – технологии практически избавили человека от этого. Подъем на верхние уровни многоэтажного дома можно осуществить с помощью лифта, тяжелую работу по возделыванию земли берет на себя техника. В настоящее время у человека имеется возможность даже выхода в космос – среду, в которой отсутствует кислород. Таким образом, в настоящее время проблемы адаптации организма человека к условиям внешней среды практически сведены к минимуму в отличие от тех времен, когда окружающая людей природа определяла направление эволюции и в настоящее время все большее влияние на качество жизни оказывает социальный фактор.

Тем не менее, проблемы при адаптации организма человека к новым условиям окружающей среды могут возникнуть и в настоящее время. Так, в последнее время отмечается тенденция к урбанизации – росту крупных городов, что приводит к увеличению процента городского населения во всем мире. Проживание в больших городах сопряжено с высокими информационными и интеллектуальными нагрузками, что неминуемо приводит к усталости и эмоциональным стрессам. Постоянный стресс не только существенно снижает качество жизни, но и предрасполагает к развитию невротических, сердечно-сосудистых и эндокринных болезней.

Также, согласно проведенным исследованиям, высокие эмоциональные и физические нагрузки стали причиной развития артериальной гипертонии у лиц трудоспособного и пожилого возрастов. Особенно отчетливо прослеживалась связь с нарушением материального положения, что говорит о тесной связи качества жизни с состоянием организма.

Жизнь в условиях городской среды нередко сопряжена с многочисленными неудачами, что при нарушении психологической адаптации организма человека проявляется многочисленными срывами, сильнейшими стрессами, нередко летальными исходами в результате суицида или нарушений кровообращения.

Также необходима адаптация организма человека в условиях городской среды к вредным химическим веществам, появление которых связано с производственной или бытовой деятельностью человека (выбросы свинца). Для этого требуется ежегодное прохождение диспансеризации, а также регулярные физические нагрузки в сочетании с закаливанием, что значительно может повысить адаптивные возможности организма.

Обратимы ли процессы адаптации организма

Любые процессы адаптации организма происходят в рамках заложенной при рождении генетической программы, в связи с чем при попадании в определенные условия окружающей среды как максимальное развитие, так и полная деградация какого-либо признака возможна лишь в определенных пределах. Так, человек может регулярно заниматься спортом, что приведет к хорошей физической форме и высокой выносливости, однако прекращение занятий в сочетании с нарушением питания вызовет практически полный возврат к начальному состоянию организма.

Если же рассматривать процессы адаптации организма в рамках эволюции вида, то приобретение новых признаков с каждым последующим поколением, при негативном или отсутствии влияния на выживаемость новые качества могут как бесследно утрачиваться, как бесполезные, так и возникать вновь, в результате новых мутаций.

Биология. Общая биология. 11 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович

10. Адаптации организмов к условиям обитания как результат действия естественного отбора

Вспомните!

На основании собственных наблюдений приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.

В течение многих веков в естествознании господствовало представление о существовании в природе изначальной целесообразности. Сторонники креационизма считали, что Бог создавал каждый вид в абсолютном соответствии с конкретными условиями обитания. С развитием эволюционных идей общество признало существование изменчивости, но механизмы её возникновения ещё оставались неясными. Ж. Б. Ламарк считал, что развитие приспособлений – это ответная реакция организмов на действие факторов окружающей среды. И лишь с появлением эволюционной теории Ч. Дарвина адаптации организмов стали рассматривать как результат действия естественного отбора в определённых условиях внешней среды.

Все живые существа оптимально приспособлены к своим условиям обитания. Приспособленность повышает шансы организмов на выживание и оставление потомства, т. е. помогает таким особям выиграть борьбу за существование и передать свои гены следующим поколениям. Эволюционный процесс в любой популяции протекает в два этапа. Сначала возникает генетическое разнообразие, проявляющееся в фенотипических признаках. Затем в ходе естественного отбора сохраняются те признаки и свойства, которые обеспечивают особям конкретной популяции оптимальные приспособления к условиям обитания. Поскольку условия обитания организмов разнообразны, столь же разнообразны и адаптации к ним. Приспособления затрагивают внешние и внутренние признаки и свойства организмов, особенности размножения и поведения, т. е. существует множество различных форм приспособленности организмов к окружающей среде.

Морфологические адаптации. Эти адаптации связаны с особенностями строения тела. Причём, как и все остальные типы адаптаций, морфологические приспособления с точки зрения эволюционной значимости подразделяются на общие, которые затрагивают обычно крупные таксоны (отряды, классы, типы), и специальные, связанные с более узкими условиями существования (виды, группы видов). Например, возникновение крыла у птиц – это крупнейшее изменение, которое дало возможность живым организмам завоевать воздушное пространство. Впоследствии на его основе возникали вторичные и третичные адаптации, например особенности строения крыла, связанные с типом полёта. Сравните бреющий полёт буревестника и маневренный полёт колибри, позволяющий птице зависать в воздухе в одной точке и давать задний ход.

У Дарвина любимым примером приспособлений служил дятел. В «Происхождении видов путём естественного отбора» Дарвин писал: «Можно ли привести более разительный пример приспособления, чем дятел, лазящий по стволам деревьев и вылавливающий насекомых в трещинах коры?»

Классическим примером приспособлений служит строение ноги у разных видов птиц. Ярким примером адаптаций к разным типам питания является разнообразная форма птичьих клювов (см. рис. 9).

Плоская форма тела придонных рыб и торпедообразное тело акул, густой шерстный покров у северных млекопитающих, гибкое тело у норных животных – это примеры морфологических адаптаций у животных. Подобные формы адаптаций существуют и в растительном царстве. В высокогорных районах и в тундре большинство растений имеют стелющиеся и подушковидные формы, которые устойчивы к сильным ветрам, зимой легко укрываются снегом и не повреждаются в сильные морозы.

Покровительственная окраска. Такая окраска служит прекрасным способом защиты от врагов для многих видов животных. Благодаря ей животные становятся менее заметны.

Самки птиц, гнездящиеся на земле, практически сливаются с общим фоном местности. Так же незаметны яйца и птенцы у этих видов птиц, а, например, яйца аистов не имеют покровительственной окраски, потому что, как правило, недоступны для врагов (рис. 24).

Рис. 24. Покровительственная окраска позволяет птицам сливаться с ландшафтом: А – окраска малого вальдшнепа повторяет тона лесной почвы; Б – птенцы серебристой чайки в первые дни своей жизни

Рис. 25. Белая окраска животных Крайнего Севера: А – песец; Б – детёныш тюленя; В – полярный медведь

Покровительственную окраску имеют многие виды насекомых, например окраска крыльев ночных бабочек полностью сливается с той поверхностью, на которой они проводят дневные часы. Неразличимы в траве зелёные кузнечики, в пустыне – песочно-жёлтые ящерицы, на снегу – полярные песцы. Следует отметить, что в районах Крайнего Севера среди животных очень распространена белая окраска, делающая их незаметными на снежной поверхности (полярные медведи, совы, белая куропатка и многие другие) (рис. 25).

У некоторых животных существует характерная яркая окраска, образованная чередованием светлых и тёмных полос или пятен (тигры, леопарды, пятнистые олени, детёныши кабана). Такая окраска имитирует чередования света и тени в окружающей природе и делает животных менее заметными в густых зарослях (рис. 26).

Рис. 26. Гепарды. Пример покровительственной окраски

В зависимости от условий освещённости способны менять свою окраску хамелеоны, осьминоги и другие животные.

Предостерегающая окраска. У ряда животных вместо покровительственной окраски развивается предостерегающая, или угрожающая. Как правило, такая окраска свойственна жалящим или имеющим ядовитые железы насекомым. Птица, отведавшая ядовитую божью коровку или ярко-полосатого шмеля, вряд ли будет пытаться сделать это снова.

Маскировка. Хорошим средством защиты от врагов служит не только скрывающая окраска, но и маскировка – соответствие формы тела объектам живой и неживой природы. Сходство с предметами окружающей среды позволяет многим животным избегать нападения хищников. Практически неразличима в зарослях морских водорослей рыба-игла. Форма тела некоторых насекомых напоминает листья, кору, веточки или колючки растений (рис. 27).

Мимикрия. Многие безобидные животные в процессе эволюции приобрели сходство с ядовитыми видами. Это явление подражания беззащитного вида хорошо защищённым и имеющим предостерегающую окраску неродственным видам называют мимикрией (от греч. mimikos – подражательный). Непривлекательны для насекомоядных птиц пчёлы и их подражатели – мухи-журчалки (рис. 28). Многие неядовитые змеи очень похожи на ядовитых, а узор на крыльях некоторых бабочек напоминает глаза хищников.

Рис. 27. Маскировка в мире насекомых

Биохимические адаптации. Многие животные и растения способны образовывать различные вещества, которые служат им для защиты от врагов и для нападения на другие организмы. Пахучие вещества клопов, яды змей, пауков, скорпионов, токсины растений относятся к такого рода приспособлениям.

Биохимическими адаптациями также является появление особой структуры белков и липидов у организмов, обитающих при очень высоких или низких температурах. Подобные особенности позволяют этим организмам существовать в горячих источниках или, наоборот, в условиях вечной мерзлоты.

Рис. 28. Мухи-журчалки на цветах

Рис. 29. Бурундук в состоянии зимней спячки

Физиологические адаптации. Эти адаптации связаны с перестройкой обмена веществ. Без них невозможно поддержание гомеостаза в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

Человек не может долго обходиться без пресной воды из-за особенностей своего солевого обмена, но птицы и рептилии, проводящие большую часть жизни в морских просторах и пьющие морскую воду, приобрели специальные железы, которые позволяют им быстро избавляться от избытка солей.

Многие пустынные животные перед наступлением засушливого сезона накапливают много жира: при его окислении образуется большое количество воды.

Поведенческие адаптации. Особый тип поведения в тех или иных условиях имеет очень большое значение для выживания в борьбе за существование. Затаивание или отпугивающее поведение при приближении врага, запасание корма на неблагоприятный период года, спячка животных и сезонные миграции, позволяющие пережить холодный или засушливый период, – это далеко не полный перечень разнообразных типов поведения, возникающих в ходе эволюции как приспособления к конкретным условиям существования (рис. 29).

Рис. 30. Брачный турнир самцов антилопы

Следует отметить, что многие виды адаптаций формируются параллельно. Например, защитное действие покровительственной или предупреждающей окраски значительно повышается при сочетании её с соответствующим поведением. Животные, имеющие покровительственную окраску, в минуту опасности замирают. Предостерегающая окраска, наоборот, сочетается с демонстративным поведением, отпугивающим хищника.

Особую важность имеют поведенческие адаптации, связанные с продолжением рода. Брачное поведение, выбор партнёра, образование семьи, забота о потомстве – эти типы поведения являются врождёнными и видоспецифичными, т. е. у каждого вида существует своя программа полового и детско-родительского поведения (рис. 30–32).

Относительный характер адаптаций. Все живые организмы оптимально приспособлены к условиям своего обитания, будь это пустыня или экваториальные леса, морские глубины или саванны. Каждый организм имеет множество адаптаций, которые образовывались в результате действия естественного отбора во вполне определённых условиях среды. При изменении этих условий адаптации могут потерять свою приспособительную ценность и даже принести вред их обладателю, т. е. адаптации имеют относительную целесообразность. Белая зимняя окраска зайцев становится опасной в периоды оттепелей или в малоснежные зимы (рис. 33). Если внешние условия изменятся очень резко, новые адаптации не успеют сформироваться, что приведёт к вымиранию больших групп организмов, как это случилось более 60 млн лет назад с динозаврами.

Рис. 31. Брачное поведение капских олушей

Рис. 32. Забота о потомстве у пингвинов

Рис. 33. Зимняя окраска зайца

Итак, в результате действия движущих сил эволюции у организмов возникают и совершенствуются адаптации к условиям окружающей среды. Закрепление в изолированных популяциях различных адаптаций может в итоге привести к образованию новых видов.

Вопросы для повторения и задания

1. Приведите примеры приспособленности организмов к условиям существования.

2. Почему одни животные имеют яркую, демаскирующую окраску, а другие, наоборот, – покровительственную?

3. В чём состоит сущность мимикрии?

4. Распространяется ли действие естественного отбора на поведение животных? Приведите примеры.

5. Каковы биологические механизмы возникновения приспособительной (скрывающей и предупреждающей) окраски у животных?

6. Являются ли физиологические адаптации факторами, определяющими уровень приспособленности организма в целом?

7. В чём сущность относительности любого приспособления к условиям обитания? Приведите примеры.

Подумайте! Выполните!

1. Почему не существует абсолютного приспособления к условиям обитания? Приведите примеры, доказывающие относительный характер любого приспособления.

2. Детёныши кабана обладают характерной полосатой окраской, которая с возрастом исчезает. Приведите аналогичные примеры изменения окраски у взрослых особей по сравнению с потомством. Можно ли считать эту закономерность общей для всего животного мира? Если нет, то для каких животных и почему она характерна?

3. Соберите информацию о животных с предостерегающей окраской, обитающих в вашем регионе. Объясните, почему знание этого материала важно для каждого. Сделайте информационный стенд об этих животных. Выступите с сообщением по этой теме перед школьниками младших классов.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Повторите и вспомните!

Человек

Поведенческие адаптации – врождённое безусловно-рефлекторное поведение. Врождённые способности существуют у всех животных, в том числе и у человека. Новорождённый ребёнок умеет сосать, глотает и переваривает пищу, моргает и чихает, реагирует на свет, звук и боль. Это примеры безусловных рефлексов. Такие формы поведения возникли в процессе эволюции как результат приспособления к определённым, относительно постоянным условиям окружающей среды. Безусловные рефлексы передаются по наследству, поэтому все животные рождаются уже с готовым комплексом таких рефлексов.

Каждый безусловный рефлекс возникает на строго определённый раздражитель (подкрепление): одни – на пищу, другие – на боль, третьи – на появление новой информации и т. д. Рефлекторные дуги безусловных рефлексов постоянны и проходят через спинной мозг или ствол головного мозга.

Одной из наиболее полных классификаций безусловных рефлексов является классификация, предложенная академиком П. В. Симоновым. Учёный предложил разделить все безусловные рефлексы на три группы, отличающиеся по особенностям взаимодействия особей друг с другом и с окружающей средой. Витальные рефлексы (от лат. vita – жизнь) направлены на сохранение жизни индивида. Их невыполнение ведёт к гибели особи, а для реализации не требуется участия другой особи того же вида. В эту группу относят пищевые и питьевые рефлексы, гомеостатические рефлексы (поддержание постоянной температуры тела, оптимальной частоты дыхания, сердцебиения и т. п.), оборонительные, которые, в свою очередь, делят на пассивно-оборонительные (убегание, затаивание) и активно-оборонительные (нападение на угрожающий объект) и некоторые другие.

К зоосоциальным, или ролевым, рефлексам относят те варианты врождённого поведения, которые возникают при взаимодействии с другими особями своего вида. Это половые, детско-родительские, территориальные, иерархические рефлексы.

Третья группа – это рефлексы саморазвития. Они не связаны с адаптацией к конкретной ситуации, а как бы обращены в будущее. Среди них исследовательское, подражательное и игровое поведение.

Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги О происхождении видов путем естественного отбора или сохранении благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь автора Дарвин Чарльз

Примеры действия естественного отбора, или выживание наиболее приспособленного. Чтобы выяснить, как, по моему мнению, действует естественный отбор, я попрошу разрешения представить один-два воображаемых примера. Представим себе волка, питающегося различными животными

Из книги Общая экология автора Чернова Нина Михайловна

Вероятные следствия действия естественного отбора путем дивергенции признака и вымирания потомков одного общего предка. На основании только что кратко изложенных соображений мы можем допустить, что модифицированные потомки какого-нибудь вида будут иметь тем более

Из книги Генетика этики и эстетики автора Эфроимсон Владимир Павлович

Из книги Инстинкты человека автора Протопопов Анатолий

Пределы применения теории естественного отбора. Могут спросить, до каких пределов я распространяю доктрину о модификации видов. Ответить на это нелегко, потому что, по мере того как разрастается степень различия между рассматриваемыми формами, уменьшаются в числе и в

Из книги Основы психофизиологии автора Александров Юрий

2.2. Адаптации организмов Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как

Из книги Учение Чарлза Дарвина о развитии живой природы автора Шмидт Г. А.

Глава 3. ВАЖНЕЙШИЕ АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И АДАПТАЦИИ К НИМ

Из книги Хозяева Земли автора Уилсон Эдвард

3.1.3. Температурные адаптации пойкилотермных организмов Температура пойкилотермных изменяется вслед за температурой окружающей среды. Они преимущественно эктотермны, выработки и сохранения собственного тепла у них недостаточно для противостояния тепловому режиму

Из книги автора

3.1.4. Температурные адаптации гомойотермных организмов Гомойотермия – принципиально иной путь температурных адаптаций, возникший на основе резкого повышения уровня окислительных процессов у птиц и млекопитающих в результате эволюционного совершенствования

Из книги автора

3.4. Основные пути приспособления живых организмов к условиям среды Во всем разнообразии приспособлений живых организмов к неблагоприятным условиям среды можно выделить три основных пути.Активный путь – это усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов,

Из книги автора

Глава 4. ОСНОВНЫЕ СРЕДЫ ЖИЗНИ И АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В последующем живые

Из книги автора

4.1. Водная среда обитания. Специфика адаптации гидробионтов Вода как среда обитания имеет ряд специфических свойств, таких, как большая плотность, сильные перепады давления, относительно малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей и др. Водоемы и

Из книги автора

8.6. Высшие эстетические эмоции как следствие естественного отбора Лишь убедившись в том, что наши элементарные эстетические эмоции действительно могли слагаться под действием естественного отбора, можно приступить к рассмотрению происхождения гораздо более сложных

Из книги автора

IV. Инстинкты адаптации к эволюционной среде обитания Эволюционная среда обитания, она же - среда эволюционной адаптации, СЭА (в англоязычной литературе употребляется аббревиатура EEA) - среда, в которой происходила большая часть эволюции наших предков после их

Из книги автора

5. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ДЕТЕРМИНАТЫ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В настоящее время основными направлениями в изучении адаптации стали определение этапов становления психофизиологической системы адаптации, критериев её сформированности,

Из книги автора

5. Важнейшие выводы из теории естественного отбора А. Целесообразность жизненных явлений как результат естественного отбораТруд Дарвина, как было указано вначале, способствовал утверждению в широких кругах читателей материалистического мировоззрения. Это можно

Из книги автора

17. Общественные инстинкты как продукт естественного отбора Мысль о том, что инстинкт возникает под действием естественного отбора, впервые высказал Чарльз Дарвин в книге «Выражение эмоций у человека и животных» (1873). В этой последней и наименее известной из его четырех

Выявление ограничивающих факторов имеет огромное практическое значение. В первую очередь для выращивания сельскохозяйственных культур: внесение необходимых удобрений, известкование почв, мелиорация и т.д. позволяют повысить урожайность, повысить плодородие почв, улучшить существование культурных растений.

1. Что означает приставка «эври» и «стено» в названии вида? Приведите примеры эврибионтов и стенобионтов.

Широкий предел толерантности вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки "эври . Неспособность переносить значительные колебания факторов или низкий предел выносливости характеризуется приставкой "стено ", например, стенотермные животные. Небольшие изменения температуры мало сказываются на эвритермных организмах и могут оказаться гибельными для стенотермных. Вид, адаптированный к низким температурам, является криофильным (от греч. криос– холод), а к высоким температурам – термофильным. Аналогичные закономерности применимы и к другим факторам. Растения могут быть гидрофильными , т.е. требовательными к воде и ксерофильными (суховыносливые).

По отношению к содержанию солей в среде обитания выделяют эвригалов и стеногалов (от греч. галс– соль), к освещенности – эврифотов и стенофотов, по отношению к кислотности среды – эвриионные и стеноионные виды.

Поскольку эврибионтность дает возможность заселения разнообразных мест обитания, а стенобионтность резко суживает круг пригодных для вида мест, эти 2 группы часто называют эври – и стенобионтами . Многие наземные животные, обитающие в условиях континентального климата, способны выдерживать значительные колебания температуры, влажности, солнечной радиации.

К стенобионтам можно отнести - орхидеи, форель, дальневосточный рябчик, глубоководные рыбы).

Животных, стенобионтных одновременно по отношению к нескольким факторам называютстенобионтами в широком смысле слова (рыбы, обитающие в горных реках и ручьях, не переносящие слишком высокой температуры и низкого содержания кислорода, обитатели влажных тропиков, неприспособленные к низкой температуре и малой влажности воздуха).

К эврибионтам относят колорадского жука, мышь, крыс, волков, тараканов, камыш, пырей.

1. Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Виды адаптации.

Адаптация (от лат. адаптацио – приспособление) – это эволюционно возникшее приспособление организмов среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей.

Особи, почему-либо утратившие способность к адаптированию, в условиях изменений режимов экологических факторов, обречены на элиминацию , т. е. на вымирание .

Виды адаптации: морфологическая, физиологическая и поведенческая адаптации.

Морфология – это учение о внешних формах организмов и их частей.

1.Морфологическая адаптация – это адаптация, проявляющаяся в приспособлении к быстрому плаванию у водных животных, к выживанию в условиях высоких температур и дефицита влаги – у кактусов и иных суккулентов.

2.Физиологические адаптации заключаются в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого составом пищи. Например, обитатели сухих пустынь способны обеспечивать потребность во влаге за счет биохимического окисления жиров.

3.Поведенческие (этологические) адаптации проявляются в самых разнообразных формах. Например, существуют формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение оптимального теплообмена с окружающей средой. Приспособительное поведение может проявляться в создании убежищ, передвижениях в направлении более благоприятных, предпочитаемых температурных условий, выборе мест с оптимальной влажностью или освещенностью. Многим беспозвоночным свойственно избирательное отношение к свету, проявляющееся в приближениях или удалениях от источника (таксисах). Известны суточные и сезонные кочевки млекопитающих и птиц, включая миграции и перелеты, а также межконтинентальные перемещения рыб.

Приспособительное поведение может проявляться у хищников в процессе охоты (выслеживание и преследование добычи) и у их жертв (затаивание, запутывание следа). Исключительно специфично поведение животных в брачный период и во время выкармливания потомства.

Существуютдва типа приспособления к внешним факторам. Пассивный путь адапта- ции – это адаптация по типу толерантности (терпимость, выносливость) заключается в возникновении определенной степени устойчивости к данному фактору, способностисохранять функции при изменении силы его воздействия.. Такой тип приспособления формируется как характерное видовое свойство и реализуется на клеточно-тканевом уровне. Второй тип приспособления – активный . В этом случае организм с помощью специфических адаптивных механизмов компенсирует изменения, вызванные воздействующим фактором, таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Активные приспособления – это адаптация по резистентному типу (сопротивление) поддерживают гомеостаз внутренней среды организма. Пример толерантного типа приспособления – пойкилоосмотические животные, пример резистентного типа – гомойоосмотические.

1. Дайте определение популяции. Назовите основные групповые характеристики популяции. Приведите примеры популяций. Возрастающая, стабильная и умирающая популяции.

Популяция - группа особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. Основные характеристики популяции следующие:

1. Численность - общее количество особей на определенной территории.

2. Плотность популяции - среднее число особей на единицу площади или объема.

3. Рождаемость - число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения.

4. Смертность - количество погибших особей в популяции за единицу времени.

5. Прирост популяции - разница между рождаемостью и смертностью.

6. Темп роста - средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация, распределение особей по территории, соотношение групп по полу, возрасту, поведенческим особенностям. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяции других видов.

Структура популяции нестабильна. Рост и развитие организмов, рождение новых, гибель от различных причин, изменение окружающих условий, увеличение или уменьшение численности врагов - все это приводит к изменению различных соотношений внутри популяции.

Возрастающая или растущая популяция – это популяция, в которой преобладают молодые особи, такая популяция растет в числе или внедряется в экосистему (например, страны "третьего" мира); Чаще отмечается превышение рождаемости над смертностью и численность популяции растет вплоть до такой степени, что может наступить вспышка массового размножения. Это особенно характерно для мелких животных.

При сбалансированной интенсивности рождаемости и смертности формируется стабильная популяция. В такой популяции смертность компенсируется приростом и численность ее, а также ареал удерживаются на одном уровне. Стабильная популяция – это популяция, в которой число особей разных возрастов равномерно меняется и носит характер нормального распределения (в качестве примера можно назвать население стран Западной Европы).

Сокращающаяся (умирающая) популяция – это популяция, у которойсмертность превышает рождаемость. Уменьшающаяся,или отмирающая популяция – это популяция, в которой преобладают особи старших возрастов. Примером является Россия 90-х годов XX века.

Однако сокращаться безгранично она также не может . При определенном уровне численности интенсивность смертности начинает падать, а плодовитости повышаться. В конечном итоге сокращающаяся популяция, достигнув какой-то минимальной численности, превращается в свою противоположность – в растущую популяцию. Рождаемость в такой популяции постепенно растет и в определенный момент выравнивается со смертностью, т. е. популяция на короткий промежуток времени становится стабильной. В сокращающихся популяциях преобладают старые особи, уже не способные интенсивно размножаться. Такая возрастная структура свидетельствует о неблагоприятных условиях.

1. Экологическая ниша организма, понятия и определения. Местообитание. Взаимное расположение экологических ниш. Экологическая ниша человека.

Любой вид животного, растения, микроба способен нормально обитать, питаться, размножаться только в том месте, где его «прописала» эволюция за многие тысячелетия, начиная с его предков. Для обозначения этого феномена биологи заимствовали термин из архитектуры – слово «ниша» и стали говорить, что каждый вид живого организма занимает в природе свою, только ему присущую экологическую нишу.

Экологическая ниша организма – это совокупность всех его требований к условиям среды (составу и режимам экологических факторов) и место, где эти требования удовлетворяются, или вся совокупность множества биологических характеристик и физических параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными.

Понятие экологическая ниша обычно применяется при использовании взаимоотношений экологически близких видов, относящихся к одному трофическому уровню. Термин «экологичекая ниша» предложен Дж. Гриннеллом в 1917 году для характеристики пространственного распределения видов, то есть экологическая ниша определялась как понятие, бликое к местообитанию.Ч. Элтон определил экологическую нишу как положение вида в сообществе, подчеркнув особую важность трофических связей. Нишу можно представить как часть воображаемого многомерного пространства (гиперобъема), отдельные измерения которого соответствуют факторам, необходимым для вида. Чем больше варьирует параметр, т.е. приспособленность вида к определенному экологическому фактору, тем шире его ниша. Ниша может увеличиваться и в случае ослабленной конкуренции.

Место обитания вида – это физическое пространство, занимаемое видом, организмом, сообществом, оно определяется совокупностью условий абиотической и биотической среды, обеспечивающих весь цикл развития особей одного вида.

Место обитания вида можно обозначить как «пространственная ниша».

Функциональное положение в сообществе, в путях переработки вещества и энергии в процессе питания называют трофической нишей .

Образно говоря, если местообитание - это как бы адрес организмов данного вида, то трофическая ниша - это профессия, роль организма в месте его обитания.

Сочетание этих и других параметров принято называть экологической нишей.

Экологическая ниша (от франц. нише – углубление в стене) – это место, занимаемое биологическим видом в биосфере, включает не только его положение в пространстве, но и место в трофических и других взаимодействиях в сообществе, как бы «профессия» вида.

Ниша экологическая фундаментальная (потенциальная) – это экологическая ниша, в которой вид может существовать при отсутствии конкуренции со стороны других видов.

Ниша экологическая реализованная (реальная) – экологическая ниша, часть фундаментальной (потенциальной) ниши, которую вид может отстоять в конкурентной борьбе с другими видами.

По взаимному расположению ниши двух видов подразделяются на три типа:не соприкасающиеся экологические ниши; соприкасающиеся, но не перекрывающиеся ниши; соприкасающиеся и перекрывающиеся ниши.

Человек – один из представителей царства животных, биологический вид класса млекопитающих. Несмотря на то, что ему присущи многие специфические свойства (разум, членораздельная речь, трудовая деятельность, биосоциальность и др.), он не утратил своей биологической сущности и все законы экологии справедливы для него в той же мере, в какой и для других живых организмов. Человек имеет свою, только ему присущую, экологическую нишу. Пространство, в котором локализована ниша человека весьма ограничено. Как биологический вид, человек может обитать только в пределах суши экваториального пояса (тропики, субтропики), где и возникло семейство гоминид.

1. Сформулируйте фундаментальный закон Гаузе. Что такое «жизненная форма»? Какие экологические (или жизненные) формы выделяют среди обитателей водной среды?

Как в растительном, так и в животном мире весьма широко распространена межвидовая и внутривидовая конкуренция. Между ними существует принципиальное различие.

Правило (или даже закон) Гаузе: два вида не могут одновременно занимать одну и ту же экологическую нишу и поэтому обязательно вытесняют друг друга.

В одном из опытов Гаузе разводил два вида инфузорий – Paramecium caudatum и Paramecium aurelia. В качестве пищи они регулярно получали один из видов бактерий, который в присутствии парамеций не размножается. Если каждый вид инфузорий культивировался порознь, то их популяции росли согласно типичной сигмовидной кривой (а). При этом численность парамеций определялась количеством пищи. Но при совместном существовании парамеции начинали конкурировать и P. aurelia целикам вытесняла своего конкурента (б).

Рис. Конкуренция между двумя близкими видами инфузорий, занимающими общую экологическую нишу. а – Paramecium caudatum; б – P. aurelia. 1. – в одной культуре; 2. – в смешанной культуре

При совместном выращивании инфузорий через некоторое время остался только один вид. При этом инфузории не нападали на особей другого типа и не выделяли вредных веществ. Объяснение заключается в том, что изученные виды отличались неодинаковой скоростью роста. В конкуренции за пищу побеждал быстрее размножающийся вид.

При разведении P. caudatum и P. bursaria подобного вытеснения не происходило, оба вида находились в равновесии, причем последний сосредоточивался на дне и стенках сосуда, а первый – в свободном пространстве, т. е. в другой экологической нише. Опыты с другими видами инфузорий продемонстрировали закономерность взаимоотношения жертвы и хищника.

Принципа Гаузё носит название – принципа соревнования-исключения . Этот принцип приводит либо к экологическому разделению близких видов, либо к уменьшению их плотности там, где они в состоянии сосуществовать. В результате конкуренции происходит вытеснение одного из видов. Принцип Гаузе играет огромную роль в развитии концепции ниши, а также заставляет экологов искать ответы на ряд вопросов: Каким образом сосуществуют сходные виды?Сколь велики должны быть различия между видами, чтобы они могли сосуществовать? Как удается избежать конкурентного исключения?

Жизненная форма вида – это исторически сложившийся комплекс его биологических, физиологических и морфологических свойств, обусловливающий определенную реакцию на воздействие окружающей среды.

Среди обитателей водной среды (гидробионтов) классификация выделяет следующие жизненные формы.

1.Нейстон (от греч. нейстон – способный плавать) – совокупность морских и пресноводных организмов, которые обитают у поверхности воды, например личинки комаров, многие простейшие, клопы-водомерки, а из растений – хорошо известная ряска.

2.Ближе к поверхности воды обитает планктон.

Планктон (от греч. планктос – парящий) – плавающие организмы, способные совершать вертикальные и горизонтальные перемещения преимущественно в соответствии с движением водных масс. Выделяют фитопланктон - фотосинтезирующие свободно плавающие водоросли и зоопланктон - мелкие ракообразные, личинки моллюски и рыбы, медузы, мелкие рыбы.

3.Нектон (от греч. нектос – плавающий) – свободно плавающие организмы, способные к самостоятельному вертикальному и горизонтальному перемещению. Нектон обитает в толще воды – это рыбы, в морях и океанах, амфибии, крупные водные насекомые, ракообразные, также пресмыкающиеся (морские змеи и черепахи) и млекопитающие: китообразные (дельфины и киты) и ластоногие (тюлени).

4. Перифитон (от греч. пери – вокруг, около, фитон - растение) – животные и растения, прикрепленные к стеблям высших растений и поднимающиеся над дном (моллюски, коловратки, мшанки, гидры и др.).

5. Бентос (от греч. бентос – глубина, дно) – донные организмы, ведущие прикрепленный или свободный образ жизни, в том числе: обитающие в толще донного осадка. Это преимущественно моллюски, некоторые низшие растения, ползающие личинки насекомых, черви. В придонном слое обитают организмы, питающиеся в основном разлагающимися остатками.

1. Что такое биоценоз, биогеоценоз, агроценоз? Структура биогеоценоза. Кто является основателем учения о биоценозе? Примеры биогеоценозов.

Биоценоз (от греч. koinos – общий bios -жизнь) – это сообщество взаимодействующих живых организмов, состоящее из растений (фитоценоз), животных (зооценоз), микроорганизмов (микробоценоз), приспособленных к совместному обитанию на данной территории.

Понятие «биоценоз» – условное, поскольку вне среды существования организмы жить не могут, но ним удобно пользоваться в процессе изучения экологических связей между организмами.В зависимости от местности, отношение к человеческой деятельности, степени насыщения, полноценности и т.п. различают биоценозы суши, воды, естественные и антропогенные, насыщенные и ненасыщенные, полночленные и неполночленные.

Биоценозы, как и популяции - это надорганизменный уровень организации жизни, но более высокого ранга.

Размеры биоценотических группировок различны - это и большие сообщества подушек лишайников на стволах деревьев или гниющий пень, но это и население степей, лесов, пустынь и т.д.

Сообщество организмов называют биоценозом, а науку, изучающую сообщество организмов- биоценологией .

В.Н. Сукачевым для обозначения сообществ был предложен (и общепринят) термин биогеоценоз (от греч. биос– жизнь, гео– Земля, ценоз– сообщество)- это совокупность организмов и природных явлений, характерных для данной географической местности..

Структура биогеоценоза включает две компоненты биотическую – сообщество живых растительных и животных организмов (биоценоз)– и абиотическую - совокупность неживых факторов среды (экотоп, или биотоп).

Пространство с более или менее однородными условиями, которое занимает биоценоз, носит название биотопа (topis – место) или экотопа.

Экотоп включает две главные составляющие: климатоп - климат во всех его многообразных проявления и эдафотоп (от греч. эдафос – почва) - почво-грунты, рельеф, воды.

Биогеоценоз = биоценоз (фитоценоз+зооценоз+микробоценоз)+биотоп (климатоп+ эдафотоп).

Биогеоценозы – это природные образования (в них присутствует элемент «гео» – Земля) .

Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, смешанный или однопородный лес. На уровне биогеоценоза происходят все процессы трансформации энергии и вещества в биосфере.

Агроценоз (от лат. аграрис и греч койкос - общий) – созданное человеком и им же искусственно поддерживаемое сообщество организмов с повышенной урожайностью (продуктивностью) одного или нескольких избранных видов растений или животных.

Агроценоз отличается от биогеоценоза основными компонентами. Он не может существовать без поддержки человека, так как это искусственно созданное биотическое сообщество.

1. Понятие «экосистема». Три принципа функционирования экосистем.

Экологическая система - одно из важнейших понятий экологии, сокращенно – экосистема.

Экосистема (от греч. ойкос – жилище и система) – это любое сообщество живых существ вместе со средой их обитания, связанное внутри сложной системой взаимоотношений.

Экосистема - это надорганизменные объединения, включающие организмы и неживое (косное) окружение, находящиеся во взаимодействии, без чего невозможно поддержание жизни на нашей планете. Это сообщество растительных и животных организмов и неорганической среды.

Исходя из взаимодействия живых оpганизмов, обpазующих экосистему, между собой и сpедой их обитания, в любой экосистеме выделяют взаимообусловленные совокупности биотических (живые организмы) и абиотических (косная или неживая природа) компонентов, а также факторы среды (такие как солнечная pадиация, влажность и темпеpатуpа, атмосферное давление), антропогенные факторы и другие.

К абиотическим компонентам экосистем относятся неорганические вещества - углерод, азот, вода, атмосферная углекислота, минералы, органические вещества, находящиеся преимущественно в почве: белки, углеводы, жиры, гуминовые вещества и др., попавшие в почву после отмирания организмов.

К биотическим компонентам экосистемы относятся продуценты, автотрофы (растения, хемосинтетики), консументы (животные) и детритофаги, редуценты (животные, бактерии, грибы).

Казанская физиологическая школа. Ф.В. Овсянников, Н.О. Ковалевский, Н.А. Миславский, А.В. Кибяков

Как известно, на территории нашей планеты проживает огромное количество самых разных живых организмов. Каждый из них обитает исключительно в тех условиях проживания, к которым он приспособлен. Свойство организмов перестраиваться на новые особенности среды обитания, носит наименование адаптации. Такая приспособленность представляет собой целую совокупность разных особенностей физиологического строения и поведенческих особенностей конкретного вида, которые дают ему возможность вести жизнедеятельность в определенных окружающих условиях. Поговорим об особенностях адаптации организмов к условиям среды обитания чуть более подробно.

Адаптация является важнейшей частью процесса эволюции, она помогает организму решать определенные экологические задачи, которые перед ним ставит среда обитания. Такие задачи решаются путем изменения, совершенствования, а иногда и исчезновения особей. Эти процессы помогают достигнуть состояния адаптированности организмов тем экологическим нишам, которые они занимают. Соответственно, адаптацию можно рассматривать как широкую основу для появления либо исчезновения определенных органов, разделения видов на разные, формирования новых популяций и разновидностей, а также для усложнения организации.

Адаптация является непрерывным процессом, который затрагивает самые разные признаки организма.
Некоторые новые приспособления способны возникать лишь при наличии у конкретной особи наследственной информации, которая способствует изменению структур либо функций в нужном направлении. Так развитие у млекопитающих и насекомых дыхательной системы возможно лишь под контролем определенных генов.

Рассмотрим разные виды адаптации живых организмов более подробно.

Пассивная защита

В течение эволюции многие живые особи выработали определенные средства для защиты себя и своего потомства. Так ярким примером подобной адаптации принято считать покровительственную окраску, вследствие которой особи становятся трудно различимыми и защищенными от хищников. К примеру, отложенные на песок либо землю яйца окрашены в серые и бурые цвета с разными пятнышками, соответственно, их трудно найти среди окружающей почвы. В недоступных для хищников участках яйца в большей части случаев лишены окраски.

Таким же типом адаптации пользуются и животные пустынь, ведь их цвет обычно представлен разными оттенками желто-бурого и песчано-желтого.
Как вариант пассивной защиты еще можно рассматривать и отпугивающую раскраску, ведь она помогает защититься от хищников, как бы предупреждая о несъедобности конкретного организма.

Кроме того такая разновидность адаптации может рассматриваться и в тех случаях, когда организм вырабатывает похожесть с окружающей средой. Как пример можно рассматривать жуков, схожих с лишайниками, цикад, похожих на шипы кустарников, и насекомых-палочников – неотличимых от веточек.

Механизмы пассивной защитной адаптации также включают в себя высокую плодовитость определенных особей, а также прочие средства, к примеру, твердое покрытие у раков и крабов, колючки, шипы и ядовитые волоски у растений.

Относительность и целесообразность адаптации

Изменения в строении и поведении организмов появляются в ответ на определенные экологические задачи, соответственно, они отличаются относительностью и целесообразностью. Так если говорить об относительности, то она состоит в ограниченности таких приспособительных изменений в зависимости от условий обитания. Так, к примеру, особая пигментированная окраска бабочек березовых пядениц в отличие от белых их разновидностей становится заметной и ценной лишь, если увидеть их на закопченном стволе дерева. При изменении условий окружающей среды такие адаптации могут не приносить никакой пользы организму, и даже вредить ему.

Например, активный и постоянный рост резцов у крыс полезен лишь в том случае, если они питаются твердой пищей. При переходе на мягкое питание, резцы могут вырасти до чрезмерного размера и сделать потребление пищи невозможным.

Также стоит подчеркнуть, что адаптационные изменения не способны обеспечить их обладателей стопроцентной защитой. Особая окраска пчел и ос защищает их от поедания многими птицами, однако есть разновидности пернатых, которые не обращают на нее никакого внимания. Ежи способны есть ядовитых змей. А тот твердый панцирь, который защищает наземных черепах от врагов, разбивается при сбрасывании их с высоты хищными птицами.

Адаптация организмов в жизни человека

Именно адаптационными свойствами различных организмов объясняется и появление новых бактерий и прочих микроорганизмов, которые устойчивы к лекарственным препаратам. Такая тенденция особенно четко просматривается при использовании антибиотиков, так как со временем их применение становится неэффективным. Микроорганизмы могут обучиться синтезировать особый фермент, который разрушает используемое лекарство, либо их клеточные стенки становятся непроницаемыми для воздействия активных веществ препарата.

Возникновение устойчивых штаммов микроорганизмов часто является виной врачей, которые применяют минимальные дозы препаратов, чтобы снизить вероятность развития побочных эффектов. Если перенести такую особенность на окружающий мир, то становится понятно, каким образом насекомые и млекопитающие вырабатывают резистентность к разного рода ядам.

Адаптационные свойства всех организмов стоит рассматривать, как часть естественного отбора.

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

Основные механизмы адаптации на уровне организма: 1) биохимические – проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества; 2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов; 3) морфо-анатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни; 4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд и т. п.; 5) онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т. е. могут влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Общие законы действия факторов среды на организмы

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.

Закон оптимума.

Каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы (рис. 1). Результат действия переменного фактора зависит прежде всего от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Рис. 1. Схема действия факторов среды на живые организмы

Представители разных видов сильно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по экологической валентности. Так, например, песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне более 80 °C (от +30 до -55 °C), тогда как тепловодные рачки Copilia mirabilis выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6 °C (от +23 до +29 °C). Одна и та же сила проявления фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной – для другого и выходить за пределы выносливости для третьего (рис. 2).

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври». Эвритермные виды – выносящие значительные колебания температуры, эврибатные – широкий диапазон давления, эвригалинные – разную степень засоления среды.

Рис. 2. Положение кривых оптимума на температурной шкале для разных видов:

1, 2 - стенотермные виды, криофилы;

3–7 – эвритермные виды;

8, 9 - стенотермные виды, термофилы

Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой «стено» – стенотермные, стенобатные, стеногалинные виды и т. д. В более широком смысле слова виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а те, которые способны приспосабливаться к разной экологической обстановке, – эврибионтными.

Условия, приближающиеся по одному или сразу нескольким факторам к критическим точкам, называют экстремальными.

Положение оптимума и критических точек на градиенте фактора может быть в определенных пределах сдвинуто действием условий среды. Это регулярно происходит у многих видов при смене сезонов года. Зимой, например, воробьи выдерживают сильные морозы, а летом гибнут от охлаждения при температуре чуть ниже нуля. Явление сдвига оптимума по отношению к какому-либо фактору носит название акклимации. В отношении температуры это хорошо известный процесс тепловой закалки организма. Для температурной акклимации необходим значительный период времени. Механизмом является смена в клетках ферментов, катализирующих одни и те же реакции, но при разных температурах (так называемые изоферменты). Каждый фермент кодируется своим геном, следовательно, необходимо выключение одних генов и активация других, транскрипция, трансляция, сборка достаточного количества нового белка и т. п. Общий процесс занимает в среднем около двух недель и стимулируется переменами в окружающей среде. Акклимация, или закалка, – важная адаптация организмов, происходит при постепенно надвигающихся неблагоприятных условиях или при попадании на территории с иным климатом. Она является в этих случаях составной частью общего процесса акклиматизации.

← Вернуться