Организм как система адаптаций к внешней среде. Структура факторов внешней среды

Каждый отдельный организм – это как атом живого вещества, у него есть свой «заряд» - набор свойств, характерных для определенного вида. Точно также как атомы разных химических элементов взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, так и любой организм взаимодействует с множеством других организмов и с окружающей неживой средой (косным веществом).

Отношения между организмами или группами организмов называются биотическими, влияние на организмы неживых объектов обуславливается абиотическими факторами.

Взаимодействия на уровне «организм ↔ организм» мы будем рассматривать позднее, а сейчас сосредоточимся на взаимосвязи «отдельно взятый организм↔ абиотические факторы». Абиотические – это значит неживые, их возникновение не связано с живыми организмами, но при этом с живыми организмами они составляют единое целое, целостную систему, в которой важна каждая «мелочь». Кавычки поставлены потому, что на самом деле мелочей в этой системе нет.

В.И. Вернадский в своих работах многократно утверждает, что «жизнь есть создание солнечного луча». Это, безусловно, образное выражение, потому что само явление жизни, живого вещества постулируется им как явление планетарного и космического значения. Значит, главнейшими абиотическими факторами по Вернадскому являются не только Солнце, как центральная планета Солнечной системы, но и категория пространство-время, действующая в этой системе. Таким образом, Солнце – это та «лампочка», которая свисает с «потолка» Вселенной. А пространство-время - это бетонный каркас здания Солнечной системы. Солнце и Земля очень тесно взаимосвязаны их магнитными и электрическими полями и своими плазмами и эти взаимосвязи и определяют все природные явления планеты[1].

От взаиморасположения Солнца и Земли зависит очень много физических параметров компонентов окружающей среды в каждой конкретной точке биосферы, которые в комплексе влияют на каждый конкретный организм. Самый значимый для живого вещества (и самый измеряемый) фактор-компонент – это температура окружающей среды. Температура обусловлена интенсивностью солнечного излучения. Как производные от температуры можно рассматривать атмосферное давление, скорость и направление ветра, влажность воздуха. Все это характеристики приземного слоя молекул воздуха – азота, кислорода, углекислого газа и аргона и примесей пыли и т.п. Казалось бы, на молекулярном уровне все просто: чем интенсивнее излучение, тем выше температура и т.д., но в результате циклических взаимодействий Солнца и Земли образовались природно-климатические зоны, заселенные соответствующими популяциями живых организмов, возник образ планеты, окруженной биосферной оболочкой. При этом каждый организм от самого маленького до самого большого снабжен природой мощными адаптационными механизмами, которые позволяют существовать множеству видов на протяжении огромного числа лет. Для того, чтобы лучше понять механизм влияния внешней среды на каждый отдельно взятый организм построим модель этих взаимоотношений. Необходимо выбрать некий «первоначальный» организм для примера. Конечно, это должно быть растение. Реакцией фотосинтеза поставляется к нашему столу все, чего бы мы не пожелали прямо или косвенно. Растения - это связующее звено между солнцем и другими организмами Земли. Всегда приятно говорить о цветах. В любом из них – гармония, симметрия, необыкновенная красота и тайна продолжения жизни.

Представим себе, что наш цветок растет в чистом поле и взаимодействует только с абиотической частью среды обитания, которая проявляется следующими основными группами факторов.

1. Климатические факторы: солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, атмосферное давление и др.

2. Эдафические (почвенные) факторы: минеральный состав, гранулометрия, тепло- и влагоемкость и др.

3. Гидросферные факторы: отношение к водной среде обитания, химические характеристики воды: соленость, минеральный состав и др.

4. Атмосферные факторы: зональные, высотные факторы циркуляции воздушных масс, концентрация озона.

Каждый фактор действует на отдельный организм с определенной интенсивностью. Создавая модель, растение обведем окружностью, ограничив таким образом его собственное пространство (рис. 2а) Обозначения основных воздействующих факторов вынесем в пространство между двумя внешними окружностями (рис. 2б). Действие факторов нарисуем красными стрелками, направленными от условного знака фактора к организму (рис. 2в). От этих стрелок, как будто колющих наш цветок, за него становится тревожно. Неужели ему нечем ответить? Но мы договорились, что он живет, приспосабливается, т.е. адаптируетсяк каждому воздействию. Адаптацию обозначим зелеными стрелками по направлению от организма (рис. 2г) Таким образом, окружность, изображающая среду обитания цветка не сжимается, а находится на равном расстоянии от его ближайшей оболочки. Теперь посмотрите внимательно, на что похожа эта модель? Да, на велосипедное колесо: ось - это организм в тончайшей оболочке, красные и зеленые стрелки - это спицы, две вложенные друг в друга окружности - это обод и шины. Каждый из нас катится в своем колесе, это движение и есть жизнь. Эта модель называется. «Колесо жизни». Ее можно обыграть по-разному: что есть смерть относительно «колеса жизни»? Что можно назвать экологическим кризисом, а что катастрофой? Строго говоря, взаимодействие «организм ↔ «среда» реальнее отражала бы сфера, но удобнее все-таки брать её срез. Помогут четче истолковать эту модель те законы и правила, по которым абиотические факторы взаимодействуют с организмом.

Рис. 2. а, б. Модель «Колесо жизни»