Historien om miljøkunnskap går mange århundrer tilbake. Allerede primitive mennesker trengte å ha viss kunnskap om planter og dyr, deres levesett, forhold til hverandre og til miljøet. Som et ledd i den generelle utviklingen av naturvitenskapen skjedde det også en kunnskapsansamling som nå hører hjemme i miljøvitenskapen. Økologi dukket opp som en selvstendig disiplin på 1800-tallet.

Begrepet økologi (fra det greske øko - hus, logos - undervisning) ble introdusert i vitenskapen av den tyske biologen Ernest Haeckel.

I 1866 skrev han i sitt arbeid "General Morphology of Organisms" at dette er "... summen av kunnskap knyttet til naturens økonomi: studiet av hele settet av relasjoner mellom et dyr og dets miljø, både organiske og uorganisk, og fremfor alt dets vennlige eller fiendtlige forhold til de dyrene og plantene som den direkte eller indirekte kommer i kontakt med.» Denne definisjonen klassifiserer økologi som en biologisk vitenskap. På begynnelsen av 1900-tallet. dannelsen av en systematisk tilnærming og utviklingen av læren om biosfæren, som er et stort kunnskapsfelt, inkludert mange vitenskapelige områder av både den naturlige og humanitære syklusen, inkludert generell økologi, førte til spredning av økosystemsyn i økologi. Hovedobjektet for studiet i økologi har blitt økosystemet.

Et økosystem er en samling av levende organismer som interagerer med hverandre og med miljøet gjennom utveksling av materie, energi og informasjon på en slik måte at dette enkeltsystemet forblir stabilt i lang tid.

Den stadig økende menneskelige påvirkningen på miljøet har gjort det nødvendig å igjen utvide grensene for miljøkunnskap. I andre halvdel av 1900-tallet. Vitenskapelig og teknologisk fremskritt har medført en rekke problemer som har fått global status, og derfor har spørsmålene om komparativ analyse av naturlige og menneskeskapte systemer og søket etter måter for deres harmoniske sameksistens og utvikling innen økologiens synsfelt. kom tydelig frem.

Følgelig differensierte strukturen til miljøvitenskap og ble mer kompleks. Nå kan den representeres som fire hovedgrener, videre delt inn: Bioøkologi, geoøkologi, humanøkologi, anvendt økologi.

Dermed kan vi definere økologi som en vitenskap om de generelle lover for funksjon av økosystemer av forskjellige rekkefølger, et sett med vitenskapelige og praktiske spørsmål om forholdet mellom menneske og natur.

2. Miljøfaktorer, deres klassifisering, typer effekter på organismer

Enhver organisme i naturen opplever påvirkningen fra et bredt spekter av miljøkomponenter. Alle egenskaper eller komponenter i miljøet som påvirker organismer kalles miljøfaktorer.

Klassifisering av miljøfaktorer. Miljøfaktorer (økologiske faktorer) er mangfoldige, har ulik natur og spesifikke handlinger. Følgende grupper av miljøfaktorer skilles ut:

1. Abiotiske (faktorer av livløs natur):

a) klimatiske - lysforhold, temperaturforhold, etc.;

b) edaphic (lokal) - vannforsyning, jordtype, terreng;

c) orografisk - luft (vind) og vannstrømmer.

2. Biotiske faktorer er alle former for påvirkning av levende organismer på hverandre:

Planter Planter. Planter Dyr. Planter Sopp. Planter Mikroorganismer. Dyr Dyr. Dyr Sopp. Dyr Mikroorganismer. Sopp Sopp. Sopp Mikroorganismer. Mikroorganismer Mikroorganismer.

3. Antropogene faktorer er alle former for aktivitet i det menneskelige samfunn som fører til endringer i habitatet til andre arter eller direkte påvirker deres liv. Påvirkningen av denne gruppen av miljøfaktorer øker raskt fra år til år.

Typer påvirkning av miljøfaktorer på organismer. Miljøfaktorer har ulike innvirkninger på levende organismer. De kan være:

Stimuli som bidrar til utseendet av adaptive fysiologiske og biokjemiske endringer (dvalemodus, fotoperiodisme);

Begrensninger som endrer den geografiske fordelingen av organismer på grunn av umuligheten av eksistens under gitte forhold;

Modifikatorer som forårsaker morfologiske og anatomiske endringer i organismer;

Signaler som indikerer endringer i andre miljøfaktorer.

Generelle handlingsmønstre for miljøfaktorer:

På grunn av det ekstreme mangfoldet av miljøfaktorer, reagerer forskjellige typer organismer, som opplever deres innflytelse, annerledes på det, men det er mulig å identifisere en rekke generelle lover (mønstre) for virkningen av miljøfaktorer. La oss se på noen av dem.

1. Optimumloven

2. Loven om arters økologiske individualitet

3. Lov om den begrensende (begrensende) faktoren

4. Loven om tvetydig handling

3. Virkningsmønstre av miljøfaktorer på organismer

1) Optimal regel. For et økosystem, en organisme eller et bestemt stadium av det

utvikling det er en rekke av den mest gunstige verdien av faktoren. Hvor

faktorene er gunstige; befolkningstettheten er maksimal. 2) Toleranse.

Disse egenskapene avhenger av miljøet organismene lever i. Om hun

stabil på sin måte

din, den har større sjanse for organismer til å overleve.

3) Regel for samspill mellom faktorer. Noen faktorer kan forbedre eller

redusere effekten av andre faktorer.

4) Regel for begrensende faktorer. En faktor som er mangelfull eller

overskudd påvirker organismer negativt og begrenser muligheten for manifestasjon. styrke

virkningen av andre faktorer. 5) Fotoperiodisme. Under fotoperiodisme

forstå kroppens reaksjon på lengden på dagen. Reaksjon på endringer i lys.

6) Tilpasning til rytmen til naturfenomener. Tilpasning til daglig og

sesongmessige rytmer, tidevannsfenomener, solaktivitetsrytmer,

månefaser og andre fenomener som gjentar seg med streng frekvens.

Ek. valens (plastisitet) - evne til org. tilpasse seg dep. miljøfaktorer miljø.

Mønstre for virkningen av miljøfaktorer på levende organismer.

Miljøfaktorer og deres klassifisering. Alle organismer er potensielt i stand til ubegrenset reproduksjon og spredning: selv arter som fører en knyttet livsstil har minst én utviklingsfase der de er i stand til aktiv eller passiv spredning. Men samtidig blander ikke artssammensetningen av organismer som lever i forskjellige klimatiske soner: hver av dem er preget av et visst sett med arter av dyr, planter og sopp. Dette forklares av begrensningen av overdreven reproduksjon og spredning av organismer av visse geografiske barrierer (hav, fjellkjeder, ørkener, etc.), klimatiske faktorer (temperatur, fuktighet, etc.), samt forhold mellom individuelle arter.

Avhengig av handlingens art og egenskaper deles miljøfaktorer inn i abiotiske, biotiske og menneskeskapte (antropiske).

Abiotiske faktorer er komponenter og egenskaper av livløs natur som direkte eller indirekte påvirker individuelle organismer og deres grupper (temperatur, lys, fuktighet, gasssammensetning av luft, trykk, saltsammensetning av vann, etc.).

En egen gruppe miljøfaktorer inkluderer ulike former for menneskelig økonomisk aktivitet som endrer tilstanden til habitatet til ulike arter av levende vesener, inkludert mennesket selv (antropogene faktorer). I løpet av den relativt korte perioden av menneskelig eksistens som en biologisk art, har dens aktiviteter radikalt endret utseendet til planeten vår, og denne påvirkningen på naturen øker hvert år. Intensiteten av virkningen av noen miljøfaktorer kan forbli relativt stabil over lange historiske perioder med utvikling av biosfæren (for eksempel solstråling, gravitasjon, saltsammensetning av sjøvann, gasssammensetning i atmosfæren, etc.). De fleste av dem har variabel intensitet (temperatur, fuktighet, etc.). Graden av variasjon av hver miljøfaktor avhenger av egenskapene til organismenes habitat. Temperaturen på jordoverflaten kan for eksempel variere betydelig avhengig av årstid eller døgn, vær osv., mens det i magasiner på mer enn flere meters dyp er det nesten ingen temperaturforskjeller.

Endringer i miljøfaktorer kan være:

Periodisk, avhengig av tid på døgnet, tid på året, månens posisjon i forhold til jorden, etc.;

Ikke-periodiske, for eksempel vulkanutbrudd, jordskjelv, orkaner, etc..;

Rettet over betydelige historiske tidsperioder, for eksempel endringer i jordens klima forbundet med en omfordeling av forholdet mellom landområder og verdenshavet.

Hver av de levende organismene tilpasser seg hele tiden hele komplekset av miljøfaktorer, det vil si til habitatet, og regulerer livsprosesser i samsvar med endringer i disse faktorene. Habitat er et sett med forhold der visse individer, populasjoner eller grupper av organismer lever.

Mønstre for påvirkning av miljøfaktorer på levende organismer. Til tross for at miljøfaktorer er svært forskjellige og forskjellige i naturen, noteres noen mønstre av deres innflytelse på levende organismer, så vel som reaksjonene til organismer på virkningen av disse faktorene. Tilpasninger av organismer til miljøforhold kalles tilpasninger. De produseres på alle nivåer av organisering av levende materie: fra molekylært til biogeocenotisk. Tilpasninger er ikke konstante fordi de endres under den historiske utviklingen til individuelle arter avhengig av endringer i intensiteten til miljøfaktorer. Hver type organisme er tilpasset visse livsbetingelser på en spesiell måte: det er ikke to nære arter som er like i sine tilpasninger (regelen om økologisk individualitet). Dermed er føflekken (Insectivorous-serien) og føflekkrotten (Rodents-serien) tilpasset til å eksistere i jorda. Men føflekken graver ganger ved hjelp av forbenene, og føflekken graver med fortennene sine og kaster jorda ut med hodet.

God tilpasning av organismer til en bestemt faktor betyr ikke den samme tilpasningen til andre (regelen om relativ uavhengighet av tilpasning). For eksempel er lav, som kan sette seg på underlag som er fattige på organisk materiale (som stein) og tåler tørre perioder, svært følsomme for luftforurensning.

Det er også loven om det optimale: hver faktor har en positiv effekt på kroppen bare innenfor visse grenser. Intensiteten av påvirkning av en miljøfaktor som er gunstig for organismer av en bestemt type kalles den optimale sonen. Jo mer intensiteten av virkningen av en viss miljøfaktor avviker fra den optimale i en eller annen retning, jo mer uttalt vil dens hemmende effekt på organismer være (pessimum sone). Intensiteten av virkningen av en miljøfaktor, på grunn av hvilken eksistensen av organismer blir umulig, kalles de øvre og nedre grensene for utholdenhet (kritiske punkter for maksimum og minimum). Avstanden mellom grensene for utholdenhet bestemmer den økologiske valensen til en bestemt art i forhold til en bestemt faktor. Følgelig er miljøvalens omfanget av intensiteten til påvirkningen av en miljøfaktor der eksistensen av en viss art er mulig.

Den brede økologiske valensen til individer av en bestemt art i forhold til en spesifikk miljøfaktor er betegnet med prefikset "eur-". Fjellrevene er dermed klassifisert som eurytermiske dyr, siden de tåler betydelige temperatursvingninger (innenfor 80°C). Noen virvelløse dyr (svamper, serpentiner, pigghuder) tilhører eurybatherous organismer, og slår seg derfor ned fra kystsonen til store dyp, og tåler betydelige trykksvingninger. Arter som kan leve i et bredt spekter av svingninger av ulike miljøfaktorer kalles eurybiontnymer, det vil si manglende evne til å motstå betydelige endringer i en viss miljøfaktor, er betegnet med prefikset "stenotermisk" (for eksempel stenotermisk. , stenobiontny, etc.).

Det optimale og grensene for kroppens utholdenhet i forhold til en viss faktor avhenger av intensiteten til andres handlinger. For eksempel, i tørt, vindstille vær er det lettere å tåle lave temperaturer. Så det optimale og grensene for utholdenhet for organismer i forhold til enhver miljøfaktor kan skifte i en viss retning avhengig av styrken og i hvilken kombinasjon andre faktorer virker (fenomenet med samspill mellom miljøfaktorer).

Men gjensidig kompensasjon av vitale miljøfaktorer har visse grenser, og ingen kan erstattes av andre: hvis intensiteten av handlingen til minst én faktor går utover grensene for utholdenhet, blir artens eksistens umulig, til tross for den optimale intensiteten av andres handlinger. Dermed hemmer mangel på fuktighet prosessen med fotosyntese selv med optimal belysning og CO2-konsentrasjon i atmosfæren.

En faktor hvis handlingsintensitet overskrider grensene for utholdenhet kalles begrensende. Begrensende faktorer bestemmer territoriet for distribusjon av en art (område). For eksempel er spredningen av mange dyrearter mot nord hemmet av mangel på varme og lys, og mot sør av tilsvarende mangel på fuktighet.

Således bestemmes tilstedeværelsen og velstanden til en bestemt art i et gitt habitat av dens interaksjon med en hel rekke miljøfaktorer. Utilstrekkelig eller overdreven virkningsintensitet for noen av dem gjør det umulig for velstanden og selve eksistensen til individuelle arter.

Miljøfaktorer er alle komponenter i miljøet som påvirker levende organismer og deres grupper; de er delt inn i abiotiske (komponenter av livløs natur), biotiske (ulike former for interaksjon mellom organismer) og antropogene (ulike former for menneskelig økonomisk aktivitet).

Tilpasninger av organismer til miljøforhold kalles tilpasninger.

Enhver miljøfaktor har bare visse grenser for positiv innflytelse på organismer (loven om det optimale). Grensene for intensiteten av handlingen til en faktor der eksistensen av organismer blir umulig kalles de øvre og nedre grensene for utholdenhet.

Optimum og utholdenhetsgrenser for organismer i forhold til enhver miljøfaktor kan variere i en bestemt retning avhengig av intensiteten og i hvilken kombinasjon andre miljøfaktorer virker (fenomenet med samspill mellom miljøfaktorer). Men deres gjensidige kompensasjon er begrenset: ikke en eneste viktig faktor kan erstattes av andre. En miljøfaktor som går utover grensene for utholdenhet kalles begrensende, den bestemmer rekkevidden til en viss art.

økologisk plastisitet av organismer

Økologisk plastisitet av organismer (økologisk valens) er graden av tilpasningsevne til en art til endringer i miljøfaktorer. Det er uttrykt av spekteret av verdier av miljøfaktorer som en gitt art opprettholder normal livsaktivitet innenfor. Jo bredere rekkevidde, jo større miljøplastisitet.

Arter som kan eksistere med små avvik av faktoren fra det optimale kalles høyspesialiserte, og arter som tåler betydelige endringer i faktoren kalles bredt tilpasset.

Miljøplastisitet kan vurderes både i forhold til en enkelt faktor og i forhold til et kompleks av miljøfaktorer. Arters evne til å tolerere betydelige endringer i visse faktorer er indikert av det tilsvarende begrepet med prefikset "hver":

Eurytermisk (plast til temperatur)

Eurygolinaceae (saltholdighet av vann)

Euryfotisk (plast til lys)

Eurygygric (plast til fuktighet)

Euryoisk (plast til habitat)

Euryfagus (plast til mat).

Arter tilpasset små endringer i denne faktoren er betegnet med begrepet med prefikset "steno". Disse prefiksene brukes til å uttrykke den relative graden av toleranse (for eksempel i en stenotermisk art er det økologiske temperaturoptimum og pessimum tett sammen).

Arter som har bred økologisk plastisitet i forhold til et kompleks av miljøfaktorer er eurybionts; arter med lav individuell tilpasningsevne er stenobionter. Eurybiontisme og isthenobiontisme karakteriserer ulike typer tilpasning av organismer til overlevelse. Hvis eurybionts utvikler seg i lang tid under gode forhold, kan de miste økologisk plastisitet og utvikle egenskapene til stenobionter. Arter som eksisterer med betydelige svingninger i faktoren får økt økologisk plastisitet og blir eurybionter.

For eksempel er det flere stenobionter i vannmiljøet, siden egenskapene er relativt stabile og amplitudene til svingningene til individuelle faktorer er små. I et mer dynamisk luft-bakkemiljø dominerer eurybionts. Varmblodige dyr har en bredere økologisk valens enn kaldblodige dyr. Unge og gamle organismer har en tendens til å kreve mer ensartede miljøforhold.

Eurybionts er utbredt, og stenobiontisme begrenser deres rekkevidde; Men i noen tilfeller, på grunn av deres høye spesialisering, eier stenobionter enorme territorier. For eksempel er den fiskespisende fugleørnen en typisk stenofage, men i forhold til andre miljøfaktorer er den en eurybiont. På jakt etter den nødvendige maten er fuglen i stand til å fly lange avstander, så den opptar et betydelig område.

Plastisitet er en organismes evne til å eksistere i et visst område av miljøfaktorverdier. Plastisiteten bestemmes av reaksjonsnormen.

I henhold til graden av plastisitet i forhold til individuelle faktorer, er alle typer delt inn i tre grupper:

Stenotoper er arter som kan eksistere i et smalt område av miljøfaktorverdier. For eksempel, de fleste planter av fuktige ekvatoriale skoger.

Eurytoper er bredt fleksible arter som er i stand til å kolonisere ulike habitater, for eksempel alle kosmopolitiske arter.

Mesotoper inntar en mellomposisjon mellom stenotoper og eurytoper.

Det bør huskes at en art kan for eksempel være en stenotopisk i henhold til en faktor og en eurytopisk i henhold til en annen og vice versa. For eksempel er en person en eurytop i forhold til lufttemperatur, men en stenotop når det gjelder oksygeninnholdet i den.

Den livløse og levende naturen rundt planter, dyr og mennesker kalles habitat. Mange individuelle komponenter i miljøet som påvirker organismer kalles miljøfaktorer.

I henhold til opprinnelsens art skilles abiotiske, biotiske og menneskeskapte faktorer.

Abiotiske faktorer - Dette er egenskaper av livløs natur som direkte eller indirekte påvirker levende organismer.

Biotiske faktorer - dette er alle former for påvirkning av levende organismer på hverandre. Tidligere ble menneskelig påvirkning på levende organismer også klassifisert som biotiske faktorer, men nå skilles det ut en spesiell kategori av faktorer generert av mennesker.

Antropogene faktorer - dette er alle former for aktivitet i det menneskelige samfunn som fører til endringer i naturen som habitat og andre arter og direkte påvirker deres liv.

Dermed er hver levende organisme påvirket av livløs natur, organismer av andre arter, inkludert mennesker, og påvirker i sin tur hver av disse komponentene.

Lover om påvirkning av miljøfaktorer på levende organismer

Til tross for mangfoldet av miljøfaktorer og den forskjellige opprinnelsen deres, er det noen generelle regler og mønstre for deres innvirkning på levende organismer.

For at organismer skal leve, er en viss kombinasjon av forhold nødvendig. Hvis alle miljøforhold er gunstige, med unntak av én, så blir denne tilstanden avgjørende for livet til den aktuelle organismen. Det begrenser (begrenser) utviklingen av organismen, derfor kalles det begrensende faktor . Opprinnelig ble det funnet at utviklingen av levende organismer er begrenset av mangelen på noen komponent, for eksempel mineralsalter, fuktighet, lys, etc. På midten av 1800-tallet var den tyske organiske kjemikeren J. Liebig den første som eksperimentelt beviste at plantevekst er avhengig av næringsstoffet som finnes i relativt minimale mengder. Han kalte dette fenomenet minimumsloven (Liebigs lov).

I sin moderne formulering høres minimumsloven slik ut: en organismes utholdenhet bestemmes av det svakeste leddet i kjeden av dens miljøbehov. Men som det viste seg senere, kan ikke bare en mangel, men også et overskudd av en faktor begrense, for eksempel avlingstap på grunn av regn, overmetning av jorda med gjødsel, etc. Konseptet om at, sammen med et minimum, et maksimum også kan være en begrensende faktor ble introdusert 70 år etter Liebig av den amerikanske zoologen W. Shelford, som formulerte toleranseloven . I henhold til toleranseloven kan den begrensende faktoren i velstanden til en populasjon (organisme) enten være en minimum eller maksimal miljøpåvirkning, og området mellom dem bestemmer mengden av utholdenhet (toleransegrense) eller den økologiske valensen til organismen til en gitt faktor.

Det gunstige virkningsområdet til en miljøfaktor kalles sonen for optimal (normal livsaktivitet). Jo mer betydelig avviket til en faktors handling er fra det optimale, desto mer hemmer denne faktoren den vitale aktiviteten til befolkningen. Dette området kalles inhiberingssonen. De maksimale og minste overførbare verdiene for en faktor er kritiske punkter utover hvilke eksistensen av en organisme eller populasjon ikke lenger er mulig.

Prinsippet om begrensende faktorer gjelder for alle typer levende organismer - planter, dyr, mikroorganismer og gjelder både abiotiske og biotiske faktorer.

I samsvar med toleranseloven viser ethvert overskudd av materie eller energi seg å være en forurensning.

Kroppens toleransegrense endres under overgangen fra et utviklingsstadium til et annet. Ofte viser unge organismer seg å være mer sårbare og mer krevende for miljøforhold enn voksne individer. Den mest kritiske perioden med tanke på påvirkning av ulike faktorer er avlsperioden: i løpet av denne perioden blir mange faktorer begrensende. Den økologiske valensen for reproduserende individer, frø, embryoer, larver, egg er vanligvis smalere enn for voksne ikke-reproduserende planter eller dyr av samme art.

Til nå har vi snakket om toleransegrensen for en levende organisme i forhold til én faktor, men i naturen virker alle miljøfaktorer sammen.

Den optimale sonen og grensene for kroppens utholdenhet i forhold til enhver miljøfaktor kan skifte avhengig av kombinasjonen der andre faktorer virker samtidig. Dette mønsteret kalles interaksjoner mellom miljøfaktorer .

Gjensidig kompensasjon har imidlertid visse grenser, og det er umulig å erstatte en av faktorene fullstendig med en annen. Det følger av dette at alle miljøforhold som er nødvendige for å støtte liv spiller en lik rolle, og enhver faktor kan begrense muligheten for eksistensen av organismer - dette loven om ekvivalens for alle levekår .

Det er kjent at hver faktor har ulike effekter på ulike kroppsfunksjoner. Forhold som er optimale for noen prosesser, for eksempel for vekst av en organisme, kan vise seg å være en sone for undertrykkelse for andre, for eksempel for reproduksjon, og gå utover toleransegrensene, det vil si føre til døden , for andre. Derfor er livssyklusen, ifølge hvilken kroppen primært utfører visse funksjoner i visse perioder - ernæring, vekst, reproduksjon, bosetting - alltid i samsvar med sesongmessige endringer i miljøfaktorer.

Blant lovene som bestemmer interaksjonen mellom et individ eller individ med omgivelsene, fremhever vi regelen om overholdelse av miljøforhold med den genetiske forhåndsbestemmelsen av organismen. Den sier at en art av organismer kan eksistere så lenge det naturlige miljøet rundt den tilsvarer de genetiske evnene til å tilpasse denne arten til dens svingninger og endringer. Hver levende art oppsto i et bestemt miljø, tilpasset det til en eller annen grad, og artens videre eksistens er bare mulig i dette eller et lignende miljø. En skarp og rask endring i livsmiljøet kan føre til at en arts genetiske evner vil være utilstrekkelige til å tilpasse seg nye forhold. Dette er spesielt grunnlaget for en av hypotesene for utryddelse av store krypdyr med en skarp endring i abiotiske forhold på planeten: store organismer er mindre variable enn små, så de trenger mye mer tid til å tilpasse seg. I denne forbindelse er radikale transformasjoner av naturen farlige for eksisterende arter, inkludert mennesket selv.

Habitat er den delen av naturen som omgir en levende organisme og som den samhandler direkte med. Komponentene og egenskapene til miljøet er mangfoldige og foranderlige. Enhver levende skapning lever i en kompleks og skiftende verden, tilpasser seg hele tiden og regulerer livsaktiviteten i samsvar med dens endringer.

Tilpasninger av organismer til miljøet kalles tilpasning. Evnen til å tilpasse seg er en av hovedegenskapene til livet generelt, siden det gir selve muligheten for dets eksistens, organismenes evne til å overleve og reprodusere. Tilpasninger manifesterer seg på forskjellige nivåer: fra biokjemien til celler og oppførselen til individuelle organismer til strukturen og funksjonen til samfunn og økologiske systemer. Tilpasninger oppstår og endres under utviklingen av arter.

Individuelle egenskaper eller elementer i miljøet som påvirker organismer kalles miljøfaktorer. Miljøfaktorer er forskjellige. De kan være nødvendige eller omvendt skadelige for levende vesener, fremme eller hindre overlevelse og reproduksjon. Miljøfaktorer har forskjellig natur og spesifikke handlinger. Økologiske faktorer er delt inn i abiotiske og biotiske, antropogene.

Abiotiske faktorer - temperatur, lys, radioaktiv stråling, trykk, luftfuktighet, saltsammensetning av vann, vind, strømmer, terreng - dette er alle egenskaper av livløs natur som direkte eller indirekte påvirker levende organismer.

Biotiske faktorer er former for påvirkning av levende vesener på hverandre. Hver organisme opplever konstant direkte eller indirekte påvirkning fra andre skapninger, kommer i kontakt med representanter for sin egen art og andre arter - planter, dyr, mikroorganismer, avhenger av dem og selv påvirker dem. Den omkringliggende organiske verden er en integrert del av miljøet til enhver levende skapning.

Gjensidige forbindelser mellom organismer er grunnlaget for eksistensen av biocenoser og populasjoner; deres vurdering tilhører feltet synekologi.

Antropogene faktorer er former for aktivitet i det menneskelige samfunn som fører til endringer i naturen som habitat for andre arter eller direkte påvirker deres liv. I løpet av menneskets historie har utviklingen av først jakt, og deretter jordbruk, industri og transport endret naturen til planeten vår. Betydningen av menneskeskapte påvirkninger på hele jordens levende verden fortsetter å vokse raskt.

Selv om mennesker påvirker den levende naturen gjennom endringer i abiotiske faktorer og biotiske forhold mellom arter, bør menneskelig aktivitet på planeten identifiseres som en spesiell kraft som ikke passer inn i rammen av denne klassifiseringen. For øyeblikket er nesten hele skjebnen til jordens levende overflate og alle typer organismer i hendene på det menneskelige samfunnet og avhenger av den menneskeskapte påvirkningen på naturen.

Den samme miljøfaktoren har ulik betydning i livet til samlevende organismer av forskjellige arter. Sterk vind om vinteren er for eksempel ugunstig for store, åpent levende dyr, men har ingen effekt på mindre som gjemmer seg i huler eller under snøen. Jordens saltsammensetning er viktig for plantenæring, men er likegyldig for de fleste landdyr mv.

Endringer i miljøfaktorer over tid kan være: 1) regelmessig periodiske, endre styrken av påvirkningen i forbindelse med tid på døgnet eller årstiden eller rytmen til flo og fjære i havet; 2) uregelmessig, uten en klar periodisitet, for eksempel endringer i værforhold i forskjellige år, katastrofale fenomener - stormer, dusjer, jordskred, etc.; 3) rettet over visse, noen ganger lange, tidsperioder, for eksempel under avkjøling eller oppvarming av klimaet, gjengroing av vannforekomster, konstant beiting av husdyr i samme område, etc.

Økologiske miljøfaktorer har ulike effekter på levende organismer, det vil si at de kan fungere som stimuli som forårsaker adaptive endringer i fysiologiske og biokjemiske funksjoner; som begrensninger som gjør det umulig å eksistere under gitte forhold; som modifikatorer som forårsaker anatomiske og morfologiske endringer i organismer; som signaler som indikerer endringer i andre miljøfaktorer.

Til tross for den store variasjonen av miljøfaktorer, kan en rekke generelle mønstre identifiseres i arten av deres innvirkning på organismer og i responsene til levende vesener.

1. Optimumloven. Hver faktor har bare visse grenser for positiv innflytelse på organismer. Resultatet av en variabel faktor avhenger først og fremst av styrken til dens manifestasjon. Både utilstrekkelig og overdreven handling av faktoren påvirker individers livsaktivitet negativt. Den gunstige påvirkningskraften kalles optimumsonen for miljøfaktoren eller ganske enkelt optimum for organismer av en gitt art. Jo større avvik fra det optimale, jo mer uttalt er den hemmende effekten av denne faktoren på organismer (pessimum sone). De maksimale og minste overførbare verdiene for en faktor er kritiske punkter, utover hvilke eksistens ikke lenger er mulig og døden inntreffer. Grensene for utholdenhet mellom kritiske punkter kalles den økologiske valensen til levende vesener i forhold til en spesifikk miljøfaktor.

Representanter for forskjellige al-ds skiller seg sterkt fra hverandre både i posisjonen til den optimale og i økologisk valens. For eksempel kan fjellrevene fra tundraen tåle svingninger i lufttemperaturen i området rundt 80°C (fra +30 til -55°C), mens krepsdyrene Cepilia mirabilis med varmt vann tåler endringer i vanntemperaturen i området ca. ikke mer enn 6°C (fra 23 til 29C). Den samme manifestasjonsstyrken til en faktor kan være optimal for en art, pessimal for en annen, og utover grensene for utholdenhet for en tredje.

Den brede økologiske valensen til en art i forhold til abiotiske miljøfaktorer indikeres ved å legge til prefikset "eury" i navnet på faktoren. Eurytermiske arter - tolererer betydelige temperatursvingninger, eurybater - et bredt spekter av trykk, euryhalin - varierende grad av saltholdighet i miljøet.

Manglende evne til å tolerere betydelige fluktuasjoner i en faktor, eller en smal økologisk valens, er karakterisert ved prefikset "steno" - stenotermiske, stenobate, stenohaline arter, etc. I en bredere forstand kalles arter hvis eksistens krever strengt definerte miljøforhold stenobiont , og de som er i stand til å tilpasse seg forskjellige miljøforhold er eurybionts.

2. Tvetydighet av faktorens effekt på ulike funksjoner. Hver faktor påvirker ulike kroppsfunksjoner forskjellig. Det optimale for noen prosesser kan være et pessimum for andre. Lufttemperatur fra 40 til 45 °C hos kaldblodige dyr øker således hastigheten på metabolske prosesser i kroppen, men hemmer motorisk aktivitet, og dyrene faller i termisk stupor. For mange fisker er vanntemperaturen som er optimal for modning av reproduksjonsprodukter ugunstig for gyting, som skjer ved et annet temperaturområde.

Livssyklusen, der organismen i visse perioder primært utfører visse funksjoner (ernæring, vekst, reproduksjon, bosetting, etc.), er alltid i samsvar med sesongmessige endringer i et kompleks av miljøfaktorer. Mobile organismer kan også endre habitater for å lykkes med å utføre alle sine vitale funksjoner.

3. Variabilitet, variasjon og variasjon av responser på virkningen av miljøfaktorer hos individuelle individer av arten. Graden av utholdenhet, kritiske punkter, optimale og pessimale soner til individuelle individer faller ikke sammen. Denne variasjonen bestemmes både av individers arvelige egenskaper og av kjønn, alder og fysiologiske forskjeller. For eksempel har kvernmøll, en av skadedyrene for mel og kornprodukter, en kritisk minimumstemperatur for larver på -7°C, for voksne former -22°C og for egg -27°C. Frost på 10 °C dreper larver, men er ikke farlig for voksne og egg fra denne skadedyren. Følgelig er den økologiske valensen til en art alltid bredere enn den økologiske valensen til hvert enkelt individ.

4. Arter tilpasser seg hver miljøfaktor på en relativt uavhengig måte. Graden av toleranse for noen faktor betyr ikke den tilsvarende økologiske valensen til arten i forhold til andre faktorer. For eksempel trenger ikke arter som tåler store variasjoner i temperatur også være i stand til å tåle store variasjoner i fuktighet eller saltholdighet. Eurytermiske arter kan være stenohaline, stenobatiske eller omvendt. Den økologiske valensen til en art i forhold til ulike faktorer kan være svært forskjellige. Dette skaper et ekstraordinært mangfold av tilpasninger i naturen. Et sett med miljøvalenser i forhold til ulike miljøfaktorer utgjør det økologiske spekteret til en art.

5. Avvik i de økologiske spektrene til individuelle arter. Hver art er spesifikk i sine økologiske evner. Selv blant arter som er like i sine metoder for tilpasning til miljøet, er det forskjeller i deres holdning til enkelte individuelle faktorer.

Regelen om arters økologiske individualitet ble formulert av den russiske botanikeren L. G. Ramensky (1924) i forhold til planter, og ble deretter bredt bekreftet av zoologisk forskning.

6. Samspill mellom faktorer. Den optimale sonen og grensene for utholdenhet for organismer i forhold til enhver miljøfaktor kan skifte avhengig av styrken og i hvilken kombinasjon andre faktorer virker samtidig. Dette mønsteret kalles samspillet mellom faktorer. For eksempel er varme lettere å bære i tørr enn fuktig luft. Faren for å fryse er mye større i kaldt vær med sterk vind enn ved stille vær. Dermed har samme faktor i kombinasjon med andre ulike miljøpåvirkninger. Tvert imot kan det samme miljøresultatet være annerledes

mottatt på forskjellige måter. Plantevissing kan for eksempel stoppes ved både å øke fuktighetsmengden i jorda og senke lufttemperaturen, noe som reduserer fordampningen. Effekten av delvis substitusjon av faktorer skapes.

Samtidig har gjensidig kompensasjon av miljøfaktorer visse grenser, og det er umulig å erstatte en av dem fullstendig med en annen. Det fullstendige fraværet av vann eller minst ett av de grunnleggende elementene i mineralernæring gjør plantens liv umulig, til tross for de mest gunstige kombinasjonene av andre forhold. Det ekstreme varmeunderskuddet i de polare ørkenene kan ikke kompenseres av verken en overflod av fuktighet eller 24-timers belysning.

Ved å ta hensyn til mønstrene for samhandling av miljøfaktorer i landbrukspraksis, er det mulig å dyktig opprettholde optimale levekår for dyrkede planter og husdyr.

7. Regel for begrensende faktorer. Miljøfaktorer som er lengst unna det optimale gjør det spesielt vanskelig for en art å eksistere under disse forholdene. Hvis minst en av miljøfaktorene nærmer seg eller går utover kritiske verdier, er individene truet med døden til tross for den optimale kombinasjonen av andre forhold. Slike faktorer som sterkt avviker fra det optimale får overordnet betydning i livet til arten eller dens individuelle representanter i hver spesifikke tidsperiode.

Begrensende miljøfaktorer bestemmer det geografiske området til en art. Naturen til disse faktorene kan være forskjellig. Dermed kan artens bevegelse mot nord begrenses av mangel på varme, og inn i tørre områder av mangel på fuktighet eller for høye temperaturer. Biotiske forhold kan også tjene som begrensende faktorer for distribusjon, for eksempel okkupasjon av et territorium av en sterkere konkurrent eller mangel på pollinatorer for planter. Dermed avhenger pollinering av fiken helt av en enkelt insektart - vepsen Blastophaga psenes. Hjemlandet til dette treet er Middelhavet. Introdusert til California, fiken bar ikke frukt før pollinerende veps ble introdusert der. Utbredelsen av belgfrukter i Arktis begrenses av utbredelsen av humlene som bestøver dem. På Dikson Island, hvor det ikke er humler, finnes ikke belgfrukter, selv om det på grunn av temperaturforhold fortsatt er tillatt med disse plantene.

For å avgjøre om en art kan eksistere i et gitt geografisk område, er det først nødvendig å avgjøre om noen miljøfaktorer er utenfor dens økologiske valens, spesielt i dens mest sårbare utviklingsperiode.

Identifisering av begrensende faktorer er svært viktig i landbrukspraksis, siden ved å rette hovedinnsatsen på å eliminere dem, kan man raskt og effektivt øke planteavlingene eller dyreproduktiviteten. På svært sur jord kan altså hveteutbyttet økes litt ved å bruke ulike agronomiske påvirkninger, men den beste effekten vil kun oppnås som et resultat av kalking, som vil fjerne de begrensende effektene av surhet. Kunnskap om begrensende faktorer er dermed nøkkelen til å kontrollere organismenes livsaktivitet. I ulike perioder av individers liv virker ulike miljøfaktorer som begrensende faktorer, så det kreves dyktig og konstant regulering av levekårene til dyrkede planter og dyr.

Til tross for mangfoldet av faktorer, er det generelle mønstre i deres handlinger og kroppens reaksjoner.

1. Optimums lov : Hver faktor har strengt definerte grenser for positiv innvirkning på en levende organisme.

Den gunstige påvirkningskraften til en faktor kalles den optimale sonen. Utilstrekkelig eller overdreven handling av faktoren påvirker kroppens funksjon negativt. Jo sterkere effekten av en faktor avviker, jo mer uttalt er dens hemmende effekt (pessimumsone). Maksimum og minimum overførbare faktorverdier – kritiske punkter, utover det blir eksistensen av en organisme umulig. Utholdenhetsgrensene til en art i forhold til en eller annen faktor utgjør dens økologisk valens.

Arter skiller seg fra hverandre i verdiene av økologisk valens og plasseringen av den optimale sonen. Eksempler:

Hos den vanlige hunnmyggen uten malaria er den optimale temperaturen for å legge egg +20°. Ved +15° og +30° undertrykkes eggleggingsprosessen, og ved +10° og +35° stopper den helt.

For polarfisk er den optimale temperaturen 0°, og utholdenhetsgrensene er fra –2° til +2°.

Blågrønnalger som lever i geysirer har et temperaturoptimum på +85°, og utholdenhetsgrenser fra +84° til +86°.

Arter med bred økologisk valens utpekes ved å legge til prefikset evry- til navnet på faktoren, for eksempel eurytermisk - i forhold til temperatur, euryhalin - i forhold til vannsaltholdighet, eurytermisk - i forhold til trykk. Arter med en smal økologisk valens kalles med prefikset steno- , legger også til navnet på faktoren: stenotermisk, stenohaline, stenobate.

Arter som har en bred økologisk valens i forhold til mange faktorer kalles eurybionts, og en smal kalles stenobionter.

2. Begrensende faktorregel. I naturen påvirkes organismer samtidig av et helt kompleks av miljøfaktorer i ulike kombinasjoner og med ulike styrker. Blant dem kan det være vanskelig å skille det viktigste fra det uviktige, det avhenger av styrken til virkningen av hver.

Begrensende er en faktor hvis intensitet, kvalitativt eller kvantitativt, for tiden nærmer seg eller overskrider kritiske verdier.

Begrensende faktorregel: Den viktigste faktoren er den som avviker mest fra de optimale verdiene for kroppen.

Det er ingen spesifikke begrensende faktorer i naturen, så alle faktorene kan bli begrensende. Naturen deres er forskjellig: abiotisk, biotisk og menneskeskapt.

Betrakt temperaturen som den begrensende faktoren. Den begrensende faktoren i utbredelsen av bøketrær i Europa er den lave januartemperaturen, så de nordlige grensene for området tilsvarer januarisotermen på –2 o C. Elg i Skandinavia finnes mye lenger nord enn i Sibir, hvor vintertemperaturer er lavere. Revdannende koraller lever bare i tropene ved vanntemperaturer på minst 20°C.

Klima- og jordfaktorer bestemmer distribusjonsområdet til planter og deres produktivitet.

I forhold til mennesker kan den begrensende faktoren være innholdet av vitaminer (C, D), mikroelementer (jod) i matvarer.

3. Samspill mellom faktorer: Den optimale sonen avhenger av en kombinasjon av faktorer som virker på kroppen.

Eksempler: ved optimale temperaturer kan dyr lettere tåle mangel på mat. En tilstrekkelig mengde mat gjør at dyr lettere tåler lave temperaturer og fuktighet.

Det er velkjent at det er lettere for en person å tåle varme ved lav heller enn høy luftfuktighet. En reduksjon i fuktighet kan føre til en økning i den økologiske valensen til en art i forhold til temperatur. En person er i stand til å tåle en temperatur på +126°C i 45 minutter uten helsemessige konsekvenser, men med svært lav luftfuktighet. Lave temperaturer tolereres mindre av folk i vindfullt vær. Kombinasjonen av alkoholinntak og lav lufttemperatur fører til rask hypotermi av kroppen og frostskader av deler av kroppen. Dette mønsteret tas i betraktning i medisin ved forskrivning av medisiner; for eksempel er legemidler som reduserer høyt blodtrykk mer effektive hvis saltinntaket reduseres.

4. Tvetydighet i effekten av faktorer på ulike funksjoner i kroppen: Hver miljøfaktor har forskjellig effekt på forskjellige kroppsfunksjoner.

Når temperaturen stiger til 40° grader, øker stoffskiftet til kaldblodsøgler, men samtidig hemmes motoraktiviteten kraftig.

Abstrakt om økologi

I faktorkomplekset kan vi identifisere noen mønstre som i stor grad er universelle (generelle) i forhold til organismer. Slike mønstre inkluderer regelen om optimum, regelen for interaksjon av faktorer, regelen for begrensende faktorer og noen andre.

Optimal regel . I samsvar med denne regelen, for en organisme eller et visst stadium av dens utvikling er det et område med den mest gunstige (optimale) faktorverdien. Jo mer signifikant avviket til en faktors virkning fra det optimale er, desto mer hemmer denne faktoren den vitale aktiviteten til organismen. Dette området kalles inhiberingssonen. De maksimale og minste tolerable verdiene for en faktor er kritiske punkter utover hvilke eksistensen av en organisme ikke lenger er mulig.

Den maksimale befolkningstettheten er vanligvis begrenset til den optimale sonen. Optimale soner for forskjellige organismer er ikke de samme. Jo større amplitude av faktorsvingninger som organismen kan opprettholde levedyktighet ved, jo høyere er stabiliteten, dvs. toleranse til en eller annen faktor (fra lat. toleranse- tålmodighet). Organismer med bred amplitude av motstand tilhører gruppen eurybionts (Gresk eury- bred, bios- livet). Organismer med et smalt spekter av tilpasning til faktorer kalles stenobionter (Gresk stenos- smal). Det er viktig å understreke at optimale soner i forhold til ulike faktorer er forskjellige, og derfor demonstrerer organismer fullt ut sitt potensial dersom de eksisterer under forhold av hele spekteret av faktorer med optimale verdier.

Regel for samspill mellom faktorer . Dens essens ligger i det faktum at noen faktorer kan forsterke eller dempe effekten av andre faktorer. For eksempel kan overskuddsvarme til en viss grad dempes av lav luftfuktighet, mangel på lys for plantefotosyntese kan kompenseres av økt innhold av karbondioksid i luften, etc. Det følger imidlertid ikke av dette at faktorene kan byttes om. De er ikke utskiftbare.

Regel for begrensende faktorer . Essensen av denne regelen er at en faktor som er i mangel eller overskudd (nær kritiske punkter) påvirker organismer negativt og begrenser i tillegg muligheten for manifestasjon av kraften til andre faktorer, inkludert de som er optimale. Begrensende faktorer bestemmer vanligvis grensene for utbredelse av arter og deres habitater. Produktiviteten til organismer avhenger av dem.

Gjennom sine aktiviteter bryter en person ofte nesten alle de oppførte handlingsmønstrene til faktorer. Dette gjelder spesielt begrensende faktorer (habitatødeleggelse, forstyrrelse av vann og mineralnæring osv.).