(Document)
n1.doc
Fundamentele ecologiei generale.
2.1. Mediul și condițiile de existență a organismelor.
miercuri- tot ceea ce inconjoara corpul si ii afecteaza direct sau indirect viata, dezvoltarea, cresterea, supravietuirea, reproducerea etc.Mediul fiecărui organism este alcătuit din multitudini de naturi și elemente anorganice și organice introduse de om și activitățile sale de producție. În același timp, unele elemente sunt necesare organismului, altele sunt indiferente față de acesta, iar altele au un efect dăunător.
Condiții de existență, sau conditii de viata- un ansamblu de elemente de mediu necesare unui organism, cu care acesta se află în unitate indisolubilă și fără de care nu poate exista.
Se numesc elementele mediului, atât necesare organismului, cât și care îl afectează negativ factori de mediu.
Factorii de mediu sunt de obicei împărțiți în trei grupuri principale: abiotici, biotici și antropici.
Abiotic factori - un complex de condiții ale mediului anorganic și organic care afectează organismul. Factorii abiotici se împart în chimici (compoziția chimică a aerului, oceanului, solului etc.) și fizici (temperatură, presiune, vânt, umiditate, lumină, regim de radiație etc.).
antropic factori - totalitatea efectelor activităţii umane asupra lumii organice. Deja prin faptul existenței sale, o persoană influențează mediul înconjurător (datorită respirației, aproximativ 1,1 10 12 kgСО 2 etc.) și o activitate de producție nemăsurat mai mare într-o măsură din ce în ce mai mare.
Influența factorilor abiotici asupra organismului poate fi directă și indirectă (mediată). Deci, de exemplu, temperatura mediului determină viteza proceselor fiziologice din organism și, în consecință, dezvoltarea acestuia (influență directă); in acelasi timp, influentand dezvoltarea plantelor care sunt hrana animalelor, are un efect indirect asupra acestora din urma.
Efectul factorilor de mediu depinde nu numai de natura lor, ci și de doza percepută de organism (temperatură ridicată sau scăzută, lumină puternică sau întuneric etc.). Toate organismele aflate în proces de evoluție au dezvoltat adaptări la percepția factorilor în anumite limite cantitative. Mai mult, pentru fiecare organism există un set de factori care îi sunt cei mai favorabili.
Cu cât doza de factori se abate de la valoarea optimă pentru un anumit tip (creștere sau scădere), cu atât activitatea sa vitală este mai inhibată. Se numesc granițele dincolo de care existența unui organism este imposibilă inferiorși limitele superioare de anduranță (toleranţă).
Se numește intensitatea factorului ecologic, cel mai favorabil organismului (activitatea sa vitală). optimși dând cel mai rău efect - pessimum.
Organismele se pot adapta în timp la factorii în schimbare. Proprietatea speciilor de a se adapta la variațiile factorilor de mediu se numește plasticitatea mediului (valență ecologică). Cu cât este mai larg gama de fluctuații ale factorului ecologic, în cadrul căruia poate exista o anumită specie, cu atât mai mare este plasticitatea sa ecologică, cu atât este mai larg intervalul de toleranță (rezistență).
Din punct de vedere ecologic se numesc specii non-plastice (cu toleranță scăzută). stenobiotic(din greacă. stenos- îngust), mai plastic (rezistent) - euribiotic(din greacă. eurys- lat). Speciile de organisme care s-au dezvoltat de mult timp în condiții relativ stabile își pierd plasticitatea ecologică și dobândesc trăsăturile stenobionticității; speciile care au existat în condițiile unor schimbări semnificative ale factorilor de mediu devin euribionte.
Atitudinea organismelor față de fluctuațiile unui anumit factor de mediu este exprimată prin adăugarea prefixelor perete- și evri- (steno- și euritermă, steno- și euritemică etc.).
Adaptându-se istoric la factorul abiotic al mediului și intrând în conexiuni biotice între ele, plantele, animalele și microorganismele sunt distribuite în medii diferite și formează diverse biogeocenozeîn cele din urmă contopindu-se în biosferă Pământ.
Biogeocenoza- unitate elementară integrală izolată teritorial (spațial) a biosferei, toate componentele care sunt strâns legate între ele.
Toți factorii de mediu acționează asupra organismului simultan și în interacțiune. Un astfel de set dintre ele se numește constelaţie... Prin urmare, optimul și limitele rezistenței organismului în raport cu orice factor depind de alții. Mai mult, dacă intensitatea a cel puțin unui factor depășește rezistența speciei, atunci existența acestuia din urmă devine imposibilă, oricât de favorabile ar fi celelalte condiții. Acest factor se numește limitare... Un caz special al principiului factorilor limitatori este regula minimă formulată de Liebig (chimistul german) pentru a caracteriza randamentul culturilor agricole: o substanță la minim (în sol, în aer) controlează randamentul și determină amploarea și stabilitatea acestuia din urmă.
2.2. Cei mai importanți factori abiotici și adaptarea organismelor la aceștia.
2.2.1. Ușoară.
Lumina este unul dintre cei mai importanți factori de mediu, în special pentru fotosinteza plantelor verzi. Principala sursă de lumină pentru Pământ este Soarele, care emite o cantitate imensă de energie, inclusiv electromagnetică. Compoziția aproximativă a ultimei lungimi de undă ( , nm) următorul: 48 % - infrarosu ( = 1 · 10 6 ... 760); 50 % - vizibil ( = 760…360); 2% - ultraviolete ( = 360 ... 10) și ionizant ( Radiația ultravioletă cu nm este fatal vieții, s = 250…360 n m - stimulează formarea vitaminei la animale D si cu = 200…300 nm dăunătoare microorganismelor.
Radiația electromagnetică cu = 380…400 nm posedă activitate fotosintetică ridicată.
Radiația infraroșie este percepută de toate organismele ca căldură.
O importanță deosebită în viața tuturor organismelor este lumina vizibilă, datorită căreia se formează clorofila și cel mai important proces de fotosinteză din viața biosferei (formarea de substanțe organice din cele anorganice folosind energia solară). Fotosinteza oferă planetei materie organică și energie solară acumulată.
În bilanţul energetic total al Pământului, solarul este de ~ 99,9 % ... Dacă luăm energia solară care ajunge pe Pământ ca 100 % , apoi ~ 19 % este absorbit de atmosferă, ~ 34 % reflectat în spațiu și ~ 47 % ajunge la suprafața pământului sub formă de energie electromagnetică directă și împrăștiată. Energia electromagnetică directă este un spectru de radiații cu de la 0,1 la 30.000 nm... Partea ultravioletă a acestui spectru este 1 ... 5 % , vizibil 16 ... 45 % , infraroșu 49 ... 84 % ... Cantitatea de energie electromagnetică împrăștiată crește odată cu scăderea înălțimii Soarelui deasupra orizontului și cu creșterea turbidității atmosferice. Compoziția spectrală a radiației electromagnetice a unui cer fără nori este caracterizată de energie maximă cu = 400…480 nm.
Din spectrul radiațiilor ultraviolete, doar partea cu lungime de undă lungă ajunge la suprafața Pământului cu = 290…380 nm, iar componenta sa de unde scurte, distructivă pentru toate viețuitoarele, este aproape complet absorbită de ozonul stratosferei la o altitudine de 20 ... 25 km... Partea cu lungime de undă lungă a spectrului de radiații ultraviolete are o energie fotonică mare, ceea ce determină activitatea fotochimică ridicată a acesteia. Doze mari din această radiație sunt dăunătoare organismelor, iar dozele mici sunt necesare pentru multe dintre ele. În intervalul = 250…300 nm radiațiile ultraviolete au un efect bactericid puternic, contribuie la formarea vitaminei D antirahitice la animale și atunci când = 200…380 n m inițiază „bronzarea” pielii umane, care este o reacție de protecție a corpului. Radiație electromagnetică infraroșie cu > 750 nm are un efect termic asupra organismelor.
Energie electromagnetică activă fiziologic ( = 300…800 nm), în care se află domeniul fotosintetic activ = 380…710 nm... Zona de energie electromagnetică activă fiziologic este de obicei împărțită într-un număr de zone: ultraviolete (UV) - nm; albastru-violet (S-F) - = 400…500 nm; galben-verde (F-Z) - = 500…600 nm; portocaliu-rosu (O-K) - = 600…700 nmși roșu departe (DK) - > 700 nm.
Din fluxul total de energie electromagnetică fotosintetic activă care ajunge la suprafața pământului, aproximativ 0,2 % cumulat de plante, datorită reacției unice de fotosinteză conform schemei
CO 2 + H 2 O + soare. energie clorofilă CH 2 O + O 2
Viteza de fotosinteză depinde de tipul de plantă, intensitatea luminii, temperatură, concentrație CO 2 și alți factori. De exemplu, în centrul Rusiei, majoritatea plantelor agricole (sх) au o rată de fotosinteză de 20 mg CO 2 pe 1 dm 2 foi de suprafață in ora.
Fotosinteza practic nu are loc în partea galben-verde a spectrului vizibil.
În general, lumina afectează: ritmul de creștere și dezvoltare a plantelor; intensitatea fotosintezei; activitatea animalelor; modificări ale umidității și temperaturii mediului ambiant; biocicluri diurne și sezoniere cauzate de rotația Pământului în jurul axei sale și de mișcarea în jurul Soarelui.
Activitatea vitală a organismelor este afectată și de regimul luminii - totalitatea iluminării ( Bine, W/m 2), cantitatea de lumină (cantitatea totală de energie electromagnetică) și calitatea luminii (compoziția spectrală). Regimul de lumină depinde de latitudinea zonei, relief, turbiditatea atmosferei, suprafața subiacentă, înnorare și alți factori.
În raport cu lumină, se disting următoarele grupe ecologice de plante: lumină (iubitoare de lumină), iubitoare de umbră (iubitoare de umbră), tolerantă la umbră.
Vederi luminoase ( heliofite) trăiesc în locuri deschise, cu o bună iluminare și formează o acoperire de vegetație rară și joasă (de exemplu, floarea soarelui).
Vederi în umbră ( sciofite) cresc sub coronamentul pădurii la umbră constantă (de exemplu, ierburi de pădure).
specii tolerante la umbră ( heliofite facultative) poate crește atât în condiții de lumină bună, cât și în condiții de umbră (majoritatea plantelor de pădure).
O modificare a specificului regimului de lumină în primele două grupe duce la suprimarea activității lor vitale până la moarte.
Lumina este cel mai important mijloc de orientare a animalelor. La animale, orientarea către lumină se realizează ca urmare a fototaxiei: pozitivă (deplasarea către iluminare superioară) și negativă (deplasarea către iluminarea inferioară).
Regimul de lumină afectează distribuția geografică a animalelor.
Bioluminiscența, capacitatea organismelor de a străluci, are un rol clar în viața animalelor. Acest lucru se întâmplă ca urmare a oxidării substanțelor organice - luciferinele ca răspuns la iritațiile din mediu. Bioluminiscența are o valoare de semnal în viața animalelor, de exemplu, pentru a atrage indivizi de sex opus noaptea și amurgul la gândacii licurici.
Astfel, plantele au nevoie de lumină în principal pentru fotosinteză, iar animalele în principal pentru obținerea de informații despre mediul lor.
2.2.2. Căldură (temperatura).
Căldură- un set de diverse tipuri de energie internă a materiei (energia mișcării vibraționale a atomilor și moleculelor, energia legăturilor interatomice și intermoleculare etc., cu excepția energiei intraatomice și nucleare).Temperatura- un parametru care reflectă viteza cinetică medie a mișcării vibraționale a atomilor și moleculelor dintr-o substanță.
Temperatura organismelor depinde de temperatura mediului, precum și de rata reacțiilor chimice care alcătuiesc metabolismul. Prin urmare, limitele existenței vieții sunt temperaturile la care este posibilă formarea și funcționarea normală a proteinelor (în medie, de la 0 la +50 O CU). Cu toate acestea, unele organisme, care posedă sisteme enzimatice specializate, pot exista la temperaturi ale corpului în afara acestor limite.
Tipurile de organisme care preferă frigul formează un grup ecologic criofili... Ele pot rămâne active la temperaturi ale celulelor de până la (-8) ... (-10 O CU), când faza lichidă a corpului lor se află în stare hipotermică (bacterii, ciuperci, mușchi, licheni etc., care trăiesc în locurile arctice, înalte etc.).
Tipurile de organisme care s-au adaptat să trăiască la temperaturi ridicate aparțin grupului termofile... Ele pot exista activ la temperaturi ambientale de până la
90…98 O CU(larve de insecte, organisme care trăiesc la suprafața solului și în resturile organice în descompunere, precum și o serie de microorganisme).
Limitele de temperatură ale existenței vieții pentru multe specii se extind în lor latent stare (perioada latentă de viață). Deci, sporii unor bacterii pot rezista la încălzire până la +180 timp de câteva minute. O CU, iar semințele deshidratate, polenul și sporii unor plante au rezistat la temperatură (-271,16 O CU) cu revenirea ulterioară la viață. În acest caz, toate moleculele sunt într-o stare de repaus aproape complet și nu sunt posibile reacții biochimice. Această stare a corpului (suspendarea tuturor proceselor de viață) se numește anabioza... Din aceasta, organismul poate reveni la viața normală numai în absența unor perturbări în structura macromoleculelor din celulele sale.
Instabilitatea temperaturii ambientale pune o problemă semnificativă de mediu. Deci, o scădere a temperaturii provoacă pericolul unei astfel de încetiniri a metabolismului, în care manifestarea funcțiilor vitale de bază este imposibilă, iar creșterea temperaturii poate perturba viața normală a organismului cu mult înainte de distrugerea termică a enzimelor și proteinelor din cauza la o creștere bruscă a nevoii de hrană și oxigen, care nu sunt întotdeauna satisfăcute.
Pe parcursul evoluției, organismele au dezvoltat diverse mecanisme de reglare a metabolismului atunci când temperatura ambientală se modifică, principalele sunt următoarele:
restructurarea biochimică și fiziologică a sistemelor de susținere a vieții (modificarea setului, concentrarea și activitatea enzimelor, deshidratare, scăderea punctului de îngheț al soluțiilor corporale etc.);
menținerea temperaturii corpului la un nivel mai stabil (comparativ cu temperatura ambiantă), ceea ce asigură o rată aproape constantă a reacțiilor biochimice. Această stabilitate se datorează proceselor de eliberare de căldură ca produs secundar al reacțiilor biochimice și transferului de căldură către mediu.
Sunt numite organisme care sunt capabile să mențină o temperatură optimă constantă a corpului, indiferent de schimbările din mediu homeotermic(din greacă. gomoios- la fel). Acestea sunt doar 2 clase superioare de vertebrate - păsări și mamifere. Un caz special de homeotermie - heterotermie tipic pentru animalele care hibernează sau stupoază într-o perioadă nefavorabilă a anului, în timp ce metabolismul încetinește (veverițe de pământ, marmote, arici, lilieci etc.).
La organismele poikiloterme, după oprimarea rece, metabolismul normal este restabilit la o temperatură numită pragul de temperatură de dezvoltareși procedează cu cât mai intens, cu atât temperatura ambiantă este mai mare, ceea ce accelerează trecerea tuturor etapelor și întregul ciclu de viață al organismului.
Astfel, pentru implementarea programului de dezvoltare genetică, astfel de organisme trebuie să primească o anumită cantitate de căldură din mediu. Această căldură este măsurată prin suma temperaturilor efective. Temperatura efectivă- diferenţa pozitivă dintre temperatura ambiantă şi pragul de temperatură pentru dezvoltarea organismului. Temperatura efectivă are limite superioare pentru fiecare specie.
Suma temperaturilor efective se calculează prin formula
? ACEST. = ( t
O.S. - t
P.R.) ּ n
Unde: ?
ACEST. - suma temperaturilor efective, O CU;
t O.S. - temperatura ambientala, O CU;
t NS. - pragul de temperatură de dezvoltare, O CU;
n - numărul de ore sau zile de la început t O.S. > t NS.
Suma temperaturilor efective necesare ciclului de viață limitează distribuția geografică a speciilor.
Deoarece habitatul terestru are o gamă largă de fluctuații de temperatură, organismele au dezvoltat diverse mecanisme de adaptare ale vieții în el.
Deci, la plante, compoziția chimică a soluțiilor, viteza reacțiilor biochimice, capacitatea de a absorbi sau reflecta lumina solară și alte caracteristici se modifică.
Spre deosebire de plante, animalele cu mușchi produc mult mai mult din propria lor căldură internă, ceea ce determină următoarele moduri principale de adaptare la temperatură:
termoreglare chimică - o creștere activă a producției de căldură ca răspuns la o scădere a temperaturii ambiante;
termoreglarea fizică - o schimbare a nivelului de transfer de căldură, capacitatea de a reține căldura sau, dimpotrivă, de a disipa excesul acesteia. Acest lucru se datorează particularităților anatomiei și fiziologiei animalelor (păr și pene, distribuția rezervelor de grăsime, prezența transferului de căldură prin evaporare etc.);
comportamentul organismelor - mișcarea în spațiu, schimbarea posturii etc.
Un mecanism eficient de termoreglare este evaporarea apei prin transpirație prin piele sau prin mucoasele umede ale gurii și ale tractului respirator superior. Deoarece căldura de vaporizare a apei este mare (2,3 10 6 J/kg), în acest fel se îndepărtează multă căldură în exces din corp. Deci, o persoană în căldură pe zi poate aloca până la 10 ... 12 l transpirație, la evaporare a cărora ~ 2,5 10 7 J energie termică, care corespunde puterii consumate ~ 580 W.
Menținerea echilibrului termic al corpului animalelor cu sânge cald depinde și de raportul dintre suprafața corpului și volumul său. Deci, conform regulii lui Bergman, dintre două specii cu sânge cald înrudite, cea mai mare trăiește într-un climat rece, iar cea mai mică într-un climat cald; iar conform regulii lui Allen, dimensiunile relative ale membrelor și ale altor părți proeminente ale corpului (cozi, urechi, cioc) cresc de la latitudinile înalte la cele joase.
Motivul acestor modificări este dependența producției de căldură de greutatea corpului și transferul de căldură către mediu de la suprafața corpului.
Termoregularea cu un nivel general ridicat de procese oxidative în organism permite animalelor homeoterme să-și mențină echilibrul termic (temperatura aproape constantă) pe fondul unei game largi de fluctuații ale temperaturii ambientale.
Pe baza celor de mai sus, putem concluziona că fiecare dintre cele 2 grupe de organisme considerate sub aspectul factorului termic are propriile sale beneficii de mediu.
2.2.3. Apa (umezeala).
Apa este unul dintre cei mai importanți factori de mediu în viața organismelor terestre. Alcătuiește cea mai mare parte a protoplasmei celulelor, țesuturilor, sucurilor de plante și animale. Apa cu substanțe dizolvate în ea determină presiunea osmotică a fluidelor celulare și tisulare, precum și schimbul intercelular. Conținutul de apă din organism variază de la 40 % masa... (trunchiuri de copac) până la 98 % masa... (alge).În procesul de evoluție, organismele terestre au dezvoltat adaptări care reglează schimbul de apă și consumul de umiditate.
Un deficit de umiditate duce la scăderea creșterii plantelor, la un număr limitat de organisme, la răspândirea acestora pe tot globul și la alte consecințe.
Umiditatea aerului joacă un rol important în viața plantelor și animalelor. Distingeți umiditatea absolută și umiditatea relativă a aerului.
Umiditatea absolută reflectă concentrația de vapori de apă din aer și variază în Rusia de la 1,5 g/m 3 (iarna) la 14 g/m 3 (vara).
Umiditatea relativă caracterizează gradul de saturație a aerului cu vapori de apă și este determinată de formulă
,
%
Unde: A
- umiditate absolută a aerului în condiții date, g/m 3 ;M - umiditatea absolută maximă posibilă a aerului în aceleași condiții, g/m 3 .
În ecologie, umiditatea relativă este cel mai adesea luată în considerare, deoarece influenţează într-o măsură mai mare intensitatea proceselor de evaporare. Este utilizat pe scară largă un parametru numit deficit de saturație, care caracterizează și intensitatea proceselor de evaporare.
În raport cu regimul apei, organismele terestre sunt împărțite în trei grupe ecologice principale: higrofile (iubitoare de umiditate), xerofile (iubitoare de uscat) și mezofilă(preferând umiditatea moderată).
Plantele sunt cele mai susceptibile la influența regimului apei, deoarece nu se pot deplasa în căutarea mediului necesar.
În legătură cu fluctuațiile în alimentarea cu apă și evaporarea, plantele sunt împărțite în poikilohidricși homoyohidric... La primele, cantitatea de apă din țesuturi este variabilă și depinde de umiditatea mediului (mușchi, ferigi etc.). Acestea din urmă sunt capabile să mențină un conținut relativ constant de apă în țesuturi și sunt mai puțin dependente de condițiile de mediu (majoritatea plantelor superioare).
La animalele terestre, alimentarea cu apă se realizează în trei moduri principale: prin băutură; cu mancare suculenta; ca urmare a metabolismului (datorită oxidării și descompunerii grăsimilor, proteinelor și carbohidraților).
Pierderea de apă la animale are loc prin evaporarea și excreția urinei, precum și cu resturile de alimente nedigerate. Pierderea excesivă de apă este periculoasă pentru animale și poate duce la moartea lor, mai degrabă decât la înfometare.
Speciile de animale care primesc apă în principal prin băutură gravitează spre corpurile de apă (mamifere mari, păsări).
Multe animale se pot descurca fără apă potabilă, obținând-o din aer, sol, hrană și alte metode (animale mici din deșert).
În procesul de evoluție, animalele au dezvoltat următoarele adaptări pentru menținerea echilibrului apei: comportamentale (căutarea corpurilor de apă, săparea gropilor etc.); morfologice (cochilii de melci de uscat, învelișuri keratinizate de reptile etc.); fiziologice (formarea apei metabolice, economisirea apei în timpul excreției de urină și fecale, reglarea transpirației etc.).
Toleranța la deshidratare este mai mare la animalele expuse la stres termic. Deci, pentru o persoană, o pierdere de apă care depășește 10 % greutatea corporală, fatală, în același timp, cămilele tolerează pierderea de apă până la 27 % , oi - până la 23 % , câini - până la 17 % .
Economisirea apei excretate prin rinichi se realizează prin restructurarea metabolismului azotului. Deci, în organismele acvatice, în timpul descompunerii proteinelor, se formează amoniac ( NH 3), pentru îndepărtarea căreia se cheltuiește multă apă, iar la mamiferele terestre - uree (uree) ( CO(NH 2) 2), care este un produs mai puțin toxic și se poate acumula în organism fără a provoca prea mult rău și, prin urmare, poate fi excretat într-o formă mai concentrată cu mai puțină apă.
La animalele poikiloterme, încălzirea corpului ca urmare a creșterii temperaturii aerului evită pierderile inutile de apă, care este cheltuită la animalele homeoterme pentru a menține o temperatură constantă. Acest factor este folosit și de unele animale cu o bună termoreglare. De exemplu, cămilele sunt capabile să „oprească” vaporii de termoreglare pentru o perioadă. Vara, dimineața, temperatura corpului lui este de ~ 35 O CU, iar ziua în căldură ajunge la 40,7 O CU, adică aproape la limita rezistenţei. Acest lucru permite animalului să economisească la evaporare până la 5 l apă pe zi.
Toți locuitorii acvatici, în ciuda diferențelor de stil de viață, trebuie să fie adaptați la principalele caracteristici ale mediului lor. Aceste caracteristici sunt determinate, în primul rând, de proprietățile fizice ale apei: densitatea acesteia, conductivitatea termică, capacitatea de a dizolva sărurile și gazele.
Densitatea apei determină flotabilitatea sa semnificativă. Aceasta înseamnă că greutatea organismelor este ușoară în apă și devine posibil să ducă viață permanentă în coloana de apă, fără a se scufunda în fund. Multe specii, majoritatea mici, incapabile să înoate rapid activ, par să se înalțe în apă, fiind în suspensie în ea. Colecția de locuitori acvatici atât de mici se numește plancton. Planctonul include alge microscopice, crustacee mici, ouă și larve de pește, meduze și multe alte specii. Organismele planctonice sunt purtate de curenți incapabili să le reziste. Prezența planctonului în apă face posibilă o nutriție de tip filtrare, adică strecurarea, cu ajutorul diverselor dispozitive, organisme mici și particule de hrană suspendate în apă. Este dezvoltat atât la animalele de înot, cât și la animalele bentonice sedentare, cum ar fi crinii de mare, midiile, stridiile și altele. Un stil de viață sedentar ar fi imposibil pentru locuitorii acvatici dacă nu ar exista plancton, ceea ce, la rândul său, este posibil doar într-un mediu cu densitate suficientă.
Densitatea apei face dificilă mișcarea activă în ea, prin urmare, animalele care înoată rapid, cum ar fi peștii, delfinii, calmarii, trebuie să aibă mușchi puternici și o formă a corpului raționalizată. Datorită densității mari a apei, presiunea crește puternic odată cu adâncimea. Creaturile de adâncime sunt capabile să reziste la presiuni de mii de ori mai mari decât la suprafața uscată.
Lumina pătrunde în apă doar la o adâncime mică; prin urmare, organismele vegetale pot exista doar în orizonturile superioare ale coloanei de apă. Chiar și în cele mai curate mări, fotosinteza este posibilă doar până la adâncimi de 100-200 m. La adâncimi mari, nu există plante, iar animalele de adâncime trăiesc în întuneric complet.
Regimul de temperatură în corpurile de apă este mai blând decât pe uscat. Datorită capacității mari de căldură a apei, fluctuațiile de temperatură din aceasta sunt atenuate, iar locuitorii acvatici nu se confruntă cu nevoia de a se adapta la înghețuri severe sau la căldură de patruzeci de grade. Doar în izvoarele termale temperatura apei se poate apropia de punctul de fierbere.
Una dintre dificultățile vieții acvatice este cantitatea limitată de oxigen. Solubilitatea sa nu este foarte mare si, in plus, scade mult odata cu poluarea sau incalzirea apei. Prin urmare, uneori există decese în rezervoare - moarte în masă a locuitorilor din cauza lipsei de oxigen, care apare din diverse motive.
PARTEA II
capitolul 3 . FACTORI DE MEDIU. REGULARITĂȚI GENERALE ALE EFECTELOR ASUPRA ORGANISMELOR
Mediul și condițiile de existență a organismelor. Este necesar să se facă distincția între concepte precum mediul și condițiile de existență a organismelor.
Mediul este tot ceea ce inconjoara organismul si afecteaza direct sau indirect starea, dezvoltarea, cresterea, supravietuirea, reproducerea, etc. Mediul fiecarui organism este compus din multe elemente de natura anorganica si organica si elemente introduse de om, activitatile sale de productie. . În acest caz, unele elemente pot fi necesare pentru organism, altele sunt aproape sau complet indiferente față de acesta, iar altele au un efect dăunător. Deci, de exemplu, iepurele alb (Lepus timidus) din pădure intră într-o anumită relație cu hrana, oxigenul, apa, compușii chimici, fără de care nu se poate descurca. Dar un bolovan, un trunchi de copac, un ciot, un humock nu au un efect semnificativ asupra vieții lui: iepurele intră cu ele în legături temporare (adăpost de vreme, inamic), dar nu obligatorii.
Condițiile de existență, sau condițiile de viață, sunt totalitatea elementelor mediului necesare organismului, cu care acesta se află în unitate indisolubilă și fără de care nu poate exista.
Elementele mediului care sunt necesare organismului sau au un efect negativ asupra acestuia se numesc factori de mediu. În natură, acești factori nu acționează izolat unul de celălalt, ci sub forma unui complex complex. Complexul de factori de mediu, fără de care un organism nu poate exista, reprezintă condițiile de existență sau condițiile de viață ale unui organism dat.
Diferitele organisme percep și reacționează diferit la aceiași factori. În plus, organismele fiecărei specii sunt caracterizate de propriile lor condiții speciale. Plantele și animalele din deșerturi și semi-deserturi există în condiții de temperatură ridicată și umiditate scăzută. Tundra este locuită de plante și animale care sunt sensibile la lipsa de umiditate și pot tolera temperaturile scăzute. Locuitorii din apele sărate și dulci percep concentrația mineralelor în mod diferit. Animalele și plantele din tundra, lacurile de apă dulce și mările sărate se leagă selectiv de anumiți factori.
Toate adaptările organismelor la existența în diferite condiții s-au dezvoltat istoric. Ca urmare, s-au format grupări de plante și animale specifice fiecărei zone geografice.
Clasificarea factorilor. Analiza unei varietăți uriașe de factori le permite să fie împărțiți mai mult sau mai puțin clar în trei grupuri principale: abiotice, biotice și antropice.
Factorii abiotici sunt un complex de condiții ale mediului anorganic care afectează organismul. Aceștia sunt împărțiți în factori chimici (compoziția chimică a atmosferei, ape mari și dulci, sol, sedimente de fund) și fizici sau climatici (temperatură, presiune barometrică, vânt, umiditate, regim de radiație etc.). Structura suprafeței (topografie), diferențele geologice și climatice determină o mare varietate de factori abiotici care joacă un rol corespunzător în viața speciilor de animale, plante și microorganisme care s-au adaptat istoric la ei. Numărul (biomasa) și distribuția organismelor din interval depind de factori limitatori, adică de factori necesari existenței, dar prezentați la minimum. Pentru locuitorii deșertului, aceasta este apa, pentru multe organisme acvatice - cantitatea de oxigen dizolvată în apă.
Factori antropici - totalitatea impactului activităților umane asupra lumii organice. Odată cu dezvoltarea istorică a omenirii și apariția unor legi specifice inerente numai lui, natura s-a îmbogățit cu fenomene calitativ noi. Prin însăși existența lor, oamenii au un impact vizibil asupra mediului lor. De exemplu, în procesul de respirație, 1,1 10 12 kg de dioxid de carbon intră anual în atmosferă, iar necesarul uman anual de hrană este estimat la 2,7 · 10 15 kcal (11,34 · 10 15 kJ). Dar într-o măsură mult mai mare, natura este influențată de activitățile de producție ale oamenilor. Ca urmare, relieful și compoziția chimică a suprafeței pământului și a atmosferei se modifică, apa dulce este redistribuită, clima planetei în ansamblu se schimbă, biogeocenozele naturale individuale sunt eliminate, agrobiogeocenozele artificiale sunt create peste tot, utile și sunt exploatate specii de plante și animale dăunătoare, plante cultivate și animale domestice. Semnificația factorilor antropici, pe măsură ce omul cucerește și subjugă tot mai pe deplin natura, este în continuă creștere.
Atunci când se analizează factorii de mediu, trebuie să se țină cont de necesitatea, variabilitatea acestora, precum și de reacțiile adaptative ale organismului. În această privință, factorii hidroedafici sau apă-sol se disting adesea într-un grup independent. A.S. Monchadskiy împarte totalitatea lor în două grupuri principale - schimbându-se regulat și schimbându-se fără periodicitate regulată.
Cu toate acestea, această împărțire a factorilor în patru grupuri este destul de artificială. Nu dezvăluie întreaga esență a relației dintre organism și mediu.
Influența factorilor abiotici asupra organismului. Factorii abiotici pot avea un efect direct asupra organismului și indirect (indirect). De exemplu, temperatura mediului, acționând direct asupra organismului unui animal sau al unei plante, determină echilibrul lor termic, cursul proceselor fiziologice. În același timp, temperatura ca factor abiotic poate avea și un efect indirect. Deci, oferind anumite condiții pentru dezvoltarea plantelor care sunt hrană pentru fitofagele animale, poate afecta activitatea vitală a acestora din urmă.
Efectul expunerii la factorii de mediu depinde nu numai de natura acestora, ci și de doza percepută de organism (temperatură ridicată sau scăzută, lumină puternică sau întuneric). Toate organismele aflate în proces de evoluție au dezvoltat adaptări la percepția factorilor în anumite limite cantitative. Cu toate acestea, pentru fiecare organism, fie că este o plantă, animal sau microorganism, există un anumit număr de factori care sunt cei mai favorabili pentru acesta. O scădere sau creștere a acestei doze față de limitele intervalului optim reduce activitatea vitală a organismului, iar când se atinge un maxim sau un minim, posibilitatea existenței sale este complet exclusă (Fig. 2).
Cu cât doza de factor se abate de la valoarea optimă pentru un anumit tip (atât în sus, cât și în jos), cu atât activitatea sa vitală este mai inhibată. Granițele dincolo de care existența unui organism este imposibilă sunt numite limitele inferioare și superioare ale rezistenței.
Intensitatea factorului ecologic, care este cel mai favorabil pentru activitatea vitală a organismului, se numește optimă, iar cea care dă cel mai rău efect,– pessimum.
Plasticitatea ecologică a organismelor. Pentru fiecare organism și pentru specia în ansamblu, există un optim de condiții. După cum s-a dovedit, nu este același lucru nu numai pentru specii diferite în condiții diferite, ci și pentru etapele individuale de dezvoltare ale unui organism. De exemplu, temperaturile optime pentru înflorire, fructificare, germinare, depunerea icrelor și reproducerea multor specii sunt bine cunoscute. În funcție de ce nivel de optim este cel mai acceptabil pentru specie, acestea se disting între iubitoare de cald și frig, iubitoare de umiditate și iubitoare de uscat, adaptate la salinitate ridicată sau scăzută. Pentru fiecare specie este caracteristic și gradul de rezistență. De exemplu, plantele și animalele din zona temperată pot exista într-un interval de temperatură destul de larg, în timp ce speciile cu climă tropicală nu rezistă la fluctuații semnificative ale acesteia.
Proprietatea speciilor de a se adapta la o anumită gamă de factori de mediu este indicată de conceptul de plasticitate ecologică (valență ecologică) a unei specii. Cu cât este mai mare gama de fluctuații ale factorului ecologic în care poate exista o anumită specie, cu atât plasticitatea sa ecologică este mai mare.
Speciile care pot exista cu mici abateri ale factorului de la valoarea optimă sunt numite înalt specializate, iar cele care suportă modificări semnificative ale factorului sunt larg adaptate. Primul include majoritatea locuitorilor mărilor, a căror activitate normală de viață se menține doar cu o concentrație mare de săruri în mediu. Pe de altă parte, organismele de apă dulce sunt adaptate la conținutul scăzut de sare din mediu. În consecință, atât speciile marine cât și cele de apă dulce au plasticitate ecologică scăzută în raport cu salinitatea. Cu toate acestea, spiniculul cu trei spine (Gasterosteus aculeatus), de exemplu, are o plasticitate ecologică mare, deoarece poate trăi atât în apele dulci, cât și în sărate.
Ecologic neplastic, adică speciile slab rezistente sunt numite stenobiotice (stenos - îngust), mai rezistente - euribionte (eyros - lat). Stenobionismul și euribionismul caracterizează diferite tipuri de locuire a organismelor pentru supraviețuire. Speciile care s-au dezvoltat mult timp în condiții relativ stabile își pierd plasticitatea ecologică și dezvoltă trăsături stenobiotice, în timp ce speciile care au existat sub fluctuații semnificative ale factorilor de mediu dobândesc plasticitate ecologică crescută și devin euribionte (Fig. 3). Atitudinea organismelor față de fluctuațiile unui anumit factor este exprimată prin adăugarea prefixului eury- sau steno- la numele factorului. Deci, în raport cu temperatură, se disting organismele eury- și stenoterme, la concentrația de săruri - eury- și stenohaline, la lumină - eury- și stenofotice etc.
În raport cu toți factorii de mediu (sau cel puțin cu mulți), există foarte puține organisme euribiotice. Cel mai adesea, eury- sau stenobionismul se manifestă în raport cu un singur factor. De exemplu, peștii marini și de apă dulce vor fi stenohalini, în timp ce spiniculul cu trei spine menționat este un reprezentant tipic eurihalin; o plantă, fiind euritermală, poate aparține în același timp stenoigrobionților, adică să fie mai puțin rezistentă la fluctuațiile de umiditate.
Euribionismul contribuie de obicei la distribuția largă a speciilor. După cum știți, multe protozoare, ciuperci (eurybionts tipici) sunt cosmopolite și răspândite. Stenobionismul, pe de altă parte, limitează de obicei zonele. Cu toate acestea, de multe ori datorită specializării înalte a stenobiontilor, teritorii vaste aparțin. Astfel, pasărea păsărică mâncător de pești (Pandion haliaetus), fiind un stenofag tipic, acționează ca un euribiont în raport cu alți factori. Are capacitatea de a parcurge distanțe lungi în căutarea hranei și ocupă o suprafață semnificativă.
Întrucât toți factorii de mediu sunt interrelaționați și între ei nu există absolut indiferenți pentru niciun organism, fiecare populație și specie în ansamblu reacționează la acești factori, dar îi percepe diferit. Această natură electorală determină și atitudinea selectivă a organismelor față de așezarea unui anumit teritoriu. Distribuția organismelor depinde de momentul și locul originii lor, de factorii la care s-au adaptat istoric. Ca urmare, un factor care împiedică răspândirea unor specii poate fi benefic pentru altele. Deci, pentru plantele și animalele adaptate la apa dulce, concentrația mare de săruri ale mărilor și oceanelor reprezintă un obstacol în calea așezării acestora și, dimpotrivă, animalele și plantele marine nu pot exista în corpurile de apă dulce.
Diferite tipuri de organisme au cerințe diferite pentru condițiile solului, temperatură, umiditate, lumină etc. Prin urmare, diferite plante cresc pe soluri diferite, în zone climatice diferite. La rândul lor, în asociațiile de plante se formează condiții diferite pentru animale. Din punct de vedere istoric, adaptându-se la factorii abiotici ai mediului și intrând în anumite conexiuni biotice între ele, animalele, plantele și microorganismele sunt distribuite în medii diferite și formează diverse biogeocenoze, unindu-se în cele din urmă în biosfera Pământului.
Astfel, indivizii și populațiile care se formează din aceștia se adaptează la fiecare dintre factorii de mediu într-un mod relativ independent. Mai mult, valența lor ecologică în raport cu diferiți factori se dovedește a fi inegală. De aceea fiecare specie are un spectru ecologic specific, adică suma valenţelor ecologice în raport cu factorii de mediu.
Capitolul 4. ACȚIUNEA COMUNĂ A FACTORILOR DE MEDIU
Factor de limitare. Toți factorii din natură afectează organismul în același timp. Și nu sub forma unei simple sume, ci ca un raport complex de interacțiune. Această combinație de factori se numește constelația lor. Prin urmare, optimul și limitele rezistenței organismului în raport cu orice factor depind de alte influențe. De exemplu, la o temperatură optimă, crește toleranța la umiditate nefavorabilă și deficiențe nutriționale. Pe de altă parte, abundența de alimente crește rezistența organismului la schimbările mai multor factori climatici. Cu toate acestea, această așa-numită „compensare” a factorilor este limitată și niciunul dintre ei nu poate fi înlocuit complet cu altul. De aceea, atunci când o anumită condiție se modifică, activitatea vitală a organismului (capacitatea de a concura cu alte specii, reproducere etc.) este limitată de factorul care se abate mai mult de la valoarea optimă pentru specie. Dacă din punct de vedere cantitativ cel puțin unul dintre factori depășește rezistența speciei, atunci existența acesteia din urmă devine imposibilă, oricât de favorabile ar fi celelalte condiții. Factorul, al cărui nivel în termeni calitativi sau cantitativi (deficiență sau exces) se apropie de limitele de rezistență ale unui organism dat, se numește limitator.
Luați în considerare temperatura ca un factor limitator. Elanul în Scandinavia se găsește mult mai la nord decât în Siberia, deși în aceasta din urmă temperatura medie anuală este mai mare. Motivul care împiedică elanul să-și extindă raza de acțiune spre nord în Siberia este temperaturile scăzute de iarnă. Temperatura scăzută din ianuarie este, de asemenea, un factor limitator în răspândirea fagului în Europa. Prin urmare, limitele nordice ale intervalului său corespund izotermei din ianuarie de -2 ° C. Coralii care formează recife trăiesc numai la tropice la o temperatură a apei de cel puțin 20 ° C.
Temperatura ridicată poate fi un factor similar. De exemplu, granița de sud a gamei fluturelui de varză, care este larg răspândită în Europa și nord-vestul Africii, este situată în Palestina, deoarece de obicei este prea cald acolo vara.
Odată cu schimbările în situația ecologică, raportul factorilor individuali este, de asemenea, încălcat. De aceea, în diferite localități, factorii care limitează dezvoltarea organismelor nu sunt adesea aceiași: în nord, pentru anumite specii, aceasta poate fi o lipsă de căldură, iar în sud pentru aceeași specie - o lipsă de umiditate, hrană. , și temperaturi ridicate. De asemenea, trebuie remarcat faptul că același factor pentru un organism acționează ca unul limitator pentru o perioadă de timp și apoi devine nelimitator. Depinde de stadiul de dezvoltare al unui anumit organism. Aproape toate animalele și plantele din timpul sezonului de reproducere sunt mai sensibile la condițiile nefavorabile. De exemplu, influența factorilor climatici în timpul distribuției geografice a multor păsări de vânat se extinde doar la ouă și pui, dar nu și la adulți.
Ranguri ecologice și personalitate ecologică. O serie ecologică este un ansamblu de comunități de plante (fitocenoze) situate în conformitate cu creșterea sau scăderea oricărui factor (sau grup de factori) ai mediului. De exemplu, pe o pantă, cea mai mare uscăciune a solului se observă în partea superioară, iar cea mai mică - în partea inferioară, prin urmare, aici se notează diferențe de vegetație asociate cu umiditatea solului. Unele specii cresc doar în partea superioară a pantei, altele în mijloc, iar altele în partea inferioară. Ca urmare, seria ecologică a speciilor de plante se distinge clar fie prin creșterea, fie prin scăderea umidității solului - de sus în jos de la mai mult la mai puțin iubitor de uscat și, dimpotrivă, de jos în sus, de la mai mult la mai puțin iubitor de umiditate. Iar gama ecologică a speciilor de arbori în ceea ce privește creșterea toleranței la umbră este următoarea: zada - mesteacăn - pin - aspen - salcie - arin cenușiu - tei - stejar - frasin - arțar - arin culeger - ulm - carpen - molid - fag - brad .
Seri ecologice similare sunt alcătuite pentru relația plantelor cu regimul termic, cu gradul de salinitate a solului, rezistența la vânt și alți factori. Deci, în câmpiile inundabile ale râurilor din partea de sud a Câmpiei Ruse, în cazul unei elevații a terenului, se observă o schimbare a vegetației (de la o depresiune la un deal) în următoarea secvență: luncă-mlaștină, asociații de plante de luncă, luncă-stepă și stepă. Aceasta este o serie ecologică de fitocenoze. Uneori, într-o astfel de serie, se disting până la 10 sau mai multe asociații. Limitele lor sunt adesea foarte greu de determinat, deoarece combinațiile de condiții ecologice se modifică în spațiu treptat și între cenoze se formează o fâșie intermediară, de tranziție, în care se combină semnele asociațiilor vecine. Acest lucru se explică prin individualitatea ecologică a fiecărei specii și, prin urmare, intervalele lor în comunitate nu coincid. Cu alte cuvinte, specii diferite reacţionează diferit la aceiaşi factori.
În general, individualitatea ecologică a unui individ este un set de caracteristici specifice ale acestuia, care constau într-o combinație particulară de proprietăți ereditare și dobândite. Se dezvoltă în timpul dezvoltării unui organism (ontogeneză) și se exprimă în caracteristicile genotipului și fenotipului unui individ dat. În natură, nu există indivizi identici, identici, chiar și într-o populație foarte omogenă. Pe lângă trăsăturile specifice, fiecare individ are și o individualitate ecologică, care se manifestă sub o varietate de forme.
Dintre numărul mare de indivizi care alcătuiesc o populație, este întotdeauna posibil să se evidențieze indivizii cel mai mult sau cel mai puțin plastic ecologic în raport cu un factor sau altul. Unele sunt foarte sensibile la o scădere a temperaturii, altele sunt relativ tolerante la frig, unele nu pot rezista nici măcar la uscăciune ușoară și sunt cele care supraviețuiesc într-un sezon uscat. Datorita individualitatii ecologice, populatia contine de obicei cei mai viabili indivizi, cunoscand conditii foarte nefavorabile, ceea ce determina conservarea speciei.
Regula precedentă.În 1951, V.V. Alekhin a stabilit regula anticipării pentru plante. Conform acestei reguli, plantele nordice iubitoare de umiditate din limitele sudice ale gamei sunt situate pe versanții nordici și pe fundul râpelor, iar cele sudice, pe măsură ce se deplasează spre nord, se deplasează pe versanții sudici mai încălziți (Fig. 4). Acest lucru este evident mai ales la granițele sudice și nordice ale zonei forestiere. Pe versanții sudici, de la taiga mijlocie adânc în cea nordică, pădurile de molid afin și de molid oxalis pătrund adânc. În Yakutia, pe versanții nordici, cresc păduri tolerante la frig de zada dauriană (Larix dahurica), iar cele sudice sunt acoperite cu păduri de pin. Pădurile rămân la marginea de sud a zonei forestiere de-a lungul versanților nordici, iar vegetația tipică de stepă crește pe cei sudici.
Desigur, regula de avans este relativă. Este mai puțin clar exprimat în zonele muntoase, deoarece acolo se remarcă un set mai complex de factori de mediu. Cu toate acestea, este de o mare importanță în efectuarea studiilor geobotanice, deoarece permite prezicerea compoziției vegetației în zonele nesupravegheate încă și aspectul ei anterior unde a fost distrusă.
Principiul fidelității stadiale. Stația este de obicei înțeleasă ca habitatul speciei. Datorită faptului că speciile și populațiile lor constitutive sunt legate selectiv de factorii de mediu, ele locuiesc în stații strict definite, cu condiții de mediu adecvate. O zonă a teritoriului ocupată de o populație a unei specii și caracterizată de anumite condiții ecologice se numește stație. Termenul „stație” se aplică numai unei specii.
Fiecare specie are propriul său set de stații. Există multe tranziții între indicatorii extremi ai selectivității speciilor la habitate. Lăcusta asiatică, de exemplu, trăiește numai în zonele mlăștinoase, în timp ce lăcusta italiană (Calliptamus italicus) este mai plastică și populează zonele de stepă virgină, terenurile de pânză și pășunile. Muștele suedeze și de Hessian, tripa de grâu sunt limitate la culturile de cereale sau boabe de pajiște, în timp ce cupa de varză (Baraihra brassicae) se găsește nu numai în câmpurile de varză, ci și în câmpurile de sfeclă, mazăre, floarea soarelui, trifoi și chiar tutun. plantatii. Setul de stații este atât de caracteristic pentru fiecare specie, încât poate servi ca trăsătură distinctivă nu mai puțin semnificativă decât caracteristicile morfologice și de altă natură. Acest lucru este de importanță practică în identificarea speciilor dăunătoare și benefice.
Proprietatea speciilor de a popula selectiv anumite stații este desemnată drept principiul fidelității staționare. Acest principiu este o lege importantă a mediului.
Reguli de schimbare a habitatului și liniei. Principiul fidelității stadiale este aplicabil numai în condiții de spațiu și timp limitat. Modificarea naturală de către specii a habitatelor lor într-o gamă largă de spațiu și timp este regula pentru schimbarea habitatelor. Această regulă a fost stabilită și formulată de G. Ya. Bei-Bienko (1966).
La rândul său, M.S.Gilyarov a dedus regula de schimbare a nivelului, arătând că în zone diferite aceeași specie ocupă niveluri diferite. Acest lucru este tipic pentru speciile transzonale, adică pentru speciile care sunt răspândite și găsite în multe zone naturale.
În spațiu, regula schimbării habitatului se exprimă în schimbarea zonală și verticală a stațiilor și în schimbarea zonală a etapelor, iar în timp - în schimbarea sezonieră și anuală a stațiilor.
Schimbarea zonală a habitatelor este o schimbare direcționată în mod natural a habitatelor în timpul tranziției unei specii de la o zonă naturală la alta. De obicei, atunci când se deplasează spre nord, speciile aleg stații uscate, bine încălzite de soare, deschise cu o acoperire de vegetație rară. Răspândindu-se spre sud, aceleași specii locuiesc în locuri mai umede și umbrite, cu vegetație densă. De exemplu, lăcusta migratoare (Locusta migratoria) din Europa Centrală se stabilește pe locurile nisipoase, iar în Asia Centrală și Kazahstan - pe zonele umede mlăștinoase cu iarbă densă. În pajiștile umede, furnicile lasia (Lasius niger, L. flavus) se manifestă ca higrofobe și se așează pe hummocks. În zonele mai uscate, în stepă, aceleași furnici acționează ca higrofile și aleg mai multe stații umede. După cum subliniază Bei-Bienko, schimbarea zonală a habitatelor este o consecință ecologică a legii zonării geografice și se explică printr-o schimbare a regimului termic. Pe plan extern, aceleași stații din nord și sud diferă puternic tocmai în ceea ce privește regimul termic, prin urmare, atunci când se deplasează de la sud la nord, speciile aleg habitate apropiate de cele sudice în ceea ce privește cantitatea de căldură.
Schimbarea verticală a stațiilor este similară cu schimbarea zonală, dar este tipică pentru condițiile montane. De exemplu, lăcusta cenușie (Decticus verrucivorus) din pădurile din Caucaz locuiește în stațiile higrofitice și mezofitice și devine xerofilă în centura alpină.
Schimbarea zonală a nivelurilor constă în faptul că multe specii se deplasează spre nord de la un strat de vegetație superior la unul inferior, iar unele din zonele relativ uscate din cele terestre devin locuitori ai solului. Deci, gândacul de scoarță de grădinar de pădure (Blastophagus piniperda) în regiunile centrale și în nord trăiește sub scoarța trunchiurilor și a ramurilor mari de pin, iar în sud-estul părții europene a URSS intră în sol și se stabilește pe radacinile. Larvele gândacului de cerb (Lucanus cervus) se dezvoltă în zona pădurii în trunchiuri și cioturi putrezite, iar în stepă - în rădăcini putrede la o adâncime de până la 100 cm.
Bei-Bienko consideră că schimbarea zonală a stațiilor și treptelor și schimbarea verticală a stațiilor pun specia în condiții duale și contradictorii. Pe de o parte, specia face anumite solicitări asupra mediului care decurg din proprietățile sale fiziologice ereditare; pe de altă parte, în cazul reinstalării cu succes, el este obligat să ocupe noi stații sau chiar să schimbe nivelul. Ca urmare, ecologia sa se schimbă și, în același timp, fiziologia sa. În consecință, schimbarea stațiilor devine unul dintre factorii principali ai evoluției.
Schimbarea sezonieră a stațiilor are loc atunci când microclimatul fluctuează pe parcursul unui sezon. Acest lucru se exprimă cel mai clar într-un climat uscat și cald și se manifestă prin migrarea speciilor de stepă și deșert în timpul secetei către culturile de plante cultivate, spre pajiști, sub coronamentul pădurii, unde rămân umiditate relativ ridicată și acoperire cu vegetație verde. Astfel de migrații sunt tipice pentru multe insecte și rozătoare.
Schimbarea anuală a stațiilor se observă atunci când condițiile meteorologice se abat de la rata medie anuală. De exemplu, lăcustele migratoare din sudul Kazahstanului în anii secetoși se concentrează în depresiuni cu sol mai umed și acoperire groasă de iarbă, iar în anii umezi locuiesc în locuri înalte.
Astfel, schimbarea habitatului permite speciei să-și mențină standardul ecologic în condiții în continuă schimbare.
Principiul fidelității stadiale și opusul său - regulile pentru schimbarea habitatelor și a straturilor - mărturisește complexitatea relației organismelor cu mediul. Elucidarea esenței acestor relații face posibilă pătrunderea mai adânc în ecologia unei anumite specii și dezvoltarea unor metode raționale de combatere a organismelor dăunătoare și de protejare și atragere a celor utile.
Principiile clasificării ecologice a organismelor. Clasificarea ecologică a organismelor diferă de sistematică prin aceea că în cea din urmă criteriul principal este proximitatea filogenetică a organismelor, adică sistematica la toate nivelurile taxonomiei se bazează pe un singur criteriu - filogeneza. Nu există un astfel de criteriu în clasificarea ecologică, prin urmare are o mulțime de scheme.
Clasificarea ecologică a organismelor se poate face în funcție de poziția lor în lanțul energetic sau alimentar. În raport cu materia organică, se disting heterotrofe și autotrofe, după funcția lor în biogeocenoză - producători, consumatori și reducători (distructori).
Clasificarea ecologică se poate baza și pe habitate.
În acest caz, organismele acvatice sunt împărțite în bentonice, planctonice și necton. Ele pot fi clasificate în funcție de zonele pe care le ocupă. Prin această abordare, este important să aflăm poziția organismului în toate cele trei sisteme de clasificare și, de asemenea, să țineți cont de faptul că multe specii în diferite stadii de dezvoltare duc un mod de viață diferit (morcicul și broasca, larva de libelule și insecta adultă). ).
Clasificarea animalelor terestre provoacă dificultăți deosebite, deoarece acestea reprezintă o mare varietate de forme, care este asociată cu caracteristicile habitatelor lor. Deja printre erbivore există atât mici, cât și foarte mari. Abundența insectelor și a altor artropode, precum și a păsărilor, sfidează practic contabilitatea și clasificarea ecologică. Este și mai dificil să clasificăm descompozitorii. Organismele din sol sunt de obicei clasificate după mărime, motiv pentru care micro-, mezo- și macrobiota diferă.
Cea mai comună clasificare ecologică a organismelor după formele de viață, adică după tipul de morfologie externă, reflectând cele mai importante momente ale modului de viață, relația speciei cu mediul. Formele de viață determină adaptabilitatea organismelor la un complex de factori (spre deosebire de grupurile ecologice care caracterizează adaptarea la factorii individuali), la specificul habitatului.
Formele de viață la animale sunt foarte diverse. În primul rând, acestea sunt grupuri cu adaptări ecologice și morfologice similare pentru a trăi într-un mediu similar. În acest caz, termenul „forme de viață” este împrumutat din botanică. S-a impus în zoologie abia în secolul actual, deși animalele au fost mult timp împărțite în scafandri, vizuini, săpători etc.
Există multe interpretări diferite ale formelor de viață ale animalelor. Acest lucru se datorează faptului că, în unele cazuri, caracteristicile de reproducere sunt luate ca bază pentru clasificare, în altele - metodele de mișcare sau de obținere a hranei. Adesea, clasificarea se bazează pe limitarea organismelor la anumite nișe ecologice, peisaj și nivel. Cu toate acestea, analiza formelor de viață face posibilă aprecierea caracteristicilor habitatului și a modului în care animalele dezvoltă adaptarea la anumite condiții. De exemplu, D. N. Kashkarov (1945) clasifică formele de viață ale animalelor după cum urmează.
I. Forme plutitoare:
1.Apă pură: a) nekton, b) plancton, c) bentos;
2. Semiacvatice: a) scufundare, b) scufundare, c) extrage doar hrana din apa.
II. Forme de vizuini:
1. Sapători absoluti (își petrec toată viața în subteran);
2. Sapători rude (vin la suprafața pământului).
III. Forme terestre:
1. A nu face găuri: a) alergare, b) sărituri, c) târâi;
2. Realizarea găurilor: a) alergare, b) sărituri, c) târâi;
3. Animalele stâncilor.
IV. Forme lemnoase, cataratoare: a) nu coboara din copaci, b) se catara doar in copaci.
V. Forme de aer: a) obținerea hranei în aer, b) căutarea ei din aer.
După cum puteți vedea, această clasificare se bazează pe dispozitivele de mișcare. În ceea ce privește umiditatea aerului, Kashkarov distinge între formele higrofile (higrofile) și cele iubitoare de uscat (xerofile); privind alimentația - erbivor, omnivore, carnivore, gropari (mâncători de cadavre); la locul de reproducere - cele care se reproduc sub pământ, la suprafața pământului, în stratul de ierburi, în tufișuri, pe copaci.
Diferite categorii de forme de viață ale insectelor în raport cu habitatul lor (geobionți, hidrobionți etc.) sunt propuse de V.V. Yakhontov. Categoria peisajului zonal a formelor de viață a fost dezvoltată de ornitologii A. K. Rustamov, G. P. Dementyev, S. M. Uspensky.
Plantele sunt clasificate în funcție de adaptarea lor la mediu. Printre acestea se numără higrofitele, mezofitele, xerofitele. Această clasificare se bazează pe proprietățile fiziologice ale plantelor, iar împărțirea vegetației în copaci, arbuști și iarbă oferă caracteristicile principalelor comunități terestre. Datorită varietății condițiilor de pe Pământ, plantele au dezvoltat un număr mare de forme de viață. Conceptul de forme de viață ale plantelor a fost introdus pentru prima dată în 1806 de către Humboldt. De obicei, se disting plantele erbacee lemnoase, semilemnoase, terestre și erbacee acvatice. Fiecare dintre aceste forme poate fi reprezentată prin grupuri mai mici. Cea mai răspândită clasificare a formelor de viață ale plantelor, dezvoltată în 1905-1907. botanistul danez S. Raunkier. Se bazează pe localizarea mugurilor de reînnoire și prezența adaptărilor pentru a trăi un sezon nefavorabil. Clasificarea modernă se bazează pe această clasificare, în care se disting 6 forme de viață ale plantelor (Fig. 5).
1. Epifite * - plante aeriene care nu au rădăcini în sol. Se așează pe trunchiurile altor plante mai mari. În păduri, aceștia sunt licheni de trunchi, mai rar mușchi. Dintre plantele superioare, epifitele sunt numeroase în pădurile tropicale.
2. Fanerofite - plante supraterane (arbori, arbuști, liane, suculente cu tulpină, plante tulpină erbacee). Mugurii de reînnoire se găsesc pe lăstari amplasați vertical la înălțimea solului.
3. Khamefits sunt plante erbacee cu muguri de reînnoire situate în apropierea solului. În latitudinile temperate, lăstarii acestor plante trec iarna sub zăpadă și nu mor.
4. Hemicriptofite - plante formatoare de gazon la care mugurii de reînnoire se află la nivelul solului sau chiar în acesta. Lăstarii aerieni mor până la iarnă. Acestea sunt multe plante de luncă.
5. Criptofitele, sau geofitele, sunt ierburi perene cu părți aeriene pe moarte. Mugurii de reînnoire sunt localizați pe organele subterane (plante tuberculoase sau rizomi).
6. Terofitele sunt plante anuale. Până la iarnă, părțile lor supraterane și subterane mor. O perioadă nefavorabilă (iarna) se experimentează în stadiul de semințe.
În seria dată de forme de viață se manifestă în mod clar o adaptare crescândă la condiții nefavorabile. În pădurile tropicale, majoritatea speciilor aparțin epifitelor fanerofite. În regiunile mai nordice predomină plantele cu muguri de regenerare protejați.
Există și alte scheme de clasificare a formelor de viață. Cea mai mare recunoaștere a primit-o clasificarea cerealelor prin metoda de cultivare, elaborată de V.R.Williams. G.N. Vysotsky și L.I. Kazakevich au bazat clasificarea formelor de viață pe caracterul organelor subterane și pe capacitatea plantelor de reproducere vegetativă. Recent, IG Serebryakov a propus o clasificare de succes a angiospermelor, concentrându-se pe structura și durata de viață a axelor scheletice supraterane. El distinge 4 diviziuni și 8 tipuri de forme de viață ale acestor plante (Schema 3). Fiecare tip, la rândul său, este subdivizat în forme. De exemplu, în tipul I, se disting arborii formatori de coroane aeriene cu trunchiuri erecte; stufoase, cu un singur butoi, cu trunchiuri joase; strofe (cu trunchiuri culcate).
Formele de viață care domină într-o anumită comunitate pot servi drept indicatori ai condițiilor de viață. Astfel, predominanța plantelor care formează stoloni în pădurile de foioase și de conifere întunecate indică un sol marginal, afanat și excesiv de umed. În climatele calde și aride predomină animalele care trăiesc în vizuini adânci, iar pe soluri foarte fertile și afanate, excavatorii creează un număr mare de pasaje.
Capitolul 5. CEI MAI IMPORTANȚI FACTORI ABIOTICI ȘI ADAPTAREA CORPURILOR LA EI
Fiecare organism, populație, specie are un habitat - acea parte a naturii care înconjoară toate ființele vii și are vreun efect asupra ei, direct sau indirect. Din el, organismele iau tot ce au nevoie pentru a exista și, de asemenea, eliberează în ea produsele activității lor vitale. Condițiile de viață ale diferitelor organisme nu sunt aceleași. După cum se spune, ce este bine pentru o persoană, apoi moartea pentru altul. Este compus din multe elemente organice și anorganice care afectează o anumită specie.
Habitat și condiții de viață
Condiții de existență - acei factori ai mediului care sunt vitali pentru un anumit tip de organisme. Acel minim, fără de care existența este imposibilă. Acestea includ, de exemplu, aerul, umiditatea, solul, precum și lumina și căldura. Acestea sunt condițiile primare. În schimb, există și alți factori care nu sunt atât de vitali. De exemplu, vântul sau presiunea atmosferică. Astfel, habitatul și condițiile de existență a organismelor sunt concepte diferite. Prima - mai generală, a doua - denotă numai acele condiții fără de care un organism viu sau o plantă nu poate exista.
Factori de mediu
Acestea sunt toate acele elemente ale habitatului care sunt capabile să influențeze - direct sau indirect - asupra Acești factori provoacă adaptări ale organismelor (sau reacții adaptative). Abiotic este influența elementelor anorganice de natură neînsuflețită (compoziția solului, proprietățile sale chimice, lumina, temperatura, umiditatea). Factorii biotici sunt forme de influență a organismelor vii unul asupra celuilalt. Unele specii sunt hrană pentru altele, servesc pentru polenizare și răspândire și au alte efecte. Antropic - activități umane care afectează fauna sălbatică. Selecția acestui grup este asociată cu faptul că astăzi soarta întregii biosfere a Pământului este practic în mâinile omului.
Majoritatea factorilor de mai sus sunt condițiile de mediu. Unele sunt în proces de modificare, altele sunt constante. Schimbarea lor depinde de ora din zi, de exemplu, de la răcire și încălzire. Mulți factori (aceleași condiții de mediu) joacă un rol primordial în viața unor organisme, în timp ce în altele joacă un rol secundar. De exemplu, regimul de sare din sol este de mare importanță în alimentația plantelor cu minerale, în timp ce la animale nu este atât de important pentru aceeași zonă.
Ecologie
Acesta este numele științei care studiază condițiile mediului de viață al organismelor și relația lor cu acesta. Termenul a fost definit pentru prima dată de biologul german Haeckel în 1866. Cu toate acestea, știința a început să se dezvolte activ abia prin anii 30 ai secolului trecut.
Biosfera și noosfera
Totalitatea tuturor organismelor vii de pe Pământ se numește biosferă. Include și o persoană. Și nu numai că intră, dar are și o influență activă asupra biosferei în sine, mai ales în ultimii ani. Așa se realizează trecerea la noosferă (în terminologia lui Vernadsky). Noosfera presupune nu numai utilizarea brută a resurselor naturale și a științei, ci și cooperarea umană universală menită să protejeze casa noastră comună - planeta Pământ.
Condiții de habitat acvatic
Apa este considerată leagănul vieții. Multe dintre animalele care există pe pământ au avut strămoși care au trăit în acest mediu. Odată cu formarea pământului, unele specii au apărut din apă și au devenit la început amfibieni, iar apoi au evoluat în cele terestre. Cea mai mare parte a planetei noastre este acoperită cu apă. Multe organisme care trăiesc în el sunt hidrofile, adică nu au nevoie de nicio adaptare la mediul lor.
În primul rând, una dintre cele mai importante condiții este compoziția chimică a mediului acvatic. Este diferit în diferite corpuri de apă. De exemplu, regimul de sare al lacurilor mici este de 0,001% sare. În corpurile mari de apă dulce - până la 0,05%. Marină - 3,5%. În lacurile continentale sărate, nivelul de sare ajunge la peste 30%. Fauna devine mai săracă odată cu creșterea salinității. Corpurile de apă sunt cunoscute acolo unde nu există organisme vii.
Un rol important în condițiile de mediu îl joacă un astfel de factor precum conținutul de hidrogen sulfurat. De exemplu, în (sub 200 de metri) nimeni nu trăiește deloc, cu excepția bacteriilor cu hidrogen sulfurat. Și totul din cauza abundenței acestui gaz în mediu.
Proprietățile fizice ale apei sunt de asemenea importante: transparența, presiunea, viteza curenților. Unele animale trăiesc doar în apă limpede, în timp ce apa noroioasă este potrivită pentru altele. Unele plante trăiesc în apă stagnantă, în timp ce altele preferă să călătorească cu curentul.
Pentru locuitorii din adâncurile mării, absența luminii și prezența presiunii sunt cele mai importante condiții de existență.
Plante
Condițiile de habitat ale plantelor sunt, de asemenea, determinate de mulți factori: prezența luminii, fluctuațiile de temperatură. Dacă planta este acvatică - după condițiile mediului acvatic. Dintre vitale - prezența nutrienților în sol, udarea naturală și irigarea (pentru plantele cultivate). Multe dintre plante sunt legate de zone climatice specifice. În alte zone, nu sunt capabili să supraviețuiască, cu atât mai puțin să se reproducă și să dea descendenți. Plantele ornamentale, obișnuite cu condițiile „de seră”, necesită un habitat creat artificial. În condiții de stradă, nu mai pot supraviețui.
Pe pământ
Pentru multe plante și animale, habitatul solului este relevant. Condițiile de mediu depind de mai mulți factori. Acestea includ zonele climatice, schimbările de temperatură, compoziția chimică și fizică a solului. Pe uscat, ca și pe apă, un lucru este bun pentru unii, altul este bun pentru alții. Dar, în general, habitatul solului oferă adăpost pentru multe specii de plante și animale care trăiesc pe planetă.
Fundamentele ecologiei generale
miercuri- tot ceea ce inconjoara corpul si ii afecteaza direct sau indirect viata, dezvoltarea, cresterea, supravietuirea, reproducerea etc.
Mediul fiecărui organism este compus din multe elemente de natură anorganică și organică și elemente introduse de om și activitățile sale de producție. În același timp, unele elemente sunt necesare organismului, altele sunt indiferente față de acesta, iar altele au un efect dăunător.
Condiții de existență, sau conditii de viata- un ansamblu de elemente de mediu necesare unui organism, cu care acesta se află în unitate indisolubilă și fără de care nu poate exista.
Se numesc elementele mediului, atât necesare organismului, cât și care îl afectează negativ factori de mediu .
Factorii de mediu sunt de obicei împărțiți în trei grupuri principale: abiotici, biotici și antropici.
Abiotic factori - un complex de condiții ale mediului anorganic și organic care afectează organismul. Factorii abiotici se împart în chimici (compoziția chimică a aerului, oceanului, solului etc.) și fizici (temperatură, presiune, vânt, umiditate, lumină, regim de radiație etc.).
antropic factori - totalitatea efectelor activităţii umane asupra lumii organice.
Postat pe ref.rf
Deja prin faptul existenței sale, o persoană influențează mediul înconjurător (datorită respirației, aproximativ 1,1 10 12 kg CO 2 etc.) și o activitate de producție nemăsurat mai mare într-un grad din ce în ce mai mare.
Influența factorilor abiotici asupra organismului ar trebui să fie directă și indirectă (mediată). Deci, de exemplu, temperatura mediului determină viteza proceselor fiziologice din organism și, în consecință, dezvoltarea acestuia (influență directă); in acelasi timp, influentand dezvoltarea plantelor care sunt hrana animalelor, are un efect indirect asupra acestora din urma.
Efectul factorilor de mediu depinde nu numai de natura lor, ci și de doza percepută de organism (temperatură ridicată sau scăzută, lumină puternică sau întuneric etc.). În cursul evoluției, toate organismele au dezvoltat adaptări la percepția factorilor în anumite limite cantitative. Mai mult, pentru fiecare organism există un set de factori care îi sunt cei mai favorabili.
Cu cât doza de factori se abate de la valoarea optimă pentru un anumit tip (creștere sau scădere), cu atât activitatea sa vitală este mai inhibată. Se numesc granițele dincolo de care existența unui organism este imposibilă inferiorși limitele superioare de anduranță (toleranţă).
Intensitatea factorului ecologic, cel mai favorabil pentru organism (activitatea sa vitală), este de obicei numită optimși dând cel mai rău efect - pessimum.
Organismele se pot adapta în timp la factorii în schimbare. Proprietatea speciilor de a se adapta la variațiile factorilor de mediu este de obicei numită plasticitatea mediului (valență ecologică). Cu cât este mai larg gama de fluctuații ale factorului ecologic, în cadrul căruia poate exista o anumită specie, cu atât mai mare este plasticitatea sa ecologică, cu atât este mai larg intervalul de toleranță (rezistență).
Din punct de vedere ecologic se numesc specii non-plastice (cu toleranță scăzută). stenobiotic(din greacă. stenos- îngust), mai plastic (rezistent) - euribiotic(din greacă. eurys- lat). Speciile de organisme care s-au dezvoltat mult timp în condiții relativ stabile își pierd plasticitatea ecologică și capătă caracteristici de stenobionticitate; speciile care au existat în condițiile unor schimbări semnificative ale factorilor de mediu devin euribionte.
Atitudinea organismelor față de fluctuațiile unui anumit factor de mediu este exprimată prin adăugarea prefixelor perete- și evri- (steno- și euritermă, steno- și euritemică etc.).
Adaptându-se istoric la factorul abiotic al mediului și intrând în conexiuni biotice între ele, plantele, animalele și microorganismele sunt distribuite în medii diferite și formează diverse biogeocenozeîn cele din urmă contopindu-se în biosferă Pământ.
Biogeocenoza- unitate elementară integrală izolată teritorial (spațial) a biosferei, toate componentele care sunt strâns legate între ele.
Toți factorii de mediu acționează asupra organismului simultan și în interacțiune. Un astfel de set dintre ele este de obicei numit constelaţie... Din acest motiv, optimul și limitele rezistenței organismului în raport cu oricare dintre factori depind de alții. Mai mult, dacă intensitatea a cel puțin unui factor depășește rezistența speciei, atunci existența acestuia din urmă devine imposibilă, oricât de favorabile ar fi celelalte condiții. Acest factor este de obicei numit limitare... Un caz special al principiului factorilor limitatori este regula minimă formulată de Liebig (chimistul german) pentru a caracteriza randamentul culturilor agricole: o substanță la minim (în sol, în aer) controlează randamentul și determină amploarea și stabilitatea acestuia din urmă.
Mediul și condițiile de existență ale organismelor - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Mediul și condițiile de existență a organismelor” 2017, 2018.
