Фактори на околната среда- свойства на местообитанието, които имат някакъв ефект върху тялото. Например наличието на минерали, достъп на кислород, влажност на почвата, температура на почвата, рохкавост на почвата. Индиферентни елементи на околната среда, например инертни газове, не са фактори на околната среда.

режими

По естеството на въздействието

• Директно актьорско майсторство
• Косвено действащ
• Условно валиден- влиянието на елементите на екосистемата (биогеоценоза), засилено или отслабено от действието на други фактори на околната среда

По произход

• Абиотичен- фактори на неживата природа:
  • климатични
  • едафичен (едафогенен)
  • орографски
  • химически
  • физически: шум, магнитни полета, топлопроводимост и топлинен капацитет, радиоактивност, интензитет на слънчевата радиация ***** хидрографски: плътност на водата, течение, прозрачност и др.
    • пирогенен: пожарни фактори[ източникът не е посочен 824 дни] (Одум, 1975, 1986)
• Биотичен
  • фитогенен- влияние на растенията
  • микогенен- влияние на гъбите
  • зоогенен- влияние на животни
  • микробиогенен- влияние на микроорганизми
• Антропогенен (антропен) фактор:
  • През 1912 г. руският учен проф. Г. Ф. Морозов в книгата си „Изследване на горите“ определя човешкото въздействие върху природата като отделен фактор на околната среда и го разделя според естеството на въздействието върху природната среда на пряко, косвено и условно антропогенно въздействие [Морозов, 1949].
  • Пряко антропогенно въздействие– пряко влияние на човека върху компонентите на екосистемата (биогеоценоза). Това включва бране на горски плодове, гъби, изсичане на дървета и др.
  • Непряко антропогенно въздействие– човешко влияние през междинното ниво. Това е промяна в нивото на подземните води, промяна температурен режим, радиационно замърсяване и др.
  • Условно антропогенно въздействиее влиянието на биотичните и абиотични фактори, засилени или отслабени от човешкото влияние.
  • През 1981 г. определението „Антропогенен фактор [антропогенно въздействие] е всяко въздействие върху околната [естествена] среда, свързано както със съзнателна, така и с несъзнателна човешка дейност, което води до количествени и качествени промени в нейните компоненти [Popa, 1981].
  • През 2011 г. беше публикувана скала на антропогенна дигресия на биогеоценози (екосистеми), разработена по примера на широколистни гори от степната зона, включваща 12 етапа на унищожаване естествена средаот човека, от състоянието на условно ненарушени екосистеми до етапа на пълна загуба на жизнени функции от биогеоценозите [Popa, 2011].

Чрез харчене

• Ресурси
• Условия

По посока

• Векторизирано
• Многогодишно-цикличен

• Монодоминантност
• Синергия
• Антагонизъм
• Провокативност

екстремни стойности

Жизнена крива на многогодишно растение. Едногодишните растения не са в състояние да преминат в латентно състояние и тяхната зона на живот съвпада със зоната на жизнена активност.

пластмаса

жизнена крива точкиИ зони:

• Кардинални точки:
  • точки минимум И максимум
  • точка оптимално
• Зони:
  • зона оптимално
  • зони песимум
  • зона жизненоважна дейност
  • зони мир
  • зона живот

норма на реакция

изобилиеили честота на поява

Библиография

• Sahney, S., Benton, M.J. и Фери, P.A. (2010). „Връзки между глобалното таксономично разнообразие, екологичното разнообразие и експанзията на гръбначните животни на сушата“ (PDF). Писма по биология 6 (4): 544–547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024. PMID 20106856.
• Дейвид Л. Хоксуърт.Биологично разнообразие и опазване в Европа. - Springer, 2008. - P. 3390. - ISBN 1402068646..
• Бамптън, М. „Антропогенна трансформация“ в Енциклопедия на науката за околната среда, Д. Е. Александър и Р. У. Феърбридж, Академични издатели Kluwer, Дордрехт, Холандия.
• Червей, Борис (2006-11-03). „Въздействие на загубата на биоразнообразие върху океанските екосистемни услуги.“ Наука 314 (5800): 787–790. DOI:10.1126/наука.1132294. PMID 17082450.
• Морозов Г.Ф. Учение за гората. 7-мо издание. М.: Гослесбумиздат, 1949. 455 с.
• Popa Yu.N Антропогенна трансформация на горски биогеоценози в Кодр на Молдова. Автореферат. дис. Доцент доктор. биол. Науки: 03.00.16 - Екология. Красноярск, 1981. С.6.
• Попа Ю.Н. Възстановяване на биогеоценози в антропогенно трансформирани екотопи в степната зона: монография. редактиран от чл.-кор. НАН на Украйна, доктор по биология. науки, проф. А. П. Травлеева; Национален авиационен университет. - Киев: Украински бестселър, 2011. - 437 с.

Фактори на околната среда

Адаптация на организмите към околната среда

Основни жизнени среди

Фактори на околната среда

Организъм и среда

Лекция 6. Основи на аутекологията. Организъм и среда

Аутекологията изучава връзката между представителите на един вид и околната среда. Въз основа на изучаването на процесите на адаптация на видовете към околната среда (факторна екология). Човешката екология също изучава влиянието (нормализиране) на факторите на околната среда и нейните екстремни ефекти върху тялото.

Живият свят около нас се състои от организми, които постоянно се възпроизвеждат. Една листна въшка може да остави повече от 300 милиона потомства през лятото. Способността за неограничено възпроизвеждане е присъща. Но няма неограничен растеж в числата; основният ограничител е липсата на ресурси. За растенията - минерални соли, въглероден диоксид, вода, светлина. За животните - храна, вода. резервите от тези ресурси възпрепятстват възпроизводството. Вторият ограничител е влиянието на различни неблагоприятни условия, които забавят растежа и размножаването. Растежът на растенията зависи от времето. Размножаването на водните обитатели се възпрепятства от ниското съдържание на кислород във водата. Освен това настъпва елиминиране и смърт на вече произведени ембриони или млади индивиди. Например, не всички жълъди покълват. Високата плодовитост се отличава с видове, при които смъртта на индивидите в природата е много висока.

Тялото, изпитващо нужда от приток на енергия и информация, е напълно зависимо от околната среда

Закон - резултатите от развитието на даден организъм се определят от съотношението на неговите вътрешни характеристикии характеристиките на средата, в която се намира.

Еволюционна адаптация на организмите към условията на околната среда, изразяваща се в промени в техните външни и вътрешни характеристики - адаптация. Принципът на Льо Шателие: „Еволюцията на всяка система върви в посока на намаляване на потенциалната опасност.“ Според този принцип еволюцията на организма допринася за адаптирането му към променящите се външни влияния.

Фактори на околната среда– това са определени условия и елементи на околната среда, които оказват специфично въздействие върху организма.

Фактори на околната среда: 1-абиотичен. 2 – биотичен. 3- антропогенен.

Абиотични фактори– съвкупност от фактори в неорганичната среда, които влияят върху живота и разпространението на животните и растенията

Абиотични фактори

физико химичен едафичен (почва)

Биотични фактори– съвкупността от въздействия на жизнедеятелността на едни организми върху жизнедеятелността на други, както и върху неживата среда

Биотични фактори

вътрешновидово междувидово влияние върху

взаимодействия взаимодействия абиотични фактори

(общност)

Коменсализъм

(една полза)

Аменсализъм

(един вид потиска растежа на друг)

Антропогенни фактори– фактори, създадени от човека и засягащи околната среда (замърсяване, ерозия на почвата, унищожаване на гори и др.)

Общият характер на действието на факторите на околната среда.

В жизнения процес взаимодействието на организмите с тяхното местообитание и неговите компоненти помежду си се основава на преноса на масови потоци от материя и техните съединения, енергии от всякакъв вид и информация между елементите на системата. В съответствие със закона за запазване на живота на Ю. Н. Куражковски: „Животът може да съществува само в процеса на движение на потоци от материя, енергия и информация през живо тяло.

Взаимодействието на организма с околната среда се подчинява на следните закони. Основен закон оптимално (толерантност). Закон на ЛибихИзразява се в това, че всеки фактор на околната среда има определени граници на положително въздействие върху организма. При отклонение от тези граници знакът на ефекта се променя на противоположния. Например, животните не понасят добре топлината и силните студове; Сушата и проливните дъждове са неблагоприятни за реколтата. Оптималните криви за всеки фактор няма да съвпадат за различните видове. Камилите и джербоите не понасят условията на северните пустини, а северните елени и лемингите не понасят горещите южни. Редица видове могат да живеят в тесен диапазон на оптималното, докато други могат да живеят в широк диапазон. Растението impatiens умира, ако във въздуха няма влага; перушината не умира дори при суша. Оптимумът и границите на издръжливостта не са постоянни през целия живот на организма. Оптимумът може да бъде изместен (температурно втвърдяване).

В съответствие с правилото за оптимума за организма има диапазон от най-благоприятната (оптимална) стойност на фактора. Отвъд оптимума има зони на потисничество, които се превръщат в критични точки. За някои организми оптималната зона има широк диапазон. Те се наричат ​​- еврибионти(Гръцки: широк, живот). Организми с тесен ареал – стенобионти(тесен).

Обхватът на стойностите на фактора (между критичните точки) се нарича екологична валентност. Синоним на валентност толерантност.( lat толерантност - търпение) или пластичност (променливост), ако средата е относително постоянна, малко променлива, тогава в нея има повече стенобионти (например във водна среда). Ако средата е динамична, например вода-въздух, еврибионтите имат по-голям шанс за оцеляване в нея. Оптималната зона и екологичната валентност са по-широки при топлокръвните животни.

Ефект на температурния фактор. Ако диапазонът на толерантност е в широк диапазон (-5; +25), тогава такива организми се наричат ​​евритермни, ако са тесни - стенотермични. Може да е еврихалинна (соленост)

Ориз. 1. Зависимост на жизнения потенциал от интензивността на фактора на въздействие

1. – зона на оптимум (комфорт);

2. – зона на допустима жизнена активност;

3. – зона на потисничество;

4. – зона на смъртта.

Толерантност – способността на организма да понася неблагоприятното въздействие на един или друг фактор на околната среда.

Оптимална зона с точка на комфорт (точката на максимум - жизнен потенциал) - зоната на оптимална жизнена активност.

Зони на допустимата жизнена дейност – стойностите на допустимите стойности на фактора на въздействие са зоната на нормална жизнена дейност.

Зони на потисничество – зони с големи отклонения на фактора от оптимума, в които организмът изпитва потискане на жизнените функции.

Зона на смъртта – границите на поносимост на фактора на въздействие съвпадат със стойностите на минимума и максимума на фактора, извън които съществуването на организма е невъзможно.

Трябва да се има предвид, че някои фактори могат да засилят или смекчат ефекта на други. Излишната топлина може да бъде смекчена чрез ниска влажност на въздуха. . Законът за независимостта на факторите от В. Р. Уилямс: „Условията на живот са еквивалентни, нито един от факторите на живота не може да бъде заменен с друг“

2 закон – ограничаващ фактор. Най-значимият фактор е този, който най-много се отклонява от оптималните стойности. Фактор, който е в дефицит или излишък (близо до критични точки) влияе негативно на организма. Лимитиращите фактори определят границите на разпространение на вида – ареал. От тях зависи продуктивността на организмите и съобществата.

Правило за ограничаващ фактор в агрономията. Ако в почвата липсват минерални соли (50% фосфор, 20% калций), реколтата ще бъде 5 пъти по-малка. Ако добавите калций, добивът е 59%.

Човешката дейност често нарушава всички закони на действие на факторите - унищожаване на местообитанията, нарушаване на водата и минералното хранене.

Законът за оптималния и ограничаващия фактор може да се изрази в един закон Законът за толерантността на В. Шелфорд:„Ограничаващият фактор за просперитета на една популация (организъм) може да бъде или минимално, или максимално въздействие върху околната среда, а диапазонът между тях определя степента на издръжливост (граница на толерантност) на организма към даден фактор“

Факторите на околната среда са:

Фактори на околната среда

Фактори на околната среда- свойства на местообитанието, които имат някакъв ефект върху тялото. Индиферентни елементи на околната среда, например инертни газове, не са фактори на околната среда.

Факторите на околната среда показват значителна променливост във времето и пространството. Например температурата варира значително на повърхността на сушата, но е почти постоянна на дъното на океана или дълбоко в пещерите.

Същият екологичен фактор има различен смисълв живота на съжителстващи организми. Например солевият режим на почвата играе основна роля в минералното хранене на растенията, но е безразличен към повечето сухоземни животни. Интензитетът на осветеност и спектралният състав на светлината са изключително важни в живота на фототрофните организми (повечето растения и фотосинтезиращи бактерии), а в живота на хетеротрофните организми (гъби, животни, значителна част от микроорганизмите) светлината няма забележим ефект върху жизнената активност.

Факторите на околната среда могат да действат като дразнители, причинявайки адаптивни промени физиологични функции; като ограничители, които правят невъзможно съществуването на определени организми при дадени условия; като модификатори, които определят морфоанатомичните и физиологичните промени в организмите.

Организмите не се влияят от статичните, непроменливи фактори, а от техните режими- последователност от промени за определено време.

Класификации на факторите на околната среда

По естеството на въздействието

• Директно актьорско майсторство- пряко въздействие върху тялото, главно върху метаболизма
• Косвено действащ- повлияване косвено, чрез изменение на пряко действащи фактори (релеф, изложение, надморска височина и др.)

По произход

• Абиотичен- фактори на неживата природа:
  • климатични: годишна сума от температури, средна годишна температура, влажност, атмосферно налягане
  • едафичен (едафогенен): механичен състав на почвата, дишане на почвата, киселинност на почвата, химичен съставпочва
  • орографски: релеф, надморска височина, стръмност и аспект на склона
  • химически: газов състав на въздуха, солев състав на водата, концентрация, киселинност
  • физически: шум, магнитни полета, топлопроводимост и топлинен капацитет, радиоактивност, интензивност на слънчевата радиация
• Биотичен- свързани с дейността на живите организми:
  • фитогенен- влияние на растенията
  • микогенен- влияние на гъбите
  • зоогенен- влияние на животни
  • микробиогенен- влияние на микроорганизми
• :
  • физически: използване на ядрена енергия, пътуване с влакове и самолети, влияние на шума и вибрациите
  • химически: използване минерални торовеи токсични химикали, замърсяване на черупките на Земята с промишлени и транспортни отпадъци
  • биологични: Храна; организми, за които хората могат да бъдат местообитание или източник на храна
  • социални- свързани с взаимоотношенията между хората и живота в обществото

Чрез харчене

• Ресурси- елементи от околната среда, които тялото консумира, намалявайки тяхното предлагане в околната среда (вода, CO 2, O 2, светлина)
• Условия- елементи на околната среда, които не се консумират от тялото (температура, движение на въздуха, киселинност на почвата)

По посока

• Векторизирано- насочено променящи се фактори: преовлажняване, засоляване на почвата
• Многогодишно-цикличен- с редуване на многогодишни периоди на засилване и отслабване на фактора, например изменение на климата във връзка с 11-годишния слънчев цикъл
• Осцилация (импулс, флуктуация)- колебания в двете посоки от определена средна стойност (дневни колебания на температурата на въздуха, промени в средните месечни валежи през годината)

Ефектът на факторите на околната среда върху тялото

Факторите на околната среда влияят на тялото не поотделно, а в комбинация, всяка реакция на тялото е многофакторно обусловена. В този случай интегралното влияние на факторите не е равно на сумата от влиянията на отделните фактори, тъй като между тях има различни видовевзаимодействия, които могат да бъдат разделени на четири основни типа:

• Монодоминантност- един от факторите потиска действието на останалите и неговата величина е от решаващо значение за организма. Така, пълно отсъствие, или наличието на минерални хранителни елементи в почвата при остър дефицит или излишък възпрепятства нормалното усвояване на други елементи от растенията.
• Синергия- взаимно подсилване на няколко фактора поради полож обратна връзка. Например влажността на почвата, съдържанието на нитрати и осветеността, като подобряват осигуряването на което и да е от тях, повишават ефекта на другите две.
• Антагонизъм- взаимно потискане на няколко фактора поради обратното отрицателна връзка: Увеличаването на популацията на скакалците допринася за намаляване на хранителните ресурси и популацията им намалява.
• Провокативност- комбинация от положителни и отрицателни въздействия за организма, като влиянието на второто се засилва от влиянието на първото. Така че, колкото по-рано настъпи размразяването, толкова повече растенията страдат от следващите студове.

Влиянието на факторите също зависи от природата и текущото състояние на организма, поради което те имат различно въздействие както върху различните видове, така и върху един организъм на различни етапи от онтогенезата: ниската влажност е вредна за хидрофитите, но безвредна за ксерофитите; ниските температури се понасят без вреда от възрастни иглолистни дървета от умерената зона, но са опасни за младите растения.

Факторите могат частично да се заменят един друг: когато осветлението намалее, интензивността на фотосинтезата няма да се промени, ако концентрацията на въглероден диоксид във въздуха се увеличи, което обикновено се случва в оранжерии.

Резултатът от въздействието на факторите зависи от продължителността и повторяемостта на тяхното действие екстремни стойностипрез целия живот на организма и неговите потомци: краткотрайните експозиции може да нямат никакви последствия, докато дългосрочните чрез механизма естествен подборводят до качествени промени.

Реакцията на организма към промените във факторите на околната среда

Жизнена крива на многогодишно растение. Едногодишните растения не са в състояние да преминат в латентно състояние и тяхната зона на живот съвпада със зоната на жизнена активност.
Забележка: 1 - оптимална точка, 2 - минимални и максимални точки, 3 - летални точки

Организмите, особено тези, които водят прикрепен живот, като растения, или заседнал начин на живот, се характеризират с пластмаса- способността да съществува в повече или по-малко широк диапазон от фактори на околната среда. Въпреки това, при различни стойности на фактора, тялото се държи различно.

Съответно се определя неговата стойност, в която тялото ще бъде в най-удобно състояние - бързо расте, възпроизвежда се и демонстрира конкурентни способности. Тъй като стойността на фактора се увеличава или намалява спрямо най-благоприятната, тялото започва да изпитва депресия, което се проявява в отслабване на жизнените му функции и при екстремни стойности на фактора може да доведе до смърт.

Графично във формата е изобразена подобна реакция на тялото към промяна в стойностите на фактора жизнена крива(екологична крива), при анализа на която можем да откроим някои точкиИ зони:

• Кардинални точки:
  • точки минимум И максимум - екстремни стойности на фактора, при който е възможна жизнената дейност на организма
  • точка оптимално - най-благоприятната стойност на фактора
• Зони:
  • зона оптимално - ограничава обхвата на най-благоприятните стойности на фактора
  • зони песимум (горна и долна) - диапазони от стойности на фактора, в които тялото изпитва силна депресия
  • зона жизненоважна дейност - диапазонът от стойности на фактора, в който той активно проявява своите жизнени функции
  • зони мир (горна и долна) - изключително неблагоприятни стойности на фактора, при които организмът остава жив, но преминава в състояние на покой
  • зона живот - диапазонът от стойности на фактора, в който организмът остава жив

Отвъд границите на зоната на живот има летални стойности на фактора, при които организмът не може да съществува.

Промените, които се случват в един организъм в границите на пластичност, винаги са фенотипни, докато генотипът кодира само мярка за възможни промени - норма на реакция, което определя степента на пластичност на организма.

Въз основа на индивидуалната крива на живота е възможно да се предвиди кривата на живота на вида. Но тъй като видът е сложна надорганизмена система, състояща се от множество популации, разпределени в различни местообитания с различни условия на околната среда, при оценката на неговата екология се използват обобщени данни не за отделни индивиди, а за цели популации. На градиента на фактор се отлагат обобщени класове от неговите стойности, представляващи определени видове местообитания, и най-често се разглеждат реакциите на околната среда изобилиеили честота на появамил. В този случай вече не трябва да говорим за крива на жизнената активност, а за крива на разпределение на изобилия или честоти.

Раздел 1. Теоретични аспекти на екологията

Тема 1.1. Автоекология (факторна екология)

Автоекологията е клон на екологията, който изучава връзката на организма с околната среда. Този раздел е посветен на изучаването на специфичните за видовете характеристики на реакцията на животните и растителните организми към факторите на околната среда и начина на живот на вида.

Като част от тази тема днес ще разгледаме следните въпроси:

Основните среди на съществуване на организмите

Модели на влияние на факторите на околната среда върху живите организми

Фактори на околната среда и тяхната класификация

Понятието „местообитание“ се различава от понятието „условия на живот“ - набор от жизненоважни фактори на околната среда, без които живите организми не могат да съществуват (светлина, топлина, влага, въздух, почва).Други фактори на околната среда, въпреки че имат значително въздействие върху организмите, не са жизненоважни за тях (например вятър, естествена и изкуствена йонизираща радиация, атмосферно електричество и др.).

2 . Всякакви организъмможе да съществува само в определен температурен диапазон. Когато температурата на околната среда е твърде ниска или твърде висока, организмът умира. Там, където температурата е близка до екстремни, представителите на този вид са рядкост, но когато температурата се доближи до средната оптимална стойност за тях, броят им се увеличава. Този модел е верен за всеки друг фактор а, влияещи върху протичането на определени жизнени процеси (влажност, сила на вятъра, скорост на течението и др.).

Ако начертаете крива на графика, която характеризира скоростта на определен процес (дишане, движение, хранене и т.н.) в зависимост от един от факторите външна среда(при условие, разбира се, че този фактор влияе върху основните жизнени процеси), тогава тази крива почти винаги ще има форма на камбана (фиг. 1). Такива криви се наричат ​​толерантни криви (от латинското tolerahtia - търпение). Положението на върха им показва условията, които са оптимални за даден процес. Някои видове се характеризират с извивки с много остри върхове; това означава, че диапазонът от оптимални условия за тях е много тесен. Гладките криви съответстват на широк диапазон на толерантност, т.е. устойчивост на даден фактор.

Организмите с широки граници на устойчивост на много фактори, разбира се, имат шанс да станат по-широко разпространени.

При широко разпространените видове популации, живеещи в климатично различни зони, често се оказват най-добре адаптирани конкретно към условията на дадена област. Това се дължи на способността им да образуват локални форми, или екотипове, характеризиращи се с различни граници на устойчивост на температура, светлина или други фактори.

Като пример, помислете за екотиповете на един от видовете медузи. Както знаете, медузите се движат през водата като ракета - с помощта на ритмични контракции мускули, изтласквайки водата от централната кухина. Оптималната скорост на пулсиране е 15-20 контракции в минута. Индивидите от един вид медузи, живеещи в северните ширини, се движат със същата скорост като медузите от същия вид в южните ширини, въпреки че температурата на водата на север може да бъде с 20 C по-ниска. Това означава, че и двете форми на медузи са успели да се адаптират най-добре към местните условия.

Закон за минимума.

Интензивността на определени биологични процеси често е чувствителна към два или повече фактора на околната среда. В този случай решаващ фактор ще бъде този, който е наличен в минимално количество от гледна точка на нуждите на тялото. Това просто правило е формулирано за първи път от основателя на науката за минералните торове, немския химик и агрохимик Юстус Либих (1803-1873) и е наречено закон за минимума . Ю. Либих открива, че добивът на растението може да бъде ограничен от един - който и да е - от основните хранителни елементи, освен ако този елемент липсва в почвата.

Различните фактори на околната среда могат да си взаимодействат, т.е. липсата на едно вещество може да доведе до дефицит на други вещества. Например, липсата на влага в почвата ограничава доставката на всички други вещества, необходими за тяхното хранене на растенията. Следователно, като цяло, законът за минимума може да бъде формулирайте по следния начин : успешното оцеляване на живите организми зависи от набор от условия; ограничаващ или ограничаващ фактор е всяко състояние на околната среда, което се доближава или надхвърля границата на стабилност за. организми от този вид.

Фактори на околната среда.Елементите на околната среда, които предизвикват адаптивни реакции (адаптации) в живите организми и техните общности, се наричат фактори на околната среда.

По произход и характер на действие, фактори на околната среда класифицирани: абиотични (елементи от неорганична или нежива природа); биотичен (форми на влияние на живите същества едно върху друго); антропогенен (всички форми на човешка дейност, които влияят на живите същества семейство).

Абиотични факторисе разделят на физически , или климатични (светлина, температура на въздуха и водата, влажност на въздуха и почвата, вятър); едафичен,или почва-земя (механичен състав на почвите, техните химични и физични свойства); топографски,или орографски (особености на терена); химически

Антропогенен (антропогенен)фактори са всички форми на дейност на човешкото общество, които променят природата като местообитание на живите организми или пряко влияят върху живота им. Отделянето на антропогенните фактори в отделна група се дължи на факта, че в момента съдбата на растителността на Земята и всички съществуващи видове организми е практически в ръцете на човешкото общество.

Факторите на околната среда влияят на организмите по различни начини. Те могат да действат като дразнители,предизвикване на адаптивни промени във физиологичните функции; как ограничители,причиняване на невъзможността за съществуване на определени организми при дадени условия; как модификатори,

/ екология 1 лекция

Лекция 1

ОСНОВИ НА ЕКОЛОГИЯТА

Предмет, задачи и методи на екологията

Среда и условия на живот на организмите

Фактори на околната среда

Модели на действие на факторите на околната среда върху тялото

Взаимодействие на факторите на околната среда

Влияние на основните абиотични фактори върху живите организми

Биотична среда.

Трофична (хранителна) верига

Форми на биотични взаимоотношения.

Енергийни цикли в екосистемите

Предмет, задачи и методи на екологията .Екология(гръцки, oikos - жилище, обитаване, logos - наука) - биологична наука за връзките между живите организми и техните местообитания. Този термин беше предложен през 1866 г. немски зоолог Ернст Хекел.

■ площ(лат. area - площ, пространство) - част от повърхността на сушата или водната площ, в рамките на която индивидите от даден вид (род, семейство или определен тип общност) са разпределени и преминават през пълния цикъл на своето развитие.

Екологични обектиса предимно системи над нивото на организмите, т.е. изследване на организацията и функционирането на надорганизмови системи: популации, биоценози(общности), биогеоценози(екосистеми) и биосферав общи линии. С други думи, основният обект на изследване в екологията е екосистеми,т.е. единни природни комплекси, образувани от живи организми и техните местообитания.

Население- (лат. populus - народ, население). група от индивиди от един и същи вид, обитаващи определена част от ареала за дълго време, свободно кръстосващи се и относително изолирани от други групи от същия вид, се нарича популация

Преглед- група организми, които имат общи характеристики в структурата на тялото, физиологията и начините на взаимодействие с околната среда, способни да се кръстосват помежду си, за да образуват плодородно потомство, но не могат да направят това с организми от други видове.

Биоценоза- съвкупност от организми, обитаващи екосистема, свързани помежду си чрез метаболизъм, енергия и информация.

Биогеоценоза - екосистема

Биосфера, според определението на В. И. Вернадски, това е средата на нашия живот, това е „природата“, която ни заобикаля.

Биосферен компонент на градавключва, в допълнение към хората, всички видове зелени площи и градски животински популации. (гълъби, врабчета, врани, чавки, водоплаващи птици, зимуващи в размразени зони на водоеми, плъхове и мишки, „опитомени“ насекоми като мухи, комари, бълхи и хлебарки, дървеници и накрая, микробната и вирусна популация на многоетажни сгради и градски апартаменти).

У дома теоретична и практическа задача на екологията- за разкриване общи модели на организация на животаи на тази основа да разработят принципи рационално използванеприродни ресурсив условията на нарастващо влияние на човека върху биосферата.

Най-важният проблем на нашето времевзаимодействие между човешкото общество и природата, тъй като ситуацията, която се развива в отношенията между човека и природата, често става критична. Изчерпват се запасите от прясна вода и полезни изкопаеми (нефт, газ, цветни метали и др.), влошава се състоянието на почвите, водните и въздушните басейни, протича опустиняване на обширни територии, борбата с болестите и неприятелите на земеделски култури става все по-трудно.

Антропогенни променизасегна почти всички екосистеми на планетата, газовия състав на атмосферата и енергийния баланс на Земята. Означава, че човешката дейност е влязла в конфликт с природата, което води до много части на света нарушенинея динамично равновесие.

За решениятези глобални проблеми и преди всичко екологията обединява проблемите на интензификацията и рационалното използване, опазване и възпроизводство на биосферните ресурси в научните изследвания усилията на всички специалисти по биология.Обхватът на екологичните проблеми включва и въпроси екологично образованиеи образование, морални, етични, философски и дори правни въпроси. Следователно екологията става наука не само биологична, но също социални.

Екологични методисе разделят на:

поле(изучаване на живота на организмите и техните общности в естествени условия, т.е. дългосрочно наблюдение в природата с помощта на различни съоръжения) и

експериментален(експерименти в стационарни лаборатории, където е възможно не само да се променя, но и да се контролира строго влиянието на всякакви фактори върху живите организми по зададена програма).

В същото време еколозите оперират не само биологично, но и съвременни физични и химични методи, използвайте моделиране на биологични явления, т.е. възпроизвеждане в изкуствени екосистеми на различни процеси, протичащи в живата природа. Чрез симулация можете да изучавате поведението на всяка система, за да оцените възможни последствияприлагане на различни стратегии и методи за управление на ресурсите, т.е. за прогнозиране на околната среда.

Освен това се използва широко за изучаване и прогнозиране на природни процеси. метод математическо моделиране . Такива екосистемни модели се изграждат на базата на многобройна информация, натрупана в полеви и лабораторни условия.

В същото време, правилно конструиран математически модели помогневиж какво което е трудно или невъзможно да се провери експериментално.Комбинацията от полеви и експериментални методи на изследване позволява на еколога да изясни всички аспекти на връзката между живите организми и многобройните фактори на околната среда, които не само ще възстановят динамичния баланс на природата, но и ще управляват екосистемите.

Среда и условия на живот на организмите . Част от природата (набор от специфични абиотични и биотични условия), която пряко заобикаля живите организми и има пряко или косвено въздействие върху тяхното състояние, растеж, развитие, възпроизводство, оцеляване наречено местообитание.

От концепцията " среда на живот„Необходимо е да се разграничи понятието“ условия на съществуване" - Това набор от жизненоважни фактори на околната среда, без които живите организми не могат да съществуват(светлина, топлина, влага, въздух, почва). За разлика от тях, други фактори на околната среда, въпреки че имат значително въздействие върху организмите, не са жизненоважни за тях (например вятър, естествена и изкуствена йонизираща радиация, атмосферно електричество и др.).

Фактори на околната среда - Това елементи на околната среда, които предизвикват адаптивни реакции (адаптации) в живите организми и техните общности.

Въз основа на техния произход и характер на действие факторите на околната среда се разделят на абиотичен(елементи от неорганична или нежива природа), биотичен(форми на влияние на живите същества едно върху друго) и антропогенен(всички форми на човешка дейност, които засягат живата природа).

Абиотични факториразделена на физически, или климатични(светлина, температура на въздуха и водата, влажност на въздуха и почвата, вятър), едафичен, или почва-земя(механичен състав на почвите, техните химични и физични свойства), топографски,или орографски(характеристики на терена), химически(соленост на водата, газов състав на водата и въздуха, pH на почвата и водата и др.).

Антропогенни (антропични) фактори- Това всички форми на дейност на човешкото общество, които променят природата като местообитание на живи организми или пряко засягат живота им. Отделянето на антропогенните фактори в отделна група се дължи на факта, че в момента съдбата на растителността на Земята и всички съществуващи видове организми е практически в ръцете на човешкото общество.

едини същото фактороколната среда има различен смисълв живота на съжителстващи организми. Например солевият режим на почвата играе основна роля в минералното хранене на растенията, но е безразличен към повечето сухоземни животни. Интензитет на светлинатаа спектралният състав на светлината е изключително важен за живота на фототрофните растения, а в живота на хетеротрофните организми (гъби и водни животни) светлината не оказва забележимо влияние върху тяхната жизнена активност.

Факторите на околната среда действатвърху организмите различно. Те могат да действат като дразнители, които причиняват адаптивни променифизиологични функции; как ограничители, причиняващи невъзможност за съществуването на определени организми при дадени условия; как модификатори,определяне на морфологични и анатомични промени в организмите.

Модели на действие на факторите на околната среда върху тялото . Реакцията на организмите на въздействието на абиотичните фактори. Въздействието на факторите на околната среда върху живия организъм е много разнообразно. Някои фактори имат по-силно влияние, други имат по-слаб ефект; някои влияят на всички аспекти на живота, други влияят върху конкретен жизнен процес. Въпреки това, в естеството на тяхното въздействие върху тялото и в реакциите на живите същества могат да бъдат идентифицирани редица общи модели, които се вписват в определена обща схема на действие на фактор на околната среда върху жизнената активност на организма. Диапазонът на действие на фактора на околната среда е ограничен от съответните екстремни прагови стойности(минимални и максимални точки), при които съществуването на даден организъм все още е възможно. Тези точки се наричат долна и горна граница на издръжливост (толерантност)живи същества във връзка с конкретен фактор на средата.

Най-добрите показатели за жизнените функции на организма- Това точка оптимално . За повечето организми често е трудно да се определи оптималната стойност на фактор с достатъчна точност, така че е обичайно да се говори за оптимална зона.

Екстремни състояния на потиснатост на организмите с остър дефицитили ексцес фактор, Наречен региони песимум или стрес . В близост до критични точкилъжа сублетален величина на фактора, А извън зоната на оцеляване - смъртоносен.

Този модел на реакция на организмите към влиянието на факторите на околната среда ни позволява да го разглеждаме като основен биологичен принцип: за всеки вид растения и животни има оптимум, зона на нормална жизнена активност, песимални зони и граници на издръжливост по отношение на всеки фактор на околната среда(Фиг. 1)

7 6 2 1 3 5 8

1- оптимална точка; 2-3 - оптимална зона ; 3-5 - 2-6 - граници на издръжливост (толерантност); 5.8 - 6,7 - крайни състояния на потискане на организмите - области на песимизъм или стрес.

Различни видовеживите организми се различават значително един от друг както в положението на оптимума, така и в границите на издръжливост. Например, арктическите лисици в тундрата могат да понасят колебания в температурата на въздуха в диапазона от около 80 ° C (от +30 до -55 ° C), някои топловодни ракообразни могат да издържат на промени в температурата на водата в диапазона не повече над 6°C (от 23 до 29°C) Cyanobacterium oscillatorium, живеещ на остров Ява във вода с температура 64°C, умира при 68°C в рамките на 5-10 минути.

Организми, за чието съществуване е необходимо строго определени, относително постоянни условия на околната среда, Наречен стенобионт(гръцки Stenos - тесен, bion - жив), и тези, които живеят в широк диапазон от променливост на околната среда, - еврибионт (гръцки eurys - широк). В този случай организмите от един и същи вид могат да имат тясна амплитуда по отношение на един фактор и широка амплитуда по отношение на друг (например адаптивност към тесен диапазон от температури и широк диапазон от соленост на водата). Освен това една и съща доза фактор може да бъде оптимална за един вид, песимална за друг и извън границите на издръжливост за трети.

Способността на организмите да се адаптират към определен диапазон от факторна променливост заобикаляща средаНаречен екологична пластичност. Тази характеристика е едно от най-важните свойства на всички живи същества: чрез регулиране на жизнената си дейност в съответствие с промените в условията на околната среда организмите придобиват способността да оцеляват и да оставят потомство. Еврибионтни организмиса екологични най-гъвкавият, която им осигурява широко използване, А стенобионт,напротив, те се различават слаба екологична пластичности в резултат на това обикновено имат ограничени райони на разпространение.

Взаимодействие на факторите на околната среда . Факторите на околната среда влияят върху живия организъм съвместно и едновременно. При което действието на един фактор зависизащото с каква сила и в каква комбинация действат едновременно други фактори.Този модел е бил име взаимодействие на фактори. Например топлината или студът се понасят по-лесно в сух, отколкото във влажен въздух. Скоростта на изпаряване на водата от листата на растенията (транспирация) е много по-висока, ако температурата на въздуха е висока и времето е ветровито.

Въпреки това, ако стойността на поне един от жизнените фактори на околната средаприближава до критична стойностили отива отвъд него(под минимума или над максимума), тогава въпреки оптималната комбинация от други условия, лица са изложени на риск от смърт. Такива фактори се наричат ограничаване(ограничаване).

Ограничаващи факторизаобикаляща среда определяне на географския обхват на вида.По този начин движението на вида на север може да бъде ограничено от липса на топлина, а в райони на пустини и сухи степи - от липса на влага или твърде високи температури. Биотичните взаимоотношения също могат да служат като фактор, ограничаващ разпространението на организмите, например заемането на територия от по-силен конкурент или липсата на опрашители за цъфтящи растения. Идентифицирането на ограничаващите фактори и елиминирането на тяхното въздействие, т.е. оптимизирането на местообитанията на живите организми, е важна практическа цел за повишаване на продуктивността на земеделските култури и продуктивността на домашните животни.

Влияние на основните абиотични фактори върху живите организми . Характеристики на светлината като фактор на околната среда. Живата природа не може да съществува без светлина, тъй като слънчевата радиация, достигаща земната повърхност, е практически единственият източник на енергия за поддържане на топлинния баланс на планетата, създаването на органични вещества от фототрофните организми на биосферата, което в крайна сметка осигурява формирането на околната среда в състояние да задоволи жизнените нужди на всички живи същества.

Биологичен ефект слънчева светлина зависи от неговия спектрален състав, продължителност, интензитет, дневна и сезонна честота.

Слънчева радиацияе електромагнитно излъчване в широк диапазон от вълни, които съставляват непрекъснатия спектър от 290 до 3000 nm.

Ултравиолетови лъчи(UFL) по-къси от 290 nm, вредни за живите организми, се абсорбират от озоновия слой и не достигат до Земята.

Стигнати са предимно земите инфрачервена(около 50% от общата радиация) и видимо (45%) спектрални лъчи. UV лъчите с дължина на вълната 290-380 nm представляват 5% от лъчистата енергия. Дълговълновите UV лъчи, които имат висока фотонна енергия, се характеризират с висока химическа активност. В малки дози те имат мощен бактерициден ефект, подпомагат синтеза на някои витамини и пигменти в растенията и витамин D при животни и хора; Освен това предизвикват тен при хората, което е защитна реакция на кожата. Инфрачервените лъчи с дължина на вълната над 710 nm имат топлинен ефект.

От гледна точка на околната среда, видимата област на спектъра е от най-голямо значение.(390-710 nm), или фотосинтетично активно лъчение (PAR), което се абсорбира от хлоропластните пигменти и следователно е от решаващо значение за живота на растенията. Зелените растения се нуждаят от видима светлина за образуването на хлорофил, образуването на структурата на хлоропластите; регулира функционирането на стоматалния апарат, влияе върху газообмена и транспирацията, стимулира биосинтезата на протеини и нуклеинови киселини, повишава активността на редица светлочувствителни ензими. Светлината също влияе върху деленето и удължаването на клетките, процесите на растеж и развитието на растенията, определя времето на цъфтежа и плододаването и има формиращ ефект.

Светлинните условия на нашата планета са изключително широки: от такива силно осветени зони като планини, пустини, степи, до здрачно осветление във водни дълбини и пещери.

Реакцията на организмите към ежедневния ритъм на осветление, изразяваща се в промени в процесите на доверие и развитие, се нарича фотопериодизъм. Редовността и постоянната повторяемост на това явление от година на година позволиха на организмите в хода на еволюцията да координират най-важните си жизнени процеси с ритъма на тези времеви интервали. Под фотопериодичен контролЛокализирани са почти всички метаболитни процеси, свързани с растежа, развитието, жизнената дейност и размножаването на растенията и животните.

Фотопериодичната реакция е характерна както за растенията, така и за и животни.

Сезонният ритъм при животните се проявява най-ясно в промяната на оперението при птиците и козината при бозайниците, честотата на размножаване и миграция, зимния сън на някои животни и др.

Биологичните ритми са характерни и за човека. Циркадните ритми се изразяват в редуване на сън и будност, колебания в телесната температура в рамките на 0,7-0,8 ° C (на зазоряване тя намалява, до обяд се повишава, вечер достига максимум и след това отново намалява, особено бързо след човек заспива), цикли на дейност на сърцето и бъбреците и др.

Живите организми могат да се ориентират във времето, т.е биологичен часовник. С други думи, много организми се характеризират със способността да усещат дневни, приливни, лунни и годишни цикли, което им позволява да се подготвят предварително за предстоящи промени в околната среда.

Температурни граници на живота. Необходимостта от топлина за съществуването на организмите се определя преди всичко от факта, че всички жизнени процеси са възможни само при определен топлинен фон, определен от количеството топлина и продължителността на нейното действие. Температурата на организмите и, като следствие, скоростта и естеството на всички процеси зависи от температурата на околната среда. химична реакциякомпоненти на метаболизма.

Границите на съществуването на живота са температурни условия, при които не настъпва денатурация на протеини, необратими промени в колоидните свойства на цитоплазмата, нарушаване на ензимната активност и дишане. За повечето организми този температурен диапазон е от 0 до +500. Редица организми обаче имат специализирани ензимни системи и са адаптирани към активно съществуване при температури извън тези граници.

Видовете, чиито оптимални условия на живот са ограничени до района на високи температури, се класифицират като екологична група на термофилите(бактерии, обитаващи термалните извори на Камчатка с температура на водата 85-93 ° C, няколко вида зелени водорасли, корови лишеи, семена от пустинни растения, разположени в горния горещ слой на почвата. Температурната граница на представителите на животинския свят обикновено не надвишава +55-58 ° C ( завещателни амеби, нематоди, акари, някои ракообразни, ларви на много двукрили).

Растения и животни, които остават активни при температури от 0 до -8°C. Препоръчай на екологична група криофили(гръцки Kryos - студ, лед). Криофилията е характерна за много бактерии, гъбички, лишеи, членестоноги и други същества, живеещи в тундрата, арктическите и антарктическите пустини, високите планини, студените полярни води и др.

Представителите на повечето видове живи организми нямат способността за активна терморегулация на тялото си. Тяхната активност зависи преди всичко от топлината, идваща отвън, а телесната им температура зависи от температурата на околната среда. Такива организми се наричат пойкилотермичен (ектотермичен).Пойкилотермията е характерна за всички микроорганизми, растения, безгръбначни и повечето хордови.

Само при птици и бозайницитоплината, генерирана по време на интензивен метаболизъм, служи като доста надежден източник за повишаване на телесната температура и поддържането й на постоянно ниво независимо от температурата на околната среда.Това се улеснява от добра топлоизолация, създадена от козината, гъсто оперение и дебел слой подкожна мастна тъкан. Такива организми се наричат хомойотермичен (ендотермичен или топлокръвен). Ендотермично свойствопозволява провеждането на много видове животни (полярни мечки, перконоги, пингвини и др.). активен начин на живот при ниски температури.

Специален случай хомеотермия - хетеротермия- характеристика на животни, които спят зимен сън или временно изпадат в безсъние през неблагоприятни периоди от годината (гофери, таралежи, прилепите, Sony и др.). Активенте подкрепят висока температуратяло, а в случая ниска активност на тялото - намалена, което е придружено от забавяне на метаболитните процеси и, като следствие, нисък топлообмен.

Екологичната роля на воловете.Водата е необходимо условиесъществуването на всички живи организми на Земята. Значението на водата в жизнените процеси се определя от факта, че тя е основната среда в клетката, в която протичат метаболитните процеси и служи като най-важният начален, междинен или краен продукт на биохимичните реакции.

При изучаване на екологичната роля на водата взети предвид Не само количество валежи, НоИ съотношението на техния размер и изпарение. Наричат ​​се райони, в които изпарението надвишава годишните валежи сух(суха, суха). IN влажни (влажни) зонирастенията получават достатъчно вода.

Висшите сухоземни растения, водещи прикрепен начин на живот, в по-голяма степен от животните, зависят от доставката на субстрат и въздух с влага. Има три основни групи растения:

Хигрофити- растения от прекомерно влажни местообитания с висока влажност на въздуха и почвата. Най-типичните хигрофити са тревисти растения и епифити от тропическите гори и долните слоеве на влажни гори в различни климатични зони. които са културни растения.

Ксерофити- растения от сухи местообитания, които могат да понасят продължителна суша, като същевременно остават физиологично активни. Това са растения от пустини, сухи степи, савани, сухи субтропици, пясъчни дюни и сухи, силно нагрети склонове.

Групата на ксерофитите включва сукуленти- растения със сочни, месести листа или стъбла, съдържащи силно развита водоносна тъкан. Различават се листни сукуленти (агави, алое, млади, тлъстига) и стъблени, при които листата са редуцирани, а надземните части са представени от месести стъбла (кактуси, някои млечки, хлъзгави и др.).

Сукулентите са ограничени главно до сухите зони на Централна Америка, Южна Африка и Средиземноморието.

Мезофитизаемат междинно положение между хигрофитите и ксерофитите. Те са често срещани в умерено влажни райони с умерено топли условия и доста добро снабдяване с минерално хранене. Мезофитите включват растения от ливади, тревисти гори, широколистни дървета и храсти от райони с умерено влажен климат, както и повечето култивирани растения и плевели. Мезофитите се характеризират с висока екологична пластичност, което им позволява да се адаптират към променящите се условия на околната среда.

Адаптиране на животните към водния режим. Методите за регулиране на водния баланс при животните са по-разнообразни, отколкото при растенията. Те могат да бъдат разделени на поведенчески, морфологични и физиологични.

Сред поведенческите адаптациивключват търсене на водни обекти, избор на местообитания, копаене на дупки и т.н. В дупките влажността на въздуха достига 100%, което намалява изпарението през обвивката и запазва влагата в тялото.

Към морфологични методи за поддържане нормален воден балансвключват образувания, които насърчават задържането на вода в тялото; това са черупките на сухоземните мекотели, липсата на кожни жлези и кератинизацията на обвивката на влечугите, хитинизираната кутикула на насекомите и др.

Физиологични адаптации за регулиране на водния метаболизъммогат да бъдат разделени на три групи:

1) способността на редица видове да образуват метаболитна вода и да се задоволяват с влага, доставяна с храна (много насекоми, малки пустинни гризачи);

Екология и биосфера

тест

1. Назовете групи фактори на околната среда и дайте примери. Каква е особеността на човешката дейност като фактор на околната среда?

Елементите на околната среда, които влияят върху живите организми, се наричат ​​фактори на околната среда. Те са разделени:

1. Абиотичен;

2. Биотичен;

3. Антропогенен.

Абиотичните фактори включват елементи от неживата природа: светлина, температура, влажност, валежи, вятър, Атмосферно налягане, фонова радиация, химичен състав на атмосферата, водата, почвата и други подобни.

Биотичните фактори са живи организми (бактерии, гъби, растения, животни), които взаимодействат с даден организъм.

Антропогенните фактори включват характеристики на околната среда, причинени от трудова дейностчовек. С нарастването на населението и технологичното оборудване на човечеството делът на антропогенните фактори непрекъснато нараства.

В процеса на управление на околната среда човечеството годишно премества повече от 4 трлн. тонове материя, създава хиляди нови химични съединения, повечето от които не са включени в кръговрата на веществата и в крайна сметка се натрупват в биосферата, причинявайки нейното замърсяване. В резултат на индустриалната дейност природната среда се замърсява и нивото на слънчевата радиация над големи географски региони намалява.

Връзката между кръвната група и човешкия характер

По-висок нервна дейност

В продължение на много векове хората са се чудили за удивителната адаптивност на животинското поведение и условията на живот. През 1863 г. е публикувана книга на И.М. Сеченов „Рефлексите на мозъка“, който обяснява тези явления...

Висша нервна дейност

И.П. Павлов и В.М. Бехтерев установява, че закономерностите на образованието условни рефлексии инхибирането са основно еднакви при животните и хората. В същото време И.П. Павлов неведнъж е изтъквал...

Живи организми и околна среда

Човешката дейност може да повлияе неблагоприятно на живите организми и да причини изчезването на определени видове (пример с костенурка). В този раздел ще разгледаме как някои човешки дейности...

Морфологична конституция на човек. Проблем с комуникацията с психологически характеристикиличности

„Всеки човек е морфологично уникален, тъй като наследствената програма, реализирана в неговата онтогенеза, е уникална, а условията на околната среда, които контролират внедряването на генотипа във фенотип, също са специфични...

Наследственост, гени, здраве

Наследствени заболяванияпредставени в почти всички медицински специалности. Това са многобройни заболявания вътрешни органи, метаболизъм, кръв, ендокринна система, черен дроб, очи, пикочно-полова система...

Ген нокаут

Има много примери за използване на класически ген нокаут за изследване на биологичните функции на отделни гени или генни семейства. Нека разгледаме само някои от тях. Изследване на генните функции. 1) Gene Nuk...

ГЛАВА 1. ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА СЕМЕЙСТВО Розоцветни Растенията от семейство Розоцветни са разпространени по цялата Земя, но най-разнообразни са в тропическите райони на северното полукълбо...

Подсемейство Розоцветни. Биологични особености и значение

Подсемейството на розата е дало на човечеството огромен брой полезни растения. От древни времена населението на света се е хранило с плодовете на много рубуси: малини (видове от подрод Idaeobatus), къпини (тъмноплодни видове...

Растеж и развитие на растенията

Растеж и развитие на растенията

Растежът на растенията се влияе от много фактори на околната среда. На първо място това физически фактори: светлина (нейният интензитет, качество, продължителност и честота), температура (величина и честота), гравитация, газов състав...

Шимпанзе и човек

Игрите с животни отдавна са обект на интензивни зоопсихологични и етологични изследвания...

Екология и биосфера

Всички видове взаимоотношения между организмите могат да бъдат разделени на конкуренция, хищничество, антибиоза и симбиоза. Конкурентни отношения възникват между организмите, когато...

Екология и биосфера

Промяната в биогеоценозата (сукцесия) е насочена и непрекъсната последователност от появата и изчезването на популации от различни видове в даден биотип. Колкото по-пълен е цикълът в една биогеоценоза, толкова по-стабилна и издръжлива е тя...

Екология и биосфера

Живата материя играе водеща роля в кръговрата на веществата в природата и изпълнява най-важните биохимични функции: · Газовата функция е да абсорбира въглероден диоксид от растенията и да отделя кислород по време на фотосинтеза (с...

Факторите на околната среда са набор от определени условия на околната среда и нейните елементи, които могат да окажат въздействие върху организмите, взаимодействащи с тази среда. Всеки организъм, от своя страна, реагира по подходящ начин на тези влияния и развива адаптивни мерки. Именно факторите на околната среда определят възможността за съществуване и нормално функциониране на организмите. Въпреки това, най-често живите същества са изложени не на един, а на няколко фактора едновременно. Това несъмнено има специфичен ефект върху способността за адаптация.

Класификация

Въз основа на техния произход се разграничават следните фактори на околната среда:

1. Биотичен.

2. Абиотичен.

3. Антропогенен.

Първата група се състои от взаимоотношенията на различни живи организми помежду си, а също така включва цялостното им въздействие върху околната среда. В допълнение, взаимодействието на живите организми може да доведе до промени в абиотичните фактори, например промени в състава на почвената покривка, както и микроклиматичните условия на околната среда. Сред биотичните фактори се разграничават две групи: зоо- и фитогенни. Първите са отговорни за въздействието различни видовеживотни един към друг и към Светът, вторият, от своя страна, за ефекта на растителните организми върху околната среда и тяхното взаимодействие помежду си. Трябва да се отбележи, че влиянието на животни или растения в рамките на един специфичен вид също е значително и се изучава заедно с междувидовите взаимоотношения.

Втората група включва фактори на средата, които илюстрират взаимодействието на неживата природа и живите организми, осъществявано чрез пряко или косвено въздействие. Различават се химични, климатични, хидрографски, пирогенни, орографски и едафични фактори. Те отразяват въздействието на четирите елемента: вода, земя, огън и въздух. Третата група фактори показва нивото на въздействие на жизнените процеси на човека върху околната среда, както и на животните и зеленчуков свят. Тази категория включва директни и непряко въздействие, което се състои във всякакви форми на жизнена дейност на човешкото общество. Например, развитието на земни покрития, създаването на нови видове и унищожаването на съществуващи, коригиране на броя на индивидите, замърсяване на околната среда и много други.

Биосистема

Биосистемата се формира от набор от условия и фактори, както и видове, присъстващи в определен регион. Тя ясно илюстрира всички взаимоотношения между организмите и елементите на неживата природа. Структурата на една биосистема може да има сложен и объркващ вид, така че в някои случаи е по-удобно да се използва специална форма, която се нарича „Екологична пирамида“. Подобен графичен моделразработен от англичанина К. Елтън през 1927г. Има три вида пирамиди, всяка от които отразява или размера на популациите (пирамида на числата), или общото количество изразходвана биомаса (пирамида на биомасата), или запаса от енергия, съдържаща се в организмите (пирамида на енергията).

Най-често конструкцията на такива конструкции има пирамидална форма, откъдето идва и името. В някои случаи обаче може да срещнете така наречената обърната пирамида. Това означава, че броят на потребителите надвишава броя на производителите.

Всички свойства или компоненти на външната среда, които влияят на организмите, се наричат фактори на околната среда. Светлина, топлина, концентрация на сол във водата или почвата, вятър, градушка, врагове и патогени - всичко това са фактори на околната среда, чийто списък може да бъде много голям.

Сред тях има абиотиченсвързани с неживата природа, и биотиченсвързани с влиянието на организмите един върху друг.

Факторите на околната среда са изключително разнообразни и всеки вид, изпитвайки тяхното влияние, реагира на него по различен начин. Съществуват обаче някои общи закони, които управляват реакциите на организмите към всеки фактор на околната среда.

Основният е закон за оптимума. Той отразява как живите организми понасят различна сила на факторите на околната среда. Силата на всеки от тях непрекъснато се променя. Живеем в свят с променливи условия, и само на определени места на планетата стойностите на някои фактори са повече или по-малко постоянни (в дълбините на пещерите, на дъното на океаните).

Законът за оптимума се изразява във факта, че всеки фактор на околната среда има определени граници на положително въздействие върху живите организми.

При отклонение от тези граници знакът на ефекта се променя на противоположния. Например, животните и растенията не понасят силна топлина и силна слана; Средните температури са оптимални. По същия начин сушата и постоянните проливни дъждове са еднакво неблагоприятни за реколтата. Законът за оптимума показва степента на всеки фактор за жизнеспособността на организмите. На графиката това се изразява със симетрична крива, показваща как се променя жизнената активност на вида с постепенно увеличаване на влиянието на фактора (фиг. 13).

Фигура 13. Схема на действието на факторите на околната среда върху живите организми. 1,2 - критични точки
(за да увеличите изображението, щракнете върху снимката)

В центъра под кривата - оптимална зона. При оптимални стойности на фактора организмите активно растат, хранят се и се възпроизвеждат. Колкото повече стойността на фактора се отклонява надясно или наляво, т.е. към намаляване или увеличаване на силата на действие, толкова по-неблагоприятно е за организмите. Кривата, отразяваща жизнената активност, се спуска рязко от двете страни на оптимума. Има два зони на песимум. Когато кривата се пресича с хоризонтална осима два критични точки. Това са стойностите на фактора, на който организмите вече не могат да издържат, след което настъпва смърт. Разстоянието между критичните точки показва степента на толерантност на организмите към промени във фактора. Особено трудни за оцеляване са условия, близки до критичните точки. Такива условия се наричат екстремни.

Ако начертаете оптимални криви за фактор, като например температура, за различни видове, те няма да съвпадат. Често това, което е оптимално за един вид, е песимистично за друг или дори се намира извън критичните точки. Камилите и тушканците не можеха да живеят в тундрата, а северните елени и лемингите не можеха да живеят в горещите южни пустини.

Екологичното разнообразие на видовете се проявява и в разположението на критичните точки: за някои те са близо една до друга, за други са на голямо разстояние. Това означава, че редица видове могат да живеят само при много стабилни условия, с незначителни промени във факторите на околната среда, докато други могат да издържат на големи колебания. Например, растението impatiens изсъхва, ако въздухът не е наситен с водна пара, а перовата трева понася добре промените във влажността и не умира дори при суша.

Така законът за оптимума ни показва, че за всеки тип има собствена мярка за влиянието на всеки фактор. Както намаляването, така и увеличаването на експозицията над тази мярка води до смърт на организмите.

За разбирането на връзката на видовете с околната среда е не по-малко важно закон за ограничаващия фактор.

В природата организмите се влияят едновременно от цял ​​набор от фактори на околната среда в различни комбинации и с различна сила. Не е лесно да се изолира ролята на всеки от тях. Кое означава повече от другите? Това, което знаем за закона на оптимума, ни позволява да разберем, че няма изцяло положителни или отрицателни, важни или второстепенни фактори, а всичко зависи от силата на всяко влияние.

Законът за ограничаващия фактор гласи, че най-значимият фактор е този, който най-много се отклонява от оптималните стойности за тялото.

От това зависи оцеляването на индивидите в този конкретен период. В други периоди от време други фактори могат да станат ограничаващи и през целия живот организмите се сблъскват с различни ограничения в жизнената си дейност.

Селскостопанската практика постоянно се сблъсква със законите на оптималните и ограничаващите фактори. Например, растежът и развитието на пшеницата, а следователно и добивът, са постоянно ограничени от критични температури, липса или излишък на влага, липса на минерални торове, а понякога и от такива катастрофални влияния като градушки и бури. Необходими са много усилия и средства, за да се поддържат оптимални условия за културите и в същото време, на първо място, да се компенсира или смекчи действието на ограничаващите фактори.

Местообитанията на различните видове са изненадващо разнообразни. Някои от тях, например някои малки акари или насекоми, прекарват целия си живот в лист на растение, което за тях е целият свят, други владеят обширни и разнообразни пространства, като северни елени, китове в океана и мигриращи птици.

В зависимост от това къде живеят представители на различни видове, те се влияят от различни набори от фактори на околната среда. На нашата планета има няколко основни жизнени среди, много различни по отношение на условията на живот: вода, земя-въздух, почва. Местообитанията са и самите организми, в които живеят другите.

Водна жизнена среда.Всички водни обитатели, въпреки различията в начина на живот, трябва да бъдат адаптирани към основните характеристики на тяхната среда. Тези характеристики се определят преди всичко от физичните свойства на водата: нейната плътност, топлопроводимост и способността да разтваря соли и газове.

Плътностводата определя неговата значителна плавателна сила. Това означава, че теглото на организмите във водата е по-малко и става възможно провеждането постоянен животвъв водния стълб, без да потъва на дъното. Много видове, предимно дребни, неспособни на бързо активно плуване, сякаш се носят във водата, като са окачени в нея. Колекцията от такива малки водни обитатели се нарича планктон. Планктонът включва микроскопични водорасли, малки ракообразни, рибни яйца и ларви, медузи и много други видове. Планктонните организми се носят от течения и не могат да им устоят. Наличието на планктон във водата прави възможен филтрационният тип хранене, т.е. прецеждане, с помощта на различни устройства, малки организми и хранителни частици, суспендирани във вода. Развива се както при плаващите, така и при приседналите дънни животни, като криноиди, миди, стриди и др. Заседналият начин на живот би бил невъзможен за водните обитатели, ако нямаше планктон, а това от своя страна е възможно само в среда с достатъчна плътност.

Плътността на водата затруднява активното движение в нея, така че бързо плуващите животни, като риби, делфини, калмари, трябва да имат силни мускули и опростена форма на тялото. Поради високата плътност на водата, налягането нараства значително с дълбочината. Дълбоководните обитатели са в състояние да издържат на натиск, който е хиляди пъти по-висок от този на земната повърхност.

Светлината прониква във водата само до малка дълбочина, така че растителните организми могат да съществуват само в горните хоризонти на водния стълб. Дори и в най чисти моретафотосинтезата е възможна само до дълбочини от 100-200 м. На по-големи дълбочини няма растения, а дълбоководните животни живеят в пълна тъмнина.

температуравъв водните тела е по-мек, отколкото на сушата. Поради високия топлинен капацитет на водата, температурните колебания в нея се изглаждат и водните обитатели не са изправени пред необходимостта да се адаптират към тежки студове или четиридесет градусова топлина. Само в горещи извори температурата на водата може да се доближи до точката на кипене.

Една от трудностите в живота на водните обитатели е ограничено количество кислород. Разтворимостта му не е много висока и освен това силно намалява, когато водата е замърсена или нагрята. Следователно в резервоарите понякога има замръзва- масова смърт на жители поради липса на кислород, която възниква по различни причини.

Състав на солтаОколната среда също е много важна за водните организми. Морските видове не могат да живеят в сладки води, а сладководните видове не могат да живеят в морета поради нарушаване на клетъчната функция.

Земно-въздушна среда на живот.Тази среда има различен набор от функции. Като цяло е по-сложен и разнообразен от водния. Има много кислород, много светлина, по-резки температурни промени във времето и пространството, значително по-слаби спадове на налягането и често дефицит на влага. Въпреки че много видове могат да летят и малки насекоми, паяци, микроорганизми, семена и растителни спори се пренасят от въздушни течения, храненето и размножаването на организмите се случва на повърхността на земята или растенията. В такава среда с ниска плътност като въздуха, организмите се нуждаят от подкрепа. Следователно сухоземните растения имат развити механични тъкани, а сухоземните животни имат по-изразен вътрешен или външен скелет от водните животни. Ниската плътност на въздуха улеснява движението в него.

М. С. Гиляров (1912-1985), виден зоолог, еколог, академик, основоположник на широко изследване на света на почвените животни, пасивният полет е усвоен от около две трети от жителите на сушата. Повечето от тях са насекоми и птици.

Въздухът е лош проводник на топлина. Това улеснява запазването и поддържането на топлината, генерирана вътре в организмите постоянна температурапри топлокръвни животни. Самото развитие на топлокръвието стана възможно в земна среда. Предците на съвременните водни бозайници - китове, делфини, моржове, тюлени - някога са живели на сушата.

Обитателите на сушата имат голямо разнообразие от адаптации, свързани с осигуряването на вода, особено в сухи условия. При растенията това е мощна коренова система, водоустойчив слой на повърхността на листата и стъблата и способността да се регулира изпарението на водата през устицата. Това важи и за животните различни функцииструктурата на тялото и обвивката, но в допълнение, подходящото поведение също допринася за поддържането на водния баланс. Те могат например да мигрират към водоеми или активно да избягват особено сухи условия. Някои животни могат да живеят целия си живот със суха храна, като тушканчетата или добре познатия молец за дрехи. В този случай водата, необходима на тялото, възниква поради окисляването на хранителните компоненти.

Много други фактори на околната среда също играят важна роля в живота на земните организми, като състава на въздуха, ветровете и релефа на земната повърхност. Времето и климатът са особено важни. Обитателите на земно-въздушната среда трябва да са адаптирани към климата на частта от Земята, където живеят и да понасят променливостта на метеорологичните условия.

Почвата като жизнена среда.Почвата е тънък слой земна повърхност, обработен от дейността на живите същества. Твърдите частици са проникнати в почвата с пори и кухини, пълни отчасти с вода и отчасти с въздух, така че малките водни организми също могат да обитават почвата. Обемът на малките кухини в почвата е много важна характеристика за нея. При рохкави почви може да бъде до 70%, а при плътни около 20%. В тези пори и кухини или на повърхността на твърдите частици живеят огромно разнообразие от микроскопични същества: бактерии, гъбички, протозои, кръгли червеи, членестоноги. По-големите животни сами правят проходи в почвата. Цялата почва е проникната от корените на растенията. Дълбочината на почвата се определя от дълбочината на проникване на корените и активността на ровещите животни. Не е повече от 1,5-2 м.

Въздухът в почвените кухини винаги е наситен с водна пара, а съставът му е обогатен на въглероден диоксид и обеднен на кислород. По този начин условията на живот в почвата наподобяват водната среда. От друга страна, съотношението на водата и въздуха в почвите постоянно се променя в зависимост от климатичните условия. Температурните колебания са много резки на повърхността, но бързо се изглаждат в дълбочина.

Основната характеристика на почвената среда е постоянното предлагане органична материяглавно поради умиращи корени на растенията и падащи листа. Тя е ценен източник на енергия за бактерии, гъбички и много животни, такава е и почвата най-жизнената среда. Нейният скрит свят е много богат и разнообразен.

По външния вид на различните видове животни и растения може да се разбере не само в каква среда живеят, но и какъв живот водят в нея.

Ако имаме пред себе си четириного със силно развита мускулатура на бедрата на задните крака и много по-слаби мускули на предните крака, които също са скъсени, със сравнително къс врат и дълга опашка, тогава можем уверено казват, че това е земен скакач, способен на бързи и маневрени движения, обитател на открити пространства. Известните австралийски кенгура, пустинни азиатски тушканчета, африкански скачачи и много други скачащи бозайници - представители на различни разреди, живеещи на различни континенти - изглеждат така. Те живеят в степи, прерии и савани - където бързото движение по земята е основното средство за бягство от хищници. Дългата опашка служи като балансьор при бързи завои, в противен случай животните биха загубили равновесие.

Хълбоците са силно развити на задните крайници и при скачащите насекоми - скакалци, скакалци, бълхи и лудокрили бръмбари.

Компактно тяло с къса опашка и къси крайници, от които предните са много мощни и приличат на лопата или гребло, слепи очи, къс врати късата, сякаш подстригана, козина ни подсказва, че това е подземно животно, което копае дупки и галерии. Това може да е горска къртица, степен мол плъх, австралийска торбеста къртица и много други бозайници, водещи подобен начин на живот.

Ровящите се насекоми - къртиците - също се отличават с компактното си, набито тяло и мощни предни крайници, подобни на намалена кофа на булдозер. от външен видприличат на малка бенка.

Всички летящи видове са се развили широки равнини- крила при птици, прилепи, насекоми или изправящи се гънки на кожата отстрани на тялото, като плъзгащи се летящи катерици или гущери.

Организмите, които се разпространяват чрез пасивен полет, с въздушни течения, се характеризират с малки размери и много разнообразни форми. Всички те обаче имат едно общо нещо - силно развитие на повърхността в сравнение с телесното тегло. Това се постига по различни начини: поради дълги косми, четина, различни израстъци на тялото, неговото удължаване или сплескване, изсветляване специфично тегло. Ето как изглеждат малките насекоми и летящите плодове на растенията.

Външното сходство, което възниква сред представители на различни несвързани групи и видове в резултат на подобен начин на живот, се нарича конвергенция.

Засяга главно онези органи, които пряко взаимодействат с външната среда, и е много по-слабо изразен в структурата вътрешни системи- храносмилателна, отделителна, нервна.

Формата на растението определя характеристиките на връзката му с външната среда, например начина, по който понася студения сезон. Дърветата и високите храсти имат най-високи клони.

Формата на лоза - със слаб ствол, оплитащ други растения, се среща както при дървесни, така и при тревисти видове. Те включват грозде, хмел, ливадна лозя и тропически лози. Увивайки се около стволовете и стъблата на изправени видове, лианоподобните растения изнасят листата и цветовете си на светлината.

В подобни климатични условияна различни континенти подобни външен видрастителност, която се състои от различни, често напълно несвързани видове.

Външната форма, отразяваща начина, по който взаимодейства с околната среда, се нарича жизнена форма на вида. Различните видове могат да имат подобни форми на живот, ако водят близък начин на живот.

Формата на живот се развива по време на многовековната еволюция на видовете. Тези видове, които се развиват с метаморфоза, по време на жизнен цикълестествено променят формата си на живот. Сравнете, например, гъсеница и възрастна пеперуда или жаба и нейната попова лъжица. Някои растения могат да приемат различни форми на живот в зависимост от условията на отглеждане. Например липата или черешата могат да бъдат както изправено дърво, така и храст.

Съобществата от растения и животни са по-стабилни и по-пълни, ако включват представители на различни форми на живот. Това означава, че такава общност използва по-пълно ресурсите на околната среда и има по-разнообразни вътрешни връзки.

Съставът на жизнените форми на организмите в общностите служи като индикатор за характеристиките на тяхната среда и промените, настъпващи в нея.

Инженерите, които проектират самолети, внимателно изучават различните форми на живот на летящите насекоми. Създадени са модели на машини с махащ полет на принципа на движение във въздуха на двукрилите и ципокрилите. Съвременните технологии са конструирали ходещи машини, както и роботи с лостови и хидравлични методи на движение, като животни от различни форми на живот. Такива превозни средства са способни да се движат по стръмни склонове и извън пътя.

Животът на Земята се развива в условията на редовен ден и нощ и редуващи се сезони поради въртенето на планетата около оста си и около Слънцето. Ритъмът на външната среда създава периодичност, т.е. повторяемост на условията в живота на повечето видове. Редовно се повтарят както критични периоди, трудни за оцеляване, така и благоприятни.

Адаптирането към периодични промени във външната среда се изразява в живите същества не само чрез пряка реакция на променящите се фактори, но и в наследствено фиксирани вътрешни ритми.

Циркадните ритми.Циркадните ритми адаптират организмите към цикъла на деня и нощта. В растенията интензивен растеж, цъфтежът на цветята е насрочен за определено време на деня. Животните променят значително дейността си през деня. Въз основа на тази характеристика се разграничават дневни и нощни видове.

Дневният ритъм на организмите не е само отражение на променящите се външни условия. Ако поставите човек, животни или растения в постоянна, стабилна среда без смяна на деня и нощта, тогава ритъмът на жизнените процеси се поддържа, близък до дневния ритъм. Тялото сякаш живее според вътрешния си часовник, отброявайки времето.

Циркадният ритъм може да повлияе на много процеси в тялото. Човек има около 100 физиологични характеристикиса подвластни на дневния цикъл: пулс, ритъм на дишане, секреция на хормони, секрети на храносмилателните жлези, кръвно налягане, телесна температура и много други. Следователно, когато човек е буден, вместо да спи, тялото все още е настроено на нощно състояние и безсънните нощи влияят зле на здравето.

Циркадните ритми обаче не се появяват при всички видове, а само при тези, в чийто живот смяната на деня и нощта играе важна екологична роля. Обитателите на пещери или дълбоки води, където няма такава промяна, живеят по различен ритъм. И дори сред обитателите на сушата не всеки проявява ежедневна периодичност.

При експерименти при строго постоянни условия плодовите мушици Drosophila поддържат ежедневен ритъм в продължение на десетки поколения. Тази периодичност при тях се предава по наследство, както и при много други видове. Толкова дълбоки са адаптивните реакции, свързани с дневния цикъл на външната среда.

Сериозен медицински проблем представляват нарушенията в денонощния ритъм на организма при нощен труд, космически полети, гмуркане и др.

Годишни ритми.Годишните ритми адаптират организмите към сезонните промени в условията. В живота на видовете периодите на растеж, размножаване, линеене, миграция и дълбок покой естествено се редуват и повтарят по такъв начин, че организмите посрещат критичното време от годината в най-стабилно състояние. Най-уязвимият процес - размножаването и отглеждането на млади животни - се случва през най-благоприятния сезон. Тази честота на смяна физиологично състояниепрез цялата година е до голяма степен вродена, тоест проявява се като вътрешен годишен ритъм. Ако например австралийските щрауси или дивото куче динго бъдат настанени в зоологическа градина в Северното полукълбо, размножителният им период ще започне през есента, когато в Австралия е пролет. Преструктурирането на вътрешните годишни ритми се извършва с голяма трудност в продължение на няколко поколения.

Подготовката за размножаване или презимуването е дълъг процес, който започва в организмите много преди настъпването на критичните периоди.

Резките краткосрочни промени във времето (летни студове, зимни размразявания) обикновено не нарушават годишните ритми на растенията и животните. Основният фактор на околната среда, на който организмите реагират в своите годишни цикли, не са случайните промени във времето, а фотопериод- промени в съотношението ден и нощ.

Продължителността на дневните часове естествено се променя през годината и именно тези промени служат като точен сигнал за наближаването на пролетта, лятото, есента или зимата.

Способността на организмите да реагират на промените в продължителността на деня се нарича фотопериодизъм.

Ако денят се скъси, видовете започват да се подготвят за зимата; ако се удължи, те започват активно да растат и да се размножават. В този случай важното за живота на организмите е не самата промяна на продължителността на деня и нощта, а нейната стойност на сигнала, което показва предстоящи дълбоки промени в природата.

Както знаете, продължителността на деня до голяма степен зависи от географската ширина. В северното полукълбо летните дни са много по-кратки на юг, отколкото на север. Следователно южните и северните видове реагират различно на една и съща смяна на деня: южните видове започват да се размножават, когато повече кратък денотколкото северните.

ФАКТОРИ НА ОКОЛНАТА СРЕДА

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. " Обща биология". Москва, "Просвещение", 2000 г

• Тема 18. "Хабитат. Фактори на околната среда." Глава 1; стр. 10-58
• Тема 19. "Популации. Видове взаимоотношения между организмите." глава 2 §8-14; стр. 60-99; Глава 5 § 30-33
• Тема 20. "Екосистеми." глава 2 §15-22; стр. 106-137
• Тема 21. "Биосфера. Цикли на материята." Глава 6 §34-42; стр. 217-290

Историята на знанието за околната среда датира от много векове. Още примитивните хора трябваше да имат определени знания за растенията и животните, техния начин на живот, взаимоотношения помежду си и с околната среда. Като част от общото развитие на природните науки имаше и натрупване на знания, които сега принадлежат към областта на науката за околната среда. Екологията възниква като самостоятелна дисциплина през 19 век.

Терминът Екология (от гръцки eco - къща, logos - учение) е въведен в науката от немския биолог Ернест Хекел.

През 1866 г. в работата си „Обща морфология на организмите“ той пише, че това е „... сумата от знания, свързани с икономиката на природата: изучаването на целия набор от връзки между животно и неговата среда, както органични и неорганични, и най-вече неговите приятелски или враждебни отношения с тези животни и растения, с които влиза пряко или косвено в контакт. Това определение класифицира екологията като биологична наука. В началото на 20в. формирането на систематичен подход и развитието на доктрината за биосферата, която е обширна област на познание, включваща много научни области както от природния, така и от хуманитарния цикъл, включително общата екология, доведе до разпространението на екосистемните възгледи в екологията. Основният обект на изучаване на екологията е екосистемата.

Екосистемата е съвкупност от живи организми, които взаимодействат помежду си и със своята среда чрез обмен на материя, енергия и информация по такъв начин, че една системаостава стабилен за дълго време.

Постоянно нарастващото човешко въздействие върху околната среда наложи отново да се разширят границите на познанието за околната среда. През втората половина на 20в. Научно-техническият прогрес доведе до редица проблеми, които получиха глобален статус, като по този начин в полезрението на екологията се появиха въпросите за сравнителния анализ на природните и създадените от човека системи и търсенето на начини за тяхното хармонично съвместно съществуване и развитие. ясно се появи.

Съответно структурата на науката за околната среда се диференцира и става по-сложна. Сега тя може да бъде представена като четири основни клона, допълнително разделени: биоекология, геоекология, човешка екология, приложна екология.

По този начин можем да определим екологията като наука за общите закони на функциониране на екосистеми от различни порядки, набор от научни и практически въпроси на връзката между човека и природата.

2. Фактори на околната среда, тяхната класификация, видове въздействия върху организмите

Всеки организъм в природата изпитва влиянието на голямо разнообразие от компоненти на околната среда. Всички свойства или компоненти на околната среда, които влияят на организмите, се наричат ​​фактори на околната среда.

Класификация на факторите на околната среда. Факторите на околната среда (екологичните фактори) са разнообразни, имат различно естество и специфично действие. Разграничават се следните групи фактори на околната среда:

1. Абиотични (фактори от неживата природа):

а) климатични - светлинни условия, температурни условия и др.;

б) едафични (локални) - водоснабдяване, тип почва, терен;

в) орографски - въздушни (вятърни) и водни течения.

2. Биотичните фактори са всички форми на влияние на живите организми един върху друг:

Растения Растения. Растения Животни. Растения Гъби. Растителни микроорганизми. Животни Животни. Животни Гъби. Животни Микроорганизми. Гъби Гъби. Гъбички Микроорганизми. Микроорганизми Микроорганизми.

3. Антропогенните фактори са всички форми на дейност на човешкото общество, които водят до промени в местообитанията на други видове или пряко засягат живота им. Въздействието на тази група фактори на околната среда бързо нараства от година на година.

Видове въздействие на факторите на околната среда върху организмите. Факторите на околната среда оказват различно въздействие върху живите организми. Те могат да бъдат:

Стимули, които допринасят за появата на адаптивни физиологични и биохимични промени (хибернация, фотопериодизъм);

Ограничители, които променят географското разпространение на организмите поради невъзможността за съществуване при дадени условия;

Модификатори, които предизвикват морфологични и анатомични промени в организмите;

Сигнали, показващи промени в други фактори на околната среда.

Общи модели на действие на факторите на околната среда:

Поради изключителното разнообразие от фактори на околната среда, различните видове организми, изпитващи тяхното влияние, реагират на него по различен начин, но е възможно да се идентифицират редица общи закони (модели) на действието на факторите на околната среда. Нека разгледаме някои от тях.

1. Закон за оптимума

2. Законът за екологичната индивидуалност на видовете

3. Закон за ограничаващия (ограничаващ) фактор

4. Законът за двусмисленото действие

3. Модели на действие на факторите на околната среда върху организмите

1) Оптимално правило. За екосистема, организъм или определен етап от него

развитие има диапазон от най-благоприятната стойност на фактора. Където

факторите са благоприятни, гъстотата на населението е максимална. 2) Толерантност.

Тези характеристики зависят от средата, в която живеят организмите. Ако тя

стабилен по свой начин

твоето има по-голям шанс организмите да оцелеят.

3) Правило за взаимодействие на факторите. Някои фактори могат да подобрят или

смекчаване на въздействието на други фактори.

4) Правило на ограничаващите фактори. Фактор, който е в дефицит или

излишъкът се отразява негативно на организмите и ограничава възможността за проявление. сила

действието на други фактори. 5) Фотопериодизъм. При фотопериодизъм

разберете реакцията на тялото към продължителността на деня. Реакция на промени в светлината.

6) Адаптиране към ритъма на природните явления. Адаптиране към ежедневни и

сезонни ритми, приливни явления, ритми на слънчева активност,

лунни фази и други явления, които се повтарят със строго определена честота.

Ек. валентност (пластичност) – способност за орг. адаптират се към деп. фактори на околната среда заобикаляща среда.

Модели на действие на факторите на околната среда върху живите организми.

Фактори на околната среда и тяхната класификация. Всички организми са потенциално способни на неограничено размножаване и разпръскване: дори видове, водещи привързан начин на живот, имат поне една фаза на развитие, в която са способни на активно или пасивно разпръскване. Но в същото време видовият състав на организмите, живеещи в различни климатични зони, не се смесва: всеки от тях се характеризира с определен набор от видове животни, растения и гъби. Това се обяснява с ограничаването на прекомерното размножаване и разпръскването на организмите от определени географски бариери (морета, планински вериги, пустини и др.), климатични фактори (температура, влажност и др.), както и взаимоотношения между отделните видове.

В зависимост от характера и особеностите на действие факторите на околната среда се делят на абиотични, биотични и антропогенни (антропни).

Абиотичните фактори са компоненти и свойства на неживата природа, които пряко или косвено влияят върху отделните организми и техните групи (температура, светлина, влажност, газов състав на въздуха, налягане, солев състав на водата и др.).

Отделна група фактори на околната среда включват различни формистопански дейности на човека, които променят състоянието на местообитанията на различни видове живи същества, включително самите хора (антропогенни фактори). За сравнително краткия период на съществуване на човека като биологичен вид дейността му коренно промени облика на нашата планета и това въздействие върху природата се увеличава всяка година. Интензивността на действието на някои фактори на околната среда може да остане относително стабилна за дълги исторически периоди от развитието на биосферата (например слънчева радиация, гравитация, солен състав на морската вода, газов състав на атмосферата и др.). Повечето от тях са с променлив интензитет (температура, влажност и др.). Степента на променливост на всеки фактор на околната среда зависи от характеристиките на местообитанието на организмите. Например, температурата на повърхността на почвата може да варира значително в зависимост от времето на годината или деня, времето и т.н., докато в резервоари на дълбочина повече от няколко метра почти няма температурни разлики.

Промените във факторите на околната среда могат да бъдат:

Периодични, в зависимост от времето на деня, времето от годината, положението на Луната спрямо Земята и др.;

Непериодични, например вулканични изригвания, земетресения, урагани и др.;

Насочени към значителни исторически периоди от време, например промени в климата на Земята, свързани с преразпределението на съотношението на земните площи и Световния океан.

Всеки от живите организми постоянно се адаптира към целия комплекс от фактори на околната среда, тоест към местообитанието, регулирайки жизнените процеси в съответствие с промените в тези фактори. Местообитанието е набор от условия, при които живеят определени индивиди, популации или групи от организми.

Модели на влияние на факторите на околната среда върху живите организми. Въпреки факта, че факторите на околната среда са много разнообразни и различни по природа, се отбелязват някои модели на тяхното влияние върху живите организми, както и реакциите на организмите към действието на тези фактори. Приспособленията на организмите към условията на средата се наричат ​​адаптации. Те се произвеждат на всички нива на организация на живата материя: от молекулярно до биогеоценотично. Адаптациите не са постоянни, тъй като те се променят в хода на историческото развитие на отделните видове в зависимост от промените в интензивността на факторите на средата. Всеки вид организъм е адаптиран към определени условия на живот по специален начин: няма два близки вида, които да са сходни в своите адаптации (правилото на екологичната индивидуалност). Така къртицата (серия Насекомоядни) и къртицата (серия Гризачи) са адаптирани да съществуват в почвата. Но къртицата копае проходи с помощта на предните си крайници, а къртицата копае с резците си, изхвърляйки пръстта с главата си.

Добрата адаптация на организмите към определен фактор не означава същата адаптация към други (правилото за относителна независимост на адаптацията). Например лишеите, които могат да се установят върху субстрати, бедни на органични вещества (като скали) и да издържат на сухи периоди, са много чувствителни към замърсяването на въздуха.

Съществува и законът на оптимума: всеки фактор има положителен ефект върху тялото само в определени граници. Интензивността на въздействието на фактор на околната среда, който е благоприятен за организми от определен тип, се нарича оптимална зона. Колкото повече интензитетът на действие на даден фактор на околната среда се отклонява от оптималния в една или друга посока, толкова по-изразен ще бъде неговият инхибиращ ефект върху организмите (зона на песимум). Интензивността на въздействието на фактор на околната среда, поради което съществуването на организмите става невъзможно, се нарича горна и долна граница на издръжливост (критични точки на максимум и минимум). Разстоянието между границите на издръжливост определя екологичната валентност на определен вид спрямо определен фактор. Следователно валентността на околната среда е диапазонът на интензивност на въздействието на фактор на околната среда, в който е възможно съществуването на определен вид.

Широката екологична валентност на индивиди от определен вид по отношение на специфичен фактор на околната среда се обозначава с префикса „eur-“. По този начин арктическите лисици се класифицират като евритермни животни, тъй като могат да издържат на значителни температурни колебания (в рамките на 80 ° C). Някои безгръбначни (гъби, гъби, бодлокожи) принадлежат към еврибатерни организми, поради което се заселват от крайбрежна зонадо голяма дълбочина, издържайки на значителни колебания в налягането. Видовете, които могат да живеят в широк диапазон от колебания на различни фактори на околната среда, се наричат ​​еврибионти. Тясната екологична валентност, тоест неспособността да издържат на значителни промени в определен фактор на околната среда, се обозначава с префикса „стенотермичен“ (например стенотермичен). , стенобионтен и др.).

Оптимумът и границите на издръжливостта на организма спрямо определен фактор зависят от интензивността на действието на другите. Например, при сухо, безветрено време е по-лесно да издържате на ниски температури. Така че оптимумът и границите на издръжливост на организмите по отношение на всеки фактор на околната среда могат да се изместят в определена посока в зависимост от силата и в каква комбинация действат други фактори (феноменът на взаимодействие на факторите на околната среда).

Но взаимното компенсиране на жизненоважни фактори на околната среда има определени граници и никой не може да бъде заменен с друг: ако интензивността на действието на поне един фактор надхвърли границите на издръжливостта, съществуването на вида става невъзможно, въпреки оптималната интензивност на действието на другите. По този начин липсата на влага инхибира процеса на фотосинтеза дори при оптимално осветление и концентрация на CO2 в атмосферата.

Фактор, чиято интензивност на действие надхвърля границите на издръжливост, се нарича ограничаващ. Лимитиращите фактори определят територията на разпространение на даден вид (ареал). Например разпространението на много животински видове на север се затруднява от липсата на топлина и светлина, а на юг от подобна липса на влага.

По този начин присъствието и просперитета на определен вид в дадено местообитание се определя от взаимодействието му с цял набор от фактори на околната среда. Недостатъчната или прекомерната интензивност на действие на някой от тях прави невъзможно просперитета и самото съществуване на отделните видове.

Екологичните фактори са всички компоненти на околната среда, които влияят на живите организми и техните групи; делят се на абиотични (компоненти на неживата природа), биотични (различни форми на взаимодействие между организмите) и антропогенни (различни форми на стопанска дейност на човека).

Приспособленията на организмите към условията на средата се наричат ​​адаптации.

Всеки фактор на околната среда има само определени граници на положително въздействие върху организмите (законът на оптимума). Границите на интензивността на действие на даден фактор, при които съществуването на организмите става невъзможно, се наричат ​​горна и долна граница на издръжливост.

Оптимумът и границите на издръжливост на организмите по отношение на всеки фактор на околната среда могат да варират в определена посока в зависимост от интензивността и в каква комбинация действат други фактори на околната среда (феноменът на взаимодействие на факторите на околната среда). Но тяхната взаимна компенсация е ограничена: нито един жизненоважен фактор не може да бъде заменен с други. Фактор на околната среда, който надхвърля границите на издръжливост, се нарича ограничаващ, той определя обхвата на определен вид.

екологична пластичност на организмите

Екологичната пластичност на организмите (екологична валентност) е степента на адаптивност на вида към промените във факторите на околната среда. Изразява се чрез диапазона от стойности на факторите на околната среда, в рамките на които даден вид поддържа нормална жизнена активност. Колкото по-широк е диапазонът, толкова по-голяма е екологичната пластичност.

Видовете, които могат да съществуват с малки отклонения на фактора от оптимума, се наричат ​​високоспециализирани, а видовете, които могат да издържат на значителни промени във фактора, се наричат ​​широко адаптирани.

Екологичната пластичност може да се разглежда както по отношение на отделен фактор, така и по отношение на комплекс от фактори на околната среда. Способността на видовете да понасят значителни промени в определени фактори се обозначава със съответния термин с префикса „всеки“:

Евритермичен (пластичен към температура)

Eurygolinaceae (соленост на водата)

Еврифотичен (пластичен към светлина)

Eurygygric (пластмаса до влага)

Евриой (пластмаса към местообитание)

Еврифаг (пластмаса към храна).

Видовете, адаптирани към леки промени в този фактор, се обозначават с термина с представката „стено“. Тези префикси се използват за изразяване на относителната степен на толерантност (например при стенотермни видове екологичният температурен оптимум и песимум са близки).

Видове, които имат широка екологична пластичност по отношение на комплекс от фактори на околната среда, са еврибионти; видовете с ниска индивидуална адаптивност са стенобионти. Еврибионтизмът и истенобионтизмът се характеризират Различни видовеадаптации на организмите за оцеляване. Ако еврибионтите се развиват дълго време при добри условия, те могат да загубят екологична пластичност и да развият чертите на стенобионтите. Видовете, които съществуват със значителни флуктуации на фактора, придобиват повишена екологична пластичност и стават еврибионти.

Например във водната среда има повече стенобионти, тъй като нейните свойства са относително стабилни и амплитудите на колебанията на отделните фактори са малки. В по-динамична въздушно-земна среда преобладават еврибионтите. Топлокръвните животни имат по-широка екологична валентност от студенокръвните животни. Младите и старите организми са склонни да изискват по-еднакви условия на околната среда.

Еврибионтите са широко разпространени, а стенобионтността стеснява ареалите им; но в някои случаи, поради високата си специализация, стенобионтите притежават огромни територии. Например рибоядната скопа е типичен стенофаг, но по отношение на други фактори на околната среда е еврибионт. В търсене на необходимата храна, птицата е в състояние да лети на дълги разстояния, така че заема значителен обхват.

Пластичността е способността на организма да съществува в определен диапазон от стойности на факторите на околната среда. Пластичността се определя от нормата на реакцията.

Според степента на пластичност по отношение на отделните фактори всички видове се разделят на три групи:

Стенотопите са видове, които могат да съществуват в тесен диапазон от стойности на фактори на околната среда. Например повечето растения от влажни екваториални гори.

Евритопите са широко гъвкави видове, способни да колонизират различни местообитания, например всички космополитни видове.

Мезотопите заемат междинно положение между стенотопи и евритопи.

Трябва да се помни, че един вид може да бъде например стенотопен според един фактор и евритопен според друг и обратно. Например, човек е евритоп по отношение на температурата на въздуха, но стенотоп по отношение на съдържанието на кислород в него.