Faktori okoline

Interakcija između čovjeka i okoline bila je predmet proučavanja u medicini u svim vremenima. Za procjenu uticaja različitih uslova okoline predložen je termin „ekološki faktor” koji se široko koristi u ekološkoj medicini.

Faktor (od latinskog faktor - činiti, proizvoditi) je uzrok, pokretačka snaga bilo kojeg procesa, pojave, koji određuje njegov karakter ili određene karakteristike.

Faktor životne sredine je svaki uticaj okruženje, koji može imati direktnu ili indirektni uticaj na žive organizme. Faktor životne sredine je stanje okoline na koje živi organizam reaguje adaptivnim reakcijama.

Faktori životne sredine određuju uslove života organizama. Uslovi postojanja organizama i populacija mogu se smatrati regulacionim faktorima sredine.

Nisu svi faktori okoline (npr. svjetlost, temperatura, vlaga, prisustvo soli, opskrba hranjivim tvarima itd.) podjednako važni za uspješan opstanak organizma. Odnos organizma sa okolinom je složen proces u kojem se mogu identificirati najslabije, „ranjive“ karike. Oni faktori koji su kritični ili ograničavajući za život organizma su od najvećeg interesa, prvenstveno sa praktične tačke gledišta.

Ideja da je izdržljivost tijela određena njegovom najslabom karikom

sve njegove potrebe, prvi je izrazio K. Liebig 1840. On je formulisao princip koji je poznat kao Liebigov zakon minimuma: „Supstanca koja se nalazi u minimumu kontroliše žetvu i određuje veličinu i stabilnost potonjeg tokom vremena. ”

Moderna formulacija J. Liebigovog zakona je sljedeća: „Vitalne sposobnosti ekosistema ograničene su onim okolišnim faktorima čija je količina i kvalitet blizu minimuma koji ekosistem zahtijeva; njihovo smanjenje dovodi do smrti organizam ili uništavanje ekosistema.”

Princip, koji je prvobitno formulisao K. Liebig, trenutno je proširen na sve faktore okoline, ali je dopunjen sa dva ograničenja:

Odnosi se samo na sisteme u stacionarnom stanju;

Odnosi se ne samo na jedan faktor, već i na kompleks faktora koji se razlikuju po prirodi i međusobno djeluju u svom utjecaju na organizme i populacije.

Prema preovlađujućim idejama, ograničavajućim faktorom se smatra onaj kod kojeg je potrebna minimalna relativna promjena ovog faktora da bi se postigla data (dovoljno mala) relativna promjena u odgovoru.

Uz uticaj nedostatka, negativan može biti i „minimum“ faktora sredine, uticaj viška, odnosno maksimuma faktora kao što su toplota, svetlost, vlaga. Ideju o ograničavajućem uticaju maksimuma, uz minimum, uveo je V. Shelford 1913. godine, koji je ovaj princip formulisao kao „zakon tolerancije“: Ograničavajući faktor u prosperitetu organizma (vrste) može biti i minimalni i maksimalni uticaj okoline, raspon između kojih određuje količinu izdržljivosti (tolerancije) organizma u odnosu na ovaj faktor.

Zakon tolerancije, koji je formulirao V. Shelford, dopunjen je brojnim odredbama:

Organizmi mogu imati širok raspon tolerancije za jedan faktor i uski raspon za drugi;

Organizmi sa velikim rasponom tolerancije su najrasprostranjeniji;

Opseg tolerancije za jedan faktor životne sredine može zavisiti od drugih faktora životne sredine;

Ako uslovi za jedan faktor životne sredine nisu optimalni za vrstu, to takođe utiče na opseg tolerancije za druge faktore životne sredine;

Granice tolerancije značajno zavise od stanja organizma; Stoga su granice tolerancije za organizme tokom reproduktivnog perioda ili u ranoj fazi razvoja obično uže nego za odrasle;

Raspon između minimuma i maksimuma faktora okoline obično se naziva granicama ili rasponom tolerancije. Za označavanje granica tolerancije na uslove okoline koriste se termini "euribiont" - organizam sa širokom granicom tolerancije - i "stenobiont" - sa uskom.

Na nivou zajednica, pa i vrsta, poznat je fenomen faktorske kompenzacije, koji se shvaća kao sposobnost prilagođavanja (prilagođavanja) uslovima sredine na način da se oslabi ograničavajući uticaj temperature, svetlosti, vode i drugih fizičkih faktori. Vrste sa širokom geografskom rasprostranjenošću gotovo uvijek formiraju populacije prilagođene lokalnim uvjetima - ekotipove. U odnosu na ljude postoji pojam ekološki portret.

Poznato je da nisu svi prirodni faktori životne sredine podjednako važni za život čoveka. Tako se najznačajnijim smatraju intenzitet sunčevog zračenja, temperatura i vlažnost zraka, koncentracija kisika i ugljičnog dioksida u prizemnom sloju zraka, te hemijski sastav tla i vode. Najvažniji faktor životne sredine je hrana. Za održavanje života, za rast i razvoj, reprodukciju i očuvanje ljudske populacije potrebna je energija koja se dobija iz okoline u obliku hrane.

Postoji nekoliko pristupa klasifikaciji faktora okoline.

U odnosu na tijelo, faktori sredine se dijele na: vanjske (egzogene) i unutrašnje (endogene). Smatra se da vanjski faktori koji djeluju na tijelo sami nisu podložni, ili gotovo da nisu podložni njegovom utjecaju. To uključuje faktore spoljašnje okruženje.

Eksterni faktori životne sredine u odnosu na ekosistem i žive organizme su uticaji. Reakcija ekosistema, biocenoze, populacija i pojedinačnih organizama na ove uticaje naziva se odgovor. Priroda odgovora na uticaj određuje sposobnost organizma da se prilagodi uslovima sredine, prilagodi i stekne otpornost na uticaj razni faktoriživotne sredine, uključujući štetne efekte.

Postoji i smrtonosni faktor (od latinskog - letalis - smrtonosan). Ovo je faktor okoliša, čije djelovanje dovodi do smrti živih organizama.

Kada se dostignu određene koncentracije, mnogi hemijski i fizički zagađivači mogu biti smrtonosni.

Unutrašnji faktori koreliraju sa svojstvima samog organizma i formiraju ga, tj. uključeni su u njegov sastav. Unutrašnji faktori su broj i biomasa populacija, broj različitih hemijske supstance, karakteristike vode ili mase tla, itd.

Prema kriterijumu „života“ faktori životne sredine se dele na biotičke i abiotičke.

Potonji uključuju nežive komponente ekosistema i njegovog vanjskog okruženja.

Abiotički faktori životne sredine su komponente i pojave nežive, neorganske prirode koje direktno ili indirektno utiču na žive organizme: klimatski, zemljišni i hidrografski faktori. Glavni abiotički faktori životne sredine su temperatura, svetlost, voda, salinitet, kiseonik, elektromagnetne karakteristike, tlo.

Abiotički faktori se dijele na:

Fizički

Hemijski

Biotički faktori (od grčkog biotikos - život) su faktori životne sredine koji utiču na život organizama.

Biotički faktori se dijele na:

Phytogenic;

Microbiogenic;

zoogena:

Antropogena (sociokulturna).

Djelovanje biotičkih faktora izražava se u vidu međusobnog utjecaja jednih organizama na životnu aktivnost drugih organizama i svih zajedno na stanište. Postoje: direktni i indirektni odnosi između organizama.

Poslednjih decenija sve se više koristi termin antropogeni faktori, tj. uzrokovano čovjekom. Antropogeni faktori su u suprotnosti sa prirodnim ili prirodnim faktorima.

Antropogeni faktor je skup ekoloških faktora i uticaja uzrokovanih ljudskom aktivnošću u ekosistemima i biosferi u cjelini. Antropogeni faktor je direktan uticaj ljudi na organizme ili uticaj na organizme kroz ljudske promene u njihovom staništu.

Faktori životne sredine se takođe dele na:

1. Fizički

Prirodno

Antropogena

2. Hemijski

Prirodno

Antropogena

3. Biološki

Prirodno

Antropogena

4. Socijalni (socio-psihološki)

5. Informativni.

Ekološki faktori se takođe dijele na klimatsko-geografske, biogeografske, biološke, kao i tla, vode, atmosfere itd.

Fizički faktori.

Fizički prirodni faktori uključuju:

Klima, uključujući lokalnu mikroklimu;

Geomagnetska aktivnost;

Prirodno pozadinsko zračenje;

kosmičko zračenje;

Terrain;

Fizički faktori se dijele na:

Mechanical;

Vibracije;

Acoustic;

EM zračenje.

Fizički antropogeni faktori:

Mikroklima naselja i prostorija;

Zagađenje životne sredine elektromagnetnim zračenjem (jonizujućim i nejonizujućim);

Zagađenje bukom okruženje;

Toplinsko onečišćenje okoliša;

Deformitet vidljivo okruženje(promjene terena i raspon boja u naseljenim mestima).

Hemijski faktori.

Prirodni hemijski faktori uključuju:

Hemijski sastav litosfere:

Hemijski sastav hidrosfere;

Hemijski sastav atmosfere,

Hemijski sastav hrane.

Hemijski sastav litosfere, atmosfere i hidrosfere zavisi od prirodni sastav+ oslobađanje kemikalija kao rezultat geoloških procesa (na primjer, nečistoće sumporovodika kao rezultat erupcije vulkana) i vitalne aktivnosti živih organizama (na primjer, fitoncidi, terpeni u zraku).

Antropogeni hemijski faktori:

kućni otpad,

Industrijski otpad,

Sintetički materijali, koristi se u svakodnevnom životu, poljoprivredi i industrijska proizvodnja,

proizvodi farmaceutske industrije,

Aditivi za hranu.

Akcija hemijski faktori na ljudskom tijelu može biti zbog:

Višak ili nedostatak prirodnog hemijski elementi V

okruženje (prirodne mikroelementoze);

Prevelik sadržaj prirodnih hemijskih elemenata u životnoj sredini

životna sredina povezana s ljudskim aktivnostima (antropogeno zagađenje),

Prisutnost u okruženju hemijskih elemenata neuobičajenih za to

(ksenobiotici) zbog antropogenog zagađenja.

Biološki faktori

Biološki, ili biotički (od grčkog biotikos - život) faktori životne sredine su faktori životne sredine koji utiču na životnu aktivnost organizama. Djelovanje biotičkih faktora izražava se u vidu međusobnog utjecaja jednih organizama na životnu aktivnost drugih, kao i njihovog zajedničkog utjecaja na stanište.

Biološki faktori:

Bakterije;

Biljke;

Protozoa;

Insekti;

Beskičmenjaci (uključujući helminte);

Kičmenjaci.

Društveno okruženje

Ljudsko zdravlje nije u potpunosti određeno biološkim i psihološka svojstva. Čovjek je društveno biće. Živi u društvu u kojem s jedne strane vladaju državni zakoni, a s druge takozvani opšteprihvaćeni zakoni, moralne smjernice, pravila ponašanja, uključujući i ona koja uključuju razna ograničenja, itd.

Društvo svake godine postaje sve složenije i sve više utiče na zdravlje pojedinca, stanovništva i društva. Da bi uživao u blagodetima civilizovanog društva, čovek mora da živi u strogoj zavisnosti od načina života prihvaćenog u društvu. Za ove pogodnosti, često vrlo sumnjive, pojedinac plaća dijelom svoje slobode, ili u potpunosti svom svojom slobodom. Ali osoba koja nije slobodna i ovisna ne može biti potpuno zdrava i sretna. Neki dio ljudske slobode, dat tehnokritičnom društvu u zamjenu za prednosti civiliziranog života, stalno ga drži u stanju neuropsihičke napetosti. Stalni neuropsihički stres i prenaprezanje dovode do smanjenja mentalne stabilnosti zbog smanjenja rezervnih sposobnosti nervni sistem. Osim toga, postoji mnogo društvenih faktora koji mogu dovesti do sloma adaptivnih sposobnosti osobe i razvoja raznih bolesti. To uključuje društveni poremećaj, neizvjesnost u pogledu budućnosti i moralno ugnjetavanje, koji se smatraju vodećim faktorima rizika.

Društveni faktori

Društveni faktori se dijele na:

1. društveni sistem;

2. proizvodni sektor (industrija, poljoprivreda);

3. sfera domaćinstva;

4. obrazovanje i kultura;

5. stanovništvo;

6. Zoološki vrt i medicina;

7. druge sfere.

Postoji i sljedeće grupiranje društvenih faktora:

1. Socijalna politika, formiranje sociotipa;

2. Social Security, što ima direktan uticaj na formiranje zdravlja;

3. Politika zaštite životne sredine koja oblikuje ekotip.

Sociotip je indirektna karakteristika integralnog društvenog opterećenja zasnovanog na ukupnosti faktora u društvenom okruženju.

Sociotip uključuje:

2. uslove rada, rekreaciju i život.

Svaki faktor sredine u odnosu na osobu može biti: a) povoljan – doprinosi njegovom zdravlju, razvoju i ostvarivanju; b) nepovoljno, što dovodi do njegove bolesti i degradacije, c) vršenje uticaja obe vrste. Također je jednako očigledno da u stvarnosti većina utjecaja pripada potonjem tipu, koji ima i pozitivne i negativne strane.

U ekologiji postoji zakon optimuma, prema kojem svaka okolina

faktor ima određene granice pozitivnog uticaja na žive organizme. Optimalni faktor je intenzitet faktora sredine koji je najpovoljniji za organizam.

Utjecaji također mogu varirati po obimu: neki pogađaju cjelokupnu populaciju zemlje u cjelini, drugi - stanovnike određenog regiona, treći - izolovani od strane demografske karakteristike grupe, četvrto - pojedinačni građanin.

Interakcija faktora je istovremeni ili uzastopni ukupni uticaj na organizme različitih prirodnih i antropogenih faktora, koji dovodi do slabljenja, jačanja ili modifikacije delovanja pojedinog faktora.

Sinergizam je kombinovani efekat dva ili više faktora, koji se odlikuje činjenicom da njihov kombinovani biološki efekat značajno prevazilazi efekat svake komponente i njihov zbir.

Treba razumjeti i zapamtiti da glavnu štetu zdravlju uzrokuju ne pojedinačni čimbenici okoliša, već ukupno integrirano opterećenje okoliša na tijelo. Sastoji se od opterećenja životne sredine i društvenog opterećenja.

Opterećenje životne sredine je skup faktora i uslova prirodne i veštačke sredine nepovoljnih za zdravlje ljudi. Ekotip je indirektna karakteristika integralnog opterećenja životne sredine zasnovanog na kombinaciji prirodnih i veštačkih faktora životne sredine.

Procjene ekotipa zahtijevaju higijenske podatke o:

kvalitet stanovanja,

Pije vodu,

Zrak,

tla, hrana,

Lijekovi itd.

Društveno opterećenje je skup faktora i uslova društvenog života nepovoljnih po zdravlje ljudi.

Faktori životne sredine koji oblikuju javno zdravlje

1. Klimatsko-geografske karakteristike.

2. Socio-ekonomske karakteristike mjesta stanovanja (grad, selo).

3. Sanitarno-higijenske karakteristike okoliša (vazduh, voda, tlo).

4. Osobenosti ishrane stanovništva.

5. Karakteristike radna aktivnost:

profesija,

Sanitarno-higijenski uslovi rada,

Prisustvo profesionalnih opasnosti,

Psihološka mikroklima u službi,

6. Faktori porodice i domaćinstva:

Sastav porodice,

Priroda kućišta

Prosječan prihod po 1 član porodice,

Organizacija porodičnog života.

Raspodjela neradnog vremena,

Psihološka klima u porodici.

Indikatori koji karakterišu odnos prema zdravstvenom stanju i određuju aktivnosti na njegovom održavanju:

1. Subjektivna procjena sopstveno zdravlje (zdravo, bolesno).

2. Utvrđivanje mjesta ličnog zdravlja i zdravlja članova porodice u sistemu individualnih vrijednosti (hijerarhija vrijednosti).

3. Svijest o faktorima koji doprinose očuvanju i jačanju zdravlja.

4. Dostupnost loše navike i zavisnosti.

Termin “ekologija” je u nauku uveo njemački naučnik Ernst Haeckel 1869. godine. Formalnu definiciju je prilično lako dati, budući da riječ “ekologija” dolazi od grčkih riječi “oikos” – stan, sklonište i “logos” - nauka. Stoga se ekologija često definira kao nauka o odnosima između organizama ili grupa organizama (populacija, vrsta) sa njihovom okolinom. Drugim riječima, predmet ekologije je skup veza između organizama i uslova njihovog postojanja (sredine), od kojih ovisi uspjeh njihovog opstanka, razvoja, reprodukcije, distribucije i konkurentnosti.

U botanici, termin "ekologija" prvi je upotrebio danski botaničar E. Warming 1895. godine.

U širem smislu, okolina (ili okolina) se shvata kao skup materijalnih tela, pojava i energije, talasa i polja koji na ovaj ili onaj način utiču. Međutim, različita okruženja daleko od toga da ih živi organizam percipira jednako, jer je njihov značaj za život različit. Među njima ima praktički ravnodušnih prema biljkama, na primjer, inertnih plinova sadržanih u atmosferi. Drugi elementi okoliša, naprotiv, imaju primjetan, često značajan utjecaj na biljku. Oni se nazivaju faktori životne sredine. To su, na primjer, svjetlost, voda u atmosferi i tlu, zrak, zaslanjivanje podzemnih voda, prirodna i umjetna radioaktivnost itd.). Produbljivanjem naših saznanja, lista faktora okoline se proširuje, jer se u nekim slučajevima otkriva da su biljke sposobne da reaguju na elemente životne sredine koji su se ranije smatrali indiferentnim (npr. magnetsko polje, jaka izloženost buci, električna polja itd.).

Klasifikacija faktora sredine

Faktori okoline se mogu klasifikovati u različite konceptualne koordinatne sisteme.

Postoje, na primjer, resursni i neresursni faktori okoline. Resursni faktori su supstanca i (ili) uključena u biološki ciklus od strane biljne zajednice (na primjer, svjetlost, voda, sadržaj mineralnih elemenata za ishranu u tlu, itd.); Shodno tome, neresursni faktori ne učestvuju u ciklusima transformacije materije i energije i ekosistema (na primjer, reljef).

Postoje i direktni i indirektni faktori okoline. Prvi direktno utiču na metabolizam, procese morfogeneze, rast i razvoj (svetlost), drugi utiču na organizam kroz promene u drugim faktorima (npr. transabiotički i transbiotički oblici interakcija). Budući da u različitim ekološkim situacijama mnogi faktori mogu djelovati i direktno i indirektno, bolje je govoriti ne o razdvajanju faktora, već o njihovom direktnom ili indirektnom djelovanju na biljku.

Najrasprostranjenija klasifikacija faktora okoline prema njihovom porijeklu i prirodi djelovanja je:

I. Abiotički faktori:

a) klimatski - svjetlost, toplina (njegov sastav i kretanje), vlaga (uključujući padavine u različite forme, vlažnost vazduha) itd.;

b) edafske (odnosno tlo-zemljište) - fizičke (granulometrijski sastav, vodopropusnost) i hemijske (pH tla, sadržaj mineralnih elemenata ishrane, makro- i mikroelemenata itd.) svojstva zemljišta;

c) topografski (ili orografski) - uslovi reljefa.

II. Biotički faktori:

a) fitogenost - direktni i indirektni efekti ko-nastajućih biljaka;

b) zoogeni - direktan i indirektan uticaj životinja (jedenje, gaženje, aktivnost kopanja, oprašivanje, distribucija plodova i semena);

c) prokariotogeni faktori - uticaj bakterija i modrozelenih algi (negativni efekti fitopatogenih bakterija, pozitivni efekti slobodnoživućih i simbiotički povezanih bakterija koje fiksiraju dušik, aktinomiceta i cijanida);

Više o biotičkim faktorima možete pročitati u članku

Specifični oblici ljudskog utjecaja na vegetaciju, njihov smjer i razmjeri omogućavaju identifikaciju antropogenih faktora.

III. Antropogeni faktori povezani sa multilateralnim oblicima ljudske poljoprivredne aktivnosti (ispaša, košenje sijena), industrijskim aktivnostima (emisije gasova, građevinarstvo, rudarstvo, transportne komunikacije i cjevovodi), istraživanje svemira i rekreativne aktivnosti.

Ova jednostavna klasifikacija ne odgovara svemu, već samo glavnim faktorima okoline. Postoje i druge biljke koje su manje neophodne za život (atmosferski elektricitet, Zemljino magnetno polje, jonizujuće zračenje i sl.).

Napomenimo, međutim, da je gornja podjela u određenoj mjeri proizvoljna, budući da (a to je važno naglasiti i teoretski i praktično) okolina utječe na organizam u cjelini, a razdvajanje faktora i njihova klasifikacija nije ništa više. nego metodološka tehnika, koja olakšava poznavanje i proučavanje obrazaca odnosa između biljaka i okoline.

Opšti obrasci uticaja faktora sredine

Utjecaj okolišnih faktora na živi organizam je vrlo raznolik. Neki faktori – vodeći – imaju jači uticaj, drugi – sekundarni – imaju slabiji efekat; Neki faktori utiču na sve aspekte života biljke, drugi utiču na bilo koji specifični životni proces. Ipak, moguće je zamisliti opći dijagram ovisnosti reakcije tijela pod utjecajem okolišnog faktora.

Ako se intenzitet faktora u njegovom fizičkom izrazu iscrtava duž ose apscise (X) ( , koncentracija soli u rastvoru zemljišta, pH, osvetljenost staništa itd.), a duž ordinatne ose (Y) - reakcija organizma ili populacije na ovaj faktor u njegovoj kvantitativnoj ekspresiji (intenzitet određenog fiziološkog procesa - fotosinteza, upijanje vode korijenom, rast i sl.; morfološke karakteristike - visina biljke, veličina lista, broj proizvedenih sjemenki itd.; karakteristike populacije - broj jedinki po jedinici površine, učestalost pojavljivanja itd.), dobijamo sledeću sliku.

Raspon djelovanja faktora okoline (područje tolerancije vrste) ograničen je minimalnim i maksimalnim tačkama, koje odgovaraju ekstremnim vrijednostima ovog faktora pri kojima je moguće postojanje biljke. Tačka na x-osi koja odgovara najboljim pokazateljima učinka postrojenja znači optimalnu vrijednost faktora - ovo je optimalna tačka. Zbog poteškoća u precizna definicija O ovoj tački se obično govori kao o određenoj optimalnoj zoni ili zoni udobnosti. Točke optimala, minimuma i maksimuma čine tri kardinalne tačke koje određuju mogućnost reakcije vrste na dati faktor. Ekstremni dijelovi krivulje, koji izražavaju stanje ugnjetavanja s oštrim nedostatkom ili viškom faktora, nazivaju se pesimalnim područjima; odgovaraju pesimalnim vrijednostima faktora. U blizini kritičnih tačaka nalaze se subletalne vrijednosti faktora, a izvan zone tolerancije - letalne vrijednosti.

Vrste se međusobno razlikuju po položaju optimuma unutar gradijenta faktora sredine. Na primjer, odnos prema toplini kod arktičkih i tropskih vrsta. Širina opsega djelovanja faktora (ili optimalne zone) također može biti različita. Postoje vrste, na primjer, za koje je to optimalno nizak nivo osvjetljenje (pećinski briofiti) ili relativno visoki nivo osvjetljenje (visoke alpske biljke). Ali postoje i poznate vrste koje podjednako dobro rastu i na punom svjetlu i u značajnoj sjeni (na primjer, jež - Dactylis glomerata).

Slično tome, neke livadske trave preferiraju tla s određenim, prilično uskim rasponom kiselosti, dok druge dobro rastu u širokom rasponu pH - od jako kiselih do alkalnih. Prvi slučaj ukazuje na usku ekološku amplitudu biljaka (one su stenobiont ili stenotop), drugi - na široku ekološku amplitudu (biljke su euribiont ili euritop). Između kategorija euritopije i stenotopije postoji niz srednjih kvalitativnih kategorija (hemieuritop, hemistenotop).

Širina ekološke amplitude u odnosu na različite faktore sredine često je različita. Moguće je biti stenotop u odnosu na jedan faktor, a euritopičan u odnosu na drugi: na primjer, biljke mogu biti ograničene na uski raspon temperatura i širok raspon saliniteta.

Interakcija faktora sredine

Faktori okoline utiču na biljku zajednički i istovremeno, a dejstvo jednog faktora u velikoj meri zavisi od „ekološke pozadine”, odnosno od kvantitativnog izražavanja drugih faktora. Ovaj fenomen interakcije faktora jasno je ilustrovan primjerom eksperimenta s vodenom mahovinom Fontinalis. Ovaj eksperiment jasno pokazuje da osvjetljenje ima različit učinak na intenzitet fotosinteze pri različitim sadržajima CO 2 .

Eksperiment također pokazuje da se sličan biološki učinak može postići djelomičnom zamjenom djelovanja jednog faktora drugim. Dakle, isti intenzitet fotosinteze može se postići bilo povećanjem osvjetljenja na 18 hiljada luksa, ili, pri nižoj osvjetljenosti, povećanjem koncentracije CO 2.

Ovdje se očituje djelomična zamjenjivost djelovanja jednog okolišnog faktora s drugim. Istovremeno, nijedan od potrebnih faktora okoline ne može se zamijeniti drugim: zelena biljka ne može se uzgajati u potpunom mraku, čak ni uz vrlo dobru mineralnu ishranu ili destilovanu vodu u optimalnim termičkim uslovima. Drugim riječima, postoji djelomična zamjenjivost glavnih okolišnih faktora i istovremeno njihova potpuna nezamjenjivost (u tom smislu se ponekad kaže i da su od jednakog značaja za život biljke). Ako vrijednost barem jednog od potrebnih faktora prelazi granice tolerancije (ispod minimuma i iznad maksimuma), tada postojanje organizma postaje nemoguće.

Ograničavajući faktori

Ako bilo koji od faktora koji čine uslove postojanja ima pesimalnu vrijednost, onda on ograničava djelovanje preostalih faktora (ma koliko oni bili povoljni) i određuje konačni rezultat djelovanja okoline na biljku. Ovaj krajnji rezultat može se promijeniti samo utjecajem na ograničavajući faktor. Ovaj „zakon ograničavajućeg faktora“ prvi je formulisao u poljoprivrednoj hemiji njemački poljoprivredni hemičar, jedan od osnivača poljoprivredne hemije, Justus Liebig 1840. godine, pa se stoga često naziva Liebigov zakon.

Primijetio je da ako postoji nedostatak nekog od potrebnih kemijskih elemenata u zemljištu ili hranljivom rastvoru, nikakva đubriva koja sadrže druge elemente ne utiču na biljku, a samo dodavanje „minimalnih jona“ daje povećanje prinosa. Brojni primjeri djelovanja ograničavajućih faktora ne samo u eksperimentu, već iu prirodi pokazuju da ova pojava ima opći ekološki značaj. Jedan primjer djelovanja „zakona minimuma“ u prirodi je suzbijanje zeljastih biljaka pod krošnjama bukovih šuma, gdje se, pod optimalnim termičkim uslovima, povećanim sadržajem ugljičnog dioksida, dovoljno bogatim tlima i drugim optimalnim uslovima, otvaraju mogućnosti jer je razvoj trava ograničen oštrim nedostatkom svjetlosti.

Identifikovanje „faktora na minimumu“ (i na maksimumu) i eliminisanje njihovog ograničavajućeg dejstva, drugim rečima, optimizacija životne sredine za biljke, predstavlja važan praktični zadatak u racionalnom korišćenju vegetacije.

Autekološko i sinekološko područje i optimum

Odnos biljaka prema faktorima životne sredine usko zavisi od uticaja drugih stanovnika biljaka (pre svega od konkurentskih odnosa sa njima). Često postoji situacija da vrsta može uspješno rasti u širokom rasponu djelovanja nekog faktora (koji se eksperimentalno utvrđuje), ali prisustvo jakog konkurenta prisiljava je da se ograniči na užu zonu.

Na primjer, bijeli bor (Pinus sylvestris) ima vrlo širok ekološki raspon u odnosu na faktore tla, ali u zoni tajge formira šume uglavnom na suhim, siromašnim pjeskovitim tlima ili na jako natopljenim tresetima, tj. tamo gdje nema konkurentskog drveta. vrste. Ovdje je stvarna pozicija optimalnih i tolerancijskih regija različita za biljke koje doživljavaju ili ne doživljavaju biotički utjecaj. U tom smislu, pravi se razlika između ekološkog optimuma vrste (u odsustvu konkurencije) i fitocenotskog optimuma, koji odgovara stvarnom položaju vrste u pejzažu ili biomu.

Pored optimalnog položaja razlikuju se i granice izdržljivosti vrste: ekološko područje (potencijalne granice rasprostranjenosti vrste, određene samo njenim odnosom prema datom faktoru) i stvarno fitocenotsko područje.

Često se u ovom kontekstu govori o potencijalnom i stvarnom optimumu i dometu. IN strane književnosti Piše i o fiziološkom i ekološkom optimumu i staništu. Bolje je govoriti o autekološkom i sinekološkom optimumu i rasponu vrsta.

Za različite vrste odnos ekoloških i fitocenotskih područja je različit, ali je ekološko područje uvijek šire od fitocenotskog područja. Kao rezultat interakcije biljaka, dolazi do sužavanja raspona i često pomaka u optimalnom.

Faktori okoline- svojstva staništa koja imaju bilo kakav uticaj na organizam. Na primjer, prisutnost minerala, pristup kisiku, vlažnost tla, temperatura tla, labavost tla. Indiferentni elementi životne sredine, na primer, inertni gasovi, nisu faktori životne sredine.

modovima

Po prirodi uticaja

• Direktna gluma
• Indirektno djelovanje
• Uslovno važeći- uticaj elemenata ekosistema (biogeocenoza) pojačan ili oslabljen delovanjem drugih faktora sredine

Po poreklu

• Abiotic- faktori nežive prirode:
  • klimatski
  • edafski (edafogeni)
  • orografski
  • hemijski
  • fizički: buka, magnetna polja, toplotna provodljivost i toplotni kapacitet, radioaktivnost, intenzitet sunčevog zračenja ***** hidrografski: gustina vode, struja, prozirnost, itd.
    • pirogena: faktori požara[ izvor nije naveden 824 dana] (Odum, 1975, 1986)
• Biotic
  • fitogen- uticaj biljaka
  • mikogeni- uticaj gljiva
  • zoogena- uticaj životinja
  • mikrobiogeni- uticaj mikroorganizama
• Antropogeni (antropski) faktor:
  • Godine 1912. ruski naučnik prof. G.F. Morozov je u svojoj knjizi „Proučavanje šuma“ definisao uticaj čoveka na prirodu kao poseban faktor životne sredine i podelio ga prema prirodi uticaja na prirodnu sredinu na direktan, indirektan i uslovni antropogeni uticaj [Morozov, 1949].
  • Direktan antropogeni uticaj– direktan uticaj čoveka na komponente ekosistema (biogeocenoza). To uključuje branje bobica, gljiva, sječu drveća itd.
  • Indirektni antropogeni uticaj– ljudski uticaj kroz srednji nivo. Ovo je promjena nivoa podzemne vode, promjena temperaturni režim, radijaciono zagađenje itd.
  • Uslovni antropogeni uticaj je uticaj biotičkih i abiotički faktori, ojačana ili oslabljena ljudskim uticajem.
  • U 1981. godini, definicija „Antropogeni faktor [antropogeni uticaj] je svaki uticaj na okolinu [prirodnu] sredinu povezan sa svjesnom i nesvjesnom ljudskom aktivnošću, što dovodi do kvantitativnih i kvalitativnih promjena u njegovim komponentama [Popa, 1981].
  • Godine 2011. objavljena je skala antropogene digresije biogeocenoza (ekosistema), razvijena na primjeru širokolisnih šuma stepske zone, uključujući 12 faza uništavanja prirodnog okoliša od strane čovjeka, iz stanja uvjetno nenarušenih ekosistema. do faze potpunog gubitka vitalnih funkcija biogeocenozama [Popa, 2011].

Po trošenju

• Resursi
• Uslovi

Po smjeru

• Vektorizovano
• Višegodišnje-ciklično

• Monodominacija
• Sinergija
• Antagonizam
• Provokativnost

ekstremne vrednosti

Životna kriva višegodišnje biljke. Jednogodišnje biljke ne mogu preći u stanje mirovanja i njihova zona života se poklapa sa zonom vitalne aktivnosti.

plastika

životna kriva bodova I zone:

• Kardinalne tačke:
  • bodova minimum I maksimum
  • dot optimalno
• Zone:
  • zona optimalno
  • zone pessimum
  • zona vitalna aktivnost
  • zone mir
  • zona život

norma reakcije

obilje ili učestalost pojavljivanja

Bibliografija

• Sahney, S., Benton, M.J. i Ferry, P.A. (2010). “Veze između globalne taksonomske raznolikosti, ekološke raznolikosti i širenja kičmenjaka na kopnu” (PDF). Biology Letters 6 (4): 544–547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024. PMID 20106856.
• David L. Hawksworth. Biodiverzitet i očuvanje u Evropi. - Springer, 2008. - P. 3390. - ISBN 1402068646.
• Bampton, M. "Antropogena transformacija" u Encyclopedia of Environmental Science, D. E. Alexander i R. W. Fairbridge, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Nizozemska.
• Crv, Boris (3.11.2006). "Utjecaj gubitka biodiverziteta na usluge oceanskog ekosistema." Nauka 314 (5800): 787–790. DOI:10.1126/science.1132294. PMID 17082450.
• Morozov G.F. Predavanje o šumi. 7. izdanje. M.: Goslesbumizdat, 1949. 455 str.
• Popa Yu.N Antropogena transformacija šumskih biogeocenoza u Kodru u Moldaviji. Autorski sažetak. dis. dr.sc. biol. Nauke:03.00.16 - Ekologija. Krasnojarsk, 1981. str.6.
• Popa Yu.N. Obnova biogeocenoza u antropogeno transformisanim ekotopima u stepskoj zoni: monografija. uređeno od član-ispr. NAS Ukrajine, doktor biologije. nauka, prof. A. P. Travleeva; Nacionalni univerzitet za avijaciju. - Kijev: ukrajinski bestseler, 2011. - 437 str.

Faktori okoline

Adaptacija organizama na životnu sredinu

Osnovne životne sredine

Faktori okoline

Organizam i okolina

Predavanje 6. Osnove autekologije. Organizam i okolina

Autekologija proučava odnos između predstavnika jedne vrste i njenog okruženja. Na osnovu proučavanja procesa adaptacije vrsta na životnu sredinu (faktorska ekologija). Ljudska ekologija takođe proučava uticaj (normalizaciju) faktora životne sredine i njegove ekstremne efekte na organizam.

Živi svijet oko nas sastoji se od organizama koji se neprestano razmnožavaju. Jedna lisna uš može ostaviti više od 300 miliona potomaka tokom ljeta. Sposobnost beskonačne reprodukcije je inherentna. Ali nema neograničenog rasta broja, glavni ograničavač je nedostatak resursa. Za biljke - mineralne soli, ugljični dioksid, voda, svjetlost. Za životinje - hrana, voda. rezerve ovih resursa inhibiraju reprodukciju. Drugi limitator je uticaj raznih nepovoljnih uslova koji usporavaju rast i reprodukciju. Rast biljaka zavisi od vremenskih prilika. Razmnožavanje vodenih stanovnika inhibira nizak sadržaj kisika u vodi. Osim toga, dolazi do eliminacije i smrti već proizvedenih embrija ili mladih jedinki. Na primjer, ne klijaju svi žir. Visoku plodnost odlikuju vrste kod kojih je smrt jedinki u prirodi vrlo visoka.

Tijelo, koje osjeća potrebu za prilivom energije i informacija, potpuno je ovisno o okolini

Zakon - rezultati razvoja organizma određeni su odnosom njegovih unutrašnje karakteristike i karakteristike sredine u kojoj se nalazi.

Evolucijsko prilagođavanje organizama uvjetima okoline, izraženo u promjenama njihovih vanjskih i unutrašnjih karakteristika - adaptacija. Le Chatelierov princip: “Evolucija svakog sistema ide u pravcu smanjenja potencijalne opasnosti.” Prema ovom principu, evolucija organizma doprinosi njegovoj adaptaciji na promjenjive vanjske utjecaje.

Faktori okoline– to su određeni uslovi i elementi okoline koji imaju specifičan uticaj na organizam.

Faktori okoline: 1- abiotički. 2 – biotički. 3- antropogena.

Abiotski faktori– skup faktora u neorganskoj sredini koji utiču na život i rasprostranjenost životinja i biljaka

Abiotski faktori

fizičko hemijsko edafsko (tlo)

Biotički faktori– ukupnost uticaja životne aktivnosti jednih organizama na životnu aktivnost drugih, kao i na neživu okolinu

Biotički faktori

intraspecifični interspecifični uticaj na

interakcije interakcije abiotski faktori

(zajednica)

Komensalizam

(jedna korist)

Amensalizam

(jedna vrsta inhibira rast druge)

Antropogeni faktori– faktori koje stvara čovjek i utiču na okoliš (zagađenje, erozija tla, uništavanje šuma, itd.)

Opća priroda djelovanja okolišnih faktora.

U procesu života, interakcija organizama sa njihovim staništem i njegovim komponentama među sobom zasniva se na prijenosu između elemenata sistema masovnih tokova materije i njihovih spojeva, energija svih vrsta i informacija. U skladu sa zakonom održanja života Yu. N. Kurazhkovsky: “Život može postojati samo u procesu kretanja tokova materije, energije i informacija kroz živo tijelo.”

Interakcija organizma sa okolinom podliježe sljedećim zakonima. Glavni zakon optimalno (tolerancija). Liebigov zakon Izražava se u činjenici da svaki faktor sredine ima određene granice pozitivnog uticaja na organizam. Pri odstupanju od ovih granica znak efekta se mijenja u suprotan.Na primjer, životinje slabo podnose vrućinu i jake mrazeve; Suša i obilne kiše nepovoljne su za usev. Optimalne krive za bilo koji faktor neće se podudarati za različite vrste. Kamile i jerboa ne podnose uslove sjevernih pustinja, a sobovi i lemingi ne podnose vruće južne. Određene vrste mogu živjeti u uskom rasponu optimalnog, dok druge mogu živjeti u širokom rasponu. Biljka impatiens umire ako nema vlage u zraku, perjanica ne umire ni u suši. Optimum i granice izdržljivosti nisu konstantni tokom cijelog života organizma. Optimum se može pomjeriti (temperaturno stvrdnjavanje).

U skladu s pravilom optimuma za organizam postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti faktora. Izvan optimuma postoje zone ugnjetavanja koje se pretvaraju u kritične tačke. Za neke organizme, optimalna zona ima širok raspon. Zovu se - euribiontima(grčki: širok, život). Organizmi sa uskim rasponom – stenobiontima(usko).

Raspon vrijednosti faktora (između kritičnih tačaka) se naziva ekološka valencija. Sinonim za valencija tolerancija.( lat tolerancija - strpljenje), ili plastičnost (varijabilnost) ako je okolina relativno konstantna, malo varijabilna, onda u njoj ima više stenobionta (na primjer, u vodenoj sredini). Ako je okolina dinamična, na primjer, voda-vazduh, euribioti imaju veće šanse za opstanak u njoj. Optimalna zona i ekološka valencija su širi kod toplokrvnih životinja.

Utjecaj temperaturnog faktora. Ako je raspon tolerancije u širokom rasponu (-5; +25), onda se takvi organizmi nazivaju euritermni, ako je uski - stenotermni. Može biti eurihalin (slanost)

Rice. 1. Zavisnost životnog potencijala od intenziteta impakt faktora

1. – zona optimala (komfora);

2. – zona dozvoljene životne aktivnosti;

3. – zona ugnjetavanja;

4. – zona smrti.

Tolerancija – sposobnost organizma da toleriše štetne efekte jednog ili drugog faktora životne sredine.

Optimalna zona sa tačkom komfora (tačka maksimuma - životni potencijal) - područje optimalne životne aktivnosti.

Zone dozvoljene životne aktivnosti – vrijednosti dozvoljenih vrijednosti faktora utjecaja su područje normalne životne aktivnosti.

Zone ugnjetavanja – zone s velikim odstupanjima faktora od optimuma, u kojima tijelo doživljava potiskivanje vitalnih funkcija.

Zona smrti – granice tolerancije faktora uticaja poklapaju se sa vrednostima minimuma i maksimuma faktora, iznad kojih nije moguća egzistencija organizma.

Mora se uzeti u obzir da neki faktori mogu pojačati ili ublažiti efekte drugih. Višak toplote može se ublažiti niskom vlažnošću vazduha. . Zakon nezavisnosti faktora V. R. Williamsa: “Životni uslovi su jednaki, nijedan faktor života ne može se zamijeniti drugim”

2. zakon – ograničavajući faktor. Najznačajniji faktor je onaj koji najviše odstupa od optimalnih vrijednosti. Faktor koji je u nedostatku ili višku (blizu kritičnih tačaka) negativno utiče na organizam. Ograničavajući faktori određuju granice rasprostranjenosti vrsta – raspon. O njima zavisi produktivnost organizama i zajednica.

Pravilo ograničavajućih faktora u agronomiji. Ako zemljištu nedostaju mineralne soli (50% fosfora, 20% kalcijuma), žetva će biti 5 puta manja. Ako dodate kalcijum, prinos je 59%.

Ljudska aktivnost često krši sve zakone djelovanja faktora - uništavanje staništa, poremećaj vode i mineralne ishrane.

Zakon optimalnog i ograničavajućeg faktora može se izraziti u jednom zakonu V. Shelfordov zakon tolerancije:“Ograničavajući faktor za prosperitet populacije (organizma) može biti ili minimalni ili maksimalni uticaj na životnu sredinu, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) organizma na dati faktor”

Faktori životne sredine su:

Faktori okoline

Faktori okoline- svojstva staništa koja imaju bilo kakav uticaj na organizam. Indiferentni elementi životne sredine, na primer, inertni gasovi, nisu faktori životne sredine.

Faktori okoline pokazuju značajnu varijabilnost u vremenu i prostoru. Na primjer, temperatura uvelike varira na površini kopna, ali je gotovo konstantna na dnu okeana ili duboko u pećinama.

Isti faktor životne sredine ima drugačije značenje u životu zajedničkih organizama. Na primjer, slani režim tla igra primarnu ulogu u mineralnoj ishrani biljaka, ali je indiferentan za većinu kopnenih životinja. Intenzitet osvjetljenja i spektralni sastav svjetlosti izuzetno su važni u životu fototrofnih organizama (većina biljaka i fotosintetskih bakterija), a u životu heterotrofnih organizama (gljive, životinje, značajan dio mikroorganizama) svjetlost nema primetan uticaj na životnu aktivnost.

Faktori okoline mogu djelovati kao iritanti koji uzrokuju adaptivne promjene u fiziološkim funkcijama; kao ograničavači koji onemogućavaju postojanje određenih organizama pod datim uslovima; kao modifikatori koji određuju morfo-anatomske i fiziološke promjene u organizmima.

Na organizme ne utiču statični, nepromenljivi faktori, već njihovi modovima- redoslijed promjena u određenom vremenu.

Klasifikacije faktora sredine

Po prirodi uticaja

• Direktna gluma- direktno utiču na organizam, uglavnom na metabolizam
• Indirektno djelovanje- utiče indirektno, kroz promene direktno delujućih faktora (reljef, ekspozicija, nadmorska visina, itd.)

Po poreklu

• Abiotic- faktori nežive prirode:
  • klimatski: godišnji zbir temperatura, srednja godišnja temperatura, vlažnost, vazdušni pritisak
  • edafski (edafogeni): mehanički sastav tla, prozračnost tla, kiselost tla, hemijski sastav tla
  • orografski: reljef, nadmorska visina, strmina i izgled padine
  • hemijski: gasni sastav vazduha, slani sastav vode, koncentracija, kiselost
  • fizički: buka, magnetna polja, toplotna provodljivost i toplotni kapacitet, radioaktivnost, intenzitet sunčevog zračenja
• Biotic- vezano za aktivnosti živih organizama:
  • fitogen- uticaj biljaka
  • mikogeni- uticaj gljiva
  • zoogena- uticaj životinja
  • mikrobiogeni- uticaj mikroorganizama
• :
  • fizički: korištenje nuklearne energije, putovanja u vozovima i avionima, utjecaj buke i vibracija
  • hemijski: upotreba mineralnih đubriva i pesticida, zagađenje Zemljinih školjki industrijskim i transportnim otpadom
  • biološki: Hrana; organizmi kojima ljudi mogu biti stanište ili izvor hrane
  • društveni- vezano za odnose među ljudima i život u društvu

Po trošenju

• Resursi- elementi životne sredine koje organizam troši, smanjujući njihovu opskrbu u okolini (voda, CO 2, O 2, svjetlost)
• Uslovi- elementi okoline koje tijelo ne troši (temperatura, kretanje zraka, kiselost tla)

Po smjeru

• Vektorizovano- faktori koji se mijenjaju u smjeru: preplavljivanje, zaslanjivanje tla
• Višegodišnje-ciklično- sa naizmjeničnim višegodišnjim periodima jačanja i slabljenja faktora, na primjer klimatskih promjena u vezi sa 11-godišnjim solarnim ciklusom
• Oscilatorno (impuls, fluktuacija)- kolebanja u oba smjera od određene prosječne vrijednosti (dnevne fluktuacije temperature zraka, promjene prosječne mjesečne količine padavina tokom cijele godine)

Uticaj faktora okoline na organizam

Faktori okoline utiču na organizam ne pojedinačno, već u kombinaciji, shodno tome, svaka reakcija organizma je multifaktorski određena. Istovremeno, integralni uticaj faktora nije jednak zbiru uticaja pojedinih faktora, jer između njih postoje razne vrste interakcije, koje se mogu podijeliti u četiri glavna tipa:

• Monodominacija- jedan od faktora potiskuje djelovanje ostalih i njegova veličina je od odlučujućeg značaja za organizam. dakle, potpuno odsustvo, ili prisustvo elemenata mineralne ishrane u tlu u oštrom nedostatku ili višku sprečava normalnu apsorpciju drugih elemenata od strane biljaka.
• Sinergija- uzajamno pojačavanje više faktora zahvaljujući pozitivnim povratnim informacijama. Na primjer, vlaga u tlu, sadržaj nitrata i osvjetljenje, dok poboljšavaju opskrbu bilo kojeg od njih, povećavaju učinak druga dva.
• Antagonizam- uzajamno potiskivanje više faktora zbog negativnih povratnih informacija: povećanje populacije skakavaca doprinosi smanjenju prehrambenih resursa, a njena populacija opada.
• Provokativnost- kombinacija pozitivnih i negativnih uticaja na organizam, pri čemu je uticaj drugog pojačan uticajem prvih. Dakle, što ranije dođe do odmrzavanja, biljke više pate od naknadnih mrazeva.

Uticaj faktora zavisi i od prirode i trenutnog stanja organizma, pa imaju različite efekte na oba različite vrste, i na jednom organizmu u različitim fazama ontogeneze: niska vlažnost je destruktivna za hidrofite, ali bezopasna za kserofite; niske temperature podnose bez štete od strane odraslih četinara umjerenog pojasa, ali su opasne za mlade biljke.

Faktori mogu djelomično zamijeniti jedni druge: kada se osvjetljenje smanji, intenzitet fotosinteze se neće promijeniti ako se koncentracija ugljičnog dioksida u zraku poveća, što se obično događa u staklenicima.

Rezultat uticaja faktora zavisi od trajanja i ponavljanja njihovog delovanja ekstremne vrednosti tokom celog života organizma i njegovih potomaka: kratkoročna izlaganja možda neće imati nikakvih posledica, dok dugotrajna kroz mehanizam prirodna selekcija dovesti do kvalitativnih promjena.

Odgovor tijela na promjene faktora okoline

Životna kriva višegodišnje biljke. Jednogodišnje biljke ne mogu preći u stanje mirovanja i njihova zona života se poklapa sa zonom vitalne aktivnosti.
Napomena: 1 - optimalna tačka, 2 - minimalne i maksimalne tačke, 3 - smrtonosne tačke

Organizme, posebno one koji vode vezan život, poput biljaka, ili sjedilački način života, karakteriziraju plastika- sposobnost postojanja u manje ili više širokim rasponima faktora okoline. Međutim, pri različitim vrijednostima faktora tijelo se ponaša drugačije.

U skladu s tim, identificira se njegova vrijednost u kojoj će tijelo biti u najudobnijem stanju - brzo rasti, razmnožavati se i pokazivati ​​takmičarske sposobnosti. Kako se vrijednost faktora povećava ili smanjuje u odnosu na najpovoljniju, tijelo počinje doživljavati depresiju, koja se očituje slabljenjem njegovih vitalnih funkcija i, pri ekstremnim vrijednostima faktora, može dovesti do smrti.

Grafički, slična reakcija tijela na promjenu vrijednosti faktora prikazana je u obliku životna kriva(ekološka kriva), pri analizi kojih možemo izdvojiti neke bodova I zone:

• Kardinalne tačke:
  • bodova minimum I maksimum - ekstremne vrijednosti faktora pri kojima je moguća vitalna aktivnost organizma
  • dot optimalno - najpovoljnija vrijednost faktora
• Zone:
  • zona optimalno - ograničava raspon najpovoljnijih vrijednosti faktora
  • zone pessimum (gornji i donji) - rasponi vrijednosti faktora u kojima tijelo doživljava jaku depresiju
  • zona vitalna aktivnost - raspon vrijednosti faktora u kojem aktivno ispoljava svoje vitalne funkcije
  • zone mir (gornji i donji) - izuzetno nepovoljne vrijednosti faktora, pri kojima organizam ostaje živ, ali prelazi u stanje mirovanja
  • zona život - raspon vrijednosti faktora u kojem organizam ostaje živ

Izvan granica životne zone postoje smrtonosne vrijednosti faktora pri kojima organizam nije u stanju da postoji.

Promjene koje se dešavaju u organizmu unutar opsega plastičnosti su uvijek fenotipske, dok genotip kodira samo mjeru mogućih promjena - norma reakcije, koji određuje stepen plastičnosti organizma.

Na osnovu individualne životne krivulje moguće je predvidjeti i životnu krivulju vrste. Međutim, budući da je vrsta složeni supraorganizmski sistem koji se sastoji od mnogih populacija raspoređenih u različitim staništima sa različitim ekološkim uslovima, pri ocjeni njene ekologije, generalizirani podaci se ne koriste za pojedinačne jedinke, već za cijele populacije. Na gradijentu faktora se talože generalizovane klase njegovih vrednosti koje predstavljaju određene tipove staništa, a najčešće se razmatraju reakcije životne sredine. obilje ili učestalost pojavljivanja vrsta. U ovom slučaju više ne treba govoriti o krivulji vitalne aktivnosti, već o krivulji raspodjele obilja ili frekvencija.

Odjeljak 1. Teorijski aspekti ekologije

Tema 1.1. Autoekologija (faktorska ekologija)

Autoekologija je grana ekologije koja proučava odnos organizma sa okolinom. Ova sekcija je posvećena studiranju karakteristike vrste reakcije životinjskih i biljnih organizama na faktore okoline i način života vrste.

U sklopu ove teme, danas ćemo razmotriti sljedeća pitanja:

Glavna sredina postojanja organizama

Obrasci uticaja faktora sredine na žive organizme

Faktori okoline i njihova klasifikacija

Koncept "staništa" razlikuje se od koncepta "životnih uslova" - skup vitalnih faktora životne sredine bez kojih živi organizmi ne mogu postojati (svetlost, toplota, vlaga, vazduh, tlo). Ostali faktori životne sredine, iako imaju značajan uticaj na organizme, za njih nisu od vitalnog značaja (na primer, vetar, prirodno i veštačko jonizujuće zračenje, atmosferski elektricitet itd.).

2 . Bilo koji organizam mogu postojati samo u određenom temperaturnom rasponu. Kada je temperatura okoline preniska ili previsoka, organizam umire. Tamo gdje je temperatura blizu ekstrema, predstavnici ove vrste su rijetki, ali kako se temperatura približava prosječnoj vrijednosti optimalnoj za njih, njihov broj raste. Ovaj obrazac vrijedi za sve druge faktor a, utičući na tok određenih životnih procesa (vlažnost, jačina vjetra, brzina struje itd.).

Ako na grafikonu nacrtate krivulju koja karakteriše brzinu određenog procesa (disanje, kretanje, ishrana, itd.) u zavisnosti od jednog od faktora okoline (naravno, pod uslovom da ovaj faktor utiče na glavne životne procese), onda je ovo kriva će skoro uvek biti u obliku zvona (slika 1). Takve krive se nazivaju krivulje tolerancije (od latinskog tolerahtia - strpljenje). Položaj njihovog vrha ukazuje na uslove koji su optimalni za dati proces. Neke vrste karakteriziraju krivulje sa vrlo oštrim vrhovima; to znači da je raspon optimalnih uslova za njih veoma uzak. Glatke krivulje odgovaraju širokom rasponu tolerancije, odnosno otpornosti na dati faktor.

Organizmi sa širokim granicama otpornosti na mnoge faktore, naravno, imaju šansu da postanu rasprostranjeniji.

U rasprostranjenim vrstama populacije, koji žive u klimatski različitim zonama, često se ispostavi da su najbolje prilagođeni posebno uslovima datog područja. To je zbog njihove sposobnosti da formiraju lokalne oblike, odnosno ekotipove, koje karakteriziraju različite granice otpornosti na temperaturu, svjetlost ili druge faktore.

Kao primjer, razmotrite ekotipove jedne od vrsta meduza. Kao što znate, meduze se kreću kroz vodu poput rakete - koristeći ritmičke kontrakcije mišiće, potiskujući vodu iz centralne šupljine. Optimalna brzina pulsiranja je 15-20 kontrakcija u minuti. Jedinke jedne vrste meduza koje žive u sjevernim geografskim širinama kreću se istom brzinom kao i meduze iste vrste u južnim geografskim širinama, iako temperatura vode na sjeveru može biti i 20 C niža. To znači da su se oba oblika meduza najbolje prilagodila lokalnim uvjetima.

Zakon minimuma.

Intenzitet određene biološki procesičesto se pokaže osjetljivim na dva i više faktori životne sredine. U ovom slučaju, odlučujući faktor će biti onaj koji je dostupan u minimalnoj količini sa stanovišta potreba organizma. Ovo jednostavno pravilo prvi je formulisao osnivač nauke o mineralna đubriva Njemački hemičar i poljoprivredni hemičar Justus Liebig (1803-1873) i imenovan je zakon minimuma . Yu.Liebig je otkrio da prinos biljaka može biti ograničen jednim - bilo kojim - od osnovnih nutritivnih elemenata, osim ako ovaj element nedostaje u tlu.

Različiti faktori okoline mogu biti u interakciji, odnosno nedostatak jedne supstance može dovesti do nedostatka drugih supstanci. Na primjer, nedostatak vlage u tlu ograničava opskrbu biljaka svim ostalim tvarima potrebnim za njihovu ishranu. Stoga, općenito, zakon minimuma može biti formulisati na sledeći način : uspješan opstanak živih organizama zavisi od niza uslova; ograničavajući ili ograničavajući faktor je svako stanje okoline koje se približava ili prelazi granicu stabilnosti za. organizme ove vrste.

Faktori okoline. Elementi životne sredine koji izazivaju adaptivne reakcije (adaptacije) u živim organizmima i njihovim zajednicama nazivaju se faktori životne sredine.

Po porijeklu i prirodi djelovanja, faktori okoline klasifikovano: abiotski (elementi neorganske ili nežive prirode); biotic (oblici uticaja živih bića jednih na druge); antropogena ( svi oblici ljudske aktivnosti koji utiču na živa bića porodica).

Abiotski faktori se dijele na fizički , ili klimatski (svjetlo, temperatura zraka i vode, vlažnost zraka i tla, vjetar); edafski, ili tlo-zemlja (mehanički sastav tla, njihov hemijski i fizička svojstva); topografski, ili orografski (obilježja terena); hemijski

Antropogeno (antropogeno) faktori su svi oblici aktivnosti ljudskog društva koji mijenjaju prirodu kao stanište živih organizama ili direktno utiču na njihov život. Izdvajanje antropogenih faktora u posebnu grupu je zbog činjenice da je trenutno sudbina Zemljine vegetacije i svih postojećih vrsta organizama praktično u rukama ljudskog društva.

Faktori okoline utiču na organizme na različite načine. Oni mogu djelovati kao iritansi, izazivanje adaptivnih promjena u fiziološkim funkcijama; Kako limiteri, izazivanje nemogućnosti postojanja određenih organizama u datim uslovima; Kako modifikatori,

/ ekologija 1 predavanje

Predavanje 1

OSNOVE EKOLOGIJE

Predmet, zadaci i metode ekologije

Stanište i uslovi života organizama

Faktori okoline

Obrasci djelovanja faktora okoline na tijelo

Interakcija faktora sredine

Utjecaj glavnih abiotičkih faktora na žive organizme

Biotičko okruženje.

Trofički (prehrambeni) lanac

Oblici biotičkih odnosa.

Energetski ciklusi u ekosistemima

Predmet, zadaci i metode ekologije .Ekologija(grč. oikos - stan, prebivalište, logos - nauka) - biološka nauka o odnosima između živih organizama i njihovih staništa. Ovaj termin je predložen 1866. godine. Nemački zoolog Ernst Haeckel.

Područje(lat. oblast - područje, prostor) - dio površine kopna ili vodenog područja unutar kojeg su jedinke određene vrste (roda, porodice ili određenog tipa zajednice) raspoređene i prolaze kroz puni ciklus svog razvoja.

Ekološki objekti su pretežno sistemi iznad nivoa organizama, odnosno proučavanje organizacije i funkcionisanja nadorganskih sistema: populacije, biocenoze(zajednice), biogeocenozama(ekosistemi) i biosfera općenito. Drugim riječima, glavni predmet proučavanja ekologije je ekosistemi, tj. ujedinjeni prirodni kompleksi formirani od živih organizama i njihovog staništa.

Populacija- (lat. populus - ljudi, stanovništvo). grupa jedinki iste vrste, koje dugo vremena nastanjuju određeni dio areala, slobodno se križaju i relativno izolirane od drugih grupa iste vrste, naziva se populacija

Pogled- grupa organizama koji imaju zajedničke karakteristike u građi tijela, fiziologiji i metodama odnosa sa okolinom, sposobni da se međusobno ukrštaju da bi formirali plodno potomstvo, ali nisu u stanju to učiniti s organizmima drugih vrsta.

Biocenoza- skup organizama koji naseljavaju ekosistem, međusobno povezanih metabolizmom, energijom i informacijama.

Biogeocenoza - ekosistema

Biosfera, prema definiciji V. I. Vernadskog, ovo je okruženje našeg života, to je „priroda“ koja nas okružuje.

Biosferna komponenta grada uključuje, pored ljudi, sve vrste zelenih površina i urbane životinjske populacije. (golubovi, vrapci, vrane, čavke, ptica vodarica, zimovanje u odmrznutim područjima vodenih tijela, pacovi i miševi, „pripitomljeni“ insekti poput muva, komaraca, buva i žohara, stjenica i konačno, mikrobna i virusna populacija višespratnica i gradskih stanova).

Dom teorijski i praktični zadatak ekologije- otkriti opšti obrasci organizacije života i na osnovu toga razvijati principe racionalno korišćenje prirodni resursi u uslovima sve većeg uticaja čoveka na biosferu.

Najvažniji problem našeg vremena interakcije između ljudskog društva i prirode, budući da situacija koja se razvija u odnosu čovjeka i prirode često postaje kritična. Zalihe su na izmaku svježa voda i minerala (nafta, gas, obojeni metali i dr.), pogoršava se stanje tla, vodenih i vazdušnih bazena, dešava se dezertifikacija ogromnih teritorija, a borba protiv bolesti i štetočina poljoprivrednih kultura postaje sve složenija.

Antropogene promjene uticalo je na skoro sve ekosisteme planete, gasni sastav atmosfere i energetski bilans Zemlje. To znači da ljudska aktivnost je došla u sukob sa prirodom, što je rezultiralo u mnogim područjima svijeta prekršena ona dinamička ravnoteža.

Za rješenja ove globalnih problema a prije svega, ekologija objedinjuje probleme intenziviranja i racionalnog korištenja, očuvanja i reprodukcije resursa biosfere u naučnoistraživačkom radu trud svih specijalista biologije. Opseg ekoloških problema uključuje i probleme ekološko obrazovanje i obrazovanje, moralna, etička, filozofska pa čak i pravna pitanja. Posljedično, ekologija postaje nauka ne samo biološka, ali takođe društveni.

Ekološke metode dijele se na:

polje(proučavanje života organizama i njihovih zajednica u prirodnim uslovima, tj. dugotrajno posmatranje u prirodi uz pomoć različite opreme) i

eksperimentalni(eksperimenti u stacionarnim laboratorijama, gde je moguće ne samo varirati, već i strogo kontrolisati uticaj bilo kojih faktora na žive organizme prema datom programu).

U isto vrijeme, ekolozi djeluju ne samo biološki, već i moderne fizičke i hemijske metode , koristiti modeliranje bioloških fenomena, odnosno reprodukcija u vještačkim ekosistemima različitih procesa koji se odvijaju u živoj prirodi. Putem simulacije možete proučavati ponašanje bilo kojeg sistema kako biste ga procijenili moguće posljedice primjena različitih strategija i metoda upravljanja resursima, odnosno za predviđanje okoliša.

Takođe se široko koristi za proučavanje i predviđanje prirodnih procesa. metoda matematičko modeliranje . Takvi modeli ekosistema su izgrađeni na osnovu brojnih informacija akumuliranih u terenskim i laboratorijskim uslovima.

Istovremeno, korektno konstruisan matematički modeli pomoć vidite šta što je teško ili nemoguće eksperimentalno testirati. Kombinacija terenskih i eksperimentalnih istraživačkih metoda omogućava ekologu da razjasni sve aspekte odnosa između živih organizama i brojnih faktora životne sredine, koji ne samo da će uspostaviti dinamičku ravnotežu prirode, već i upravljati ekosistemima.

Stanište i uslovi života organizama . Deo prirode (skup specifičnih abiotičkih i biotičkih uslova) koji direktno okružuje žive organizme i ima direktan ili indirektan uticaj na njihovo stanje, rast, razvoj, reprodukciju, opstanak zove stanište.

Iz koncepta" stanište"Neophodno je razlikovati pojam" uslove postojanja" - Ovo skup vitalnih faktora životne sredine bez kojih živi organizmi ne mogu postojati(svetlost, toplota, vlaga, vazduh, tlo). Nasuprot tome, drugi faktori životne sredine, iako imaju značajan uticaj na organizme, za njih nisu od vitalnog značaja (na primer, vetar, prirodno i veštačko jonizujuće zračenje, atmosferski elektricitet itd.).

Faktori okoline - Ovo elementi životne sredine koji izazivaju adaptivne reakcije (adaptacije) u živim organizmima i njihovim zajednicama.

Na osnovu porijekla i prirode djelovanja faktori okoline se dijele na abiotički(elementi anorganske ili nežive prirode), biotic(oblici uticaja živih bića jednih na druge) i antropogena(svi oblici ljudske aktivnosti koji utiču na živu prirodu).

Abiotski faktori podijeljena fizički, ili klimatski(svjetlo, temperatura zraka i vode, vlažnost zraka i tla, vjetar), edafski, ili tlo-zemlja(mehanički sastav tla, njihova hemijska i fizička svojstva), topografski, ili orografski(obilježja terena), hemijski(slanost vode, gasoviti sastav vode i vazduha, pH zemljišta i vode, itd.).

Antropogeni (antropski) faktori- Ovo svi oblici aktivnosti ljudskog društva koji mijenjaju prirodu kao stanište živih organizama ili direktno utiču na njihov život. Izdvajanje antropogenih faktora u posebnu grupu je zbog činjenice da je trenutno sudbina Zemljine vegetacije i svih postojećih vrsta organizama praktično u rukama ljudskog društva.

Jedan i isto faktor okruženje ima drugačije značenje u životu zajedničkih organizama. Na primjer, slani režim tla igra primarnu ulogu u mineralnoj ishrani biljaka, ali je indiferentan za većinu kopnenih životinja. Intenzitet svetlosti a spektralni sastav svjetlosti je isključivo važan u životu fototrofnih biljaka, a u životu heterotrofnih organizama (gljiva i vodenih životinja) svjetlost nema primjetan utjecaj na njihovu životnu aktivnost.

Faktori životne sredine su na delu na organizme drugačije. Mogu djelovati kao iritanti koji uzrokuju adaptivne promene fiziološke funkcije; Kako limiteri, uzrokujući nemogućnost postojanja određenih organizama u datim uslovima; Kako modifikatori, utvrđivanje morfoloških i anatomskih promjena u organizmima.

Obrasci djelovanja faktora okoline na tijelo . Odgovor organizama na uticaj abiotskih faktora. Uticaj faktora okoline na živi organizam je veoma raznolik. Neki faktori imaju jači uticaj, drugi imaju slabiji uticaj; neki utiču na sve aspekte života, drugi utiču na specifičan životni proces. Ipak, u prirodi njihovog utjecaja na tijelo i u odgovorima živih bića, može se identificirati niz općih obrazaca koji se uklapaju u određenu opću shemu djelovanja okolišnog faktora na vitalnu aktivnost organizma. Opseg djelovanja faktora okoline je ograničen odgovarajućim ekstremnim vrijednostima praga(tačke minimuma i maksimuma) na kojima je postojanje organizma još moguće. Ove tačke se nazivaju donja i gornja granica izdržljivosti (tolerancija)živih bića u odnosu na određeni faktor životne sredine.

Najbolji pokazatelji vitalnih funkcija organizma- Ovo dot optimalno . Za većinu organizama odredite optimalna vrijednost faktor sa dovoljnom tačnošću često je težak, pa je uobičajeno da se govori o tome optimalna zona.

Ekstremna stanja ugnjetavanja organizama sa oštrim nedostatkom ili faktor viška, zvao regioni pessimum ili stres . Blizu kritičnih tačaka laž sublethal faktor magnitude, A izvan zone preživljavanja - smrtonosna.

Ovaj obrazac reakcije organizama na uticaj faktora okoline omogućava nam da ga smatramo osnovnim biološkim principom: za svaku vrstu biljaka i životinja postoji optimum, zona normalne životne aktivnosti, pesimalne zone i granice izdržljivosti u odnosu na svaki faktor životne sredine(sl. 1)

7 6 2 1 3 5 8

1- optimalna tačka; 2-3 - optimalna zona ; 3-5 - 2-6 - granice izdržljivosti (tolerancija); 5.8 - 6,7 - ekstremna stanja ugnjetavanja organizama - područja pesimizma ili stresa.

Različite vrste živih organizama značajno se razlikuju jedni od drugih i po položaju optimuma i po granicama izdržljivosti. Na primjer, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati fluktuacije temperature zraka u rasponu od oko 80°C (od +30 do -55°C), neki toplovodni rakovi mogu izdržati promjene temperature vode u rasponu od najviše od 6°C (od 23 do 29°C) Cijanobakterijum oscilatorijum, koji živi na ostrvu Java u vodi sa temperaturom od 64°C, umire na 68°C u roku od 5-10 minuta.

Organizmi, za čije postojanje je neophodno strogo definisani, relativno konstantni uslovi okoline, zvao stenobiont(grč. Stenos - uzak, bion - živi), i oni koji žive u širok spektar varijabilnosti životne sredine, - eurybiont (grčki eurys - širok). U ovom slučaju organizmi iste vrste mogu imati usku amplitudu u odnosu na jedan faktor i široku amplitudu u odnosu na drugi (na primjer, prilagodljivost uskom rasponu temperatura i širokom rasponu saliniteta vode). Osim toga, ista doza faktora može biti optimalna za jednu vrstu, pesimalna za drugu, a izvan granica izdržljivosti za treću.

Sposobnost organizama da se prilagode određenom rasponu faktorske varijabilnosti okruženje pozvao ekološka plastičnost. Ova osobina je jedno od najvažnijih svojstava svih živih bića: regulišući svoju životnu aktivnost u skladu sa promenama uslova okoline, organizmi stiču sposobnost preživljavanja i ostavljanja potomstva. Euribiontski organizmi su ekološki prihvatljivi najfleksibilniji, koji im pruža široku upotrebu, A stenobiont, naprotiv, razlikuju se slaba ekološka plastičnost i, kao rezultat, obično imaju ograničena područja distribucije.

Interakcija faktora sredine . Faktori okoline utiču na živi organizam zajedno i istovremeno. Gde zavisi delovanje jednog faktora jer kojom snagom i u kojoj kombinaciji drugi faktori deluju istovremeno. Ovaj obrazac je primio naziv interakcije faktora. Na primjer, toplinu ili mraz je lakše podnijeti na suhom, a ne vlažnom zraku. Brzina isparavanja vode iz listova biljaka (transpiracija) je mnogo veća ako je temperatura zraka visoka i vrijeme vjetrovito.

Kako god, ako je vrijednost barem jednog od vitalnih faktori životne sredine približava se do kritične vrednosti ili ide dalje od toga(ispod minimuma ili iznad maksimuma), tada uprkos optimalnoj kombinaciji drugih uslova, pojedinci su u opasnosti od smrti. Takvi faktori se nazivaju ograničavajući(ograničavanje).

Limitirajući faktori okruženje odrediti geografski raspon vrste. Dakle, kretanje vrste prema sjeveru može biti ograničeno nedostatkom topline, a na područja pustinja i suhih stepa - nedostatkom vlage ili previsokim temperaturama. Biotički odnosi također mogu poslužiti kao faktor koji ograničava distribuciju organizama, na primjer, zauzimanje teritorije od strane jačeg konkurenta ili nedostatak oprašivača za cvjetnice. Prepoznavanje ograničavajućih faktora i otklanjanje njihovih efekata, odnosno optimizacija staništa živih organizama, važan je praktični cilj u povećanju produktivnosti poljoprivrednih kultura i produktivnosti domaćih životinja.

Utjecaj glavnih abiotičkih faktora na žive organizme . Karakteristike svjetlosti kao okolišnog faktora. Živa priroda ne može postojati bez svjetlosti, budući da je sunčevo zračenje koje dopire do površine Zemlje praktički jedini izvor energije za održavanje toplinske ravnoteže planete, stvarajući organska materija fototrofnih organizama biosfere, što u konačnici osigurava formiranje sredine sposobne da zadovolji vitalne potrebe svih živih bića.

Biološko djelovanje sunčeva svetlost zavisi od njegovog spektralnog sastava, trajanja, intenziteta, dnevne i sezonske frekvencije.

Sunčevo zračenje je elektromagnetno zračenje u širokom rasponu valova koji čine kontinuirani spektar od 290 do 3.000 nm.

Ultraljubičasti zraci(UVL) kraći od 290 nm, štetni za žive organizme, apsorbuju se ozonskim omotačem i ne dopiru do Zemlje.

Do zemljišta se uglavnom dolazi infracrveni(oko 50% ukupnog zračenja) i vidljivo (45%) spektralni zraci. UV zraci sa talasnom dužinom od 290-380 nm čine 5% energije zračenja. Dugotalasne UV zrake, koje imaju veliku energiju fotona, odlikuju se visokom hemijskom aktivnošću. U malim dozama imaju snažno baktericidno djelovanje, pospješuju sintezu određenih vitamina i pigmenata u biljkama, te vitamina D kod životinja i ljudi; Osim toga, kod ljudi izazivaju tamnjenje, što je zaštitna reakcija kože. Infracrveni zraci sa talasnim dužinama većim od 710 nm imaju termalni efekat.

Sa ekološke tačke gledišta, vidljiva oblast spektra je od najveće važnosti.(390-710 nm), ili fotosintetski aktivno zračenje (PAR), koje apsorbiraju pigmenti hloroplasta i stoga je ključno u životu biljaka. Zelenim biljkama je potrebna vidljiva svjetlost za stvaranje hlorofila, formiranje strukture hloroplasta; reguliše rad stomatalnog aparata, utiče na razmenu gasova i transpiraciju, stimuliše biosintezu proteina i nukleinskih kiselina i povećava aktivnost niza enzima osetljivih na svetlost. Svetlost takođe utiče na deobu i produžavanje ćelija, na procese rasta i razvoja biljaka, određuje vreme cvetanja i plodonošenja i ima formativni efekat.

Svjetlosni uvjeti na našoj planeti su izuzetno široki: od tako jako osvijetljenih područja kao što su visoravni, pustinje, stepe, do sumraka u dubinama i pećinama.

Reakcija organizama na dnevni ritam osvjetljenja, izražena u promjenama u procesima povjerenja i razvoja, naziva se fotoperiodizam. Pravilnost i stalna ponovljivost ove pojave iz godine u godinu omogućila je organizmima u toku evolucije da svoje najvažnije životne procese usklade sa ritmom ovih vremenskih intervala. Ispod fotoperiodična kontrola Smješteni su gotovo svi metabolički procesi povezani s rastom, razvojem, vitalnom aktivnošću i reprodukcijom biljaka i životinja.

Fotoperiodična reakcija je karakteristična i za biljke i za i životinje.

Sezonski ritmovi kod životinja najjasnije se očituju u promjeni perja kod ptica i krzna kod sisara, učestalosti razmnožavanja i migracije, hibernaciji nekih životinja itd.

Biološki ritmovi su takođe karakteristični za ljude. Cirkadijalni ritmovi se izražavaju u izmjeni spavanja i budnosti, kolebanjima tjelesne temperature unutar 0,7-0,8°C (u zoru se smanjuje, do podneva raste, uveče dostiže maksimum, a zatim ponovo opada, posebno brzo nakon osoba zaspi), ciklusi aktivnosti srca i bubrega itd.

Živi organizmi su sposobni da se kreću u vremenu, odnosno imaju biološki sat. Drugim rečima, mnoge organizme karakteriše sposobnost da osete dnevne, plimne, lunarne i godišnje cikluse, što im omogućava da se unapred pripreme za nadolazeće promene životne sredine.

Temperaturne granice života. Potreba za toplinom za postojanje organizama prvenstveno je posljedica činjenice da su svi životni procesi mogući samo uz određenu toplinsku pozadinu, determiniranu količinom topline i trajanjem njenog djelovanja. Temperatura organizama i, kao posljedica toga, brzina i priroda svih procesa ovisi o temperaturi okoline. hemijske reakcije komponente metabolizma.

Granice postojanja života su temperaturni uslovi pod kojima ne dolazi do denaturacije proteina, nepovratnih promjena koloidnih svojstava citoplazme, poremećaja aktivnosti enzima i disanja. Za većinu organizama ovaj temperaturni raspon je od 0 do +500. Međutim, brojni organizmi imaju specijalizirane enzimske sisteme i prilagođeni su aktivnom postojanju na temperaturama iznad ovih granica.

Vrste čiji su optimalni životni uslovi ograničeni na područje visokih temperatura klasifikuju se kao ekološka grupa termofila(bakterije koje nastanjuju termalne izvore Kamčatke s temperaturom vode od 85-93 ° C, nekoliko vrsta zelenih algi, lišajeva kora, sjemenke pustinjskih biljaka koje se nalaze u gornjem vrućem sloju tla. Temperaturna granica predstavnika životinjskog svijeta obično ne prelazi +55-58 ° C ( testate amebe, nematode, grinje, neki rakovi, larve mnogih dvokrilaca).

Biljke i životinje koje ostaju aktivne na temperaturama od 0 do -8°C. referirati na ekološka grupa kriofila(grčki Kryos - hladno, led). Kriofilija je karakteristična za mnoge bakterije, gljive, lišajeve, člankonošce i druga stvorenja koja žive u tundri, arktičkim i antarktičkim pustinjama, visokim planinama, hladnim polarnim vodama itd.

Predstavnici većine vrsta živih organizama nemaju sposobnost aktivne termoregulacije svojih tijela. Njihova aktivnost ovisi prije svega o toplini koja dolazi izvana, a njihova tjelesna temperatura ovisi o temperaturi okoline. Takvi organizmi se nazivaju poikilotermni (ektotermni). Poikilotermija je karakteristična za sve mikroorganizme, biljke, beskičmenjake i većinu hordata.

Samo kod ptica i sisara toplota koja se stvara tokom intenzivnog metabolizma služi kao prilično pouzdan izvor povećanja telesne temperature i održavanja na konstantnom nivou bez obzira na temperaturu okoline. Tome doprinosi dobra toplinska izolacija koju stvara dlaka, gusto perje i debeli sloj potkožnog masnog tkiva. Takvi organizmi se nazivaju homoiotermni (endotermni ili toplokrvni). Endotermno svojstvo omogućava provod mnogim vrstama životinja (polarni medvjedi, peronošci, pingvini itd.). aktivan način života na niskim temperaturama.

Poseban slučaj homeotermija - heterotermija- karakteristika životinja koje hiberniraju ili postanu privremeno torpidne u nepovoljnim periodima godine (gofovi, ježevi, šišmiši, Sony, itd.). Aktivan podržavaju visoke temperature tijelo, iu slučaju niska telesna aktivnost - smanjen, što je praćeno usporavanjem metaboličkih procesa i, kao posljedicom, niskim prijenosom topline.

Ekološka uloga volova. Voda je neophodan uslov postojanje svih živih organizama na Zemlji. Značaj vode u životnim procesima određen je činjenicom da je ona glavna sredina u ćeliji u kojoj se odvijaju metabolički procesi i da služi kao najvažniji početni, međuproizvod ili krajnji produkt biohemijskih reakcija.

Prilikom proučavanja ekološke uloge vode uzeti u obzir Ne samo količina padavine, Ali I odnos njihove veličine i isparavanja. Zovu se područja u kojima isparavanje premašuje godišnju količinu padavina arid(suvo, suvo). IN vlažnim (vlažnim) prostorima biljke imaju dovoljno vode.

Više kopnene biljke koje vode privržen način života, u većoj mjeri nego životinje, zavise od opskrbe supstratom i zrakom vlagom. Postoje tri glavne grupe biljaka:

Hygrophytes- biljke prekomjerno vlažnih staništa sa visokom vlažnošću zraka i tla. Najtipičniji higrofiti su zeljaste biljke i epifiti tropskih prašuma i nižih slojeva vlažnih šuma u različitim klimatskim zonama. koje su kultivisane biljke.

Xerophytes- biljke suhih staništa koje podnose dugotrajnu sušu dok ostaju fiziološki aktivne. To su biljke pustinja, suhih stepa, savana, suhih subtropa, pješčanih dina i suhih, jako zagrijanih padina.

Grupa kserofita uključuje sukulenti- biljke sa sočnim, mesnatim listovima ili stabljikama koje sadrže visoko razvijeno vodonosno tkivo. Postoje lisni sukulenti (agave, aloe, mlade, sedum) i stabljikasti, kod kojih su listovi reducirani, a nadzemni dijelovi su predstavljeni mesnatim stabljikama (kaktusi, neki mlječici, navozi i dr.).

Sukulenti su uglavnom ograničeni na sušne zone Srednje Amerike, Južne Afrike i Mediterana.

Mezofiti zauzimaju srednju poziciju između higrofita i kserofita. Česte su u umjereno vlažnim područjima sa umjereno toplim uvjetima i prilično dobrom mineralnom ishranom. Mezofiti obuhvataju biljke livada, zeljastih šuma, listopadnog drveća i grmlja iz područja umjereno vlažne klime, kao i većinu kultiviranih biljaka i korova. Mezofite karakterizira visoka ekološka plastičnost, što im omogućava da se prilagode promjenjivim uvjetima okoline.

Prilagođavanje životinja vodnom režimu. Metode za regulaciju ravnoteže vode kod životinja su raznovrsnije nego kod biljaka. Mogu se podijeliti na bihevioralne, morfološke i fiziološke.

Među adaptacijama ponašanja uključuju traženje vodenih tijela, odabir staništa, kopanje rupa itd. U rupama se vlažnost zraka približava 100%, što smanjuje isparavanje kroz kožu i čuva vlagu u tijelu.

Ka morfološkim metodama održavanja normalan balans vode uključuju formacije koje potiču zadržavanje vode u tijelu; to su školjke kopnenih mekušaca, odsustvo kožnih žlijezda i keratinizacija integumenta gmizavaca, hitinizirana kutikula insekata itd.

Fiziološke adaptacije za regulaciju metabolizma vode mogu se podijeliti u tri grupe:

1) sposobnost brojnih vrsta da formiraju metaboličku vodu i da se zadovoljavaju vlagom koja se snabdeva hranom (mnogi insekti, mali pustinjski glodari);

Osoba u okruženju, s jedne strane, je predmet interakcije faktora okoline, s druge strane, sama ima utjecaj na okolinu. Sa ove tačke gledišta, čovjeka i čovječanstvo u cjelini karakterišu važne karakteristike. Važna karakteristikačovjeka kao okolišnog faktora leži u svijesti, svrsishodnosti i masovnom uticaju na prirodu.[...]

Bilo koji biološke vrste ima ograničene energetske resurse, što ograničava njegov uticaj na životnu sredinu. Na primjer, zelene biljke koriste energiju Sunca, potrošači koriste dio energije organskih tvari formiranih od organizama prethodnog trofičkog nivoa. Čovječanstvo u procesu rada i intelektualna aktivnost proširuje raspon dostupnih izvora energije do upotrebe nuklearnih i termonuklearnih reakcija. Ovo je omogućilo ljudima da prevaziđu prirodne granice rasta njihovog broja.[...]

Povećanje stanovništva, snabdijevanje energijom i tehnička opremljenost ljudi stvara preduslove za naseljavanje bilo kakvih ekoloških niša. Čovječanstvo predstavlja jedinu vrstu na Zemlji koja je rasprostranjena širom svijeta. Ovo pretvara osobu u faktor životne sredine sa globalnim širenjem uticaja.[...]

Zbog svog uticaja na sve glavne komponente biosfere, uticaj čovečanstva dopire do najudaljenijih ekoloških zona planete; primer je otkriće DDT-a u jetri pingvina i tuljana uhvaćenih na Antarktiku, gde insekticidi nikada nisu bili koristi. [...]

Kao rezultat rada, osoba stvara vještačko stanište oko sebe. Prirodne ekosisteme zamjenjuju antropogeni ekosistemi, u kojima su ljudi apsolutno dominantni faktor.[...]

Kao rezultat čovjekove aktivnosti, nastaju promjene u fizičkom okruženju – plinoviti sastav zraka, kvalitet vode i hrane, klima, protok sunčeve energije i drugi faktori koji utiču na zdravlje i rad ljudi. U odstupanju ekstremnim uslovima mnogo truda i novca se troši na vještačko stvaranje i održavanje optimalni uslovi okruženje.[...]

Skala interakcije modernog društva nisu određene prirodom biološke potrebečovjeka, već kontinuirano rastućim stepenom tehničkog i društvenog razvoja. Ljudska tehnička moć dostigla je razmjer koji je srazmjeran procesima u biosferi. Na primjer, građevinska i rudarska oprema godišnje premješta više materijala na površinu Zemlje nego što ga sve svjetske rijeke donose u more kao rezultat erozije vode. Ljudska aktivnost na planeti mijenja klimu i utiče na sastav atmosfere i Svjetskog okeana.[...]

IN AND. Vernadsky je u prvoj polovini dvadesetog veka predvideo razvoj biosfere i njen prelazak u noosferu - sferu razuma. Definirajući sadašnju fazu razvoja biosfere i ljudskog društva, možemo reći da tehnološki i antropogeni procesi imaju sve značajniju ulogu.[...]

Složena hijerarhijska organizacija žive prirode sadrži ogromne rezerve samoregulacije. Za otključavanje ovih rezervi neophodna je kompetentna intervencija u procesima koji se odvijaju u biosferi. Strategiju za takvu intervenciju može odrediti ekologija, na osnovu dostignuća prirodnih i društvenih nauka.

Bez punjenja stomaka hranom,

Dvadeseti vek sam sebe žvaće

I on seče, siječe drvo života,

Kao nemilosrdni drvosječa...

Great mind! Zabrani to

Odrežite barem posljednju granu.

Mnoge vrste ljudskih aktivnosti mogu se smatrati posebnim faktorima životne sredine, koji se nazivaju antropogenim; razmjer djelovanja antropogenih faktora postaje uporediv sa djelovanjem geoloških sila; Biosfera reagira na utjecaj antropogenih faktora smanjenjem broja vrsta, iscrpljivanjem genskog fonda populacija, promjenom smjera prirodne selekcije i izumiranjem vrsta.

Planeta u cjelini, biosfera i društvo su ekološki nedjeljivi, stoga ekološki problemi djeluju kao univerzalni ljudski. Međutim, u svakoj regiji se manifestiraju i rješavaju na svoj način, ovisno o vrsti ekosistema, specifičnim fizičko-geografskim i socio-ekonomskim uslovima.S druge strane, lokalne ekološke situacije, iako važne, mogu se samo uspješno rješavati. uzimajući u obzir globalni pristup.

1. Krajem kenozojske ere dogodile su se važne klimatske promjene u brojnim područjima planete – počelo je hlađenje i sušenje. To je dovelo do toga da su šume zamijenjene otvorenim prostorima. Živi organizmi koji su ranije živjeli u šumskim šikarama i prešli na život na otvorenim prostorima pod utjecajem okolišnih faktora dobili su nova svojstva i karakteristike: razvila se građevinska aktivnost (voluharice, gerbili); nomadski način života, nastale su migracije, veličina stada se povećala (u krdu šumskih životinja, losova, ima samo 20-30 glava, a stanovnici otvorenih prostora, jeleni, okupljaju se u krda hiljada). Noćni način života zamijenjen je dnevnim, hijerarhijske veze u stadu postale su složenije, a čuvarske funkcije su naizmjenično počele obavljati svaki član. Smatra se da su se ljudski preci - šumske životinje - našli u teškim okolnostima u novim uslovima. Glavni su bili: nestanak mnogih tropskih šumskih biljaka koje su služile kao hrana, nemogućnost grabežljivosti zbog nedostatka očnjaka i kandži kao sredstava napada i odbrane; spora brzina kretanja u odnosu na većinu četveronožnih životinja iste veličine; nizak natalitet, trajanje razvoja mladunaca.

To je dovelo do razvoja kod ljudskih predaka, kako su ovladali zemaljskim načinom života, znakova ljudskog roda - uspravnog hodanja, složenije upotrebe oruđa, poboljšane strukture šake i složenije nervne aktivnosti. Sa geološke tačke gledišta, to se dogodilo sasvim nedavno.

Uspjeh u borbi za egzistenciju mogao je biti osiguran samo zbog značajne superiornosti mentalnih sposobnosti u odnosu na sve životinje koje su napale predljude ili bi mogle biti njihov plijen. Prirodna selekcija je pogodovala razvoju ljudskog mozga.

Najraniji neposredni prethodnici ili čak predstavnici najstarijih ljudi - australopiteci - imali su relativno ravna lica, izbočine obrva strše naprijed, a značajan dio lica zauzimala je snažna donja vilica. Živjeli su na otvorenim prostorima i imali su složenu hijerarhiju. Među australopitecima je aktivnost alata nastala kao oblik biološke adaptacije i kao nova faza evolucije. Naučnici vjeruju da je prvo kameno oruđe napravljeno prije oko tri miliona godina. Slika 30 prikazuje kremene alate obrađene različitim tehnologijama.

U ovoj fazi, krdo praljudi počelo je da dobija crte ljudskog društva, a praljudi su počeli da stiču osobine ljudi. Pojavile su se različite metode komunikacije, razvila se dnevna aktivnost i čovjek je počeo koristiti vatru.

Upotreba vatre je prvi antropogeni faktor; prvi požar je doveo do prvih štetnih posljedica za živa bića.

Neandertalac je već izgradio nastambu - kolibe za 10-12 ljudi i naučio da živi u bilo kojoj klimi.

Razvoj poljoprivrede (Slika 31) i pripitomljavanje životinja (Slika 32) praćeni su krčenjem šuma, ispašom i žetvom hrane, što je dovelo do promjena u ekosistemima.

Prije 8,5 hiljada godina izvršeno je prvo topljenje metala (Catal Huyuk, južna Turska). Počinje razvoj zanatstva, a potom i industrije.

Nova faza u interakciji između društva i prirode bila je pojava gradova, porast ljudske tehničke opremljenosti, razvoj zanata, umjetnosti i štampanja knjiga.

Čovek je stekao sposobnost da univerzalno ovlada svetom, da transformiše prirodu (demonstracija stola – svitka (sl. 33), koji u obrnutom obliku karakteriše faze ljudskog uticaja na prirodu).

2. Ljudska aktivnost je dobila globalni karakter i postala poseban, supermoćan faktor životne sredine u postojanju živih bića u biosferi.

Ljudi smanjuju površine koje zauzimaju prirodni ekosistemi. 9¸12% površine zemljišta je orano, 22¸25% su potpuno ili djelimično kultivisani pašnjaci. 458 ekvatora - ovo je dužina puteva na planeti; 24 km na svakih 100 km 2 - tolika je gustina puteva. Samo u industrijski razvijenim zemljama, prema podacima UN, više od tri hiljade km 2 pejzaža nestane godišnje ispod betona autoputeva, naselja i aerodroma koji se grade.

Ljudi konzumiraju suši proizvode, smanjujući udio prirodnih potrošača.

Biomasa čovječanstva i domaćih životinja iznosi 15¸20% biomase kopnenih životinja (od 1980. godine). Međutim, ljudi i domaće životinje troše 1/4 biljne proizvodnje sušija.

Čovjek iscrpljuje rezerve energije akumulirane u “slijepim ulicama” biosfere.

Moderno čovječanstvo troši potencijalnu energiju biosfere 10 puta brže nego što je akumulira djelovanjem organizama koji vežu sunčevu energiju na Zemlji.

Čovjek koristi Zemljine resurse i zagađuje biosferu: vadi oko 100 milijardi tona rude, fosilnih goriva i drugih sirovina, što je 25 tona na svakog stanovnika planete. 96¸98% ekstrahovanih sirovina odlazi u otpad. Po stanovniku glavni gradovičini 1 tonu otpada (hrana i domaćinstvo). 6 milijardi tona godišnje čvrstog otpada bačenog u okeane. Svake godine u biosferu uđe 69-90 miliona tona nafte i naftnih derivata, a u atmosferu 20 milijardi tona ugljen-dioksida. Kao rezultat sagorijevanja goriva povećava se koncentracija olova u zraku i tlu, oksidi sumpora i dušika ulaze u atmosferu, stvarajući kisele kiše s vodom.

Povećava se fizičko zagađenje biosfere – buka, toplota, svjetlost, radioaktivnost. Zaprašenost vazdušnog okruženja se povećava.

3. Uticaj antropogenih faktora izaziva reakcije bioloških sistema.

a) Umiranje pojedinaca i smanjenje broja stanovništva.

Na putevima pod točkovima vozila ginu losovi, jeleni, srne i divlje svinje, ptice i insekti. Rad na terenu u većoj mjeri dovodi do uginuća tetrijeba, zečeva i prepelica nego u lovu.

Milioni ptica selica spaljuju se u plinskim bakljama koje sagorevaju otpadne plinove iz proizvodnje nafte. Životinje uginu u izlivanju nafte, na žicama i nosačima dalekovoda (stepski orlovi, grobari, suri orlovi, kratkouhe zmije itd.), pri gutanju plastičnih predmeta koji plutaju u moru (morske kornjače), u ribarskim mrežama (delfini, foke ).

b) Povrede ontogeneze organizama.

Zagađivači (sumpor-dioksid, fluor i fluorovodonik, hloridi i azot-dioksid) su najopasniji za biljke, izazivaju opekotine, a u visokim koncentracijama i smrt biljaka i pojedinaca. Sumpor-dioksid i sumporna kiselina nastali iz sumpor-dioksida zajedno s drugim tvarima ulaze u tlo i smanjuju njegovu plodnost. Kiselost tla se mijenja, što potiskuje aktivnost bakterija i smanjuje broj glista. Najopasniji zagađivač je nafta.

Zagađivači utiču na embrione i embrije u razvoju, truju ih, uzrokuju deformitete i abnormalnosti u razvoju organizma, disfunkciju gonada i organa, disfunkciju nervnog sistema.

Da li različiti zagađivači koji djeluju istovremeno imaju kumulativni učinak? učinak bakra na biljke se povećava u prisustvu soli olova; bakar pojačava dejstvo zračenja, naprotiv, soli barijuma, mangana i magnezijuma slabe to dejstvo.

Pod utjecajem zagađivača skraćuju se životni vijekovi, posebno kod dugovječnih vrsta koje mogu akumulirati opasne koncentracije zagađivača u tijelu.

c) Narušavanje populacijskih pojava.

Struktura stanovništva se mijenja - odnos muškaraca i žena, pojedinaca različitih generacija; broj se smanjuje do te granice da je potraga za bračnim partnerima poremećena. Zbog zagađenja okoliša reproduktivni su ciklusi poremećeni (asinhroni razvoj zametnih stanica kod mužjaka i ženki), smanjuje se broj gravidnih ženki i broj mladunaca u leglu, a povećava se smrtnost novorođenčadi. Stanište vrste se raspada, površine staništa se smanjuju, a mala ostrva staništa se izoluju.

d) Promjene u ekosistemu.

Smanjenje broja vrsta smanjuje složenost ekosistema; gubitak nekih vrsta može dovesti do izbijanja drugih; dominantne vrste mogu biti potisnute, a njihovo mjesto zauzimaju novounesene vrste; uništavaju se međuvrsni odnosi: grabežljivac-plijen, oprašivač-oprašivana biljka, simbiotski odnosi. Smrt jedne biljne vrste može dovesti do smrti 5¸7 do 30¸35 povezanih životinjskih vrsta, uglavnom beskičmenjaka. Svjetlo, zvuk i hemijsko zagađenje remete uspostavljene signalne sisteme u prirodnoj zajednici između vrsta. Kao rezultat promjena u strukturi zajednice, narušava se njena stabilnost i dolazi do masovnih izbijanja brojnosti, najčešće beskičmenjaka. Tako se pred našim očima događa gigantsko iscrpljivanje genofonda biosfere zbog izumiranja vrsta, smanjenja njihove populacijske raznolikosti i broja jedinki u svim populacijama koje se smanjuju širom teritorije. Svakog dana od ovog broja nepovratno nestane jedna vrsta životinja, a svake sedmice jedna vrsta biljaka. Danas na svakog stanovnika planete dolazi samo 25 ptica, a do 2000. godine ovaj omjer će se još više smanjiti.

Prirodni resursi neophodni za ljudski opstanak i održivi razvoj se sve više uništavaju ili iscrpljuju. Istovremeno, potreba za ovim resursima ubrzano raste. Ako se sadašnje stope degradacije tla nastave, trećina svjetskog obradivog zemljišta bit će uništena u narednih 20 godina. Isto tako, do kraja ovog stoljeća (pri sadašnjim stopama krčenja šuma), preostala površina neposječenih tropskih šuma smanjit će se za polovicu. Tokom ovog perioda, očekuje se da će se populacija Zemlje povećati za jedan i po puta – sa nešto više od 5 milijardi na skoro 6 milijardi ljudi.

Postalo je očigledno da se ravnoteža procesa biosfere, narušena ljudskom ekonomskom aktivnošću, obnavlja sporije nego ikada prije. Mehanizmi prilagođavanja biosfere rade „do krajnjih granica“. Genofond biosfere se iscrpljuje, stvarajući prijetnju nepredvidivim evolucijskim posljedicama.

4. Mnogi naučnici sadašnju ekološku situaciju karakterišu kao „ekološka kriza“, „kriza prirodne sredine“.

Problemi životne sredine se klasifikuju kao globalni i utiču kako na svet u celini, tako i na njegove pojedinačne regione i zemlje.

Rješavanje ekoloških problema – posebno očuvanje genskog fonda biosfere – postaje sve hitnije.

Čovječanstvo i svaki čovjek, svako od nas mora prepoznati kriznu situaciju i iznijeti ideje koje će spasiti život na planeti.