Kljub raznolikosti dejavnikov obstajajo splošni vzorci njihovega delovanja in odzivov telesa.
1. Zakon optimuma : Vsak dejavnik ima strogo določene meje pozitivnega vpliva na živ organizem.
Ugodna sila vpliva dejavnika se imenuje optimalno območje. Nezadostno ali prekomerno delovanje faktorja negativno vpliva na delovanje telesa. Čim močneje odstopa učinek dejavnika, tem bolj je izražen njegov zaviralni učinek (cona pesimuma). Najvišje in najmanjše vrednosti prenosljivega faktorja – kritične točke, onkraj katerega postane obstoj organizma nemogoč. Meje vzdržljivosti vrste glede na neki dejavnik sestavljajo njeno ekološka valenca.
Vrste se med seboj razlikujejo po vrednostih ekološke valence in legi optimalnega območja. Primeri:
Pri samici navadnega nemalarijskega komarja je optimalna temperatura za odlaganje jajčec +20°. Pri +15° in +30° je proces odlaganja jajc zatrt, pri +10° in +35° pa se popolnoma ustavi.
Za polarne ribe je optimalna temperatura 0°, meje vzdržljivosti pa od –2° do +2°.
Modrozelene alge, ki živijo v gejzirjih, imajo temperaturni optimum +85°, meje vzdržljivosti pa od +84° do +86°.
Vrste s široko ekološko valenco označimo z dodajanjem predpone evry- na ime faktorja, na primer evritermno - glede na temperaturo, evrihalino - glede na slanost vode, evritermno - glede na tlak. Vrste z ozko ekološko valenco imenujemo s predpono steno- , dodamo tudi ime faktorja: stenotermičen, stenohalin, stenobat.
Vrste, ki imajo široko ekološko valenco glede na številne dejavnike, imenujemo evribionti, ozko pa stenobionti.
2. Pravilo omejevalnih faktorjev. V naravi na organizme hkrati vpliva cel kompleks okoljskih dejavnikov v različnih kombinacijah in z različno močjo. Med njimi je težko ločiti najpomembnejše od nepomembnega, odvisno je od moči vpliva vsakega.
Omejevanje je dejavnik, katerega intenziteta se kvalitativno ali kvantitativno trenutno približuje ali presega kritične vrednosti.
Pravilo omejevalnih faktorjev: Najpomembnejši dejavnik je tisti, ki najbolj odstopa od optimalnih vrednosti za telo.
Posebnih omejevalnih dejavnikov v naravi ni, zato lahko vsak izmed dejavnikov postane omejujoč. Njihova narava je različna: abiotska, biotska in antropogena.
Upoštevajte temperaturo kot omejevalni dejavnik. Omejitveni dejavnik pri razširjenosti bukve v Evropi je nizka januarska temperatura, zato se severne meje njenega razširjenosti ujemajo z januarsko izotermo –2 o C. Losa v Skandinaviji najdemo veliko severneje kot v Sibiriji, kjer so zimske temperature so nižje. Korale, ki tvorijo grebene, živijo samo v tropih pri temperaturi vode vsaj 20 °C.
Podnebni in talni dejavniki določajo območje razširjenosti rastlin in njihovo produktivnost.
V zvezi s človekom je lahko omejitveni dejavnik vsebnost vitaminov (C, D), mikroelementov (jod) v živilih.
3. Medsebojno delovanje dejavnikov: Optimalno območje je odvisno od kombinacije dejavnikov, ki delujejo na telo.
Primeri: pri optimalnih temperaturah živali lažje prenašajo pomanjkanje hrane. Zadostna količina hrane omogoča, da živali lažje prenašajo nizke temperature in vlago.
Znano je, da človek lažje prenaša toploto pri nizki kot pri visoki vlažnosti. Zmanjšanje vlažnosti lahko vodi do povečanja ekološke valence vrste glede na temperaturo. Človek zdrži temperaturo +126°C 45 minut brez posledic za zdravje, vendar z zelo nizko vlažnostjo. Nizke temperature ljudje v vetrovnem vremenu slabše prenašajo. Kombinacija uživanja alkohola in nizke temperature zraka povzroči hitro podhladitev telesa in ozebline delov telesa. Ta vzorec v medicini upoštevajo pri predpisovanju zdravil; na primer, zdravila, ki znižujejo visok krvni tlak, so učinkovitejša, če zmanjšamo vnos soli.
4. Dvoumnost učinkov dejavnikov na različne funkcije telesa: Vsak okoljski dejavnik ima drugačen učinek na različne telesne funkcije.
Ko se temperatura dvigne na 40 ° C, se metabolizem hladnokrvnih kuščarjev poveča, hkrati pa se motorična aktivnost močno zavre.
Kljub veliki raznolikosti okoljskih dejavnikov je v naravi njihovega vpliva na organizme in v odzivih živih bitij mogoče prepoznati številne splošne vzorce.
1. Zakon optimuma.
Vsak dejavnik ima določene meje pozitivnega vpliva na organizme (slika 1). Rezultat spremenljivega dejavnika je odvisen predvsem od moči njegove manifestacije. Tako nezadostno kot prekomerno delovanje dejavnika negativno vpliva na življenjsko aktivnost posameznika. Blagodejna sila vpliva se imenuje območje optimalnega okoljskega faktorja ali preprosto optimalno za organizme te vrste. Večje kot je odstopanje od optimuma, izrazitejši je zaviralni učinek tega dejavnika na organizme. (območje pesimuma). Največja in najmanjša prenosljiva vrednost faktorja sta kritične točke, zadaj onkraj katerega obstoj ni več mogoč, nastopi smrt. Meje vzdržljivosti med kritičnimi točkami imenujemo ekološka valenca živa bitja v odnosu do določenega dejavnika okolja.
riž. 1. Shema delovanja okoljskih dejavnikov na žive organizme
Predstavniki različnih vrst se med seboj močno razlikujejo tako po položaju optimuma kot po ekološki valenci. Na primer, polarne lisice v tundri lahko prenesejo nihanja temperature zraka v območju več kot 80 °C (od +30 do -55 °C), medtem ko lahko toplovodni raki Copilia mirabilis prenesejo spremembe temperature vode v območju ne več kot 6 °C (od +23 do +29 °C). Enaka moč manifestacije dejavnika je lahko optimalna za eno vrsto, pesimalna za drugo in presega meje vzdržljivosti za tretjo (slika 2).
Široko ekološko valenco vrste glede na abiotske okoljske dejavnike označimo z dodajanjem predpone "eury" imenu dejavnika. Evritermno vrste, ki prenašajo znatna temperaturna nihanja, Evribati- široko območje tlaka, evrihalin- različne stopnje slanosti okolja.
riž. 2. Položaj optimalnih krivulj na temperaturni lestvici za različne vrste:
1, 2 - stenotermne vrste, kriofili;
3-7 - evritermne vrste;
8, 9 - stenotermne vrste, termofili
Nezmožnost prenašanja znatnih nihanj faktorja ali ozke okoljske valence je označena s predpono "steno" - stenothermic, stenobate, stenohaline vrste itd. V širšem smislu imenujemo vrste, katerih obstoj zahteva strogo določene okoljske pogoje stenobiontični, in tiste, ki se lahko prilagajajo različnim okoljskim razmeram - evribiont.
Pogoji, ki se približujejo kritičnim točkam zaradi enega ali več dejavnikov hkrati, se imenujejo ekstremno.
Položaj optimalnih in kritičnih točk na faktorskem gradientu se lahko premakne znotraj določenih meja z delovanjem okoljskih pogojev. To se redno pojavlja pri mnogih vrstah ob menjavi letnih časov. Pozimi, na primer, vrabci prenesejo hude zmrzali, poleti pa poginejo zaradi ohlajanja pri temperaturah tik pod ničlo. Pojav premika optimuma glede na kateri koli dejavnik se imenuje aklimatizacija. Temperaturno gledano je to poznan proces toplotnega utrjevanja telesa. Privajanje na temperaturo zahteva precej časa. Mehanizem je sprememba encimov v celicah, ki katalizirajo iste reakcije, vendar pri različnih temperaturah (t.i. izoencimi). Vsak encim je kodiran s svojim genom, zato je potrebno nekatere gene izklopiti in druge aktivirati, transkripcijo, translacijo, sestavo zadostne količine novih beljakovin itd. Celoten proces v povprečju traja približno dva tedna in je stimuliran s spremembami v okolju. Privajanje ali utrjevanje je pomembna prilagoditev organizmov, ki se pojavi v postopno bližajočih se neugodnih razmerah ali ob vstopu na ozemlja z drugačnim podnebjem. V teh primerih je sestavni del splošnega procesa aklimatizacije.
2. Nejasnost vpliva faktorja na različne funkcije.
Vsak dejavnik drugače vpliva na različne telesne funkcije (slika 3). Optimum za nekatere procese je lahko pesimum za druge. Tako temperatura zraka od +40 do +45 ° C pri hladnokrvnih živalih močno poveča hitrost presnovnih procesov v telesu, vendar zavira motorično aktivnost in živali padejo v toplotni stupor. Za mnoge ribe je temperatura vode, ki je optimalna za zorenje reproduktivnih produktov, neugodna za drstenje, ki se pojavi pri drugačnem temperaturnem območju.
riž. 3. Shema odvisnosti fotosinteze in dihanja rastlin od temperature (po V. Larcherju, 1978): t min, t opt, t max- minimalna, optimalna in maksimalna temperatura za rast rastlin (zasenčeno območje)
Življenjski cikel, v katerem organizem v določenih obdobjih opravlja predvsem določene funkcije (prehrana, rast, razmnoževanje, naselitev itd.), Je vedno skladen s sezonskimi spremembami kompleksa okoljskih dejavnikov. Mobilni organizmi lahko tudi spreminjajo habitate, da uspešno opravljajo vse svoje vitalne funkcije.
3. Raznolikost individualnih reakcij na dejavnike okolja. Stopnja vzdržljivosti, kritične točke, optimalna in pesimalna cona posameznih osebkov ne sovpadajo. To variabilnost določajo tako dedne lastnosti posameznikov kot spol, starost in fiziološke razlike. Na primer, metulj mlinskega molja, enega od škodljivcev moke in žitnih izdelkov, ima kritično najnižjo temperaturo za gosenice -7 °C, za odrasle oblike -22 °C in za jajca -27 °C. Mraz do -10 °C uniči gosenice, ni pa nevaren za odrasle in jajčeca tega škodljivca. Posledično je ekološka valenca vrste vedno širša od ekološke valence vsakega posameznega osebka.
4. Relativna neodvisnost prilagajanja organizmov na različne dejavnike. Stopnja tolerance na kateri koli dejavnik ne pomeni ustrezne ekološke valence vrste glede na druge dejavnike. Na primer, ni nujno, da so vrste, ki prenašajo velika nihanja temperature, tudi sposobne prenašati velike nihanja vlažnosti ali slanosti. Evritermne vrste so lahko stenohalne, stenobatne ali obratno. Ekološke valence vrste glede na različne dejavnike so lahko zelo različne. To ustvarja izjemno pestrost prilagoditev v naravi. Niz okoljskih valenc glede na različne dejavnike okolja je ekološki spekter vrste.
5. Neskladje v ekoloških spektrih posameznih vrst. Vsaka vrsta je specifična po svojih ekoloških sposobnostih. Tudi med vrstami, ki so si v svojih načinih prilagajanja na okolje podobne, obstajajo razlike v odnosu do nekaterih posameznih dejavnikov.
riž. 4. Spremembe udeležbe posameznih rastlinskih vrst v travniških sestojih v odvisnosti od vlage (po L. G. Ramensky et al., 1956): 1 - travniška detelja; 2 - navadni rman; 3 - Delavinova klet; 4 - travniška modra trava; 5 - bilnica; 6 - prava posteljnina; 7 - zgodnji šaš; 8 - travniška sladica; 9 - pelargonija; 10 - poljski grm; 11 - kratkonosni salsify
Pravilo ekološke individualnosti vrst formuliral ruski botanik L. G. Ramensky (1924) v zvezi z rastlinami (slika 4), nato pa je bila široko potrjena z zoološkimi raziskavami.
6. Interakcija dejavnikov. Optimalno območje in meje vzdržljivosti organizmov glede na kateri koli dejavnik okolja se lahko premaknejo glede na moč in v kakšni kombinaciji sočasno delujejo drugi dejavniki (slika 5). Ta vzorec se imenuje interakcija dejavnikov. Na primer, toploto je lažje prenašati v suhem kot v vlažnem zraku. Nevarnost zmrzali je veliko večja v hladnem vremenu z močnim vetrom kot v mirnem vremenu. Tako ima isti dejavnik v kombinaciji z drugimi različne vplive na okolje. Nasprotno, isti okoljski rezultat je mogoče doseči na različne načine. Na primer, venenje rastlin je mogoče ustaviti tako s povečanjem količine vlage v tleh kot z znižanjem temperature zraka, kar zmanjša izhlapevanje. Ustvari se učinek delne zamenjave faktorjev.
riž. 5. Smrtnost jajčec borove sviloprejke Dendrolimus pini pri različnih kombinacijah temperature in vlažnosti
Hkrati ima medsebojna kompenzacija okoljskih dejavnikov določene meje in enega od njih ni mogoče popolnoma nadomestiti z drugim. Popolna odsotnost vode ali vsaj enega od osnovnih elementov mineralne prehrane onemogoča življenje rastline kljub najugodnejšim kombinacijam drugih pogojev. Ekstremnega primanjkljaja toplote v polarnih puščavah ni mogoče nadomestiti niti z obilico vlage niti s 24-urno osvetlitvijo.
Ob upoštevanju vzorcev medsebojnega delovanja okoljskih dejavnikov v kmetijski praksi je mogoče spretno vzdrževati optimalne življenjske razmere za gojene rastline in domače živali.
7. Pravilo omejitvenih faktorjev. Možnosti za obstoj organizmov omejujejo predvsem tisti dejavniki okolja, ki so najbolj oddaljeni od optimuma. Če se vsaj eden od dejavnikov okolja približa ali preseže kritične vrednosti, potem kljub optimalni kombinaciji drugih pogojev posameznikom grozi smrt. Vsi dejavniki, ki močno odstopajo od optimuma, v določenih časovnih obdobjih pridobijo izjemen pomen v življenju vrste ali njenih posameznih predstavnikov.
Omejevalni okoljski dejavniki določajo geografsko razširjenost vrste. Narava teh dejavnikov je lahko drugačna (slika 6). Tako lahko gibanje vrste proti severu omejuje pomanjkanje toplote, v sušne predele pa pomanjkanje vlage ali previsoke temperature. Biotski odnosi so lahko tudi omejevalni dejavniki za razširjenost, na primer zasedba ozemlja s strani močnejšega konkurenta ali pomanjkanje opraševalcev za rastline. Tako je opraševanje fig v celoti odvisno od ene same vrste žuželk – ose Blastophaga psenes. Domovina tega drevesa je Sredozemlje. Fige, ki so jih prinesli v Kalifornijo, niso obrodile, dokler niso tja naselili os opraševalcev. Razširjenost stročnic na Arktiki omejuje razširjenost čmrljev, ki jih oprašujejo. Na otoku Dikson, kjer ni čmrljev, stročnic ni, čeprav je zaradi temperaturnih razmer obstoj teh rastlin tam še vedno dovoljen.
riž. 6. Globoka snežna odeja je omejitveni dejavnik pri razširjenosti jelenjadi (po G. A. Novikovu, 1981)
Da bi ugotovili, ali vrsta lahko obstaja na določenem geografskem območju, je treba najprej ugotoviti, ali kakšni okoljski dejavniki presegajo meje njene ekološke valence, zlasti v najbolj ranljivem obdobju razvoja.
Identifikacija omejevalnih dejavnikov je v kmetijski praksi zelo pomembna, saj lahko z usmeritvijo glavnih naporov v njihovo odpravo hitro in učinkovito povečamo donos rastlin ali produktivnost živali. Tako lahko na močno kislih tleh pridelek pšenice nekoliko povečamo z uporabo različnih agrotehničnih vplivov, najboljši učinek pa bomo dosegli le z apnenjem, ki bo odstranilo omejujoče učinke kislosti. Poznavanje omejitvenih dejavnikov je tako ključno za obvladovanje življenjskih aktivnosti organizmov. V različnih življenjskih obdobjih posameznikov delujejo različni okoljski dejavniki kot omejitveni dejavniki, zato je potrebno spretno in stalno uravnavanje življenjskih pogojev kulturnih rastlin in živali.
| |
2.2. Prilagoditve organizmov2.4. Načela ekološke klasifikacije organizmov
Biotski dejavniki.
Biotski dejavniki so skupek vplivov življenjske aktivnosti enih organizmov na življenjske aktivnosti drugih, pa tudi na neživo naravo.
Razvrstitev biotskih interakcij:
1. Nevtralnost - nobena populacija ne vpliva na drugo.
2. Tekmovanje je uporaba virov (hrana, voda, svetloba, prostor) s strani enega organizma, ki s tem zmanjša razpoložljivost tega vira za drug organizem.
Konkurenca je lahko znotrajvrstna in medvrstna. Če je velikost populacije majhna, je znotrajvrstna konkurenca šibka in virov je na voljo v izobilju. Pri visoki gostoti populacije intenzivna intraspecifična konkurenca zmanjša razpoložljivost virov na raven, ki zavira nadaljnjo rast, s čimer se uravnava velikost populacije.
Medvrstna konkurenca je interakcija med populacijami, ki negativno vpliva na njihovo rast in preživetje. Ko so v Veliko Britanijo iz Severne Amerike prinesli karolinsko veverico, se je število navadnih veveric zmanjšalo, ker. veverica Carolina se je izkazala za bolj konkurenčno.
Konkurenca je lahko neposredna in posredna.
Neposredna je intraspecifična konkurenca, povezana z bojem za življenjski prostor, zlasti zaščito posameznih območij pri pticah ali živalih, izražena v neposrednih trkih. V primeru pomanjkanja virov je mogoče jesti živali lastne vrste (volkovi, risi, hrošči, pajki, podgane, ščuke, ostriži itd.)
Posredno - med grmičevjem in zelnatimi rastlinami v Kaliforniji. Vrsta, ki se prva usede, izključi drugo vrsto. Hitro rastoče trave z globokimi koreninami so zmanjšale vsebnost vlage v tleh na ravni, neprimerne za grmičevje. In visoki grmi so senčili trave in jim zaradi pomanjkanja svetlobe onemogočali rast.
Znotraj lastnika. Virusi, bakterije, primitivne glive – rastline. Črvi so živali. Visoka rodnost. Ne vodi do smrti lastnika, ampak zavira vitalne procese
4. Predatorstvo - prehranjevanje enega organizma (plena) s strani drugega organizma (plenilca).
Plenilci lahko jedo rastlinojede in tudi šibke plenilce. Plenilci imajo širok izbor hrane in zlahka prehajajo z enega plena na drugega, bolj dostopnega.
Plenilci pogosto napadajo šibek plen. Mink uniči bolne in stare pižmovke, vendar ne napada odraslih posameznikov.
Med populacijami plena in plenilcev se ohranja ekološko ravnovesje.
5. Simbioza je sobivanje dveh organizmov različnih vrst, pri katerem imata organizma koristi drug drugemu. Glede na stopnjo partnerstva je simbioza:
Komenzalizem - en organizem se prehranjuje na račun drugega, ne da bi ga poškodoval. Rak - morska vetrnica. Morska vetrnica se pritrdi na lupino in jo zaščiti pred sovražniki ter se hrani z ostanki hrane.
Mutualizem - oba organizma imata koristi, vendar drug brez drugega ne moreta obstajati. Lišaj - goba + alga. Gliva varuje alge, alge pa hranijo njo.
V naravnih razmerah ena vrsta ne bo povzročila uničenja druge vrste.
Splošni vzorci delovanja dejavnikov okolja
Zaradi izjemne raznolikosti okoljskih dejavnikov se različne vrste organizmov, ki doživljajo njihov vpliv, nanj različno odzivajo, vendar je mogoče prepoznati številne splošne zakonitosti (vzorce) delovanja okoljskih dejavnikov. Poglejmo si nekatere od njih.
1. Zakon optimuma je izražen v dejstvu, da ima vsak okoljski dejavnik meje pozitivnega vpliva na žive organizme.
Vpliv okoljskih dejavnikov se nenehno spreminja. Samo na določenih mestih na planetu so vrednosti nekaterih bolj ali manj konstantne (konstantne). Na primer: na dnu oceanov, v globinah jam so temperaturni in vodni režimi ter svetlobni pogoji razmeroma stalni.
Razmislimo o delovanju zakona optimuma na konkretnem primeru: živali in rastline ne prenašajo tako ekstremne vročine kot hude zmrzali; povprečne temperature so zanje optimalne - tako imenovano optimalno območje. Večje kot je odstopanje od optimuma, bolj ta dejavnik okolja zavira vitalno aktivnost organizma. To območje se imenuje območje pesimuma. Ima kritične točke - "največja vrednost faktorja" in "najmanjša vrednost faktorja"; čez njihove meje pride do smrti organizmov. Razdalja med najmanjšo in največjo vrednostjo faktorja se imenuje ekološka valenca ali toleranca organizma (slika 1).
Primer manifestacije tega zakona: jajčeca glist se razvijejo pri t° = 12-36°, optimalna temperatura za njihov razvoj pa je t° = 30°. To pomeni, da je ekološka toleranca okroglih črvov glede na temperaturo od 12 ° do 36 °.
Glede na naravo tolerance so naslednje vrste:
Eurybiont - ima široko ekološko valenco glede na abiotske dejavnike okolja; Razdeljeni so na evritermne (prenašajo znatna temperaturna nihanja), evribatne (prenašajo širok razpon indikatorjev tlaka) in evrihaline (prenašajo različne stopnje okoljske slanosti).
Stenobiont - ne more prenašati znatnih nihanj v manifestaciji dejavnika (na primer, polarni medvedi in plavutonožci, ki živijo pri nizkih temperaturah, so stenotermični).
2. Zakon o ekološki individualnosti vrst je leta 1924 oblikoval ruski botanik L.G. Ramensky: ekološki spektri (toleranca) različnih vrst se ne ujemajo; vsaka vrsta je po svojih ekoloških sposobnostih specifična. Ta zakon je mogoče ponazoriti na sl. 2.
3. Zakon omejitvenega (omejevalnega) faktorja pravi, da je za telo najpomembnejši dejavnik, ki najbolj odstopa od svoje optimalne vrednosti. Zakon je leta 1905 uvedel angleški znanstvenik Blacker.
Prav od tega minimalno (ali maksimalno) zastopanega dejavnika okolja v danem trenutku je odvisno preživetje organizma. Včasih so lahko drugi dejavniki omejujoči. Tekom svojega življenja se posamezniki vrst srečujejo z različnimi omejitvami svojih življenjskih aktivnosti. Tako je dejavnik, ki omejuje širjenje jelenjadi, globina snežne odeje; metulji zimske ščitnice (škodljivec zelenjave in žitnih posevkov) - zimske temperature itd.
Ta zakon se upošteva v kmetijski praksi. Nemški kemik J. Liebig je ugotovil, da je produktivnost kulturnih rastlin v prvi vrsti odvisna od hranila (mineralni element), ki je v tleh najslabše zastopan. Na primer, če fosfor v tleh vsebuje le 20% zahtevane norme in kalcij - 50%, bo omejevalni dejavnik pomanjkanje fosforja; Najprej je treba v tla dodati gnojila, ki vsebujejo fosfor.
J. Liebig je to pravilo imenoval »pravilo minimuma«, saj je preučeval učinek nezadostnih odmerkov gnojil. Kasneje se je izkazalo, da tudi presežek mineralnih soli v popku zmanjša pridelek, saj to moti sposobnost korenin, da absorbirajo solne raztopine.
Omejevalni okoljski dejavniki določajo geografsko razširjenost vrste. Narava teh dejavnikov je lahko drugačna. Tako lahko gibanje vrste proti severu omejuje pomanjkanje toplote, v sušne predele pa pomanjkanje vlage ali previsoke temperature. Biotski odnosi so lahko tudi omejevalni dejavniki za razširjenost, na primer zasedba ozemlja s strani močnejšega konkurenta ali pomanjkanje opraševalcev za rastline. Tako je opraševanje fig v celoti odvisno od ene same vrste žuželk – ose Blastophaga psenes. Domovina tega drevesa je Sredozemlje. Fige, ki so bile vnesene v Kalifornijo, niso obrodile sadov, dokler niso tja naselili os opraševalcev. Razširjenost stročnic na Arktiki omejuje razširjenost čmrljev, ki jih oprašujejo. Na otoku Dikson, kjer ni čmrljev, stročnic ni, čeprav je zaradi temperaturnih razmer obstoj teh rastlin tam še vedno dovoljen.
Da bi ugotovili, ali vrsta lahko obstaja na določenem geografskem območju, je treba najprej ugotoviti, ali kateri koli okoljski dejavniki presegajo meje njene ekološke valence, zlasti v najbolj ranljivem obdobju razvoja.
Identifikacija omejevalnih dejavnikov je v kmetijski praksi zelo pomembna, saj lahko z usmeritvijo glavnih naporov v njihovo odpravo hitro in učinkovito povečamo donos rastlin ali produktivnost živali. Tako lahko na močno kislih tleh pridelek pšenice nekoliko povečamo z uporabo različnih agrotehničnih vplivov, najboljši učinek pa bomo dosegli le z apnenjem, ki bo odstranilo omejujoče učinke kislosti. Poznavanje omejitvenih dejavnikov je tako ključno za obvladovanje življenjskih aktivnosti organizmov. V različnih življenjskih obdobjih posameznikov delujejo različni okoljski dejavniki kot omejitveni dejavniki, zato je potrebno spretno in stalno uravnavanje življenjskih pogojev kulturnih rastlin in živali.
4. Zakon dvoumnega delovanja: delovanje vsakega dejavnika okolja je na različnih stopnjah razvoja organizma dvoumno. Primeri njegove manifestacije so lahko naslednji podatki:
Za razvoj paglavcev je voda nujna, za odraslo žabo pa ni nujen pogoj;
Najnižja kritična temperatura za odrasle molje je -22 °, za gosenice te vrste pa je kritična temperatura t = -7 °.
Vsak dejavnik drugače vpliva na različne telesne funkcije. Optimum za nekatere procese je lahko pesimum za druge. Tako temperatura zraka od +40 do +45 ° C pri hladnokrvnih živalih močno poveča hitrost presnovnih procesov v telesu, vendar zavira motorično aktivnost in živali padejo v toplotni stupor. Za mnoge ribe je temperatura vode, ki je optimalna za zorenje reproduktivnih produktov, neugodna za drstenje, ki se pojavi pri drugačnem temperaturnem območju.
Življenjski cikel, v katerem organizem v določenih obdobjih opravlja predvsem določene funkcije (prehrana, rast, razmnoževanje, naselitev itd.), Je vedno skladen s sezonskimi spremembami kompleksa okoljskih dejavnikov. Mobilni organizmi lahko tudi spreminjajo habitate, da uspešno opravljajo vse svoje vitalne funkcije.
5. Zakon o neposrednih in posrednih dejavnikih: okoljski dejavniki se glede na njihov vpliv na organizme delijo na neposredne in posredne.
Neposredni dejavniki okolja delujejo na organizme neposredno, neposredno (veter, dež ali sneg, sestava mineralnih sestavin tal itd.).
Posredni okoljski dejavniki delujejo posredno, prerazporejajo neposredne dejavnike. Na primer: relief (posredni dejavnik) "prerazporedi" delovanje neposrednih dejavnikov, kot so veter, padavine, hranila; fizikalne lastnosti tal (mehanska sestava, vlaga itd.) kot posredni dejavniki »prerazporedijo« delovanje neposrednih dejavnikov - kemijske lastnosti.
6. Zakon interakcije dejavnikov okolja: optimalno območje in meje vzdržljivosti organizmov glede na kateri koli dejavnik se lahko premaknejo glede na kombinacijo, s katerimi drugimi dejavniki se izvaja vpliv.
Tako toploto lažje prenašamo v suhem kot v vlažnem zraku; slabše prenaša zmrzal v kombinaciji z vetrovnim vremenom itd.
Ta vzorec se upošteva v kmetijski praksi za vzdrževanje optimalnih življenjskih pogojev za gojene rastline. Na primer, ko grozi zmrzal na tleh, ki se v srednjem pasu pojavi tudi maja, rastline ponoči obilno zalivamo.
7. V. Shelfoldov zakon tolerance.
Najbolj popolno in v najsplošnejši obliki celotno kompleksnost okoljskih dejavnikov na organizem odraža zakon tolerance: odsotnost ali nezmožnost blaginje določa pomanjkanje (v kvalitativnem ali kvantitativnem smislu) ali, nasprotno, presežek. katerega koli od številnih dejavnikov, katerih raven je lahko blizu meja, ki jih določeni organizem prenaša. Ti dve meji se imenujeta tolerančni meji.
Glede na delovanje enega dejavnika lahko ta zakon ponazorimo takole: določen organizem je sposoben obstoja pri temperaturah od -5°C do 25°C, tj. njegovo tolerančno območje je znotraj teh temperatur. Organizmi, katerih življenje zahteva pogoje, omejene na ozek razpon temperaturne tolerance, se imenujejo stenotermni, tisti, ki lahko živijo v širokem razponu temperatur, pa evritermni.
Podobno kot temperatura delujejo tudi drugi omejevalni dejavniki, organizme pa glede na naravo njihovega vpliva imenujemo stenobionti oziroma evribionti. Na primer, pravijo: organizem je stenobiotičen glede na vlago ali evribiontski glede na podnebne dejavnike. Organizmi, ki so evribionti glavnim podnebnim dejavnikom, so najbolj razširjeni na Zemlji.
Razpon tolerance organizma ne ostane konstanten – zoži se na primer, če je kateri od dejavnikov blizu katere koli meje, ali med razmnoževanjem organizma, ko številni dejavniki postanejo omejujoči. To pomeni, da se lahko narava delovanja okoljskih dejavnikov pod določenimi pogoji spremeni, tj. lahko omejuje ali pa ne.
9. Razvrstitev živih organizmov po naravi prehrane (avtotrofi, heterotrofi, miksotrofi), po načinu pridobivanja hrane. Življenjske oblike rastlin (fanerofiti, kamefiti, kriptofiti itd.). Življenjske oblike živali. Razvrstitev organizmov po udeležbi v biološkem krogu (proizvajalci, konzumenti, razkrojevalci).
Sodobne predstave o populacijah rastlin in živali. Klasifikacija in struktura populacij. Populacijska dinamika.
Določene vrste zunanje strukture, ki so nastale kot prilagoditve na ekološke razmere habitata, imenujemo življenjske oblike organizmov.
Med prilagoditvami organizmov na okoljske razmere, ki so nastale kot posledica evolucije, so najbolj očitne prilagoditve (prilagoditve), ki se kažejo v značilnostih zunanje strukture rastlin in živali. Imenujejo se morfološki (iz grške besede morphe? oblika). Določene vrste zunanje zgradbe, ki so nastale kot prilagoditve na ekološke razmere habitatov, imenujemo življenjske oblike organizmov.
Življenjske oblike rastlin in živali so zelo raznolike. Odlikuje jih kombinacija strukturnih značilnosti in življenjskega sloga. Katere so torej najbolj razširjene življenjske oblike rastlin? drevesa, grmičevje, zelišča. Slednje delimo na vodne in kopenske, med katerimi pa ločimo tudi različne oblike. Živahne primere prilagajanja težkim okoljskim razmeram zagotavljajo takšne življenjske oblike rastlin, kot so sukulente (v sušnih podnebjih), liane (s pomanjkanjem svetlobe), pritlikava drevesa in blazinaste rastline (v tundrah, visokogorju z nizkimi temperaturami in suhostjo z močno vetrovi).
Življenjske oblike živali ločimo glede na različne značilnosti za različne sistematske skupine. Tako je za živali ena glavnih značilnosti za prepoznavanje življenjskih oblik, poleg habitata, način gibanja (hoja, tek, skakanje, plavanje, plazenje). Značilne značilnosti zunanje zgradbe kopenskih skakalcev so na primer dolge zadnje okončine z močno razvitimi mišicami stegen, dolg rep in kratek vrat. Ti običajno vključujejo prebivalce odprtih prostorov: azijske jerboe, avstralske kenguruje, afriške skakače in druge poskočne sesalce, ki živijo na različnih celinah.
Življenjske oblike ptic se razlikujejo po vrsti njihovega habitata in načinu pridobivanja hrane, a pri ribah? predvsem po obliki telesa. Življenjske oblike prebivalcev rezervoarjev se razlikujejo tudi po vrsti njihovega habitata. Tako v vodnem stolpcu majhni organizmi tvorijo plankton (iz grškega planktos? tavajoč), to je skupek organizmov, ki živijo v suspenziji in se ne morejo upreti tokovom. Prebivalci tal tvorijo bentos (iz grščine bentos? globina). Posamezne življenjske oblike vključujejo organizme, ki živijo blizu površinskega sloja vode ali na različnih trdnih substratih.
Podobne življenjske oblike so nastale kot rezultat evolucije v podobnih ekoloških razmerah pri sistematično različnih organizmih: na primer kenguruji in jerboi, delfini in ribe, ptice in netopirji, črvi in kače itd.
Ni mogoče domnevati, da je živa narava, potem ko je v procesu evolucije doživela številne globoke spremembe in dosegla veliko raznolikost, zamrznila v nespremenjenem videzu. Kar naprej se spreminja. In ta sposobnost organizmov, da se spreminjajo, je najpomembnejši dejavnik, ki zagotavlja skladnost med organizmi in njihovim okoljem.
Populacija je skupek osebkov iste vrste, ki zasedajo določeno območje, se prosto križajo med seboj, imajo skupen izvor, genetsko osnovo in so v eni ali drugi meri izolirani od drugih populacij te vrste.
Najpomembnejša lastnost populacij je samorazmnoževanje. Tudi kljub prostorski ločenosti lahko populacije ohranijo svoj obstoj v določenem habitatu za nedoločen čas. So skupine osebkov iste vrste, ki so stabilne v času in prostoru. Izraz "populacija" ne velja za jato rib ali vrabcev. Takšne skupine lahko zlahka razpadejo pod vplivom zunanjih dejavnikov ali se pomešajo z drugimi. Z drugimi besedami, ne morejo se trajnostno razmnoževati. To je mogoče le za velike skupine, ki imajo osnovne lastnosti vrste in so zastopane z vsemi kategorijami osebkov, ki jo sestavljajo. To so na primer vsi ostriži v jezeru ali vsi borovci v gozdu.
Očitno se lahko sklopi pogojev v različnih habitatih nekoliko razlikujejo. Pod vplivom različnih pogojev lahko v posameznih populacijah nastanejo in se kopičijo lastnosti, ki jih razlikujejo med seboj. To se lahko kaže v majhnih odstopanjih v strukturi organizmov, ki pripadajo različnim populacijam, njihovih fizioloških kazalcih (spomnite se pojava aklimatizacije) in drugih značilnostih. Tako so populacije, tako kot posamezni organizmi, spremenljive. Tako kot med organizmi je tudi med populacijami nemogoče najti dve popolnoma enaki.
Spremenljivost je, kot že veste, najpomembnejši dejavnik evolucije. Variabilnost populacije poveča notranjo pestrost vrste. To pa povečuje odpornost vrste na lokalne (lokalne) spremembe življenjskih pogojev, omogoča prodor in uveljavitev v novih razmerah in območjih. Lahko rečemo, da obstoj v obliki populacij bogati vrsto, zagotavlja njeno celovitost in stalno samoohranjanje osnovnih lastnosti vrste.
Populacije, ki živijo v različnih delih območja razširjenosti vrste (splošno območje razširjenosti vrste), ne živijo izolirano. Ali sodelujejo s populacijami drugih vrst in z njimi tvorijo biotske skupnosti? integralni sistemi še višje ravni organiziranosti. V vsaki združbi ima populacija določene vrste dodeljeno vlogo, ki zaseda določeno ekološko nišo in skupaj s populacijami drugih vrst zagotavlja trajnostno delovanje združbe.
Ekologi, ki preučujejo ekološke sisteme, gledajo na populacije kot na njihov osnovni element. Z delovanjem populacij se ustvarjajo pogoji za življenje.
Naravo in stopnjo uporabe različnih vrst virov ne določajo posamezni organizmi, temveč populacije. Kroženje snovi in izmenjava energije med živo in neživo naravo sta odvisna od populacij. Skupna aktivnost populacij določa številne pomembne lastnosti biotskih združb in ekoloških sistemov.
Na podlagi navedenega lahko podamo širšo definicijo prebivalstva. Prebivalstvo? relativno izolirana skupina organizmov iste vrste, ki ima sposobnost samoohranjanja vrstnih lastnosti in opravlja določeno vlogo v skupnosti živih organizmov.
Populacija nima le bioloških lastnosti organizmov, ki jih sestavlja, ampak tudi lastne, ki so lastne samo tej skupini posameznikov kot celoti. Tako kot posamezen organizem tudi populacija raste, se izboljšuje in vzdržuje. Vendar pa lahko lastnosti skupine, na primer številčnost, plodnost, umrljivost, starostna sestava, označujejo samo celotno populacijo in ne veljajo za njene posamezne posameznike.
Organizmi, ki sestavljajo populacijo, so med seboj povezani z različnimi odnosi: skupaj sodelujejo pri razmnoževanju, lahko tekmujejo med seboj za določene vrste virov, lahko se med seboj prehranjujejo ali se skupaj branijo pred plenilcem. Notranji odnosi v populacijah so zelo zapleteni. Zato se reakcije posameznih osebkov na spremembe določenih okoljskih dejavnikov in reakcije prebivalstva pogosto ne ujemajo. Smrt posameznih organizmov (na primer zaradi plenilcev) lahko izboljša kvalitativno sestavo populacije (šibki poginejo, močni ostanejo) in poveča njeno številčno sposobnost samooskrbe. Tu se soočamo z enim zelo pomembnim pravilom, ki velja za ekološke objekte, sestavljene iz številnih elementov, ki so med seboj povezani z različnimi odnosi: stanja ekološkega objekta (naj bo to populacija, skupnost ali ekosistem) ni mogoče vedno presojati po stanju njenih posameznih elementov.
Demografski kazalci. Značilnosti populacije, kot so številčnost, rodnost, umrljivost in starostna sestava, imenujemo demografski kazalci. Njihovo poznavanje je zelo pomembno za razumevanje zakonitosti, ki urejajo življenje populacij in napovedovanje nenehnih sprememb, ki se v njih dogajajo.
Študija demografskih kazalnikov je zelo praktičnega pomena. Tako je pri spravilu lesa zelo pomembno poznavanje stopnje obnove gozda, da lahko pravilno načrtujemo intenzivnost poseka. Nekatere populacije živali se uporabljajo za pridobivanje dragocene hrane ali krznenih surovin. Preučevanje drugih populacij (na primer majhnih glodalcev, med katerimi krožijo povzročitelji bolezni, nevarnih za ljudi) je pomembno z medicinskega vidika.
V vseh teh primerih nas zanimajo predvsem spremembe v populaciji kot celoti, predvidevanje teh sprememb in njihovo uravnavanje (npr. zmanjševanje števila kmetijskih škodljivcev). Bistvenega pomena za to je poznavanje vzrokov in hitrosti sprememb prebivalstva ter sposobnost merjenja teh naravnih objektov.
11. 300 tisoč – 3 milijone
Predmet proučevanja demekologije ali populacijske ekologije je prebivalstvo. Definirana je kot skupina organizmov iste vrste (znotraj katere lahko posamezniki izmenjujejo genetske informacije), ki zasedajo določen prostor in delujejo kot del biotske skupnosti. Vsak posameznik v populaciji je nosilec edinstvenega adaptivnega kompleksa, ker pa med člani populacije obstaja interakcija, celotna skupina kot celota, tj. populacija vpliva na lastnosti biotske združbe. Lahko rečemo, da vrste, ki sestavljajo biotsko združbo, sodelujejo v njeni življenjski dejavnosti v obliki populacij.
Za populacijo so značilne številne značilnosti; njihov edini nosilec je skupina, ne pa posamezniki v tej skupini. Najpomembnejša lastnost populacije je gostota, tj. število posameznikov, dodeljenih določeni enoti prostora.
Glavne rezultate pregleda dejavnikov, ki uravnavajo gostoto prebivalstva, je mogoče oblikovati v obliki štirih zaključkov.
1. Dejavniki populacijske dinamike so razdeljeni na spreminjajoče in regulacijske. Modificirajoči dejavniki lahko delujejo neposredno ali posredno (na primer s spremembami velikosti populacije plenilca). Abiotski dejavniki imajo pogosto modifikacijski učinek.
2. Glede na naravo reakcij na dejavnike populacijske dinamike je treba razlikovati na eni strani ravnotežne populacije in na drugi strani oportunistične. Za prve je značilna nizka rodnost, dolga življenjska doba osebkov, nizka stopnja obnavljanja populacije in relativna neodvisnost osebkov od podnebnih razmer. Oportunistične populacije, nasprotno, odlikuje visoka plodnost osebkov, krajša življenjska doba osebkov, pogosto veliko število generacij na leto in večja odvisnost osebkov od podnebnih razmer.
Regulacijo števila ravnotežnih populacij določajo predvsem biotski dejavniki. Med njimi je pogosto glavni dejavnik intraspecifična konkurenca, kot na primer pri pticah, ki se borijo za mesta, primerna za gnezdenje.
Regulacijo števila oportunističnih populacij določajo predvsem abiotski dejavniki. V ugodnih podnebnih razmerah hiter razvoj posameznikov omogoča, da se v kratkem času močno razmnožijo; proti koncu ugodnega obdobja skupni učinki podnebja, plenilcev in bolezni hitro zmanjšajo velikost populacije.
3. Na območjih z razmeroma stabilno in za razmnoževanje ugodno klimo imajo biotski dejavniki pomembno vlogo; na območjih z manj ugodno klimo in predvsem z izrazitim zimskim obdobjem imajo podnebni dejavniki odločilno vlogo.
4. Končno je stabilnost populacij odvisna od stopnje kompleksnosti ekosistema. Bolj ko je ekosistem zapleten, večje je število medsebojno povezanih vrst, stabilnejše so populacije.
12. Skupnost je skupek organizmov vseh vrst, ki živijo na določenem ozemlju in so v interakciji med seboj.
Lastnosti -
1) Vrstna sestava
2) Razmerje vrst glede na številčnost
3) Vrste – razširjene, običajne, redke, izolirane.
4) Razmerje med vrstami po načinu prehranjevanja: proizvajalci, potrošniki, rastlinojedci, plenilci, mrhovinarji, razkrojevalci.
Povezane informacije.
PREDAVANJE št. 5
TEMA: SPLOŠNE ZAKONITOSTI VPLIVOV EKOLOŠKIH DEJAVNIKOV NA ORGANIZME
NAČRT:
1. Kumulativni vpliv okoljskih dejavnikov.
2. Liebigov zakon minimuma.
3. Shelfordov zakon omejitvenih dejavnikov.
4. Reakcija organizmov na spremembe v ravni okoljskih dejavnikov.
5. Spremenljivost.
6. Prilagajanje.
7. Ekološka niša organizma.
7.1. Pojmi in definicije.
7.2. Specializirane in splošne ekološke niše.
8. Ekološke oblike.
Dejavniki okolja so dinamični, spremenljivi v času in prostoru. Topla sezona se redno spreminja v hladno sezono, opazimo nihanja temperature in vlažnosti čez dan, dan sledi noči itd. Vse to so naravne spremembe okoljskih dejavnikov, vendar lahko človek vanje posega. Antropogeni vpliv na naravno okolje se kaže v spremembah bodisi režimov okoljskih dejavnikov (absolutne vrednosti ali dinamika) bodisi sestave dejavnikov (na primer razvoj, proizvodnja in uporaba fitofarmacevtskih sredstev, ki prej niso obstajala v narava, mineralna gnojila itd.).
1. Agregat okoljski udarec dejavniki
Okoljski dejavniki okolja delujejo na telo sočasno in skupno. Kumulativni vpliv dejavnikov - konstelacija, v eni ali drugi meri medsebojno spreminja naravo vpliva vsakega posameznega dejavnika. Vpliv zračne vlage na zaznavanje temperature živali je dobro raziskan. S povečanjem vlažnosti se stopnja izhlapevanja vlage s površine kože zmanjša, kar oteži delovanje enega najučinkovitejših mehanizmov prilagajanja visokim temperaturam. Nizke temperature tudi lažje prenašamo v suhem ozračju, ki ima nižjo toplotno prevodnost (boljše toplotnoizolacijske lastnosti). Tako vlažnost okolja spremeni subjektivno zaznavo temperature pri toplokrvnih živalih, tudi pri ljudeh.
V kompleksnem delovanju okoljskih okoljskih dejavnikov je pomen posameznih okoljskih dejavnikov neenakomeren. Med njimi ločimo vodilne (glavne) in sekundarne dejavnike.
Vodilni dejavniki so tisti, ki so nujni za življenje, sekundarni so obstoječi ali ozadni dejavniki. Običajno imajo različni organizmi različne gonilne dejavnike, tudi če živijo na istem mestu. Poleg tega opazimo spremembo vodilnih dejavnikov med prehodom organizma v drugo življenjsko obdobje. Torej, v obdobju cvetenja je lahko vodilni dejavnik za rastlino svetloba, v obdobju nastajanja semen pa vlaga in hranila.
Včasih se pomanjkanje enega dejavnika delno nadomesti s krepitvijo drugega. Na primer, na Arktiki dolga dnevna svetloba nadomesti pomanjkanje toplote.
2. Zakon najmanj Liebig
Noben živ organizem ne potrebuje temperature, vlage, mineralnih in organskih snovi ali kakršnih koli drugih dejavnikov na splošno, temveč svoj poseben režim. Odziv telesa je odvisen od količine (odmerka) faktorja. Poleg tega je živ organizem v naravnih razmerah izpostavljen številnim dejavnikom okolja (tako abiotskim kot biotskim) hkrati. Rastline potrebujejo precejšnjo količino vlage in hranil (dušik, fosfor, kalij) ter hkrati relativno »zanemarljive« količine elementov, kot sta bor in molibden.
Vsaka vrsta živali ali rastlin ima jasno selektivno sestavo hrane: vsaka rastlina potrebuje določene mineralne elemente. Vsaka vrsta živali je na svoj način zahtevna glede kakovosti hrane. Za normalen obstoj in razvoj mora imeti telo celoten nabor potrebnih dejavnikov v optimalnih pogojih in v zadostni količini.
Dejstvo, da omejevanje odmerka (ali odsotnosti) katere koli za rastlino potrebne snovi, tako glede makro- kot mikroelementov, vodi do enakega rezultata – počasnejše rasti, je odkril in proučeval eden od utemeljiteljev agrokemije, dr. Nemški kemik Eustace von Liebig. Pravilo, ki ga je oblikoval leta 1840, se imenuje Liebigov zakon minimuma: velikost pridelka je določena s količino tistega hranilnega elementa v tleh, po katerem je potreba rastline najmanj potešena.
Hkrati je Yu Liebig narisal sod z luknjami, ki kažejo, da spodnja luknja v sodu določa nivo tekočine v njem. Zakon minimuma velja tako za rastline kot za živali, tudi za ljudi, ki morajo v določenih situacijah uživati mineralno vodo ali vitamine, da nadomestijo pomanjkanje katerega koli elementa v telesu.
Kasneje so bila izvedena pojasnila Liebigovega zakona. Pomembna sprememba in dopolnitev je zakon dvoumnosti(selektivni) učinek dejavnika na različne telesne funkcije: vsak okoljski dejavnik različno vpliva na funkcije telesa; za nekatere procese, kot je dihanje, ni optimalen za druge, kot je prebava, in obratno.
Leta 1930 ga je ustanovil E. Rubel zakon (učinek) kompenzacije (zamenljivosti) dejavnikov: odsotnost ali pomanjkanje nekaterih okoljskih dejavnikov je mogoče nadomestiti z drugim bližnjim (podobnim) dejavnikom.
Na primer, pomanjkanje svetlobe lahko rastlina nadomesti z obilico ogljikovega dioksida, in ko školjke gradijo lupine, lahko manjkajoči kalcij nadomestijo s stroncijem.
Vendar so takšne možnosti zelo omejene. Leta 1949 je oblikoval zakon nenadomestljivosti temeljnih dejavnikov: popolne odsotnosti osnovnih okoljskih dejavnikov (svetloba, voda, hranila itd.) v okolju ni mogoče nadomestiti z drugimi dejavniki.
Ta skupina izboljšav Liebigovega zakona vključuje nekaj, kar se nekoliko razlikuje od drugih. pravilo faznih reakcij "koristi"- škoda": Majhne koncentracije toksikanta delujejo na telo v smeri krepitve njegovih funkcij (jih spodbujajo), višje koncentracije pa ga zavirajo ali celo vodijo v smrt.
Ta toksikološki vzorec velja za mnoge (znane so na primer zdravilne lastnosti majhnih koncentracij kačjega strupa), vendar ne za vse strupene snovi.
3. Zakon omejevalni dejavniki Shelford
Dejavnik okolja telo občuti ne samo, ko ga primanjkuje. Težave nastanejo tudi ob presežku katerega od okoljskih dejavnikov. Iz izkušenj je znano, da je pri pomanjkanju vode v tleh rastlina težko asimilirala mineralne hranilne elemente, presežek vode pa vodi do podobnih posledic: smrt korenin, pojav anaerobnih procesov, možna je tudi zakisljenost tal, pri nizkih vrednostih in prekomerni izpostavljenosti abiotskemu dejavniku, kot je temperatura.
Dejavnik okolja najbolj učinkovito deluje na organizem le pri določeni povprečni vrednosti, ki je optimalna za dani organizem. Čim širši je razpon nihanj katerega koli dejavnika, pod katerim lahko organizem ohrani sposobnost preživetja, večja je stabilnost, to je toleranca določenega organizma na ustrezen dejavnik (iz latinskega tolerantia - potrpežljivost). torej strpnost- to je sposobnost telesa, da prenese odstopanja okoljskih dejavnikov od vrednosti, ki so optimalne za njegovo življenje.
Prvič domneva o omejevanje (omejevanje) vpliv maksimalne vrednosti dejavnika na ravni minimalne vrednosti je leta 1913 izrazil ameriški zoolog V. Shelford, ki je postavil temeljni biološki zakon tolerance: vsak živ organizem ima določene, evolucijsko podedovane zgornje in spodnje meje odpornost (toleranca) na kateri koli okoljski dejavnik.
Druga formulacija zakona V. Shelforda pojasnjuje, zakaj zakon tolerance imenujemo tudi zakon omejevalnih dejavnikov: že en sam dejavnik izven svojega optimalnega območja vodi v stresno stanje telesa in na koncu v njegovo smrt.
Zato okoljski dejavnik, katerega raven se približa kateri koli meji razpona vzdržljivosti organizma ali preseže to mejo, imenujemo omejevalni dejavnik. Zakon tolerance dopolnjujejo določbe ameriškega ekologa Yu Oduma:
Organizmi imajo lahko širok razpon tolerance za en okoljski dejavnik in nizek razpon za drugega;
Organizmi s širokim razponom tolerance na vse dejavnike okolja so običajno najpogostejši;
območje tolerance se lahko zoži tudi glede na druge okoljske dejavnike, če pogoji za en okoljski dejavnik za telo niso optimalni;
Mnogi okoljski dejavniki postanejo omejujoči (omejevalni) v posebej pomembnih (kritičnih) obdobjih življenja organizmov, zlasti v obdobju razmnoževanja.
Te določbe so povezane tudi z Mitscherlich-Baulejevim zakonom, ki ga je poimenoval A. Thienemann zakon kumulativnega delovanja: kombinacija dejavnikov najbolj vpliva na tiste faze razvoja organizmov, ki imajo najmanjšo plastičnost - minimalno sposobnost prilagajanja.
4. Reakcija organizmi na spremembe ravni okolje
dejavniki
Isti dejavnik ima lahko optimalen učinek na različne organizme pri različnih vrednostih. Tako imajo nekatere rastline raje zelo vlažna tla, druge pa relativno suha tla. Nekatere živali obožujejo ekstremno vročino, druge bolje prenašajo zmerne okoljske temperature itd.
Poleg tega so živi organizmi razdeljeni na tiste, ki lahko obstajajo v širokem ali ozkem obsegu sprememb katerega koli okoljskega dejavnika. Organizmi se relativno neodvisno prilagajajo vsakemu dejavniku okolja. Organizem je lahko prilagojen na ozek razpon enega dejavnika in širok nabor drugega. Za telo ni pomembna le amplituda, ampak tudi hitrost nihanja določenega faktorja.
Če vpliv okoljskih razmer ne doseže ekstremnih vrednosti, se živi organizmi nanj odzovejo z določenimi dejanji ali spremembami v svojem stanju, kar na koncu privede do preživetja vrste. Premagovanje škodljivih učinkov živali je mogoče na dva načina:
Z izogibanjem jim;
S pridobivanjem vzdržljivosti.
Prvo metodo uporabljajo živali, ki imajo zadostno mobilnost, zaradi česar se selijo, gradijo zavetišča itd.
Zahtevnost in toleranca do okoljskih dejavnikov določa območje geografske razširjenosti osebkov zadevne vrste, ne glede na stopnjo stalnosti njihovega habitata, to je območja vrste.
Osnova odziva rastlin je razvoj prilagoditvenih sprememb v njihovi strukturi in življenjskih procesih. V ritmično ponavljajočih se podnebnih razmerah se lahko rastline in živali prilagodijo tako, da razvijejo ustrezno časovno organizacijo življenjskih procesov, zaradi česar izmenjujejo obdobja aktivnega delovanja telesa z obdobji hibernacije (številne živali) ali s stanjem počitek (rastline).
5. Spremenljivost
Variabilnost- ena glavnih lastnosti živih bitij na različnih ravneh njegove organizacije. Za vsako vrsto je pomembna variabilnost njenih sestavnih posameznikov. Na primer, ljudje se med seboj razlikujejo po višini, postavi, barvi oči in kože ter kažejo različne sposobnosti. Podobna intraspecifična variabilnost je lastna vsem organizmom: slonom, muham, hrastom, vrabcem in drugim.
Posamezniki katere koli vrste se med seboj razlikujejo po zunanjih in notranjih značilnostih. Podpis- katera koli značilnost organizma, tako v njegovem zunanjem videzu (velikost, oblika, barva itd.) kot v njegovi notranji strukturi. Odpornost proti boleznim, nizkim ali visokim temperaturam, sposobnost plavanja, letenja itd. so lastnosti, od katerih jih je veliko mogoče spremeniti ali razviti z usposabljanjem ali treningom. Vendar pa je njihova glavna lastnost genetska, torej dedna osnova. Vsak organizem se rodi z nizom določenih lastnosti.
Študije so pokazale, da je dedna osnova lastnosti katere koli vrste kodirana v molekulah DNK, to je v genih organizma, katerega celota se imenuje njegov genotip. Genotip skoraj vseh organizmov, vključno s človekom, ni predstavljen z enim, temveč z dvema sklopoma genov. Rast telesa spremlja delitev celic, med katero vsaka nova celica prejme natančno kopijo obeh sklopov genov. Vendar se od vsakega starša na naslednjo generacijo prenese le en sklop, zato otroci razvijejo nove kombinacije genov, ki se razlikujejo od staršev. Tako se vsi potomci in posledično posamezniki vrste (z izjemo enojajčnih dvojčkov) razlikujejo po svojih genotipih.
Genetska variabilnost je osnova dedne variabilnosti lastnosti. Drug vir dednih variacij je mutacija DNK, ki vpliva na kateri koli gen ali skupino genov.
Razlike, ki nastanejo kot posledica učenja, treninga ali preprosto poškodbe, so razvoj prirojene lastnosti, ne spreminjajo pa njene genetske osnove.
Če je dedna variabilnost med spolnim razmnoževanjem neizogibna, potem med nespolnim razmnoževanjem posameznikov, to je med kloniranjem, opazimo drugačno sliko. Tako se, ko rastline vzamejo potaknjence, pojavi nov organizem kot rezultat preproste celične delitve, ki ga spremlja natančna kopija matične DNK. Zato so vsi posamezniki klona (z izjemo mutantov) genetsko enaki. Genski bazen je zbirka genskih vzorcev vseh osebkov določene skupine organizmov iste vrste. Genski sklad vrste ni konstanten; lahko se spreminja iz generacije v generacijo. Če se posamezniki z redkimi lastnostmi ne razmnožujejo, se del genskega sklada zmanjša.
V naravi se genski sklad vrste nenehno spreminja z naravno selekcijo, ki je osnova procesa evolucije. Vsaka generacija je podvržena selekciji za preživetje in razmnoževanje, zato skoraj vse lastnosti organizmov tako ali drugače služijo preživetju in razmnoževanju vrste.
Vendar pa je genski sklad mogoče namenoma spremeniti z umetno selekcijo. Na ta način so bile iz divjih prednikov vzgojene sodobne pasme domačih živali in sorte kulturnih rastlin. Poseg v genski sklad je možen tudi pri križanju sorodstvenih vrst (nesorodne vrste ne dajejo potomcev). Ta metoda se imenuje hibridizacija, potomci pa se imenujejo hibridi.
Najnovejši dosežki znanosti so povezani z razvojem tehnologije genskega inženiringa, ki je sestavljen iz pridobivanja specifičnih genov (segmentov DNK) ene vrste in njihovega vnosa v drugo vrsto neposredno brez križanja. To omogoča hibridizacijo katere koli vrste, ne le tesno sorodnih, in zato povzroča resne polemike zaradi nepredvidljivosti končnih rezultatov tako radikalnega posega v genske sklade živih bitij.
6. Prilagajanje
Živali in rastline so se v nenehno spreminjajočih se življenjskih razmerah prisiljene prilagajati številnim dejavnikom. Dinamičnost okoljskih dejavnikov v času in prostoru je odvisna od astronomskih, helioklimatskih in geoloških procesov, ki imajo kontrolno vlogo v odnosu do živih organizmov.
Lastnosti, ki spodbujajo preživetje organizma, se postopoma krepijo pod vplivom naravne selekcije, dokler ni dosežena maksimalna prilagodljivost na obstoječe razmere. Prilagajanje lahko poteka na ravni celic, tkiv in celo celotnega organizma, pri čemer vpliva na obliko, velikost, razmerje organov itd. Organizmi v procesu evolucije in naravne selekcije razvijejo dedno fiksne lastnosti, ki zagotavljajo normalno življenje v spremenjenem okolju. pogojem, tj.
Prilagajanje- prilagojenost organizmov (in vrst) okolju je temeljna lastnost žive narave. Življenjski prostor katerega koli živega bitja se po eni strani počasi in vztrajno spreminja skozi življenje mnogih generacij ustrezne biološke vrste, po drugi strani pa telesu postavlja različne zahteve, ki se spreminjajo v kratkih obdobjih individualnega življenja. Zato ločimo tri stopnje procesa prilagajanja.
Genetska raven. Ta raven zagotavlja prilagajanje in ohranjanje sposobnosti preživetja vrste skozi generacije na podlagi lastnosti genetske variabilnosti.
Globoke presnovne spremembe. Prilagajanje na sezonske in letne naravne cikle se izvaja z globokimi spremembami metabolizma. Pri živalih imajo osrednjo vlogo nevrohumoralni mehanizmi, na primer, priprava na paritveno sezono ali hibernacijo se "vklopi" z živčnimi dražljaji in se izvaja zaradi sprememb v hormonskem statusu telesa. Pri rastlinah sezonske in druge dolgoročne spremembe zagotavljajo delovanje fitohormonov in rastnih dejavnikov.
Hitre spremembe kot odziv na kratkoročna odstopanja okoljskih dejavnikov. Pri živalih jih izvajajo različni živčni mehanizmi, ki vodijo do sprememb v vedenju in hitre reverzibilne transformacije metabolizma. Pri rastlinah je primer hitrih sprememb odziv na spremembe svetlobe.
Skoraj vsi vzorci, značilni za živa bitja, imajo prilagoditveni pomen. Med naravno selekcijo se vrste preoblikujejo in postajajo vse bolje prilagojene svojim življenjskim prostorom. Na primer, žirafe so se postopoma prilagodile jesti listje z vrhov dreves. Z večjo prilagodljivostjo organizmov na njihov življenjski prostor se hitrost njihovega spreminjanja zmanjšuje.
Pri odnosih plenilec – plen vpliva naravna selekcija predvsem na gene, ki omogočajo najučinkovitejše izogibanje sovražniku, pri plenilcih pa na gene, ki povečujejo njegove lovske sposobnosti. To velja za vse biotske interakcije. Organizmi, ki so iz nekega razloga izgubili sposobnost prilagajanja, so obsojeni na izumrtje.
Ko se torej spremenijo pogoji obstoja (vrednost enega ali več dejavnikov okolja odstopa od meja normalnega nihanja), se nekatere vrste prilagodijo in preoblikujejo, druge vrste pa izumrejo. To je odvisno od številnih okoliščin. Glavni pogoj za prilagoditev je preživetje in razmnoževanje vsaj več osebkov v novih razmerah, kar je povezano z genetsko raznolikostjo genskega sklada in stopnjo spremenjenosti okolja. Pri pestrejšem genskem skladu bodo tudi ob močnejših okoljskih spremembah nekateri osebki lahko preživeli, pri nizki pestrosti genskega sklada pa lahko že manjša nihanja okoljskih dejavnikov povzročijo izumrtje vrste.
Če so spremembe pogojev subtilne ali se zgodijo postopoma, se lahko večina vrst prilagodi in preživi. Bolj ko je sprememba dramatična, večja raznolikost genskega sklada je potrebna za preživetje. V primeru katastrofalnih sprememb (kot je jedrska vojna) je možno, da nobena vrsta ne bo preživela. Najpomembnejše ekološko načelo pravi, da je preživetje vrste zagotovljeno z njeno genetsko pestrostjo in šibkimi nihanji okoljskih dejavnikov.
Še en dejavnik, ki ga lahko dodamo genetski raznovrstnosti in okoljskim variacijam, je geografska porazdelitev. Bolj ko je vrsta razširjena (večji je njen areal), bolj je genetsko raznolika in obratno. Poleg tega se lahko z obsežno geografsko razširjenostjo nekateri deli območja odstranijo ali izolirajo od območij, kjer so bile življenjske razmere motene. Na teh območjih se vrsta obdrži tudi, če izgine iz drugih krajev.
Če so nekateri posamezniki preživeli v novih razmerah, je nadaljnja prilagoditev in obnova števila odvisna od stopnje razmnoževanja, saj se spremembe lastnosti pojavijo le s selekcijo v vsaki generaciji. Na primer, par žuželk ima na stotine potomcev, ki gredo skozi razvojni življenjski cikel v nekaj tednih. Posledično je njihova stopnja razmnoževanja tisočkrat večja kot pri pticah, ki hranijo le 2-6 piščancev na leto, kar pomeni, da se bo enaka stopnja prilagajanja novim razmeram razvila prav toliko hitreje. Zato se žuželke hitro prilagodijo in postanejo odporne na vse vrste »fitofarmacevtskih sredstev«, druge divje vrste pa zaradi teh tretiranj poginejo.
Pomembno je omeniti, da pesticidi sami po sebi ne povzročajo koristnih mutacij. Sprememba se zgodi po naključju. Prilagodljive lastnosti se razvijejo zaradi dedne raznolikosti, ki že obstaja v genskem skladu vrste. Pomembna je tudi velikost telesa. Muhe lahko obstajajo celo v smetnjaku, velike živali pa potrebujejo velike površine za preživetje.
Prilagoditev ima naslednje lastnosti:
Prilagajanje enemu okoljskemu dejavniku, na primer visoki vlažnosti, ne daje telesu enake prilagodljivosti na druge okoljske razmere (temperatura itd.). Ta vzorec se imenuje zakon relativne neodvisnosti prilagajanja: visoka prilagojenost na enega od dejavnikov okolja ne zagotavlja enake stopnje prilagoditve na druge življenjske pogoje.
Vsaka vrsta organizma je na svoj način prilagojena na nenehno spreminjajoče se okolje življenja. To izraža tisto, kar je bilo oblikovano leta 1924. pravilo ekološke individualnosti: vsaka vrsta je specifična glede na sposobnost prilagajanja okolju; niti dve vrsti nista enaki.
Pravilo ujemanja med okoljskimi pogoji in genetsko vnaprej določeno državo organizma: vrsta organizmov lahko obstaja, dokler in kolikor njeno okolje ustreza genetskim zmožnostim prilagajanja njenim nihanjem in spremembam.
Izbira je proces spreminjanja genskega sklada obstoječe vrste. Ne človek ne sodobna narava ne moreta ustvariti novega genskega sklada ali nove vrste iz nič, iz nič. Spremeni se le tisto, kar že obstaja.
7. Ekološki nišo telo
7.1. Koncepti in definicije
Vsak živ organizem je prilagojen (prilagojen) na določene okoljske razmere. Spreminjanje njegovih parametrov, njihovo preseganje določenih meja, zavira vitalno aktivnost organizmov in lahko povzroči njihovo smrt. Zahteve organizma do okoljskih dejavnikov okolja določajo območje (meje porazdelitve) vrste, ki ji organizem pripada, in znotraj območja - specifične habitate.
Habitat- prostorsko omejen niz okoljskih razmer (abiotskih in biotskih), ki zagotavljajo celoten cikel razvoja in razmnoževanja posameznikov (ali skupin posameznikov) ene vrste. To je na primer živa meja, ribnik, gozdiček, skalnata obala itd. Hkrati je znotraj habitata mogoče prepoznati kraje s posebnimi pogoji (na primer pod lubjem gnijočega drevesnega debla v gozd), v nekaterih primerih imenovani mikrohabitati.
Za splošne značilnosti fizičnega prostora, ki ga zasedajo organizmi neke vrste, njihovo funkcionalno vlogo v biotskem habitatu, vključno z načinom prehranjevanja (trofično stanje), načinom življenja in odnosi z drugimi vrstami, je ameriški znanstvenik J. Grinnell uvedel izraz " ekološka niša« leta 1928. Njegova sodobna definicija je naslednja.
Ekološka niša- to je celota:
Vse zahteve telesa glede okoljskih pogojev (sestava in režimi okoljskih dejavnikov) in kraj, kjer so te zahteve izpolnjene;
Celoten sklop bioloških značilnosti in fizikalnih parametrov okolja, ki določajo pogoje obstoja določene vrste, njeno transformacijo energije, izmenjavo informacij z okoljem in lastno vrsto.
Tako ekološka niša označuje stopnjo biološke specializacije vrste. Lahko trdimo, da je življenjski prostor organizma njegov »naslov«, medtem ko je ekološka niša njegov »poklic«, »življenjski slog« ali »poklic«.
Poudarjena je ekološka specifičnost vrst aksiom ekološke prilagodljivosti: vsaka vrsta je prilagojena na strogo določen, specifičen sklop življenjskih razmer – ekološko nišo.
Ker so vrste organizmov ekološko individualne, imajo tudi specifične ekološke niše.
Kolikor vrst živih organizmov je torej na Zemlji, toliko je ekoloških niš.
Organizmi s podobnim življenjskim slogom ponavadi ne živijo na istih mestih zaradi medvrstne konkurence. Glede na to, kar je leta 1934 ugotovil sovjetski biolog (1910-1986) načelo konkurenčnega medsebojnega izključevanja: Vrsti ne zasedata iste ekološke niše.
Deluje tudi v naravi pravilo obveznega zapolnjevanja ekoloških niš: prazna ekološka niša bo vedno in zagotovo zapolnjena.
Ljudska modrost je ta dva postulata oblikovala takole: »Dva medveda ne moreta sobivati v enem brlogu« in »Narava se sovraži do vakuuma«.
Ta sistemska opazovanja se uresničujejo pri oblikovanju biotskih skupnosti in biocenoz. Ekološke niše so vedno zapolnjene, čeprav včasih traja kar nekaj časa. Izraz "prosta ekološka niša" pomeni, da je na določenem mestu šibka konkurenca za katero koli vrsto hrane in premalo izkoriščena vsota drugih pogojev za določeno vrsto, ki je del podobnih naravnih sistemov, v enem pa je ni. Obravnavani.
Upoštevanje naravnih vzorcev je še posebej pomembno, ko poskušamo posegati v obstoječo (ali obstoječo na določenem mestu) situacijo z namenom ustvarjanja ugodnejših pogojev za človeka. Tako so biologi dokazali naslednje: v mestih, ko postane območje bolj onesnaženo z odpadki hrane, se število vran poveča. Pri poskusu izboljšanja stanja, na primer s fizičnim uničenjem, se prebivalstvo lahko sooči z dejstvom, da bo ekološko nišo v urbanem okolju, ki jo zapustijo vrane, hitro zavzela vrsta, ki ima podobno ekološko nišo, namreč podgane. . Takšen rezultat težko štejemo za zmago.
7.2. Specializirano in so pogostiokoljeniše
Ekološke niše vseh živih organizmov delimo na specializirane in splošne. Ta delitev je odvisna od glavnih virov hrane ustrezne vrste, velikosti habitata in občutljivosti na abiotske dejavnike okolja.
Specializirane niše. Večina vrst rastlin in živali je prilagojenih na obstoj le v ozkem obsegu podnebnih razmer in drugih okoljskih značilnosti ter se prehranjujejo z omejenim obsegom rastlin ali živali. Takšne vrste imajo posebno nišo, ki določa njihov življenjski prostor v naravnem okolju.
Tako ima velika panda visoko specializirano nišo, saj se 99% prehranjuje z listi in poganjki bambusa. Množično uničevanje nekaterih vrst bambusa na območjih Kitajske, kjer je živela panda, je to žival privedlo do izumrtja.
Raznolikost vrst in oblik flore in favne, ki obstajajo v tropskih deževnih gozdovih, je povezana s prisotnostjo številnih specializiranih ekoloških niš v vsaki od jasno opredeljenih plasti gozdne vegetacije. Zato je intenzivno krčenje teh gozdov povzročilo izumrtje milijonov specializiranih vrst rastlin in živali.
Skupne niše. Za vrste s skupnimi nišami je značilna lahka prilagodljivost spremembam okoljskih okoljskih dejavnikov. Lahko uspešno obstajajo na različnih mestih, jedo raznoliko hrano in prenesejo močna nihanja v naravnih razmerah. Pogoste ekološke niše najdemo med muhami, ščurki, mišmi, podganami, ljudmi itd.
Pri vrstah s splošnimi ekološkimi nišami obstaja znatno manjša nevarnost izumrtja kot pri vrstah s posebnimi nišami.
8. Okoljski obrazci
Naravno okolje oblikuje fenotip organizmov – skupek morfoloških, fizioloških in vedenjskih značilnosti. Vrste, ki živijo v podobnih razmerah (s podobnim naborom okoljskih dejavnikov), imajo podobno prilagodljivost na te razmere, tudi če spadajo v različne kategorije v klasifikaciji flore in favne. Ekologija to upošteva z razvrščanjem organizmov v različne ekološke (življenjske) oblike. V tem primeru je življenjska oblika vrste uveljavljen kompleks njenih bioloških, fizioloških in morfoloških lastnosti, ki določajo določen odziv na vplive okolja. Obstaja veliko razvrstitev organizmov glede na življenjske oblike. Na primer, obstajajo geobionti - prebivalci tal, dendrobionti - povezani z lesnatimi rastlinami, hortobionti - prebivalci trave in še veliko več.
Hidrobionti- prebivalci vodnega okolja so običajno razdeljeni na takšne ekološke oblike, kot so bentos, perifiton, plankton, nekton, neuston.
Bentos(iz grškega bentosa - globina) - spodnji organizmi, ki vodijo pritrjen ali svoboden življenjski slog, vključno s tistimi, ki živijo v plasti dna. To so predvsem mehkužci, nekatere nižje rastline in ličinke plazečih žuželk.
Periphyton- živali in rastline, pritrjene na stebla višjih rastlin in se dvigajo nad dno.
Plankton(iz grščine plagktos - lebdenje) - plavajoči organizmi, ki so sposobni izvajati navpične in vodoravne gibe predvsem v skladu z gibanjem mas vodnega okolja. Običajno ločimo fitoplankton, ki je razvrščen kot proizvajalec, in zooplankton, ki je razvrščen kot potrošnik in se hrani s fitoplanktonom.
Nekton(iz grščine nektos - plavajoči) - prosto in neodvisno plavajoči organizmi - predvsem ribe, dvoživke, velike vodne žuželke, raki.
Neuston- skupek morskih in sladkovodnih organizmov, ki živijo blizu površine vode; na primer ličinke komarjev, vodni striderji, iz rastlin - vodna leča itd.
Ekološka oblika je odraz prilagodljivosti najrazličnejših organizmov na posamezne dejavnike okolja, ki so v procesu evolucije omejujoči. Tako delitev rastlin na higrofite (vlagoljubne), mezofite (povprečno vlagozahtevne) in kserofite (suholjubne) odraža njihov odziv na določen dejavnik okolja - vlago. Hkrati kserofitne rastline predstavljajo eno samo ekološko obliko z živalmi in kserobioni, saj oboji živijo v puščavah in imajo posebne prilagoditve, ki preprečujejo izgubo vlage (na primer pridobivanje vode iz maščob).
Testi vprašanja in naloge
1. Katere zakonitosti splošnega delovanja dejavnikov okolja poznate?
2. Kako je formuliran zakon minimuma? Kakšna pojasnila obstajajo za to?
3. Oblikujte zakon tolerance. Kdo je vzpostavil ta vzorec?
4. Navedite primere uporabe zakona minimuma in tolerance v praksi.
5. Kateri mehanizmi bodo živim organizmom omogočili kompenzacijo učinkov okoljskih dejavnikov?
6. Kakšna je razlika med habitatom in ekološko nišo?
7. Kakšna je življenjska oblika organizmov? Kakšen je pomen življenjskih oblik pri prilagajanju organizmov?
Splošni vzorci delovanja dejavnikov okolja
Zaradi izjemne raznolikosti okoljskih dejavnikov se različne vrste organizmov, ki doživljajo njihov vpliv, nanj različno odzivajo, vendar je mogoče prepoznati številne splošne zakonitosti (vzorce) delovanja okoljskih dejavnikov. Poglejmo si nekatere od njih.
1. Zakon optimuma je izražen v dejstvu, da ima vsak okoljski dejavnik meje pozitivnega vpliva na žive organizme.
Vpliv okoljskih dejavnikov se nenehno spreminja. Samo na določenih mestih na planetu so vrednosti nekaterih bolj ali manj konstantne (konstantne). Na primer: na dnu oceanov, v globinah jam so temperaturni in vodni režimi ter svetlobni pogoji razmeroma stalni.
Razmislimo o delovanju zakona optimuma na konkretnem primeru: živali in rastline ne prenašajo tako ekstremne vročine kot hude zmrzali; povprečne temperature so zanje optimalne - tako imenovano optimalno območje. Večje kot je odstopanje od optimuma, bolj ta dejavnik okolja zavira vitalno aktivnost organizma. To območje se imenuje cone pesimuma. Ima kritične točke - "največja vrednost faktorja" in "najmanjša vrednost faktorja"; čez njihove meje pride do smrti organizmov. Razdalja med najmanjšo in največjo vrednostjo faktorja se imenuje ekološka valenca ali toleranca organizma (slika 1).
Primer manifestacije tega zakona: jajčeca glist se razvijejo pri t° = 12-36°, optimalna temperatura za njihov razvoj pa je t° = 30°. To pomeni, da je ekološka toleranca okroglih črvov glede na temperaturo od 12 ° do 36 °.
Glede na naravo tolerance so naslednje vrste:
- -evribiont- imajo široko ekološko valenco glede na abiotske dejavnike okolja; Razdeljeni so na evritermne (prenašajo znatna temperaturna nihanja), evribatne (prenašajo širok razpon indikatorjev tlaka) in evrihaline (prenašajo različne stopnje okoljske slanosti).
- -stenobiont- ne morejo prenašati znatnih nihanj v manifestaciji dejavnika (na primer, polarni medvedi in plavutonožci, ki živijo pri nizkih temperaturah, so stenotermni).
- 2. Zakon ekološke individualnosti vrst je leta 1924 oblikoval ruski botanik L.G. Ramensky: ekološki spektri (toleranca) različnih vrst se ne ujemajo; vsaka vrsta je po svojih ekoloških sposobnostih specifična. Ta zakon je mogoče ponazoriti na sl. 2.
- 3. Zakon o omejitvenem (omejevalnem) faktorju pravi, da je za telo najpomembnejši dejavnik, ki najbolj odstopa od svoje optimalne vrednosti. Zakon je leta 1905 uvedel angleški znanstvenik Blacker.
Prav od tega minimalno (ali maksimalno) zastopanega dejavnika okolja v danem trenutku je odvisno preživetje organizma. Včasih so lahko drugi dejavniki omejujoči. Tekom svojega življenja se posamezniki vrst srečujejo z različnimi omejitvami svojih življenjskih aktivnosti. Tako je dejavnik, ki omejuje širjenje jelenjadi, globina snežne odeje; metulji zimske ščitnice (škodljivec zelenjave in žitnih posevkov) - zimske temperature itd.
Ta zakon se upošteva v kmetijski praksi. Nemški kemik J. Liebig je ugotovil, da je produktivnost kulturnih rastlin v prvi vrsti odvisna od hranila (mineralni element), ki je v tleh najslabše zastopan. Na primer, če fosfor v tleh vsebuje le 20% zahtevane norme in kalcij - 50%, bo omejevalni dejavnik pomanjkanje fosforja; Najprej je treba v tla dodati gnojila, ki vsebujejo fosfor.
J. Liebig je to pravilo imenoval " minimalno pravilo«, saj je preučeval učinek nezadostnih odmerkov gnojil. Kasneje se je izkazalo, da tudi presežek mineralnih soli v popku zmanjša pridelek, saj to moti sposobnost korenin, da absorbirajo solne raztopine.
Omejevalni okoljski dejavniki določajo geografsko razširjenost vrste. Narava teh dejavnikov je lahko drugačna. Tako lahko gibanje vrste proti severu omejuje pomanjkanje toplote, v sušne predele pa pomanjkanje vlage ali previsoke temperature. Biotski odnosi so lahko tudi omejevalni dejavniki za razširjenost, na primer zasedba ozemlja s strani močnejšega konkurenta ali pomanjkanje opraševalcev za rastline. Tako je opraševanje fig v celoti odvisno od ene same vrste žuželk – ose Blastophaga psenes. Domovina tega drevesa je Sredozemlje. Fige, ki so bile vnesene v Kalifornijo, niso obrodile sadov, dokler niso tja naselili os opraševalcev. Razširjenost stročnic na Arktiki omejuje razširjenost čmrljev, ki jih oprašujejo. Na otoku Dikson, kjer ni čmrljev, stročnic ni, čeprav je zaradi temperaturnih razmer obstoj teh rastlin tam še vedno dovoljen.
Da bi ugotovili, ali vrsta lahko obstaja na določenem geografskem območju, je treba najprej ugotoviti, ali kateri koli okoljski dejavniki presegajo meje njene ekološke valence, zlasti v najbolj ranljivem obdobju razvoja.
Identifikacija omejevalnih dejavnikov je v kmetijski praksi zelo pomembna, saj lahko z usmeritvijo glavnih naporov v njihovo odpravo hitro in učinkovito povečamo donos rastlin ali produktivnost živali. Tako lahko na močno kislih tleh pridelek pšenice nekoliko povečamo z uporabo različnih agrotehničnih vplivov, najboljši učinek pa bomo dosegli le z apnenjem, ki bo odstranilo omejujoče učinke kislosti. Poznavanje omejitvenih dejavnikov je tako ključno za obvladovanje življenjskih aktivnosti organizmov. V različnih življenjskih obdobjih posameznikov delujejo različni okoljski dejavniki kot omejitveni dejavniki, zato je potrebno spretno in stalno uravnavanje življenjskih pogojev kulturnih rastlin in živali.
- 4. Zakon dvoumnega delovanja: delovanje vsakega dejavnika okolja je na različnih stopnjah razvoja organizma dvoumno. Primeri njegove manifestacije so lahko naslednji podatki:
- - voda je nujna za razvoj paglavcev, za odraslo žabo pa ni nujen pogoj;
- - kritična najnižja temperatura za odrasle metulje = -22°, za gosenice metuljev te vrste pa je kritična temperatura t = -7°.
Vsak dejavnik drugače vpliva na različne telesne funkcije. Optimum za nekatere procese je lahko pesimum za druge. Tako temperatura zraka od +40 do +45 ° C pri hladnokrvnih živalih močno poveča hitrost presnovnih procesov v telesu, vendar zavira motorično aktivnost in živali padejo v toplotni stupor. Za mnoge ribe je temperatura vode, ki je optimalna za zorenje reproduktivnih produktov, neugodna za drstenje, ki se pojavi pri drugačnem temperaturnem območju.
Življenjski cikel, v katerem organizem v določenih obdobjih opravlja predvsem določene funkcije (prehrana, rast, razmnoževanje, naselitev itd.), Je vedno skladen s sezonskimi spremembami kompleksa okoljskih dejavnikov. Mobilni organizmi lahko tudi spreminjajo habitate, da uspešno opravljajo vse svoje vitalne funkcije.
5. Zakon o neposrednih in posrednih dejavnikih: okoljski dejavniki se glede na njihov vpliv na organizme delijo na neposredne in posredne.
Neposredni dejavniki okolja delujejo na organizme neposredno, neposredno (veter, dež ali sneg, sestava mineralnih sestavin tal itd.).
Posredni okoljski dejavniki delujejo posredno, prerazporejajo neposredne dejavnike. Na primer: relief (posredni dejavnik) "prerazporedi" delovanje neposrednih dejavnikov, kot so veter, padavine, hranila; fizikalne lastnosti tal (mehanska sestava, vlaga itd.) kot posredni dejavniki »prerazporedijo« delovanje neposrednih dejavnikov - kemijske lastnosti.
6. Zakon interakcije dejavnikov okolja: optimalno območje in meje vzdržljivosti organizmov glede na kateri koli dejavnik se lahko premaknejo glede na kombinacijo s katerimi drugimi dejavniki se izvaja vpliv.
Tako toploto lažje prenašamo v suhem kot v vlažnem zraku; slabše prenaša zmrzal v kombinaciji z vetrovnim vremenom itd.
Ta vzorec se upošteva v kmetijski praksi za vzdrževanje optimalnih življenjskih pogojev za gojene rastline. Na primer, ko grozi zmrzal na tleh, ki se v srednjem pasu pojavi tudi maja, rastline ponoči obilno zalivamo.
7. V. Shelfoldov zakon tolerance.
Najbolj popolno in v najsplošnejši obliki celotno kompleksnost okoljskih dejavnikov na organizem odraža zakon tolerance: odsotnost ali nezmožnost blaginje določa pomanjkanje (v kvalitativnem ali kvantitativnem smislu) ali, nasprotno, presežek. katerega koli od številnih dejavnikov, katerih raven je lahko blizu meja, ki jih določeni organizem prenaša. Ti dve meji se imenujeta tolerančni meji.
Glede na delovanje enega dejavnika lahko ta zakon ponazorimo takole: določen organizem je sposoben obstoja pri temperaturah od -5 o C do 25 o C, tj. njegovo tolerančno območje je znotraj teh temperatur. Organizmi, katerih življenje zahteva pogoje, omejene na ozek razpon temperaturne tolerance, se imenujejo stenotermni, tisti, ki lahko živijo v širokem razponu temperatur, pa evritermni.
Podobno kot temperatura delujejo tudi drugi omejevalni dejavniki, organizme pa glede na naravo njihovega vpliva imenujemo stenobionti oziroma evribionti. Na primer, pravijo: organizem je stenobiotičen glede na vlago ali evribiontski glede na podnebne dejavnike. Organizmi, ki so evribionti glavnim podnebnim dejavnikom, so najbolj razširjeni na Zemlji.
Razpon tolerance organizma ne ostane konstanten – zoži se na primer, če je kateri od dejavnikov blizu katere koli meje, ali med razmnoževanjem organizma, ko številni dejavniki postanejo omejujoči. To pomeni, da se lahko narava delovanja okoljskih dejavnikov pod določenimi pogoji spremeni, tj. lahko omejuje ali pa ne.
pravo okoljska valenca dvoumna
Bibliografija
- 1. Korobkin V.I., Predelsky L.V. Ekologija. Ed. 5. - Rostov n/d: založba "Phoenix", 2003. - 576 str.
- 2. Dmitrieva E.A. Ekologija: učbenik. - Yaroslavl: Založba YAGPU im. K.D. Ushinsky, 2006. - 172 str.
- 3. Chernova N.M. Splošna ekologija: učbenik za študente pedagoških univerz. - M.: Bustard, 2004. - 416 str.: ilustr.
- 4. Novikov Yu.V. Ekologija, okolje in ljudje: učbenik za univerze. - M.: Agencija "Fair", 1998.
