Гомеостатические реакции организмов

Федеральное агентство  по образованию Российской Федерации

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра геоэкологии  и природопользования

 

                                                         Допустить к защите

                                    «____»__________________2013 г.

                                                          Научный руководитель –доцент, канд.био.наук,

                                        __________________          Л.Л.Кныр

             Подпись

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 ГОМЕОСТАТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМОВ

 

 

 

 

 

Работу выполнила  Андрущенко Анастасия Николаевна___________________

                                                                       ^{Фамилия Имя Отчество}

Факультет            географический_________________________________

Направление        022000.62 – «Экология и природопользование»______

Нормоконтролер доц., канд. биол. наук                            Ю.А. Постарнак

                                                               ^{должность, учен.степень       Подпись     Дата                     Ф.И.О.}

 

 

 

 

Краснодар 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………...4

1 Реакции организмов и  скорость реакции…………………………………………...6

2 Терморегуляция в жарком  климате пустынь……………………………………...14

   2.1 Значение размеров тела…………………………………………………………14

   2.2 Испарение: потоотделение и учащенное дыхание……………………………19

3 Спячка, диапауза…………………………………………………………………….25

3.1 Спячка……………………………………………………………………………...25

   3.1.1 Эстивация и гибернация………………………………………………….......25

   3.1.2 Температура тела и потребление кислорода………………………………...27

   3.1.3 Механизмы регуляции………………………………………………………..30

   3.1.4 Выход из торпидного состояния («пробуждение»)…………………………31

   3.2 Диапауза…………………………………………………………………………33

   3.2.1 Фотопериодизм, как сигнал для диапаузы…………………………………..34

4 Запасание пищи и изменение среды.………………………………………………36

   4.1 Запасание пищи…………………………………………………………………36

   4.1.1 Тайники………………………………………………………………………...36

   4.1.2 Кладовые………………………………………………………………………37

   4.1.3 Запасание пищи для потомства………………………………………………38

   4.2 Изменение среды………………………………………………………………..40

5 Миграции и периоды покоя………………………………………………………...41

  5.1.1 Ежесуточные и приливно-отливные миграции……………………………...41

  5.1.2. Сезонные переселения из одного местообитания в другое ………………..42

  5.1.3. Миграции на большие расстояния …………………………………………..43

  5.1.4. Миграции по схеме «один раз туда-один раз обратно» ……………………45

  5.1.5. Переселения в «один конец» ………………………………………………...46 5.2 Период покоя……………………………………………………………………...47

5.2.1. Покой растений в вегетативных фазах……………………………………….51

6 Примеры эфемеров и  эфемероидов Красной книги Краснодарского  края и их гомеостатические  реакции……………………………………………………………52 6.1 Гомеостатические реакции на конкретном примере……………………………56

Заключение…………………………………………………………………………….58 

Список использованных источников………………………………………………...59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

           Гомеостаз (от греч. homoios − тот же, statos − состояние) − способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять относительное динамическое постоянство своей структуры и свойств. Поддержание гомеостаза − это непременное условие существования как отдельных клеток и организмов, так целых биологических сообществ и экосистем.

Термин «гомеостаз» введен в 1932 г. американским физиологом У. Кэнноном для характеристики процессов, обеспечивающих устойчивость и постоянство внутренней среды отдельного организма, и впоследствии распространен на живые системы  разных уровней организации.

В гомеостазе (устойчивости) живых систем выделяют:

−выносливость (живучесть, толерантность − способность переносить изменения среды без нарушения основных свойств системы;

−упругость (резистентность, сопротивляемость) − способность быстро самостоятельно возвращаться в нормальное состояние из неустойчивого, которое возникло в результате внешнего неблагоприятного воздействия на систему [Николайкина, 2004, с. 18].

Затронутая тема весьма актуальна, так как позволяет более подробно изучить гомеостатические реакции на конкретных примерах организмов и рассмотреть данные реакции у эфемероидов Красной книги Краснодарского края.

Наиболее часто использовались книги Шилова И.А и Бигон М. посвящённых изучению физиологической  экологии, а также были рассмотрены  очерки из Красной книги Краснодарского края [2007].

Целью моей работы является изучение гомеостатических реакций  организмов. В соответствии с поставленной целью в данной работе были выделены следующие задачи:

−определить реакции организмов и скорость реакции,

−рассмотреть процесс терморегуляция в жарком климате пустынь у организмов,

−дать определение таким понятиям как спячка, диапауза,

−охарактеризовать такие реакции как запасание пищи и изменение среды,

−дать определение понятия миграции и периоды покоя.

−привести примеры эфемеров и эфемероидов Красной книги Краснодарского края и их гомеостатические реакции.

Работа излагается на 56 страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, который включает в себя 20 наименований.  В работе представлены 15 рисунков и 1 таблица.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         1 Реакции организмов и скорость реакции

Животные и растения вынуждены  приспосабливаться к множеству  факторов непрерывно изменяющихся условий  жизни. Динамичность экологических  факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматичких, геологических процессов, которые  выполняют управляющую роль по отношению  к живым организмам.

Признаки, способствующие выживанию  организма, постепенно усиливаются  под действием естественного  отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим условиям. Приспособление может происходить  на уровне клетки, тканей и даже целого организма, затрагивая форму, размеры, соотношение органов и т. п. Организмы  в процессе эволюции и естественного  отбора вырабатывают наследственно  закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в  изменившихся экологических условиях, т. е. происходит адаптация [Шилов, 1993, с.87].

Адаптация-приспособление организмов к среде − фундаментальное свойство живой природы. Среда обитания любого живого существа, с одной стороны, медленно и неуклонно изменяется на протяжении жизни многих поколений соответствующего биологического вида, а с другой стороны, она предъявляет организму разнообразные требования, меняющиеся в короткие отрезки индивидуальной жизни [Степановский, 2001, c.135].

Любой организм в среде  своего обитания подвергается воздействию самых разнообразных климатических, эдафических и биотических факторов.

Какими бы разными по природе  ни были экологические факторы, результаты их действия экологически сравнимы, поскольку они всегда выражаются в изменении жизнедеятельности организмов, что в конечном итоге приводит к изменению численности популяции. Рассмотрение этой зависимости позволяет отметить следующие ее закономерности:

1) при определенных значениях  фактора создаются условия, наиболее  благоприятные для жизнедеятельности организмов; эти условия называются оптимальны ми, а соответствующая им область на шкале значений фактора-оптимумом;

Рисунок 1−Влияние интенсивности фактора на жизнедеятельность организмов [по: Бродскому, 1989, с.43]

−чем больше отклоняются значения фактора от оптимальных, тем сильнее угнетается жизнедеятельность особей; в связи с этим выделяется зона их нормальной жизнедеятельности;

−диапазон значений фактора, за границами которого нормальная жизнедеятельность особей становится невозможной, называется пределами выносливости; различают нижний и верхний пределы выносливости.

Так называемая экологическая  толерантность охватывает диапазон от нижнего предела, или нижнего пессимума (ему соответствует экологический минимум на шкале значений фактора), до верхнего предела, или верхнего пессимума (экологический максимум). Представление о лимитирующем влиянии экологического максимума наравне с влиянием экологического минимума ввел В. Шелфорд, сформулировавший «закон» толерантности. После 1910 г. по «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования для многих растений и животных.

Большинство обитателей моря приспособлены к высокой солености воды, понижение концентрации солей в воде для них губительно. Для жителей пресных водоемов также характерны узкие пределы выносливости, но уже к низкому содержанию солей в воде. Существует и третья группа организмов, которые способны выносить очень большие изменения солености воды и зачастую могут жить как в пресноводных, так и в морских водоемах (трехиглая колюшка, рачок Artemia salina и др.).

Меняется ли зависимость  жизнедеятельности от интенсивности действия экологического фактора в пространстве и времени? Для решения этого вопроса исследовали действие температурного фактора на медуз Amelia aurita Канады и Флориды. Оказалось, что особи, собранные в северной части ареала, у берегов Канады, имеют максимальную скорость сокращения колокола при 18°С, что соответствует средней естественной температуре воды, тогда как особи, выловленные у берегов Флориды, имеют максимум скорости сокращения колокола при 29°С. Иными словами, особи северной и южной популяций характеризуются разным температурным оптимумом. Другой пример: некоторые особи кольчатого червя рода Nereis обитают в лагунах литоральной зоны побережья Румынии, которые отделились от Черного моря по крайней мере 60 лет назад. Особи кольчатого червя приспособились к очень высокой солености−62%. Если их выпустить в Черное море, они погибнут. В свою очередь, особи того же вида, обитающие в Черном море, при переносе в лагуны также погибают.

           Из приведенных примеров видно, что реакция на экологические факторы у особей одного вида меняется в пространстве. Хотя организмы наиболее хорошо приспособлены к тому, чтобы функционировать в некотором узком диапазоне условий среды, популяция данного вида нередко подразделяется на группы с различными экологическими требованиями, встречающиеся, в соответствии с этими требованиями, в местах с неодинаковыми экологическими условиями в пределах ареала данного вида. Приспособления, весьма полезные для вида в условиях одной части его ареала, могут не столь хорошо соответствовать условиям в других его частях. Ботаники давно заметили, что внутри многих видов имеются группы растений, по морфологическим признакам соответствующие своим местообитаниям.

Рисунок 2−Зависимость частоты сокращений колокола медузы Amelia aurita от температуры воды а-канадская популяция, 6-флоридская  популяция [по:  Дажо,  1994, с.57].

Из приведенных примеров видно, что реакция на экологические факторы у особей одного вида меняется в пространстве. Хотя организмы наиболее хорошо приспособлены к тому, чтобы функционировать в некотором узком диапазоне условий среды, популяция данного вида нередко подразделяется на группы с различными экологическими требованиями, встречающиеся, в соответствии с этими требованиями, в местах с неодинаковыми экологическими условиями в пределах ареала данного вида. Приспособления, весьма полезные для вида в условиях одной части его ареала, могут не столь хорошо соответствовать условиям в других его частях. Ботаники давно заметили, что внутри многих видов имеются группы растений, по морфологическим признакам соответствующие своим местообитаниям.

Рассмотрим теперь, как  меняется реакция организмов на экологические факторы в астрономическом времени. Следует заметить, что обе временные зависимости − возрастная и астрономическая − могут быть тесно связаны друг с другом, особенно у организмов с короткими жизненными циклами. Прежде всего, проанализируем сезонную динамику реакции видов. Сезонная периодичность относится к числу наиболее общих явлений в природе; она ярко выражена в умеренных и северных широтах. Ведущее значение для сезонной периодичности имеет годовой ход температуры, она же определяет чередование стадий покоя и активности. Состояние зимнего покоя характерно для многих видов животных и растений, но особенно хорошо оно выражено у организмов, не способных поддерживать высокую температуру своего тела, т. е. у растений, всех беспозвоночных животных и низших позвоночных (рыбы, амфибии, рептилии). Эти группы животных называются пойкилотермными (в противоположность гомойотермным, или теплокровным).