Factorii de mediu și modelele generale ale acțiunii lor. Ecologie generală

Habitat- aceasta este acea parte a naturii care înconjoară un organism viu și cu care interacționează direct. Componentele și proprietățile mediului sunt diverse și schimbătoare. Orice creatură vie trăiește într-o lume complexă, în schimbare, adaptându-se constant la ea și reglându-și activitatea de viață în conformitate cu schimbările sale.

Adaptările organismelor la mediu se numesc adaptări. Capacitatea de adaptare este una dintre principalele proprietăți ale vieții în general, deoarece oferă însăși posibilitatea existenței sale, capacitatea organismelor de a supraviețui și de a se reproduce. Apar adaptări pe diferite niveluri: de la biochimia celulelor și comportamentul organismelor individuale până la structura și funcționarea comunităților și a sistemelor ecologice. Adaptările apar și se schimbă în timpul evoluției speciilor. Proprietățile individuale sau elementele mediului care afectează organismele sunt numite factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au naturi diferite și acțiuni specifice. Factorii ecologici sunt împărțiți în abiotici și biotici, antropici.

În complexul de factori, putem identifica unele modele care sunt în mare măsură universale (generale) în relație cu organisme. Astfel de modele includ regula optimului, regula interacțiunii factorilor, regula factorilor limitatori și altele.

Regulă optimă.În conformitate cu această regulă, pentru un organism sau pentru o anumită etapă a dezvoltării sale există o gamă de valoare a factorului cea mai favorabilă (optimă). Cu cât abaterea acțiunii unui factor de la optim este mai semnificativă, cu atât acest factor inhibă mai mult activitatea vitală a organismului. Acest interval se numește zonă de inhibiție. Valorile maxime și minime tolerabile ale unui factor sunt puncte critice dincolo de care existența unui organism nu mai este posibilă.

Densitatea maximă a populației este de obicei limitată la zona optimă. Zonele optime sunt diferite pentru diferite organisme. Cu cât este mai mare amplitudinea fluctuațiilor factorilor la care organismul își poate menține viabilitatea, cu atât stabilitatea acestuia este mai mare, de exemplu. toleranta la unul sau altul factor (din lat. toleranta - rabdare). Organismele cu o amplitudine mare de rezistență aparțin grupului de euribionți (greacă eury - larg, bios - viață). Sunt numite organisme cu o gamă restrânsă de adaptare la factori stenobionte(Stenos grecesc - îngust). Este important de subliniat că zonele optime în raport cu diverși factori diferă și, prin urmare, organismele își demonstrează pe deplin potențialul dacă există în condițiile întregului spectru de factori cu valori optime.

Regula interacțiunii factorilor. Esența sa constă în faptul că unii factori pot spori sau atenua efectul altor factori. De exemplu, excesul de căldură poate fi într-o oarecare măsură atenuat de umiditatea scăzută a aerului, iar lipsa de lumină pentru fotosinteza plantelor poate fi compensată. continut crescut dioxid de carbon din aer etc. Din aceasta nu rezultă însă că factorii pot fi interschimbați. Nu sunt interschimbabile.

Regula factorilor limitatori. Esența acestei reguli este că un factor care este în deficiență sau exces (aproape de puncte critice), afectează negativ organismele și, în plus, limitează posibilitatea de manifestare a puterii altor factori, inclusiv a celor optimi. Factorii limitatori determină de obicei limitele de distribuție ale speciilor și habitatele acestora. Productivitatea organismelor depinde de ele.

Prin activitățile sale, o persoană încalcă adesea aproape toate modelele de acțiune enumerate ale factorilor. Acest lucru se aplică în special factorilor limitatori (distrugerea habitatului, perturbarea apei și a nutriției minerale etc.).

Habitat- aceasta este acea parte a naturii care înconjoară un organism viu și cu care interacționează direct. Componentele și proprietățile mediului sunt diverse și schimbătoare. Orice creatură vie trăiește într-o lume complexă și în schimbare, adaptându-se constant la ea și reglându-și activitatea de viață în conformitate cu schimbările sale și consumând materie, energie și informații venite din exterior.

Se numesc adaptări ale organismelor la mediul lor adaptare. Capacitatea de adaptare este una dintre principalele proprietăți ale vieții în general, deoarece oferă însăși posibilitatea existenței sale, capacitatea organismelor de a supraviețui și de a se reproduce. Adaptările se manifestă la diferite niveluri: de la biochimia celulelor și comportamentul organismelor individuale până la structura și funcționarea comunităților și a sistemelor ecologice. Adaptările apar și se schimbă în timpul evoluției speciilor.

Proprietățile individuale sau elementele mediului care afectează organismele sunt numite factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au naturi diferite și acțiuni specifice. Factorii de mediu sunt împărțiți în abiotici, biotici și antropici.

Factori abiotici- temperatura, lumina, radiatiile radioactive, presiunea, umiditatea aerului, compozitia de sare a apei, vant, curenti, teren - toate acestea sunt proprietati ale neînsuflețitului

natura care afectează direct sau indirect organismele vii.

Factori biotici- acestea sunt forme de influență a ființelor vii unele asupra altora. Fiecare organism experimentează în mod constant influența directă sau indirectă a altor creaturi, intră în contact cu reprezentanții propriei specii și ai altor specii - plante, animale, microorganisme, depinde de acestea și le influențează el însuși. Lumea organică din jur este o parte integrantă a mediului înconjurător al fiecărei creaturi vii.

Legăturile reciproce între organisme stau la baza existenței biocenozelor și populațiilor; consideraţia lor ţine de domeniul sinecologiei.

Factori antropogeni- sunt forme de activitate ale societatii umane care conduc la schimbari in natura ca habitatul altor specii sau le afecteaza direct viata. De-a lungul istoriei omenirii, dezvoltarea mai întâi a vânătorii, apoi a agriculturii, industriei și transporturilor a schimbat foarte mult natura planetei noastre. Importanța impactului antropic asupra întregii lumi vii a Pământului continuă să crească rapid.

Deși oamenii influențează natura vie prin modificări ale factorilor abiotici și ale relațiilor biotice ale speciilor, activitatea umană de pe planetă ar trebui identificată ca o forță specială care nu se încadrează în cadrul acestei clasificări. În prezent, aproape întreaga soartă a suprafeței vii a Pământului și a tuturor tipurilor de organisme este în mâinile societății umane și depinde de influența antropică asupra naturii.

Același factor de mediu are sens diferitîn viața organismelor conviețuitoare diferite tipuri. De exemplu, vânturile puternice iarna sunt nefavorabile pentru animalele mari, deschise, dar nu au niciun efect asupra celor mai mici care se ascund în vizuini sau sub zăpadă. Compoziția de sare a solului este importantă pentru nutriția plantelor, dar este indiferentă față de majoritatea animalelor terestre etc.

Modificările factorilor de mediu în timp pot fi: 1) periodic periodice, modificând puterea impactului în legătură cu momentul zilei sau anotimpul anului, sau ritmul mareelor în ocean; 2) neregulat, fără o periodicitate clară, de exemplu, fără modificări ale condițiilor meteo în diferiți ani, fenomene de natură catastrofală - furtuni, averse, alunecări de teren etc.; 3) direcționate pe anumite perioade de timp, uneori lungi, de exemplu, în timpul răcirii sau încălzirii climei, supra-creșterea corpurilor de apă, pășunatul constant al animalelor în aceeași zonă etc.

Factorii de mediu de mediu afectează organismele vii diverse influențe, adică poate acționa ca stimuli care provoacă modificări adaptive ale funcțiilor fiziologice și biochimice; ca limitatori care fac imposibilă existența în condiții date; ca modificatori care provoacă modificări anatomice și morfologice în organism; ca semnale care indică modificări ale altor factori de mediu.

În ciuda varietății mari de factori de mediu, o serie de modele generale pot fi identificate în natura impactului lor asupra organismelor și în răspunsurile ființelor vii.

Iată cele mai cunoscute.

Legea minimului a lui J. Liebig (1873):

O) rezistența organismului este determinată de veriga slabă din lanțul nevoilor sale de mediu;
b) toate condițiile de mediu necesare pentru a susține viața au un rol egal (legea echivalenței tuturor condițiilor de viață), orice factor poate limita existența unui organism.

Legea factorilor limitatori sau legea lui F. Blechman (1909):factorii de mediu care au o semnificaţie maximă în condiţii specifice complică (limitează) mai ales posibilitatea ca speciile să existe în aceste condiţii.

Legea toleranţei a lui W. Shelford (1913): Factorul limitator în viața unui organism poate fi un impact minim sau maxim asupra mediului, intervalul dintre care determină cantitatea de rezistență a organismului față de acest factor.

Ca exemplu care explică legea minimului, J. Liebig a desenat un butoi cu găuri, nivelul apei în care simbolizează rezistența corpului, iar găurile simbolizează factorii de mediu.

Legea optimului: Fiecare factor are doar anumite limite influență pozitivă asupra organismelor.

Rezultatul acțiunii unui factor variabil depinde, în primul rând, de puterea manifestării acestuia. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ activitatea de viață a indivizilor. Forța favorabilă de influență se numește zona optimă a factorului de mediu, efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor

(zona pessimum). Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice, dincolo de care existența nu mai este posibilă și apare moartea. Limitele de rezistență între punctele critice se numesc valența ecologică a ființelor vii în raport cu un anumit factor de mediu.

Reprezentanții diferitelor specii diferă foarte mult unul de celălalt atât în ceea ce privește poziția optimului, cât și în valența ecologică.

Un exemplu de acest tip de dependență este următoarea observație. Necesarul fiziologic mediu zilnic de fluor pentru un adult este de 2000-3000 mcg, iar o persoană primește 70% din această cantitate din apă și doar 30% din alimente. Odată cu consumul prelungit de apă săracă în săruri de fluor (0,5 mg/dm3 sau mai puțin), se dezvoltă cariile dentare. Cu cât concentrația de fluor în apă este mai mică, cu atât incidența cariilor în populație este mai mare.

Concentrații mari de fluor în apă potabilă duce, de asemenea, la dezvoltarea patologiei. Deci, atunci când concentrația sa este mai mare de 15 mg/dm 3, apare fluoroza - un fel de pete și colorare maronie a smalțului dinților, dinții sunt distruși treptat.

Orez. 3.1. Dependența rezultatului unui factor de mediu de intensitatea acestuia sau pur și simplu optim, pentru organismele acestei specii. Cu cât abaterile de la optim sunt mai puternice, cu atât mai pronunțate

Ambiguitatea efectului factorului asupra diferitelor funcții. Fiecare factor afectează diferite funcții ale corpului în mod diferit. Optimul pentru unele procese poate fi un pessimum pentru altele.

Regula interacțiunii factorilor. Esența sa constă în faptul că singur factorii pot spori sau atenua efectul altor factori. De exemplu, excesul de căldură poate fi într-o oarecare măsură atenuat de umiditatea scăzută a aerului, lipsa luminii pentru fotosinteza plantelor poate fi compensată printr-un conținut crescut de dioxid de carbon în aer etc. Din aceasta nu rezultă însă că factorii pot fi interschimbați. Nu sunt interschimbabile.

Regula factorilor limitatori: factor , care se află în deficiență sau exces (aproape de punctele critice), afectează negativ organismele și, în plus, limitează posibilitatea de manifestare a puterii altor factori, inclusiv a celor la optimi. De exemplu, dacă solul conține din abundență toate lucrurile, cu excepția unui singur lucru, necesar pentru o plantă elemente chimice, atunci creșterea și dezvoltarea plantei va fi determinată de cea care este în lipsă. Toate celelalte elemente nu își arată efectul. Factorii limitatori determină de obicei limitele de distribuție a speciilor (populațiilor) și habitatele acestora. Productivitatea organismelor și comunităților depinde de ele. Prin urmare, este extrem de important să se identifice cu promptitudine factorii de importanță minimă și excesivă, pentru a exclude posibilitatea manifestării lor (de exemplu, pentru plante - prin aplicarea echilibrată a îngrășămintelor).

Prin activitățile sale, o persoană încalcă adesea aproape toate modelele de acțiune enumerate ale factorilor. Acest lucru se aplică în special factorilor limitanți (distrugerea habitatului, perturbarea apei și a nutriției minerale a plantelor etc.).

Pentru a determina dacă o specie poate exista într-o anumită zonă geografică, este necesar mai întâi să se determine dacă vreun factor de mediu depășește valența sa ecologică, în special în perioada sa cea mai vulnerabilă de dezvoltare.

Identificarea factorilor limitanți este foarte importantă în practica agricolă, deoarece prin direcționarea eforturilor principale către eliminarea acestora se poate crește rapid și eficient randamentul plantelor sau productivitatea animalelor. Da, foarte mult soluri acide Randamentul de grâu poate fi ușor crescut prin folosirea diferitelor tratamente agronomice, dar cel mai bun efect se va obține doar ca urmare a vărării, care va elimina efectul limitativ al acidității. Cunoașterea factorilor limitatori este astfel cheia controlului activității vitale a organismelor. În diferite perioade ale vieții indivizilor, diverși factori de mediu acționează ca factori limitatori, astfel încât este necesară o reglare abil și constantă a condițiilor de viață ale plantelor și animalelor cultivate.

Legea maximizării energiei sau legea lui Odum: supraviețuirea unui sistem în competiție cu altele este determinată de cea mai bună organizare a fluxului de energie în el și de utilizarea sa cantitate maximaîn cel mai eficient mod. Această lege se aplică și informațiilor. Astfel, Sistemul care are cele mai bune șanse de autoconservare este cel mai propice pentru furnizarea, producția și utilizarea eficientă a energiei și informațiilor. Orice sistem natural se poate dezvolta numai prin utilizarea capacităților materiale, energetice și informaționale ale mediului. Dezvoltarea absolut izolată este imposibilă.

Această lege are importantă semnificație practică din cauza principalelor consecinte:

O) Producția absolut fără deșeuri este imposibilă Prin urmare, este important să se creeze producție cu deșeuri reduse, cu o intensitate scăzută a resurselor atât la intrare, cât și la ieșire (eficiență a costurilor și emisii scăzute). Idealul astăzi este crearea unei producții ciclice (deșeurile dintr-o producție servesc drept materie primă pentru alta etc.) și organizarea eliminării rezonabile a reziduurilor inevitabile, neutralizarea deșeurilor energetice nedemontabile;
b) orice sistem biotic dezvoltat, folosind și modificând mediul său de viață, reprezintă o potențială amenințare pentru sistemele mai puțin organizate. Prin urmare, reapariția vieții în biosferă este imposibilă - va fi distrusă de organismele existente. În consecință, atunci când influențează mediul înconjurător, o persoană trebuie să neutralizeze aceste impacturi, deoarece pot fi distructive pentru natură și pentru om însuși.

Legea resurselor naturale limitate. Regula unu la sută. Deoarece planeta Pământ este un întreg natural limitat, părți infinite nu pot exista pe ea, prin urmare toate resursele naturale ale Pământului sunt finite. Resursele inepuizabile includ resursele energetice, crezând că energia Soarelui oferă o sursă aproape eternă de energie utilă. Greșeala aici este că un astfel de raționament nu ține cont de limitările impuse de energia biosferei în sine. Conform regulii unu la sută o modificare a energiei unui sistem natural cu 1% îl scoate din echilibru. Toate fenomenele de amploare de pe suprafața Pământului (cicloni puternici, erupții vulcanice, procesul de fotosinteză globală) au o energie totală care nu depășește 1% din energia radiației solare incidente pe suprafața Pământului. Introducerea artificială a energiei în biosferă în timpul nostru a atins valori apropiate de limită (diferă de ele cu cel mult un ordin matematic de mărime - de 10 ori).

În ciuda varietății mari de factori de mediu, o serie de modele generale pot fi identificate în natura impactului lor asupra organismelor și în răspunsurile ființelor vii.

1. Legea optimului.

Fiecare factor are anumite limite de influență pozitivă asupra organismelor (Fig. 1). Rezultatul unui factor variabil depinde în primul rând de puterea manifestării acestuia. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ activitatea de viață a indivizilor. Forța benefică de influență se numește zona de factor de mediu optim sau doar optim pentru organismele acestei specii. Cu cât abaterea de la optim este mai mare, cu atât efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor este mai pronunțat. (zona pessimum). Valorile maxime și minime transferabile ale factorului sunt puncte critice, pentru dincolo de care existența nu mai este posibilă, apare moartea. Se numesc limitele de anduranță între punctele critice valenţă ecologică ființe vii în raport cu un anumit factor de mediu.

Orez. 1. Schema acțiunii factorilor de mediu asupra organismelor vii

Reprezentanții diferitelor specii diferă foarte mult unul de celălalt atât în ceea ce privește poziția optimului, cât și în valența ecologică. De exemplu, vulpile arctice din tundra pot tolera fluctuații ale temperaturii aerului în intervalul de peste 80 °C (de la +30 la -55 °C), în timp ce crustaceele de apă caldă Copilia mirabilis pot rezista schimbărilor de temperatură a apei în intervalul respectiv. de cel mult 6 °C (de la +23 până la +29 °C). Aceeași putere de manifestare a unui factor poate fi optimă pentru o specie, pesimală pentru alta și poate depăși limitele rezistenței pentru o a treia (Fig. 2).

Valenta ecologica larga a unei specii in raport cu factorii de mediu abiotici este indicata prin adaugarea prefixului "eury" la numele factorului. euritermic specii care tolerează fluctuații semnificative de temperatură, eurybates- gamă largă de presiune, eurihalină- grade variate de salinitate a mediului.

Orez. 2. Poziția curbelor optime pe scara temperaturii pentru diferite specii:

1, 2 - specii stenoterme, criofile;

3-7 - specii euritermale;

8, 9 - specii stenoterme, termofile

Incapacitatea de a tolera fluctuații semnificative ale unui factor sau valență de mediu îngustă este caracterizată de prefixul „steno” - stenotermic, stenobat, stenohalin specii etc. Într-un sens mai larg, speciile a căror existență necesită condiții de mediu strict definite sunt numite stenobiotic, și cei care sunt capabili să se adapteze la diferite condiții de mediu - eurybiont.

Sunt numite condiții care se apropie de punctele critice din cauza unuia sau mai multor factori simultan extrem.

Poziția punctelor optime și critice pe gradientul factorului poate fi deplasată în anumite limite prin acțiunea condițiilor de mediu. Acest lucru se întâmplă în mod regulat la multe specii pe măsură ce anotimpurile se schimbă. Iarna, de exemplu, vrăbiile rezistă la înghețuri severe, iar vara mor din cauza răcirii la temperaturi chiar sub zero. Se numește fenomenul de deplasare a optimului în raport cu orice factor aclimatizare. În ceea ce privește temperatura, acesta este un proces binecunoscut de întărire termică a corpului. Aclimatizarea la temperatură necesită o perioadă semnificativă de timp. Mecanismul este o modificare a enzimelor din celule care catalizează aceleași reacții, dar cu temperaturi diferite(așa-numitul izoenzime). Fiecare enzimă este codificată de propria sa genă, prin urmare, este necesar să se oprească unele gene și să se activeze altele, transcripția, traducerea, asamblarea unei cantități suficiente de proteine noi etc. Procesul general durează în medie aproximativ două săptămâni și este stimulat. prin schimbările de mediu. Aclimatizarea, sau întărirea, este o adaptare importantă a organismelor care are loc în condiții nefavorabile care se apropie treptat sau la intrarea în teritorii cu o climă diferită. În aceste cazuri, este o parte integrantă a procesului general de aclimatizare.

2. Ambiguitatea efectului factorului asupra diferitelor funcții.

Fiecare factor afectează diferite funcții ale corpului în mod diferit (Fig. 3). Optimul pentru unele procese poate fi un pessimum pentru altele. Astfel, temperatura aerului de la +40 la +45 °C la animalele cu sânge rece crește foarte mult rata proceselor metabolice din organism, dar inhibă activitatea motorie, iar animalele cad în stupoare termică. Pentru mulți pești, temperatura apei care este optimă pentru maturarea produselor de reproducere este nefavorabilă pentru depunerea icrelor, care are loc la un interval de temperatură diferit.

Orez. 3. Schema dependenței fotosintezei și respirației plantelor de temperatură (după V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max- temperatura minima, optima si maxima pentru cresterea plantelor (zona umbrita)

Ciclul de viață, în care în anumite perioade organismul îndeplinește în primul rând anumite funcții (nutriție, creștere, reproducere, așezare etc.), este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere într-un complex de factori de mediu. De asemenea, organismele mobile pot schimba habitatele pentru a-și îndeplini cu succes toate funcțiile vitale.

3. Diversitatea reacțiilor individuale la factorii de mediu. Gradul de rezistență, punctele critice, zonele optime și pesimile ale indivizilor individuali nu coincid. Această variabilitate este determinată atât de calitățile ereditare ale indivizilor, cât și de sexul, vârsta și diferențele fiziologice. De exemplu, molia morii, unul dintre dăunătorii produselor din făină și cereale, are un factor critic temperatura minima pentru omizi -7 °C, pentru formele adulte -22 °C, iar pentru ouă -27 °C. Înghețul de -10 °C ucide omizile, dar nu este periculos pentru adulți și ouăle acestui dăunător. În consecință, valența ecologică a unei specii este întotdeauna mai largă decât valența ecologică a fiecărui individ în parte.

4. Independența relativă a adaptării organismelor la diferiți factori. Gradul de toleranță la orice factor nu înseamnă valența ecologică corespunzătoare a speciei în raport cu alți factori. De exemplu, speciile care tolerează variații mari de temperatură nu trebuie neapărat să fie capabile să tolereze variații mari de umiditate sau salinitate. Speciile euritermale pot fi stenohaline, stenobatice sau invers. Valențele ecologice ale unei specii în raport cu diferiți factori pot fi foarte diverse. Acest lucru creează o diversitate extraordinară de adaptări în natură. Setul de valențe de mediu în raport cu diverși factori de mediu este spectrul ecologic al speciei.

5. Discrepanță în spectrele ecologice ale speciilor individuale. Fiecare specie este specifică prin capacitățile sale ecologice. Chiar și printre speciile care sunt similare în metodele lor de adaptare la mediu, există diferențe în atitudinea lor față de unii factori individuali.

Orez. 4. Modificări ale participării anumitor specii de plante la arboretele de iarbă de luncă în funcție de umiditate (conform L. G. Ramensky și colab., 1956): 1 - trifoi de luncă; 2 - șoricel comun; 3 - telina Delyavin; 4 - iarbă de luncă; 5 - păstuc; 6 - paie adevărată; 7 - rogoz timpuriu; 8 - dulce de luncă; 9 - muscata de deal; 10 - tufiș de câmp; 11 - salsif cu nasul scurt

Regula individualității ecologice a speciilor formulată de botanistul rus L. G. Ramensky (1924) în raport cu plantele (fig. 4), apoi a fost pe larg confirmată de cercetările zoologice.

6. Interacțiunea factorilor. Zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor de mediu se pot schimba în funcție de forță și în ce combinație acționează simultan alți factori (Fig. 5). Acest model se numește interacțiunea factorilor. De exemplu, căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât în aer umed. Riscul de îngheț este semnificativ mai mare în condiții de îngheț vânt puternic decât pe vreme calmă. Astfel, același factor în combinație cu alții are impacturi diferite asupra mediului. Dimpotrivă, același rezultat de mediu poate fi obținut în moduri diferite. De exemplu, ofilirea plantelor poate fi oprită atât prin creșterea cantității de umiditate din sol, cât și prin scăderea temperaturii aerului, ceea ce reduce evaporarea. Se creează efectul înlocuirii parțiale a factorilor.

Orez. 5. Mortalitatea ouălor de viermi de mătase de pin Dendrolimus pini sub diferite combinații temperatura si umiditatea

În același timp, compensarea reciprocă a factorilor de mediu are anumite limite și este imposibil să înlocuiți complet unul dintre ei cu altul. Absența completă a apei sau a cel puțin unuia dintre elementele de bază ale nutriției minerale face imposibilă viața plantei, în ciuda celor mai favorabile combinații ale altor condiții. Deficitul extrem de căldură din deșerturile polare nu poate fi compensat nici prin abundență de umiditate, nici prin iluminare de 24 de ore.

Luând în considerare modelele de interacțiune a factorilor de mediu în practica agricolă, este posibil să se mențină cu pricepere conditii optime activitate vitală plante cultivateși animale de companie.

7. Regula factorilor limitatori. Posibilitățile de existență a organismelor sunt limitate în primul rând de acei factori de mediu care sunt cel mai departe de optim. Dacă cel puțin unul dintre factorii de mediu se apropie sau depășește valorile critice, atunci, în ciuda combinației optime a altor condiții, indivizii sunt amenințați cu moartea. Orice factori care se abat puternic de la optim capătă o importanță capitală în viața unei specii sau a reprezentanților ei individuali în anumite perioade de timp.

Factorii limitativi de mediu determină aria geografică a unei specii. Natura acestor factori poate fi diferită (Fig. 6). Astfel, deplasarea speciei spre nord poate fi limitată de lipsa căldurii, spre regiuni aride - de lipsa de umiditate sau prea mult temperaturi ridicate. Relațiile biotice pot servi și ca factori limitatori pentru distribuție, de exemplu, ocuparea unui teritoriu de către un concurent mai puternic sau lipsa polenizatorilor pentru plante. Astfel, polenizarea smochinelor depinde în întregime de o singură specie de insectă - viespea Blastophaga psenes. Patria acestui copac este Mediterana. Smochinele aduse în California nu au dat roade până când viespile polenizatoare au fost introduse acolo. Distribuția leguminoaselor în Arctica este limitată de distribuția bondarilor care le polenizează. Pe insula Dikson, unde nu există bondari, nu se găsesc leguminoase, deși din cauza condițiilor de temperatură existența acestor plante este încă permisă.

Orez. 6. Stratul adânc de zăpadă este un factor limitator în distribuția cerbului (conform lui G. A. Novikov, 1981)

Pentru a determina dacă o specie poate exista într-o anumită zonă geografică, este necesar mai întâi să se determine dacă vreun factor de mediu depășește limitele valenței sale ecologice, în special în perioada cea mai vulnerabilă de dezvoltare.

Identificarea factorilor limitanți este foarte importantă în practica agricolă, deoarece prin direcționarea eforturilor principale către eliminarea acestora se poate crește rapid și eficient randamentul plantelor sau productivitatea animalelor. Astfel, pe solurile foarte acide, randamentul grâului poate fi ușor crescut prin folosirea diferitelor influențe agronomice, dar cel mai bun efect se va obține doar ca urmare a vărării, care va elimina efectele limitative ale acidității. Cunoașterea factorilor limitatori este astfel cheia controlului activităților vitale ale organismelor. În diferite perioade ale vieții indivizilor, diverși factori de mediu acționează ca factori limitatori, astfel încât este necesară o reglare abil și constantă a condițiilor de viață ale plantelor și animalelor cultivate.

| |
2.2. Adaptări ale organismelor2.4. Principiile clasificării ecologice a organismelor

Regulă optimă . În conformitate cu această regulă, pentru un organism sau pentru o anumită etapă a dezvoltării sale există o gamă de valoare a factorului cea mai favorabilă (optimă). Cu cât abaterea acțiunii unui factor de la optim este mai semnificativă, cu atât acest factor inhibă mai mult activitatea vitală a organismului. Acest interval se numește zonă de inhibiție. Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice, dincolo de care existența unui organism nu mai este posibilă.

Densitatea maximă a populației este de obicei limitată la zona optimă. Zonele optime sunt diferite pentru diferite organisme. Cu cât este mai mare amplitudinea fluctuațiilor factorilor la care organismul își poate menține viabilitatea, cu atât stabilitatea acestuia este mai mare, de exemplu. toleranţă la unul sau altul factor (de la lat. toleranţă- răbdare). Organismele cu o amplitudine mare de rezistență aparțin grupului euribionti (greacă eury- lat, bios- viata). Sunt numite organisme cu o gamă restrânsă de adaptare la factori stenobionte (greacă stenos- îngust). Este important de subliniat că zonele optime în raport cu diverși factori diferă și, prin urmare, organismele își demonstrează pe deplin potențialul dacă există în condițiile întregului spectru de factori cu valori optime.

Regula interacțiunii factorilor . Esența sa constă în faptul că unii factori pot spori sau atenua efectul altor factori. De exemplu, excesul de căldură poate fi într-o oarecare măsură atenuat de umiditatea scăzută a aerului, lipsa luminii pentru fotosinteza plantelor poate fi compensată printr-un conținut crescut de dioxid de carbon în aer etc. Din aceasta nu rezultă însă că factorii pot fi interschimbați. Nu sunt interschimbabile.

Regula factorilor limitatori . Esența acestei reguli este că un factor care se află în deficiență sau exces (aproape de punctele critice) afectează negativ organismele și, în plus, limitează posibilitatea de manifestare a puterii altor factori, inclusiv a celor la optim. Factorii limitatori determină de obicei limitele de distribuție ale speciilor și habitatele acestora. Productivitatea organismelor depinde de ele.

Secțiunea 5

nivelurile biogeocenotice și ale biosferei

organizarea vieţii

Subiectul 56.

Ecologia ca știință. Habitat. Factorii de mediu. Modele generale de acțiune a factorilor de mediu asupra organismelor

1. Întrebări de bază de teorie

Ecologie– știința modelelor de relații ale organismelor între ele și cu mediu. (E. Haeckel, 1866)

Habitat– toate condițiile sunt vii și natura neînsuflețită, în care există organisme și care le influențează direct sau indirect.

Elementele individuale ale mediului sunt factori de mediu:

abiotic	biotic	antropogenă
factori fizico-chimici, anorganici, neînsuflețiți: t , lumina, apa, aer, vant, salinitate, densitate, radiatii ionizante.	influența organismelor sau comunităților.	activitatea umană
Drept	indirect
– pescuit; – construirea de baraje.	– poluare; – distrugerea terenurilor furajere.
După frecvența acțiunii – factori care acționează
strict periodic.	fără frecvență strictă.
Prin direcția de acțiune
factori direcţionali actiuni	factori incerti
– încălzire; – vata de rece; – îmbinare cu apă.	– antropic; – poluanți.

Adaptarea organismelor la factorii de mediu

Organismele se adaptează mai ușor la factorii care acţionează strict periodic și intenționat. Adaptarea la ele este determinată ereditar.

Adaptarea este dificilă organisme să periodic neregulat factori, la factori nesigur actiuni. In aceasta specificitateŞi antiecologic factori antropici.

Tipare generale

efectele factorilor de mediu asupra organismelor

Regulă optimă .

Pentru un ecosistem sau un organism, există o gamă de valoare cea mai favorabilă (optimă) a unui factor de mediu. În afara zonei optime există zone de opresiune, transformându-se în puncte critice dincolo de care existența este imposibilă.

Regula factorilor de interacțiune .

Unii factori pot spori sau atenua efectul altor factori. Cu toate acestea, fiecare dintre factorii de mediu de neînlocuit.

Regula factorilor limitatori .

Un factor care este în deficiență sau în exces afectează negativ organismele și limitează posibilitatea de manifestare a puterii altor factori (inclusiv a celor optimi).

Factorul limitator – un factor vital de mediu (aproape de puncte critice), în lipsa căruia viața devine imposibilă. Determină limitele distribuției speciilor.

Factorul limitator – un factor de mediu care depășește limitele rezistenței organismului.

Factori abiotici

Radiația solară .

Efectul biologic al luminii este determinat de intensitatea, frecvența, compoziția spectrală:

Grupuri ecologice de plante

conform cerințelor de intensitate a luminii

Regimul de lumină duce la apariție cu mai multe niveluri Şi mozaic acoperire de vegetație.

Fotoperiodism – reacția organismului la durata orelor de lumină, exprimată prin modificări ale proceselor fiziologice. Asociat cu fotoperiodismul sezonier Şi diurna ritmuri.

Temperatură .

N : de la –40 la +400С (în medie: +15–300С).

Clasificarea animalelor după forma de termoreglare

Mecanisme de adaptare la temperatură

Fizic	Chimic	Comportamental
reglarea transferului de căldură (piele, depozite de grăsime, transpirație la animale, transpirație la plante).	reglarea producerii de căldură (metabolism intensiv).	selectarea pozițiilor preferate (locuri însorite/umbrite, adăposturi).

Adaptare la t realizat prin dimensiunea și forma corpului.

regula lui Bergman : Pe măsură ce vă deplasați spre nord, mărimea medie a corpului în populațiile de animale cu sânge cald crește.

regula lui Allen: la animalele din aceeași specie, dimensiunea părților proeminente ale corpului (membre, coadă, urechi) este mai scurtă, iar corpul este mai masiv, cu atât clima este mai rece.

Regula lui Gloger: speciile de animale care trăiesc în zone reci și umede au o pigmentare corporală mai intensă ( negru sau maro închis) decât locuitorii din zonele calde și uscate, ceea ce le permite să acumuleze o cantitate suficientă de căldură.

Adaptări ale organismelor la vibrații tmediu

Regula anticipării : speciile de plante sudice din nord se găsesc pe versanții sudici bine încălziți, iar speciile nordice la marginile sudice ale intervalului se găsesc pe versanții nordici răcoroși.

Migrația– mutarea în condiții mai favorabile.

Amorţeală– scăderea bruscă a tuturor funcțiilor fiziologice, imobilitatea, încetarea alimentației (insecte, pești, amfibieni în timpul t de la 00 la +100С).

Hibernare– o scădere a intensității metabolismului, menținută de rezervele de grăsime acumulate anterior.

Anabioza– încetarea temporară reversibilă a activității vitale.

Umiditate .

Mecanisme de reglare a echilibrului apei

Morfologic	Fiziologic	Comportamental
prin forma corpului și tegument, prin evaporare și organe excretoare.	prin eliberarea apei metabolice din grăsimi, proteine, carbohidrați ca urmare a oxidării.	prin alegerea poziţiilor preferate în spaţiu.

Grupuri ecologice de plante în funcție de cerințele de umiditate

Hidrofitele	Higrofitele	mezofite	Xerofite
plante terestre-acvatice, scufundate în apă numai cu părțile lor inferioare (tuf).	plante terestre care trăiesc în condiții de umiditate ridicată (ierburi tropicale).	plante din locurile cu umiditate medie (plante din zona temperată, plante cultivate).	plante de locuri cu umiditate insuficientă (plante de stepă, deșerturi).

Salinitate .

Halofitele sunt organisme care preferă sărurile în exces.

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

N 2 : digerat de bacteriile nodulare, absorbit de plante sub formă de nitrați și nitriți. Crește rezistența plantelor la secetă. Când o persoană se scufundă sub apă N 2 se dizolvă în sânge și, cu o creștere bruscă, se eliberează sub formă de bule - boala de decompresie.

O2:

CO2: participarea la fotosinteză, un produs al respirației animalelor și plantelor.

Presiune .

N: 720–740 mm Hg. Artă.

La creștere: presiune parțială O2 ↓ → hipoxie, anemie (creștere a numărului de celule roșii din sânge cu una V sânge și conținut Nv).

La adâncime: presiunea parțială a O2 → solubilitatea gazelor în sânge crește → hiperoxie.

Vânt .

Reproducere, așezare, transfer de polen, spori, semințe, fructe.

Factori biotici

1. Simbioză- conviețuire utilă de care beneficiază cel puțin unul:
O) mutualism	reciproc avantajos, obligatoriu	bacterii nodulare și leguminoase, micorize, licheni.
b) protocooperare	reciproc avantajos, dar opțional	ungulate și vaci, anemone de mare și crabi pustnici.
V) comensalism (încărcare liberă)	un organism îl folosește pe altul ca casă și sursă de nutriție	bacterii gastrointestinale, lei și hiene, animale - distribuitori de fructe și semințe.
G) sinoikia (cazare)	un individ dintr-o specie folosește un individ din altă specie doar ca locuință	bitterling și moluște, insecte - vizuini pentru rozătoare.
2. Neutralism– conviețuirea speciilor pe același teritoriu, care nu atrage consecințe nici pozitive, nici negative pentru acestea.
		elanii sunt veverite.
3. Antibioza– convieţuirea speciilor care provoacă prejudicii.
O) concurenţă	– –	lăcuste – rozătoare – ierbivore; buruienile sunt plante cultivate.
b) pradare	+ –	lupi, vulturi, crocodili, ciliati papuci, plante pradatoare, canibalism.
	+ –	păduchi, viermi rotunzi, tenia.
G) amensalism (alelopatie)	0 –	indivizii unei specii, eliberând substanțe, inhibă indivizii altor specii: antibiotice, fitoncide.

Relații interspecii

Trofic	De actualitate	Foric	Fabrică
comunicatii
Mâncare.	Crearea unui tip de mediu pentru altul.	O specie răspândește alta.	O specie construiește structuri folosind resturi moarte.

Medii de viață

Mediul de viață este un ansamblu de condiții care asigură viața unui organism.

1. Mediul acvatic

omogen, puțin schimbător, stabil, fluctuații t – 500, dens.

factori limita:

O2, lumină,ρ, regim de sare, debit υ.

Hidrobionti:

plancton - plutitor liber,

nekton - în mișcare activă,

bentos - locuitori ai fundului,

Pelagos - locuitori ai coloanei de apă,

neuston – locuitori ai filmului superior.

2. Mediu sol-aer	complex, variat, necesită un nivel ridicat de organizare, ρ scăzut, fluctuații mari t (1000), mobilitate atmosferică ridicată.
factori limita:	tsi umiditate, intensitatea luminii, conditiile climatice.
Aerobionti

3. Mediul solului	combină proprietăţile apoaselor şi mediu sol-aer, fluctuații t mic, densitate mare.
factori limita:	t (permafrost), umiditate (secetă, mlaștină), oxigen.
Geobionti, edafobionti
4. Mediul organic	abundența alimentelor, stabilitatea condițiilor, protecția împotriva influențelor adverse.
factori limita:
simbionti

Ți-a plăcut articolul? Împărtășește-l

Imprimați acest articol