Keskkonnateadmiste ajalugu ulatub paljude sajandite taha. Juba ürgsed inimesed pidid omama teatud teadmisi taimedest ja loomadest, nende eluviisist, suhetest üksteisega ja keskkonnaga. Loodusteaduste üldise arengu raames toimus ka praegu keskkonnateaduse valdkonda kuuluvate teadmiste kogunemine. Ökoloogia tekkis iseseisva teadusharuna 19. sajandil.

Mõiste ökoloogia (kreeka keelest öko – maja, logos – õpetus) tõi teadusesse saksa bioloog Ernest Haeckel.

1866. aastal kirjutas ta oma töös "Organismide üldmorfoloogia", et see on "... looduse ökonoomikaga seotud teadmiste summa: kogu looma ja tema keskkonna vaheliste suhete kogumi uurimine, mõlemad orgaanilised. ja anorgaanilised ning eelkõige selle sõbralikud või vaenulikud suhted nende loomade ja taimedega, kellega ta otseselt või kaudselt kokku puutub. See määratlus liigitab ökoloogia bioloogiateaduseks. 20. sajandi alguses. süstemaatilise käsitluse kujunemine ja biosfääri doktriini väljatöötamine, mis on laialdane teadmistevaldkond, hõlmates paljusid nii loodus- kui ka humanitaartsüklite teadusvaldkondi, sealhulgas üldökoloogiat, tõi kaasa ökosüsteemi vaadete leviku ökoloogias. Ökoloogia põhiliseks uurimisobjektiks on saanud ökosüsteem.

Ökosüsteem on elusorganismide kogum, mis suhtlevad omavahel ja oma keskkonnaga aine-, energia- ja teabevahetuse kaudu nii, et see ühtne süsteem püsib stabiilsena pikka aega.

Üha kasvav inimmõju keskkonnale on tinginud vajaduse taaskord avardada keskkonnateadmiste piire. 20. sajandi teisel poolel. Teaduse ja tehnika areng on kaasa toonud mitmeid globaalse staatuse saanud probleeme, mistõttu on ökoloogia vaatenurgas tekkinud looduslike ja tehissüsteemide võrdleva analüüsi ning nende harmoonilise kooseksisteerimise ja arengu võimaluste otsimise küsimused. ilmnes selgelt.

Sellest tulenevalt diferentseerus ja muutus keerukamaks keskkonnateaduse struktuur. Nüüd saab seda esindada nelja põhiharuna, mis jagunevad veelgi: bioökoloogia, geoökoloogia, inimökoloogia, rakendusökoloogia.

Seega võime ökoloogiat määratleda kui teadust, mis käsitleb erinevat järku ökosüsteemide toimimise üldseadusi, inimese ja looduse vaheliste suhete teaduslike ja praktiliste küsimuste kogumit.

2. Keskkonnategurid, nende klassifikatsioon, organismidele avalduvate mõjude liigid

Iga looduses olev organism kogeb mitmesuguste keskkonnakomponentide mõju. Kõiki organisme mõjutavaid keskkonna omadusi või komponente nimetatakse keskkonnateguriteks.

Keskkonnategurite klassifikatsioon. Keskkonnategurid (ökoloogilised tegurid) on mitmekesised, neil on erinev olemus ja spetsiifilised tegevused. Eristatakse järgmisi keskkonnategurite rühmi:

1. Abiootilised (elutu looduse tegurid):

a) kliima - valgustingimused, temperatuuritingimused jne;

b) edafiline (kohalik) - veevarustus, pinnase tüüp, maastik;

c) orograafilised - õhu- (tuule-) ja veevoolud.

2. Biootilised tegurid on elusorganismide kõikvõimalikud mõjud üksteisele:

Taimed Taimed. Taimed Loomad. Taimed Seened. Taimed Mikroorganismid. Loomad Loomad. Loomad Seened. Loomad Mikroorganismid. Seened Seened. Seened Mikroorganismid. Mikroorganismid Mikroorganismid.

3. Antropogeensed tegurid on kõik inimühiskonna tegevuse vormid, mis toovad kaasa muutusi teiste liikide elupaigas või mõjutavad otseselt nende elu. Selle keskkonnategurite rühma mõju kasvab aasta-aastalt kiiresti.

Keskkonnategurite mõju liigid organismidele. Keskkonnategurid mõjutavad elusorganisme erinevalt. Need võivad olla:

Stimulid, mis aitavad kaasa adaptiivsete füsioloogiliste ja biokeemiliste muutuste ilmnemisele (talveune, fotoperiodism);

Piirajad, mis muudavad organismide geograafilist levikut antud tingimustes eksisteerimise võimatuse tõttu;

Modifikaatorid, mis põhjustavad organismides morfoloogilisi ja anatoomilisi muutusi;

Signaalid, mis näitavad muutusi muudes keskkonnategurites.

Keskkonnategurite üldised toimemustrid:

Keskkonnategurite äärmise mitmekesisuse tõttu reageerivad erinevat tüüpi organismid, kes oma mõju kogevad, sellele erinevalt, kuid siiski on võimalik tuvastada mitmeid keskkonnategurite toime üldisi seaduspärasusi (mustreid). Vaatame mõnda neist.

1. Optimumi seadus

2. Liikide ökoloogilise individuaalsuse seadus

3. Piirava (piirava) teguri seadus

4. Mitmetähendusliku tegevuse seadus

3. Keskkonnategurite toimemustrid organismidele

1) Optimaalne reegel. Ökosüsteemi, organismi või selle teatud etapi jaoks

areng on teguri kõige soodsama väärtuse vahemik. Kus

tegurid on soodsad; 2) Tolerantsus.

Need omadused sõltuvad keskkonnast, milles organismid elavad. Kui ta

omal moel stabiilne

sinul on organismidel suurem võimalus ellu jääda.

3) tegurite koosmõju reegel. Mõned tegurid võivad suurendada või

leevendada teiste tegurite mõju.

4) Piiravate tegurite reegel. Tegur, mis on puudulik või

liig mõjutab organisme negatiivselt ja piirab avaldumise võimalust. tugevus

muude tegurite mõju. 5) Fotoperiodism. Fotoperiodismi all

mõista keha reaktsiooni päeva pikkusele. Reaktsioon valguse muutustele.

6) Kohanemine loodusnähtuste rütmiga. Kohanemine igapäevaseks ja

hooajalised rütmid, loodete nähtused, päikese aktiivsuse rütmid,

kuufaasid ja muud nähtused, mis korduvad range sagedusega.

Ek. valentsus (plastilisus) - võime org. kohanema sügavusega. keskkonnategurid keskkond.

Keskkonnategurite toimemustrid elusorganismidele.

Keskkonnategurid ja nende klassifikatsioon. Kõik organismid on potentsiaalselt võimelised piiramatult paljunema ja levima: isegi kiindunud eluviisiga liikidel on vähemalt üks arengufaas, milles nad on võimelised aktiivselt või passiivselt levima. Kuid samal ajal ei segune erinevates kliimavööndites elavate organismide liigiline koosseis: igaüht neist iseloomustab teatud kogum looma-, taime- ja seeneliike. Seda seletatakse organismide liigse paljunemise ja leviku piiratusega teatud geograafiliste tõkete (mered, mäeahelikud, kõrbed jne), klimaatiliste tegurite (temperatuur, niiskus jne), aga ka üksikute liikide vaheliste suhetega.

Sõltuvalt toime olemusest ja omadustest jagatakse keskkonnategurid abiootiliseks, biootiliseks ja inimtekkelisteks (antropogeenseks).

Abiootilised tegurid on eluta looduse komponendid ja omadused, mis mõjutavad otseselt või kaudselt üksikuid organisme ja nende rühmi (temperatuur, valgus, niiskus, õhu gaasiline koostis, rõhk, vee soolane koostis jne).

Eraldi keskkonnategurite rühma kuuluvad inimtegevuse erinevad vormid, mis muudavad erinevate elusolendiliikide, sealhulgas inimese enda elupaiga seisundit (antropogeensed tegurid). Inimese kui bioloogilise liigi suhteliselt lühikese eksistentsi perioodi jooksul on tema tegevus meie planeedi välimust radikaalselt muutnud ja see mõju loodusele suureneb iga aastaga. Mõnede keskkonnategurite toime intensiivsus võib püsida suhteliselt stabiilsena biosfääri pikkade ajalooliste arenguperioodide jooksul (näiteks päikesekiirgus, gravitatsioon, merevee soolane koostis, atmosfääri gaasiline koostis jne). Enamik neist on muutuva intensiivsusega (temperatuur, niiskus jne). Iga keskkonnateguri varieeruvuse määr sõltub organismide elupaiga omadustest. Näiteks võib mullapinna temperatuur oluliselt erineda olenevalt aasta- või päevaajast, ilmast jne, samas kui mitme meetri sügavustel veehoidlates temperatuurierinevusi peaaegu ei esine.

Muutused keskkonnategurites võivad olla:

Perioodiline, olenevalt kellaajast, aastaajast, Kuu asendist Maa suhtes jne;

Mitteperioodilised, näiteks vulkaanipursked, maavärinad, orkaanid jne.;

Suunatud olulistele ajaloolistele perioodidele, näiteks muutustele Maa kliimas, mis on seotud maismaa ja maailma ookeani suhte ümberjaotumisega.

Iga elusorganism kohandub pidevalt kogu keskkonnategurite kompleksiga, see tähendab elupaigaga, reguleerides eluprotsesse vastavalt nende tegurite muutustele. Elupaik on tingimuste kogum, milles elavad teatud isendid, populatsioonid või organismide rühmad.

Keskkonnategurite mõjumustrid elusorganismidele. Hoolimata asjaolust, et keskkonnategurid on oma olemuselt väga mitmekesised ja erinevad, täheldatakse mõningaid nende mõju elusorganismidele, samuti organismide reaktsioone nende tegurite toimele. Organismide kohanemist keskkonnatingimustega nimetatakse kohanemisteks. Neid toodetakse kõigil elusaine organiseerituse tasanditel: molekulaarsest kuni biogeotsenootiliseni. Kohanemised ei ole püsivad, kuna need muutuvad üksikute liikide ajaloolise arengu käigus sõltuvalt keskkonnategurite intensiivsuse muutumisest. Iga organismitüüp on kohanenud teatud elutingimustega erilisel viisil: pole olemas kahte lähedast liiki, mis oleksid kohanemiselt sarnased (ökoloogilise individuaalsuse reegel). Seega on mutt (seeria putuktoiduline) ja muttrott (seeria närilised) kohanenud mullas eksisteerima. Mutt aga kaevab käike esijäsemete abil ja mutirott kaevab lõikehammastega, visates peaga mulda välja.

Organismide hea kohanemine teatud teguriga ei tähenda samasugust kohanemist teistega (kohanemise suhtelise sõltumatuse reegel). Näiteks samblikud, mis võivad settida orgaanilise aine vaestele aluspindadele (näiteks kivid) ja taluvad kuivaperioode, on õhusaaste suhtes väga tundlikud.

Kehtib ka optimumi seadus: iga tegur avaldab organismile positiivset mõju ainult teatud piirides. Teatud tüüpi organismidele soodsa keskkonnateguri mõju intensiivsust nimetatakse optimaalseks tsooniks. Mida rohkem teatud keskkonnateguri toime intensiivsus ühes või teises suunas optimaalsest kõrvale kaldub, seda tugevam on selle pärssiv toime organismidele (pessimumistsoon). Keskkonnateguri mõju intensiivsust, mille tõttu organismide olemasolu muutub võimatuks, nimetatakse vastupidavuse ülemiseks ja alumiseks piiriks (maksimumi ja miinimumi kriitilised punktid). Vastupidavuse piiride vaheline kaugus määrab teatud liigi ökoloogilise valentsi konkreetse teguri suhtes. Järelikult on keskkonnavalentsus keskkonnateguri mõju intensiivsuse vahemik, milles teatud liigi olemasolu on võimalik.

Teatud liigi isendite laiapõhjalist ökoloogilist valentsust konkreetse keskkonnateguri suhtes tähistatakse eesliitega “eur-”. Seega liigitatakse arktilised rebased eurütermilisteks loomadeks, kuna nad taluvad olulisi temperatuurikõikumisi (80 °C piires). Mõned selgrootud (käsnad, serpentiinid, okasnahksed) kuuluvad euribaterlikesse organismidesse ja asuvad seetõttu rannikuvööndist suurde sügavusse, taludes olulisi rõhukõikumisi. Liike, mis võivad elada mitmesuguste keskkonnategurite kõikumistes, nimetatakse kitsaks ökoloogiliseks valentsiks, st suutmatust taluda olulisi muutusi teatud keskkonnateguris, tähistatakse eesliitega "stenotermiline" (näiteks stenotermiline). , stenobiontny jne).

Keha vastupidavuse optimum ja piirid teatud teguri suhtes sõltuvad teiste tegevuse intensiivsusest. Näiteks kuiva tuulevaikse ilmaga on kergem taluda madalat temperatuuri. Seega võib organismide vastupidavuse optimum ja piirid mis tahes keskkonnateguri suhtes nihkuda teatud suunas, sõltuvalt tugevusest ja sellest, millises kombinatsioonis muud tegurid toimivad (keskkonnategurite koostoime nähtus).

Kuid elutähtsate keskkonnategurite vastastikusel kompenseerimisel on teatud piirid ja ühtki ei saa asendada teistega: kui vähemalt ühe teguri toime intensiivsus ületab vastupidavuse piirid, muutub liigi olemasolu võimatuks, vaatamata optimaalsele intensiivsusele. teiste tegevus. Seega takistab niiskuse puudumine fotosünteesi protsessi isegi optimaalse valgustuse ja CO2 kontsentratsiooni korral atmosfääris.

Tegurit, mille toime intensiivsus ületab vastupidavuse piire, nimetatakse piiravaks. Piiravad tegurid määravad liigi (ala) leviku territooriumi. Näiteks paljude loomaliikide levikut põhja poole takistab soojuse ja valguse vähesus ning lõuna pool samasugune niiskuse puudus.

Seega määrab teatud liigi olemasolu ja õitsengu antud elupaigas selle koostoime paljude keskkonnateguritega. Ühegi neist ebapiisav või liigne toimeintensiivsus muudab võimatuks üksikute liikide õitsengu ja olemasolu.

Keskkonnategurid on keskkonna mis tahes komponendid, mis mõjutavad elusorganisme ja nende rühmi; need jagunevad abiootilisteks (elutu looduse komponendid), biootiliseks (organismidevahelise vastasmõju erinevad vormid) ja antropogeenseteks (inimese majandustegevuse mitmesugused vormid).

Organismide kohanemist keskkonnatingimustega nimetatakse kohanemisteks.

Igal keskkonnateguril on organismidele positiivse mõju teatud piirid (optimumi seadus). Sellise teguri toime intensiivsuse piire, mille juures organismide olemasolu muutub võimatuks, nimetatakse vastupidavuse ülemiseks ja alumiseks piiriks.

Organismide vastupidavuse optimum ja piirid mis tahes keskkonnateguri suhtes võivad teatud suunas varieeruda sõltuvalt intensiivsusest ja sellest, millises kombinatsioonis teised keskkonnategurid toimivad (keskkonnategurite koostoime nähtus). Kuid nende vastastikune hüvitis on piiratud: ühtki olulist tegurit ei saa asendada teistega. Keskkonnategurit, mis ületab vastupidavuse piire, nimetatakse piiravaks, see määrab teatud liigi levila.

organismide ökoloogiline plastilisus

Organismide ökoloogiline plastilisus (ökoloogiline valents) on liigi kohanemisvõime aste keskkonnategurite muutustega. Seda väljendatakse keskkonnategurite väärtuste vahemikus, mille piires antud liik säilitab normaalse elutegevuse. Mida laiem on vahemik, seda suurem on keskkonna plastilisus.

Liigid, mis võivad eksisteerida teguri väikeste kõrvalekalletega optimaalsest, nimetatakse kõrgelt spetsialiseerunud ja liike, mis taluvad olulisi muutusi teguris, nimetatakse laialt kohanenud.

Keskkonna plastilisust võib vaadelda nii ühe teguri kui ka keskkonnategurite kompleksi suhtes. Liikide võimet taluda olulisi muutusi teatud tegurites näitab vastav termin eesliitega “iga”:

Eurütermiline (plastne temperatuurini)

Eurygolinaceae (vee soolsus)

Eurüfootiline (plastist valguseks)

Eurygygric (plastist kuni niiskuseni)

Euryoic (plastist elupaigaks)

Eurüfaag (toidu plastik).

Selle teguri väikeste muutustega kohanenud liike tähistatakse terminiga eesliitega “steno”. Neid eesliiteid kasutatakse suhtelise taluvusastme väljendamiseks (näiteks stenotermilisel liigil on ökoloogiline temperatuurioptimum ja pessimum lähestikku).

Liigid, millel on keskkonnategurite kompleksi suhtes lai ökoloogiline plastilisus, on euribiondid; madala individuaalse kohanemisvõimega liigid on stenobiondid. Euribiontism ja isthenobiontism iseloomustavad organismide erinevat tüüpi kohanemist ellujäämisega. Kui euribiondid arenevad heades tingimustes pikka aega, võivad nad kaotada ökoloogilise plastilisuse ja arendada stenobiontide tunnuseid. Olulise teguri kõikumisega eksisteerivad liigid omandavad suurenenud ökoloogilise plastilisuse ja muutuvad eurybiontideks.

Näiteks on veekeskkonnas rohkem stenobionte, kuna selle omadused on suhteliselt stabiilsed ja üksikute tegurite kõikumise amplituudid on väikesed. Dünaamilisemas õhk-maa keskkonnas domineerivad euribiondid. Soojaverelistel loomadel on laiem ökoloogiline valents kui külmaverelistel loomadel. Noored ja vanad organismid nõuavad tavaliselt ühtlasemaid keskkonnatingimusi.

Eurybiontid on laialt levinud ja stenobionism ahendab nende leviala; mõnel juhul aga omavad stenobiontid oma kõrge spetsialiseerumise tõttu suuri territooriume. Näiteks kalatoiduline kalakotkas on tüüpiline stenofaag, teiste keskkonnategurite suhtes aga euribiont. Vajaliku toidu otsimisel suudab lind lennata pikki vahemaid, seega hõivab see märkimisväärse leviala.

Plastilisus on organismi võime eksisteerida teatud keskkonnategurite väärtuste vahemikus. Plastilisus määratakse reaktsiooninormiga.

Vastavalt üksikute tegurite plastilisuse astmele jagunevad kõik tüübid kolme rühma:

Stenotoobid on liigid, mis võivad eksisteerida kitsas keskkonnateguri väärtuste vahemikus. Näiteks enamik niiskete ekvatoriaalmetsade taimi.

Eurütoobid on laias laastus paindlikud liigid, mis on võimelised koloniseerima erinevaid elupaiku, näiteks kõiki kosmopoliitseid liike.

Mesotoobid asuvad vahepealsel positsioonil stenotoopide ja eurütoopide vahel.

Tuleb meeles pidada, et liik võib ühe teguri järgi olla näiteks stenotoop, teise järgi eurütoop ja vastupidi. Näiteks on inimene õhutemperatuuri suhtes eurütoop, tema hapnikusisalduse poolest aga stenotop.

Taimi, loomi ja inimesi ümbritsevat elutut ja elusat loodust nimetatakse elupaigaks. Nimetatakse paljusid organisme mõjutavaid keskkonna üksikuid komponente keskkonnategurid.

Päritolu olemuse järgi eristatakse abiootilisi, biootilisi ja antropogeenseid tegureid.

Abiootilised tegurid - need on elutu looduse omadused, mis mõjutavad elusorganisme otseselt või kaudselt.

Biootilised tegurid - need on kõik elusorganismide üksteisele avalduva mõju vormid. Kui varem liigitati biootilisteks teguriteks ka inimese mõju elusorganismidele, siis nüüd eristatakse inimeste poolt tekitatud tegurite erikategooriat.

Antropogeensed tegurid – need on kõik inimühiskonna tegevusvormid, mis toovad kaasa muutusi looduses kui elupaigas ja teistes liikides ning mõjutavad otseselt nende elu.

Seega mõjutab iga elusorganismi elutu loodus, teiste liikide organismid, sealhulgas inimene, ja see omakorda mõjutab kõiki neid komponente.

Keskkonnategurite mõju seadused elusorganismidele

Hoolimata keskkonnategurite mitmekesisusest ja nende päritolu erinevast olemusest, on nende elusorganismidele mõju kohta mõned üldised reeglid ja mustrid.

Organismide eluks on vajalik teatud tingimuste kombinatsioon. Kui kõik keskkonnatingimused, välja arvatud üks, on soodsad, saab see tingimus kõnealuse organismi elutegevuse jaoks määravaks. See piirab (piirab) organismi arengut, seetõttu nimetatakse piirav tegur . Esialgu leiti, et elusorganismide arengut piirab mõne komponendi, näiteks mineraalsoolade, niiskuse, valguse jms puudumine. Saksa orgaaniline keemik J. Liebig tõestas 19. sajandi keskel esimesena katseliselt, et taimede kasv sõltub toitaineelemendist, mida leidub suhteliselt minimaalsetes kogustes. Ta nimetas seda nähtust miinimumi seaduseks (Liebigi seadus).

Oma kaasaegses sõnastuses kõlab miinimumi seadus nii: organismi vastupidavuse määrab tema keskkonnavajaduste ahela nõrgim lüli. Kuid nagu hiljem selgus, ei saa piirata mitte ainult puudus, vaid ka teguri liig, näiteks vihmast tingitud saagikadu, mulla üleküllastumine väetistega jne. Mõiste, et koos miinimumiga võib piiravaks teguriks olla ka maksimum, võttis 70 aastat pärast Liebigi kasutusele Ameerika zooloog W. Shelford, kes sõnastas sallivuse seadus . Vastavalt taluvusseadusele võib populatsiooni (organismi) õitsengu piiravaks teguriks olla kas minimaalne või maksimaalne keskkonnamõju ning nendevaheline vahemik määrab organismi vastupidavuse (taluvuspiir) või ökoloogilise valentsuse. sellele tegurile.

Keskkonnateguri soodsat toimevahemikku nimetatakse optimumi (tavalise elutegevuse) tsooniks. Mida suurem on teguri toime kõrvalekalle optimaalsest, seda rohkem pärsib see tegur elanikkonna elutegevust. Seda vahemikku nimetatakse inhibeerimistsooniks. Faktori maksimaalne ja minimaalne ülekantav väärtus on kriitilised punktid, millest kaugemale ei ole organismi või populatsiooni olemasolu enam võimalik.

Piiravate tegurite põhimõte kehtib igat tüüpi elusorganismide – taimede, loomade, mikroorganismide puhul ja kehtib nii abiootiliste kui ka biootiliste tegurite kohta.

Vastavalt taluvusseadusele osutub igasugune aine või energia liig saasteaineks.

Organismi taluvuspiir muutub üleminekul ühest arenguastmest teise. Sageli osutuvad noored organismid haavatavamaks ja keskkonnatingimuste suhtes nõudlikumaks kui täiskasvanud isendid. Erinevate tegurite mõju seisukohalt on kõige kriitilisem periood sigimisperiood: sel perioodil muutuvad paljud tegurid piiravaks. Paljunevate isendite, seemnete, embrüote, vastsete, munade ökoloogiline valents on tavaliselt kitsam kui sama liigi täiskasvanud mittepaljunevatel taimedel või loomadel.

Kui seni on räägitud elusorganismi taluvuspiirist ühe teguri suhtes, siis looduses toimivad kõik keskkonnategurid koos.

Keha vastupidavuse optimaalne tsoon ja piirid mis tahes keskkonnateguri suhtes võivad nihkuda sõltuvalt kombinatsioonist, milles teised tegurid samaaegselt toimivad. Seda mustrit nimetatakse keskkonnategurite koostoimed .

Vastastikusel hüvitamisel on aga teatud piirid ja üht tegurit teisega täielikult asendada on võimatu. Siit järeldub, et kõik elu toetamiseks vajalikud keskkonnatingimused mängivad võrdset rolli ja mis tahes faktor võib piirata organismide eksisteerimise võimalust - see kõigi elutingimuste samaväärsuse seadus .

On teada, et igal teguril on keha erinevatele funktsioonidele erinev mõju. Tingimused, mis on mõne protsessi jaoks optimaalsed, näiteks organismi kasvuks, võivad osutuda teiste jaoks rõhumise tsooniks, näiteks paljunemisel, ja ületada taluvuse piire, st viia surmani. , teistele. Seetõttu on elutsükkel, mille kohaselt organism teatud perioodidel eelkõige teatud funktsioone - toitumine, kasv, paljunemine, asumine - täidab, alati kooskõlas keskkonnategurite hooajaliste muutustega.

Seadustest, mis määravad indiviidi või indiviidi vastasmõju tema keskkonnaga, tõstame esile keskkonnatingimuste vastavuse reegli organismi geneetilisele ettemääratlusele. Selles öeldakse, et organismiliik võib eksisteerida seni, kuni seda ümbritsev looduskeskkond vastab selle liigi geneetilistele võimetele kohaneda selle kõikumiste ja muutustega. Iga elusliik tekkis teatud keskkonnas, sellega ühel või teisel määral kohanenud ja liigi edasine eksisteerimine on võimalik ainult selles või sarnases keskkonnas. Elukeskkonna järsk ja kiire muutus võib viia selleni, et liigi geneetilised võimed jäävad uute tingimustega kohanemiseks ebapiisavaks. Eelkõige on see aluseks ühele hüpoteesile suurte roomajate väljasuremise kohta koos planeedi abiootiliste tingimuste järsu muutumisega: suured organismid on vähem muutlikud kui väikesed, seega vajavad nad kohanemiseks palju rohkem aega. Sellega seoses on looduse radikaalsed muutused ohtlikud olemasolevatele liikidele, sealhulgas inimesele endale.

Elupaik on see osa loodusest, mis ümbritseb elusorganismi ja millega see vahetult suhtleb. Keskkonna komponendid ja omadused on mitmekesised ja muutlikud. Iga elusolend elab keerulises ja muutuvas maailmas, kohanedes sellega pidevalt ja reguleerides oma elutegevust vastavalt selle muutustele.

Organismide kohanemist keskkonnaga nimetatakse kohanemiseks. Kohanemisvõime on üldiselt elu üks peamisi omadusi, kuna see annab selle olemasolu võimaluse, organismide ellujäämis- ja paljunemisvõime. Kohanemised avalduvad erinevatel tasanditel: alates rakkude biokeemiast ja üksikute organismide käitumisest kuni koosluste ja ökoloogiliste süsteemide struktuuri ja toimimiseni. Kohanemised tekivad ja muutuvad liikide evolutsiooni käigus.

Keskkonna üksikuid omadusi või elemente, mis mõjutavad organisme, nimetatakse keskkonnateguriteks. Keskkonnategurid on mitmekesised. Need võivad olla elusolenditele vajalikud või vastupidi kahjulikud, soodustada või takistada ellujäämist ja paljunemist. Keskkonnateguritel on erinev olemus ja spetsiifilised tegevused. Ökoloogilised tegurid jagunevad abiootiliseks ja biootiliseks, antropogeenseks.

Abiootilised tegurid - temperatuur, valgus, radioaktiivne kiirgus, rõhk, õhuniiskus, vee soolane koostis, tuul, hoovused, maastik - need on kõik elutu looduse omadused, mis mõjutavad otseselt või kaudselt elusorganisme.

Biootilised tegurid on elusolendite üksteisele mõju avaldamise vormid. Iga organism kogeb pidevalt teiste olendite otsest või kaudset mõju, puutub kokku oma liigi ja teiste liikide esindajatega - taimede, loomade, mikroorganismidega, sõltub neist ja mõjutab neid ise. Ümbritsev orgaaniline maailm on iga elusolendi keskkonna lahutamatu osa.

Organismide vastastikused seosed on biotsenooside ja populatsioonide olemasolu aluseks; nende käsitlemine kuulub sünekoloogia valdkonda.

Antropogeensed tegurid on inimühiskonna tegevusvormid, mis toovad kaasa muutusi looduses kui teiste liikide elupaigas või mõjutavad otseselt nende elu. Inimkonna ajaloo jooksul on esmalt jahinduse, seejärel põllumajanduse, tööstuse ja transpordi areng meie planeedi olemust suuresti muutnud. Antropogeensete mõjude tähtsus kogu Maa elusmaailmale kasvab jätkuvalt kiiresti.

Kuigi inimene mõjutab elusloodust abiootiliste tegurite ja liikide biootiliste suhete muutumise kaudu, tuleks inimtegevus planeedil määratleda kui eriline jõud, mis selle klassifikatsiooni raamidesse ei mahu. Praegu on peaaegu kogu Maa eluspinna ja igat tüüpi organismide saatus inimühiskonna kätes ja sõltub inimtegevusest tulenevast mõjust loodusele.

Samal keskkonnateguril on eri liikide kooselusorganismide elus erinev tähendus. Näiteks talvine tugev tuul on ebasoodne suurtele lahtiselt elavatele loomadele, kuid ei avalda mõju väiksematele, kes peidavad end urgudesse või lume alla. Mulla soolane koostis on oluline taimede toitumise seisukohalt, kuid on ükskõikne enamiku maismaaloomade jms suhtes.

Keskkonnategurite muutused ajas võivad olla: 1) korrapäraselt perioodilised, muutes mõju tugevust seoses kella- või aastaajaga või ookeani mõõna ja voolu rütmiga; 2) ebakorrapärased, ilma selge perioodilisuseta, näiteks ilmastikutingimuste muutumine erinevatel aastatel, katastroofilised nähtused - tormid, hoovihmad, maalihked jne; 3) suunatud teatud, mõnikord pikkade ajavahemike peale, näiteks kliima jahenemise või soojenemise, veekogude kinnikasvamise, kariloomade pideva karjatamise ajal samal alal jne.

Ökoloogilised keskkonnategurid avaldavad elusorganismidele erinevat mõju, s.t võivad toimida stiimulina, mis põhjustavad adaptiivseid muutusi füsioloogilistes ja biokeemilistes funktsioonides; piirangutena, mis muudavad antud tingimustes eksisteerimise võimatuks; organismides anatoomilisi ja morfoloogilisi muutusi põhjustavate modifikaatoritena; signaalidena, mis näitavad muutusi muudes keskkonnategurites.

Vaatamata paljudele keskkonnateguritele võib nende organismidele avalduva mõju olemuse ja elusolendite reaktsioonide osas tuvastada mitmeid üldisi mustreid.

1. Optimumi seadus. Igal teguril on organismidele positiivse mõju teatud piirid. Muutuva teguri tulemus sõltub eelkõige selle avaldumise tugevusest. Nii teguri ebapiisav kui ka ülemäärane toime mõjutab negatiivselt inimeste elutegevust. Soodsat mõjujõudu nimetatakse keskkonnateguri optimumi tsooniks või lihtsalt antud liigi organismide optimumiks. Mida suurem on kõrvalekalle optimumist, seda tugevam on selle teguri pärssiv toime organismidele (pessimumi tsoon). Faktori maksimaalne ja minimaalne ülekantav väärtus on kriitilised punktid, millest üle ei ole enam eksisteerimine võimalik ja saabub surm. Kriitiliste punktide vahelisi vastupidavuse piire nimetatakse elusolendite ökoloogiliseks valentsiks konkreetse keskkonnateguri suhtes.

Erinevate al-d-de esindajad erinevad üksteisest suuresti nii optimumi asendi kui ka ökoloogilise valentsi poolest. Näiteks tundrast pärit arktilised rebased taluvad õhutemperatuuri kõikumisi vahemikus 80°C (+30 kuni -55°C), soojaveelised koorikloomad Cepilia mirabilis aga veetemperatuuri muutusi vahemikus mitte üle 6 °C (23 kuni 29 °C). Faktori sama avaldumistugevus võib olla ühe liigi jaoks optimaalne, teise jaoks pessimaalne ja kolmanda jaoks üle vastupidavuse piiri.

Liigi laiapõhjalist ökoloogilist valentsust abiootiliste keskkonnategurite suhtes näitab teguri nimetuse eesliite “eury” lisamine. Eurütermilised liigid - taluvad olulisi temperatuurikõikumisi, euribaatid - laia rõhuvahemikku, eurihaliin - keskkonna erineva soolsusastmega.

Suutmatust taluda teguri olulisi kõikumisi ehk kitsast ökoloogilist valentsust iseloomustab eesliide “steno” – stenotermilised, stenobaat-, stenohaliinsed liigid jne. Laiemas mõttes nimetatakse stenobiontideks liike, mille olemasolu eeldab rangelt määratletud keskkonnatingimusi. , ja need, mis suudavad kohaneda erinevate keskkonnatingimustega, on eurybionts.

2. Faktori mõju erinevatele funktsioonidele ebaselgus. Iga tegur mõjutab erinevaid keha funktsioone erinevalt. Mõne protsessi jaoks võib optimaalne olla teiste jaoks pessim. Seega tõstab külmavereliste loomade õhutemperatuur 40–45 °C oluliselt ainevahetusprotsesside kiirust organismis, kuid pärsib motoorset aktiivsust ja loomad langevad termilisse stuuporisse. Paljude kalade jaoks on sigimisproduktide küpsemiseks optimaalne veetemperatuur ebasoodne kudemiseks, mis toimub erinevas temperatuurivahemikus.

Elutsükkel, mille jooksul organism teatud perioodidel täidab peamiselt teatud funktsioone (toitumine, kasv, paljunemine, asustamine jne), on alati kooskõlas hooajaliste muutustega keskkonnategurite kompleksis. Liikuvad organismid võivad ka elupaiku vahetada, et edukalt täita kõiki oma elutähtsaid funktsioone.

3. Liigi üksikute isendite keskkonnategurite toimele reageerimise varieeruvus, varieeruvus ja mitmekesisus. Üksikute indiviidide vastupidavuse aste, kriitilised punktid, optimaalsed ja pessimaalsed tsoonid ei lange kokku. Selle varieeruvuse määravad nii indiviidide pärilikud omadused kui ka soo, vanuse ja füsioloogilised erinevused. Näiteks jahu- ja teraviljasaaduste ühe kahjuri veskiliblika puhul on röövikute kriitiline miinimumtemperatuur -7°C, täiskasvanud vormidel -22°C, munadel -27°C. 10 °C pakane tapab röövikud, kuid ei ole ohtlik selle kahjuri täiskasvanud ja munadele. Järelikult on liigi ökoloogiline valents alati laiem kui iga üksiku isendi ökoloogiline valents.

4. Liigid kohanevad iga keskkonnateguriga suhteliselt iseseisvalt. Tolerantsuse aste ühegi teguri suhtes ei tähenda liigi vastavat ökoloogilist valentsust teiste tegurite suhtes. Näiteks liigid, mis taluvad suuri temperatuurikõikumisi, ei pea tingimata taluma suuri niiskuse või soolsuse erinevusi. Eurütermilised liigid võivad olla stenohaliinid, stenobaatilised või vastupidi. Liigi ökoloogilised valentsid erinevate tegurite suhtes võivad olla väga mitmekesised. See loob looduses erakordselt palju kohanemisi. Keskkonnavalentside kogum seoses erinevate keskkonnateguritega moodustab liigi ökoloogilise spektri.

5. Üksikute liikide ökoloogiliste spektrite lahknevus. Iga liik on oma ökoloogiliste võimete poolest spetsiifiline. Isegi nende liikide puhul, mis on oma keskkonnaga kohanemismeetodites sarnased, on nende suhtumises teatud üksikteguritesse erinev.

Liikide ökoloogilise individuaalsuse reegli sõnastas vene botaanik L. G. Ramensky (1924) seoses taimedega ja seejärel kinnitasid need laialdaselt zooloogilised uuringud.

6. Tegurite koostoime. Organismide optimaalne vastupidavuse tsoon ja piirid mis tahes keskkonnateguri suhtes võivad nihkuda sõltuvalt tugevusest ja sellest, millises kombinatsioonis muud tegurid samaaegselt toimivad. Seda mustrit nimetatakse tegurite koostoimeks. Näiteks kuivas, mitte niiskes õhus on kuumust kergem taluda. Külma ilmaga tugeva tuulega on külmumise oht palju suurem kui tuulevaikse ilmaga. Seega on samal teguril koos teistega erinev keskkonnamõju. Vastupidi, sama keskkonnamõju võib olla erinev

saadud erineval viisil. Näiteks taimede närbumist saab peatada nii mulla niiskuse hulga suurendamisega kui ka õhutemperatuuri alandamisega, mis vähendab aurustumist. Tekib tegurite osalise asendamise efekt.

Samal ajal on keskkonnategurite vastastikusel kompenseerimisel teatud piirid ja üht neist on võimatu teisega täielikult asendada. Vee või vähemalt ühe mineraalse toitumise põhielemendi täielik puudumine muudab taime elu võimatuks, hoolimata muude tingimuste kõige soodsamatest kombinatsioonidest. Polaarkõrbete äärmuslikku soojapuudust ei saa kompenseerida ei niiskuse rohkus ega 24-tunnine valgustus.

Võttes arvesse keskkonnategurite koostoime mustreid põllumajanduspraktikas, on võimalik oskuslikult säilitada kultuurtaimede ja koduloomade jaoks optimaalsed elutingimused.

7. Piiravate tegurite reegel. Optimaalsest kõige kaugemal olevad keskkonnategurid muudavad liigi eksisteerimise nendes tingimustes eriti keeruliseks. Kui vähemalt üks keskkonnateguritest läheneb kriitilistele väärtustele või ületab neid, ähvardab neid inimesi surm, hoolimata muude tingimuste optimaalsest kombinatsioonist. Sellised optimumist tugevalt kõrvale kalduvad tegurid omandavad liigi või selle üksikute esindajate elus igal konkreetsel ajaperioodil ülima tähtsuse.

Piiravad keskkonnategurid määravad liigi geograafilise levila. Nende tegurite olemus võib olla erinev. Seega võib liikide liikumist põhja poole piirata soojapuudus, kuivadesse piirkondadesse aga niiskusepuudus või liiga kõrge temperatuur. Biootilised suhted võivad olla ka levikut piiravad tegurid, näiteks territooriumi hõivamine tugevama konkurendi poolt või taimede tolmeldajate puudumine. Seega sõltub viigimarjade tolmeldamine täielikult ühest putukaliigist – herilasest Blastophaga psenes. Selle puu kodumaa on Vahemeri. Californiasse introdutseeritud viigimarjad ei kandnud vilja enne, kui sinna toodi tolmeldavad herilased. Kaunviljade levikut Arktikas piirab neid tolmeldavate kimalaste levik. Diksoni saarel, kus kimalasi pole, kaunvilju ei leidu, kuigi temperatuuritingimuste tõttu on nende taimede olemasolu seal siiski lubatud.

Et teha kindlaks, kas liik võib teatud geograafilises piirkonnas eksisteerida, tuleb kõigepealt kindlaks teha, kas keskkonnategurid on väljaspool selle ökoloogilist valentsi, eriti selle kõige haavatavamal arenguperioodil.

Piiravate tegurite väljaselgitamine on põllumajanduspraktikas väga oluline, kuna suunates põhilised jõupingutused nende kõrvaldamisele, saab kiiresti ja tõhusalt tõsta taimesaaki või loomade produktiivsust. Seega võib väga happelistel muldadel nisusaaki veidi tõsta, kasutades erinevaid agronoomilisi mõjutusi, kuid parima efekti saab ainult lupjamise tulemusena, mis eemaldab happesuse piiravad mõjud. Piiravate tegurite tundmine on seega organismide elutegevuse kontrollimise võti. Indiviidide erinevatel eluperioodidel toimivad piiravate teguritena erinevad keskkonnategurid, mistõttu on vajalik kultuurtaimede ja -loomade elutingimuste oskuslik ja pidev reguleerimine.

Vaatamata tegurite mitmekesisusele on nende tegevuses ja keha reaktsioonides üldised mustrid.

1. Optimumi seadus : Igal teguril on elusorganismile positiivse mõju rangelt määratletud piirid.

Faktori soodsat mõjujõudu nimetatakse optimaalseks tsooniks. Faktori ebapiisav või liigne toime mõjutab negatiivselt keha toimimist. Mida rohkem teguri mõju hälbib, seda tugevam on tema pärssiv toime (pessimumistsoon). Maksimaalsed ja minimaalsed ülekantavate tegurite väärtused - kriitilised punktid, mille ületamisel muutub organismi olemasolu võimatuks. Liigi vastupidavuse piirid mõne teguri suhtes moodustavad selle ökoloogiline valents.

Liigid erinevad üksteisest ökoloogilise valentsi väärtuste ja optimaalse tsooni asukoha poolest. Näited:

Emasel harilikul mittemalaariasääsel on optimaalne temperatuur munemiseks +20°. +15° ja +30° juures on munemisprotsess maha surutud ning +10° ja +35° juures peatub see täielikult.

Polaarkalade jaoks on optimaalne temperatuur 0° ja vastupidavuse piirid –2° kuni +2°.

Geisrites elavate sinivetikate temperatuurioptimum on +85°, vastupidavuspiirid +84° kuni +86°.

Laia ökoloogilise valentsiga liigid määratakse eesliite lisamisega iga- teguri nimetuse juurde näiteks eurütermiline - seoses temperatuuriga, eurihaliin - seoses vee soolsusega, euribateerne - seoses rõhuga. Kitsa ökoloogilise valentsiga liike nimetatakse eesliitega steno- , lisades ka faktori nimetuse: stenotermiline, stenohaliin, stenobaat.

Liike, millel on paljude tegurite suhtes lai ökoloogiline valents, nimetatakse euribiontideks ja kitsaid liike stenobiontideks.

2. Piiravate tegurite reegel. Looduses mõjutab organisme korraga terve keskkonnategurite kompleks erinevates kombinatsioonides ja erineva tugevusega. Nende hulgas võib olla raske eraldada kõige olulisemat ebaolulisest, see sõltub igaühe mõju tugevusest.

Piiramine on tegur, mille intensiivsus, kvalitatiivselt või kvantitatiivselt, läheneb hetkel kriitilistele väärtustele või ületab neid.

Piiramisteguri reegel: Kõige olulisem tegur on see, mis erineb kõige rohkem keha optimaalsetest väärtustest.

Looduses puuduvad konkreetsed piiravad tegurid, seega võib piiravaks muutuda ükskõik milline tegur. Nende olemus on erinev: abiootiline, biootiline ja antropogeenne.

Kaaluge temperatuuri piiravaks teguriks. Euroopas on pöökpuude levikut piiravaks teguriks jaanuari madal temperatuur, mistõttu tema levila põhjapiirid vastavad jaanuari isotermile –2 o C. Skandinaavias leidub põtru palju kaugemal põhja pool kui Siberis, kus talvised temperatuurid on on madalamad. Riffe moodustavad korallid elavad ainult troopikas veetemperatuuril vähemalt 20°C.

Kliima- ja mullategurid määravad taimede levikuala ja nende produktiivsuse.

Inimese puhul võib piiravaks teguriks olla vitamiinide (C, D), mikroelementide (jood) sisaldus toiduainetes.

3. Tegurite koostoime: Optimaalne tsoon sõltub kehale mõjuvate tegurite kombinatsioonist.

Näited: optimaalsete temperatuuride korral taluvad loomad toidupuudust kergemini. Piisav kogus toitu võimaldab loomadel kergemini taluda madalaid temperatuure ja niiskust.

Teadupärast on inimesel kergem taluda kuumust pigem madala kui kõrge õhuniiskuse juures. Niiskuse vähenemine võib kaasa tuua liigi ökoloogilise valentsi suurenemise temperatuuri suhtes. Inimene suudab taluda +126°C temperatuuri 45 minutit ilma tervisemõjudeta, kuid väga madala õhuniiskusega. Tuulise ilmaga taluvad inimesed madalaid temperatuure vähem. Alkoholitarbimise ja madala õhutemperatuuri kombinatsioon põhjustab keha kiiret hüpotermiat ja kehaosade külmumist. Seda mustrit võetakse meditsiinis ravimite väljakirjutamisel arvesse; näiteks kõrget vererõhku alandavad ravimid on tõhusamad, kui soola tarbimist vähendada.

4. Keha erinevatele funktsioonidele avalduvate tegurite mõju ebaselgus: Igal keskkonnateguril on keha erinevatele funktsioonidele erinev mõju.

Kui temperatuur tõuseb 40° kraadini, kiireneb külmavereliste sisalike ainevahetus, kuid samal ajal on motoorne aktiivsus järsult pärsitud.

Ökoloogia kokkuvõte

Faktorite kompleksis võime tuvastada mõningaid mustreid, mis on organismide suhtes suuresti universaalsed (üldised). Selliste mustrite hulka kuuluvad optimumi reegel, tegurite koosmõju reegel, piiravate tegurite reegel ja mõned teised.

Optimaalne reegel . Selle reegli kohaselt on organismi või selle teatud arenguetapi jaoks kõige soodsama (optimaalse) teguri väärtuse vahemik. Mida suurem on teguri toime kõrvalekalle optimaalsest, seda rohkem pärsib see tegur keha elutähtsat aktiivsust. Seda vahemikku nimetatakse inhibeerimistsooniks. Faktori maksimaalne ja minimaalne vastuvõetav väärtus on kriitilised punktid, mille ületamisel ei ole organismi olemasolu enam võimalik.

Maksimaalne asustustihedus piirdub tavaliselt optimaalse tsooniga. Optimaalsed tsoonid on erinevate organismide jaoks erinevad. Mida suurem on faktorite kõikumiste amplituud, mille juures organism suudab säilitada elujõulisuse, seda suurem on tema stabiilsus, s.t. sallivus ühele või teisele tegurile (alates lat. sallivus- kannatlikkust). Sellesse rühma kuuluvad laia vastupanu amplituudiga organismid euribiondid (Kreeka eury- lai, bios- elu). Nimetatakse organisme, mille kohanemisvõime teguritega on kitsas stenobionts (Kreeka stenosid- kitsas). Oluline on rõhutada, et optimaalsed tsoonid erinevate tegurite suhtes erinevad ja seetõttu näitavad organismid täielikult oma potentsiaali, kui nad eksisteerivad kogu optimaalsete väärtustega tegurite spektri tingimustes.

Faktorite koosmõju reegel . Selle olemus seisneb selles, et mõned tegurid võivad teiste tegurite mõju tugevdada või leevendada. Näiteks võib liigset soojust mingil määral leevendada madal õhuniiskus, valguse puudumist taimede fotosünteesiks saab kompenseerida süsihappegaasi suurenenud sisaldusega õhus jne. Sellest aga ei järeldu, et tegureid saaks omavahel vahetada. Need ei ole omavahel asendatavad.

Piiravate tegurite reegel . Selle reegli olemus seisneb selles, et defitsiidis või ülemäärases (kriitiliste punktide lähedal) tegur mõjutab organisme negatiivselt ja lisaks piirab teiste tegurite, sealhulgas optimaalsete tegurite mõju avaldumise võimalust. Piiravad tegurid määravad tavaliselt liikide ja nende elupaikade leviku piirid. Organismide produktiivsus sõltub neist.

Inimene rikub oma tegevusega sageli peaaegu kõiki loetletud tegurite toimemustreid. Eelkõige puudutab see piiravaid tegureid (elupaikade hävitamine, vee ja mineraalse toitumise katkemine jne).