Понятие окружающая среда, среда обитания. Живой организм как среда жизни

Окружающая среда - это силы и явления природы, вещество и пространство, находящиеся в непосредственном контакте с объектом или субъектом или, другими словами, совокупность абиотических, биотических и социальной сред, совместно оказывающих влияние на людей и их хозяйство.

Среда обитания — это окружающая человека среда, осуществляющая через совокупность факторов (физических, биологических, химических и социальных) прямое или косвенное воздействие на жизнедеятельность человека, его здоровье, трудоспособность и потомство.

Паразитизм — одна из форм взаимоотношений между особями разных видов. Один (паразит) использует другого (хозяина) как источник питания и очень часто как место обитания. Первая попытка охарактеризовать паразитизм принадлежит И. И. Мечникову (1874). Паразитизм широко распространен в природе. Приблизительно 6 — 7% общего числа видов животных — паразиты.

Формы проявления паразитизма разнообразны. Паразиты могут обитать в различных органах и тканях хозяина временно или постоянно. Паразитов называют временными, нападающими на хозяина только для питания (кровососущие насекомые, клещи) или постоянными, обитающими в теле человека и покровах хозяина большую часть жизненного цикла. Различают паразитизм истинный и ложный. При истинном паразитизме взаимоотношения паразита и хозяина закономерны и эволюционно закреплены. Например, половозрелый бычий цепень обитает в кишечнике человека.

Ложный паразитизм связан с тем, что некоторые свободноживущие организмы временно могут стать паразитами.

Взаимоотношения в системе «хозяин – паразит».

1. Механические воздействия связаны с повреждениями тканей, возникающими при контакте с органами прикрепления паразитов (присоски, крючья у цепней, ротовой аппарат у клещей и т.д.).

2. Токсическое влияние связано с воздействием продуктов жизнедеятельности паразитов. Например, пребывание гельминтов в кишечнике человека вызывает потерю аппетита, тошноту, рвоту и другие явления, связанные с интоксикацией организма продуктами жизнедеятельности паразитов.

3. Отнятие пищи — питание паразитов происходит за счет хозяев. Паразиты, в зависимости от вида и локализации, способны поглощать тканевую жидкость, кровь, нанося вред здоровью хозяина. Например, анкилостома, питаясь кровью, вызывает у человека малокровие.

4. Нарушение целостности тканей хозяина органами прикрепления или ротовым аппаратом паразита.

Паразиты, как правило, не приводят к гибели хозяина, чтобы не погибнуть самим. Воздействие хозяина на паразита ослабляет его жизнедеятельность.

Ответные реакции хозяина могут быть общего характера (гуморальные) и местные (клеточные и тканевые). Гуморальные реакции представляют собой иммунные реакции, связанные с выработкой антител в ответ на поступление антигенов паразита. При некоторых паразитарных заболеваниях вырабатывается стойкий иммунитет (например, при лейшманиозе, трипаносомозе). При гельминтозах (например, аскаридозе, энтеробиозе) иммунитет относительный и потому возможны повторные заражения.

31. Популяции: понятие, структура, размер и динамика численности, устойчивость и жизнеспособность.

Популяция - совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений; имеющая большую вероятность скрещиваться друг с другом, чем с особями других популяций.

Структура

1) Половая структура популяции. Численное соотношение полов, т.е. половой состав, и особенно доля размножающихся самок в популяции, имеет большое значение для дальнейшего роста ее численности. Соотношение полов зависит, прежде всего, от биологии вида и сильно различается у моногамных (самец за сезон спаривается с одной самкой) и полигамных животных. Для первых (например, журавли, лебеди) нормой является соотношение полов 1:1. Для вторых (например, морские котики, павианы) типично преобладание самок.

2) Возрастная структура популяций. В каждом возрасте требование особей к среде и устойчивость к отдельным факторам заметно различаются. На ранних стадиях особи, как правило, более чувствительны к любым неблагоприятным факторам, а в зрелом возрасте они обычно выносливее. Возрастной состав популяции определяется несколькими причинами, среди которых можно указать на время достижения половой зрелости, общую продолжительность жизни, длительность периода размножения, продолжительность жизни поколения, частоту приплода, смертность, тип динамики численности.

3) Пространственная структура популяций. Занимаемое популяцией пространство предоставляет ей средство к жизни. Каждая территория или акватория может прокормить лишь определенное число особей. Однако полнота использования ресурсов зависит не только от общей численности особей популяции, но и от их размещения в пространстве. Это хорошо видно на примере растений, «жизненная территория» которых не может быть меньше некоторой предельной величины (злаки – 25–30 см2).

4) Этологическая структура популяций животных. Закономерности поведения животных изучает наука этология. Формы совместного сосуществования в популяции чрезвычайно различны.

При одиночном образе жизни особи популяции независимы и обособлены друг от друга. Однако такое поведение характерно для многих видов лишь на определенных стадиях жизненного цикла. При семейном образе жизни усиливается связь между родителями и потомством. Например, у птиц забота о птенцах продолжается до поднятия их на крыло; у некоторых млекопитающих детеныши воспитываются в семейных группах в течение нескольких лет.

Внутривидовые группировки – стаи, стада, колонии, гаремы. Абиотические условия в большинстве случаев одинаково действуют как на одиночную особь, так и на группу. Иначе влияют на индивида и группу индивидов биотические факторы.

Стаи – подвижные, обычно временные объединения. Скопления животных часто связаны с местами изобилия пищи или достаточно надежными убежищами.

Стада – более длительные и постоянные объединения животных. Они включают особей одного вида, которые сохраняют какое-либо время близость друг к другу, сходно себя ведут, нередко характеризуются одинаковым ритмом активности. Основой группового поведения в стадах являются взаимоотношения доминирования – подчинения.

Колонии – это групповое поселение оседлых животных. Они могут быть длительными или возникать лишь на период размножения (птицы – чайки, гагары и др.).

Гарем – небольшая устойчивая группа размножающихся полигамных животных (серый тюлень, морской котик, кашалот).

Динамика популяций.

Динамика популяции – это процессы изменений ее основных биологических показателей во времени. При этом особое значение в изучении этой динамики придается изменениям численности особей, биомассы и популяционной структуры.

Модели динамики и роста популяции. Любая популяция способна (теоретически) к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды абиотического (прежде всего климат) и биотического (конкуренция, хищники, паразиты, болезни) происхождения. В таком случае скорость роста популяции будет определяться величиной ранее упоминавшегося биотического или репродуктивного потенциала.

Эта динамика описывается уравнением А. Лотки:

(1) где N – численность особей; - время; r – биотический потенциал.

Модель динамики численности популяции при ограниченных (лимитированных) ресурсах предложили Р. Пирл и А. Ферхюльст. В общем виде их уравнение записывается так:

(2) где K – ёмкость среды.

Выражение характеризует так называемое сопротивление среды. Под этим термином понимают совокупность всех «ограничителей» роста популяции (неоптимальная температура, кислотность, соленость, влажность, присутствие хищников, паразитов, нехватка пищи и т.п.).

Уравнение Пирла-Ферхюльста лежит в основе практически всех математических моделей конкуренции, хищничества, симбиоза. Оно описывает наиболее реальный и универсальный тип роста популяций микроорганизмов, животных, растений и человека.

Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменениям условий среды обитания путем обновления и замещения особей. Последние появляются в популяции вследствие рождения и иммиграции (вселения пришельцев), а исчезают в результате смерти и эмиграции. Если интенсивности рождаемости и смертности сбалансированы, то формируется стабильная популяция, и ее численность и ареал обитания сохраняются на одном уровне. При чрезмерном развитии популяции ухудшаются условия существования, что вызывается ее переуплотнением. Согласно правилу пищевой корреляции (Уинни-Эдварде), в ходе эволюции сохраняются только те популяции, скорость размножения которых скоррелирована с количеством пищевых ресурсов среды их обитания. Отступление от этого правила ведет к тому, что популяция остается без пищи и вымирает или снижает темпы размножения, т.е. она становится сокращающейся. С другой стороны, согласно принципу В. Олли, агрегация (скопление) особей, как правило, усиливает конкурентную борьбу между ними за пищевые ресурсы и жизненное пространство, но приводит к повышению способности группы в целом к выживанию. Отсюда вытекает, что как «перенаселение» (т.е. повышенная агрегация особей), так и «недоселенность» (отсутствие агрегации) могут быть лимитирующим фактором.

Гомеостаз популяции. В природных условиях численность популяций испытывает постоянные колебания, их амплитуда и период зависят от особенностей вида и от условий среды обитания. Кроме указанных нерегулярных колебаний у ряда организмов выявлены периодические колебания численности с относительно постоянной длительностью цикла, например связанные с периодическими колебаниями активности Солнца.

Факторы, которые влияют на численность популяции, разделяют на не зависящие и зависящие от ее плотности. Установлено, что к первым относятся прежде всего абиотические факторы. Продолжительная засуха, суровая зима, ураган могут способствовать резкому снижению численности самых разных популяций, причем независимо от их первоначальной плотности. К зависящим от плотности относится подавляющее большинство биотических факторов (конкуренция, хищники, обеспеченность кормом, инфекции и др.). Здесь имеет место в ряде случаев монотонная зависимость: с повышением плотности популяции сильнее влияют указанные факторы. Способность популяции поддерживать определенную численность своих особей называется гомеостазом популяции. В основе этого важнейшего, эволюционно приобретенного свойства лежат изменения физиологических особенностей, роста, поведения каждой особи в ответ на увеличение или уменьшение числа членов популяции, к которой эта особь принадлежит.

Вышеизложенное говорит о том, что популяции присуще важнейшее свойство – саморегуляция.

Устойчивость популяции, ее относительная самостоятельность и индивидуальность зависят от того, насколько структура и внутренние свойства популяции сохраняют свои приспособительные черты на фоне изменчивых условий существования. Именно в поддержании динамического равновесия со средой и заключается принцип гомеостаза популяции как целостной биологической системы.

Под влиянием ухудшения условии жизни размножение ослабевает, падает устойчивость популяций к факторам смертности, прекращается рост численности и начинается его спад. На этой фазе активизируется значение хищников, паразитов и патогенов для уменьшения численности. Снижается устойчивость к пестицидам.

Устойчивость повышается с увеличением числа поколений, подвергшихся действию инсектицида или акарицида. Появление устойчивости значительно ускоряется и уровень ее повышается при одновременном воздействии препарата на вредителя в фазе личинки и имаго сравнительно с воздействием на него только в фазе имаго. Насекомые или клещи, выработавшие устойчивость, могут сохранять ее в ряде поколений неизмененной без дополнительного применения пестицида. При прекращении его воздействия устойчивость к нему постепенно снижается.

Жизнеспособность - 1) способность особи (или популяции) жить и давать потомство. Ж. популяции определяется плодовитостью, длительностью периода размножения и количеством достигших половозрелости особей. 2) Способность особи выживать до определённого момента жизненного цикла, например до начала периода размножения.