Влияние окружающей среды на биологический возраст популяции.

Первая группа представлена растениями, которые произрастают на бедныхпочвах и довольствуются небольшим количеством питательных элементов.Мезотрофы –это растения, которые умеренно требовательные к питанию. Они произрастают на не очень богатыхпочвах. Эутрофыпроизрастают на плодородных почвах,они предъявляют высокие требования к питанию. Все вышесказанное говорит о том, что формы организмов очень сильно зависят от условий среды, в которой они обитают, а значит, и отражают, как в зеркале, эти условия. Животные также подразделяются на экологические группы [26].Экологические группы по температуреАктивная жизнедеятельность организмов животных в среднем требует достаточно узкого диапазона температур.Данный диапазон ограничен критическими порогами замерзания воды и тепловой денатурации белков. Он составляетот 0 до +50 °C.Границы оптимальных температур соответственно еще более узкие. Существуют экологические группы животных, оптимальные условия которых сдвинуты в сторону, как низких температур, так и высоких.Виды, которые предпочитают холод, получили название криофилов.Необходимо отметить, что свыше 80% биосферы земли относится к постоянно холодным областям, в которых температура ниже +5°C.К ним относятся:- глубины Мирового океана;-пустыни Арктики и Антарктиды;- тундры;- высокогорья. Виды животных, обитающие здесь,имеют повышенную холодостойкость [26]. Особенностями строения их тела, которые позволяют им эффективно снижать энергию активации молекул и поддерживать клеточный метаболизм при температурах, равных практически нулю.Также у них есть механизмы, предотвращающие образование внутри клетокльда. В клетках макромолекулярных веществ происходит накопление антифризов, снижающих точку замерзания жидкостей в теле, тем самым препятствуя образованию льда в организме. Выносливость к замерзанию связана с временным прекращением активного состояния (гипобиоз или криптобиоз). Образование кристаллов льда внутри клеток приводит к необратимому нарушению их ультраструктуры, что неизбежно вызывает гибель организма. Но, как показали исследователи, многие криофилы способны переносить образование льда внутри клеток, что в конечном итоге повышает их устойчивость. Термофилыотносятся к экологической группе видов, оптимальные условия которых находится в области высоких температур. Термофилиянаблюдается у многих представителей микроорганизмов и животных, которые встречающихся в следующих местах [33]:- горячие источники;- поверхность прогреваемых почв;-разлагающиеся органические остатках при их саморазогревании.У разных групп организмов верхние температурные пределы активной жизни отличаются. Наиболее устойчивы с этой точки зрения бактерии. Экспериментально у бактерий обнаружена способность к росту и делению клеток при температурах свыше +110 °C. Также обнаружена способность бактерийрасти в практически кипящей воде. Термостабильность белков бактерий создается за счет следующих факторов:-небольшие изменения в их первичной структуре;-наличие добавочных слабых связей, которые определяют укладку молекул [33]. Среди эукариотных животных также имеются термофилы, но у них к высокой температуре уровень толерантности ниже, чем у бактерий. Амебы и инфузории имеют возможность размножаться до температуры в +54–56 °С. Критические температуры тела у некоторых животныхмогут достигать +48–49 °С. Для большинства видов животных температуры тела свыше +43–44 °С, несовместимы с жизнью.С усложнением организации живых организмов способность их при высоких температурах проявлять активностьснижается.Латентное состояние иузкая специализация раздвигают намного границы жизни по отношению к отдельным факторам окружающей среды. Если средний температурный предел активности организма лежит от 0 до +40–45 °С, то специализированный вид (термофилы и криофилы) расширяет его от -10 до +110 °C.При нахождении ванабиозе и криптобиозе некоторые организмы выдерживают температуру, которая близки к абсолютному нулю намного превышает точку кипения виды [33].Температура тела организмов по-разному реагирует на температуру окружающей среды. В организме баланс тепла складывается из его расхода и прихода. Внешнюю тепловую энергию, тепло организм получает от более нагретой окружающей среды. Внутреннее тепло вырабатывается в результате обмена веществ. В результате своей жизнедеятельности любой организмв окружающую средувыделяет тепло.Активность большинства организмов зависит, прежде всего, от тепла, которое поступает извне, а температура его тела – от хода внешних температур. Такие организмы получили название пойкилотермных, что означает изменчивость теплового режима их. Пойкилотермностьприсуща всем микроорганизмам, растениям, грибам, беспозвоночным животным и большей части хордовых. Млекопитающие и птицы относятся к гомойотермным, что означает их способностьподдерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры среды.Среди истинно гомойотермных животных выделяет группу гетеротермных [33].В нее входят организмы, которые впадают в спячку или временное оцепенение. Часть организмов поддерживают свою жизнь преимущественно за счет поступления тепла из окружающей среды, другая часть – за счет тепла, которое вырабатывается самим организмом.Все живые организмы потенциально эндотермны, но они отличаются друг от друга по уровню обмена и возможностям сохранения тепла. Нарушения теплового баланса приводят к изменению температуры тела. Температура пойкилотермных организмов изменяется вслед за температурой окружающей среды. Для противостояния тепловому режиму местообитания у них недостаточновыработки и сохранения собственного тепла. В этом случае реализуется два основных пути адаптации: специализация и толерантность.Специализированные виды приспособлены к жизни только там, где колебания температур наблюдаются только в узких пределах. Выход за эти пределы для них смертелен ]33\. Другой путь адаптации пойкилотермных видов – развитие устойчивости клеток и тканей к широкому колебанию температур.Он связан с торможением периодически обмена веществ и перехода организма в латентное состояние, когда температура среды отклоняется сильно от оптимальных значений.Знание зависимости темпов роста и развития от внешних температур дает возможность рассчитать прохождение жизненного цикла организмом в конкретных условиях. После угнетения холодом нормальный обмен веществ у конкретных видов восстанавливается при совершенно определенной температуре.Некоторые пойкилотермныеорганизмы, которые проживают в условиях переменных температур, поддерживают практически постоянный уровень обмена веществ в достаточнобольших пределах изменения температуры тела. Явление называется температурной компенсацией и происходит главным образом за счет биохимических адаптаций [33]. Температурная компенсация для каждого вида возможнытолько в определенном диапазоне температур. Биохимическая адаптация при всей ее эффективности не является главным механизмом противостояния неблагоприятным условиям. Она вырабатывается только тогда, когда невозможны другие способы избежатьизменений температурыНекоторые пойкилотермные организмыимеют возможность частичной регуляции теплообмена. Важнейшая особенность пойкилотермных животных – их подвижность.Они активно выбирают местообитания с более благоприятными условиями.Животные, которые обладают мускулатурой, производят гораздо больше собственного, внутреннего тепла. Поэтому по сравнению с растениями животные обладают более разнообразными возможностями регулировать, временно или постоянно, температуру собственного тела.У пойкилотермных животных основной способ регуляции температуры тела –поведенческие [33]:-перемена позы тела;-нахождение благоприятных мест обитания;- создание микроклимата (сооружение гнезд,рытье нор).У некоторых пойкилотермных животных эффективно действует и механизм испарительной терморегуляции.Но, несмотря на возможности поведенческой и физической терморегуляции, пойкилотермные животные могут осуществлять ее только в узком диапазоне температур. Основные отличия гомойотермных животных от пойкилотермных организмов следующие: -большое количество внутреннего тепла;-наличие эффективно работающих терморегуляторных механизмов;- постоянное протекание физиологических процессов в оптимальном температурном режиме.Гомойотермные животные сохраняют постоянный тепловой баланс в теле. Организм теплокровного животного не может быть временно приостановлен. Они всегда вырабатывают определенный минимум тепла, обеспечивающего работу всех органов [33]. Теплокровным животным свойственна химическая терморегуляция – рефлекторное увеличение теплопродукции в ответ на понижение температуры среды. В отличии от пойкилотермным при действии холода в организме теплокровных животных окислительные процессыусиливаются. У многих животных сначала наблюдается мышечная дрожь, приводящая к выделению тепловой энергии. Поддержание температуры за счет возрастания теплопродукции требует большого расхода энергии, поэтому животные при усилении химической терморегуляции нуждаются в пищеилиим приходится тратить жировые запасы, которые были накоплены ранее. Усиление химической терморегуляции поэтому имеет свои пределы, обусловленные возможностью добывания пищи. Такой путь терморегуляции зимой при недостатке корма экологически невыгоден. В пределах некоторого диапазона внешней температуры гомойотермные животные поддерживают температуру тела за счет физической терморегуляции, которая заключается в сохранениитепла в теле животного. Также возможна защита от перегрева за счет увеличения теплоотдачи во внешнюю среду [33].Способы физической терморегуляции разнообразны:- рефлекторное сужение и расширение кровеносных сосудов кожи;- изменение теплоизолирующих свойств меха и перьевого покрова;-противоточный теплообмен;- регуляцию испарительной теплоотдачи.Отношение поверхности тела животного к его объему имеет немаловажное значение для поддержания температурного баланса. Связь пропорций и размеров тела животного с климатическими условиями была отмечена в XIX в. Если два близких вида теплокровных животных отличаются размерами, то более крупный обитает в более холодном, а более мелкий – в теплом климате. Если температура среды превышает верхнюю границу термонейтральной зоны, животным приходится затрачивать дополнительную энергию на испарительную терморегуляцию.Отдачи тепла может осуществляться испарение воды при потоотделении или через влажные слизистые оболочки верхних дыхательных и путей полости рта. Способность образовывать пот у разных видов различна. Регуляция температуры через испарение требует траты организмом воды и поэтому она возможна не во всех условиях существования.Для теплокровных животных поведенческие способы регуляциитеплообмена не менее важны, чем для пойкилотермных.Они также чрезвычайно разнообразны.В ряде случаев гомойотермные животные для терморегуляции используют групповое поведение [33]. Сочетание способов физической,химической, поведенческой терморегуляции позволяет гомойотермным животным поддерживать на фоне широких колебаний внешней температурысвой тепловой баланс.Для животных свет является необходимым условием видения, зрительной ориентации в пространствеи получения информации. Полнота зрительного восприятия окружающей среды у животных определяется степенью эволюционного развития. Начало процесса восприятия света осуществляется с фотохимических изменений молекул зрительных пигментов.Затем происходит возникновение электрического импульса. Способность к объемному видению определяется углом расположения глаз и степенью перекрывания их полей зрения. У животных, с глазами, расположенными по бокам головы, зрениемонокулярное и плоскостное [42].Также развитие зрения и его особенностей зависят от экологической обстановки и образа жизни конкретных видов организмов.Глаза у постоянных обитателей пещермогут быть частично или полностью редуцированы.В значительной мере способность к различению цвета зависит от того, при каком спектральном составе излучения существует или активен вид. Жизнь при сумеречном освещении приводит часто к гипертрофии глаз, что означает огромные глаза, которые способны улавливать незначительный свет. Воду животные получают с питьем, сочной пищей и в результате метаболизма.Некоторые животные могут впитывать воду через покровы из влажного воздуха.Потери воды у животных происходят через испарение, путем выведения мочи из тела и непереваренных остатков пищи.Хотя животные могут выдерживать кратковременные потери воды, но в целом расход ее должен постоянно возмещаться. Потери воды приводят к гибели скорее, чем голод [42].Виды, которые получают воду главным образом через питье, очень сильно зависят от наличия водопоев. Это характерно особенно для крупных млекопитающих. Для животныхочень важнавлажность воздуха, так как от нее зависит количество испарения с поверхности тела.У животных способы регуляции водного баланса разнообразнее, чем у растений:поведенческие, морфологические и физиологические.К числу поведенческих приспособлений относятся:- поиск водопоев;- выбор мест обитания;- рытье нор. К морфологическимспособам относятся образования, которые способствуют задержанию воды в теле [42]:- раковины улиток;- ороговевшие покровы рептилий;- развитие эпикутикулы у насекомых.Физиологическиеприспособления– это способность:-образовывать метаболическую влагу;- экономить воду при выделении кала и мочи;- развивать выносливость к обезвоживанию организма.Таким образом, активность и жизнедеятельность живых организмов впрямуюзависит от многих факторов окружающей среды. Поэтому изменение их приводит к изменениям в организмах, а порой и к их гибели.ЗаключениеЭкологические исследования показали, что если нарушить природное равновесие в какой-либо экосистеме, то это может вызвать непредсказуемые последствия, которые часто оказываются опасными для людей и многих других живых организмов. В процесс работы были изучены исследования известных российских и зарубежных ученых в области биологии и экологии. На основе анализа сделаны следующие основные выводы:1. Популяция в экологии- этоисторически сложившаяся естественная совокупность особей данного вида, которые связаны между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района. Популяция может быть географической и экологической. У каждойиз популяций своя определённые структураи численность и амплитуду колебаний этой численности.2. На практике очень важно изучать структуру и динамику популяций. Не зная закономерностей жизнедеятельности какой-либо популяции, нельзя рационально использовать природных ресурсов.3. Человек, влияя на растительный и животный мир прямо или косвенно, всегда воздействует только на популяции.При этом он меняет параметры и структуру популяции и зачастую нарушаетее соответствие реальным условиям существования.4. Численность популяции не бывает постоянной.И в любой природной системе по законам экологии поддерживается только та численность особей, отвечающая в наибольшей степени интересам воспроизводства. Режим численности определяется постоянно действующими регулирующимиэкологическими факторами.5. Низкая плодовитость свойственна видам, проявляющим большую заботу о потомстве.Высокая плодовитость говорит о плохих условиях выживания.Путем обновления и замещения особей популяция приспосабливается к изменению условий окружающей среды.6. Если поместить популяцию в стабильную среду, из которой искусственно удалены все ограничивающие и негативные факторы, то численность популяции будет возрастать по экспоненциальному закону.Динамика популяции отражает соответствие выживаний организма реальным условиям окружающей среды. Антропогенные воздействия способны существенно влиять на динамику популяций, отклоняя сложившиеся исторически типы от установившей нормы.7. В популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.8. Связи между популяциями поддерживают вид как единое целое. Длительная и полная изоляция популяций приводит обычно к образованию новых видов.9. Популяции классифицируются по их пространственной и возрастной структуре, по постоянству приуроченности или смене сред обитания и другим экологическим критериям.Популяции различаются по размерам и степени генетической самостоятельности, длительности существования, способу размножения особей.10. Для обеспечения экологического баланса необходимо знать законы образования, размножения, самовоспроизведения, связи и взаимодействие между особями внутри популяции и особями из других популяций.11. Биологический возраст или возраст развития определяется как соответствие индивидуального уровня среднестатистической норме некой популяции.Биологический возраст отражает неравномерность развития, зрелости и старения отдельных физиологических систем. Также онотражаетдинамику возрастных изменений возможностей организма с точки зрения. Возраст биологический может опережать или отставать от возрастахронологического. Биологический возраст характеризует уровень развития морфологических структур, достигнутый отдельным индивидом.12. Возрастная структураопределяется соотношением различных возрастных групп особей в популяции. Возрастное или онтогенетическое, состояние определяется физиолого-биохимическим состоянием особи. Данное состояние отражает определенный этап онтогенеза. 13. Особи одного возраста функционально могут быть сходны, но при этом иметь разный абсолютный и календарный возраст. Абсолютный возраст измеряют временем жизни организма или когорты особей в популяции от момента появления особи до времени наблюдения. 14. В нормальнойрастущей популяции число особей старшего возраставсегда меньше числа молодых особей. В устойчиво существующей популяции соотношение возрастов практически равномерное. В угнетенных и вымирающих популяциях доля старых особей вышедоли молодых особей.15. Основой выделения возрастных состояний у растений является комплекс качественных признаков. Выражением онтогенетических состояний являются морфологические изменения.Они визуально легко улавливаются и коррелятивно связаны с другими возрастными изменениями организма.16. У животных выделение возрастных групп затруднено. Внимание чаще всего уделяется времени перехода особи в генеративное состояние. У разных видов возраст половой зрелости наступает в разные сроки. В разных популяциях сроки созревания особей одного вида также разные. 17. Особи разных возрастных групп, как у растений, так и у животных, которые неизбежно развиваются в разных условиях, заметно отличаются не только морфологическимипоказателями, но и количественными. Они имеют физиологические и биологические различия. И играют разную роль в сложении сообществ и в биоценотических отношениях. 18. Под окружающей средой понимается целостная система взаимосвязанных антропогенных и природных явлений, в которых жизнедеятельность живых организмов. 19. Под средой обитаниярастений и животных, а также человека понимается часть природы, окружающая живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Свойства и элементы среды изменчивы и многообразны. Любойорганизм живет в сложном, меняющемся мире и постоянно приспосабливается к нему за счет регулирования своей жизнедеятельность.20. Свойства или элементы среды, которые непосредственно воздействуют на организмы, получили названиеэкологических факторов. Факторы среды могут быть необходимыми или вредными для живых существ.способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Среди экологических факторов них выделяют абиотические, биотические и антропогенные.21. Организмы по-разному реагируют на факторы окружающей среды: тепло, влагу, свет и питание. Одни из них живут в тени, другие развиваются нормально только в условиях хорошего освещения. Одни из них легко переносят засуху и им нужнонезначительное количество влаги, другим необходимо большое количество влаги, а третьи живут в воде.22. Ряд организмов имеет системы адаптации а факторам окружающей среды.23. Таким образом, активность и жизнедеятельность живых организмов впрямую зависит от многих факторов окружающей среды. Поэтому изменение их приводит к изменениям в организмах, а порой и к их гибели.Список литературыАгаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. Избранные лекции. М.: Крук, 1994. 256 с.Айала Ф.Дж., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3 т. М.: Мир, 1987, 1988.295,368,335 с.Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки: В 3 т. 2-е изд. М.: Мир, 1994. 1560 с.Андреев В.П., Марков А.Г., Дубенская Г.И. и др. Биология. Толковый словарь (с англ. эквивалентами). СПб: Лань, 1999. 448 с.Андреева И.И., Родман Л.С. Ботаника. Учебник. 2-е изд. М.: Колос С, 2002. 488 с.Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: Особи, популяции и сообщества: В 2 т. М.: Мир, 1989. 1144 с.Биологический энциклопедический словарь / Под ред. М.С.Гилярова. 3-е изд. М.: Сов.энциклопедия, 1999. 863 с.Ботаника: Морфология и анатомия растений. Учеб.пособие / Васильев А.Е.,Воронин Н.С., Еленевский А.Г. и др. 2-е изд. М.: Просвещение, 1988. 478 с.Вернадский В.И. Биосфера. М.: Мысль, 1967. 376 с.Вернадский В.И. Начало и вечность жизни. М.: Советская Россия, 1989. 704 с. Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М.: Прогресс-Традиция, 1999. 640 с.Глазко В.И., Глазко Г.В. Толковый словарь терминов по общей и молекулярной биологии, общей и прикладной генетике, селекции, ДНК-технологии и биоинформатике. В 2-х томах. М.: ИКЦ «Академкнига», Изд-во «Медкнига», 2008. 1201 с.Грант В. Эволюционный процесс: Критический обзор эволюционной теории. М.: Мир, 1991. 488 с.Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3 т. М.: Мир, 1990. 1069 с.Диксон Дж., Скура Л., Карпентер Р., Шерман П. Экономический анализвоздействий на окружающую среду. М.: Вита-Пресс, 2000. 272 с.Жизнь животных: В 7 т. / Гл. ред. В.Е.Соколов. 2-е изд. М.: Просвещение, 1983- 1988.Жизнь растений. В 6 т. / Гл. ред. А.А.Федоров. М.: Просвещение, 1976-1982.Иллюстрированная энциклопедия животных / Пер. с англ. М.: ТЕРРА - Книжн. клуб, 1999. 616 с.Иорданский Н.Н. Эволюция жизни: Учеб.пособие. М.: Изд. центр «Академия», 2001. 432 с.История биологии с древнейших времен до начала ХХ века / Под ред.С.Р.Микулинского. М.: Наука, 1972. 563 с.Ичас М.О. О природе живого: механизмы и смысл. М.: Мир, 1994. 496 с.Кайданов Л.З. Генетика популяций: Учебник. М.: Высш. шк., 1996. 320 с.Константинов В.М., Наумов С.П., Шаталова С.П. Зоология позвоночных: Учебник для вузов. М.: Академия, 2000. 494 с.Крик Ф. Жизнь как она есть: её зарождение и сущность. Москва: Институткомпьютерных исследований. 2002. 160 с.Медников Б.М. Биология: формы и уровни жизни. Пособие для учащихся. М.: Просвещение, 1995. 415 с.Методы оценки ущерба биоресурсам: Сб. нормативно-правовых документов и их аналитический обзор. Гос. комитет Российской Федерации по охране окружающей среды. М.: 2000. 240 с.Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Основы общей экологии. Учебное пособие / Под ред. Г.С.Розенберга. М.: Университетская книга. 2005. 240 с.Павлинов И.Я., Крускоп С.В., Варшавский А.А., Борисенко А.В. Наземные звери России. Справочник-определитель. М.: Изд-во КМК, 2002. 298 с.Пехов А.П. Биология с основами экологии. СПб: Лань, 2000. 672 с.Пучковский С.В. Эволюция биосистем: Факторы микроэволюции и филогенеза в эволюционном пространстве-времени. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та. 1994. 340 с.Пучковский С.В. Избыточность жизни / Удм. гос. ун-т. Ижевск. 1998. 376 с.Пучковский С.В. Эволюция и экология 2: Проблема биологического разнообразия / Удм. гос. ун-т. Ижевск. 1998. 110 с.Пучковский С.В. Биология: Учеб.пособие / УдГУ. Ижевск, 2011. 297с.Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника: В 2 т. 1990. 692с.277Реймерс Н.Ф. Популярный биологический словарь. М.: Наука. 1991. 544 с.Савинов А.Б. Биосистемология (системные основы теории эволюции и экологии):Учеб.пос. Н. Новгород: ННГУ, 2006. 205 с.Солбриг О., Солбриг Д. Популяционная биология и эволюция. М.: Мир, 1982. 488 с.Флиндт Р. Биология в цифрах. Сборник таблиц, включающих более 10000 данных.М.: Мир, 1992. 304 с.Фёдорова А.И., Иванова Е.Ю. Биология (теория и практика): учебное пособие длявузов. Воронеж: Изд-во Воронежск. гос. ун-та, 2008. 308 с.Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных. Учебник для вузов. М.: Владос, 2002. 592с.Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. пособие. 2-е изд.Новосибирск: Сиб. Унив. Изд-во, 2005. 496 с.Чернова Н.М., Былова А.М. М.: Дрофа. 2004. 410 с.Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение: Учеб. Для биол. спец. вузов.Изд. 6-е, испр. М.: Высш. шк., 2006. 310 с.