Способность организмов воспринимать воздействия внешней среды



Вопрос 1. Дайте определения понятиям.

Раздражимость – это способность живого организма реагировать на внешнее воздействие окружающей среды изменением своих физико-химических и физиологических свойств.

Фотопериодизм – это реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток.

Вопрос 2. Рассмотрите рисунок, на котором изображено, как реагирует одуванчик на свет.

Ответьте на вопросы:

1) Как реагирует одуванчик на освещение?

Одуванчик начинает раскрывать свое соцветие и направлять его к источнику света.

2) Каким образом реагируют на свет комнатные растения? Приведите примеры.

Комнатные цветы вытягиваются в сторону света.

3) На изменения каких условий окружающей среды и каким образом могут реагировать растения?

Растения могут реагировать на изменение температуры окружающей среды, на наличие либо отсутствие солнечного света, на изменение влажности воздуха. Растения могут поворачиваться к источнику света, закрывать свои бутоны на ночь, при недостатке влаги они увядают.

Вопрос 3. Животные реагируют на тепло, холод, звуковые раздражители. Приведите примеры и опишите реакцию животных.

Если издать громкий звук, то животные, как правило, начнут убегать от источника звука. Если включить свет, то тараканы начнут разбегаться в разные стороны. Холоднокровные животные (ящерицы, змеи) в жаркую погоду выползают на камни греться, и, тем самым, поднимают температуру своего тела.

Вопрос 4. Во время рыбалки человек часто использует искусственные приманки – мормышки, блесны и др. объясните, проявления какого жизненного свойства рыб используют рыбаки.

Это жизненное свойство называется раздражимость, именно его используют рыбаки.

Вопрос 5. На современном этапе развития науки и техники у человека появилась возможность за довольно короткое время перемещаться на большие расстояния, например, путем авиаперелетов. При этом у многих людей наблюдаются серьезные нарушения сна и других процессов жизнедеятельности. Объясните причину этих явлений.

Это синдром смены часовых поясов, т.е. расстройство сна, возникающее в результате нарушения суточных ритмов. это обусловлено тем, что перемещение на большое расстояние быстро переносит человека в другое место, где ему приходиться ложиться спать либо бодрствовать в часы, которые отличаются от тех, на которые настроены внутренние часы организма конкретно этого человека. в результате чего нарушается привычный ритм питания, сна, выработки гормонов и температуры тела.

Раздражимость — свойство живых организмов



ВСПОМНИТЕ

Вопрос 1. Что такое раздражимость?

Раздражимость — способность живого организма реагировать на внешнее воздействие окружающей среды изменением своих физико-химических и физиологических свойств.

Вопрос 2. Как организмы реагируют на изменения в окружающей среде?

Животные, как и растения, с конца лета или с начала осени готовятся к зиме: откочевывают в места, богатые пищей, совершают перелеты, усиленно питаются и накапливают жир, запасают корма. С наступлением зимы многие животные становятся малоподвижными и впадают в оцепенение, спячку, зимний сон.

Вопрос 1. Как реагируют растения и животные на смену дня и ночи, времён года?

По-разному реагируют па смену дня и yочи животные. Одни животные ведут дневной образ жизни: многие бабочки, пчёлы, ящерицы, суслики, прудовые лягушки. Оyи активно отыскивают пищу, поглощают её, скрываются в случае опасности в различных укрытиях. Другие животные ведут ночной образ жизни. В темноте они малозаметны для врагов, им легче обеспечить себя пищей. К ночным животным относятся речные раки, дождевые черви, жабы, ежи, мыши, волки, совы. Речной рак на поиски пищи выходит ночью, по запаху отыскивает падаль, находящуюся па берегу, и выползает к ней или ловит мелких животных.

Организмы реагируют на сезонные изменения в окружающей среде. Ещё до наступления зимних холодов у растений созревают плоды и семена, опадают листья, замедляется обмен веществ, прекращается видимый рост, снижается интенсивность дыхания. Ветвям и толстым древесным стволам не страшны морозы. В них, в отличие от листьев, имеется пробковая ткань. Она состоит из мёртвых клеток, стенки которых пропитаны особым веществом, непроницаемым для жидкостей и газов. Благодаря этому пробка предохраняет дерево от потери воды и засыхания.

Вопрос 2. Что такое фотопериодизм и какова его роль в жизнедеятельности растений и животных?

Фотопериодизм – ритмические изменения морфологических, биохимических и физиологических свойств и функций под влиянием чередования и длительности световых и темновых интервалов.

Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию. Эта особенность является проявлением адаптации растений к условиям существования, и позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное время года. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные воздействия — яровизация растений.

За восприятие фотопериодических условий у растений отвечают особые рецепторы листьев. Растения делят на длиннодневные и короткодневные, есть и нейтральные — у них длина дня не оказывает влияния на цветение. В умеренных широтах короткие дни весной, а длинные — в середине лета. Поэтому короткодневные цветут весной и осенью, а длиннодневные — летом.

Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки.

ПОДУМАЙТЕ!

Почему важнейшим фактором сезонных изменений в живой природе является длина светового дня?

Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофными организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ.

Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Световой режим любого местообитания зависит от его географической широты, высоты над уровнем моря, состояния атмосферы, растительности, сезона и времени суток, солнечной активности и т. д. Поэтому разнообразие световых условий на нашей планете чрезвычайно велико: от таких сильно освещенных территорий, как высокогорья, пустыни, степи, до сумеречного освещения в водных глубинах и пещерах. В разных местообитаниях различаются не только интенсивность света, но и его спектральный состав, продолжительность освещения, пространственное и временное распределение света разной интенсивности и т.д. Соответственно, разнообразны и приспособления растений к жизни при том или ином световом режиме.

Реакция на окружающую среду: определение и примеры

Различные организмы по-разному реагируют на окружающую среду. Если у вас есть собака, возможно, вы научили ее сидеть, стоять или переворачиваться. Стал бы его предок, серый волк, вести себя подобным образом в дикой природе?

И хотя вы, возможно, знакомы с поведением животных (по крайней мере, собак), задумывались ли вы когда-нибудь, как растения и бактерии реагируют на окружающую среду? Как растения узнают, когда цвести? И могут ли бактерии действительно общаться друг с другом?

В этой статье мы обсудим, как организмы — в частности, животные, растения и бактерии — реагируют на окружающую среду .

Response to Environment Biology Definition

Живые организмы способны приспосабливаться к изменениям в окружающей среде. Эта способность называется отзывчивостью . В ходе естественного отбора организмы эволюционировали с различными поведенческими или физиологическими реакциями на раздражители, и эти реакции являются неотъемлемой частью их выживания и размножения.

Когда мы говорим поведенческих реакций , мы имеем в виду отдергивание руки при прикосновении к горячей плите или поиск возвышенности во время проливных дождей в ожидании наводнения. Когда мы говорим физиологический , мы говорим о растениях, цветущих в ответ на сезонные изменения или задерживающих прорастание семян в ответ на засуху.

Естественный отбор — это явление, при котором особи имеют разные шансы на выживание и размножение из-за различий в унаследованных характеристиках.

Стимул (множественное число: стимулы ) — это все, что вызывает поведенческие или физиологические реакции организма.

Пример реакции на окружающую среду в биологии

Чтобы было легче понять, мы обсудим конкретные примеры того, как животные, растения и бактерии реагируют на окружающую среду.

Реакция животных на окружающую среду

Реакция животных на раздражители называется поведением . Поведение животных можно классифицировать как врожденный или выученный .

Врожденное поведение (также известное как инстинктивное поведение) — это запрограммированные реакции, которые унаследованы и укоренены в организме с рождения.

Приобретенное поведение — это реакции, приобретаемые в результате взаимодействия с окружающей средой, которые могут быть изменены предыдущим опытом.

Поведенческие реакции на изменение окружающей среды

Чтобы лучше понять разницу между двумя типами поведения животных, давайте обсудим примеры как врожденного, так и приобретенного поведения животных.

Врожденное поведение

Простым примером врожденного поведения является рефлекторное действие , которое представляет собой быструю непроизвольную реакцию на стимул (например, когда вы инстинктивно отдергиваете руку после прикосновения к горячей плите).

Другим примером врожденного поведения является миграция , или сезонное перемещение животных на большие расстояния. Животные эволюционировали с такой реакцией на изменения в доступности ресурсов, и это явление характерно для всех основных групп животных. Некоторые птицы, например, мигрируют на юг на зиму, чтобы найти более теплый климат с достаточным запасом пищи.

Врожденное поведение также можно наблюдать в том, как животные общаются друг с другом, используя стимулы, называемые сигналами . Сигналы могут быть визуальными (например, при ухаживании), слуховыми (или с помощью звуков), тактильными (или с помощью осязания) и даже химическими (или с использованием феромонов). Общение животных может быть врожденным или приобретенным, или их комбинацией.

Поведение, связанное с демонстрацией ухаживания , в основном инстинктивно. Животные наследуют это поведение, чтобы привлекать партнеров. Демонстрация действует как сигнал, и если демонстрация ухаживания проводится плохо или если ожидаемый ответ не дан, ритуал спаривания будет прерван, а попытка спаривания не удалась. Рисунок 1 представляет собой пример демонстрации ухаживания, наблюдаемой у западной поганки.

Приобретенное поведение

Пример усвоенного поведения можно наблюдать в том, как некоторые виды способны распознавать и узнаваться своими родителями. Такое выученное поведение обычно принимает форму импринтинга , когда устанавливается долговременная поведенческая реакция на конкретный объект или человека.

Вы когда-нибудь видели утят, идущих за своими матерями?

Сразу после вылупления утята запечатлеваются и привязываются к первому взрослому, которого увидят, обычно к матери. В этот период в развитии называется чувствительный период , родители тоже научатся узнавать своих детенышей. Утки эволюционировали с таким поведением, потому что оно побуждает новорожденных уток оставаться рядом со своей матерью, поскольку мать защищает их, увеличивая их шансы на выживание.

Как вы думаете, что произойдет, если детеныши увидят человека до того, как увидят свою мать? Они отпечатались бы на человеке и последовали бы за этим человеком вместо своей матери. К сожалению, если между родителем и утятами не возникает привязанности, родитель не будет заботиться о потомстве.

Другим типом усвоенного поведения является классическое обусловливание , условная реакция, связанная с новым стимулом, с которым она раньше не ассоциировалась. Новый стимул называется условным стимулом , тогда как ответ на исходный стимул называется безусловным ответом .

Эксперимент, проведенный физиологом Иваном Павловым, доказывает это. В его эксперименте у собак наблюдалось выделение слюны (безусловная реакция), когда они чувствовали запах пищи (безусловный раздражитель). Исследователи вводил условный раздражитель: всякий раз, когда собакам давали пищу, звонил колокольчик (рис. 2).

В течение этого периода кондиционирования собаки научились ассоциировать звук колокольчика с едой и реагировали слюноотделением. После периода условного рефлекса у собак выделялось слюноотделение всякий раз, когда звонил звонок, даже в отсутствие пищи, которая была безусловным раздражителем.

Оперантное обусловливание — это еще один тип выученного поведения, при котором условная реакция постепенно модифицируется путем вознаграждается или наказывается . На этом основаны популярные методы дрессировки животных. Посредством оперантного обусловливания животное учится ассоциировать поведение с наказанием или вознаграждением, и со временем его можно научить выполнять действия, которые иначе они бы не сделали в дикой природе.

Реакция растений на окружающую среду

Растения двигаются не так, как животные. Когда приближается зима, вы не увидите, как растения вырываются с корнем и отправляются далеко в поисках более теплого климата. Но у них есть и другие способы реагировать на изменения в окружающей среде.

Растения используют гормоны и другие сложные механизмы для восприятия стимулов в окружающей среде, таких как свет, гравитация и вода, и передают сигналы для запуска физиологических изменений в ответ.

Например, растения реагируют на ограничение воды в окружающей среде выработкой гормона абсцизовой кислоты , который препятствует прорастанию семян из . Откладывая прорастание до тех пор, пока для рассады не будет достаточно воды, растение имеет выше шанс выжить .

Растения также реагируют на сезонные изменения , определяя продолжительность ночи. Этот ответ называется фотопериодизм . Они делают это, определяя длины волн света с помощью фоторецепторов .

Когда они чувствуют, что ночи становятся короче, они воспринимают это как признак приближения весны, и некоторые растения могут реагировать на это сезонное изменение цветением. Они делают это потому, что их опылители наиболее активны в этот период, а это означает, что если они размножатся, их потомство будет иметь достаточно времени, чтобы вырасти и развиться, прежде чем выдержать суровые условия зимы.

Реакция бактерий на окружающую среду

Бактерии также проявляют поведенческие и физиологические реакции на окружающую среду. Одним из способов, которым бактерии реагируют на внешние раздражители, является передача клеточных сигналов , процесс, при котором сигнальных молекул , секретируемых одной клеткой, связываются с белковыми рецепторами другой клетки. По сути, это то, как клетки общаются друг с другом.

Например, бактериальные клетки выделяют сигнальные молекулы, которые могут распознаваться другими бактериальными клетками. Определяя концентрацию таких сигнальных молекул — механизм, известный как q uorum sensing – бактерии способны контролировать собственную локальную плотность клеток. При этом популяции бактерий могут координировать свое поведение в действиях, требующих совместной работы многих клеток в одно и то же время.

Биопленка — это тип бактериального сообщества, прилипшего к поверхности. Клетки поглощают питательные вещества с поверхности, на которой они находятся. Эти клетки выделяют сигнальные молекулы для рекрутирования близлежащих клеток, что приводит к росту колонии. Они также выделяют сахара и белки, которые склеивают клетки с поверхностью и друг с другом, образуя слой слизи.

Хотя это может показаться трудным для воображения, вы, вероятно, уже сталкивались с биопленкой. Тонкая пленка на ваших зубах, когда вы встаете утром, является примером бактериальной биопленки. Если вы не чистите зубы регулярно, эта биопленка может вызвать кариес и заболевания десен!

Реакция на окружающую среду – основные выводы

  • В ходе естественного отбора живые организмы выработали различные механизмы реагирования на раздражители в окружающей среде. Эти механизмы могут быть физиологическими или поведенческими.
  • Поведение животных можно разделить на врожденное (унаследованное и запрограммированное) или приобретенное (под влиянием окружающей среды).
  • Растения используют гормоны и другие сложные механизмы для восприятия раздражителей в окружающей среде и передачи сигналов для запуска физиологических изменений в ответ.
  • Бактерии также проявляют поведенческие и физиологические реакции на окружающую среду. Примером бактериального поведения является чувство кворума.

Ссылки

  1. Zedalis, Julianne, et al. Учебник по биологии продвинутого уровня для курсов AP. Техасское агентство по образованию.
  2. Рис, Джейн Б. и др. Кэмпбелл Биология. Одиннадцатое изд., Pearson Higher Education, 2016.
  3. Добкин, Дэвид С. и др. «Визуальные дисплеи». Стэнфордский университет, web.stanford.edu, 00 1998, https://web.stanford.edu/group/stanfordbirds/text/essays/Visual_Displays.html.
  4. OpenStaxCollege. «Функции человеческой жизни — анатомия и физиология». Функции человеческой жизни – анатомия и физиология, pressbooks-dev.oer.hawaii.edu, https://pressbooks-dev.oer.hawaii.edu/anatomyandphysiology/chapter/functions-of-human-life/. По состоянию на 28 августа 2022 г.

14: Реакция окружающей среды — LibreTexts по биологии

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    31995
    • Мелисса Ха, Мария Морроу и Камми Алжирс
    • Колледж Юба, Колледж Редвудс и Колледж Вентура через Инициативу открытых образовательных ресурсов ASCCC

    Животные могут реагировать на факторы окружающей среды, перемещаясь на новое место. Однако растения укоренены на месте и должны реагировать на окружающие факторы окружающей среды. У растений есть сложные системы для обнаружения и реагирования на свет, гравитацию, температуру и физическое прикосновение (рис. \(\PageIndex{1}\)). Растения могут расти по направлению к раздражителям окружающей среды или от них, и эти реакции роста называются

    тропизмы . Факторы окружающей среды, особенно температура и количество световых и темных часов каждый день, также контролируют цветение многих видов. Растения обнаруживают последний через фотопериодизм . В отсутствие света растения реагируют физиологически, увеличивая вероятность доступа к свету. Наконец, растения полагаются на сигналы окружающей среды, чтобы нарушить покой семян и почек на зимних ветках.

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): первый цветок, распустившийся в космосе. Международная космическая станция предоставляет уникальную возможность изучить рост растений в условиях микрогравитации. Изображение НАСА (CC-BY-NC).

    Куратор и автор Мелисса Ха с использованием 30.6: Plant Sensory Systems and Responses from General Biology OpenStax (лицензия CC-BY). Доступ бесплатный на openstax.org.

    • 14.1: Тропизмы
      Тропизмы – это ростовые движения, направление которых определяется направлением, с которого на растение падает раздражитель. Есть две формы: Положительная = растение или его часть растет в том направлении, откуда исходит стимул. и отрицательный = рост вдали от стимула.
    • 14.2: Цветение
      Цветковые растения (покрытосеменные) проходят фазу вегетативного роста, производя больше стеблей и листьев, и фазу цветения, когда у них образуются органы для полового размножения. У «однолетников», как и у львиного зева, вегетативная фаза начинается с прорастания семени. Затем следует цветение, которое заканчивается старением и гибелью растения. У двулетников вегетативная фаза занимает первый год; цветение с последующей гибелью происходит на второй год.
    • 14.3: Фотопериодизм
      Многие покрытосеменные цветут примерно в одно и то же время каждый год. Это происходит, даже если они, возможно, начали расти в разное время. Их цветение является ответом на изменение продолжительности дня и ночи в течение сезона. Это явление называется фотопериодизмом. Это способствует перекрестному опылению.
    • 14.4: Этиоляция и предотвращение затенения
      Стебли растений, выращенных в темноте, удлиняются гораздо быстрее, чем обычно, явление, называемое этиоляцией. Это механизм, который увеличивает вероятность попадания растения на свет.
    • 14.5: Покой
      Покой относится к периодам, когда растение не растет активно, и это выгодно, когда условия окружающей среды неблагоприятны. Семена и зимние почки находятся в состоянии покоя.
    • 14.6: Резюме главы

    Миниатюра: Чувствительное растение ( Mimosa pudica ) демонстрирует тигмонастическое движение.