Habitat er den del af naturen, der omgiver en levende organisme, og som den interagerer direkte med. Miljøets komponenter og egenskaber er forskellige og foranderlige. Ethvert levende væsen lever i en kompleks og foranderlig verden, der konstant tilpasser sig den og regulerer sin livsaktivitet i overensstemmelse med dens ændringer.

Tilpasninger af organismer til miljøet kaldes tilpasning. Evnen til at tilpasse sig er en af ​​livets hovedegenskaber generelt, da det giver selve muligheden for dets eksistens, organismers evne til at overleve og reproducere. Tilpasninger manifesterer sig på forskellige niveauer: fra cellernes biokemi og individuelle organismers adfærd til strukturen og funktionen af ​​samfund og økologiske systemer. Tilpasninger opstår og ændrer sig under arternes udvikling.

Individuelle egenskaber eller elementer i miljøet, der påvirker organismer, kaldes miljøfaktorer. Miljøfaktorer er forskellige. De kan være nødvendige eller omvendt skadelige for levende væsener, fremme eller hindre overlevelse og reproduktion. Miljøfaktorer har forskellige karakterer og specifikke handlinger. Økologiske faktorer er opdelt i abiotiske og biotiske, menneskeskabte.

Abiotiske faktorer - temperatur, lys, radioaktiv stråling, tryk, luftfugtighed, saltsammensætning af vand, vind, strømme, terræn - disse er alle egenskaber af livløs natur, der direkte eller indirekte påvirker levende organismer.

Biotiske faktorer er former for indflydelse af levende væsener på hinanden. Hver organisme oplever konstant den direkte eller indirekte indflydelse fra andre skabninger, kommer i kontakt med repræsentanter for sin egen art og andre arter - planter, dyr, mikroorganismer, afhænger af dem og selv påvirker dem. Den omgivende organiske verden er en integreret del af miljøet for ethvert levende væsen.

Gensidige forbindelser mellem organismer er grundlaget for eksistensen af ​​biocenoser og populationer; deres overvejelse hører til synekologiens område.

Menneskeskabte faktorer er former for aktivitet i det menneskelige samfund, der fører til ændringer i naturen som levested for andre arter eller direkte påvirker deres liv. I løbet af menneskehedens historie har udviklingen af ​​først jagt og derefter landbrug, industri og transport i høj grad ændret vores planets natur. Betydningen af ​​menneskeskabte påvirkninger på hele jordens levende verden fortsætter med at vokse hurtigt.

Selvom mennesker påvirker den levende natur gennem ændringer i abiotiske faktorer og biotiske forhold mellem arter, bør menneskelig aktivitet på planeten identificeres som en speciel kraft, der ikke passer ind i denne klassifikations rammer. I øjeblikket er næsten hele skæbnen for jordens levende overflade og alle typer organismer i hænderne på det menneskelige samfund og afhænger af den menneskeskabte indflydelse på naturen.

Den samme miljøfaktor har forskellig betydning i livet for samlevende organismer af forskellige arter. For eksempel er stærk vind om vinteren ugunstig for store, åbentlevende dyr, men har ingen effekt på mindre, der gemmer sig i huler eller under sneen. Jordens saltsammensætning er vigtig for planternes ernæring, men er ligeglad med de fleste landdyr mv.

Ændringer i miljøfaktorer over tid kan være: 1) regelmæssigt periodiske, ændre styrken af ​​påvirkningen i forbindelse med tidspunktet på dagen eller årstiden eller rytmen af ​​ebbe og flod i havet; 2) uregelmæssig, uden en klar periodicitet, for eksempel ændringer i vejrforhold i forskellige år, katastrofale fænomener - storme, byger, jordskred osv.; 3) rettet over bestemte, til tider lange, tidsrum, fx under afkøling eller opvarmning af klimaet, tilgroning af vandområder, konstant græsning af husdyr i samme område mv.

Økologiske miljøfaktorer har forskellige virkninger på levende organismer, dvs. de kan fungere som stimuli, der forårsager adaptive ændringer i fysiologiske og biokemiske funktioner; som begrænsninger, der gør det umuligt at eksistere under givne forhold; som modifikatorer, der forårsager anatomiske og morfologiske ændringer i organismer; som signaler, der indikerer ændringer i andre miljøfaktorer.

På trods af de mange forskellige miljøfaktorer kan en række generelle mønstre identificeres i arten af ​​deres indvirkning på organismer og i reaktionerne fra levende væsener.

1. Loven om det optimale. Hver faktor har kun visse grænser for positiv indflydelse på organismer. Resultatet af en variabel faktor afhænger primært af styrken af ​​dens manifestation. Både utilstrækkelig og overdreven handling af faktoren påvirker individers livsaktivitet negativt. Den gunstige påvirkningskraft kaldes optimumzonen for miljøfaktoren eller blot optimum for organismer af en given art. Jo større afvigelse fra det optimale, jo mere udtalt er denne faktors hæmmende virkning på organismer (pessimumzone). De maksimale og mindste overførbare værdier af en faktor er kritiske punkter, ud over hvilke eksistens ikke længere er mulig, og døden indtræffer. Grænserne for udholdenhed mellem kritiske punkter kaldes levende væseners økologiske valens i forhold til en specifik miljøfaktor.

Repræsentanter for forskellige al-ds adskiller sig meget fra hinanden både i positionen af ​​det optimale og i økologisk valens. F.eks. kan polarræve fra tundraen tolerere udsving i lufttemperaturen i området omkring 80°C (fra +30 til -55°C), mens varmtvandskrebsdyrene Cepilia mirabilis kan modstå ændringer i vandtemperaturen i området fra ikke mere end 6°C (fra 23 til 29C). Den samme manifestationsstyrke af en faktor kan være optimal for én art, pessimal for en anden og ud over grænserne for udholdenhed for en tredje.

En arts brede økologiske valens i forhold til abiotiske miljøfaktorer angives ved at tilføje præfikset "eury" til navnet på faktoren. Eurytermiske arter - tolererer betydelige temperaturudsving, eurybater - en bred vifte af tryk, euryhalin - varierende grader af saltholdighed i miljøet.

Manglende evne til at tolerere betydelige udsving i en faktor, eller en snæver økologisk valens, er karakteriseret ved præfikset "steno" - stenotermiske, stenobate, stenohaline arter osv. I bredere forstand kaldes arter, hvis eksistens kræver strengt definerede miljøforhold stenobiont , og dem, der er i stand til at tilpasse sig forskellige miljøforhold, er eurybionts.

2. Tvetydighed af faktorens effekt på forskellige funktioner. Hver faktor påvirker forskellige kropsfunktioner forskelligt. Det optimale for nogle processer kan være et pessimum for andre. Således øger lufttemperaturen fra 40 til 45 °C hos koldblodede dyr i høj grad hastigheden af ​​metaboliske processer i kroppen, men hæmmer motorisk aktivitet, og dyrene falder i termisk stupor. For mange fisk er den vandtemperatur, der er optimal til modning af reproduktive produkter, ugunstig for gydning, som forekommer ved et andet temperaturområde.

Livscyklussen, hvor organismen i visse perioder primært udfører bestemte funktioner (ernæring, vækst, reproduktion, bosættelse osv.), er altid i overensstemmelse med sæsonbestemte ændringer i et kompleks af miljøfaktorer. Mobile organismer kan også ændre levesteder for med succes at udføre alle deres vitale funktioner.

3. Variabilitet, variabilitet og variation af reaktioner på virkningen af ​​miljøfaktorer i individuelle individer af arten. Graden af ​​udholdenhed, kritiske punkter, optimale og pessimale zoner hos individuelle individer er ikke sammenfaldende. Denne variabilitet bestemmes både af individers arvelige kvaliteter og af køn, alder og fysiologiske forskelle. For eksempel har møllemølen, et af mel- og kornprodukternes skadedyr, en kritisk minimumstemperatur for larver på -7°C, for voksne former -22°C og for æg -27°C. Frost på 10 °C dræber larver, men er ikke farligt for voksne og æg af denne skadedyr. En arts økologiske valens er derfor altid bredere end den økologiske valens for hvert enkelt individ.

4. Arter tilpasser sig hver miljøfaktor på en relativt uafhængig måde. Graden af ​​tolerance over for enhver faktor betyder ikke artens tilsvarende økologiske valens i forhold til andre faktorer. For eksempel behøver arter, der tåler store variationer i temperatur, ikke nødvendigvis også at kunne tolerere store variationer i luftfugtighed eller saltholdighed. Eurytermiske arter kan være stenohaline, stenobatiske eller omvendt. En arts økologiske valens i forhold til forskellige faktorer kan være meget forskelligartet. Dette skaber en ekstraordinær mangfoldighed af tilpasninger i naturen. Et sæt af miljømæssige valenser i forhold til forskellige miljøfaktorer udgør det økologiske spektrum af en art.

5. Uoverensstemmelse i de enkelte arters økologiske spektre. Hver art er specifik i sine økologiske evner. Selv blandt arter, der er ens i deres metoder til tilpasning til miljøet, er der forskelle i deres holdning til nogle individuelle faktorer.

Reglen om arternes økologiske individualitet blev formuleret af den russiske botaniker L. G. Ramensky (1924) i forhold til planter, og blev derefter bredt bekræftet af zoologisk forskning.

6. Samspil af faktorer. Den optimale zone og grænserne for organismers udholdenhed i forhold til enhver miljøfaktor kan skifte afhængigt af styrken og i hvilken kombination andre faktorer virker samtidigt. Dette mønster kaldes samspillet mellem faktorer. For eksempel er varme lettere at bære i tør frem for fugtig luft. Risikoen for at fryse er meget større i koldt vejr med hård vind end i stille vejr. Den samme faktor i kombination med andre har således forskellige miljøpåvirkninger. Tværtimod kan det samme miljøresultat være anderledes

modtaget på forskellige måder. Plantevisnningen kan for eksempel stoppes ved både at øge mængden af ​​fugt i jorden og sænke lufttemperaturen, hvilket mindsker fordampningen. Effekten af ​​delvis substitution af faktorer skabes.

Samtidig har gensidig kompensation af miljøfaktorer visse grænser, og det er umuligt helt at erstatte en af ​​dem med en anden. Det fuldstændige fravær af vand eller mindst et af de grundlæggende elementer i mineralernæring gør plantens liv umuligt på trods af de mest gunstige kombinationer af andre forhold. Det ekstreme varmeunderskud i de polare ørkener kan ikke kompenseres af hverken en overflod af fugt eller 24-timers belysning.

Under hensyntagen til mønstrene for interaktion af miljøfaktorer i landbrugspraksis er det muligt at opretholde optimale levevilkår for dyrkede planter og husdyr på dygtig vis.

7. Regel om begrænsende faktorer. Miljøfaktorer, der er længst væk fra det optimale, gør det særligt vanskeligt for en art at eksistere under disse forhold. Hvis mindst en af ​​miljøfaktorerne nærmer sig eller går ud over kritiske værdier, så er individerne, på trods af den optimale kombination af andre forhold, truet af døden. Sådanne faktorer, der stærkt afviger fra det optimale, får afgørende betydning i artens eller dens individuelle repræsentanters liv i hver specifik tidsperiode.

Begrænsende miljøfaktorer bestemmer en arts geografiske udbredelsesområde. Arten af ​​disse faktorer kan være anderledes. Således kan artens bevægelse mod nord være begrænset af mangel på varme og ind i tørre områder af mangel på fugt eller for høje temperaturer. Biotiske forhold kan også tjene som begrænsende faktorer for distribution, for eksempel besættelsen af ​​et territorium af en stærkere konkurrent eller mangel på bestøvere til planter. Bestøvning af figner afhænger således helt af en enkelt insektart - hvepsen Blastophaga psenes. Hjemlandet for dette træ er Middelhavet. Introduceret til Californien bar figner ikke frugt, før bestøvende hvepse blev introduceret der. Udbredelsen af ​​bælgplanter i Arktis er begrænset af udbredelsen af ​​de humlebier, der bestøver dem. På Dikson Island, hvor der ikke er humlebier, findes bælgfrugter ikke, selvom det på grund af temperaturforhold stadig er tilladt at eksistere disse planter.

For at afgøre, om en art kan eksistere i et givet geografisk område, er det nødvendigt først at bestemme, om nogen miljøfaktorer er uden for dens økologiske valens, især i dens mest sårbare udviklingsperiode.

Identifikation af begrænsende faktorer er meget vigtig i landbrugspraksis, da man ved at rette hovedindsatsen på deres eliminering hurtigt og effektivt kan øge planteudbyttet eller animalsk produktivitet. På meget sure jorde kan hvedeudbyttet således øges en smule ved at bruge forskellige agronomiske påvirkninger, men den bedste effekt opnås kun som følge af kalkning, hvilket vil fjerne surhedsgradens begrænsende virkning. Viden om begrænsende faktorer er således nøglen til at kontrollere organismers livsaktivitet. I forskellige perioder af individers liv virker forskellige miljøfaktorer som begrænsende faktorer, så dygtig og konstant regulering af levevilkårene for dyrkede planter og dyr er påkrævet.

Historien om miljøviden går mange århundreder tilbage. Allerede primitive mennesker skulle have en vis viden om planter og dyr, deres levevis, forhold til hinanden og til miljøet. Som led i den generelle udvikling af naturvidenskaberne skete der også en ophobning af viden, der nu hører til det miljøvidenskabelige område. Økologi opstod som en selvstændig disciplin i det 19. århundrede.

Udtrykket Økologi (fra det græske øko - hus, logos - undervisning) blev introduceret i videnskaben af ​​den tyske biolog Ernest Haeckel.

I 1866 skrev han i sit værk "General Morphology of Organisms", at dette er "... summen af ​​viden relateret til naturens økonomi: studiet af hele sættet af relationer mellem et dyr og dets miljø, både organiske og uorganisk, og frem for alt dets venskabelige eller fjendtlige forhold til de dyr og planter, som det direkte eller indirekte kommer i kontakt med." Denne definition klassificerer økologi som en biologisk videnskab. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede. dannelsen af ​​en systematisk tilgang og udviklingen af ​​doktrinen om biosfæren, som er et stort vidensfelt, herunder mange videnskabelige områder af både det naturlige og humanitære kredsløb, herunder generel økologi, førte til udbredelsen af ​​økosystemsyn i økologien. Hovedobjektet for undersøgelse i økologi er blevet til økosystemet.

Et økosystem er en samling af levende organismer, der interagerer med hinanden og med deres miljø gennem udveksling af stof, energi og information på en sådan måde, at dette enkelte system forbliver stabilt i lang tid.

Den stadigt stigende menneskelige påvirkning af miljøet har gjort det nødvendigt igen at udvide grænserne for miljøviden. I anden halvdel af det 20. århundrede. Videnskabelige og teknologiske fremskridt har medført en række problemer, der har fået global status, og derfor har spørgsmålene om komparativ analyse af naturlige og menneskeskabte systemer og søgningen efter måder til deres harmoniske sameksistens og udvikling inden for økologiens synsfelt. kom tydeligt frem.

Derfor differentierede miljøvidenskabens struktur sig og blev mere kompleks. Nu kan det repræsenteres som fire hovedgrene, yderligere opdelt: Bioøkologi, geoøkologi, human økologi, anvendt økologi.

Således kan vi definere økologi som en videnskab om de generelle love for funktion af økosystemer af forskellige ordener, et sæt videnskabelige og praktiske spørgsmål om forholdet mellem menneske og natur.

2. Miljøfaktorer, deres klassificering, typer af virkninger på organismer

Enhver organisme i naturen oplever indflydelsen fra en lang række miljøkomponenter. Alle egenskaber eller komponenter i miljøet, der påvirker organismer, kaldes miljøfaktorer.

Klassificering af miljøfaktorer. Miljøfaktorer (økologiske faktorer) er forskellige, har forskellige karakterer og specifikke handlinger. Der skelnes mellem følgende grupper af miljøfaktorer:

1. Abiotiske (faktorer af livløs natur):

a) klimatiske - lysforhold, temperaturforhold osv.;

b) edaphic (lokal) - vandforsyning, jordtype, terræn;

c) orografisk - luft (vind) og vandstrømme.

2. Biotiske faktorer er alle former for påvirkning af levende organismer på hinanden:

Planter Planter. Planter Dyr. Planter Svampe. Planter Mikroorganismer. Dyr Dyr. Dyr Svampe. Dyr Mikroorganismer. Svampe Svampe. Svampe Mikroorganismer. Mikroorganismer Mikroorganismer.

3. Antropogene faktorer er alle former for aktivitet i det menneskelige samfund, der fører til ændringer i andre arters levesteder eller direkte påvirker deres liv. Påvirkningen af ​​denne gruppe af miljøfaktorer er hastigt stigende fra år til år.

Typer af påvirkning af miljøfaktorer på organismer. Miljøfaktorer har forskellige indvirkninger på levende organismer. De kan være:

Stimuli, der bidrager til fremkomsten af ​​adaptive fysiologiske og biokemiske ændringer (dvale, fotoperiodisme);

Begrænsninger, der ændrer den geografiske fordeling af organismer på grund af umuligheden af ​​at eksistere under givne forhold;

Modifikatorer, der forårsager morfologiske og anatomiske ændringer i organismer;

Signaler, der indikerer ændringer i andre miljøfaktorer.

Generelle handlingsmønstre for miljøfaktorer:

På grund af den ekstreme mangfoldighed af miljøfaktorer reagerer forskellige typer organismer, der oplever deres indflydelse, forskelligt på det, men det er muligt at identificere en række generelle love (mønstre) for miljøfaktorers virkning. Lad os se på nogle af dem.

1. Loven om det optimale

2. Loven om arternes økologiske individualitet

3. Lov om den begrænsende (begrænsende) faktor

4. Loven om tvetydig handling

3. Virkningsmønstre af miljøfaktorer på organismer

1) Optimal regel. For et økosystem, en organisme eller et bestemt stadie af det

udvikling er der en række af den mest gunstige værdi af faktoren. Hvor

faktorer er gunstige; befolkningstætheden er maksimal. 2) Tolerance.

Disse egenskaber afhænger af det miljø, som organismerne lever i. Hvis hun

stabil på sin egen måde

din, det har en større chance for organismer til at overleve.

3) Regel for samspil mellem faktorer. Nogle faktorer kan forbedre eller

afbøde virkningen af ​​andre faktorer.

4) Regel om begrænsende faktorer. En faktor der er mangelfuld el

overskud påvirker organismer negativt og begrænser muligheden for manifestation. styrke

virkningen af ​​andre faktorer. 5) Fotoperiodisme. Under fotoperiodisme

forstå kroppens reaktion på dagens længde. Reaktion på ændringer i lyset.

6) Tilpasning til naturfænomenernes rytme. Tilpasning til daglig og

sæsonbestemte rytmer, tidevandsfænomener, solaktivitetsrytmer,

månefaser og andre fænomener, der gentages med streng frekvens.

Ek. valens (plasticitet) - evne til at org. tilpasse sig dep. miljømæssige faktorer miljø.

Mønstre for virkningen af ​​miljøfaktorer på levende organismer.

Miljøfaktorer og deres klassificering. Alle organismer er potentielt i stand til ubegrænset reproduktion og spredning: selv arter, der fører en knyttet livsstil, har mindst én udviklingsfase, hvor de er i stand til aktiv eller passiv spredning. Men på samme tid blandes artssammensætningen af ​​organismer, der lever i forskellige klimazoner, ikke: hver af dem er kendetegnet ved et bestemt sæt af arter af dyr, planter og svampe. Dette forklares af begrænsningen af ​​overdreven reproduktion og spredning af organismer af visse geografiske barrierer (have, bjergkæder, ørkener osv.), klimatiske faktorer (temperatur, fugtighed osv.) samt forhold mellem individuelle arter.

Afhængigt af handlingens karakter og karakteristika opdeles miljøfaktorer i abiotiske, biotiske og antropogene (antropiske).

Abiotiske faktorer er komponenter og egenskaber af livløs natur, som direkte eller indirekte påvirker individuelle organismer og deres grupper (temperatur, lys, fugtighed, luftens gassammensætning, tryk, saltsammensætning af vand osv.).

En separat gruppe af miljøfaktorer omfatter forskellige former for menneskelig økonomisk aktivitet, der ændrer tilstanden af ​​levestederne for forskellige arter af levende væsener, herunder mennesker selv (antropogene faktorer). I løbet af den relativt korte periode af menneskelig eksistens som en biologisk art har dens aktiviteter radikalt ændret vores planets udseende, og denne påvirkning af naturen øges hvert år. Intensiteten af ​​virkningen af ​​nogle miljøfaktorer kan forblive relativt stabil over lange historiske udviklingsperioder af biosfæren (f.eks. solstråling, tyngdekraft, saltsammensætning af havvand, gassammensætning i atmosfæren osv.). De fleste af dem har variabel intensitet (temperatur, luftfugtighed osv.). Graden af ​​variabilitet af hver miljøfaktor afhænger af karakteristikaene for organismernes habitat. Eksempelvis kan temperaturen på jordoverfladen variere betydeligt afhængig af års- eller døgntidspunkt, vejr osv., mens der i magasiner på mere end flere meters dybde næsten ikke er temperaturforskelle.

Ændringer i miljøfaktorer kan være:

Periodisk, afhængigt af tidspunktet på dagen, tidspunktet på året, Månens position i forhold til Jorden osv.;

Ikke-periodiske, for eksempel vulkanudbrud, jordskælv, orkaner osv..;

Rettet over betydelige historiske tidsperioder, for eksempel ændringer i Jordens klima forbundet med en omfordeling af forholdet mellem landarealer og Verdenshavet.

Hver af de levende organismer tilpasser sig konstant til hele komplekset af miljøfaktorer, det vil sige til habitatet, og regulerer livsprocesser i overensstemmelse med ændringer i disse faktorer. Habitat er et sæt forhold, hvor visse individer, populationer eller grupper af organismer lever.

Mønstre for indflydelse af miljøfaktorer på levende organismer. På trods af det faktum, at miljøfaktorer er meget forskellige og forskellige i naturen, bemærkes nogle mønstre for deres indflydelse på levende organismer, såvel som organismers reaktioner på disse faktorers virkning. Tilpasninger af organismer til miljøforhold kaldes tilpasninger. De produceres på alle niveauer af organisering af levende stof: fra molekylær til biogeocenotisk. Tilpasninger er ikke konstante, fordi de ændrer sig under den historiske udvikling af individuelle arter afhængigt af ændringer i intensiteten af ​​miljøfaktorer. Hver type organisme er tilpasset bestemte livsbetingelser på en særlig måde: Der er ikke to nære arter, der ligner hinanden i deres tilpasninger (reglen om økologisk individualitet). Således er muldvarpen (Insectivorous-serien) og muldvarprotten (Gnaver-serien) tilpasset til at eksistere i jorden. Men muldvarpen graver gange ved hjælp af sine forlemmer, og muldvarprotten graver med sine fortænder og kaster jorden ud med hovedet.

God tilpasning af organismer til en bestemt faktor betyder ikke den samme tilpasning til andre (reglen om relativ uafhængighed af tilpasning). For eksempel er lav, som kan sætte sig på substrater, der er fattige på organisk stof (såsom sten) og tåle tørre perioder, meget følsomme over for luftforurening.

Der er også loven om det optimale: hver faktor har kun en positiv effekt på kroppen inden for visse grænser. Intensiteten af ​​indflydelsen af ​​en miljøfaktor, der er gunstig for organismer af en bestemt type, kaldes den optimale zone. Jo mere intensiteten af ​​virkningen af ​​en bestemt miljøfaktor afviger fra den optimale i den ene eller anden retning, jo mere udtalt vil dens hæmmende virkning på organismer være (pessimum zone). Intensiteten af ​​påvirkningen af ​​en miljøfaktor, på grund af hvilken eksistensen af ​​organismer bliver umulig, kaldes de øvre og nedre grænser for udholdenhed (kritiske punkter for maksimum og minimum). Afstanden mellem grænserne for udholdenhed bestemmer den økologiske valens af en bestemt art i forhold til en bestemt faktor. Som følge heraf er miljøvalens intervallet for intensiteten af ​​påvirkningen af ​​en miljøfaktor, hvor eksistensen af ​​en bestemt art er mulig.

Den brede økologiske valens af individer af en bestemt art i forhold til en specifik miljøfaktor er angivet med præfikset "eur-". Arktiske ræve er således klassificeret som eurytermiske dyr, da de kan modstå betydelige temperaturudsving (inden for 80°C). Nogle hvirvelløse dyr (svampe, serpentiner, pighuder) tilhører eurybatherous organismer og slår sig derfor ned fra kystzonen til store dybder og modstår betydelige tryksvingninger. Arter, der kan leve i en bred vifte af fluktuationer af forskellige miljøfaktorer, kaldes eurybiontnymer, det vil sige manglende evne til at modstå væsentlige ændringer i en bestemt miljøfaktor, betegnes med præfikset "stenotermisk" (for eksempel stenotermisk. , stenobiontny osv.).

Det optimale og grænserne for kroppens udholdenhed i forhold til en bestemt faktor afhænger af intensiteten af ​​andres handlinger. I tørt, vindstille vejr er det for eksempel lettere at modstå lave temperaturer. Så det optimale og grænserne for udholdenhed af organismer i forhold til enhver miljøfaktor kan skifte i en bestemt retning afhængigt af styrken og i hvilken kombination andre faktorer virker (fænomenet med interaktion mellem miljøfaktorer).

Men den gensidige kompensation af vitale miljøfaktorer har visse grænser, og ingen kan erstattes af andre: hvis intensiteten af ​​virkningen af ​​mindst én faktor går ud over grænserne for udholdenhed, bliver artens eksistens umulig på trods af den optimale intensitet af andres handlinger. Således hæmmer mangel på fugt fotosynteseprocessen selv med optimal belysning og CO2-koncentration i atmosfæren.

En faktor, hvis handlingsintensitet overstiger grænserne for udholdenhed, kaldes begrænsende. Begrænsende faktorer bestemmer udbredelsens territorium for en art (område). For eksempel er spredningen af ​​mange dyrearter mod nord hæmmet af mangel på varme og lys, og mod syd af en lignende mangel på fugt.

Således er tilstedeværelsen og velstanden for en bestemt art i et givet habitat bestemt af dens interaktion med en lang række miljøfaktorer. Utilstrækkelig eller overdreven virkningsintensitet af nogen af ​​dem gør det umuligt for de enkelte arters velstand og eksistens.

Miljøfaktorer er enhver del af miljøet, der påvirker levende organismer og deres grupper; de er opdelt i abiotiske (komponenter af livløs natur), biotiske (forskellige former for interaktion mellem organismer) og antropogene (forskellige former for menneskelig økonomisk aktivitet).

Tilpasninger af organismer til miljøforhold kaldes tilpasninger.

Enhver miljøfaktor har kun visse grænser for positiv indflydelse på organismer (loven om det optimale). Grænserne for intensiteten af ​​virkningen af ​​en faktor, hvor eksistensen af ​​organismer bliver umulig, kaldes de øvre og nedre grænser for udholdenhed.

Optimum og grænser for udholdenhed af organismer i forhold til enhver miljøfaktor kan variere i en bestemt retning afhængigt af intensiteten og i hvilken kombination andre miljøfaktorer virker (fænomenet med interaktion mellem miljøfaktorer). Men deres gensidige kompensation er begrænset: ikke en eneste vital faktor kan erstattes af andre. En miljøfaktor, der går ud over grænserne for udholdenhed, kaldes begrænsende, den bestemmer rækkevidden af ​​en bestemt art.

organismers økologiske plasticitet

Organismers økologiske plasticitet (økologisk valens) er graden af ​​en arts tilpasningsevne til ændringer i miljøfaktorer. Det udtrykkes ved rækken af ​​værdier af miljøfaktorer, inden for hvilke en given art opretholder normal livsaktivitet. Jo bredere rækkevidde, jo større miljømæssig plasticitet.

Arter, der kan eksistere med små afvigelser af faktoren fra det optimale, kaldes højt specialiserede, og arter, der kan modstå væsentlige ændringer i faktoren, kaldes bredt tilpassede.

Miljømæssig plasticitet kan betragtes både i forhold til en enkelt faktor og i forhold til et kompleks af miljøfaktorer. Arters evne til at tolerere betydelige ændringer i visse faktorer er angivet med det tilsvarende udtryk med præfikset "hver":

Eurytermisk (plastik til temperatur)

Eurygolinaceae (vandets saltholdighed)

Euryfotisk (plastik til lys)

Eurygygric (plast til fugt)

Euryoisk (plastik til habitat)

Euryfagus (plastik til fødevarer).

Arter, der er tilpasset til små ændringer i denne faktor, er betegnet med udtrykket med præfikset "steno". Disse præfikser bruges til at udtrykke den relative grad af tolerance (for eksempel i en stenotermisk art er det økologiske temperaturoptimum og pessimum tæt på hinanden).

Arter, der har bred økologisk plasticitet i forhold til et kompleks af miljøfaktorer, er eurybionts; arter med lav individuel tilpasningsevne er stenobionter. Eurybiontisme og isthenobiontisme karakteriserer forskellige former for tilpasning af organismer til overlevelse. Hvis eurybionts udvikler sig i lang tid under gode forhold, så kan de miste økologisk plasticitet og udvikle stenobionternes træk. Arter, der eksisterer med betydelige udsving i faktoren, opnår øget økologisk plasticitet og bliver til eurybionts.

For eksempel er der flere stenobionter i vandmiljøet, da dets egenskaber er relativt stabile, og amplituderne af fluktuationer af individuelle faktorer er små. I et mere dynamisk luft-jord-miljø dominerer eurybionts. Varmblodede dyr har en bredere økologisk valens end koldblodede dyr. Unge og gamle organismer har en tendens til at kræve mere ensartede miljøforhold.

Eurybionts er udbredt, og stenobiontitet indsnævrer deres rækkevidde; dog i nogle tilfælde, på grund af deres høje specialisering, ejer stenobionter enorme territorier. Eksempelvis er den fiskeædende fugleørn en typisk stenofage, men i forhold til andre miljøfaktorer er den en eurybiont. På jagt efter den nødvendige mad er fuglen i stand til at flyve lange afstande, så den optager en betydelig rækkevidde.

Plasticitet er en organismes evne til at eksistere i et vist område af miljøfaktorværdier. Plasticiteten bestemmes af reaktionsnormen.

I henhold til graden af ​​plasticitet i forhold til individuelle faktorer er alle typer opdelt i tre grupper:

Stenotoper er arter, der kan eksistere i et snævert område af miljøfaktorværdier. For eksempel de fleste planter af fugtige ækvatorialskove.

Eurytoper er bredt fleksible arter, der er i stand til at kolonisere forskellige levesteder, for eksempel alle kosmopolitiske arter.

Mesotoper indtager en mellemposition mellem stenotoper og eurytoper.

Det skal huskes, at en art for eksempel kan være stenotopisk ifølge én faktor og eurytopisk ifølge en anden og omvendt. For eksempel er en person en eurytop i forhold til lufttemperaturen, men en stenotop i forhold til iltindholdet i den.

FOREDRAG nr. 5

EMNE: GENERELLE REGELMÆSSIGHEDER AF ØKOLOGISKE FAKTORERS EFFEKT PÅ ORGANISMER

PLAN:

1. Kumulativ påvirkning af miljøfaktorer.

2. Liebigs minimumslov.

3. Shelfords lov om begrænsende faktorer.

4. Organismers reaktion på ændringer i niveauet af miljøfaktorer.

5. Variabilitet.

6. Tilpasning.

7. Økologisk niche af organismen.

7.1. Begreber og definitioner.

7.2. Specialiserede og generelle økologiske nicher.

8. Økologiske former.

Miljøfaktorer er dynamiske, variable i tid og rum. Den varme årstid viger jævnligt for den kolde årstid, udsving i temperatur og luftfugtighed observeres i løbet af dagen, dag følger nat osv. Alt dette er naturlige ændringer i miljøfaktorer, men mennesker kan forstyrre dem. Menneskeskabt påvirkning af det naturlige miljø manifesteres i ændringer i enten regimerne af miljøfaktorer (absolutte værdier eller dynamik) eller sammensætningen af ​​faktorer (f.eks. udvikling, produktion og brug af plantebeskyttelsesmidler, der ikke tidligere eksisterede i natur, mineralsk gødning osv.).

1. Samlet miljømæssig påvirkning faktorer

Miljømæssige miljøfaktorer påvirker kroppen samtidigt og i fællesskab. Den kumulative virkning af faktorer - en konstellation ændrer i en eller anden grad gensidigt karakteren af ​​virkningen af ​​hver enkelt faktor. Luftfugtighedens indflydelse på dyrenes opfattelse af temperatur er blevet grundigt undersøgt. Når fugtigheden stiger, falder hastigheden af ​​fugtfordampning fra overfladen af ​​huden, hvilket komplicerer funktionen af ​​en af ​​de mest effektive mekanismer til tilpasning til høje temperaturer. Lave temperaturer tolereres også lettere i en tør atmosfære, som har lavere varmeledningsevne (bedre varmeisoleringsegenskaber). Således ændrer luftfugtighed den subjektive opfattelse af temperatur hos varmblodede dyr, herunder mennesker.

I den komplekse handling af miljømæssige miljøfaktorer er betydningen af ​​individuelle miljøfaktorer ulige. Blandt dem skelnes ledende (hoved) og sekundære faktorer.

Førende faktorer er dem, der er nødvendige for livet, sekundære er eksisterende eller baggrundsfaktorer. Typisk har forskellige organismer forskellige drivende faktorer, selvom organismerne lever samme sted. Derudover observeres en ændring i ledende faktorer under overgangen af ​​en organisme til en anden periode af dens liv. Så i blomstringsperioden kan den førende faktor for planten være lys, og i perioden med frødannelse - fugt og næringsstoffer.

Nogle gange kompenseres manglen på en faktor delvist af styrkelsen af ​​en anden. For eksempel i Arktis kompenserer lange dagslystimer for manglen på varme.

2. Lov minimum Liebig

Enhver levende organisme behøver ikke temperatur, fugtighed, mineralske og organiske stoffer eller andre faktorer generelt, men deres specifikke regime. Kroppens respons afhænger af mængden (dosis) af faktoren. Derudover er en levende organisme under naturlige forhold udsat for mange miljøfaktorer (både abiotiske og biotiske) samtidigt. Planter har brug for betydelige mængder fugt og næringsstoffer (nitrogen, fosfor, kalium) og samtidig relativt "ubetydelige" mængder af grundstoffer som bor og molybdæn.

Enhver type dyr eller plante har en klar selektivitet til sammensætningen af ​​fødevarer: hver plante har brug for visse mineralske elementer. Enhver type dyr er krævende på sin egen måde med hensyn til kvaliteten af ​​maden. For at eksistere og udvikle sig normalt, skal kroppen have hele sæt af nødvendige faktorer under optimale forhold og i tilstrækkelige mængder.

Det faktum, at begrænsning af dosis (eller fravær) af et af de stoffer, der er nødvendige for planten, relateret til både makro- og mikroelementer, fører til det samme resultat - langsommere vækst, blev opdaget og undersøgt af en af ​​grundlæggerne af agrokemi, Den tyske kemiker Eustace von Liebig. Den regel, han formulerede i 1840, hedder Liebigs minimumslov: Størrelsen af ​​høsten bestemmes af mængden i jorden af ​​det næringsstof, som plantens behov er mindst opfyldt for.

Samtidig tegnede Yu Liebig en tønde med huller, hvilket viser, at det nederste hul i tønden bestemmer væskeniveauet i det. Loven om minimum gælder for både planter og dyr, herunder mennesker, som i visse situationer er nødt til at indtage mineralvand eller vitaminer for at kompensere for manglen på nogle elementer i kroppen.

Efterfølgende blev der foretaget præciseringer til Liebigs lov. En vigtig ændring og tilføjelse er lov om tvetydig(selektiv) effekt af faktoren på forskellige kropsfunktioner: enhver miljøfaktor påvirker kroppens funktioner forskelligt det optimale for nogle processer, såsom respiration, er ikke optimalt for andre, såsom fordøjelse, og omvendt.

Det blev etableret af E. Rubel i 1930 lov (virkning) af kompensation (udskiftelighed) af faktorer: fraværet eller mangelen på nogle miljøfaktorer kan kompenseres af en anden tæt (lignende) faktor.

For eksempel kan mangel på lys kompenseres for en plante med en overflod af kuldioxid, og når skaldyr bygger skaller, kan det manglende calcium erstattes med strontium.

Sådanne muligheder er dog yderst begrænsede. I 1949 formulerede han loven om grundlæggende faktorers uerstattelighed: det fuldstændige fravær af grundlæggende miljøfaktorer (lys, vand, næringsstoffer osv.) i miljøet kan ikke erstattes af andre faktorer.

Denne gruppe af justeringer af Liebigs lov omfatter noget, der er lidt anderledes end andre. regel om fase reaktioner "fordele"- skade": små koncentrationer af et giftstof virker på kroppen i retning af at forbedre dens funktioner (stimulere dem), mens højere koncentrationer undertrykker eller endda fører til dens død.

Dette toksikologiske mønster gælder for mange (for eksempel er de medicinske egenskaber ved små koncentrationer af slangegift kendt), men ikke alle giftige stoffer.

3. Lov begrænsende faktorer Shelford

En miljøfaktor mærkes af kroppen, ikke kun når den er mangelfuld. Der opstår også problemer, når der er et overskud af nogen af ​​de miljømæssige faktorer. Det er erfaringsmæssigt kendt, at når der er mangel på vand i jorden, er plantens assimilering af mineralske næringselementer vanskelig, men et overskud af vand fører til lignende konsekvenser: røddernes død, forekomsten af ​​anaerobe processer, forsuring af jorden osv. er mulig. Organismens vitale aktivitet hæmmes også mærkbart ved lave værdier og ved overdreven eksponering for en abiotisk faktor såsom temperatur.

En miljøfaktor virker mest effektivt på en organisme kun ved en vis gennemsnitsværdi, der er optimal for en given organisme. Jo bredere rækkevidden af ​​udsving af enhver faktor, under hvilken en organisme kan opretholde levedygtighed, jo højere stabilitet, dvs. tolerancen af ​​en given organisme til den tilsvarende faktor (fra latin tolerantia - tålmodighed). Dermed, tolerance- dette er kroppens evne til at modstå afvigelser af miljøfaktorer fra værdier, der er optimale for dens liv.

For første gang antagelsen om begrænsende (begrænsende) indflydelsen af ​​den maksimale værdi af en faktor på niveau med minimumsværdien blev udtrykt i 1913 af den amerikanske zoolog V. Shelford, som etablerede den grundlæggende biologiske lov om tolerance: enhver levende organisme har visse, evolutionært nedarvede øvre og nedre grænser for modstand (tolerance) over for enhver miljøfaktor.

En anden formulering af V. Shelfords lov forklarer, hvorfor loven om tolerance også kaldes loven om begrænsende faktorer: selv en enkelt faktor uden for dens optimale zone fører til en stressende tilstand af kroppen og i sidste ende til dens død.

Derfor kaldes en miljøfaktor, hvis niveau nærmer sig enhver grænse for organismens udholdenhedsområde eller går ud over denne grænse, en begrænsende faktor. Toleranceloven er suppleret med bestemmelserne fra den amerikanske økolog Yu Odum:

Organismer kan have en bred vifte af tolerance for én miljøfaktor og en lav interval for en anden;

Organismer med en bred vifte af tolerance på tværs af alle miljøfaktorer er normalt de mest almindelige;

toleranceområdet kan også indsnævres i forhold til andre miljøfaktorer, hvis betingelserne for én miljøfaktor ikke er optimale for kroppen;

Mange miljøfaktorer bliver begrænsende (begrænsende) i særligt vigtige (kritiske) perioder af organismers liv, især i reproduktionsperioden.

Disse bestemmelser er også relateret til Mitscherlich-Baule-loven, navngivet af A. Thienemann loven om kumulativ handling: en kombination af faktorer påvirker stærkest de faser af udviklingen af ​​organismer, der har den mindste plasticitet - den mindste evne til at tilpasse sig.

4. Reaktion organismer på niveauændringer miljømæssige

faktorer

Den samme faktor kan have en optimal effekt på forskellige organismer ved forskellige værdier. Nogle planter foretrækker således meget fugtig jord, mens andre foretrækker relativt tør jord. Nogle dyr elsker ekstrem varme, andre tåler moderate miljøtemperaturer bedre osv.

Derudover er levende organismer opdelt i dem, der er i stand til at eksistere inden for en bred eller snæver række af ændringer i enhver miljøfaktor. Organismer tilpasser sig hver miljøfaktor på en relativt uafhængig måde. En organisme kan tilpasses til et snævert område af én faktor og et bredt område af en anden. For kroppen er ikke kun amplituden, men også oscillationshastigheden af ​​en bestemt faktor vigtig.

Hvis påvirkningen af ​​miljøforhold ikke når ekstreme værdier, reagerer levende organismer på det med visse handlinger eller ændringer i deres tilstand, hvilket i sidste ende fører til artens overlevelse. Det er muligt at overvinde uønskede virkninger af dyr på to måder:

Ved at undgå dem;

Ved at tilegne sig udholdenhed.

Den første metode bruges af dyr, der har tilstrækkelig mobilitet, takket være hvilken de migrerer, bygger krisecentre osv.

Krav til og tolerance over for miljøfaktorer bestemmer området for geografisk udbredelse af individer af den pågældende art, uanset graden af ​​bestandighed af deres levested, dvs. artens område.

Grundlaget for planteresponser er udviklingen af ​​adaptive ændringer i deres struktur og livsprocesser. I rytmisk gentagne klimatiske situationer kan planter og dyr tilpasse sig ved at udvikle en passende tidsmæssig organisering af livsprocesser, som et resultat af hvilke de veksler perioder med aktiv funktion af kroppen med perioder med dvale (en række dyr) eller med en tilstand af hvile (planter).

5. Variabilitet

Variabilitet- en af ​​de vigtigste egenskaber ved levende ting på forskellige niveauer af dens organisation. For hver art er variabiliteten af ​​dens konstituerende individer vigtig. For eksempel adskiller mennesker sig fra hinanden i højde, bygning, øjen- og hudfarve og udviser forskellige evner. Lignende intraspecifik variabilitet er iboende i alle organismer: elefanter, fluer, ege, spurve og andre.

Individer af enhver art adskiller sig fra hinanden i ydre og indre egenskaber. Skilt- ethvert træk ved en organisme, både i dens ydre udseende (størrelse, form, farve osv.) og i dens indre struktur. Modstandsdygtighed over for sygdom, lave eller høje temperaturer, evnen til at svømme, flyve osv. er alle egenskaber, hvoraf mange kan ændres eller udvikles gennem træning eller træning. Imidlertid er deres hovedegenskab deres genetiske, dvs. arvelige, grundlag. Hver organisme er født med et sæt af bestemte egenskaber.

Undersøgelser har vist, at det arvelige grundlag for træk fra enhver art er kodet i DNA-molekyler, det vil sige i generne fra en organisme, hvis helhed kaldes dens genotype. Genotypen af ​​næsten alle organismer, inklusive mennesker, er ikke repræsenteret af et, men af ​​to sæt gener. Kropsvækst ledsages af celledeling, hvor hver ny celle modtager en nøjagtig kopi af begge sæt gener. Men kun ét sæt fra hver forælder bliver givet videre til næste generation, og derfor udvikler børn nye kombinationer af gener, der adskiller sig fra forældrene. Således adskiller alle efterkommere og følgelig individer af arten (med undtagelse af enæggede tvillinger) sig i deres genotyper.

Genetisk variabilitet er grundlaget for arvelig variabilitet af egenskaber. En anden kilde til arvelig variation er DNA-mutation, der påvirker ethvert gen eller gruppe af gener.

Forskelle, der opstår som følge af læring, træning eller blot skade, er udviklingen af ​​et medfødt træk, men ændrer ikke dets genetiske grundlag.

Hvis arvelig variation under seksuel reproduktion er uundgåelig, så observeres et andet billede under aseksuel reproduktion af individer, det vil sige under kloning. Når planterne tager stiklinger, opstår der således en ny organisme som følge af simpel celledeling, ledsaget af en nøjagtig kopi af forældre-DNA'et. Derfor er alle individer af klonen (med undtagelse af mutanter) genetisk identiske. En genpulje er en samling af genprøver fra alle individer af en bestemt gruppe af organismer af samme art. Genpuljen af ​​en art er ikke konstant den kan ændre sig fra generation til generation. Hvis individer med sjældne træk ikke formerer sig, reduceres en del af genpuljen.

I naturen ændrer genpuljen af ​​en art sig konstant gennem naturlig udvælgelse, som er grundlaget for evolutionsprocessen. Hver generation er underlagt udvælgelse til overlevelse og reproduktion, så næsten alle organismers egenskaber tjener i en eller anden grad artens overlevelse og reproduktion.

Genpuljen kan dog ændres målrettet gennem kunstig selektion. Moderne racer af husdyr og sorter af dyrkede planter blev opdrættet fra vilde forfædre på denne måde. Det er også muligt at interferere med genpuljen ved krydsning af nært beslægtede arter (ikke-nært beslægtede arter producerer ikke afkom). Denne metode kaldes hybridisering, og efterkommerne kaldes hybrider.

De seneste videnskabelige resultater er forbundet med udviklingen af ​​genteknologi, som består i at opnå specifikke gener (segmenter af DNA) fra en art og at introducere dem til en anden art direkte uden at krydse. Dette gør det muligt at hybridisere enhver art, ikke kun nært beslægtede, og forårsager derfor alvorlig kontrovers på grund af uforudsigeligheden af ​​de endelige resultater af en sådan radikal indgriben i genpuljer af levende væsener.

6. Tilpasning

Dyr og planter er tvunget til at tilpasse sig mange faktorer i konstant skiftende levevilkår. Dynamikken i miljøfaktorer i tid og rum afhænger af astronomiske, helioklimatiske og geologiske processer, der spiller en kontrollerende rolle i forhold til levende organismer.

Egenskaber, der fremmer en organismes overlevelse, forstærkes gradvist under påvirkning af naturlig selektion, indtil maksimal tilpasningsevne til eksisterende forhold er opnået. Tilpasning kan forekomme på niveauet af celler, væv og endda hele organismen, hvilket påvirker formen, størrelsen, forholdet mellem organer osv. Organismer udvikler i evolutionsprocessen og naturlig udvælgelse arveligt fastlagte egenskaber, der sikrer normalt liv i ændrede omgivelser forhold, altså tilpasning.

Tilpasning- tilpasning af organismer (og arter) til miljøet er en grundlæggende egenskab ved levende natur. Levestedet for ethvert levende væsen ændrer sig på den ene side langsomt og støt i løbet af livet for mange generationer af de tilsvarende biologiske arter, og på den anden side stiller det forskellige krav til kroppen, der ændrer sig i korte perioder af det individuelle liv. Derfor skelnes der mellem tre niveauer af tilpasningsprocessen.

Genetisk niveau. Dette niveau sikrer tilpasning og bevarelse af artens levedygtighed over generationer baseret på egenskaben genetisk variabilitet.

Dybtgående metaboliske ændringer. Tilpasning til sæsonbestemte og årlige naturlige cyklusser udføres gennem dybtgående ændringer i stofskiftet. Hos dyr spiller neurohumorale mekanismer en central rolle i disse processer, for eksempel bliver forberedelse til ynglesæsonen eller dvalen "tændt" af nervøse stimuli, og udføres på grund af ændringer i kroppens hormonelle status. Hos planter er sæsonbestemte og andre langsigtede ændringer sikret af fytohormoners og vækstfaktorers arbejde.

Hurtige ændringer som reaktion på kortsigtede afvigelser i miljøfaktorer. Hos dyr udføres de af en række nervøse mekanismer, der fører til ændringer i adfærd og hurtig reversibel omdannelse af stofskiftet. Hos planter er et eksempel på hurtige ændringer reaktionen på ændringer i lyset.

Næsten alle mønstre, der er karakteristiske for levende ting, har adaptiv betydning. I løbet af naturlig selektion omdannes arter og bliver i stigende grad bedre tilpasset deres levesteder. For eksempel tilpassede giraffer sig gradvist til at spise blade fra toppen af ​​træer. Efterhånden som organismers tilpasningsevne til deres habitat øges, falder hastigheden af ​​deres forandring.

I tilfælde af rovdyr-bytte-forhold påvirker naturlig selektion først og fremmest gener, der gør det muligt mest effektivt at undgå fjenden, og hos rovdyr gener, der øger dens jagtevner. Dette gælder for alle biotiske interaktioner. Organismer, der af en eller anden grund har mistet evnen til at tilpasse sig, er dømt til at uddø.

Så når eksistensbetingelserne ændrer sig (værdien af ​​en eller flere miljøfaktorer afviger ud over grænserne for normale udsving), tilpasser og transformerer nogle arter sig, mens andre arter dør ud. Dette afhænger af en række omstændigheder. Hovedbetingelsen for tilpasning er overlevelse og reproduktion af mindst flere individer under nye forhold, hvilket er forbundet med genpuljens genetiske mangfoldighed og graden af ​​miljøændringer. Med en mere mangfoldig genpulje vil nogle individer, selv ved kraftige miljøændringer, kunne overleve, hvorimod med en lav diversitet af genpuljen kan selv mindre udsving i miljøfaktorer føre til udryddelse af en art.

Hvis ændringer i forholdene er subtile eller forekommer gradvist, så kan de fleste arter tilpasse sig og overleve. Jo mere dramatisk ændringen er, jo mere diversitet i genpuljen er nødvendig for at overleve. I tilfælde af katastrofale ændringer (såsom atomkrig) er det muligt, at ingen arter vil overleve. Det vigtigste økologiske princip siger, at en arts overlevelse sikres af dens genetiske mangfoldighed og svage udsving i miljøfaktorer.

En anden faktor, der kan tilføjes til genetisk diversitet og miljømæssig variation, er geografisk fordeling. Jo mere udbredt en art er (jo større dens udbredelse), jo mere genetisk mangfoldig er den og omvendt. Hertil kommer, at med en omfattende geografisk fordeling kan nogle dele af området fjernes eller isoleres fra områder, hvor levevilkårene var forstyrret. I disse områder holder arten sig, selvom den forsvinder fra andre steder.

Hvis nogle individer overlevede under nye forhold, afhænger yderligere tilpasning og genoprettelse af antallet af reproduktionshastigheden, da ændringer i karakteristika kun sker gennem selektion i hver generation. For eksempel har et insektpar hundredvis af afkom, der gennemgår udviklingslivets cyklus på få uger. Følgelig er deres reproduktionshastighed tusind gange højere end for fugle, der kun fodrer 2-6 unger om året, hvilket betyder, at det samme niveau af tilpasning til nye forhold vil udvikle sig lige så meget hurtigere. Det er derfor, insekter hurtigt tilpasser sig og bliver resistente over for alle slags "plantebeskyttelsesmidler", mens andre vilde arter dør af disse behandlinger.

Det er vigtigt at bemærke, at pesticider i sig selv ikke forårsager gavnlige mutationer. Forandring sker tilfældigt. Adaptive egenskaber udvikler sig på grund af den arvelige mangfoldighed, der allerede findes i artens genpulje. Størrelsen på kroppen har også betydning. Fluer kan endda eksistere i en skraldespand, og store dyr har brug for store områder for at overleve.

Tilpasning har følgende egenskaber:

Tilpasning til én miljøfaktor, for eksempel høj luftfugtighed, giver ikke kroppen samme tilpasningsevne til andre miljøforhold (temperatur osv.). Dette mønster kaldes loven om relativ uafhængighed af tilpasning: høj tilpasning til en af ​​miljøfaktorerne giver ikke samme grad af tilpasning til andre livsbetingelser.

Hver type organisme er tilpasset på sin egen måde i livets evigt skiftende miljø. Dette kommer til udtryk i det, der blev formuleret i 1924. reglen om økologisk individualitet: hver art er specifik i sine miljøtilpasningsevner; ikke to arter er identiske.

Reglen om overensstemmelse mellem miljøforhold og den genetiske forudbestemmelse af en organisme: en art af organismer kan eksistere, så længe og i det omfang dens miljø svarer til de genetiske muligheder for tilpasning til dens fluktuationer og ændringer.

Udvælgelse er processen med at ændre genpuljen af ​​en eksisterende art. Hverken mennesket eller den moderne natur kan skabe en ny genpulje eller en ny art ud af ingenting, fra bunden. Kun det, der allerede eksisterer, ændrer sig.

7. Økologisk niche legeme

7.1. Begreber Og definitioner

Enhver levende organisme er tilpasset (tilpasset) til bestemte miljøforhold. Ændring af dens parametre, deres overskridelse af visse grænser, undertrykker organismers vitale aktivitet og kan forårsage deres død. En organismes krav til miljømæssige miljøfaktorer bestemmer rækkevidden (fordelingsgrænser) for den art, som organismen tilhører, og inden for rækkevidden - specifikke levesteder.

Habitat- et rumligt begrænset sæt af miljøforhold (abiotiske og biotiske), der sikrer hele udviklings- og reproduktionscyklussen af ​​individer (eller grupper af individer) af en art. Dette er for eksempel en hæk, en dam, en lund, en klippekyst osv. Samtidig kan der inden for habitatet være steder med særlige forhold (for eksempel under barken på en rådnende træstamme i en lund), i nogle tilfælde kaldet mikrohabitater.

For de overordnede karakteristika af det fysiske rum, der er optaget af organismer af en art, deres funktionelle rolle i det biotiske habitat, herunder ernæringsmetoden (trofisk status), livsstil og forhold til andre arter, introducerede den amerikanske videnskabsmand J. Grinnell udtrykket " økologisk niche” i 1928. Dens moderne definition er som følger.

Økologisk niche- dette er helheden:

Alle kroppens krav til miljøforhold (sammensætning og regimer af miljøfaktorer) og det sted, hvor disse krav er opfyldt;

Hele sættet af biologiske egenskaber og fysiske parametre i miljøet, der bestemmer eksistensbetingelserne for en bestemt art, dens transformation af energi, udvekslingen af ​​information med miljøet og sin egen art.

Den økologiske niche karakteriserer således graden af ​​biologisk specialisering af en art. Det kan hævdes, at en organismes habitat er dens "adresse", mens den økologiske niche er dens "beskæftigelse" eller "livsstil" eller "erhverv".

Arternes økologiske specificitet fremhæves aksiom for økologisk tilpasningsevne: hver art er tilpasset et nøje defineret, specifikt sæt af levevilkår - en økologisk niche.

Da arter af organismer er økologisk individuelle, har de også specifikke økologiske nicher.

Da der er mange arter af levende organismer på Jorden, er der også lige så mange økologiske nicher.

Organismer med lignende livsstil har en tendens til ikke at leve de samme steder på grund af interspecifik konkurrence. Ifølge hvad der blev etableret i 1934 af en sovjetisk biolog (1910-1986) princippet om konkurrencemæssig gensidig udelukkelse: De to arter indtager ikke den samme økologiske niche.

Fungerer også i naturen regel om obligatorisk udfyldning af økologiske nicher: en tom økologisk niche vil altid og helt sikkert blive fyldt.

Populær visdom formulerede disse to postulater som følger: "To bjørne kan ikke eksistere sammen i en hule" og "Naturen afskyr et vakuum."

Disse systemiske observationer realiseres i dannelsen af ​​biotiske samfund og biocenoser. Økologiske nicher er altid fyldt, selvom det nogle gange tager lang tid. Udtrykket "fri økologisk niche" betyder, at der et bestemt sted er svag konkurrence om enhver form for fødevarer, og at der er en utilstrækkeligt brugt sum af andre betingelser for en bestemt art, der er en del af lignende naturlige systemer, men er fraværende i den ene. under overvejelse.

Det er især vigtigt at tage højde for naturlige mønstre, når man forsøger at gribe ind i en eksisterende (eller eksisterende på et bestemt sted) situation for at skabe mere gunstige forhold for mennesker. Biologer har således bevist følgende: I byer, når området bliver mere forurenet med madaffald, stiger antallet af krager. Når man forsøger at forbedre situationen, for eksempel ved fysisk at ødelægge dem, kan befolkningen blive stillet over for, at den økologiske niche i bymiljøet, der forlades af krager, hurtigt vil blive besat af en art, der har en lignende økologisk niche, nemlig rotter. . Sådan et resultat kan næppe betragtes som en sejr.

7.2. Specialiseret og er almindeligemiljømæssigenicher

Alle levende organismers økologiske nicher er opdelt i specialiserede og generelle. Denne opdeling afhænger af de vigtigste fødekilder for den tilsvarende art, størrelsen af ​​habitatet og følsomhed over for abiotiske miljøfaktorer.

Specialiserede nicher. De fleste arter af planter og dyr er tilpasset til kun at eksistere i et snævert udvalg af klimatiske forhold og andre miljøegenskaber og lever af et begrænset udvalg af planter eller dyr. Sådanne arter har en specialiseret niche, der bestemmer deres levested i det naturlige miljø.

Kæmpepandaen har således en højt specialiseret niche, fordi den lever 99 % af blade og skud af bambus. Den massive ødelæggelse af visse typer bambus i de områder af Kina, hvor pandaen levede, førte dette dyr til udryddelse.

Mangfoldigheden af ​​arter og former for flora og fauna, der findes i tropiske regnskove, er forbundet med tilstedeværelsen der af en række specialiserede økologiske nicher i hvert af de klart definerede lag af skovvegetation. Derfor har intensiv skovrydning af disse skove forårsaget udryddelsen af ​​millioner af specialiserede arter af planter og dyr.

Fælles nicher. Arter med fælles nicher er kendetegnet ved let tilpasningsevne til ændringer i miljømæssige miljøfaktorer. De kan med succes eksistere på en række forskellige steder, spise en række forskellige fødevarer og modstå skarpe udsving i naturlige forhold. Almindelige økologiske nicher findes blandt fluer, kakerlakker, mus, rotter, mennesker mv.

For arter med generelle økologiske nicher er der en væsentlig lavere trussel om udryddelse end for dem med specialiserede nicher.

8. Miljø formularer

Det naturlige miljø former fænotypen af ​​organismer - et sæt af morfologiske, fysiologiske og adfærdsmæssige egenskaber. Arter, der lever under lignende forhold (med et lignende sæt af miljøfaktorer) har lignende tilpasningsevne til disse forhold, selvom de tilhører forskellige kategorier i klassificeringen af ​​flora og fauna. Økologi tager højde for dette ved at klassificere organismer i forskellige økologiske (livs)former. I dette tilfælde er livsformen for en art det etablerede kompleks af dens biologiske, fysiologiske og morfologiske egenskaber, der bestemmer en vis reaktion på miljøpåvirkninger. Der er mange klassificeringer af organismer efter livsformer. For eksempel er der geobioter - indbyggere i jorden, dendrobionter - forbundet med træagtige planter, chortobionter - indbyggere af græs og meget mere.

Hydrobionter- indbyggere i vandmiljøet er normalt opdelt i sådanne økologiske former som benthos, periphyton, plankton, nekton, neuston.

Benthos(fra den græske benthos - dybde) - bundorganismer, der fører en vedhæftet eller fri livsstil, inklusive dem, der lever i bundsedimentlaget. Disse er hovedsageligt bløddyr, nogle lavere planter og kravlende insektlarver.

Periphyton- dyr og planter knyttet til stænglerne af højere planter og hæver sig over bunden.

Plankton(fra græsk plagktos - svævende) - flydende organismer, der er i stand til at foretage lodrette og vandrette bevægelser hovedsageligt i overensstemmelse med bevægelsen af ​​masser af vandmiljøet. Det er sædvanligt at skelne mellem fytoplankton, der er klassificeret som producenter, og zooplankton, som er klassificeret som forbrugere og lever af fytoplankton.

Nekton(fra græsk nektos - flydende) - frit og uafhængigt svømmende organismer - hovedsageligt fisk, padder, store akvatiske insekter, krebsdyr.

Neuston- et sæt marine- og ferskvandsorganismer, der lever nær vandoverfladen; fx myggelarver, vandstridere, fra planter - andemad mv.

Økologisk form er en afspejling af en lang række organismers tilpasningsevne til individuelle miljøfaktorer, som er begrænsende i evolutionsprocessen. Således afspejler opdelingen af ​​planter i hygrofytter (fugtelskende), mesofytter (gennemsnitlig fugtkrævende) og xerofytter (tørelskende) deres reaktion på en specifik miljøfaktor - fugt. Samtidig repræsenterer xerofytiske planter en enkelt økologisk form med dyr og xerobionter, da begge lever i ørkener og har specifikke tilpasninger, der forhindrer fugttab (for eksempel at få vand fra fedtstoffer).

Tests spørgsmål Og opgaver

1. Hvilke love for miljøfaktorers generelle virkning kender du?

2. Hvordan er loven om minimum formuleret? Hvilke afklaringer er der til det?

3. Formuler toleranceloven. Hvem etablerede dette mønster?

4. Giv eksempler på brugen af ​​lovene om minimum og tolerance i praksis.

5. Hvilke mekanismer vil gøre det muligt for levende organismer at kompensere for virkningerne af miljøfaktorer?

6. Hvad er forskellen mellem et habitat og en økologisk niche?

7. Hvad er organismers livsform? Hvilken betydning har livsformer i organismers tilpasning?

Miljøfaktorer er dynamiske, variable i tid og rum. Den varme årstid viger jævnligt for den kolde årstid, udsving i temperatur og luftfugtighed observeres i løbet af dagen, dag følger nat osv. Alt dette er naturlige (naturlige) ændringer i miljøfaktorer. Som nævnt ovenfor kan folk også gribe ind i dem og ændre enten regimerne for miljøfaktorer (absolutte værdier eller dynamik) eller deres sammensætning (for eksempel at udvikle, producere og bruge plantebeskyttelsesmidler, der tidligere ikke fandtes i naturen, mineralsk gødning osv.).

På trods af mangfoldigheden af ​​miljøfaktorer, deres oprindelses forskellige natur, deres variation i tid og rum, er det muligt at identificere generelle mønstre for deres indvirkning på levende organismer.

Begrebet optimum. Liebigs minimumslov

Hver organisme, hvert økosystem udvikler sig under en bestemt kombination af faktorer: fugt, lys, varme, tilstedeværelsen og sammensætningen af ​​ernæringsressourcer. Alle faktorer virker på kroppen samtidigt. Kroppens reaktion afhænger ikke så meget af selve faktoren, men af ​​dens mængde (dosis). For hver organisme, befolkning, økosystem er der en række miljøforhold - en række af stabilitet, inden for hvilken objekters livsaktivitet forekommer ( Fig. 2).

Fig.2.

I evolutionsprocessen har organismer udviklet visse krav til miljøforhold. Den dosis af faktorer, hvorved kroppen opnår den bedste udvikling og maksimal produktivitet, svarer til optimale forhold. Med en ændring i denne dosis i retning af et fald eller en stigning, er organismen deprimeret, og jo større afvigelse af værdierne af faktorer fra det optimale, jo større fald i levedygtighed, indtil dens død. Forhold, hvor vital aktivitet er maksimalt undertrykt, men organismen stadig eksisterer, kaldes pessimale. For eksempel i syd er den begrænsende faktor fugttilgængeligheden. Således er optimale skovforhold i det sydlige Primorye karakteristiske for de nordlige skråninger af bjergene i deres midterste del, og pessimale forhold er karakteristiske for de tørre sydlige skråninger med en konveks overflade.

Den kendsgerning, at begrænsning af dosis (eller fravær) af nogen af ​​de stoffer, der er nødvendige for planten, relateret til både makro- og mikroelementer, fører til det samme resultat - en opbremsning i vækst og udvikling, blev opdaget og undersøgt af den tyske kemiker Eustace von Liebig. Den regel, han formulerede i 1840, kaldes Liebigs minimumslov: den største indflydelse på planternes udholdenhed udøves af de faktorer, der er på et minimum i et givet habitat.2 Samtidig udførte Yu Liebig eksperimenter med mineralgødning. tegnede en tønde med huller, hvilket viser, at det nederste hul i tønden bestemmer væskeniveauet i det.

Loven om minimum gælder for både planter og dyr, herunder mennesker, som i visse situationer er nødt til at indtage mineralvand eller vitaminer for at kompensere for manglen på nogle elementer i kroppen.

En faktor, hvis niveau er tæt på en bestemt organismes udholdenhedsgrænser, kaldes begrænsende. Og det er til denne faktor, at kroppen tilpasser sig (udvikler tilpasninger) i første omgang. For eksempel forekommer normal overlevelse af sikahjorte i Primorye kun i egeskove på de sydlige skråninger, fordi Her er snetykkelsen ubetydelig og giver rådyrene tilstrækkelig føde til vinterperioden. Den begrænsende faktor for rådyr er dyb sne.

Efterfølgende blev der foretaget præciseringer til Liebigs lov. En vigtig ændring og tilføjelse er loven om tvetydig (selektiv) virkning af en faktor på forskellige funktioner i kroppen: enhver miljøfaktor har en ujævn effekt på kroppens funktioner, som er det optimale for nogle processer, såsom respiration optimal for andre, såsom fordøjelse, og omvendt.

E. Rübel etablerede i 1930 loven (virkningen) af kompensation (udskiftelighed) af faktorer: fraværet eller mangelen på nogle miljøfaktorer kan kompenseres af en anden nærliggende (lignende) faktor.

For eksempel kan mangel på lys kompenseres for en plante med en overflod af kuldioxid, og når skaldyr bygger skaller, kan det manglende calcium erstattes med strontium. Faktorernes kompenserende muligheder er dog begrænsede. Ikke en enkelt faktor kan fuldstændig erstattes af en anden, og hvis værdien af ​​mindst én af dem går ud over den øvre eller nedre grænse for kroppens udholdenhed, bliver eksistensen af ​​sidstnævnte umulig, uanset hvor gunstige de andre faktorer er.

I 1949 blev V.R. Williams formulerede loven om fundamentale faktorers uerstattelighed: det fuldstændige fravær af fundamentale miljøfaktorer (lys, vand osv.) i miljøet kan ikke erstattes af andre faktorer.

Denne gruppe af justeringer af Liebigs lov omfatter en lidt anderledes regel for fasereaktioner "fordel - skade": lave koncentrationer af et giftstof virker på kroppen i retning af at forbedre dens funktioner (stimulere dem), mens højere koncentrationer hæmmer eller endda fører til dens død.

Dette toksikologiske mønster gælder for mange (for eksempel er de medicinske egenskaber ved små koncentrationer af slangegift kendt), men ikke alle giftige stoffer.

Miljøfaktorers indflydelse på levende organismer er karakteriseret ved visse kvantitative og kvalitative mønstre.

Den tyske agrokemiker J. Liebig, der observerede virkningen af ​​kemisk gødning på planter, opdagede, at begrænsning af dosis af nogen af ​​dem fører til en afmatning i væksten. Disse observationer gjorde det muligt for videnskabsmanden at formulere en regel kaldet minimumsloven (1840).

Minimumsloven : en organismes vitale evner (høst, produktion) afhænger af en faktor, hvis kvantitet og kvalitet er tæt på det minimum, som organismen eller økosystemet kræver (på trods af at andre faktorer kan være til stede i overskud og ikke udnyttes fuldt ud ). økologisk tilpasning abiotisk jord

De samme stoffer, når de er i overskud, reducerer også udbyttet. I forlængelse af sin forskning formulerede den amerikanske biolog V. Shelford i 1913 loven om tolerance.

Lov om tolerance: En organismes vitale evner bestemmes af miljøfaktorer, som ikke kun er på et minimum, men også på et maksimum, det vil sige, at både en mangel og et overskud af en miljøfaktor kan bestemme en organismes levedygtighed. For eksempel gør mangel på vand det vanskeligt for planten at optage mineraler, og et overskud forårsager råd og forsuring af jorden.

Faktorer, der hæmmer kroppens udvikling på grund af deres mangel eller overskud i forhold til behovet (optimalt indhold) kaldes begrænsende .

I arten af ​​miljøfaktorers påvirkning af kroppen og i reaktionerne kan der identificeres en række generelle mønstre, der passer ind i et bestemt generelt skema for miljøfaktorens virkning på organismens vitale aktivitet (fig. 3) ).

I fig. 3 viser abscisseaksen faktorens intensitet (for eksempel temperatur, belysning osv.), og ordinataksen viser kroppens reaktion på påvirkningen af ​​en miljøfaktor (for eksempel væksthastighed, produktivitet osv.) .

Den miljømæssige faktors virkningsområde er begrænset af tærskelværdier (punkt A og D), hvor organismens eksistens stadig er mulig. Disse er de nedre (A) og øvre (D) grænser for livet. Punkt B og C svarer til grænserne for det normale liv.

Virkningen af ​​miljøfaktoren er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​tre zoner dannet af karakteristiske tærskelpunkter:

• 1 - optimal zone - zone med normal livsaktivitet,
• 2 - stresszoner (minimumszone og maksimumzone) - zoner med dysfunktion på grund af mangel på eller overskud af en faktor,
• 3 - dødszone.

Ris. 3.

1 - optimal, zone med normal livsaktivitet, 2 - zone med reduceret vital aktivitet (depression), 3 - dødszone

Med en minimums- og maksimumsfaktor kan kroppen leve, men når ikke sit højdepunkt (stresszoner). Området mellem minimum og maksimum af en faktor bestemmer mængden af ​​tolerance (stabilitet) til en given faktor ( tolerance - kroppens evne til at tolerere afvigelser i værdierne af miljøfaktorer fra optimale værdier for den).

Tilpasning af levende organismer til miljøfaktorer

Tilpasning - Dette er processen med tilpasning af kroppen til visse miljøforhold. Individer, der ikke er tilpasset givne eller skiftende forhold, dør ud.

Hovedtyper af tilpasning:

• ? adfærdsmæssig tilpasning (gemmer sig i ofre, sporing af byttedyr hos rovdyr);
• ? fysiologisk tilpasning (overvintring - dvale, migration af fugle);
• ? morfologisk tilpasning (ændringer i planters og dyrs livsformer - planter i ørkenen har ikke blade, akvatiske organismer har en kropsstruktur tilpasset svømning).

Økologisk niche

Økologisk niche - dette er helheden af ​​alle faktorer og miljøforhold, inden for hvilke en art kan eksistere i naturen.

Grundlæggende økologisk niche bestemmes af organismers fysiologiske egenskaber.

Implementeret niche repræsenterer de forhold, hvorunder en art faktisk forekommer i naturen, den er en del af en grundlæggende niche.