(Dokumentera)
n1.doc
Grunderna i allmän ekologi.
2.1. Miljö och existensvillkor för organismer.
onsdag- allt som omger kroppen och direkt eller indirekt påverkar dess vitala aktivitet, utveckling, tillväxt, överlevnad, fortplantning etc.Miljön för varje organism är sammansatt av uppsättningar av oorganisk och organisk natur och element som introducerats av människan och hennes produktionsaktiviteter. Samtidigt är vissa element nödvändiga för kroppen, andra är likgiltiga för det, och andra har en skadlig effekt.
Tillvarovillkor, eller levnadsvillkor- en uppsättning delar av miljön som är nödvändiga för organismen, med vilka den är i oskiljaktig enhet och utan vilken den inte kan existera.
Element av miljön, både nödvändiga för kroppen och negativt påverkar den, kallas miljöfaktorer.
Miljöfaktorer brukar delas in i tre huvudgrupper: abiotiska, biotiska och antropiska.
abiotisk faktorer - ett komplex av förhållanden i den oorganiska och organiska miljön som påverkar kroppen. Abiotiska faktorer är indelade i kemiska (kemisk sammansättning av luft, hav, jord, etc.) och fysikaliska (temperatur, tryck, vind, luftfuktighet, ljus, strålning, etc.).
Antropisk faktorer - en uppsättning effekter av mänsklig aktivitet på den organiska världen. Redan på grund av sin existens har en person en inverkan på miljön (på grund av andning, ungefär 1,1 10 12 kg CO 2 etc.) och oändligt mycket mer genom industriell verksamhet i allt högre grad.
Inverkan på kroppen av abiotiska faktorer kan vara direkt och indirekt (indirekt). Så till exempel bestämmer omgivningens temperatur hastigheten för fysiologiska processer i kroppen och följaktligen dess utveckling (direkt påverkan); samtidigt som det påverkar utvecklingen av växter som är mat för djur, har det en indirekt effekt på de senare.
Effekten av miljöfaktorer beror inte bara på deras natur, utan också på den dos som uppfattas av kroppen (hög eller låg temperatur, starkt ljus eller mörker, etc.). Alla organismer i evolutionsprocessen har utvecklat anpassningar till uppfattningen av faktorer inom vissa kvantitativa gränser. Dessutom finns det för varje organism en uppsättning faktorer som är mest gynnsamma för den.
Ju mer dosen av faktorer avviker från det optimala värdet för en given typ (ökning eller minskning), desto mer hämmas dess vitala aktivitet. De gränser bortom vilka existensen av en organism är omöjlig kallas lägre Och övre gränsen för uthållighet (tolerans).
Intensiteten hos den miljöfaktor som är mest gynnsam för organismen (dess livsaktivitet) kallas optimalt, och ger den värsta effekten - pessimism.
Organismer kan över tid anpassa sig till förändrade faktorer. Egenskapen hos arter att anpassa sig till förändrade intervall av miljöfaktorer kallas ekologisk plasticitet (miljömässig valens). Ju bredare variationsintervallet är för den ekologiska faktorn inom vilken en given art kan existera, desto större är dess ekologiska plasticitet, desto bredare blir dess tolerans (uthållighet).
Ekologiskt icke-plastiska (härdiga) arter kallas stenobiont(från grekiska. stenos- smal), mer plastig (härdig) - eurybiontisk(från grekiska. euro- bred). Arter av organismer som har utvecklats under lång tid under relativt stabila förhållanden förlorar sin ekologiska plasticitet och förvärvar stenobiontegenskaper; arter som existerade under förhållanden med betydande förändringar i miljöfaktorer blir eurybiont.
Organismers inställning till fluktuationer av en eller annan miljöfaktor uttrycks genom att lägga till prefix steno- Och evry- (steno- och eurytermisk, steno- och eurytotisk, etc.).
Historiskt anpassar sig till abiotiska miljöfaktorer och går in i biotiska relationer med varandra, växter, djur och mikroorganismer är fördelade över olika miljöer och bildar olika biogeocenoser, så småningom smälter in i biosfär Jorden.
Biogeocenos- territoriellt (rumsligt) isolerad integrerad elementär enhet av biosfären, vars alla komponenter är nära förbundna med varandra.
Alla miljöfaktorer verkar på kroppen samtidigt och i samspel. En sådan kombination kallas konstellation. Därför beror det optimala och gränserna för organismens uthållighet i förhållande till en faktor på andra. Dessutom, om intensiteten hos minst en faktor går utöver artens uthållighet, blir existensen av den senare omöjlig, oavsett hur gynnsamma andra förhållanden är. Denna faktor kallas begränsande. Ett specialfall av principen om begränsande faktorer är minimiregeln formulerad av Liebig (en tysk kemist) för att karakterisera avkastningen av jordbruksgrödor: ämnet som är som minimum (i jorden, i luften) styr avkastningen och bestämmer den senares storlek och stabilitet.
2.2. De viktigaste abiotiska faktorerna och anpassning av organismer till dem.
2.2.1. Ljus.
Ljus är en av de viktigaste miljöfaktorerna, speciellt för fotosyntetiska gröna växter. Den huvudsakliga ljuskällan för jorden är solen, som avger en enorm mängd energi, inklusive elektromagnetisk. Ungefärlig sammansättning av den sista våglängden ( , nm) nästa: 48 % – infraröd ( = 1 106 ... 760); femtio % - synlig ( = 760…360); 2% - ultraviolett ( = 360…10) och joniserande ( ultraviolett strålning från nm är skadligt för livet, med = 250…360 n m - stimulerar bildningen av vitamin hos djur D, och med = 200…300 nm skadligt för mikroorganismer.
Elektromagnetisk strålning med = 380…400 nm har en hög fotosyntetisk aktivitet.
Infraröd strålning uppfattas av alla organismer som värme.
Av särskild betydelse i livet för alla organismer är synligt ljus, på grund av vilket klorofyll bildas och den viktigaste processen för fotosyntes i biosfärens liv (bildningen av organiska ämnen från oorganiska ämnen med hjälp av solenergi) utförs. Fotosyntesen förser planeten med organiska ämnen och den solenergi som ackumuleras i dem.
I jordens totala energibalans är solenergin ~ 99,9 % . Om vi tar solenergi som når jorden som 100 % , sedan ~ 19 % det absorberas av atmosfären, ~ 34 % reflekteras i rymden och ~ 47 % når jordytan i form av direkt och spridd elektromagnetisk energi. Direkt elektromagnetisk energi är ett strålningsspektrum med från 0,1 till 30 000 nm. Den ultravioletta delen av detta spektrum är 1...5 % , synlig 16…45 % , infraröd 49…84 % . Mängden spridd elektromagnetisk energi ökar med en minskning av solens höjd över horisonten och en ökning av atmosfärens grumlighet. Den spektrala sammansättningen av den elektromagnetiska strålningen från en molnfri himmel kännetecknas av en maximal energi med = 400…480 nm.
Från spektrumet av ultraviolett strålning når endast den långvågiga delen jordytan med = 290…380 nm, och dess kortvågskomponent, som är skadlig för allt levande, absorberas nästan helt av stratosfärens ozon på en höjd av 20...25 km. Den långvågiga delen av det ultravioletta strålningsspektrumet har en hög fotonenergi, vilket bestämmer dess höga fotokemiska aktivitet. Stora doser av denna strålning är skadliga för organismer, medan små doser är nödvändiga för många av dem. Innom räckhåll = 250…300 nm ultraviolett strålning har en kraftfull bakteriedödande effekt, främjar bildandet av antirakitiskt D-vitamin hos djur, och när = 200…380 n m initierar en "garvning" av den mänskliga huden, vilket är en skyddande reaktion av kroppen. Infraröd elektromagnetisk strålning med > 750 nm har en termisk effekt på organismer.
Området med synlig elektromagnetisk energi som uppfattas av det mänskliga ögat sammanfaller praktiskt taget med den fysiologiskt aktiva elektromagnetiska energin ( = 300…800 nm), inom vilket det fotosyntetiskt aktiva området är beläget = 380…710 nm. Området med fysiologiskt aktiv elektromagnetisk energi är vanligtvis uppdelat i ett antal zoner: ultraviolett (UV) - nm; blåviolett (S-F) - = 400…500 nm; gulgrön (W-W) - = 500…600 nm; orange-röd (О-К) - = 600…700 nm och långt röd (DK) - > 700 nm.
Av hela flödet av fotosyntetiskt aktiv elektromagnetisk energi som når jordens yta, ca 0,2 % ackumuleras av växter på grund av den unika fotosyntesreaktionen enligt schemat
CO 2 + H 2 O + Sol. energi klorofyll CH 2 O + O 2
Hastigheten för fotosyntesen beror på typen av växt, ljusintensitet, temperatur, koncentration SÅ 2 och andra faktorer. Till exempel, i centrala Ryssland, i de flesta jordbruksväxter (jordbruks) når fotosynteshastigheten 20 mg SÅ 2 på 1 dm 2 arkytor in timme.
Fotosyntes sker praktiskt taget inte i den gulgröna delen av det synliga strålningsspektrumet.
I allmänhet påverkar ljus: tillväxttakten och utvecklingen av växter; intensiteten av fotosyntesen; djuraktivitet; förändring i luftfuktighet och temperatur i miljön; dagliga och säsongsbetonade biocykler på grund av jordens rotation runt sin axel och rörelse runt solen.
Livsaktiviteten hos organismer påverkas också av ljusregimen - hela belysningen ( OK, W/m 2), mängden ljus (total mängd elektromagnetisk energi) och ljusets kvalitet (spektral sammansättning). Ljusregimen beror på områdets latitud, lättnad, atmosfärisk grumlighet, underliggande yta, grumlighet och andra faktorer.
I förhållande till ljus särskiljs följande ekologiska grupper av växter: ljus (ljusälskande), skuggälskande (skuggälskande), skuggtolerant.
ljus utsikt ( heliofyter) lever i öppna områden med bra belysning och bildar ett glest och lågt vegetationstäcke (till exempel solros).
Skuggvyer ( sciofyter) växa under skogstak i permanent skugga (till exempel skogsgräs).
Skuggtoleranta arter ( fakultativa heliofyter) kan växa både i bra ljus och i skuggförhållanden (de flesta skogsväxter).
En förändring i specificiteten hos ljusregimen i de två första grupperna leder till att deras vitala aktivitet dämpas upp till döden.
Ljus är det viktigaste sättet för djurorientering. Hos djur utförs orientering mot ljus som ett resultat av fototaxi: positiv (rörelse mot större belysning) och negativ (rörelse mot lägre belysning).
Ljusregimen påverkar djurens geografiska spridning.
En viss roll i djurens liv har bioluminescens - organismernas förmåga att glöda. Detta händer som ett resultat av oxidation av organiska ämnen - luciferiner som svar på stimuli från omgivningen. Bioluminescens har ett signalvärde i djurens liv, till exempel för att attrahera individer av motsatt kön på natten och skymning hos eldflugebaggar.
Växter behöver alltså ljus främst för fotosyntes, och djur främst för att få information om sin miljö.
2.2.2. Värme (temperatur).
Värme- en uppsättning olika typer av inre energi hos ett ämne (energin från vibrationsrörelsen hos atomer och molekyler, energin hos interatomära och intermolekylära bindningar, etc., med undantag för intraatomisk och kärnenergi).Temperaturär en parameter som återspeglar den genomsnittliga kinetiska hastigheten för vibrationsrörelsen hos atomer och molekyler i ett ämne.
Organismernas temperatur beror på omgivningstemperaturen, såväl som hastigheten av kemiska reaktioner som utgör ämnesomsättningen. Därför är gränserna för livets existens de temperaturer vid vilka bildning och normal funktion av proteiner är möjlig (i genomsnitt från 0 till +50) handla om FRÅN). Vissa organismer, som har specialiserade enzymsystem, kan dock existera vid en kroppstemperatur som överskrider dessa gränser.
Arter av organismer som föredrar kyla bildar en ekologisk grupp kryofiler. De kan förbli aktiva vid celltemperaturer upp till (–8)...(–10 handla om FRÅN), när den flytande fasen av deras kropp är i ett underkylt tillstånd (bakterier, svampar, mossor, lavar, etc., som lever i Arktis, höga berg, etc. platser).
Arter av organismer som har anpassat sig till att existera vid höga temperaturer tillhör gruppen termofiler. De kan aktivt existera vid omgivningstemperaturer upp till
90…98 handla om FRÅN(insektslarver, organismer som lever på markytan och i ruttnande organiska rester, samt ett antal mikroorganismer).
Temperaturgränserna för existensen av liv för många arter expanderar i deras latent tillstånd (latent livsperiod). Så sporerna från vissa bakterier tål uppvärmning upp till +180 i flera minuter. handla om FRÅN, och uttorkade frön, pollen och sporer från vissa växter klarade temperaturer (-271,16 handla om FRÅN) följt av en återgång till livet. I det här fallet är alla molekyler i ett tillstånd av nästan fullständig vila, och inga biokemiska reaktioner är möjliga. Detta tillstånd av kroppen (avstängning av alla vitala processer) kallas anabios. En organism kan återgå från den till normal livsaktivitet endast i frånvaro av kränkningar av strukturen hos makromolekyler i dess celler.
Instabiliteten i den omgivande temperaturen skapar ett betydande miljöproblem. Således orsakar en minskning av temperaturen faran för en sådan nedgång i ämnesomsättningen, där manifestationen av grundläggande vitala funktioner är omöjlig, och en ökning av temperaturen kan störa kroppens normala funktion långt innan den termiska förstörelsen av enzymer och proteiner på grund av till ett kraftigt ökat behov av mat och syre, som inte alltid tillgodoses.
Under evolutionens gång har organismer utvecklat olika mekanismer för att reglera ämnesomsättningen när omgivningstemperaturen ändras, de viktigaste är följande:
biokemisk och fysiologisk omstrukturering av livsuppehållande system (förändringar i uppsättningen, koncentration och aktivitet av enzymer, uttorkning, sänkning av fryspunkten för kroppslösningar, etc.);
bibehålla kroppstemperaturen på en mer stabil nivå (jämfört med omgivningstemperaturen), vilket säkerställer en nästan konstant hastighet av biokemiska reaktioner. Denna stabilitet beror på processerna för värmeavgivning som en biprodukt av biokemiska reaktioner och värmeöverföring till miljön.
Organismer som kan upprätthålla en konstant optimal kroppstemperatur, oavsett dess förändring i miljön, kallas homeotermisk(från grekiska. gomoios- det samma). Dessa är bara 2 högre klasser av ryggradsdjur - fåglar och däggdjur. Ett specialfall av homoiotermi - heterotermi kännetecknande för djur som faller i dvala eller torpor under en ogynnsam period på året, medan ämnesomsättningen saktar ner (markekorrar, murmeldjur, igelkottar, fladdermöss, etc.).
I poikilotermiska organismer, efter kall hämning, återställs normal metabolism vid en temperatur som kallas temperaturtröskel för utveckling och fortsätter ju mer intensivt, desto högre omgivningstemperatur, vilket påskyndar passagen av alla stadier och hela organismens livscykel.
Således, för genomförandet av det genetiska utvecklingsprogrammet, behöver sådana organismer ta emot en viss mängd värme från miljön. Denna värme mäts som summan av de effektiva temperaturerna. Effektiv temperatur- en positiv skillnad mellan den omgivande temperaturen och temperaturtröskeln för organismens utveckling. För varje art har den effektiva temperaturen övre gränser.
Summan av effektiva temperaturer beräknas med formeln
? DETTA. =( t
O.S. - t
P.R.)ּ n
var: ?
DETTA. är summan av effektiva temperaturer, handla om FRÅN;
t O.S. - omgivningstemperatur, handla om FRÅN;
t ETC. – temperaturtröskel för utveckling, handla om FRÅN;
n är antalet timmar eller dagar sedan t O.S. > t ETC.
Summan av effektiva temperaturer, som är nödvändig för livscykelns förlopp, begränsar arternas geografiska utbredning.
Eftersom den terrestra livsmiljön har ett brett spektrum av temperaturfluktuationer, har organismer utvecklat olika adaptiva mekanismer för livet i den.
Så i växter förändras den kemiska sammansättningen av lösningar, hastigheten för biokemiska reaktioner, förmågan att absorbera eller reflektera solljus och andra egenskaper.
Till skillnad från växter producerar djur med muskler mycket mer av sin egen inre värme, vilket bestämmer följande huvudsakliga sätt för deras temperaturanpassning:
kemisk termisk kontroll - en aktiv ökning av värmeproduktionen som svar på en minskning av omgivningstemperaturen;
fysisk termoreglering - en förändring i nivån av värmeöverföring, förmågan att behålla värme eller, omvänt, skingra dess överskott. Detta beror på särdragen hos djurens anatomi och fysiologi (hår och fjädrar, fördelningen av fettreserver, närvaron av evaporativ värmeöverföring, etc.);
organismers beteende - rörelse i rymden, förändring av hållning etc.
En effektiv mekanism för termoreglering är avdunstning av vatten genom svettning genom huden eller genom de fuktiga slemhinnorna i munhålan och övre luftvägarna. Eftersom vattnets förångningsvärme är högt (2,3 10 6 j/kg), på så sätt avlägsnas mycket överskottsvärme från kroppen. Så en person i värmen per dag kan tilldela upp till 10 ... l svett, vars avdunstning försvinner i miljön ~ 2,5 10 7 J termisk energi, vilket motsvarar den förbrukade effekten ~ 580 tis.
Att upprätthålla temperaturbalansen i kroppen hos varmblodiga djur beror också på förhållandet mellan kroppsytan och dess volym. Så, enligt Bergmans regel, av två närbesläktade varmblodiga arter, lever den större i kyla och den mindre i varmt klimat; och i enlighet med Allens regel ökar de relativa storlekarna på lemmarna och andra utskjutande delar av kroppen (svansar, öron, näbbar) från höga till låga breddgrader.
Anledningen till dessa förändringar är värmeproduktionens beroende av kroppens massa och värmeöverföringen till miljön från kroppens yta.
Termoreglering med en generellt hög nivå av oxidativa processer i kroppen tillåter homoiotermiska djur att upprätthålla sin termiska balans (nästan konstant temperatur) mot bakgrund av ett brett spektrum av miljötemperaturfluktuationer.
Baserat på det föregående kan man dra slutsatsen att var och en av de två grupperna av organismer som anses ha sin termiska faktor har sina egna miljöfördelar.
2.2.3. Vatten (fuktighet).
Vatten är en av de viktigaste miljöfaktorerna i livet för landlevande organismer. Det utgör huvuddelen av protoplasman av celler, vävnader, växt- och djurjuicer. Vatten med ämnen lösta i det bestämmer det osmotiska trycket hos cell- och vävnadsvätskor, såväl som intercellulärt utbyte. Vattenhalten i kroppen varierar från 40 viktprocent. (trädstammar) upp till 98 viktprocent. (tång).I evolutionsprocessen har marklevande organismer utvecklat anpassningar som reglerar vattenutbyte och fuktförbrukning.
Fuktbrist leder till minskad växttillväxt, ett begränsat antal organismer, deras utbredning runt om i världen och andra konsekvenser.
Fuktighet spelar en viktig roll i livet för växter och djur. Skilj mellan absolut och relativ luftfuktighet.
Absolut luftfuktighet återspeglar koncentrationen av vattenånga i luften och varierar i Ryssland från 1,5 g/m 3 (vinter) till 14 g/m 3 (sommar).
Relativ luftfuktighet kännetecknar graden av luftmättnad med vattenånga och bestäms av formeln
,
%
var: MEN
är luftens absoluta fuktighet under givna förhållanden, g/m 3 ;M - högsta möjliga absoluta luftfuktighet under samma förhållanden, g/m 3 .
Inom ekologin tar man oftast hänsyn till relativ luftfuktighet, eftersom. det påverkar i hög grad intensiteten i avdunstningsprocessen. En mycket använd parameter kallas mättnadsunderskottet, som också kännetecknar intensiteten i förångningsprocesser.
I förhållande till vattenregimen delas landlevande organismer in i tre ekologiska huvudgrupper: hygrofila (fuktälskande), xerofila (torrälskande) och mesofil(föredrar måttlig luftfuktighet).
Växter är mest mottagliga för påverkan av vattenregimen, eftersom. de kan inte röra sig på jakt efter den nödvändiga miljön.
I förhållande till fluktuationer i vattentillförsel och avdunstning delas växter in i poikilohydrisk Och homoiohydrisk. I den förra är mängden vatten i vävnaderna inte konstant och beror på luftfuktigheten i miljön (mossor, ormbunkar, etc.). De senare kan upprätthålla den relativa konstanten av vattenhalten i vävnaderna och är mindre beroende av miljöförhållanden (de flesta högre växter).
Hos landlevande djur sker vattenförsörjningen på tre huvudsakliga sätt: genom att dricka; med saftig mat; som ett resultat av metabolism (på grund av oxidation och nedbrytning av fetter, proteiner och kolhydrater).
Förlusten av vatten hos djur sker genom avdunstning och utsöndring av urin, såväl som med rester av osmält mat. Överdriven förlust av vatten är farligt för djur och kan leda till deras död snarare än till svält.
Djurarter som får vatten huvudsakligen genom att dricka tenderar till vattendrag (stora däggdjur, fåglar).
Många djur klarar sig utan att dricka vatten, få det från luften, jorden, maten och på andra sätt (små ökendjur).
I evolutionsprocessen har djur utvecklat följande anpassningar för att upprätthålla vattenbalansen: beteendemässigt (söka efter vattendrag, gräva hål, etc.); morfologiska (skal av landsniglar, keratiniserade integument av reptiler, etc.); fysiologisk (bildning av metaboliskt vatten, spara vatten under utsöndring av urin och avföring, reglering av svettning, etc.).
Toleransen mot uttorkning är högre hos djur som utsätts för termisk överbelastning. Så, för en person, vattenförlust som överstiger 10 % kroppsvikt, är dödlig, samtidigt tål kameler vattenförluster upp till 27 % , får - upp till 23 % , hundar - upp till 17 % .
Att spara vatten som utsöndras genom njurarna uppnås genom att omstrukturera kvävemetabolismen. Så i vattenlevande organismer, när proteiner bryts ner, bildas ammoniak ( NH 3), för vars utsöndring mycket vatten spenderas, och hos landlevande däggdjur - urea (urea) ( SÅ(NH 2) 2), som är en mindre giftig produkt och kan ackumuleras i kroppen utan att orsaka mycket skada, och därför utsöndras i en mer koncentrerad form med mindre vatten.
Hos poikilotermiska djur gör uppvärmningen av kroppen som ett resultat av en ökning av lufttemperaturen det möjligt att undvika onödiga förluster av vatten, som slösas bort hos homoiotermiska djur för att hålla en konstant temperatur. Denna faktor används också av vissa djur med bra termoreglering. Till exempel kan kameler "stänga av" termoregulatorisk avdunstning under en tid. På sommaren, på morgonen, är hans kroppstemperatur ~35 handla om FRÅN, och under dagen i värmen når den 40,7 handla om FRÅN, dvs. nästan till gränsen för uthållighet. Detta gör att djuret kan spara upp till 5 l vatten per dag.
Alla vattenlevande invånare måste, trots skillnader i livsstil, anpassas till huvuddragen i sin miljö. Dessa egenskaper bestäms främst av vattnets fysiska egenskaper: dess densitet, värmeledningsförmåga och förmågan att lösa upp salter och gaser.
Vattnets densitet bestämmer dess betydande flytkraft. Det gör att organismernas vikt lättas i vatten och det blir möjligt att leva ett permanent liv i vattenpelaren utan att sjunka till botten. Många arter, mestadels små, oförmögna till snabb aktiv simning, verkar sväva i vattnet och vara i det i ett suspenderat tillstånd. Samlingen av sådana små vattenlevande invånare kallas plankton. Planktonets sammansättning inkluderar mikroskopiska alger, små kräftdjur, fiskägg och larver, maneter och många andra arter. Planktoniska organismer bärs av strömmarna, oförmögna att motstå dem. Närvaron av plankton i vattnet möjliggör filtreringstypen av näring, d.v.s. sila, med hjälp av olika anordningar, små organismer och matpartiklar suspenderade i vatten. Den är utvecklad hos både simmande och stillasittande bottendjur, såsom sjöliljor, musslor, ostron och andra. En stillasittande livsstil skulle vara omöjlig för vattenlevande invånare om det inte fanns något plankton, och det är i sin tur endast möjligt i en miljö med tillräcklig densitet.
Vattnets täthet gör det svårt att aktivt röra sig i det, så snabba simmande djur, som fiskar, delfiner, bläckfiskar, måste ha starka muskler och en strömlinjeformad kroppsform. På grund av vattnets höga densitet ökar trycket kraftigt med djupet. Djuphavsinvånare kan uthärda trycket, som är tusentals gånger högre än på landytan.
Ljus tränger in i vattnet endast till ett grunt djup, så växtorganismer kan endast existera i vattenpelarens övre horisonter. Även i de renaste haven är fotosyntes endast möjlig till djup av 100-200 m. Det finns inga växter på stora djup, och djuphavsdjur lever i totalt mörker.
Temperaturregimen i vattendrag är mildare än på land. På grund av vattnets höga värmekapacitet utjämnas temperaturfluktuationer i det, och vattenlevande invånare möter inte behovet av att anpassa sig till svår frost eller fyrtiogradig värme. Endast i varma källor kan vattentemperaturen närma sig kokpunkten.
En av svårigheterna med livet för vattenlevande invånare är den begränsade mängden syre. Dess löslighet är inte särskilt hög och dessutom minskar den kraftigt när vattnet förorenas eller värms upp. Därför fryser det ibland i reservoarer - invånarnas massdöd på grund av syrebrist, vilket uppstår av olika anledningar.
DEL II
Kapitel 3 . MILJÖFAKTORER. ALLMÄNNA REGLER FÖR ÅTGÄRDER OM ORGANISMER
Miljö och existensvillkor för organismer. Det är nödvändigt att skilja mellan sådana begrepp som miljön och förutsättningarna för organismers existens.
Miljön är allt som omger organismen och som direkt eller indirekt påverkar dess tillstånd, utveckling, tillväxt, överlevnad, reproduktion etc. Miljön för varje organism är sammansatt av många element av oorganisk och organisk natur och element som införts av människan, hennes produktionsaktiviteter . Samtidigt kan vissa element vara nödvändiga för kroppen, andra är nästan eller helt likgiltiga för det, och ytterligare andra har en skadlig effekt. Så till exempel kommer haren (Lepus timidus) i skogen in i vissa relationer med mat, syre, vatten, kemiska föreningar, utan vilka den inte klarar sig. Men ett stenblock, en trädstam, en stubbe, en bula har ingen betydande inverkan på hans liv: haren går in i tillfällig (skydd från vädret, fienden), men inte obligatoriska förbindelser med dem.
Tillvarovillkoren, eller livsvillkoren, är en uppsättning delar av miljön som är nödvändiga för organismen, med vilka den är i oskiljaktig enhet och utan vilka den inte kan existera.
Delar av miljön, som är nödvändiga för kroppen eller som påverkar den negativt, kallas miljöfaktorer. I naturen verkar dessa faktorer inte isolerade från varandra, utan i form av ett komplext komplex. Komplexet av miljöfaktorer, utan vilka organismen inte kan existera, är existensvillkoren eller livsvillkoren för denna organism.
Olika organismer uppfattar och reagerar olika på samma faktorer. Dessutom, för organismer av varje art, är deras egna speciella förhållanden karakteristiska. Växter och djur i öknar och halvöknar existerar under förhållanden med hög temperatur och låg luftfuktighet. Tundran är bebodd av växter och djur som är känsliga för brist på fukt och som tål låga temperaturer. Invånare i salt- och sötvatten uppfattar koncentrationen av mineraler olika. Djur och växter på tundran, färska sjöar och salta hav är selektivt relaterade till en eller annan faktor.
Alla anpassningar av organismer till existens under olika förhållanden har utvecklats historiskt. Som ett resultat bildades grupperingar av växter och djur specifika för varje geografiskt område.
Klassificering av faktorer. En analys av den enorma variationen av faktorer gör det möjligt att mer eller mindre tydligt dela in dem i tre huvudgrupper: abiotiska, biotiska och antropiska.
Abiotiska faktorer är en uppsättning förhållanden i den oorganiska miljön som påverkar kroppen. De är indelade i kemiska (atmosfärens kemiska sammansättning, hav och sötvatten, jord, bottensediment) och fysikaliska eller klimatiska (temperatur, barometertryck, vind, luftfuktighet, strålningsregim, etc.) faktorer. Ytans struktur (relief), geologiska och klimatiska skillnader orsakar en stor variation av abiotiska faktorer som spelar en lämplig roll i livet för arter av djur, växter och mikroorganismer som historiskt har anpassat sig till dem. Antalet (biomassan) och distributionen av organismer inom intervallet beror på begränsande faktorer, det vill säga på de faktorer som är nödvändiga för att existera, men presenterade som ett minimum. För ökenbor är detta vatten, för många vattenlevande organismer är det mängden syre som är löst i vatten.
Antropiska faktorer är helheten av inverkan av mänsklig aktivitet på den organiska världen. Med mänsklighetens historiska utveckling och framväxten av specifika lagar som bara är inneboende i den, har naturen berikats med kvalitativt nya fenomen. Genom själva deras existens har människor en märkbar inverkan på sin miljö. Till exempel, i andningsprocessen kommer 1,1 10 12 kg koldioxid in i atmosfären årligen, och det årliga mänskliga behovet av mat uppskattas till 2,7 10 15 kcal (11,34 10 15 kJ). Men i mycket större utsträckning påverkar människors produktionsaktivitet naturen. Som ett resultat av detta förändras jordytans relief och kemiska sammansättning, atmosfären förändras, färskvatten omfördelas, planetens klimat som helhet förändras, vissa naturliga biogeocenoser elimineras, konstgjorda agrobiogeocenoser skapas överallt, användbara växt- och djurarter utnyttjas och skadliga för människor förstörs, odlade växter odlas och tämjas djur. Betydelsen av de antropiska faktorerna, allt eftersom människan mer och mer fullständigt erövrar och lägger under sig naturen, ökar ständigt.
När man analyserar miljöfaktorer bör man ta hänsyn till deras nödvändighet, variabilitet, såväl som kroppens adaptiva reaktioner. I detta avseende särskiljs ofta hydroedafiska, eller vatten-jord, faktorer i en oberoende grupp. A. S. Monchadsky delar upp hela sin uppsättning i två huvudgrupper - ändras regelbundet och ändras utan regelbunden periodicitet.
En sådan uppdelning av faktorer i fyra grupper är dock ganska konstlad. Det avslöjar inte hela essensen av organismens förhållande till miljön.
Inverkan av abiotiska faktorer på kroppen. Abiotiska faktorer kan ha en direkt påverkan på kroppen och indirekt (indirekt). Till exempel bestämmer temperaturen i miljön, som verkar direkt på kroppen av ett djur eller en växt, deras värmebalans, förloppet av fysiologiska processer. Samtidigt kan temperatur som abiotisk faktor också ha en indirekt effekt. Genom att tillhandahålla vissa villkor för utvecklingen av växter som är mat för animaliska fytofager, kan det alltså påverka de senares vitala aktivitet.
Effekten av exponering för miljöfaktorer beror inte bara på deras natur, utan också på den dos som uppfattas av kroppen (hög eller låg temperatur, starkt ljus eller mörker). Alla organismer i evolutionsprocessen har utvecklat anpassningar till uppfattningen av faktorer inom vissa kvantitativa gränser. Men för varje organism, oavsett om det är en växt, ett djur eller en mikroorganism, finns det ett specifikt antal faktorer som är mest gynnsamma för honom. En minskning eller ökning av denna dos i förhållande till gränserna för det optimala området minskar organismens vitala aktivitet, och när ett maximum eller minimum uppnås är möjligheten att dess existens helt utesluten (fig. 2).
Ju mer faktorns dos avviker från det optimala värdet för en given typ (både uppåt och nedåt), desto mer hämmas dess vitala aktivitet. De gränser bortom vilka existensen av en organism är omöjlig kallas de nedre och övre gränserna för uthållighet.
Intensiteten hos miljöfaktorn, den mest gynnsamma för organismens liv, kallas den optimala och ger den värsta effekten,– pessimism.
Ekologisk plasticitet hos organismer. För varje organism och för arten som helhet finns det ett optimalt förhållande. Som det visade sig är det inte bara detsamma för olika arter under olika förhållanden, utan också för individuella utvecklingsstadier av en organism. Till exempel är de optimala temperaturerna för blomning, fruktsättning, groning, lek och reproduktion av många arter välkända. Beroende på vilken nivå av optimum som är mest acceptabel för arter, är bland dem utmärkande värme- och kylälskande, fukt- och torrälskande, anpassade till hög eller låg salthalt. Varje art har sin egen grad av uthållighet. Till exempel kan växter och djur i den tempererade zonen existera i ett ganska brett temperaturområde, medan arter i ett tropiskt klimat inte kan motstå betydande fluktuationer i det.
Arters förmåga att anpassa sig till en viss mängd miljöfaktorer betecknas av begreppet ekologisk plasticitet (ekologisk valens) hos en art. Ju bredare variationsintervallet är för den ekologiska faktorn inom vilken en given art kan existera, desto större är dess ekologiska plasticitet.
Arter som kan existera med små avvikelser av faktorn från det optimala värdet kallas högspecialiserade, och de som tål betydande förändringar i faktorn kallas brett anpassade. De förra inkluderar de flesta invånare i haven, vars normala liv endast bevaras vid en hög koncentration av salter i miljön. Sötvattensorganismer är tvärtom anpassade till den låga salthalten i miljön. Följaktligen har både marina och sötvattensarter låg ekologisk plasticitet med avseende på salthalt. Däremot har den trekotiga klibbaljen (Gasterosteus aculeatus) till exempel stor ekologisk plasticitet, eftersom den kan leva i både söt- och saltvatten.
Ekologiskt icke-plastiska, det vill säga låghärdiga arter kallas stenobiont (stenos - smal), mer härdig - eurybiont (eyros - bred). Stenobionty och eurybionty kännetecknar olika typer av anpassning av organismer till överlevnad. Arter som har utvecklats under relativt stabila förhållanden under lång tid förlorar ekologisk plasticitet och utvecklar stenobiontegenskaper, medan arter som funnits under betydande fluktuationer i miljöfaktorer får ökad ekologisk plasticitet och blir eurybiont (Fig. 3). Organismens inställning till fluktuationerna av en eller annan specifik faktor uttrycks genom att lägga till prefixet evry- eller stheno- till faktorns namn. Så, i förhållande till temperatur, urskiljs eury- och stenotermiska organismer, i förhållande till saltkoncentration - eury- och stenohalin, i förhållande till ljus - eury- och stenophotic, etc.
I förhållande till alla miljöfaktorer (eller åtminstone till många) finns det väldigt få eurybiont-organismer. Oftast visar sig eury- eller stenobiontism i relation till en faktor. Till exempel kommer havs- och sötvattensfiskar att vara stenohalin, medan den nämnda treryggade klibba är en typisk euryhalin-representant; växten, som är eurytermisk, kan samtidigt relateras till stenohygrobionts, d.v.s. vara mindre motståndskraftig mot svängningar i luftfuktigheten.
Eurybiontism bidrar vanligtvis till den breda spridningen av arter. Som ni vet är många protozoer, svampar (typiska eurybionts) kosmopolitiska och är allestädes närvarande. Stenobionty begränsar vanligtvis intervallen. Men på grund av sin höga specialisering tillhör stenobionter ofta stora territorier. Således fungerar den fiskätande fiskgjusen (Pandion haliaetus), som är en typisk stenofage, som en eurybiont i förhållande till andra faktorer. Den har förmågan att resa långa sträckor på jakt efter mat och upptar ett betydande område.
Eftersom alla miljöfaktorer är sammankopplade och bland dem inte finns några absolut likgiltiga för någon organism, reagerar varje population och art som helhet på dessa faktorer, men uppfattar dem på olika sätt. Sådan selektivitet bestämmer också organismernas selektiva inställning till bosättningen av ett visst territorium. Fördelningen av organismer beror på tid och plats för deras ursprung, på de faktorer som de historiskt har anpassat sig till. Som ett resultat kan någon faktor som hindrar spridningen av vissa arter visa sig vara gynnsam för andra. Så för växter och djur som är anpassade till sötvatten är en hög koncentration av salter i haven och oceanerna ett hinder för att bosätta dem, och omvänt kan marina djur och växter inte existera i sötvatten.
Olika typer av organismer ställer olika krav på markförhållanden, temperatur, luftfuktighet, ljus etc. Därför växer olika växter på olika jordar, i olika klimatzoner. I sin tur bildas olika förutsättningar för djur i växtföreningar. Historiskt anpassade de sig till abiotiska miljöfaktorer och går in i vissa biotiska relationer med varandra, är djur, växter och mikroorganismer fördelade över olika miljöer och bildar olika biogeocenoser, som så småningom förenas till jordens biosfär.
Således anpassar sig individer och de populationer som bildas av dem till var och en av miljöfaktorerna på ett relativt oberoende sätt. Samtidigt är deras ekologiska valens i förhållande till olika faktorer inte densamma. Det är därför varje art har ett specifikt ekologiskt spektrum, det vill säga summan av ekologiska valenser i förhållande till miljöfaktorer.
Kapitel 4. MILJÖFAKTORER KOMBINERAD VERKNING
begränsande faktor. Alla faktorer i naturen verkar på kroppen samtidigt. Och inte i form av en enkel summa, utan som ett komplext interagerande förhållande. En sådan kombination av faktorer kallas deras konstellation. Därför beror det optimala och gränserna för organismens uthållighet i förhållande till någon faktor på andra influenser. Till exempel, vid en optimal temperatur, ökar uthålligheten mot dålig luftfuktighet och brist på näring. Å andra sidan ökar överflöd av mat kroppens motståndskraft mot förändringar i flera klimatfaktorer. Denna så kallade "kompensation" av faktorer är dock begränsad, och ingen av dem kan helt ersättas av en annan. Det är därför, när ett eller annat tillstånd förändras, begränsas en organisms vitala aktivitet (förmågan att konkurrera med andra arter, reproduktion etc.) av den faktor som avviker starkare från det optimala värdet för arten. Om i kvantitativa termer åtminstone en av faktorerna går utöver artens uthållighet, så blir existensen av den senare omöjlig, oavsett hur gynnsamma de andra förhållandena är. Faktorn, vars nivå i kvalitativa eller kvantitativa termer (brist eller överskott) ligger nära gränserna för en given organisms uthållighet, kallas begränsande.
Se temperaturen som den begränsande faktorn. Älg i Skandinavien finns mycket längre norrut än i Sibirien, även om den genomsnittliga årstemperaturen i det senare är högre. Anledningen som hindrar älgen från att utöka sitt utbredningsområde norrut i Sibirien är låga vintertemperaturer. Den begränsande faktorn för spridningen av bok i Europa är också den låga temperaturen i januari. Därför motsvarar de norra gränserna för dess räckvidd januariisotermen på -2°C. Revbyggande koraller lever endast i tropikerna vid en vattentemperatur på minst 20 °C.
En liknande faktor kan vara hög temperatur. Så den södra gränsen för kålfjärilens utbredningsområde, utbredd i Europa och nordvästra Afrika, är i Palestina, eftersom det vanligtvis är för varmt där på sommaren.
Med förändringar i den ekologiska situationen kränks också förhållandet mellan individuella faktorer. Det är därför de faktorer som begränsar utvecklingen av organismer på olika platser ofta inte är desamma: i norr, för vissa arter, kan detta vara brist på värme och i söder, för samma art, brist på fukt, mat, hög temperatur. Det bör också noteras att samma faktor för en organism fungerar som en begränsande faktor under en tid och sedan blir icke-begränsande. Det beror på utvecklingsstadiet för den givna organismen. Nästan alla djur och växter under häckningssäsongen är mer känsliga för ogynnsamma förhållanden. Till exempel sträcker sig påverkan av klimatfaktorer under den geografiska spridningen av många fågelvilt endast till ägg och kycklingar, men inte till vuxna.
Ekologisk serie och ekologisk individualitet. En ekologisk serie är en uppsättning växtsamhällen (fytocenoser) ordnade efter ökningen eller minskningen av någon faktor (eller grupp av faktorer) i miljön. Till exempel på en sluttning är jordtorrheten störst i den övre delen, och minst i den nedre delen, så det finns skillnader i vegetation förknippade med markfuktighet. Vissa arter växer bara i den övre delen av sluttningen, andra i mitten och andra i den nedre. Som ett resultat särskiljs en ekologisk serie av växtarter tydligt antingen i stigande eller fallande ordning av markfuktighet - från topp till botten från mer till mindre torrälskande och, omvänt, från botten till toppen, från mer till mindre fuktälskande . Och den ekologiska serien av trädslag när det gäller ökande skuggtolerans är följande: lärk - björk - tall - asp - sälg - gråal - lind - ek - ask - lönn - skovelal - alm - avenbok - gran - bok - gran .
Liknande ekologiska serier sammanställs också med avseende på förhållandet mellan växter och den termiska regimen, till graden av marksalthalt, motståndskraft mot vind och andra faktorer. Så i översvämningsslätterna i floderna i den södra delen av den ryska slätten, i fallet med en höjd av terrängen, observeras en förändring i vegetationen (från sänkning till en kulle) i följande sekvens: äng-kärr, äng , äng-stäpp och stäppväxtföreningar. Detta är en ekologisk serie av fytocenoser. Ibland urskiljs upp till 10 eller fler föreningar i en sådan serie. Deras gränser är ofta mycket svåra att fastställa, eftersom kombinationerna av miljöförhållanden gradvis förändras i rymden och en övergångs-, mellanliggande, remsa bildas mellan cenoserna, där tecknen på angränsande föreningar kombineras. Detta förklaras av den ekologiska individualiteten hos var och en av arterna, i samband med vilken deras utbredningsområde i samhället inte sammanfaller. Med andra ord, olika arter reagerar olika på samma faktorer.
I allmänhet är en individs ekologiska individualitet en uppsättning av dess specifika egenskaper, bestående av en märklig kombination av ärftliga och förvärvade egenskaper. Det utvecklas i processen för utveckling av organismen (ontogenes) och uttrycks i egenskaperna hos genotypen och fenotypen hos en given individ. I naturen finns det inga identiska, identiska individer, inte ens i en mycket homogen population. Förutom specifika egenskaper har varje individ också en ekologisk individualitet, som visar sig i en mängd olika former.
Bland det stora antalet individer som utgör en population går det alltid att peka ut individer som är mest eller minst ekologiskt plastiska i förhållande till en eller annan faktor. Vissa är mycket känsliga för låga temperaturer, andra är relativt härdiga mot kyla, vissa tål inte ens lätt torrhet, och det finns några som överlever i en torr period. På grund av ekologisk individualitet innehåller populationen vanligtvis de mest motståndskraftiga individerna som överlever mycket ogynnsamma förhållanden, vilket avgör artens bevarande.
Föregående regel. 1951 etablerade V. V. Alekhin regeln om förskott för växter. Enligt denna regel är de nordliga fuktälskande växterna inom områdets södra gränser belägna på de norra sluttningarna och i botten av balkarna, medan de södra, när de rör sig norrut, flyttar till bättre uppvärmda sydsluttningar (fig. 4). Detta är särskilt tydligt på de södra och norra gränserna av skogszonen. Blåbärsgranskogar och oxalisgranskogar tränger djupt in i den norra taigan från den mellersta taigan längs de södra sluttningarna. I Yakutia växer köldtoleranta skogar av dahurisk lärk (Larix dahurica) på de norra sluttningarna, medan de södra sluttningarna är täckta av tallskogar. I den södra utkanten av skogszonen bevaras skog längs de norra sluttningarna, medan typisk stäppvegetation redan växer på de södra sluttningarna.
Naturligtvis är regeln om förväntan relativ. Det är mindre tydligt uttryckt i bergsområden, eftersom det finns en mer komplex uppsättning miljöfaktorer. Ändå är det av stor betydelse för att bedriva geobotanisk forskning, eftersom det gör det möjligt att förutsäga sammansättningen av vegetationen i områden som ännu inte har undersökts och dess tidigare utseende där den har förstörts.
Principen om stadiell trohet. En station förstås vanligtvis som livsmiljön för en art. På grund av att arterna och deras populationer är selektiva i förhållande till miljöfaktorer, bebor de strikt definierade stationer med lämpliga miljöförhållanden. En del av territoriet som upptas av en population av en art och som kännetecknas av vissa ekologiska förhållanden kallas en station. Begreppet "station" gäller endast arten.
Varje art har sin egen uppsättning stationer. Det finns många övergångar mellan extremerna av artselektivitet till livsmiljöer. Den asiatiska gräshoppan, till exempel, lever bara i sumpiga livsmiljöer, medan den italienska gräshoppan (Calliptamus italicus) är mer flexibel och bebor jungfruliga stäppområden, träda och betesmarker. Svenska och hessiska flugor, veteträning är begränsade till grödor av spannmål eller ängssäd, medan kålskålen (Baraihra brassicae) finns på fälten inte bara kål, utan även betor, ärter, solros, klöver och även tobaksplantager. Uppsättningen av stationer är så karakteristisk för varje art att den kan fungera som ett inte mindre betydande särskiljande särdrag än morfologiska och andra särdrag. Detta är av praktisk betydelse för att fastställa skadliga och nyttiga arter.
Arternas egenskap att selektivt befolka vissa stationer betecknas som principen för stationstrohet. Denna princip är en viktig ekologisk regelbundenhet.
Regler för att ändra livsmiljöer och stadier. Principen om stadiell trohet är endast tillämplig under förhållanden med begränsat utrymme och tid. Regelbunden förändring per art av deras livsmiljöer inom ett brett spektrum av rum och tid är regeln för livsmiljöförändringar. Denna regel fastställdes och formulerades av G. Ya Bei-Bienko (1966).
I sin tur drog M. S. Gilyarov slutsatsen regel för nivåbyte, visar det i olika zoner upptar samma art olika nivåer. Detta är typiskt för transzonala arter, det vill säga för arter som är utbredda och finns i många naturliga zoner.
I rymden uttrycks regeln om habitatförändring i zon- och vertikal förändring av stationer och i zonförändring av stadier, och i tid - säsongsmässig och årlig förändring av stationer.
Zonbyte av stationer är en regelbundet riktad förändring av livsmiljöer när en art flyttar från en naturlig zon till en annan. Vanligtvis väljer arterna när de flyttar norrut torra, väluppvärmda öppna livsmiljöer med gles vegetation. Dessa samma arter sprider sig söderut och lever på mer fuktiga och skuggiga platser med tät vegetation. Till exempel bosätter sig den migrerande gräshoppan (Locusta migratoria) i Centraleuropa på sandiga platser och i Centralasien och Kazakstan - på fuktiga myrmarker med tätt gräs. På våta ängar manifesterar lasiamyror (Lasius niger, L. flavus) sig som hygrofober och slår sig ner på hummocks. I torrare livsmiljöer, i stäppen, fungerar samma myror som hygrofiler och väljer fuktigare livsmiljöer. Som Bei-Bienko påpekar är zonbytet av stationer en ekologisk konsekvens av lagen om geografisk zonindelning och förklaras av en förändring i värmeregimen. Utåt identiska stationer i norr och söder skiljer sig kraftigt åt exakt när det gäller termisk regim, därför väljer arter när de flyttar från söder till norr livsmiljöer som närmar sig de södra när det gäller värme.
Den vertikala förändringen av stationer liknar den zonala, men den är typisk för bergiga förhållanden. Till exempel bor den grå gräshoppan (Decticus verrucivorus) i hygrofytiska och mesofytiska livsmiljöer i skogarna i Kaukasus och blir xerofil i alpbältet.
Zonförändringen av skikten består i att många arter när de flyttar norrut flyttar från ett högre vegetativt skikt till ett lägre, och vissa i relativt torra zoner från landlevande blir markinvånare. Således lever skogsträdgårdsmästarens barkbagge (Blastophagus piniperda) i de centrala regionerna och i norr under barken av tallstammar och stora grenar, och i den sydöstra delen av den europeiska delen av Sovjetunionen går den ner i jorden och slår sig ner på rötter. Larver av hjortbagge (Lucanus cervus) i skogszonen utvecklas i ruttnande stammar och stubbar, och i stäppzonen - i ruttna rötter på ett djup av upp till 100 cm.
Bei-Bienko menar att zonbytet av stationer och etapper och det vertikala bytet av stationer försätter arten i dubbla och motsägelsefulla förhållanden. Å ena sidan ställer arten vissa krav på miljön, till följd av dess ärftliga fysiologiska egenskaper; å andra sidan, med framgångsrik spridning, tvingas han att ockupera nya stationer eller till och med byta lager. Som ett resultat förändras dess ekologi, och samtidigt dess fysiologi. Följaktligen blir bytet av stationer en av evolutionens ledande faktorer.
Säsongsbyten av stationer sker med fluktuationer i mikroklimatet under en säsong. Detta tar sig tydligast till uttryck i ett torrt och varmt klimat och visar sig i vandring av stäpp- och ökenarter under torkaperioden till grödor av kulturväxter, till ängar, under skogstak, där relativt hög luftfuktighet och grön vegetation bevaras. Sådana migrationer är karakteristiska för många insekter och gnagare.
Det årliga stationsbytet observeras när väderförhållandena avviker från den genomsnittliga årsnormen. Till exempel koncentrerar sig den migrerande gräshoppan i södra Kazakstan under torra år på sänkor med fuktigare jord och tjockt gräs, och under våta år lever den på höga platser.
Därmed tillåter förändringar i habitat arter att behålla sin ekologiska standard under ständigt föränderliga förhållanden.
Principen om stadiell trohet och dess motsats - reglerna för att ändra livsmiljöer och stadier - vittnar om komplexiteten i förhållandet mellan organismer och miljön. Att klargöra essensen av dessa relationer gör det möjligt att tränga djupare in i en viss arts ekologi och utveckla rationella metoder för att bekämpa skadliga organismer och för att skydda och attrahera nyttiga.
Principer för ekologisk klassificering av organismer. Den ekologiska klassificeringen av organismer skiljer sig från systematik genom att huvudkriteriet i det senare är organismernas fylogenetiska närhet, det vill säga systematik på alla nivåer av taxonomi bygger på ett enda kriterium - fylogeni. Det finns inget sådant kriterium i ekologisk klassificering, så det har många system.
En ekologisk klassificering av organismer kan göras efter deras position i energi- eller näringskedjan. I förhållande till organiskt material särskiljs heterotrofer och autotrofer, efter deras funktion i biogeocenos - producenter, konsumenter och nedbrytare (förstörare).
Habitater kan också ligga till grund för en ekologisk klassificering.
Vattenlevande organismer delas in i bentiska, planktoniska och nektoniska. De kan också klassificeras efter de områden de upptar. Med detta tillvägagångssätt är det viktigt att ta reda på organismens position i alla tre klassificeringssystem, och även att komma ihåg att många arter i olika utvecklingsstadier leder en annan livsstil (grodyngel och groda, trollsländelarv och vuxna insekter) .
Klassificeringen av landlevande djur orsakar särskilda svårigheter, eftersom de representerar en stor variation av former, som är förknippade med egenskaperna hos deras livsmiljöer. Redan bland växtätare finns både små och mycket stora. Överflödet av insekter och andra leddjur, såväl som fåglar, trotsar praktiskt taget redovisning och ekologisk klassificering. Det är ännu svårare att klassificera nedbrytare. Jordorganismer klassificeras vanligtvis efter storlek, och därför särskiljs mikro-, meso- och makrobiota.
Den vanligaste ekologiska klassificeringen av organismer är enligt livsformer, det vill säga enligt typen av yttre morfologi, som återspeglar de viktigaste aspekterna av levnadssättet, artens förhållande till miljön. Livsformer bestämmer organismers anpassningsförmåga till ett komplex av faktorer (i motsats till ekologiska grupper som kännetecknar anpassning till individuella faktorer), till särdragen i en livsmiljö.
Djurens livsformer är mycket olika. Först och främst är det grupper som har liknande ekologiska och morfologiska anpassningar för att leva i en liknande miljö. I det här fallet är termen "livsformer" lånad från botaniken. Det etablerade sig inom zoologin först under det nuvarande århundradet, även om djuren länge har delats in i dykare, gravare, grävmaskiner etc.
Det finns många olika tolkningar av djurens livsformer. Detta beror på det faktum att, i vissa fall, egenskaperna hos reproduktion tas som grund för klassificering, i andra, metoder för rörelse eller att få mat. Ofta är klassificeringen baserad på begränsning av organismer till vissa ekologiska nischer, landskap och lager. Ändå gör analysen av livsformer det möjligt att bedöma livsmiljöns egenskaper och hur djur utvecklar anpassning till vissa förhållanden. Till exempel klassificerar D.N. Kashkarov (1945) djurens livsformer enligt följande.
I. Flytande former:
1. Rent vattenlevande: a) nekton, b) plankton, c) bentos;
2. Halvvattenlevande: a) dykning, b) icke-dykning, c) endast utvinning av mat ur vattnet.
II. Grävande former:
1. Absoluta grävmaskiner (de tillbringar hela sitt liv under jorden);
2. Relativa utgrävningar (gå till jordens yta).
III. Markformer:
1. Att inte göra hål: a) springa, b) hoppa, c) krypa;
2. Gräva: a) springa, b) hoppa, c) krypa;
3. Djur av stenar.
IV. Träiga, klättrande former: a) faller inte ned från träd, b) bara klättrar i träd.
V. Luft bildas: a) får mat i luften, b) letar efter den från luften.
Som du kan se är denna klassificering baserad på enheter för rörelse. I förhållande till luftfuktighet skiljer Kashkarov fuktälskande (hygrofila) och torrälskande (xerofila) former; när det gäller näring - växtätare, allätare, rovdjur, gravgrävare (likätare); på platsen för reproduktion - häckning under jorden, på jordens yta, i ett lager av gräs, i buskar, på träd.
Olika kategorier av livsformer av insekter i förhållande till deras livsmiljö (geobionter, hydrobionts, etc.) föreslås av VV Yakhontov. Livsformers zonlandskapskategori utvecklades av ornitologerna A. K. Rustamov, G. P. Dementiev, S. M. Uspensky.
Växter klassificeras utifrån anpassning till miljöförhållanden. Bland dem är hygrofyter, mesofyter, xerofyter. Denna klassificering är baserad på växternas fysiologiska egenskaper, och uppdelningen av växtlighet i träd, buskar och gräs kännetecknar de viktigaste marksamhällena. På grund av de olika förhållandena på jorden har växter utvecklat ett stort antal livsformer. Begreppet livsformer för växter introducerades först 1806 av Humboldt. Vanligtvis särskiljs vedartade, semi-vedartade, landlevande örtartade och vattenväxter. Var och en av dessa former kan representeras av mindre grupper. Den mest använda klassificeringen av livsformer av växter, utvecklad 1905-1907. Danske botanikern S. Raunkier. Det är baserat på platsen för njurarna för förnyelse och närvaron av anpassningar för att uppleva den ogynnsamma säsongen. Denna klassificering är baserad på den moderna klassificeringen, där 6 livsformer av växter urskiljs (fig. 5).
1. Epifyter * - luftväxter som inte har rötter i jorden. De slår sig ner på stammar av andra större växter. I skogarna är dessa stamlavar, mer sällan mossor. Av de högre växterna är epifyter många i tropiska regnskogar.
2. Fanerofyter - ovanjordiska växter (träd, buskar, vinstockar, stamsuckulenter, örtartade stamväxter). Förnyelseknoppar sitter på vertikalt placerade skott högt över marken.
3. Hamefites - örtartade växter med förnyelseknoppar som ligger nära marken. På tempererade breddgrader går skotten av dessa växter under snön för vintern och dör inte av.
4. Hemikryptofyter - soddybildande växter där förnyelseknoppar är i nivå med jorden eller till och med i den. Ovanjordiska skott dör av till vintern. Det är väldigt många ängsväxter.
5. Kryptofyter, eller geofyter, är fleråriga örter med döende ovanjordiska delar. Förnyelseknoppar finns på underjordiska organ (knöl- eller rhizomatösa växter).
6. Terofyter är ettåriga växter. På vintern dör både ovanjordiska och underjordiska delar av dem av. En ogynnsam period (vinter) upplevs i fröstadiet.
I ovanstående serie av livsformer manifesteras tydligt en ökande anpassning till ogynnsamma förhållanden. I tropiska regnskogar tillhör de flesta arter epifytiska fanerofyter. I de nordligare regionerna dominerar växter med skyddade förnyelseknoppar.
Det finns andra system för att klassificera livsformer. Klassificeringen av spannmål enligt tilleringsmetoden, utvecklad av V. R. Williams, fick det största erkännandet. G. N. Vysotsky och L. I. Kazakevich baserade klassificeringen av livsformer på arten av underjordiska organ och växternas förmåga till vegetativ reproduktion. Nyligen föreslog I. G. Serebryakov en framgångsrik klassificering av angiospermer, med fokus på strukturen och livslängden för ovanjordiska skelettyxor. Han särskiljer 4 divisioner och 8 typer av livsformer av dessa växter (schema 3). Varje typ är i sin tur indelad i former. Till exempel i typ I urskiljs ovanjordiska kronbildande träd med upprättstående stammar; buskig, enpipig med låga stammar; stlantsy (med liggande trunkar).
De livsformer som dominerar i det ena eller det andra samhället kan fungera som indikatorer på levnadsförhållanden. Sålunda tyder övervikten av stolonbildande växter i lövskogar och mörka barrskogar på infertil, lös och alltför fuktig jord. I ett varmt och torrt klimat dominerar djur som lever i djupa hålor, och på mycket bördiga och lösa jordar skapar utgrävningar ett stort antal passager.
Kapitel 5
Varje organism, population, art har en livsmiljö - den del av naturen som omger allt levande och har någon form av inverkan på den, direkt eller indirekt. Det är från den som organismer tar allt som behövs för att existera, och de utsöndrar produkterna av sin vitala aktivitet i den. Miljöförhållandena för olika organismer är inte desamma. Som de säger, vad är bra för en, sedan en annan - döden. Den består av många organiska och oorganiska element som påverkar en viss art.
Habitat och existensvillkor
Existensvillkor - de miljöfaktorer som är avgörande för en viss typ av organismer. Det minimum utan vilket existensen är omöjlig. Dessa inkluderar till exempel luft, fukt, jord, samt ljus och värme. Detta är de första villkoren. Däremot finns det andra faktorer som inte är så viktiga. Till exempel vind eller atmosfärstryck. Således är livsmiljön och förutsättningarna för organismers existens olika begrepp. Den första - mer generell, den andra - betecknar endast de förhållanden utan vilka en levande organism eller växt inte kan existera.
Miljöfaktorer
Dessa är alla de delar av miljön som kan påverka - direkt eller indirekt - på Dessa faktorer orsakar anpassningar av organismer (eller adaptiva reaktioner). Abiotisk - detta är påverkan av oorganiska element av livlös natur (jordens sammansättning, dess kemiska egenskaper, ljus, temperatur, fuktighet). Biotiska faktorer är former av påverkan av levande organismer på varandra. Vissa arter är mat för andra, tjänar till pollinering och bosättning och har andra effekter. Antropogen - mänskliga aktiviteter som påverkar vilda djur. Tilldelningen av denna grupp är förknippad med det faktum att idag är ödet för hela jordens biosfär praktiskt taget i människans händer.
De flesta av ovanstående faktorer är miljöförhållanden. Vissa håller på att modifieras, andra är permanenta. Deras förändring beror på tiden på dygnet, till exempel från kylning och uppvärmning. Många faktorer (samma miljöförhållanden) spelar en primär roll i vissa organismers liv, medan de i andra spelar en sekundär roll. Till exempel är jordsaltregimen av stor betydelse för näring av växter med mineraler, men hos djur är det inte så viktigt för samma område.
Ekologi
Detta är namnet på vetenskapen som studerar villkoren för organismers livsmiljö och deras förhållande till det. Termen definierades först av den tyske biologen Haeckel 1866. Men vetenskapen började utvecklas aktivt först på 30-talet av förra seklet.
Biosfär och noosfär
Helheten av alla levande organismer på jorden kallas biosfären. Det inkluderar även en person. Och inte bara kommer in, utan har också ett aktivt inflytande på själva biosfären, särskilt under de senaste åren. Så går övergången till noosfären till (enligt Vernadskys terminologi). Noosfären innebär inte bara en grov användning av naturresurser och vetenskap, utan också ett universellt samarbete som syftar till att skydda vårt gemensamma hem - planeten Jorden.
Akvatiska livsmiljöförhållanden
Vatten anses vara livets vagga. Många av de djur som finns på jorden hade förfäder som levde i denna miljö. Med bildandet av land dök vissa arter upp ur vattnet och blev till en början amfibier och utvecklades sedan till landlevande. Större delen av vår planet är täckt av vatten. Många organismer som lever i den är hydrofiler, det vill säga de behöver ingen anpassning till sin miljö.
Först och främst är en av de viktigaste förutsättningarna den kemiska sammansättningen av vattenmiljön. Det är olika i olika reservoarer. Till exempel är saltregimen för små sjöar 0,001 % salt. I färska stora reservoarer - upp till 0,05%. Marin - 3,5%. I salthaltiga kontinentalsjöar når saltnivån mer än 30 %. Med en ökning av salthalten blir faunan fattigare. Vattenkroppar är kända där det inte finns några levande organismer.
En viktig roll i miljöförhållanden spelas av en sådan faktor som innehållet av vätesulfid. Till exempel i (under 200 meter) bor ingen alls, förutom svavelvätebakterier. Och allt på grund av överflöd av denna gas i miljön.
Vattnets fysiska egenskaper är också viktiga: transparens, tryck, strömhastighet. Vissa djur lever bara i klart vatten, andra är lämpliga och leriga. Vissa växter lever i stillastående vatten medan andra föredrar att resa med strömmen.
För djuphavsinvånare är frånvaron av ljus och närvaron av tryck de viktigaste förutsättningarna för tillvaron.
Växter
Växtmiljöförhållanden bestäms också av många faktorer: närvaron av belysning, temperaturfluktuationer. Om växten är vattenlevande - förhållandena för vattenmiljön. Av de vitala - närvaron av näringsämnen i jorden, naturlig vattning och bevattning (för odlade växter). Många av växterna är bundna till vissa klimatzoner. I andra områden kan de inte överleva, än mindre reproducera och producera avkomma. Prydnadsväxter som är vana vid "växthus"-förhållanden kräver en artificiellt skapad livsmiljö. I gatuförhållanden kan de inte längre överleva.
På marken
För många växter och djur är markens livsmiljö relevant. Miljöförhållandena beror på flera faktorer. Dessa inkluderar klimatzoner, temperaturförändringar, kemisk och fysisk sammansättning av jorden. På land, såväl som på vatten, är en sak bra för vissa, en annan är bra för andra. Men i allmänhet ger jordens livsmiljö skydd åt många arter av växter och djur som lever på planeten.
Grunderna i allmän ekologi
onsdag- allt som omger kroppen och direkt eller indirekt påverkar dess vitala aktivitet, utveckling, tillväxt, överlevnad, fortplantning etc.
Miljön för varje organism är sammansatt av många element av oorganisk och organisk natur och element som introducerats av människan och hennes produktionsaktiviteter. Samtidigt är vissa element nödvändiga för kroppen, andra är likgiltiga för det, och andra har en skadlig effekt.
Tillvarovillkor, eller levnadsvillkor- en uppsättning delar av miljön som är nödvändiga för organismen, med vilka den är i oskiljaktig enhet och utan vilken den inte kan existera.
Element av miljön, både nödvändiga för kroppen och negativt påverkar den, kallas miljöfaktorer .
Miljöfaktorer brukar delas in i tre huvudgrupper: abiotiska, biotiska och antropiska.
abiotisk faktorer - ett komplex av förhållanden i den oorganiska och organiska miljön som påverkar kroppen. Abiotiska faktorer är indelade i kemiska (kemisk sammansättning av luft, hav, jord, etc.) och fysikaliska (temperatur, tryck, vind, luftfuktighet, ljus, strålning, etc.).
Antropisk faktorer - en uppsättning effekter av mänsklig aktivitet på den organiska världen.
Hosted på ref.rf
Redan på grund av sin existens har en person en inverkan på miljön (på grund av andning, ungefär 1,1 10 12 kg SÅ 2 o. s. v.) och oändligt mycket mer genom produktionsverksamhet i ständigt ökande grad.
Inverkan på kroppen av abiotiska faktorer bör vara direkt och indirekt (indirekt). Så till exempel bestämmer omgivningens temperatur hastigheten för fysiologiska processer i kroppen och följaktligen dess utveckling (direkt påverkan); samtidigt som det påverkar utvecklingen av växter som är mat för djur, har det en indirekt effekt på de senare.
Effekten av miljöfaktorer beror inte bara på deras natur, utan också på den dos som uppfattas av kroppen (hög eller låg temperatur, starkt ljus eller mörker, etc.). Alla organismer i evolutionsprocessen har utvecklat anpassningar till uppfattningen av faktorer inom vissa kvantitativa gränser. Dessutom finns det för varje organism en uppsättning faktorer som är mest gynnsamma för den.
Ju mer dosen av faktorer avviker från det optimala värdet för en given typ (ökning eller minskning), desto mer hämmas dess vitala aktivitet. De gränser bortom vilka existensen av en organism är omöjlig kallas lägre Och övre gränsen för uthållighet (tolerans).
Intensiteten hos miljöfaktorn, den mest gynnsamma för organismen (dess liv), kallas vanligtvis optimalt, och ger den värsta effekten - pessimism.
Organismer kan över tid anpassa sig till förändrade faktorer. Egenskapen hos arter att anpassa sig till förändrade intervall av miljöfaktorer kallas vanligtvis ekologisk plasticitet (miljömässig valens). Ju bredare variationsintervallet är för den ekologiska faktorn inom vilken en given art kan existera, desto större är dess ekologiska plasticitet, desto bredare blir dess tolerans (uthållighet).
Ekologiskt icke-plastiska (härdiga) arter kallas stenobiont(från grekiska. stenos- smal), mer plastig (härdig) - eurybiontisk(från grekiska. euro- bred). Arter av organismer som har utvecklats under lång tid under relativt stabila förhållanden förlorar sin ekologiska plasticitet och förvärvar stenobiontegenskaper; arter som existerade under förhållanden med betydande förändringar i miljöfaktorer blir eurybiont.
Organismers inställning till fluktuationer av en eller annan miljöfaktor uttrycks genom att lägga till prefix steno- Och evry- (steno- och eurytermisk, steno- och eurytotisk, etc.).
Historiskt anpassar sig till abiotiska miljöfaktorer och går in i biotiska relationer med varandra, växter, djur och mikroorganismer är fördelade över olika miljöer och bildar olika biogeocenoser, så småningom smälter in i biosfär Jorden.
Biogeocenos- en territoriellt (spatialt) isolerad integrerad elementär enhet av biosfären, vars alla komponenter är nära besläktade med varandra.
Alla miljöfaktorer verkar på kroppen samtidigt och i samspel. Denna uppsättning av dem kallas konstellation. Av denna anledning beror det optimala och gränserna för kroppens uthållighet i förhållande till en faktor på andra. Dessutom, om intensiteten hos minst en faktor går utöver artens uthållighet, blir existensen av den senare omöjlig, oavsett hur gynnsamma andra förhållanden är. Denna faktor kallas begränsande. Ett specialfall av principen om begränsande faktorer är minimiregeln formulerad av Liebig (en tysk kemist) för att karakterisera avkastningen av jordbruksgrödor: ämnet som är som minimum (i jorden, i luften) styr avkastningen och bestämmer den senares storlek och stabilitet.
Miljön och förutsättningarna för organismers existens - konceptet och typerna. Klassificering och egenskaper för kategorin "Miljö och förutsättningar för organismers existens" 2017, 2018.
