Faktori okoline i opći obrasci njihovog djelovanja. Opća ekologija

Stanište- to je onaj dio prirode koji okružuje živi organizam i s kojim je u direktnoj interakciji. Komponente i svojstva životne sredine su raznolike i promenljive. Svako živo biće živi u složenom svijetu koji se mijenja, stalno mu se prilagođava i reguliše svoju životnu aktivnost u skladu sa svojim promjenama.

Adaptacije organizama na okolinu nazivaju se adaptacije. Sposobnost prilagođavanja jedno je od glavnih svojstava života općenito, jer pruža samu mogućnost njegovog postojanja, sposobnost preživljavanja i razmnožavanja organizama. Adaptacije se pojavljuju na različitim nivoima: od biohemije ćelija i ponašanja pojedinačnih organizama do strukture i funkcionisanja zajednica i ekoloških sistema. Adaptacije nastaju i mijenjaju se tokom evolucije vrsta. Pojedinačna svojstva ili elementi životne sredine koji utiču na organizme nazivaju se faktori sredine. Faktori okoline su raznovrsni. One mogu biti neophodne ili, obrnuto, štetne za živa bića, promovirati ili ometati opstanak i reprodukciju. Faktori okoline imaju različite prirode i specifične akcije. Ekološki faktori se dijele na abiotičke i biotičke, antropogene.

U kompleksu faktora možemo identifikovati neke obrasce koji su u velikoj meri univerzalni (opšti) u odnosu na organizme. Takvi obrasci uključuju pravilo optimuma, pravilo interakcije faktora, pravilo ograničavajućih faktora i neke druge.

Optimalno pravilo. U skladu sa ovim pravilom, za organizam ili određenu fazu njegovog razvoja postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrednosti faktora. Što je značajnije odstupanje djelovanja faktora od optimalnog, to ovaj faktor više inhibira vitalnu aktivnost organizma. Ovaj raspon se naziva zona inhibicije. Maksimalne i minimalne podnošljive vrijednosti faktora su kritične tačke iza kojih više nije moguće postojanje organizma.

Maksimalna gustina naseljenosti obično je ograničena na optimalnu zonu. Optimalne zone za različite organizme nisu iste. Što je šira amplituda faktorskih fluktuacija pri kojoj organizam može održati vitalnost, to je veća njegova stabilnost, tj. tolerancija na jedan ili drugi faktor (od lat. tolerancija - strpljenje). Organizmi sa širokom amplitudom otpora pripadaju grupi euribionta (grč. eury - širok, bios - život). Organizmi sa uskim opsegom adaptacije na faktore nazivaju se stenobiontima(grčki stenos - uzak). Važno je naglasiti da se optimalne zone u odnosu na različite faktore razlikuju, te da organizmi u potpunosti pokazuju svoj potencijal ako postoje u uslovima čitavog spektra faktora sa optimalnim vrijednostima.

Pravilo interakcije faktora. Njegova suština leži u činjenici da neki faktori mogu pojačati ili ublažiti dejstvo drugih faktora. Na primjer, višak topline može se u određenoj mjeri ublažiti niskom vlažnošću zraka, a nedostatak svjetla za fotosintezu biljaka može se nadoknaditi povećan sadržaj ugljični dioksid u zraku itd. Iz ovoga, međutim, ne slijedi da se faktori mogu zamijeniti. Oni nisu zamjenjivi.

Pravilo ograničavajućih faktora. Suština ovog pravila je da faktor koji je u nedostatku ili višku (blizu kritične tačke), negativno utječe na organizme i, osim toga, ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih faktora, uključujući i one u optimalnom stanju. Ograničavajući faktori obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta i njihovih staništa. O njima ovisi produktivnost organizama.

Svojim aktivnostima osoba često krši gotovo sve navedene obrasce djelovanja faktora. Ovo se posebno odnosi na ograničavajuće faktore (uništenje staništa, poremećaj vodne i mineralne ishrane itd.).

Stanište- to je onaj dio prirode koji okružuje živi organizam i s kojim je u direktnoj interakciji. Komponente i svojstva životne sredine su raznolike i promenljive. Svako živo biće živi u složenom i promjenljivom svijetu, stalno mu se prilagođava i reguliše svoju životnu aktivnost u skladu sa svojim promjenama i troši materiju, energiju i informacije koje dolaze izvana.

Prilagođavanja organizama na svoju okolinu nazivaju se adaptacija. Sposobnost prilagođavanja jedno je od glavnih svojstava života općenito, jer pruža samu mogućnost njegovog postojanja, sposobnost preživljavanja i razmnožavanja organizama. Adaptacije se manifestuju na različitim nivoima: od biohemije ćelija i ponašanja pojedinačnih organizama do strukture i funkcionisanja zajednica i ekoloških sistema. Adaptacije nastaju i mijenjaju se tokom evolucije vrsta.

Pojedinačna svojstva ili elementi životne sredine koji utiču na organizme nazivaju se faktori sredine. Faktori okoline su raznovrsni. One mogu biti neophodne ili, obrnuto, štetne za živa bića, promovirati ili ometati opstanak i reprodukciju. Faktori okoline imaju različite prirode i specifične akcije. Faktori životne sredine dijele se na abiotičke, biotičke i antropogene.

Abiotski faktori- temperatura, svetlost, radioaktivno zračenje, pritisak, vlažnost vazduha, slani sastav vode, vetar, struje, teren - sve su to svojstva neživog

prirode koje direktno ili indirektno utiču na žive organizme.

Biotički faktori- to su oblici uticaja živih bića jednih na druge. Svaki organizam stalno doživljava direktan ili indirektan utjecaj drugih stvorenja, dolazi u kontakt sa predstavnicima svoje vrste i drugih vrsta – biljaka, životinja, mikroorganizama, ovisi o njima i sam na njih utječe. Organski svijet koji ga okružuje sastavni je dio životne sredine svakog živog bića.

Međusobne veze između organizama su osnova za postojanje biocenoza i populacija; njihovo razmatranje pripada oblasti sinekologije.

Antropogeni faktori- to su oblici djelovanja ljudskog društva koji dovode do promjena u prirodi kao staništu drugih vrsta ili direktno utiču na njihov život. Tokom ljudske istorije, razvoj najpre lova, a potom poljoprivrede, industrije i transporta uvelike je promenio prirodu naše planete. Značaj antropogenih uticaja na cjelokupni živi svijet Zemlje i dalje ubrzano raste.

Iako ljudi utiču na živu prirodu kroz promene u abiotičkim faktorima i biotičkim odnosima vrsta, ljudsku aktivnost na planeti treba identifikovati kao posebnu silu koja se ne uklapa u okvire ove klasifikacije. Trenutno je gotovo cjelokupna sudbina žive površine Zemlje i svih vrsta organizama u rukama ljudskog društva i ovisi o antropogenom utjecaju na prirodu.

Isti faktor životne sredine ima drugačije značenje u životu zajedničkih organizama različite vrste. Na primjer, jaki vjetrovi zimi su nepovoljni za velike životinje koje žive na otvorenom, ali nemaju utjecaja na manje koje se skrivaju u jazbinama ili ispod snijega. Sastav soli tla važan je za ishranu biljaka, ali je indiferentan za većinu kopnenih životinja itd.

Promene faktora životne sredine tokom vremena mogu biti: 1) redovno periodične, menjajući jačinu uticaja u vezi sa doba dana ili godišnjim dobima, ili ritmom plime i oseke u okeanu; 2) nepravilne, bez jasne periodičnosti, na primer, bez promena vremenskih uslova u različitim godinama, pojava katastrofalne prirode - oluje, pljuskovi, klizišta itd.; 3) usmjerena na određene, ponekad i duge periode, na primjer, za vrijeme zahlađenja ili zagrijavanja klime, zarastanja vodenih površina, stalne ispaše stoke na istom području itd.

Faktori životne sredine utiču na žive organizme raznih uticaja, tj. može djelovati kao stimulans koji uzrokuje adaptivne promjene u fiziološkim i biohemijskim funkcijama; kao ograničavači koji onemogućavaju postojanje u datim uslovima; kao modifikatori koji uzrokuju anatomske i morfološke promjene u organizmima; kao signali koji ukazuju na promjene u drugim faktorima okoline.

Uprkos širokom spektru faktora životne sredine, može se identifikovati niz opštih obrazaca u prirodi njihovog uticaja na organizme i u odgovorima živih bića.

Evo najpoznatijih.

J. Liebigov zakon minimuma (1873):

A) izdržljivost organizma određena je slabom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba;
b) svi uslovi životne sredine neophodni za održavanje života imaju jednaku ulogu (zakon ekvivalencije svih životnih uslova), bilo koji faktor može ograničiti postojanje organizma.

Zakon ograničavajućih faktora, ili F. Blechmanov zakon (1909):faktori sredine koji imaju maksimalan značaj u specifičnim uslovima posebno komplikuju (ograničavaju) mogućnost postojanja vrste u tim uslovima.

W. Shelfordov zakon tolerancije (1913): Ograničavajući faktor u životu organizma može biti ili minimalni ili maksimalni uticaj životne sredine, između kojih raspon određuje količinu izdržljivosti organizma na ovaj faktor.

Kao primjer koji objašnjava zakon minimuma, J. Liebig je nacrtao bure s rupama, nivo vode u kojem je simbolizirao izdržljivost tijela, a rupe su simbolizirale faktore okoline.

Zakon Optimuma: Svaki faktor ima samo određene granice pozitivan uticaj na organizme.

Rezultat djelovanja promjenjivog faktora ovisi prije svega o snazi njegove manifestacije. I nedovoljno i prekomjerno djelovanje faktora negativno utječe na životnu aktivnost pojedinca. Povoljna sila uticaja naziva se zona optimuma faktora sredine, inhibitorno dejstvo ovog faktora na organizme

(zona pesimuma). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke, izvan kojih postojanje više nije moguće i dolazi do smrti. Granice izdržljivosti između kritičnih tačaka nazivaju se ekološkom valentnošću živih bića u odnosu na određeni okolišni faktor.

Predstavnici različitih vrsta uvelike se razlikuju jedni od drugih kako po položaju optimuma tako i po ekološkoj valentnosti.

Primjer ove vrste ovisnosti je sljedeće zapažanje. Prosječna dnevna fiziološka potreba za fluoridom za odraslu osobu je 2000-3000 mcg, a 70% te količine osoba dobiva iz vode, a samo 30% iz hrane. Uz produženu konzumaciju vode sa niskim sadržajem fluoridnih soli (0,5 mg/dm3 ili manje), razvija se zubni karijes. Što je niža koncentracija fluora u vodi, to je veća učestalost karijesa u populaciji.

Visoke koncentracije fluorida u vode za piće također dovode do razvoja patologije. Dakle, kada je njegova koncentracija veća od 15 mg/dm 3 dolazi do fluoroze - svojevrsne mrlje i smeđe boje zubne cakline, zubi se postepeno uništavaju.

Rice. 3.1. Ovisnost rezultata nekog okolišnog faktora o njegovom intenzitetu ili jednostavno optimalno, za organizme ove vrste. Što je veće odstupanje od optimalnog, to je izraženije

Dvosmislenost uticaja faktora na različite funkcije. Svaki faktor različito utječe na različite tjelesne funkcije. Optimum za neke procese može biti pesimum za druge.

Pravilo interakcije faktora. Njegova suština leži u činjenici da sama faktori mogu pojačati ili ublažiti efekte drugih faktora. Na primjer, višak topline može se u određenoj mjeri ublažiti niskom vlažnošću zraka, nedostatak svjetla za fotosintezu biljaka može se nadoknaditi povećanim sadržajem ugljičnog dioksida u zraku, itd. Iz ovoga, međutim, ne slijedi da se faktori mogu zamijeniti. Oni nisu zamjenjivi.

Pravilo ograničavajućih faktora: faktor , koji je u nedostatku ili višku (blizu kritičnih tačaka), negativno utiče na organizme i, osim toga, ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih faktora, uključujući i one u optimalnom stanju. Na primjer, ako tlo sadrži u izobilju sve osim jedne stvari neophodne za biljku hemijski elementi, tada će rast i razvoj biljke odrediti onaj od njih koji je deficitaran. Svi ostali elementi ne pokazuju svoj učinak. Ograničavajući faktori obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta (populacija) i njihovih staništa. O njima zavisi produktivnost organizama i zajednica. Stoga je izuzetno važno pravovremeno identificirati čimbenike minimalnog i pretjeranog značaja, isključiti mogućnost njihovog ispoljavanja (na primjer, za biljke - uravnoteženom primjenom gnojiva).

Svojim aktivnostima osoba često krši gotovo sve navedene obrasce djelovanja faktora. To se posebno odnosi na ograničavajuće faktore (uništavanje staništa, poremećaj vodne i mineralne ishrane biljaka, itd.).

Da bi se utvrdilo da li vrsta može postojati u datom geografskom području, potrebno je prvo utvrditi da li su neki okolišni faktori izvan njene ekološke valencije, posebno tokom njenog najranjivijeg perioda razvoja.

Identifikacija ograničavajućih faktora je veoma važna u poljoprivrednoj praksi, jer se usmeravanjem glavnih napora na njihovo eliminisanje može brzo i efikasno povećati prinos biljaka ili produktivnost životinja. Da, veoma kiselim zemljištima Prinos pšenice se može neznatno povećati primenom različitih agronomskih uticaja, ali najbolji efekat će se postići samo vapnenjem, čime će se otkloniti ograničavajući efekat kiselosti. Poznavanje ograničavajućih faktora je stoga ključ za kontrolu životne aktivnosti organizama. U različitim periodima života pojedinaca, različiti faktori sredine deluju kao ograničavajući faktori, pa je potrebno vešto i stalno regulisanje uslova života gajenih biljaka i životinja.

Zakon maksimizacije energije ili Odumov zakon: opstanak jednog sistema u konkurenciji sa drugima određen je najboljom organizacijom protoka energije u njega i njegovom upotrebom maksimalna količina na najefikasniji način. Ovaj zakon se odnosi i na informacije. dakle, Sistem koji ima najveće šanse za samoodržanje je onaj koji najviše pogoduje snabdijevanju, proizvodnji i efikasnom korištenju energije i informacija. Svaki prirodni sistem može se razviti samo korišćenjem materijalnih, energetskih i informacionih mogućnosti životne sredine. Apsolutno izolovan razvoj je nemoguć.

Ovaj zakon je važan praktični značaj zbog glavnih posledica:

A) Apsolutno bez otpada proizvodnja je nemoguća, stoga je važno stvoriti proizvodnju sa niskim nivoom otpada sa niskim intenzitetom resursa i na ulazu i na izlazu (isplativost i niske emisije). Ideal danas je stvaranje ciklične proizvodnje (otpad iz jedne proizvodnje služi kao sirovina za drugu itd.) i organizacija razumnog odlaganja neizbježnih ostataka, neutralizacija neuklonjivog energetskog otpada;
b) svaki razvijeni biotički sistem, koristeći i modificirajući svoju životnu sredinu, predstavlja potencijalnu prijetnju manje organiziranim sistemima. Stoga je ponovni nastanak života u biosferi nemoguć - uništit će ga postojeći organizmi. Shodno tome, prilikom uticaja na okolinu, čovek mora da neutrališe ove uticaje, jer oni mogu biti destruktivni za prirodu i samog čoveka.

Zakon o ograničenim prirodnim resursima. Pravilo jednog procenta. Budući da je planeta Zemlja prirodna ograničena cjelina, na njoj ne mogu postojati beskonačni dijelovi, stoga su svi prirodni resursi Zemlje konačni. U neiscrpne resurse spadaju energetski resursi, vjerujući da energija Sunca predstavlja gotovo vječni izvor korisne energije. Greška je u tome što takvo razmišljanje ne uzima u obzir ograničenja koja nameće energija same biosfere. Prema pravilu jednog procenta promjena energije prirodnog sistema unutar 1% dovodi ga iz ravnoteže. Sve pojave velikih razmjera na površini Zemlje (snažni cikloni, vulkanske erupcije, proces globalne fotosinteze) imaju ukupnu energiju koja ne prelazi 1% energije sunčevog zračenja koje pada na površinu Zemlje. Umjetno uvođenje energije u biosferu u naše vrijeme dostiglo je vrijednosti blizu granice (razlikuje se od njih ne više od jednog matematičkog reda - 10 puta).

Uprkos širokom spektru faktora životne sredine, može se identifikovati niz opštih obrazaca u prirodi njihovog uticaja na organizme i u odgovorima živih bića.

1. Zakon optimuma.

Svaki faktor ima određene granice pozitivnog uticaja na organizme (slika 1). Rezultat promjenljivog faktora prvenstveno ovisi o jačini njegove manifestacije. I nedovoljno i prekomjerno djelovanje faktora negativno utječe na životnu aktivnost pojedinca. Blagotvorna sila uticaja se zove zona optimalnog faktora sredine ili samo optimalno za organizme ove vrste. Što je veće odstupanje od optimalnog, to je izraženije inhibitorno dejstvo ovog faktora na organizme. (zona pesimuma). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke, za iza koje postojanje više nije moguće, nastupa smrt. Zovu se granice izdržljivosti između kritičnih tačaka ekološka valencija živih bića u odnosu na određeni faktor životne sredine.

Rice. 1. Šema djelovanja faktora okoline na žive organizme

Predstavnici različitih vrsta uvelike se razlikuju jedni od drugih kako po položaju optimuma tako i po ekološkoj valentnosti. Na primjer, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati fluktuacije temperature zraka u rasponu od više od 80 °C (od +30 do -55 °C), dok toplovodni rakovi Copilia mirabilis mogu izdržati promjene temperature vode u rasponu ne više od 6 °C (od +23 do +29 °C). Ista snaga ispoljavanja nekog faktora može biti optimalna za jednu vrstu, pesimalna za drugu, a za treću prelazi granice izdržljivosti (slika 2).

Široka ekološka valencija vrste u odnosu na abiotičke faktore životne sredine ukazuje se dodavanjem prefiksa “eury” imenu faktora. Euritermna vrste koje tolerišu značajne temperaturne fluktuacije, euribati- širok raspon pritiska, euryhaline- različiti stepen saliniteta životne sredine.

Rice. 2. Položaj optimalnih krivulja na temperaturnoj skali za različite vrste:

1, 2 - stenotermne vrste, kriofili;

3-7 - euritermalne vrste;

8, 9 - stenotermne vrste, termofili

Nemogućnost da se tolerišu značajne fluktuacije faktora, ili uska valencija životne sredine, karakteriše prefiks "steno" - stenotermni, stenobatni, stenohalin vrste itd. U širem smislu nazivaju se vrste za čije postojanje su potrebni strogo definisani uslovi životne sredine stenobiotski, i oni koji su u stanju da se prilagode različitim uslovima sredine - eurybiont.

Zovu se uslovi koji se približavaju kritičnim tačkama zbog jednog ili više faktora odjednom ekstremno.

Položaj optimalnih i kritičnih tačaka na gradijentu faktora može se pomjeriti u određenim granicama djelovanjem uslova okoline. To se redovno dešava kod mnogih vrsta kako se godišnja doba mijenjaju. Zimi, na primjer, vrapci podnose jake mrazeve, a ljeti umiru od hlađenja na temperaturama ispod nule. Fenomen pomaka optimuma u odnosu na bilo koji faktor naziva se aklimatizacija. Što se tiče temperature, ovo je dobro poznat proces termičkog očvršćavanja tijela. Privikavanje na temperaturu zahtijeva značajan vremenski period. Mehanizam je promjena enzima u stanicama koji kataliziraju iste reakcije, ali s različite temperature(tzv izozimi). Svaki enzim je kodiran svojim genom, stoga je potrebno isključiti neke gene i aktivirati druge, transkripciju, translaciju, sklapanje dovoljne količine novog proteina itd. Ukupan proces u prosjeku traje oko dvije sedmice i stimuliše se promjenama u okruženju. Aklimatizacija, odnosno stvrdnjavanje, važna je adaptacija organizama koja nastaje u postupnim približavanju nepovoljnih uvjeta ili pri ulasku na područja s drugačijom klimom. U tim slučajevima, to je sastavni dio općeg procesa aklimatizacije.

2. Dvosmislenost utjecaja faktora na različite funkcije.

Svaki faktor različito utiče na različite tjelesne funkcije (slika 3). Optimum za neke procese može biti pesimum za druge. Dakle, temperatura zraka od +40 do +45 °C kod hladnokrvnih životinja uvelike povećava brzinu metaboličkih procesa u tijelu, ali inhibira motoričku aktivnost, a životinje padaju u toplinski stupor. Za mnoge ribe, temperatura vode koja je optimalna za sazrijevanje reproduktivnih proizvoda nepovoljna je za mrijest, što se događa u različitom temperaturnom rasponu.

Rice. 3. Shema zavisnosti fotosinteze i disanja biljaka o temperaturi (prema V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max- minimalna, optimalna i maksimalna temperatura za rast biljaka (zasjenjeno područje)

Životni ciklus, u kojem organizam u određenim periodima prvenstveno obavlja određene funkcije (ishrana, rast, reprodukcija, naseljavanje itd.), uvijek je u skladu sa sezonskim promjenama u kompleksu faktora okoline. Pokretni organizmi također mogu mijenjati staništa kako bi uspješno obavljali sve svoje životne funkcije.

3. Raznolikost individualnih reakcija na faktore sredine. Stepen izdržljivosti, kritične tačke, optimalne i pesimalne zone pojedinih jedinki se ne poklapaju. Ova varijabilnost je određena kako nasljednim kvalitetima pojedinaca, tako i spolom, godinama i fiziološkim razlikama. Na primjer, mlinar, jedan od štetočina brašna i proizvoda od žitarica, ima kritičnu minimalna temperatura za gusjenice -7 °C, za odrasle oblike -22 °C, a za jaja -27 °C. Mraz od -10 °C ubija gusjenice, ali nije opasan za odrasle jedinke i jajašca ove štetočine. Posljedično, ekološka valencija vrste uvijek je šira od ekološke valencije svake pojedinačne jedinke.

4. Relativna nezavisnost adaptacije organizama na različite faktore. Stepen tolerancije na bilo koji faktor ne znači odgovarajuću ekološku valenciju vrste u odnosu na druge faktore. Na primjer, vrste koje toleriraju velike varijacije u temperaturi ne moraju nužno biti u stanju tolerirati velike varijacije u vlažnosti ili salinitetu. Euritermalne vrste mogu biti stenohalne, stenobatske ili obrnuto. Ekološke valencije vrste u odnosu na različite faktore mogu biti vrlo raznolike. Ovo stvara izuzetnu raznolikost adaptacija u prirodi. Skup valencija sredine u odnosu na različite faktore sredine je ekološki spektar vrste.

5. Neslaganje u ekološkim spektrima pojedinih vrsta. Svaka vrsta je specifična po svojim ekološkim mogućnostima. Čak i među vrstama koje su slične po načinu prilagođavanja na okolinu, postoje razlike u njihovom odnosu prema pojedinim faktorima.

Rice. 4. Promjene u učešću pojedinih biljnih vrsta u sastojinama livadske trave u zavisnosti od vlage (prema L. G. Ramensky et al., 1956): 1 - livadska djetelina; 2 - obični stolisnik; 3 - Deljavinov celer; 4 - livada plava trava; 5 - vlasuljak; 6 - prava slama; 7 - rani šaš; 8 - obična livada; 9 - brdski geranijum; 10 - poljski grm; 11 - kratak nos

Pravilo ekološke individualnosti vrsta koju je formulisao ruski botaničar L. G. Ramensky (1924) u odnosu na biljke (slika 4), onda je to široko potvrđeno zoološkim istraživanjima.

6. Interakcija faktora. Optimalna zona i granice izdržljivosti organizama u odnosu na bilo koji faktor sredine mogu se pomerati u zavisnosti od snage i u kojoj kombinaciji drugi faktori deluju istovremeno (slika 5). Ovaj obrazac se zove interakcija faktora. Na primjer, toplinu je lakše podnijeti u suhom, a ne vlažnom zraku. Rizik od smrzavanja je znatno veći u mraznim uslovima jak vjetar nego po mirnom vremenu. Dakle, isti faktor u kombinaciji sa drugim ima različite uticaje na životnu sredinu. Naprotiv, isti ekološki rezultat može se dobiti na različite načine. Na primjer, uvenuće biljaka može se zaustaviti povećanjem količine vlage u tlu i snižavanjem temperature zraka, što smanjuje isparavanje. Stvara se efekat parcijalne supstitucije faktora.

Rice. 5. Smrtnost jaja borove svilene bube Dendrolimus pini under različite kombinacije temperatura i vlažnost

Istovremeno, međusobna kompenzacija faktora sredine ima određene granice i nemoguće je jedan od njih u potpunosti zamijeniti drugim. Potpuno odsustvo vode ili barem jednog od osnovnih elemenata mineralne ishrane onemogućava život biljke, uprkos najpovoljnijim kombinacijama drugih uslova. Ekstremni toplotni deficit u polarnim pustinjama ne može se nadoknaditi ni obiljem vlage ni 24-satnim osvetljenjem.

Uzimajući u obzir obrasce interakcije faktora sredine u poljoprivrednoj praksi, moguće je vješto održavati optimalni uslovi vitalna aktivnost kultivisane biljke i kućni ljubimci.

7. Pravilo ograničavajućih faktora. Mogućnosti postojanja organizama prvenstveno su ograničene onim faktorima sredine koji su najdalje od optimuma. Ako se barem jedan od faktora okoline približi ili pređe kritične vrijednosti, tada, uprkos optimalnoj kombinaciji drugih uslova, pojedincima prijeti smrt. Svi faktori koji snažno odstupaju od optimalnog dobijaju od najveće važnosti u životu vrste ili njenih pojedinačnih predstavnika u određenim vremenskim periodima.

Ograničavajući faktori životne sredine određuju geografski raspon vrste. Priroda ovih faktora može biti različita (slika 6). Dakle, kretanje vrste na sjever može biti ograničeno nedostatkom topline, u sušne regije - nedostatkom vlage ili previše visoke temperature. Biotički odnosi također mogu poslužiti kao ograničavajući faktori za distribuciju, na primjer, zauzimanje teritorije od strane jače konkurencije ili nedostatak oprašivača za biljke. Dakle, oprašivanje smokava u potpunosti ovisi o jednoj vrsti insekata - osi Blastophaga psenes. Domovina ovog drveta je Mediteran. Smokve donesene u Kaliforniju nisu dale plod dok tamo nisu uvedene ose koje oprašuju. Rasprostranjenost mahunarki na Arktiku ograničena je distribucijom bumbara koji ih oprašuju. Na ostrvu Dikson, gdje nema bumbara, mahunarke se ne nalaze, iako je zbog temperaturnih uslova postojanje ovih biljaka i dalje dozvoljeno.

Rice. 6. Duboki snježni pokrivač je ograničavajući faktor u rasprostranjenosti jelena (prema G. A. Novikov, 1981.)

Da bi se utvrdilo da li vrsta može postojati na datom geografskom području, potrebno je prvo utvrditi da li neki faktori životne sredine prelaze granice njene ekološke valencije, posebno tokom najranjivijeg perioda razvoja.

Identifikacija ograničavajućih faktora je veoma važna u poljoprivrednoj praksi, jer se usmeravanjem glavnih napora na njihovo eliminisanje može brzo i efikasno povećati prinos biljaka ili produktivnost životinja. Tako se na visoko kiselim zemljištima prinos pšenice može neznatno povećati upotrebom različitih agronomskih uticaja, ali će se najbolji efekat postići samo vapnenjem, čime će se otkloniti ograničavajući efekti kiselosti. Poznavanje ograničavajućih faktora je stoga ključ za kontrolu životnih aktivnosti organizama. U različitim periodima života pojedinaca, različiti faktori sredine deluju kao ograničavajući faktori, pa je potrebno vešto i stalno regulisanje uslova života gajenih biljaka i životinja.

| |
2.2. Adaptacije organizama2.4. Principi ekološke klasifikacije organizama

Optimalno pravilo . U skladu sa ovim pravilom, za organizam ili određenu fazu njegovog razvoja postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrednosti faktora. Što je značajnije odstupanje djelovanja faktora od optimalnog, to ovaj faktor više inhibira vitalnu aktivnost organizma. Ovaj raspon se naziva zona inhibicije. Maksimalne i minimalne podnošljive vrijednosti faktora su kritične tačke iza kojih više nije moguće postojanje organizma.

Maksimalna gustina naseljenosti obično je ograničena na optimalnu zonu. Optimalne zone za različite organizme nisu iste. Što je šira amplituda faktorskih fluktuacija pri kojoj organizam može održati vitalnost, to je veća njegova stabilnost, tj. tolerancije na jedan ili drugi faktor (od lat. tolerancije- strpljenje). U ovu grupu spadaju organizmi sa širokom amplitudom otpora euribiontima (grčki eury- široka, bios- život). Organizmi sa uskim opsegom adaptacije na faktore nazivaju se stenobiontima (grčki stenos- uski). Važno je naglasiti da se optimalne zone u odnosu na različite faktore razlikuju, te da organizmi u potpunosti pokazuju svoj potencijal ako postoje u uslovima čitavog spektra faktora sa optimalnim vrijednostima.

Pravilo interakcije faktora . Njegova suština leži u činjenici da neki faktori mogu pojačati ili ublažiti dejstvo drugih faktora. Na primjer, višak topline može se u određenoj mjeri ublažiti niskom vlažnošću zraka, nedostatak svjetla za fotosintezu biljaka može se nadoknaditi povećanim sadržajem ugljičnog dioksida u zraku, itd. Iz ovoga, međutim, ne slijedi da se faktori mogu zamijeniti. Oni nisu zamjenjivi.

Pravilo ograničavajućih faktora . Suština ovog pravila je da faktor koji je u nedostatku ili višku (blizu kritičnih tačaka) negativno utiče na organizme i, osim toga, ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih faktora, uključujući i one na optimum. Ograničavajući faktori obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta i njihovih staništa. O njima ovisi produktivnost organizama.

Odjeljak 5

biogeocenotski i nivo biosfere

organizacija življenja

Tema 56.

Ekologija kao nauka. Stanište. Faktori okoline. Opšti obrasci djelovanja faktora okoline na organizme

1. Osnovna pitanja teorije

Ekologija– nauka o obrascima odnosa organizama međusobno i sa okruženje. (E. Haeckel, 1866.)

Stanište– svi uslovi su uživo i nežive prirode, u kojima postoje organizmi i koji direktno ili indirektno utiču na njih.

Pojedinačni elementi okruženja su faktori životne sredine:

abiotički	biotic	antropogena
fizičko-hemijski, neorganski, neživi faktori: t , svjetlost, voda, zrak, vjetar, salinitet, gustina, jonizujuće zračenje.	uticaj organizama ili zajednica.	ljudska aktivnost
ravno	indirektan
– ribolov; – izgradnja brana.	– zagađenje; – uništavanje krmnog zemljišta.
Po učestalosti djelovanja – faktori koji djeluju
striktno periodično.	bez stroge frekvencije.
Po smjeru djelovanja
faktori usmjerenja akcije	neizvesni faktori
– zagrijavanje; – hladnoća; – zalijevanje vode.	– antropogena; – zagađivači.

Adaptacija organizama na faktore sredine

Organizmi lakše se prilagoditi faktorima koji deluju strogo periodično i ciljano. Adaptacija na njih je nasledno određena.

Adaptacija je teška organizmi da neredovno periodično faktori, faktori neizvjesno akcije. U ovome specifičnost I antiekološki antropogenih faktora.

Opšti obrasci

uticaj faktora sredine na organizme

Optimalno pravilo .

Za ekosistem ili organizam postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti nekog okolišnog faktora. Izvan optimalne zone postoje zone ugnjetavanja koje se pretvaraju u kritične tačke iza kojih je postojanje nemoguće.

Pravilo interakcijskih faktora .

Neki faktori mogu pojačati ili ublažiti efekte drugih faktora. Međutim, svaki od faktora okoline nezamjenjiv.

Pravilo ograničavajućih faktora .

Faktor koji je u nedostatku ili višku negativno utječe na organizme i ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih faktora (uključujući i one u optimalnom stanju).

Ograničavajući faktor – vitalni faktor životne sredine (blizu kritičnih tačaka), u čijem odsustvu život postaje nemoguć. Određuje granice distribucije vrsta.

Ograničavajući faktor – faktor životne sredine koji prevazilazi granice izdržljivosti organizma.

Abiotski faktori

Sunčevo zračenje .

Biološki efekat svjetlosti određen je intenzitetom, frekvencijom, spektralni sastav:

Ekološke grupe biljaka

prema zahtjevima intenziteta osvjetljenja

Svetlosni režim dovodi do pojave višeslojni I mozaik vegetacijski pokrivač.

Fotoperiodizam – reakcija organizma na dužinu dnevnog svetla, izražena promenama u fiziološkim procesima. Povezano sa fotoperiodizmom sezonski I dnevnica ritmove.

Temperatura .

N : od –40 do +400S (u prosjeku: +15–300S).

Klasifikacija životinja prema obliku termoregulacije

Mehanizmi adaptacije na temperaturu

Fizički	Hemijski	Behavioral
regulacija prijenosa topline (koža, masne naslage, znojenje kod životinja, transpiracija kod biljaka).	regulacija proizvodnje topline (intenzivan metabolizam).	izbor željenih pozicija (sunčana/sjenovita mjesta, skloništa).

Adaptacija na t provodi kroz veličinu i oblik tijela.

Bergmanovo pravilo : Kako se krećete prema sjeveru, prosječne veličine tijela u populacijama toplokrvnih životinja se povećavaju.

Allenovo pravilo: kod životinja iste vrste, veličina izbočenih dijelova tijela (udovi, rep, uši) je kraća, a tijelo je masivnije što je klima hladnija.

Glogerovo pravilo: životinjske vrste koje žive u hladnim i vlažnim područjima imaju intenzivniju pigmentaciju tijela ( crne ili tamno smeđe) od stanovnika toplih i suhih područja, što im omogućava da akumuliraju dovoljnu količinu topline.

Adaptacije organizama na vibracije tokruženje

Pravilo anticipacije : južne biljne vrste na sjeveru nalaze se na dobro zagrijanim južnim padinama, a sjeverne vrste na južnim granicama areala nalaze se na hladnim sjevernim padinama.

Migracije– preseljenje u povoljnije uslove.

Utrnulost– naglo smanjenje svih fizioloških funkcija, nepokretnost, prestanak ishrane (insekti, ribe, vodozemci tokom t od 00 do +100S).

Hibernacija– smanjenje intenziteta metabolizma, koji se održava prethodno akumuliranim rezervama masti.

Anabioza– privremeni reverzibilni prestanak vitalne aktivnosti.

Vlažnost .

Mehanizmi za regulaciju ravnoteže vode

Morfološki	fiziološki	Behavioral
preko oblika i integumenta tijela, putem organa za isparavanje i izlučivanje.	kroz oslobađanje metaboličke vode iz masti, proteina, ugljikohidrata kao rezultat oksidacije.	kroz izbor željenih pozicija u prostoru.

Ekološke grupe biljaka prema zahtjevima vlažnosti

Hidrofiti	Hygrophytes	Mezofiti	Xerophytes
kopneno-vodene biljke, uronjene u vodu samo svojim donjim dijelovima (trska).	kopnene biljke koje žive u uslovima visoke vlažnosti (tropske trave).	biljke na mestima sa prosečnom vlagom (biljke umerenog pojasa, kultivisane biljke).	biljke na mjestima sa nedovoljnom vlagom (biljke stepa, pustinja).

Salinitet .

Halofiti su organizmi koji preferiraju višak soli.

Vazduh : N 2 – 78%, O2 – 21%, CO2 – 0,03%.

N 2 : probavlja se bakterijama nodula, apsorbira ga biljke u obliku nitrata i nitrita. Povećava otpornost biljaka na sušu. Kada osoba roni pod vodom N 2 otapa se u krvi, a uz nagli porast se oslobađa u obliku mjehurića - dekompresijska bolest.

O2:

CO2: učešće u fotosintezi, produkt disanja životinja i biljaka.

Pritisak .

N: 720–740 mm Hg. Art.

Pri porastu: parcijalni pritisak O2 ↓ → hipoksija, anemija (povećanje broja crvenih krvnih zrnaca za jedan V krv i sadržaj Nv).

Na dubini: parcijalni pritisak O2 → raste rastvorljivost gasova u krvi → hiperoksija.

Vjetar .

Razmnožavanje, naseljavanje, prijenos polena, spora, sjemena, plodova.

Biotički faktori

1. Simbioza- korisna kohabitacija koja koristi barem jednom:
A) uzajamnost	obostrano koristan, obavezan	kvržice i mahunarke, mikoriza, lišajevi.
b) protokolarna saradnja	obostrano korisni, ali neobavezni	kopitari i krave ptice, morske anemone i rakovi pustinjaci.
V) komenzalizam (freeloading)	jedan organizam koristi drugi kao dom i izvor ishrane	gastrointestinalne bakterije, lavovi i hijene, životinje - distributeri plodova i sjemenki.
G) synoikia (smještaj)	jedinka jedne vrste koristi jedinku druge vrste samo kao dom	gorčine i mekušci, insekti - jazbine glodara.
2. Neutralizam– kohabitacija vrsta na istoj teritoriji, koja za njih ne povlači ni pozitivne ni negativne posljedice.
		losovi su vjeverice.
3. Antibiosis– kohabitacija vrsta koja uzrokuje štetu.
A) konkurencija	– –	skakavci – glodari – biljojedi; korovi su kultivisane biljke.
b) grabežljivac	+ –	vukovi, orlovi, krokodili, trepavice, biljke grabežljivci, kanibalizam.
	+ –	vaške, okrugle gliste, trakavice.
G) amensalizam (alopatija)	0 –	jedinke jedne vrste, oslobađajući supstance, inhibiraju jedinke drugih vrsta: antibiotici, fitoncidi.

Odnosi među vrstama

Trophic	Aktuelno	Phoric	Fabrika
komunikacije
Hrana.	Stvaranje jedne vrste okruženja za drugu.	Jedna vrsta širi drugu.	Jedna vrsta gradi strukture koristeći mrtve ostatke.

Living Environments

Životna sredina je skup uslova koji osiguravaju život organizma.

1. Vodena sredina

homogena, malo promenljiva, stabilna, fluktuacija t – 500, gusto.

lim faktori:

O2, svjetlo,ρ, režim soli, υ protok.

hidrobionti:

plankton - slobodno plutajući,

nekton - aktivno se kreće,

bentos - stanovnici dna,

Pelagos - stanovnici vodenog stuba,

neuston – stanovnici gornjeg filma.

2. Prizemno-vazdušno okruženje	složen, raznolik, zahtijeva visok nivo organizacije, nizak ρ, velike fluktuacije t (1000), visoka pokretljivost atmosfere.
lim faktori:	ti vlažnost, intenzitet svjetlosti, klimatski uslovi.
Aerobionti

3. Okolina tla	kombinuje svojstva vodenog i zemlja-vazdušna sredina, fluktuacije t male, velike gustine.
lim faktori:	t (permafrost), vlažnost (suša, močvara), kiseonik.
Geobionti, edafobionti
4. Životna sredina	obilje hrane, stabilnost uslova, zaštita od štetnih uticaja.
lim faktori:
simbionti

Da li vam se svidio članak? Podijelite to

Odštampajte ovaj članak