Jak nazywa się najlepsze połączenie warunków życia? Środowiskowe czynniki środowiskowe

1. Topograficzne czynniki środowiskowe obejmują...

gęstość wysokościowa populacji organizmów

Rozwiązanie:
Topografia (od greckiego „topos” - miejsce, obszar; „grapho” - pisanie) - powierzchnia dowolnego obszaru, względne położenie jego punktów, części. Czynniki topograficzne, czyli czynniki związane z ukształtowaniem terenu, nazywane są czasami geomorfologicznymi. Wpływ czynników abiotycznych w dużej mierze zależy od cech topograficznych obszaru, które mogą znacznie zmienić zarówno klimat, jak i cechy rozwoju gleby. Głównym czynnikiem topograficznym jest wysokość. Wraz z wysokością zmniejszają się średnie temperatury, zwiększa się dobowa różnica temperatur, zwiększa się ilość opadów, prędkość wiatru i intensywność promieniowania, a ciśnienie maleje. W rezultacie na obszarach górskich w miarę wznoszenia się obserwuje się pionową strefowość w rozmieszczeniu roślinności, odpowiadającą sekwencji zmian w strefach równoleżnikowych od równika do biegunów. Czynniki topograficzne obejmują również nachylenie zboczy i ekspozycję.

Biotyczny abiotyczny klimat antropogeniczny

Naturalne czynniki abiotyczne obejmują...

Rekultywacja wprowadzenia symbiozy ogniowej

Czynniki antropogeniczne można podzielić na grupy, takie jak czynniki...

wpływ bezpośredni i pośredni relacje troficzne i tematyczne

wpływy fitogeniczne i zoogeniczne o regularnej i nieregularnej okresowości

Klimatyczny antropogeniczny biotyk edaficzny

Rozwiązanie:
Z natury czynniki środowiskowe dzielą się na abiotyczne, biotyczne i antropogeniczne. Czynniki abiotyczne to składniki przyrody nieożywionej, które bezpośrednio lub pośrednio oddziałują na organizm. Dzielą się one na następujące grupy: czynniki klimatyczne (światło, temperatura, wilgotność, wiatr, ciśnienie atmosferyczne itp.); czynniki geologiczne (trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów, ruch lodowców, promieniowanie radioaktywne itp.); czynniki orograficzne, czyli czynniki rzeźby terenu (wysokość obszaru nad poziomem morza, nachylenie terenu – kąt nachylenia terenu do horyzontu, ekspozycja terenu – położenie terenu względem punktów kardynalnych itp.). ); czynniki edaficzne, czyli gleba-gleba (rozkład wielkości ziaren, skład chemiczny, gęstość, struktura, pH itp.); czynniki hydrologiczne (prąd, zasolenie, ciśnienie itp.).

Antropogeniczna orografia hydrograficzna fitogeniczna

Rozwiązanie:
Całość wpływu człowieka na życie organizmów nazywa się czynnikami antropogenicznymi. Czynniki antropogeniczne, w zależności od skutków oddziaływania, dzielą się na czynniki pozytywne, poprawiające życie organizmów lub zwiększające ich liczebność (sadzanie i nawożenie roślin, hodowla i ochrona zwierząt itp.) oraz czynniki negatywne (wycinanie drzew, ochrona środowiska zanieczyszczenie, niszczenie siedlisk itp.), które pogarszają życie organizmów lub zmniejszają ich liczebność. W zależności od charakteru oddziaływań czynniki antropogeniczne dzieli się na dwie grupy: czynniki oddziaływania bezpośredniego to bezpośrednie oddziaływanie człowieka na organizm (koszenie trawy, wylesianie, odstrzał do zwierząt, połów ryb itp.); Czynnikami wpływu pośredniego jest wpływ człowieka poprzez fakt jego istnienia (co roku w procesie oddychania człowieka do atmosfery przedostaje się znaczna ilość dwutlenku węgla i 2,7 × 10 15 kcal energii jest usuwane ze środowiska w postaci żywności) oraz poprzez działalność gospodarczą (rolnictwo, przemysł, transport, działalność gospodarcza itp.).

Podstawowy wtórny fitogeniczny zoogeniczny

Ze względu na wpływ czynników środowiskowych na organizmy żywe dzieli się je na...

substancje drażniące, ograniczniki, modyfikatory nawilżacze, grzejniki, oświetlenie

pojedynczy, podwójny, potrójny

pojedynczy, wielokrotny, nieokreślony

Rozwiązanie:
Czynniki środowiskowe wpływają na organizmy na różne sposoby. Mogą działać drażniąco, powodując zmiany adaptacyjne w funkcjach fizjologicznych; jako ograniczniki uniemożliwiające istnienie określonych organizmów w danych warunkach; jako modyfikatory determinujące zmiany morfologiczne i anatomiczne w organizmach.

Zespół właściwości fizycznych i chemicznych gleb, które mogą wpływać na organizmy żywe, nazywa się __________________ czynnikami.

edaficzny klimatyczny antropogeniczny mikrogeniczny

Rozwiązanie:
Gleba jest produktem przemian fizycznych, chemicznych i biologicznych (wietrzenia) skał; jest ośrodkiem trójfazowym zawierającym składniki stałe, ciekłe i gazowe. Powstaje w wyniku złożonych interakcji klimatu, roślin, zwierząt, mikroorganizmów i jest uważany za ciało bioobojętne, zawierające składniki ożywione i nieożywione. Właściwości fizyczne i chemiczne gleby razem tworzą czynniki edaficzne (gleby).

Wewnątrzgatunkowa międzygatunkowa chemia fizyczna

10. Wśród czynników glebowych najważniejszą właściwością wpływającą na wzrost i produktywność roślin jest jej....

Płodność wilgotność ciśnienie porowatości

11. Roczne całkowite promieniowanie słoneczne, stan atmosfery, charakter rzeźby itp. zdeterminowany przez taki czynnik abiotyczny jak...

wilgotność, kwasowość, ciśnienie światło

4. Czynnik ograniczający. Prawo minimum Liebiga i prawo tolerancji Shelforda

1. Na rysunku ilustrującym prawo tolerancji (na przykładzie wpływu na organizm stężenia określonej substancji jako czynnika środowiskowego) pod numerem 1) wskazano ...

optymalny stan życiowy, granica stabilności organizmu

szczyt w strefie stresu środowiskowego pesimum istnienia gatunku

Rozwiązanie:
Organizmy żywe mają określony zestaw potrzeb dotyczących warunków życia. Dla każdego gatunku istnieje tzw. preferencja ekologiczna wobec różnych czynników środowiskowych. Na przykład preferowaną temperaturą jest termopreferendum, preferowanym biotopem jest preferencja biotopowa. Zgodnie z prawem W. Shelforda (prawem tolerancji) każdy żywy organizm ma pewne, ewolucyjnie odziedziczone górne i dolne granice odporności (tolerancji) na dowolny czynnik środowiskowy. Optimum ekologiczne dla organizmów danego gatunku to najkorzystniejszy wpływ dowolnego czynnika (pewnego zakresu temperatury, wilgotności, charakteru biotopu itp.), czyli optymalny stan życia.

2. Schemat, według którego działanie jednego czynnika zależy od siły oraz w jakiej kombinacji działają jednocześnie inne czynniki, nazywa się zasadą ____________ czynników.

Interakcje jednokierunkowość przeciwagregacyjna

3. Nazywa się zdolność organizmu do wytrzymywania odchyleń czynników środowiskowych od wartości optymalnych dla jego aktywności życiowej ...

Tolerancja zmienność komfortu płodności

Rozwiązanie:
Im szersza amplituda wahań czynnikowych, przy której organizm może utrzymać żywotność, tym większa jest jego stabilność, czyli tolerancja na dany czynnik (od łacińskiego „tolerantia” – cierpliwość). Stąd słowo „tolerancyjny” tłumaczone jest jako stabilny, tolerancyjny, a tolerancję można zdefiniować jako zdolność organizmu do wytrzymywania odchyleń czynników środowiskowych od wartości optymalnych dla jego życia. Organizmy tolerancyjne to organizmy odporne na niekorzystne zmiany środowiska.

6. Zjawisko częściowej zamienności działania czynników środowiskowych nazywa się efektem...

Odszkodowanie dostosowanie sumy dobrobytu

7. Poniższy wykres ilustruje prawo tolerancji...

W. Shelford R. Lindeman B. Commoner J. Liebig

Rozwiązanie:
V. Prawo tolerancji Shelforda to prawo, zgodnie z którym czynnikiem ograniczającym dobrobyt organizmu może być minimalny lub maksymalny czynnik środowiskowy, a zakres pomiędzy nimi określa stopień tolerancji (wytrzymałości) organizmu na ten czynnik.

8. Y. Odum uzupełnił prawo tolerancji postanowieniami, z których jeden stanowi, że organizmy o szerokim zakresie tolerancji w stosunku do wszystkich czynników środowiskowych zwykle…

najczęściej najmniej przystosowany

większe i mniej produktywne

Rozwiązanie:
Prawo tolerancji zostało zaproponowane przez amerykańskiego zoologa W. Shelforda, ale zostało następnie uzupełnione przez Y. Oduma (1975) o następujące postanowienia:
1) organizmy mogą wykazywać szeroki zakres tolerancji na jeden czynnik środowiskowy i niski na inny;
2) najczęściej spotykane są organizmy o szerokim zakresie tolerancji na wszystkie czynniki środowiskowe;
3) Jeżeli warunki dla jednego czynnika środowiskowego nie są optymalne dla gatunku, wówczas zakres tolerancji może się zawęzić w stosunku do pozostałych czynników środowiskowych.

10. Połączenie warunków środowiskowych najkorzystniejsze dla życia i rozmnażania danego organizmu nazywa się jego...

Optymalne społeczeństwo kontinuum pessimum

Rozwiązanie:
Wzdłuż gradientu dowolnego czynnika środowiskowego rozmieszczenie gatunku jest ograniczone granicami tolerancji. Pomiędzy tymi granicami znajduje się segment, w którym warunki dla danego gatunku są najkorzystniejsze i dlatego powstaje największa biomasa i duże zagęszczenie populacji. To jest jego optymalne ekologiczne. Na lewo i prawo od optymalnego warunki życia gatunku są mniej korzystne. Są to strefy pessimum, czyli ucisku organizmów, kiedy gęstość zaludnienia spada, a gatunek staje się najbardziej narażony na działanie niekorzystnych czynników środowiskowych (w tym wpływu człowieka). W strefie optymalnej organizm żyje najwygodniej i zużywa na jego utrzymanie minimalną ilość energii. W strefach pesymum, aby utrzymać życie, trzeba wydać znacznie więcej energii i włączyć specjalne „mechanizmy przetrwania”. Na przykład, aby utrzymać ciepło w zimnie, stałocieplne zwierzęta zużywają energię zmagazynowaną w tkankach tłuszczowych. Rośliny w warunkach pesymistycznych większość produktów fotosyntezy wydają na oddychanie i rosną powoli.

11. Prawo, zgodnie z którym czynnikiem ograniczającym dobrobyt może być minimalny lub maksymalny czynnik środowiskowy, którego zakres określa wielkość wytrzymałości organizmu na ten czynnik, nazywa się prawem...

Minimalna ekologia Liebiga Commoner Noosfera Wernadskiego Tolerancja Shelforda

12. Między poszczególnymi czynnikami można ustalić szczególne interakcje, gdy wpływ jednego czynnika w pewnym stopniu zmienia charakter wpływu drugiego, gdy ...

Pojedyncza aktywność jednostki o złożonym wpływie na organizm

Pasywna stabilność organizmu, adaptacyjne zachowanie organizmu

13. Zgodnie z regułą ustanowioną przez V.V. Alechina w 1951 r. Dla roślinności, gatunki szeroko rozpowszechnione na południu rosną na północnych zboczach, a na północy występują tylko na południowych. Ten wzór nazywa się regułą...

Czynności wstępne wahania populacji

Terytorialność oddziaływania czynników

Rozwiązanie:
Wstępną zasadą jest wzór (odkryty przez Alechina i Waltera w 1951 r.), według którego na zboczach ekspozycji północnej znajdują się grupy roślin charakterystyczne dla bardziej północnej strefy (lub podstrefy), a na zboczach ekspozycji południowej występują grupy roślin charakterystyczne dla bardziej północnej strefy (lub podstrefy). południowa strefa roślin, strefy (lub podstrefy). Według V. Alechina gatunek wyżynny, czyli fitocenoza wyżynna, poprzedzany jest na południu lub północy w odpowiednich warunkach siedliskowych. To odstępstwo od zasad zagospodarowania przestrzennego wiąże się z kątem padania promieni słonecznych.

14. Miejsce funkcjonalne w ekosystemie, określone przez jego potencjał biotyczny i zespół czynników środowiskowych, do których jest przystosowany, nazywa się ekologicznym.

Grupa widma nisza norma

15. Nazywa się rodzaje organizmów żywych, które tolerują znaczne wahania temperatury..

Eurytermiczny eurybiont, stenotermiczny stenobiont

16. Stopień przystosowania żywego organizmu do zmian warunków środowiskowych nazywa się ekologicznym

optymalizacja tolerancji samorządność wartościowość

Organizmy żywe i ich środowisko nieożywione są ze sobą nierozerwalnie powiązane i pozostają w ciągłej interakcji. Organizmy różnych gatunków żyjące razem wymieniają materię i energię między sobą a swoim środowiskiem fizycznym. Ta sieć relacji materialno-energetycznych jednoczy żywe organizmy i ich środowisko w złożone systemy ekologiczne.

Przedmiot ekologia. Ekologia (od greckiego „oikos” – mieszkanie, schronienie i „logos” – nauka) to nauka o związku między organizmami żywymi a ich siedliskiem. Ekologia zajmuje się jednostkami, populacjami (składającymi się z osobników tego samego gatunku), społecznościami (składającymi się z populacji) i ekosystemami (obejmującymi społeczności i ich środowisko). Ekolodzy badają, jak środowisko wpływa na organizmy żywe i jak organizmy wpływają na środowisko. Badając populacje, ekolodzy rozwiązują pytania dotyczące poszczególnych gatunków, stabilnych zmian i wahań liczebności populacji. Badając społeczności, bierze się pod uwagę ich skład lub strukturę, a także przepływ energii i materii przez społeczności, czyli tak zwane funkcjonowanie społeczności.

Ekologia zajmuje znaczące miejsce wśród innych dyscyplin biologicznych i jest kojarzona z genetyką, badaniami ewolucyjnymi, etologią (nauką o zachowaniu) i fizjologią.

Najściślejsze powiązanie istnieje pomiędzy ekologią a teorią ewolucji. Dzięki doborowi naturalnemu w procesie historycznego rozwoju świata organicznego pozostały tylko te gatunki, populacje i zbiorowiska, które w walce o byt przetrwały i przystosowały się do zmieniającego się środowiska.

Pojęcie „ekologia” jest bardzo rozpowszechnione. W większości przypadków ekologia jest rozumiana jako wszelka interakcja człowieka z przyrodą lub najczęściej pogorszenie jakości otaczającego nas środowiska spowodowane działalnością gospodarczą. W tym sensie ekologia dotyczy każdego członka społeczeństwa.

Ekologia, rozumiana jako jakość środowiska, oddziałuje i jest przez nią determinowana, wkracza w życie społeczne, wpływa na politykę wewnętrzną i zagraniczną państw oraz jest uzależniona od polityki.

W społeczeństwie rośnie zaniepokojenie pogarszającym się stanem środowiska i zaczyna kształtować się poczucie odpowiedzialności za stan systemów przyrodniczych Ziemi. Myślenie ekologiczne, czyli analiza wszelkich decyzji gospodarczych podejmowanych z punktu widzenia zachowania i poprawy jakości środowiska, stało się absolutnie niezbędne przy opracowywaniu wszelkich projektów rozwoju i transformacji terytoriów.

Natura, w której żyje żywy organizm, jest jego siedliskiem. Warunki środowiskowe są zróżnicowane i zmienne. Nie wszystkie czynniki środowiskowe oddziałują na organizmy żywe z równą siłą. Niektóre mogą być niezbędne dla organizmów, inne wręcz przeciwnie, są szkodliwe; są tacy, którym na ogół jest to obojętne. Czynniki środowiskowe wpływające na organizm nazywane są czynnikami środowiskowymi.

Ze względu na pochodzenie i charakter działania wszystkie czynniki środowiskowe dzielimy na abiotyczne, czyli czynniki środowiska nieorganicznego (nieożywionego), oraz biotyczne, związane z wpływem istot żywych. Czynniki te dzieli się na szereg czynników prywatnych.

Optimum biologiczne. W przyrodzie często zdarza się, że niektórych czynników środowiskowych jest pod dostatkiem (na przykład woda i światło), podczas gdy innych (na przykład azot) jest w niewystarczających ilościach. Czynniki zmniejszające żywotność organizmu nazywane są ograniczającymi. Na przykład pstrąg potokowy żyje w wodzie o zawartości tlenu co najmniej 2 mg/l. Gdy zawartość tlenu w wodzie jest mniejsza niż 1,6 mg/l, pstrąg ginie. Tlen jest czynnikiem ograniczającym dla pstrągów.

Czynnikiem ograniczającym może być nie tylko jego niedobór, ale także jego nadmiar. Na przykład ciepło jest niezbędne wszystkim roślinom. Jeśli jednak latem temperatura będzie wysoka przez dłuższy czas, rośliny, nawet na wilgotnej glebie, mogą ucierpieć z powodu oparzeń liści.

Identyfikacja optymalnego biologicznego oraz znajomość wzorców oddziaływania czynników środowiskowych ma ogromne znaczenie praktyczne. Umiejętne utrzymywanie optymalnych warunków życia roślin i zwierząt rolniczych pozwala na zwiększenie ich produktywności.

Przystosowanie organizmów do środowiska. W procesie ewolucji organizmy przystosowały się do określonych warunków środowiskowych. Opracowali specjalne adaptacje, które pozwalają im uniknąć lub pokonać wpływ niekorzystnego czynnika. Na przykład rośliny pustynne mogą tolerować długotrwałą suszę, ponieważ mają różne przystosowania do pozyskiwania wody i ograniczania parowania. Niektóre rośliny mają głębokie i rozgałęzione systemy korzeniowe, które efektywniej wchłaniają wodę, inne (np. kaktusy) gromadzą wodę w swoich tkankach. Niektóre rośliny mają liście pokryte woskową powłoką, przez co odparowują mniej wilgoci. W porze suchej wiele roślin zmniejsza powierzchnię liści, a niektóre krzewy zrzucają wszystkie liście, a nawet całe gałęzie. Im mniejsze liście, tym mniejsze parowanie i mniej wody potrzebnej do przetrwania upałów i suszy.

Charakterystyczną cechą przystosowań organizmów jest osiedlanie się w środowisku, w którym warunki życia są najbliższe ich optymalnemu biologicznemu. Organizmy zawsze dostosowują się do całego zespołu czynników środowiskowych, a nie do jednego czynnika.

Jaką rolę w życiu roślin i zwierząt wyższych odgrywają różne czynniki abiotyczne (temperatura, wilgotność)?
Podaj przykłady tego, jak dana osoba wykorzystuje wiedzę o związkach organizmów w swoich praktycznych działaniach.
Podaj przykłady znanych Ci optymalnych warunków biologicznych dla roślin, zwierząt i grzybów.
Wyjaśnij, jak zmiany czynników środowiskowych wpływają na plony roślin.

Siedlisko - jest to ta część natury, która otacza żywy organizm i z którą bezpośrednio oddziałuje. Składniki i właściwości środowiska są różnorodne i zmienne. Każda żywa istota żyje w złożonym, zmieniającym się świecie, stale dostosowując się do niego i regulując swoją aktywność życiową zgodnie z jego zmianami.

Nazywa się indywidualne właściwości lub elementy środowiska, które wpływają na organizmy czynniki środowiskowe. Czynniki środowiskowe są różnorodne. Mogą być konieczne lub odwrotnie, szkodliwe dla istot żywych, sprzyjać lub utrudniać przetrwanie i reprodukcję. Czynniki środowiskowe mają różny charakter i specyficzne działanie. Wśród nich są abiotyczny I biotyczny, antropogeniczny.

Czynniki abiotyczne - temperatura, światło, promieniowanie radioaktywne, ciśnienie, wilgotność powietrza, skład soli w wodzie, wiatr, prądy, ukształtowanie terenu - to wszystkie właściwości przyrody nieożywionej, które bezpośrednio lub pośrednio wpływają na organizmy żywe.

Czynniki biotyczne - są to formy oddziaływania istot żywych na siebie. Każdy organizm stale doświadcza bezpośredniego lub pośredniego wpływu innych stworzeń, styka się z przedstawicielami własnego gatunku i innych gatunków - roślin, zwierząt, mikroorganizmów, jest od nich zależny i sam na nie wpływa. Otaczający świat organiczny jest integralną częścią środowiska każdej żywej istoty.

Wzajemne powiązania między organizmami są podstawą istnienia biocenoz i populacji; ich rozważania należą do dziedziny synekologii.

Czynniki antropogeniczne - są to formy działalności społeczeństwa ludzkiego, które prowadzą do zmian w przyrodzie jako siedlisku innych gatunków lub bezpośrednio wpływają na ich życie. Na przestrzeni dziejów ludzkości rozwój najpierw łowiectwa, a następnie rolnictwa, przemysłu i transportu ogromnie zmienił naturę naszej planety. Znaczenie wpływów antropogenicznych na cały świat żywy Ziemi stale rośnie.

Choć człowiek wpływa na przyrodę żywą poprzez zmiany czynników abiotycznych i biotycznych pokrewieństw gatunków, to działalność człowieka na planecie należy uznać za siłę szczególną, która nie mieści się w ramach tej klasyfikacji. Obecnie los żywej powierzchni Ziemi, wszelkiego rodzaju organizmów, leży w rękach społeczeństwa ludzkiego i zależy od antropogenicznego wpływu na przyrodę.

Ten sam czynnik środowiskowy ma odmienne znaczenie w życiu współżyjących organizmów różnych gatunków. Na przykład silne wiatry zimą są niekorzystne dla dużych zwierząt żyjących na otwartej przestrzeni, ale nie mają wpływu na mniejsze, które chowają się w norach lub pod śniegiem. Skład soli w glebie jest ważny dla odżywiania roślin, ale jest obojętny dla większości zwierząt lądowych itp.

Zmiany czynników środowiskowych w czasie mogą mieć charakter: 1) regularnie okresowy, zmieniający siłę oddziaływania w zależności od pory dnia, pory roku lub rytmu pływów w oceanie; 2) nieregularne, bez wyraźnej okresowości, np. zmiany warunków pogodowych w różnych latach, zjawiska katastroficzne – burze, ulewy, osuwiska itp.; 3) ukierunkowane na określone, czasem długie okresy czasu, na przykład podczas ochłodzenia lub ocieplenia klimatu, zarastania zbiorników wodnych, stałego wypasu zwierząt gospodarskich na tym samym obszarze itp.

Wśród czynników środowiskowych wyróżnia się zasoby i warunki. Zasoby Organizmy korzystają i konsumują środowisko, zmniejszając w ten sposób ich liczebność. Zasoby obejmują żywność, wodę, gdy jej brakuje, schronienia, dogodne miejsca do reprodukcji itp. Warunki - są to czynniki, do których organizmy są zmuszone się przystosować, ale zwykle nie mają na nie wpływu. Ten sam czynnik środowiskowy może być zasobem dla niektórych gatunków i warunkiem dla innych. Na przykład światło jest niezbędnym źródłem energii dla roślin, a dla zwierząt posiadających wzrok jest warunkiem orientacji wzrokowej. Woda może być zarówno warunkiem życia, jak i zasobem dla wielu organizmów.

2.2. Adaptacje organizmów

Nazywa się adaptacjami organizmów do środowiska dostosowanie. Adaptacje to wszelkie zmiany w strukturze i funkcji organizmów, które zwiększają ich szanse na przeżycie.

Zdolność do adaptacji jest jedną z głównych właściwości życia w ogóle, ponieważ zapewnia samą możliwość jego istnienia, zdolność organizmów do przetrwania i reprodukcji. Adaptacje przejawiają się na różnych poziomach: od biochemii komórek i zachowania poszczególnych organizmów po strukturę i funkcjonowanie zbiorowisk i systemów ekologicznych. Adaptacje powstają i rozwijają się podczas ewolucji gatunków.

Podstawowe mechanizmy adaptacyjne na poziomie organizmu: 1) Biochemiczne– objawiają się procesami wewnątrzkomórkowymi, takimi jak zmiana pracy enzymów lub zmiana ich ilości; 2) fizjologiczny– na przykład zwiększone pocenie się wraz ze wzrostem temperatury u wielu gatunków; 3) morfoanatomiczne– cechy budowy i kształtu ciała związane ze stylem życia; 4) behawioralne– np. zwierzęta poszukujące dogodnych siedlisk, tworzące nory, gniazda itp.; 5) ontogenetyczny– przyspieszenie lub spowolnienie rozwoju jednostki, sprzyjające przetrwaniu w przypadku zmiany warunków.

Ekologiczne czynniki środowiskowe wywierają różny wpływ na organizmy żywe, czyli mogą oddziaływać na oba środki drażniące, powodowanie zmian adaptacyjnych w funkcjach fizjologicznych i biochemicznych; Jak ograniczniki, powodujące niemożność istnienia w tych warunkach; Jak modyfikatory, powodowanie zmian morfologicznych i anatomicznych w organizmach; Jak sygnały, wskazując zmiany innych czynników środowiskowych.

2.3. Ogólne prawa działania czynników środowiskowych na organizmy

Pomimo dużej różnorodności czynników środowiskowych, można zidentyfikować szereg ogólnych wzorców ich wpływu na organizmy i reakcji istot żywych.

1. Prawo optymalne.

Każdy czynnik ma pewne granice pozytywnego wpływu na organizmy (ryc. 1). Wynik czynnika zmiennego zależy przede wszystkim od siły jego przejawu. Zarówno niedostateczne, jak i nadmierne działanie czynnika negatywnie wpływa na aktywność życiową jednostki. Nazywa się korzystną siłą wpływu strefa optymalnego czynnika środowiskowego lub po prostu optymalny dla organizmów tego gatunku. Im większe odchylenie od optymalnego, tym wyraźniejszy jest hamujący wpływ tego czynnika na organizmy. (strefa pesymalna). Maksymalne i minimalne zbywalne wartości współczynnika wynoszą punkt krytyczny, za poza którym istnienie nie jest już możliwe, następuje śmierć. Nazywa się granice wytrzymałości pomiędzy punktami krytycznymi wartościowość ekologiczna istot żywych w odniesieniu do określonego czynnika środowiskowego.

Ryż. 1. Schemat działania czynników środowiskowych na organizmy żywe

Przedstawiciele różnych gatunków znacznie różnią się od siebie zarówno położeniem optymalnego, jak i wartościowością ekologiczną. Na przykład lisy polarne żyjące w tundrze tolerują wahania temperatury powietrza w zakresie przekraczającym 80°C (od +30 do -55°C), natomiast ciepłowodne skorupiaki Copilia mirabilis wytrzymują zmiany temperatury wody w zakresie nie wyższej niż 6°C (od +23 do +29°C). Ta sama siła manifestacji czynnika może być optymalna dla jednego gatunku, pesymalna dla innego i przekraczać granice wytrzymałości dla trzeciego (ryc. 2).

Na szeroką wartość ekologiczną gatunku w odniesieniu do abiotycznych czynników środowiska wskazuje się dodanie przedrostka „eury” do nazwy czynnika. Eurytermiczny gatunki tolerujące znaczne wahania temperatury, eurybat– szeroki zakres ciśnień, euryhalinowy– różne stopnie zasolenia środowiska.

Ryż. 2. Położenie optymalnych krzywych na skali temperatur dla różnych gatunków:

1, 2 - gatunki stenotermiczne, kriofile;

3–7 – gatunki eurytermalne;

8, 9 - gatunki stenotermiczne, termofile

Niemożność tolerowania znacznych wahań czynnika lub wąskiej wartościowości środowiskowej charakteryzuje się przedrostkiem „steno” - stenotermiczne, stenobatowe, stenohalinowe gatunki itp. W szerszym znaczeniu nazywane są gatunkami, których istnienie wymaga ściśle określonych warunków środowiskowych stenobiontyczny, i takie, które potrafią przystosować się do różnych warunków środowiskowych - eurybiont.

Nazywa się warunki zbliżające się do punktów krytycznych z powodu jednego lub kilku czynników jednocześnie skrajny.

Położenie punktów optymalnych i krytycznych na gradiencie współczynnika może ulegać przesunięciu w pewnych granicach pod wpływem warunków środowiskowych. Dzieje się tak regularnie u wielu gatunków wraz ze zmianą pór roku. Na przykład zimą wróble wytrzymują silne mrozy, a latem giną z powodu wychłodzenia w temperaturach tuż poniżej zera. Zjawisko przesunięcia optymalnego względem dowolnego czynnika nazywa się aklimatyzacja. Pod względem temperatury jest to dobrze znany proces termicznego utwardzania ciała. Aklimatyzacja do temperatury wymaga znacznego okresu czasu. Mechanizm polega na zmianie enzymów w komórkach, które katalizują te same reakcje, ale w różnych temperaturach (tzw. izozymy). Każdy enzym jest kodowany przez swój własny gen, dlatego konieczne jest wyłączenie niektórych genów i aktywacja innych, transkrypcja, translacja, złożenie wystarczającej ilości nowego białka itp. Cały proces trwa średnio około dwóch tygodni i jest stymulowany przez zmiany w środowisku. Aklimatyzacja, czyli stwardnienie, to ważna adaptacja organizmów, która zachodzi w stopniowo zbliżających się niesprzyjających warunkach lub podczas wchodzenia na terytoria o innym klimacie. W takich przypadkach jest to integralna część ogólnego procesu aklimatyzacji.

2. Niejednoznaczność wpływu czynnika na różne funkcje.

Każdy czynnik w różny sposób wpływa na różne funkcje organizmu (ryc. 3). Optimum dla niektórych procesów może być pesymum dla innych. Zatem temperatura powietrza od +40 do +45 °C u zwierząt zimnokrwistych znacznie zwiększa tempo procesów metabolicznych w organizmie, ale hamuje aktywność motoryczną, a zwierzęta wpadają w odrętwienie termiczne. Dla wielu ryb temperatura wody optymalna dla dojrzewania produktów rozrodczych jest niekorzystna dla tarła, które odbywa się w innym zakresie temperatur.

Ryż. 3. Schemat zależności fotosyntezy i oddychania roślin od temperatury (wg V. Larcher, 1978): t min, t opcja, t maks– temperatura minimalna, optymalna i maksymalna dla wzrostu roślin (obszar zacieniony)

Cykl życiowy, w którym w określonych okresach organizm pełni przede wszystkim określone funkcje (odżywianie, wzrost, rozmnażanie, osiedlanie się itp.), jest zawsze zgodny z sezonowymi zmianami zespołu czynników środowiskowych. Organizmy mobilne mogą również zmieniać siedliska, aby skutecznie wykonywać wszystkie swoje funkcje życiowe.

3. Różnorodność indywidualnych reakcji na czynniki środowiskowe. Stopień wytrzymałości, punkty krytyczne, strefy optymalne i pesymalne poszczególnych osób nie pokrywają się. Zmienność ta jest zdeterminowana zarówno cechami dziedzicznymi jednostek, jak i płcią, wiekiem i różnicami fizjologicznymi. Na przykład ćma młyńska, jeden ze szkodników mąki i produktów zbożowych, ma krytyczną minimalną temperaturę dla gąsienic wynoszącą -7°C, dla form dorosłych -22°C, a dla jaj -27°C. Mróz do -10°C zabija gąsienice, ale nie jest niebezpieczny dla osobników dorosłych i jaj tego szkodnika. W konsekwencji wartościowość ekologiczna gatunku jest zawsze szersza niż wartościowość ekologiczna każdego pojedynczego osobnika.

4. Względna niezależność adaptacji organizmów do różnych czynników. Stopień tolerancji na którykolwiek czynnik nie oznacza odpowiadającej mu wartości ekologicznej gatunku w stosunku do innych czynników. Na przykład gatunki tolerujące duże wahania temperatury niekoniecznie muszą także tolerować duże wahania wilgotności lub zasolenia. Gatunki eurytermalne mogą być stenohalinowe, stenobatyczne i odwrotnie. Wartości ekologiczne gatunku w odniesieniu do różnych czynników mogą być bardzo zróżnicowane. Stwarza to niezwykłą różnorodność adaptacji w przyrodzie. Zbiór wartościowości środowiskowych w odniesieniu do różnych czynników środowiskowych to spektrum ekologiczne gatunku.

5. Rozbieżność widm ekologicznych poszczególnych gatunków. Każdy gatunek jest specyficzny pod względem swoich możliwości ekologicznych. Nawet wśród gatunków podobnych pod względem sposobów adaptacji do środowiska istnieją różnice w podejściu do niektórych indywidualnych czynników.

Ryż. 4. Zmiany udziału poszczególnych gatunków roślin w drzewostanach łąkowych w zależności od wilgotności (wg L. G. Ramensky i in., 1956): 1 - czerwona koniczyna; 2 – krwawnik zwyczajny; 3 – Selerowiec Delyavina; 4 – bluegrass łąkowy; 5 – kostrzewa; 6 – prawdziwa pościel; 7 – turzyca wczesna; 8 – wiązówka; 9 – geranium górski; 10 – krzak polny; 11 – salsefia krótkonosa

Zasada indywidualności ekologicznej gatunków sformułowany przez rosyjskiego botanika L. G. Ramensky’ego (1924) w odniesieniu do roślin (ryc. 4), znalazł następnie szerokie potwierdzenie w badaniach zoologicznych.

6. Interakcja czynników. Optymalna strefa i granice wytrzymałości organizmów w odniesieniu do dowolnego czynnika środowiskowego mogą się zmieniać w zależności od siły i tego, w jakiej kombinacji działają jednocześnie inne czynniki (ryc. 5). Ten wzór nazywa się interakcja czynników. Na przykład ciepło łatwiej jest znieść w suchym, niż wilgotnym powietrzu. Ryzyko zamarznięcia jest znacznie większe przy zimnej pogodzie i silnym wietrze niż przy spokojnej pogodzie. Zatem ten sam czynnik w połączeniu z innymi ma różne skutki dla środowiska. Wręcz przeciwnie, ten sam efekt ekologiczny można uzyskać na różne sposoby. Na przykład więdnięcie roślin można zatrzymać zarówno poprzez zwiększenie ilości wilgoci w glebie, jak i obniżenie temperatury powietrza, co ogranicza parowanie. Powstaje efekt częściowego podstawienia czynników.

Ryż. 5. Śmiertelność jaj jedwabnika sosnowego Dendrolimus pini w różnych kombinacjach temperatury i wilgotności

Jednocześnie wzajemne kompensowanie czynników środowiskowych ma pewne ograniczenia i niemożliwe jest całkowite zastąpienie jednego z nich drugim. Całkowity brak wody lub przynajmniej jednego z podstawowych elementów żywienia mineralnego uniemożliwia życie roślinie, pomimo najkorzystniejszych kombinacji innych warunków. Ekstremalnego deficytu ciepła na pustyniach polarnych nie można zrekompensować ani dużą ilością wilgoci, ani całodobowym oświetleniem.

Uwzględniając wzorce oddziaływania czynników środowiskowych w praktyce rolniczej, możliwe jest umiejętne utrzymanie optymalnych warunków życia roślin uprawnych i zwierząt domowych.

7. Reguła czynników ograniczających. Możliwości istnienia organizmów ograniczają przede wszystkim te czynniki środowiskowe, które najbardziej odbiegają od ideału. Jeżeli choć jeden z czynników środowiskowych zbliża się lub przekracza wartości krytyczne, to pomimo optymalnego połączenia innych warunków, osobnikom grozi śmierć. Wszelkie czynniki silnie odbiegające od optymalnego nabierają ogromnego znaczenia w życiu gatunku lub jego poszczególnych przedstawicieli w określonych okresach czasu.

Ograniczające czynniki środowiskowe określają zasięg geograficzny gatunku. Charakter tych czynników może być różny (ryc. 6). Zatem przemieszczanie się gatunku na północ może być ograniczone brakiem ciepła, a w rejony suche brakiem wilgoci lub zbyt wysokimi temperaturami. Powiązania biotyczne mogą również służyć jako czynniki ograniczające rozmieszczenie, na przykład zajęcie terytorium przez silniejszego konkurenta lub brak zapylaczy dla roślin. Zatem zapylanie fig zależy całkowicie od jednego gatunku owada - osy Blastophaga psenes. Ojczyzną tego drzewa jest Morze Śródziemne. Figi sprowadzone do Kalifornii nie przyniosły owoców, dopóki nie sprowadzono tam zapylających os. Rozmieszczenie roślin strączkowych w Arktyce jest ograniczone przez rozmieszczenie trzmieli, które je zapylają. Na wyspie Dikson, gdzie nie ma trzmieli, nie spotyka się roślin strączkowych, chociaż ze względu na warunki temperaturowe istnienie tych roślin jest tam nadal dopuszczalne.

Ryż. 6. Głęboka pokrywa śnieżna jest czynnikiem ograniczającym rozmieszczenie jeleniowatych (wg G. A. Novikov, 1981)

Aby określić, czy gatunek może istnieć na danym obszarze geograficznym, należy najpierw ustalić, czy jakiekolwiek czynniki środowiskowe nie wykraczają poza jego wartość ekologiczną, zwłaszcza w najbardziej wrażliwym okresie rozwoju.

Identyfikacja czynników ograniczających jest bardzo ważna w praktyce rolniczej, gdyż kierując główne wysiłki na ich eliminację, można szybko i skutecznie zwiększyć plony roślin lub produkcyjność zwierząt. Zatem na glebach silnie kwaśnych plon pszenicy można nieznacznie zwiększyć stosując różne oddziaływania agronomiczne, ale najlepszy efekt uzyska się dopiero w wyniku wapnowania, które usunie ograniczające działanie kwasowości. Znajomość czynników ograniczających jest zatem kluczem do kontrolowania czynności życiowych organizmów. W różnych okresach życia osobników różne czynniki środowiskowe pełnią rolę czynników ograniczających, dlatego wymagana jest umiejętna i stała regulacja warunków życia uprawianych roślin i zwierząt.

2.4. Zasady klasyfikacji ekologicznej organizmów

W ekologii różnorodność i różnorodność metod i sposobów adaptacji do środowiska stwarza potrzebę wielorakich klasyfikacji. Stosując jedno kryterium nie da się odzwierciedlić wszystkich aspektów zdolności adaptacyjnych organizmów do środowiska. Klasyfikacje ekologiczne odzwierciedlają podobieństwa, jakie powstają wśród przedstawicieli bardzo różnych grup, jeśli z nich korzystają podobne sposoby adaptacji. Na przykład, jeśli sklasyfikowamy zwierzęta według ich sposobu poruszania się, wówczas ekologiczna grupa gatunków poruszających się w wodzie w sposób reaktywny będzie obejmować zwierzęta tak różniące się pod względem położenia systematycznego jak meduzy, głowonogi, niektóre orzęski i wiciowce, larwy liczba ważek itp. (ryc. 7). Klasyfikacje środowiskowe mogą opierać się na szerokiej gamie kryteriów: sposoby odżywiania, ruch, stosunek do temperatury, wilgotności, zasolenia, ciśnienia itp. Przykładem najprostszej klasyfikacji ekologicznej jest podział wszystkich organizmów na eurybiont i stenobiont ze względu na szerokość zakresu przystosowań do środowiska.

Ryż. 7. Przedstawiciele ekologicznej grupy organizmów poruszających się w wodzie w sposób reaktywny (wg S. A. Zernov, 1949):

1 – wiciowce Medusochloris phiale;

2 – orzęski Craspedotella pileosus;

3 – meduza Cytaeis vulgaris;

4 – pelagiczny holothurian Pelagothuria;

5 – larwa ważki skalnej;

6 – ośmiornica pływająca Octopus vulgaris:

A– kierunek strumienia wody;

B– kierunek ruchu zwierzęcia

Innym przykładem jest podział organizmów na grupy zgodnie z naturą żywienia.Autotrofy to organizmy, które wykorzystują związki nieorganiczne jako źródło do budowy swoich ciał. Heterotrofy– wszystkie istoty żyjące, które potrzebują pożywienia pochodzenia organicznego. Z kolei autotrofy dzielą się na fototrofy I chemotrofy. Te pierwsze wykorzystują energię światła słonecznego do syntezy cząsteczek organicznych, drugie wykorzystują energię wiązań chemicznych. Heterotrofy dzielą się na saprofity, stosując roztwory prostych związków organicznych, oraz holozoany. Holozoany mają złożony zestaw enzymów trawiennych i mogą spożywać złożone związki organiczne, rozkładając je na prostsze składniki. Holozoany dzielą się na saprofagi(żywią się martwymi resztkami roślin) fitofagi(konsumenci roślin żywych), zoofagi(potrzebujący żywego pożywienia) i nekrofagi(mięsożercy). Z kolei każdą z tych grup można podzielić na mniejsze, które posiadają własne, specyficzne wzorce żywieniowe.

W przeciwnym razie możesz zbudować klasyfikację zgodnie ze sposobem zdobywania pożywienia. Wśród zwierząt na przykład grupy takie jak filtry(małe skorupiaki, bezzębne, wieloryby itp.), formy wypasu(kopytne, chrząszcze liściowe), zbieracze(dzięcioły, krety, ryjówki, kury), łowcy ruchomej zdobyczy(wilki, lwy, mączliki itp.) i wiele innych grup. Tak więc, pomimo dużej odmienności w organizacji, ten sam sposób opanowywania zdobyczy u lwów i ćm prowadzi do szeregu analogii w ich zwyczajach łowieckich i ogólnych cechach strukturalnych: chudości ciała, silnym rozwoju mięśni, zdolności do rozwijania krótkich określenie dużej prędkości itp.

Klasyfikacje ekologiczne pomagają zidentyfikować możliwe w przyrodzie sposoby przystosowania się organizmów do środowiska.

2.5. Życie aktywne i ukryte

Metabolizm jest jedną z najważniejszych właściwości życia, która warunkuje ścisłe połączenie materialno-energetyczne organizmów ze środowiskiem. Metabolizm wykazuje silną zależność od warunków życia. W naturze obserwujemy dwa główne stany życia: życie aktywne i spokój. Podczas aktywnego życia organizmy żerują, rosną, poruszają się, rozwijają, rozmnażają się i charakteryzują się intensywnym metabolizmem. Odpoczynek może mieć różną głębokość i czas trwania, wiele funkcji organizmu ulega osłabieniu lub w ogóle nie jest realizowanych, gdyż pod wpływem czynników zewnętrznych i wewnętrznych spada poziom metabolizmu.

W stanie głębokiego odpoczynku, czyli obniżonego metabolizmu substancji i energii, organizmy stają się mniej zależne od środowiska, uzyskują wysoki stopień stabilności i są w stanie tolerować warunki, których nie byłyby w stanie wytrzymać podczas aktywnego życia. Te dwa stany występują naprzemiennie w życiu wielu gatunków, będąc adaptacją do siedlisk o niestabilnym klimacie i ostrych zmianach sezonowych, co jest typowe dla większości planety.

Przy głębokim zahamowaniu metabolizmu organizmy mogą w ogóle nie wykazywać widocznych oznak życia. Pytanie, czy możliwe jest całkowite zatrzymanie metabolizmu, a następnie powrót do aktywnego życia, czyli swego rodzaju „zmartwychwstanie”, jest przedmiotem dyskusji w nauce od ponad dwóch stuleci.

Zjawisko po raz pierwszy wyimaginowana śmierć odkrył w 1702 roku Anthony van Leeuwenhoek, odkrywca mikroskopijnego świata istot żywych. Kiedy krople wody wyschły, obserwowane przez niego „zwierzęta” (wrotki) pomarszczyły się, wyglądały na martwe i mogły pozostawać w tym stanie przez długi czas (ryc. 8). Umieszczone ponownie w wodzie, spuchły i rozpoczęły aktywne życie. Leeuwenhoek tłumaczył to zjawisko faktem, że skorupa „zwierząt” najwyraźniej „nie pozwala na najmniejsze odparowanie” i pozostają one żywe w suchych warunkach. Jednak w ciągu kilku dziesięcioleci przyrodnicy zaczęli już spierać się co do możliwości „całkowitego zatrzymania życia” i przywrócenia go na nowo „za 20, 40, 100 lat lub dłużej”.

W latach 70. XVIII w. zjawisko „zmartwychwstania” po suszeniu odkryto i potwierdzono licznymi eksperymentami na wielu innych małych organizmach - węgorzach pszennych, wolno żyjących nicieniach i niesporczakach. J. Buffon, powtarzając eksperymenty J. Needhama z węgorzami, argumentował, że „organizmy te można sprawić, by umarły i ożyły tyle razy, ile jest to pożądane”. L. Spallanzani jako pierwszy zwrócił uwagę na głęboki spoczynek nasion i zarodników roślin, uznając to za ich zachowanie w czasie.

Ryż. 8. Rotifer Philidina Roseola na różnych etapach suszenia (wg P. Yu. Schmidt, 1948):

1 – aktywny; 2 – zaczyna się kurczyć; 3 – całkowicie skurczony przed suszeniem; 4 - w stanie zawieszonej animacji

W połowie XIX wieku. przekonująco ustalono, że odporność suchych wrotków, niesporczaków i nicieni na wysokie i niskie temperatury oraz brak lub brak tlenu wzrasta proporcjonalnie do stopnia ich odwodnienia. Otwartym pozostawało jednak pytanie, czy skutkowało to całkowitym przerwaniem życia, czy jedynie jego głębokim uciskiem. W 1878 roku Claude Bernal przedstawił tę koncepcję „ukryte życie” które charakteryzował zaprzestaniem metabolizmu i „zerwaniem relacji bytu z otoczeniem”.

Problem ten został ostatecznie rozwiązany dopiero w pierwszej tercji XX wieku wraz z rozwojem technologii głębokiego odwadniania próżniowego. Eksperymenty G. Ram, P. Becquerela i innych naukowców wykazały taką możliwość całkowite, odwracalne zatrzymanie życia. W stanie suchym, gdy w komórkach pozostawało nie więcej niż 2% wody w postaci chemicznie związanej, organizmy takie jak wrotki, niesporczaki, drobne nicienie, nasiona i zarodniki roślin, zarodniki bakterii i grzybów wytrzymywały ekspozycję na ciekły tlen ( -218,4°C), ciekły wodór (-259,4°C), ciekły hel (-269,0°C), czyli temperatury bliskie zera absolutnego. W tym przypadku zawartość komórek twardnieje, nie ma nawet ruchu termicznego cząsteczek, a cały metabolizm w naturalny sposób zatrzymuje się. Po umieszczeniu w normalnych warunkach organizmy te nadal się rozwijają. U niektórych gatunków zatrzymanie metabolizmu w bardzo niskich temperaturach jest możliwe bez suszenia, pod warunkiem, że woda zamarza nie w stanie krystalicznym, ale w stanie amorficznym.

Całkowite tymczasowe zatrzymanie życia nazywa się letargu. Termin ten zaproponował V. Preyer w 1891 roku. W stanie zawieszenia organizmy stają się odporne na różnorodne wpływy. Przykładowo w eksperymencie niesporczaki wytrzymywały promieniowanie jonizujące o wartości do 570 tysięcy rentgenów przez 24 h. Odwodnione larwy jednego z afrykańskich komarów Chironomus, Polypodium vanderplanki, zachowują zdolność do odradzania się po wystawieniu na działanie temperatury +102°C.

Stan zawieszenia ożywienia znacznie poszerza granice zachowania życia, także w czasie. Na przykład głębokie wiercenie w grubości lodowca Antarktyki ujawniło mikroorganizmy (zarodniki bakterii, grzybów i drożdży), które następnie rozwinęły się na zwykłych pożywkach. Wiek odpowiednich horyzontów lodowych sięga 10–13 tysięcy lat. Zarodniki niektórych żywotnych bakterii wyizolowano także z głębszych warstw mających setki tysięcy lat.

Anabioza jest jednak zjawiskiem dość rzadkim. Nie jest to możliwe dla wszystkich gatunków i jest to skrajny stan spoczynku w przyrodzie żywej. Jego warunkiem koniecznym jest zachowanie nienaruszonych drobnych struktur wewnątrzkomórkowych (organelli i błon) podczas suszenia lub głębokiego chłodzenia organizmów. Warunek ten jest niemożliwy dla większości gatunków, które mają złożoną organizację komórek, tkanek i narządów.

Zdolność do anabiozy występuje u gatunków o prostej lub uproszczonej budowie i żyjących w warunkach gwałtownych wahań wilgotności (wysychanie małych zbiorników wodnych, górnych warstw gleby, poduszek mchów i porostów itp.).

Znacznie powszechniejsze są w przyrodzie inne formy spoczynku, związane ze stanem obniżonej aktywności życiowej na skutek częściowego zahamowania metabolizmu. Jakikolwiek stopień obniżenia poziomu metabolizmu zwiększa stabilność organizmów i pozwala im bardziej oszczędnie wydawać energię.

Formy odpoczynku w stanie zmniejszonej aktywności życiowej dzielą się na hipobioza I kryptobioza, Lub wymuszony pokój I odpoczynek fizjologiczny. W hipobiozie zahamowanie aktywności, czyli odrętwienie, następuje pod bezpośrednim naciskiem niesprzyjających warunków i ustaje niemal natychmiast po powrocie tych warunków do normy (ryc. 9). Takie tłumienie procesów życiowych może wystąpić przy braku ciepła, wody, tlenu, ze wzrostem ciśnienia osmotycznego itp. Zgodnie z wiodącym czynnikiem zewnętrznym przymusowego odpoczynku istnieją kriobioza(w niskich temperaturach), anhydrobioza(przy braku wody), anoksybioza(w warunkach beztlenowych), hiperosmobioza(o dużej zawartości soli w wodzie) itp.

Nie tylko w Arktyce i Antarktyce, ale także na średnich szerokościach geograficznych, niektóre mrozoodporne gatunki stawonogów (Collembola, szereg muchówek, biegaczowatych itp.) zimują w stanie odrętwienia, szybko rozmrażając i przechodząc do aktywności pod wpływem promienie słońca, a następnie ponownie tracą mobilność, gdy temperatura spada. Rośliny, które pojawiają się wiosną, zatrzymują się i wznawiają wzrost i rozwój po ochłodzeniu i ogrzaniu. Po deszczu goła gleba często zmienia kolor na zielony z powodu szybkiego namnażania się glonów glebowych, które znajdowały się w wymuszonym uśpieniu.

Ryż. 9. Pagon – kawałek lodu, w którym zamrożono mieszkańców słodkowodnych zwierząt (z S. A. Zernov, 1949)

Głębokość i czas trwania supresji metabolicznej podczas hipobiozy zależy od czasu trwania i intensywności czynnika hamującego. Wymuszone uśpienie występuje na każdym etapie ontogenezy. Korzyści z hipobiozy to szybkie przywrócenie aktywnego życia. Jest to jednak stan stosunkowo niestabilny organizmów i w długim okresie czasu może być szkodliwy ze względu na brak równowagi procesów metabolicznych, wyczerpywanie się zasobów energetycznych, gromadzenie się niedotlenionych produktów przemiany materii i inne niekorzystne zmiany fizjologiczne.

Kryptobioza to zasadniczo inny rodzaj spoczynku. Jest to związane z zespołem endogennych zmian fizjologicznych, które zachodzą z wyprzedzeniem, przed wystąpieniem niekorzystnych zmian sezonowych, a organizm jest na nie gotowy. Kryptobioza to przystosowanie się przede wszystkim do sezonowości lub innej okresowości abiotycznych czynników środowiska, ich regularnej cykliczności. Stanowi część cyklu życiowego organizmów i nie występuje na żadnym etapie, ale na pewnym etapie rozwoju indywidualnego, zbiegającym się w czasie z krytycznymi okresami roku.

Przejście do stanu fizjologicznego spoczynku wymaga czasu. Poprzedza go gromadzenie się substancji zapasowych, częściowe odwodnienie tkanek i narządów, zmniejszenie intensywności procesów oksydacyjnych i szereg innych zmian, które generalnie powodują zmniejszenie metabolizmu tkanek. W stanie kryptobiozy organizmy stają się wielokrotnie bardziej odporne na niekorzystne wpływy środowiska (ryc. 10). Główne zmiany biochemiczne w tym przypadku są w dużej mierze wspólne dla roślin, zwierząt i mikroorganizmów (na przykład przełączenie metabolizmu w różnym stopniu na szlak glikolityczny z powodu rezerw węglowodanów itp.). Wyjście z kryptobiozy również wymaga czasu i energii i nie da się tego osiągnąć poprzez proste zatrzymanie negatywnego wpływu czynnika. Wymaga to specjalnych warunków, różnych dla różnych gatunków (na przykład zamarzania, obecności wody w postaci kropelek, określonej długości dnia, określonej jakości światła, obowiązkowych wahań temperatury itp.).

Kryptobioza jako strategia przetrwania w okresowo niesprzyjających warunkach do aktywnego życia jest produktem długotrwałej ewolucji i doboru naturalnego. Jest szeroko rozpowszechniony wśród dzikiej przyrody. Stan kryptobiozy charakterystyczny jest np. dla nasion roślin, cyst i zarodników różnych mikroorganizmów, grzybów i glonów. Diapauza stawonogów, hibernacja ssaków, głęboki spoczynek roślin to także różne rodzaje kryptobiozy.

Ryż. 10. Dżdżownica w stanie diapauzy (wg V. Tishlera, 1971)

Stany hipobiozy, kryptobiozy i anabiozy zapewniają przetrwanie gatunków w warunkach naturalnych różnych szerokości geograficznych, często ekstremalnych, pozwalają na zachowanie organizmów podczas długich niesprzyjających okresów, osiedlają się w przestrzeni i pod wieloma względami przesuwają granice możliwości i rozmieszczenia życia ogólnie.

1.3. Związek organizmu ze środowiskiem

Siedlisko jest naturalnym środowiskiem żywego organizmu. Składniki środowiska, które są ważne dla życia organizmu i z którymi nieuchronnie się spotyka, nazywane są czynniki środowiskowe . Czynniki te mogą być konieczne lub szkodliwe dla istot żywych, sprzyjając lub utrudniając przetrwanie i reprodukcję.

1.3.1. Rodzaje interakcji ekologicznych

Całą różnorodność relacji między organizmami można podzielić na dwa główne typy: antagonistyczny I nieantagonistyczne .
Drapieżnictwo - forma związku między organizmami o różnych poziomach troficznych, w której jeden typ organizmu żyje kosztem drugiego, zjadając go.
Konkurs - forma związku, w której organizmy tego samego poziomu troficznego walczą o pożywienie i inne warunki bytu, tłumiąc się nawzajem.

Główne formy oddziaływań nieantagonistycznych: symbioza, mutualizm i komensalizm.

Symbioza (współżycie) to wzajemnie korzystna, ale opcjonalna relacja między różnymi typami organizmów.

Mutualizm (wzajemne) – wzajemnie korzystne i obowiązkowe dla wzrostu i przetrwania relacji między organizmami różnych gatunków.

Komensalizm (towarzysz) - związek, w którym jeden z partnerów odnosi korzyści, a drugi jest obojętny.

1.3.2. Cykl substancji

Duży cykl substancji w przyrodzie (geologiczna) jest spowodowana oddziaływaniem energii słonecznej z głęboką energią Ziemi i powoduje redystrybucję substancji pomiędzy biosferą a głębszymi horyzontami Ziemi. Pewna ilość substancji może czasowo opuścić cykl biologiczny (osad na dnie oceanów, mórz lub wpaść w głąb skorupy ziemskiej). Ale wielkim cyklem jest także obieg wody pomiędzy lądem a oceanem poprzez atmosferę.

Mały cykl substancji w biosferze (biogeochemiczna) występuje tylko w biosferze. Jego istotą jest powstawanie materii żywej z materii nieorganicznej w procesie fotosyntezy oraz przemiana materii organicznej w trakcie rozkładu z powrotem w związki nieorganiczne.

Pierwiastki chemiczne tworzą zamknięty układ (cykl), w którym atomy są wykorzystywane wielokrotnie. Istota cyklu jest następująca: pierwiastki chemiczne wchłonięte przez organizm następnie go opuszczają, przechodząc do środowiska abiotycznego, a następnie po pewnym czasie ponownie dostają się do organizmu żywego itp. Takie elementy nazywane są biofilny [Ananyeva, 2001].

1.3.3. Czynniki środowiskowe

Czynniki środowiskowe – siła napędowa, przyczyna każdego procesu, zjawiska – czynnikiem środowiskowym nazywa się każdy element środowiska, który może bezpośrednio lub pośrednio oddziaływać na organizm żywy, przynajmniej na jednym z etapów jego indywidualnego rozwoju.
Środowiskowe czynniki środowiskowe dzieli się zwykle na dwie grupy:

Czynniki natury obojętnej (nieożywionej) – abiotycznej lub abiogennej;

Czynniki przyrody ożywionej – biotyczne lub biogenne.

Czynniki abiotyczne to zespół czynników środowiska nieorganicznego, które wpływają na życie i rozmieszczenie organizmów. Dzieli się je na fizyczne, chemiczne i edaficzne.

Czynniki fizyczne to takie, których źródłem jest stan lub zjawisko fizyczne (wpływy mechaniczne, temperaturowe itp.), chemiczne pochodzą ze składu chemicznego środowiska (zasolenie wody, zawartość tlenu itp.), edaficzne (gleba) są czynnikiem połączenie właściwości chemicznych, fizycznych i mechanicznych gleb i skał, oddziałujących zarówno na organizmy fauny i flory glebowej, jak i na system korzeniowy roślin (wpływ wilgotności, struktury gleby, zawartości próchnicy itp. na wzrost i rozwój roślin).

Wszystkie istoty żywe otaczające organizm w jego siedlisku stanowią środowisko biotyczne. Czynniki biotyczne to zespół wpływów aktywności życiowej jednych organizmów na inne.

Czynniki biotyczne mogą wpływać na środowisko abiotyczne, tworząc mikroklimat lub mikrośrodowisko: na przykład las jest chłodniejszy i bardziej wilgotny latem, a cieplejszy zimą. Ale mikrośrodowisko może mieć również charakter abiotyczny: pod śniegiem w wyniku jego efektu ocieplenia przeżywają małe zwierzęta (gryzonie) i zachowują się sadzonki zbóż ozimych.

Czynniki antropogeniczne – czynniki generowane przez człowieka i mające wpływ na środowisko (zanieczyszczenie, erozja gleby, niszczenie lasów itp.).

Na początku lat 70. XX w. Amerykański biolog i ekolog Barry Commoner uogólnił systematyczność w ekologii w postaci czterech praw. Ich przestrzeganie jest warunkiem wstępnym wszelkiej działalności człowieka w przyrodzie.

1. prawo: Wszystko jest połączone ze wszystkim . Każda zmiana dokonana przez człowieka w przyrodzie powoduje ciąg konsekwencji, zwykle niekorzystnych.

drugie prawo: Wszystko musi gdzieś iść . Wszelkie zanieczyszczenia przyrody wracają do człowieka w postaci „ekologicznego bumerangu”. Każda nasza ingerencja w przyrodę wraca do nas ze zwiększonymi problemami.

Trzecie prawo: Natura wie najlepiej . Działania człowieka nie powinny mieć na celu podboju natury i przekształcania jej dla własnych korzyści, ale przystosowanie się do niej.

4. prawo: Nic nie jest za darmo . Jeśli nie będziemy chcieli inwestować w ochronę przyrody, będziemy musieli za to zapłacić zdrowiem własnym i naszych potomków.

Czynniki biotyczne , oddziałujące na rośliny, jako że pierwotni producenci materii organicznej dzielą się na zoogeniczne i fitogeniczne.

Istoty żywe są nierozerwalnie związane ze swoim otoczeniem. Środa – jedno z podstawowych pojęć ekologicznych, które oznacza całe spektrum elementów i warunków otaczających organizm w tej części przestrzeni, w której organizm żyje, wszystko, wśród czego żyje i z czym bezpośrednio oddziałuje. Jednocześnie organizmy, przystosowując się do określonego zestawu określonych warunków, same w procesie aktywności życiowej stopniowo zmieniają te warunki, tj. Środowisko ich istnienia.

Pomimo różnorodności czynników środowiskowych i odmiennego charakteru ich pochodzenia, istnieją pewne ogólne zasady i schematy ich oddziaływania na organizmy żywe.

Aby organizmy mogły żyć, konieczna jest pewna kombinacja warunków. Jeżeli wszystkie warunki środowiskowe są sprzyjające, z wyjątkiem jednego, wówczas warunek ten staje się decydujący dla życia danego organizmu. Ogranicza (ogranicza) rozwój organizmu, dlatego nazywa się go czynnikiem ograniczającym.

Początkowo stwierdzono, że rozwój organizmów żywych jest ograniczony brakiem jakiegokolwiek składnika, na przykład soli mineralnych, wilgoci, światła itp. W połowie XIX wieku niemiecki chemik organiczny Eustace Liebig jako pierwszy w 1840 roku udowodnił eksperymentalnie, że wzrost roślin zależy od pierwiastka odżywczego występującego w stosunkowo minimalnych ilościach. Nazwał to zjawisko prawo minimum ; na cześć autora nazywa się to także prawem Liebiga:

Jednak jak się później okazało, ograniczeniem może być nie tylko niedobór, ale i nadmiar jakiegoś czynnika, np. straty w plonach na skutek opadów deszczu, przesycenia gleby nawozami itp.

Koncepcję, że obok minimum, maksimum może być także czynnikiem ograniczającym, wprowadził amerykański zoolog W. Shelford w 1913 roku, formułując prawo tolerancji :

Nazywa się korzystny zakres działania czynnika środowiskowego strefa optymalna (normalne czynności życiowe). Im większe odchylenie działania czynnika od optymalnego, tym bardziej czynnik ten hamuje aktywność życiową populacji. Ten zakres nazywa się strefa ucisku .

Maksymalne i minimalne zbywalne wartości współczynnika wynoszą punkt krytyczny , powyżej którego istnienie organizmu lub populacji nie jest już możliwe. Zgodnie z prawem tolerancji każdy nadmiar materii lub energii okazuje się substancją zanieczyszczającą.

Gatunki, których istnienie wymaga ściśle określonych warunków środowiskowych, nazywane są gatunkami stenobiont (pstrąg, storczyk) oraz gatunki dostosowujące się do sytuacji ekologicznej przy szerokim zakresie zmian parametrów - eurybiont (myszy, szczury, karaluchy).

1.3.4. Skład środowiska

Skład środowiska wodnego . Większa część powierzchni Ziemi pokryta jest wodą. Rozmieszczenie i aktywność życiowa organizmów w środowisku wodnym w dużej mierze zależą od jego składu chemicznego. Jednak problemy związane z wodą występują nawet w organizmach wodnych.

Skład powietrza . Skład powietrza we współczesnej atmosferze znajduje się w stanie dynamicznej równowagi, zależnej od żywotnej aktywności organizmów żywych i zjawisk geochemicznych w skali globalnej.

Skład gleby jest produktem fizycznej, chemicznej i biologicznej przemiany skał, zawierającej składniki stałe, ciekłe i gazowe.

W procesie rozwoju historycznego organizmy żywe opanowały cztery siedliska . Pierwszym z nich jest woda. Życie powstało i rozwijało się w wodzie przez wiele milionów lat. Druga – ziemio-powietrzna – rośliny i zwierzęta powstały na lądzie i w atmosferze i szybko przystosowały się do nowych warunków. Stopniowo przekształcając górną warstwę lądu – litosferę, stworzyły trzecie siedlisko – glebę, a same stały się czwartym siedliskiem [Akimova, 2001].

CZYNNIKI ŚRODOWISKOWE.

Czynniki abiotyczne- są to wszystko czynniki natury nieożywionej. Należą do nich właściwości fizyczne i chemiczne środowiska, a także czynniki klimatyczne i geograficzne o złożonym charakterze: zmieniające się pory roku, rzeźba terenu, kierunek i siła prądów lub wiatru, pożary lasów itp.

Czynniki biotyczne- suma skutków organizmów żywych. Wiele żywych organizmów wpływa na siebie bezpośrednio. Drapieżniki zjadają ofiary, owady piją nektar i przenoszą pyłek z kwiatu na kwiat, bakterie chorobotwórcze tworzą trucizny, które niszczą komórki zwierzęce. Ponadto organizmy wpływają na siebie pośrednio, zmieniając swoje środowisko. Na przykład martwe liście drzew tworzą ściółkę, która zapewnia siedlisko i pożywienie wielu organizmom.

Czynnik antropogeniczny- wszelka różnorodna działalność człowieka, która prowadzi do zmian w przyrodzie jako siedlisku wszystkich żywych organizmów lub bezpośrednio wpływa na ich życie.

Optimum biologiczne. W przyrodzie często zdarza się, że niektórych czynników środowiskowych jest pod dostatkiem (na przykład woda i światło), podczas gdy innych (na przykład azot) jest w niewystarczających ilościach. Czynniki zmniejszające żywotność organizmu nazywane są czynnikami ograniczającymi. Na przykład pstrąg potokowy żyje w wodzie o zawartości tlenu co najmniej 2 mg/l. Gdy zawartość tlenu w wodzie jest mniejsza niż 1,6 mg/l, pstrąg ginie. Tlen jest czynnikiem ograniczającym dla pstrągów.

W rezultacie dla każdego organizmu istnieje najodpowiedniejsza kombinacja czynników abiotycznych i biotycznych, optymalna dla jego wzrostu, rozwoju i rozmnażania. Najlepsza kombinacja warunków nazywana jest optymalnym biologicznym. Identyfikacja optymalnego biologicznego oraz znajomość wzorców oddziaływania czynników środowiskowych ma ogromne znaczenie praktyczne. Umiejętne utrzymywanie optymalnych warunków życia roślin i zwierząt rolniczych pozwala na zwiększenie ich produktywności.

Wpływ głównych czynników abiotycznych na organizmy żywe. Każde środowisko ma swój własny zestaw czynników abiotycznych. Niektóre z nich odgrywają ważną rolę we wszystkich trzech głównych środowiskach (gleba, woda, ziemia) lub w dwóch.

Temperatura i jej wpływ na procesy biologiczne Temperatura jest jednym z najważniejszych czynników abiotycznych. Po pierwsze, działa wszędzie i przez cały czas. Po drugie, temperatura wpływa na szybkość wielu procesów fizycznych i reakcji chemicznych, w tym procesów zachodzących w organizmach żywych i ich komórkach. Gdy temperatura wzrasta do pewnej granicy, szybkość reakcji wzrasta, a wraz z dalszym wzrostem temperatury gwałtownie spada. Dlatego temperatura wpływa na szybkość różnych procesów fizjologicznych, od trawienia po przewodzenie impulsów nerwowych. Zbyt niska lub zbyt wysoka temperatura jest szkodliwa dla komórek.

Fizjologiczny dostosowanie. W oparciu o procesy fizjologiczne wiele organizmów może zmieniać temperaturę ciała w określonych granicach. Zdolność ta nazywa się termoregulacją. Termoregulacja zazwyczaj sprowadza się do utrzymywania temperatury ciała na bardziej stałym poziomie niż temperatura otoczenia. Zwierzęta są bardziej zróżnicowane pod względem zdolności do termoregulacji. Wszystkie zwierzęta dzielą się na tej podstawie na zimnokrwiste i stałocieplne.

Temperatura ciała zwierząt zmiennocieplnych zmienia się wraz ze zmianami temperatury otoczenia. Zwierzęta ciepłokrwiste, dzięki obecności takich aromatów jak czterokomorowe serce, mechanizmy termoregulacyjne (pióro i sierść, tkanka tłuszczowa itp.), są w stanie utrzymać stałą temperaturę ciała nawet przy jej silnych wahaniach.

Wpływ wilgotność na organizmy lądowe. Wszystkie żywe organizmy potrzebują wody. Reakcje biochemiczne zachodzące w komórkach zachodzą w płynnym ośrodku. Woda służy jako „uniwersalny rozpuszczalnik” dla organizmów żywych; składniki odżywcze, hormony są transportowane w postaci rozpuszczonej, usuwane są szkodliwe produkty przemiany materii itp. Podwyższona lub obniżona wilgotność pozostawia ślad na wyglądzie zewnętrznym i wewnętrznej strukturze organizmów. Zatem w warunkach niedostatecznej wilgoci (stepy, półpustynie, pustynie) powszechne są rośliny kserofityczne. Wykształciły one przystosowania do stałego lub chwilowego braku wilgoci w glebie lub powietrzu, co wynika z ich cech anatomicznych, morfologicznych i fizjologicznych. Tak więc wieloletnie rośliny pustynne mają silnie rozwinięte korzenie, czasami bardzo długie (kolce wielbłąda do 16 m), sięgające warstwy wilgotnej lub silnie rozgałęzione.

Rola światła w życiu heterotrofów. Dla wielu drobnoustrojów i niektórych zwierząt bezpośrednie światło słoneczne jest szkodliwe. Heterotrofy to organizmy, które zużywają gotowe substancje organiczne i nie są w stanie syntetyzować ich z substancji nieorganicznych. Światło odgrywa ważną rolę w życiu większości zwierząt. Zwierzęta poruszające się za pomocą wzroku są przystosowane do określonych warunków oświetleniowych. Dlatego prawie wszystkie zwierzęta mają wyraźny dzienny rytm aktywności i są zajęte poszukiwaniem pożywienia o określonych porach dnia. Wiele owadów i ptaków, podobnie jak ludzie, potrafi zapamiętać położenie Słońca i wykorzystać je jako wskazówkę przy odnajdywaniu drogi powrotnej. Dla wielu zwierząt planktonowych zmiany oświetlenia stanowią bodziec powodujący migracje pionowe. Zwykle nocą małe zwierzęta planktonowe unoszą się do górnych warstw, które są cieplejsze i bogatsze w pożywienie, a w ciągu dnia schodzą na głębokość.

Fotoperiodyzm. Zmiana pór roku odgrywa ważną rolę w życiu większości organizmów. Wraz ze zmianą pór roku zmienia się wiele czynników środowiskowych: temperatura, ilość opadów itp. Jednak najbardziej naturalnie zmienia się długość godzin dziennych. Dla wielu organizmów zmiany długości dnia sygnalizują zmianę pór roku. Reagując na zmiany długości dnia, organizmy przygotowują się do warunków nadchodzącej pory roku. Te reakcje na zmiany długości dnia nazywane są reakcjami fotoperiodycznymi lub fotoperiodyzmem. Długość dnia determinuje czas kwitnienia i innych procesów zachodzących w roślinach. U wielu zwierząt słodkowodnych skrócenie dni jesienią powoduje tworzenie się jaj spoczynkowych i cyst, które przeżywają zimę. W przypadku ptaków wędrownych skrócenie godzin dziennych jest sygnałem do rozpoczęcia migracji. U wielu ssaków dojrzewanie gonad i sezonowość reprodukcji zależą od długości dnia. Jak wykazały ostatnie badania, u wielu osób żyjących w strefie umiarkowanej krótki fotoperiod w zimie powoduje zaburzenie nerwowe – depresję. Aby wyleczyć tę chorobę, wystarczy codziennie przez pewien czas oświetlać osobę jasnym światłem.