Organizmų Prisitaikymas Prie Gyvenamosios Aplinkos

Žodis EKOLOGIJA yra kilęs iš graikų kalbos oikos - namas, logos - mokslas. Tai mokslas apie namus arba detaliau galima įvardinti - apie aplinką, kurioje mes ir visos kitos gyvos būtybės bei organizmai būna, gyvena ir veisiasi. Vokiečių biologas Ernstas Hekelis 1866 m. pirmasis įprasmino ekologijos terminą. E.Hekelis teigė, kad ekologija - tai mokslas, tiriantis vienų organizmų sąveikas su kitais organizmais ir su negyvąja aplinka.

Nuo aplinkos sąlygų priklauso organizmų gausumas ir jų pasiskirstymas bet kokioje konkrečioje vietoje. Ekologija tiria įvairius gyvybės lygmenis: nuo individo, populiacijos, bendrijos iki ekosistemos ir biosferos. Svarbiausias šiuolaikinės ekologijos tikslas - sukurti tokius modelius, kurie padėtų suprasti esamą organizmų pasiskirstymą bei gausumą ir leistų numatyti kitimus ateityje. Pabrėžtina, kad ekologai tiria ne tik kurias nors konkrečias vietas, bet ir populiacijų pasiskirstymą bei jų gausumą visoje biosferoje.

Ekologijos mokslo rezultatų taikymo galimybės yra beveik beribės. Ji taikoma tokiose srityse kaip laukinės gamtos apsauga nuo visiško išnykimo ir išnaikinimo, kaip maisto problema, kaip galimybė numatyti ligų plitimą.

Pagrindinių ekologijos sąvokų santrauką pradėsiu nuo aplinkos supratimo, nes kiekvienas organizmas gali gyventi ne bet kur, o tik tam tikroje aplinkoje, kurioje konkrečios rūšies individai yra pakantūs esamoms sąlygoms. Tačiau gamtinei aplinkai būdingas nepastovumas ir dėl nuolat besikeičiančių aplinkybių įvairūs organizmai arba suranda būdus prisitaikyti prie naujų sąlygų, arba yra priversti palikti šią aplinką. Be to, dėl organizmų ir aplinkos sąveikos gamtinė aplinka iš lėto ir nuosekliai keičiasi.

Taigi, bet kurios rūšies organizmų išlikimą lemia jų sugebėjimas prisitaikyti prie supančios aplinkos ir tai aptarsime irgi pradžioje, kartu su aplinka.

Aplinkos ir Ekologinio Veiksnio Samprata

Kas yra aplinka? Kaip ir kuo, kokiais būdais yra veikiami visi joje besirandantys organizmai? Aplinka - tai ką nors supanti erdvė arba gamtos objektų, reiškinių ir sąlygų visuma. Aplinką galime traktuoti kaip ją sudarančių elementų visumą arba kitaip tariant ekologinių veiksnių visumą, turinčią įvairaus pobūdžio (teigiamą, neigiamą, neutralią) ir įvairaus stiprumo poveikį organizmams, įtakojantį jų augimą, vystymąsi, dauginimąsi.

Kaip jūs jau supratote, tai bet koks aplinkos elementas darantis tiesioginę įtaką gyviems organizmams, nors ir trumpu jų gyvenimo laikotarpiu. Ekologinius veiksnius galima suskirstyti į teigiamai arba neigiamai veikiančius konkrečius organizmus, bei neturinčius jokio poveikio, t.y. neutralius. Be to, kaip jau supratote, ekologiniai veiksniai yra negyvos ir gyvos kilmės, t.y. jie skirstomi į abiotinius ir biotinius.

Bet kurį organizmą tuo pačiu laiko momentu veikia ne vienas, o visas ekologinių veiksnių rinkinys. Jų poveikis konkrečiam organizmui pasireiškia per atitinkamą derinį. Tokį atitinkamą ekologinių veiksnių derinį arba veiksnių visumą galima įvertinti kaip tam tikro palankumo aplinką, nes palankumas arba nepalankumas gali būti įvairaus laipsnio ir trukti tik tam tikrą laiką dėl meteorologinių ir klimatinių sąlygų kitimo.

Taigi, aplinka gali būti palanki, nepalanki ir neutrali. Neutrali aplinka ilgai neišlieka dėl maisto resursų ribotumo ir aplinkos sąlygų kitimo.

Aplinkos Veiksnių Poveikio Ypatumai

Bet kurio aplinkos ekologinio veiksnio poveikis organizmui dažniausiai yra vaizduojamas varpo formos kreive, kurioje yra trys svarbiausi taškai, pavyzdžiui temperatūros atžvilgiu: 1-žemutinė kritinė temperatūra, 2-viršutinė kritinė temperatūra, 3-optimali, arba komfortinė temperatūra.

Įvairiems organizmams būdingos nevienodos optimalios ir kritinės temperatūros.Vieną iš ekologinių veiksnių veikimo dėsningumų nusako optimumo dėsnis: „Bet kuris veiksnys konkretų organizmą teigiamai veikia tik tam tikrame poveikio diapazone, t.y. tam tikrose tolerancijos srities ribose“.

Kuo ekologinio veiksnio reikšmė bus labiau nutolusi nuo optimumo srities, tuo organizmas patirs stipresnį neigiamą poveikį. Maksimali ir minimali ekologinio veiksnio reikšmės, kurias organizmas dar pakelia, t.y. ištveria - tai kritinės arba ištvermingumo(tolerancijos) ribos, už kurių organizmo egzistencija nebegalima. Diapazonas tarp ištvermingumo ribų yra konkretaus organizmo tolerancijos sritis temperatūros(konkretaus veiksnio) atžvilgiu.

Tolerancijos (tolerantia lot. - kantrybė) terminą pirmasis pasiūlė V.Šelfordas 1911m. Tolerancijos sąvoka V.Šelfordas apibrėžė organizmo sugebėjimą augti, vystytis, daugintis, t.y. tam tikrame ekologinių veiksnių veikimo diapazone.

Kitas dėsningumas siejamas su tolerancijos dėsniu, kuris nusako kiekvieno organizmo savybę turėti pakantumą (toleranciją) gyvenamajai aplinkai, kad išgyventų ir išliktų joje, tačiau tolerancija yra ribota. Sritys už optimumo diapazono yra streso zonos, kuriose organizmas silpnai auga, nesivysto ir nesidaugina, čia vyksta organizmo fiziologinių procesų slopinimas.

Ekologiniai veiksniai, esantys už ištvermingumo ribų turi ribojantį arba limituojantį (limit lot. - riba) poveikį organizmui, kurio pasėkoje anksčiau ar vėliau įvyks mirtis. Kiekvienais metais rudenį augalų vegetacijai ribojančiu veiksniu tampa temperatūra. Dėl temperatūros limituojančio poveikio skiriasi augalija skirtingose geografinėse platumose.

Ribojančiu veiksniu gali tapti ir biotinis veiksnys, kaip pavyzdžiui trūkumas augalus apdulkinančių vabzdžių. Ribojantys veiksniai yra tokie, kurie lemia, ar konkrečioje aplinkoje organizmas gali gyventi, ar ne.

Organizmo egzistenciją ribojančiu veiksniu gali tapti bet kuris gyvosios ir negyvosios aplinkos veiksnys, nes tai galima įvardinti kaip abiotinio ar biotinio veiksnio veikimo ribą, kurios žemiau minimumo ar aukščiau maksimumo organizmas negali egzistuoti.

Dar vienas, limitavimo dėsnis sako, kad joks organizmas negali egzistuoti tokioje aplinkoje, kurioje nors vienas ekologinis veiksnys yra už tolerancijos diapazono ribų.

Bet kurį organizmą jį supančioje aplinkoje veikia ne vienas, ne keletas veiksnių, o visa jų kompleksas, nes aplinką sudaro ekologinių veiksnių visuma. Visi aplinkos veiksniai yra atitinkamame derinyje ir lėčiau ar greičiau kinta. Taigi, norint išsiaiškinti kurių veiksnių poveikis organizmui teigiamas, o kurių - neigiamas, susiduriama su painia situacija, nes aplinkos veiksniai veikia kompleksiškai, t.y. jų poveikis jų poveikis konkrečiam organizmui pasireiškia per atitinkamą derinį. Tai dar vienas dėsningumas.

Šis kompleksiškas veikimas nėra toks paprastas, nes kiekvieno veiksnio optimumo ir tolerancijos ribos priklauso nuo kitų ekologinių veiksnių intensyvumo. Pavyzdžiui aukštą temperatūrą kai kurie organizmai kaip samanos geriau pakelia sausame, o ne drėgname ore. Žemoje temperatūroje ištvermingesni yra gerai besimaitinantys gyvūnai bei augalai. Augalai žemesnės temperatūros neigiamą įtaką fotosintezės procesui kompensuoja didesniu šviesos poreikiu.

Tačiau vienų poreikių kompensacija kitais galima tik dalinai. Dar vienas ekologinių veiksnių veikimo dėsningumas - tai jų poveikio nevienareikšmiškumas skirtingoms organizmo funkcijoms. Tokios pat skaitinės reikšmės veiksnys nevienodai veikia skirtingas organizmo funkcijas: vienai funkcijai - tai gali būti optimalu, kitai - turėti stresinį poveikį.

Ištvermingumo ribos, optimumo ir streso zonos yra organizmų individualios paveldimos savybės. Jos susijusios su lytimi ir fiziologiniais individų skirtumais bei kinta su amžiumi.

Todėl rūšies tolerancijos yra platesnė už atskiro individo. Tačiau nežiūrint visų suderinamumų Žemėje nėra tokios augalų ar gyvūnų rūšies, kuri galėtų išgyventi visokiausiomis sąlygomis, t.y. būtų paplitusi visame Žemės rutulyje. Kiekviena organizmų rūšis gyvuoja ir klesti tik toje aplinkoje prie kurios yra prisitaikiusi (adaptavusi): kaktusai - karštame ir sausame klimate, kerpės - šaltame klimate ir nederlingame dirvožemyje ar net ant akmenų, medžių, žuvys - tik vandenyje. Tokį organizmų reiškinį ekologai vadina adaptacijos ribotumu arba specifiškumu.

Įvairūs ekologinių veiksnių deriniai gali nulemti skirtingo pobūdžio aplinką. Kiekvieno organizmo buveinė randasi tam tikroje fizinėje- cheminėje aplinkoje. Šią aplinką galima traktuoti kaip ekologinių abiotinių veiksnių visumą. Trumpai apžvelgsime esminius pirmo reikšmingumo negyvosios aplinkos veiksnius: temperatūrą, drėgmę, šviesą.

Temperatūra Kaip Ekologinis Veiksnys

Įvairiose žemės paviršiaus vietose temperatūra svyruoja nuo -60○ C (Sibire) iki +80○C (dykumose). Dauguma organizmų rūšių yra prisitaikę gyventi aplinkoje, kurioje temperatūrų svyravimų diapazonas yra siauresnis.

Temperatūra - tai veiksnys potencialiai galintis tapti limituojančiu bet kokiam organizmui, nes visi fiziologiniai procesai ir biocheminės reakcijos gali vykti tik tam tikroje temperatūroje ir dažniausiai teigiamoje. Tačiau kai kurie organizmai anabiozėje gali pakelti labai žemas temperatūras, o tam tikri mikroorganizmai- karštų šaltinių dumbliai ir bakterijos išgyvena ir dauginasi netoli virimo temperatūros.

Vandenyje temperatūros svyruoja mažiau negu sausumoje, todėl vandens organizmų tolerancijos sritis temperatūros atžvilgiu yra siauresnė. Viršutinė gyvybei pakeliama temperatūros riba yra gyvų baltymų krešėjimas. 60-70○C yra negrįžtamo jų pakitimo temperatūra, kuriai esant baltymų vandeniniai tirpalai koaguliuoja. Tačiau įvairių organizmų šiluminės koaguliacijos riba skirtinga. Tai priklauso nuo drėgmės kiekio. Samanos pakelia aukštą temperatūrą sausame ore, bet drėgnoje atmosferoje per parą žūva prie 40○C.

Kalbant apie žemas temperatūras, gyvybės procesai augaluose vyksta tol, kol neužšąla protoplazma, t.y. kol ląstelėse nesusidaro ledas. O augalai užšąla gerokai žemesnėje kaip 0○C temperatūroje. Tai paaiškinama didesne sulčių koncentracija. Tačiau žiemą augalai turi visuomet problemą su vandeniu. Dėl kvėpavimo augalai, nors ir lėčiau transpiruoja, tačiau vandens iš sušalusio dirvožemio paimti negali. Ir nors žiemą lapuočiai medžiai lapus numeta, tačiau jie transpiruoja stipriau už spygliuočius. Todėl vaismedžiai kartais žiemą gali žūti dėl vandens trūkumo, t.y. neprisitaikymo prie ilgai trunkančių šalčių.

Metų ir paros bėgyje temperatūros ir šviesos kaitos ritmai kartu su potvyniais- atoslūgiais bei drėgmės kitimu apsprendžia augalų ir gyvūnų aktyvumą.

Esant skirtingam prisitaikymo laipsniui pagal plastiškumą temperatūros atžvilgiu organizmai skirstomi į euriterminius ir stenoterminius. Euriterminiai organizmai, pakeliantys didelius temperatūros svyravimus, yra dykumų ir aukštikalnių, bei vidutinių platumų augalai ir gyvūnai. Priešinga grupė- stenoterminiai organizmai, kurie gali gyventi tik prie tam tikros temperatūros.

Pagal reakciją į aplinkos temperatūrą visi organizmai skirstomi į „šiltakraujus“ ir „šaltakraujus“. Pirmiesiems priklauso paukščiai ir žinduoliai, kurie pasižymi pastovia kūno temperatūra ir yra vadinami endotermais, tai yra organizmais, kurių kūnas sušyla nuo viduje gaminamos šilumos. Antrieji- „šaltakraujai“ gyvūnai, augalai, grybai ir mikroorganizmai vadinami ektotermais. Šie organizmai įšyla, veikiant išoriniam šilumos šaltiniui, kitaip tariant, šių organizmų temperatūra keičiasi kartu su aplinkos.

Organizmai, nesugebantys atsispirti aplinkos poveikiui, vadinami konformistais, o tie kurie atsakomųjų reakcijų dėka visiškai arba bent dalinai kompensuoja neigiamą poveikį - reguliatoriais.

Jeigu panagrinėtume aplinkos temperatūros poveikį, tai, pavyzdžiui, atšalus orams, organizmai praranda judrumą, smarkiai sulėtėja jų metabolizmas, vystymosi ir augimo greitis. Tai tipiškas aplinkos poveikis konformistams, t.y. įvairiems vabzdžiams, ropliams, žuvims, augalams, kurie pagal reakciją į aplinkos temperatūrą yra ektotermai.

Tačiau ne visos žuvys yra konformistės, daugelis jų sugeba reguliuoti savo medžiagų apykaitą, nežiūrint į aplinkos temperatūrų kaitą. Juk daugelis Lietuvos žuvų žiemą bei šaltesnių zonų žuvys beveik tokios pat greitos ir vikrios kaip ir vasarą ar šiltesnėse zonose.

Lengva įsitikinti, kad sezoniniai fiziologiniai persitvarkymai yra palyginti greiti, priderinant fiziologinius optimumus prie konkrečių vienos ar kitos vietovės sąlygų. Taigi, nors ektotermai yra konformistai kūno temperatūros atžvilgiu, kuri keičiasi kartu su aplinkos temperatūriniais pokyčiais, tačiau šie organizmai tam tikru mastu medžiagų apykaitos ir judėjimo aktyvumo požiūriu pasižymi neblogomis reguliatoriams būdingomis savybėmis.

Kaip Ektotermai Prisitaiko Prie Aplinkos?

Dažniausiai šios atsakomosios reakcijos yra naudingos organizmui jo gyvybingumo palaikymui. Pavyzdžiui, kaip minėta anksčiau, augalų audiniai išvengia suledėjimo, sumažindami savyje vandens ir padidindami cukraus ir riebalinių medžiagų kiekį. Šį procesą botanikai vadina augalų užsigrūdinimu. Tai dažniausia preadaptacija ir ji vyksta dar gerokai prieš užeinant šalčiams. Tai metų laikų kaitos rezultatas vidutinio klimato juostoje, nes šis pasikartojimas vyksta jau daugelį milijonų metų.

O kokiu būdu šaltu metų laiku arba šaltuose kraštuose gyvenantiems šaltakraujams gyvūnams pavyksta neprarasti biologinio aktyvumo? Biocheminiai tyrimai rodo, kad šaltų geografinių rajonų ektotermai turi efektyvesnius fermentus, kurie apsprendžia tos pačios funkcijos (pvz.: judėjimo, metabolizmo) vykdymą, lyginant su šiltesnių rajonų ektotermų išskiriamais fermentais. Palyginus su endotermų išskiriamais fermentais, vykdančiais tą pačią funkciją, pastarųjų efektyvumas dar mažesnis.

Taigi, į atšalimą organizmai reaguoja didindami fermentų koncentraciją ląstelėse arba pradėdami sintetinti efektyvesnius fermentus, kurie pasižymi didesniu aktyvumu žemose temperatūrose. Kaip matome ektotermai turi ne tik išorinius, bet ir vidinius šilumos šaltinius ir būtų neteisinga teigti, kad jie visiškai nesugeba reguliuoti savo kūno temperatūros.

Kai kurie gyvūnų prisitaikymo pavyzdžiai

Gyvūnų mūsų planetoje galima aptikti visur. Visi jie yra prisitaikę prie aplinkos, kurioje gyvena sąlygų. Nuo šalčio saugo kailis ir pūkai. Nuo karščio apsiginti padeda ilgas liežuvis. Išlikti vandenyje padeda aptakus kūnas. Apgauti plėšrūnus jiems padeda nuodai ir blogas kvapas. Apsiginti padeda greitos kojos ir ragai. Plėšrūnai irgi moka “Suktis”. Krokodilas ir didysis baltasis ryklys puikūs medžiotojai.

Augalai irgi prisitaiko prie aplinkos. Vijokliai turi lankstų stiebą ir kibias šaknis. Spygliai neišgarina drėgmės, todėl spygliuočiai nenušąla net tolimoje Šiaurėje. Yra ir mėsėdžių augalų. Augalai taip pat “Ginasi”. Mažiausiai prie aplinkos prisitaikęs gyvas organizmas yra žmogus.

Manoma, kad siauros akys padeda apsiginti nuo smėlio audrų. Tamsi oda labiau prisitaikiusi ištverti karštį.

tags: #organizmu #prisitaikymas #prie #gyvenamosios #aplinkos #6