ОСНОВНЫЕ ПУТИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ К СРЕДЕ.




 

Многие организмы в течение жизни периодически испытыва­ют влияние факторов, сильно удаляющихся от оптимума. Им приходится переносить и силь­ную жару, и сильные морозы, и летние засухи, и пересыхание водоемов, и нехватку пищи. Как приспосабливаются они к таким экстремальным ситуациям, когда нормальная жизнь сильно за­труднена?

При ухудшении условий сре­ды многие виды способны при­останавливать свою жизнедея­тельность и переходить в состо­яние скрытой жизни. Это явление было обнаружено в начале XVIII столетия Антони ван Ле-венгуком, который впервые на­блюдал в сделанный им микро­скоп мир мелких организмов. Он заметил и описал, что некоторые из них могут полностью высы­хать на воздухе, а затем «ожи­вать» в воде. В высушенном со­стоянии они кажутся полностью безжизненными. Позднее такое состояние мнимой смерти было названо анабиозом (ана - нет, биос - жизнь).

Глубокий анабиоз - это прак­тически полная остановка обме­на веществ. В отличие от смерти организмы могут при этом возвращаться к активной жизни. Переход в состояние анабиоза чрезвычайно расширяет возмож­ности выживания организмов в самых суровых условиях. В опы­тах высушенные семена и споры растений, некоторые мелкие жи­вотные - коловратки, нематоды выдерживают длитель­ное время температуры жидкого воздуха (-190°С) или жидкого водорода (-259,14° С).

Состояние анабиоза возможно лишь при полном обезвоживании организмов. При этом важно, чтобы потеря воды клетками тела не сопровождалась наруше­нием внутриклеточных структур. Большинство видов к этому не способно. Например, в клетках высших растений имеется обычно большая центральная вакуоль с запасом влаги. При высыхании она исчезает, клетка меняет фор­му, сжимается, и ее внутреннее строение нарушается. Поэтому глубокий анабиоз в природе встречается редко. Однако замед­ление жизнедеятельности в не­благоприятных условиях - явле­ние широко распространенное. Клетки тела при этом частично обезвоживаются, происходит так­же и другая перестройка их со­става. Состояние организмов, близкое к анабиозу, называют скрытой жизнью. В состоянии пониженного обмена веществ ор­ганизмы резко повышают свою устойчивость и очень экономно тратят энергию.

К явлениям скрытой жизни относятся оцепенение насекомых, зимний покои растении, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в поч­ве, а мелких обитателей - в пе­ресыхающих водоемах. В неактивном состоянии часто находятся в природе многие виды бактерий, пока не возник­нут благоприятные условия для их размножения.

Скрытая жизнь - очень важное экологическое приспособление. Это способ переживать неблагоприят­ные изменения среды обитания. При восстановлении необходимых условий организмы вновь перехо­дят к активной жизни.

Переходя в состояние оцепе­нения или покоя, растения и животные как бы подчиняются воздействиям среды, экономя при этом затраты на свое сущес­твование.

Другой, прямо противополож­ный способ выживания организ­мов связан с поддержанием пос­тоянства внутренней среды, не­смотря на колебания воздействий внешних факторов. Обитая в ус­ловиях изменчивой температуры, теплокровные животные - пти­цы и млекопитающие - поддер­живают внутри себя постоянную температуру, оптимальную для биохимических процессов в клет­ках тела. В вакуолях клеток на­земных растений содержатся за­пасы влаги, что позволяет им жить на суше. Многие растения способны переносить сильные засухи и расти даже в жарких пустынях.

Такое сопротивление влия­нию внешней среды требует больших затрат энергии и спе­циальных приспособлений во внешнем и внутреннем строении организмов.

Каждый из двух описанных способов выживания имеет свои преимущества и недостатки. При возможности тормозить об­мен веществ и переходить к скрытой жизни организмы эко­номят энергию и повышают ус­тойчивость, но не способны к активности при ухудшении ус­ловий. При регуляции темпера­туры и запасов влаги в теле представители различных видов могут поддерживать нормальную жизнедеятельность в очень ши­роком диапазоне внешних усло­вии, но тратят при этом много энергии, которую им необходи­мо постоянно восполнять. Кро­ме того, такие организмы очень неустойчивы к отклонениям ре­жима их внутренней среды. На­пример, у человека повышение температуры тела всего на 1°С свидетельствует о нездоровье.

Кроме подчинения и сопро­тивления воздействию внешней среды, возможен и третий способ выживания - избегание неблагоприятных условий и актив­ный поиск других, более благо­приятных местообитаний. Этот путь приспособлений доступен только подвижным животным, которые могут перемещаться в пространстве.

Например, зимующие тетере­ва и рябчики на большую часть суток зарываются в снег, где го­раздо теплее. Многие животные строят норы и гнезда, где воз­никает более благоприятный микроклимат. Ярким примером избегания зимней бескормицы и холодов являются дальние пере­леты птиц.

Все три способа выживания могут сочетаться у представите­лей одного и того же вида.

Увеличение устойчивости ор­ганизмов в состоянии скрытой жизни находит широкое приме­нение в хозяйственной практике. В специальных хранилищах со­здаются особые режимы для дли­тельного хранения семян расте­ний, культур микроорганизмов, спермы ценных сельскохозяй­ственных животных. В медицин­ской практике разработаны осо­бые условия для сохранения до­норской крови, пересаживаемых органов и тканей. Есть проекты по сохранению половых клеток исчезающих видов животных и растений, с тем, чтобы в дальней­шем иметь возможность восста­новить их в природе.

 

АНАБИОЗ

 

Анабиоз (греч. anabíōsis -оживление, от ana- - вновь и bíos - жизнь), состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) временно прекращаются или настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. А. наблюдается при резком ухудшении некоторых условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.) у организмов, стоящих на разных ступенях развития; при наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов - «оживление». Таким образом, анабиоз - биологическое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям, выработанное в процессе эволюции. Вирусные частицы (вирионы) вне бактериальных, растительных или животных клеток находятся в состоянии анабиоза (вироспоры), хорошо перенося при этом охлаждение, высушивание и др. неблагоприятные воздействия. Широко распространён анабиоз и среди микроорганизмов. Наиболее стойки к высушиванию, охлаждению, нагреванию спорообразующие бактерии и микроскопические грибы. Споры сибиреязвенной палочки долгие годы не теряют жизнеспособности ни в сухой почве пустынь, ни в замёрзшей почве арктической тундры. Многие бактерии, не образующие спор, жизнеспособны даже после длительного охлаждения, что позволяет выделять их чистые культуры из трупов и др. объектов (в обычных условиях этому препятствует присутствие другой микрофлоры). У многих организмов угнетение жизнедеятельности и её почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития (семена, споры, цисты). Типичным примером анабиоза при высушивании (ангидробиозе) служит скрытая жизнь семян многих растений, которые могут в сухом состоянии сохранять всхожесть 50 лет и долее. Беспозвоночные - гидры, черви, усоногие раки, водные и наземные моллюски, некоторые насекомые, а из позвоночных - земноводные и пресмыкающиеся, впадая в анабиоз, могут терять 1/2 и даже 3/4 заключённой в их тканях воды. С анабиозом при замерзании имеет много общего зимняя спячка млекопитающих, а с анабиозом при обезвоживании - их летняя спячка. Русский учёный П. И. Бахметьев и ряд советских исследователей установили закономерности, характеризующие анабиоз при замерзании насекомых и млекопитающих. Как показали опыты по охлаждению мелких животных до —90, —160°С, оживление животных, впавших в анабиоз, наступает только тогда, когда тканевые жидкости остаются при низкой температуре в переохлажденном, т. е. жидком, состоянии, что возможно при мгновенном переходе воды в стекловидную аморфную массу. При образовании кристаллов льда, разрушающих структуру клеток и белковых молекул, оживление невозможно.

Явлением анабиоза при высушивании и охлаждении пользуются для изготовления сухих живых вакцин, длительного сохранения культур бактерий, вирусов и клеток опухолей, консервирования различных тканей и органов (кровь, хрящ, кость, сосуды и др.), необходимых для пересадок. Явление анабиоза приобретает особый интерес в связи с успехами в области хирургических вмешательств на сердце, лёгких, мозге, что зачастую требует охлаждения организма оперируемого, а также с перспективами освоения космического пространства. Анабиоз повышает сопротивляемость организмов воздействию факторов космического полёта и достижениями в искусственном осеменении сельскохозяйственных животных (использование спермы ценных производителей, сохранённой при низких температурах).

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: