Faktory prostředí

Interakce mezi člověkem a jeho prostředím byla vždy předmětem studia medicíny. Pro posouzení vlivů různých podmínek prostředí byl navržen termín „ekologický faktor“, který je široce používán v environmentální medicíně.

Faktor (z lat. faktor - dělat, vyrábět) je příčina, hybná síla jakéhokoli procesu, jevu, určující jeho charakter nebo určité rysy.

Environmentálním faktorem je jakýkoli dopad životní prostředí, která může mít přímou resp nepřímý dopad na živých organismech. Faktor prostředí je stav prostředí, na který živý organismus reaguje adaptivními reakcemi.

Faktory prostředí určují životní podmínky organismů. Podmínky existence organismů a populací lze považovat za regulující faktory prostředí.

Ne všechny faktory prostředí (například světlo, teplota, vlhkost, přítomnost solí, přísun živin atd.) jsou pro úspěšné přežití organismu stejně důležité. Vztah organismu k jeho prostředí je složitý proces, ve kterém lze identifikovat nejslabší, „zranitelné“ články. Ty faktory, které jsou pro život organismu kritické nebo limitující, jsou nejvíce zajímavé především z praktického hlediska.

Představa, že odolnost těla je určena jeho nejslabším článkem

všechny jeho potřeby, poprvé vyjádřil K. Liebig v roce 1840. Formuloval princip, který je známý jako Liebigův zákon minima: „Látka v minimu řídí sklizeň a určuje velikost a stabilitu sklizně v čase.“

Moderní formulace zákona J. Liebiga je následující: „Vitální schopnosti ekosystému jsou omezeny těmi environmentálními faktory prostředí, jejichž množství a kvalita se blíží minimu požadovanému ekosystémem, jejich snížení vede ke smrti; organismu nebo zničení ekosystému“.

Princip, který původně formuloval K. Liebig, je v současnosti rozšířen na jakékoli faktory prostředí, ale je doplněn dvěma omezeními:

Platí pouze pro systémy ve stacionárním stavu;

Netýká se pouze jednoho faktoru, ale také komplexu faktorů, které se liší svou povahou a vzájemně se ovlivňují ve svém vlivu na organismy a populace.

Podle převažujících představ je za limitující faktor považován takový, kdy je k dosažení dané (dostatečně malé) relativní změny odezvy zapotřebí minimální relativní změna tohoto faktoru.

Spolu s vlivem nedostatku, „minima“ faktorů prostředí, může být negativní i vliv nadbytku, tedy maxima faktorů jako je teplo, světlo, vlhkost. Myšlenku omezujícího vlivu maxima, srovnatelného s minimem, představil V. Shelford v roce 1913, který tento princip formuloval jako „zákon tolerance“: Limitující faktor prosperity organismu ( druh) může být jak minimum, tak maximum dopadu na životní prostředí, rozmezí mezi nimiž určuje míru odolnosti (tolerance) organismu ve vztahu k tomuto faktoru.

Zákon tolerance, formulovaný V. Shelfordem, byl doplněn o řadu ustanovení:

Organismy mohou mít široký rozsah tolerance pro jeden faktor a úzký rozsah pro jiný;

Nejrozšířenější jsou organismy s velkým rozsahem tolerance;

Rozsah tolerance pro jeden faktor prostředí může záviset na jiných faktorech prostředí;

Pokud podmínky pro jeden faktor prostředí nejsou pro daný druh optimální, ovlivňuje to také rozsah tolerance k dalším faktorům prostředí;

Hranice tolerance výrazně závisí na stavu těla; Toleranční limity pro organismy během reprodukčního období nebo v raném stádiu vývoje jsou tedy obvykle užší než pro dospělé;

Rozsah mezi minimem a maximem faktorů prostředí se obvykle nazývá limity nebo rozsah tolerance. Pro označení mezí tolerance k podmínkám prostředí se používají termíny „eurybiont“ – organismus s širokou hranicí tolerance – a „stenobiont“ – s úzkou hranicí.

Na úrovni společenstev a dokonce i druhů je znám fenomén kompenzace faktorů, který je chápán jako schopnost adaptace (adaptace) na podmínky prostředí tak, aby se oslabil omezující vliv teploty, světla, vody a dalších fyzikálních podmínek. faktory. Druhy se širokým geografickým rozšířením tvoří téměř vždy populace přizpůsobené místním podmínkám – ekotypy. Ve vztahu k lidem existuje pojem ekologický portrét.

Je známo, že ne všechny přírodní faktory prostředí jsou pro lidský život stejně důležité. Za nejvýznamnější se tedy považuje intenzita slunečního záření, teplota a vlhkost vzduchu, koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v přízemní vrstvě vzduchu a chemické složení půdy a vody. Nejdůležitějším faktorem životního prostředí je jídlo. Pro udržení života, pro růst a vývoj, reprodukci a zachování lidské populace je zapotřebí energie, která se získává z prostředí ve formě potravy.

Existuje několik přístupů ke klasifikaci faktorů prostředí.

Ve vztahu k tělu se faktory prostředí dělí na: vnější (exogenní) a vnitřní (endogenní). Předpokládá se, že vnější faktory působící na tělo samy o sobě nepodléhají nebo téměř nepodléhají jeho vlivu. Patří mezi ně faktory vnější prostředí.

Vnější faktory prostředí ve vztahu k ekosystému a živým organismům jsou dopady. Reakce ekosystému, biocenózy, populací a jednotlivých organismů na tyto dopady se nazývá odezva. Povaha reakce na vliv určuje schopnost těla přizpůsobit se podmínkám prostředí, přizpůsobit se a získat odolnost vůči vlivu. různé faktory prostředí včetně nepříznivých vlivů.

Existuje také něco jako letální faktor (z latiny - letalis - smrtící). Jedná se o environmentální faktor, jehož působení vede ke smrti živých organismů.

Když je dosaženo určitých koncentrací, mnoho chemických a fyzikálních znečišťujících látek může být smrtelných.

Vnitřní faktory korelují s vlastnostmi samotného organismu a tvoří jej, tzn. jsou součástí jeho složení. Vnitřními faktory jsou počet a biomasa populací, počet různých chemické substance, charakteristika vodní nebo půdní hmoty atd.

Podle kritéria „život“ se faktory prostředí dělí na biotické a abiotické.

Ty zahrnují neživé složky ekosystému a jeho vnějšího prostředí.

Abiotické faktory prostředí jsou složky a jevy neživé, anorganické povahy, které přímo nebo nepřímo ovlivňují živé organismy: faktory klimatické, půdní a hydrografické. Hlavními abiotickými faktory prostředí jsou teplota, světlo, voda, slanost, kyslík, elektromagnetické vlastnosti, půda.

Abiotické faktory se dělí na:

Fyzický

Chemikálie

Biotické faktory (z řeckého biotikos - život) jsou faktory životního prostředí, které ovlivňují život organismů.

Biotické faktory se dělí na:

fytogenní;

mikrobiogenní;

Zoogenní:

Antropogenní (sociokulturní).

Působení biotických faktorů se projevuje ve formě vzájemného ovlivňování některých organismů na životní aktivitu jiných organismů a všech dohromady na biotop. Mezi organismy existují: přímé a nepřímé vztahy.

V posledních desetiletích se stále častěji používá termín antropogenní faktory, tzn. způsobené člověkem. Antropogenní faktory jsou v kontrastu s přírodními nebo přírodními faktory.

Antropogenní faktor je soubor environmentálních faktorů a dopadů způsobených lidskou činností v ekosystémech a biosféře jako celku. Antropogenní faktor je přímý vliv člověka na organismy nebo vliv na organismy prostřednictvím lidské modifikace jejich stanoviště.

Environmentální faktory se také dělí na:

1. Fyzikální

Přírodní

Antropogenní

2. Chemické

Přírodní

Antropogenní

3. Biologické

Přírodní

Antropogenní

4. Sociální (sociálně-psychologické)

5. Informační.

Ekologické faktory se dále dělí na klimaticko-geografické, biogeografické, biologické, dále půdní, vodní, atmosférické atd.

Fyzikální faktory.

Mezi fyzikální přírodní faktory patří:

Klimatické, včetně místního mikroklimatu;

Geomagnetická aktivita;

Přirozené záření pozadí;

Kosmické záření;

Terén;

Fyzikální faktory se dělí na:

mechanické;

Vibrace;

Akustický;

EM záření.

Fyzické antropogenní faktory:

Mikroklima sídel a areálů;

Znečištění prostředí elektromagnetickým zářením (ionizujícím i neionizujícím);

Hluková zátěžživotní prostředí;

Tepelné znečištění životního prostředí;

Deformita viditelné prostředí(změny terénu a barevný rozsah v obydlených oblastech).

Chemické faktory.

Přírodní chemické faktory zahrnují:

Chemické složení litosféry:

Chemické složení hydrosféry;

Chemikálie složení atmosféry,

Chemické složení potravin.

Chemické složení litosféry, atmosféry a hydrosféry závisí na přírodní složení+ uvolňování chemikálií v důsledku geologických procesů (například sirovodíkové nečistoty v důsledku erupce sopky) a životně důležitá činnost živých organismů (například fytoncidy, terpeny ve vzduchu).

Antropogenní chemické faktory:

Domácí odpad,

Průmyslový odpad,

Syntetické materiály, používané v každodenním životě, zemědělství a průmyslová produkce,

produkty farmaceutického průmyslu,

Přísady do jídla.

Akce chemické faktory na lidském těle může být způsobeno:

Přebytek nebo nedostatek přirozeného chemické prvky PROTI

prostředí (přirozené mikroelementózy);

Nadměrný obsah přírodních chemických prvků v životním prostředí

prostředí spojené s lidskou činností (antropogenní znečištění),

Přítomnost chemických prvků v prostředí pro ni neobvyklých

(xenobiotika) v důsledku antropogenního znečištění.

Biologické faktory

Biologické, neboli biotické (z řeckého biotikos - život) faktory prostředí jsou faktory životního prostředí, které ovlivňují životní činnost organismů. Působení biotických faktorů se projevuje ve formě vzájemného ovlivňování některých organismů na životní aktivitu jiných a také jejich společného působení na stanoviště.

Biologické faktory:

Bakterie;

Rostliny;

Protozoa;

Hmyz;

Bezobratlí (včetně helmintů);

Obratlovci.

Sociální prostředí

Lidské zdraví není zcela určeno biologickými a psychologické vlastnosti. Člověk je společenská bytost. Žije ve společnosti, která se na jedné straně řídí státními zákony a na druhé straně tzv. obecně uznávanými zákony, morálními směrnicemi, pravidly chování, včetně různých omezení atd.

Společnost je rok od roku složitější a má stále větší dopad na zdraví jednotlivce, populace i společnosti. Aby člověk mohl využívat výhod civilizované společnosti, musí žít v přísné závislosti na společensky akceptovaném životním stylu. Za tyto výhody, často velmi pochybné, platí jednotlivec částí své svobody, nebo zcela celou svou svobodou. Ale člověk, který není svobodný a závislý, nemůže být úplně zdravý a šťastný. Určitá část lidské svobody, daná technokritické společnosti výměnou za výhody civilizovaného života, ho neustále udržuje ve stavu neuropsychického napětí. Neustálý neuropsychický stres a přepětí vede ke snížení mentální stability v důsledku snížení rezervních schopností nervový systém. Kromě toho existuje mnoho sociálních faktorů, které mohou vést k narušení adaptačních schopností člověka a rozvoji různých nemocí. Patří mezi ně sociální nepořádek, nejistota ohledně budoucnosti a morální útlak, které jsou považovány za hlavní rizikové faktory.

Sociální faktory

Sociální faktory se dělí na:

1. sociální systém;

2. výrobní sektor (průmysl, zemědělství);

3. sféra domácností;

4. vzdělání a kultura;

5. obyvatelstvo;

6. Zoo a lékařství;

7. jiné sféry.

Existuje také následující skupina sociálních faktorů:

1. Sociální politika, tvořící sociotyp;

2. Sociální pojištění, která má přímý vliv na utváření zdraví;

3. Environmentální politika, která utváří ekotyp.

Sociotyp je nepřímou charakteristikou integrální sociální zátěže založené na souhrnu faktorů sociálního prostředí.

Sociotyp zahrnuje:

2. pracovní podmínky, rekreace a každodenní život.

Jakýkoli faktor prostředí ve vztahu k člověku může být: a) příznivý - přispívající k jeho zdraví, rozvoji a realizaci; b) nepříznivé, vedoucí k jeho nemoci a degradaci, c) působení obou druhů. Stejně tak je zřejmé, že ve skutečnosti většina dopadů patří k druhému typu, který má pozitivní i negativní stránky.

V ekologii existuje zákon optima, podle kterého každé prostředí

faktor má určité limity pozitivního vlivu na živé organismy. Optimálním faktorem je intenzita faktoru prostředí, která je pro tělo nejpříznivější.

Dopady se mohou také lišit co do rozsahu: některé ovlivňují celou populaci země jako celku, jiné - obyvatelé určitého regionu, jiné - izolované demografické charakteristiky skupiny, čtvrtý - jednotlivý občan.

Vzájemné působení faktorů je současný nebo postupný celkový vliv různých přírodních a antropogenních faktorů na organismy, vedoucí k oslabení, posílení nebo modifikaci působení samostatného faktoru.

Synergismus je kombinovaný účinek dvou nebo více faktorů, vyznačující se tím, že jejich kombinovaný biologický účinek výrazně převyšuje účinek každé složky a jejich součet.

Je třeba si uvědomit a pamatovat na to, že hlavní poškození zdraví není způsobeno jednotlivými environmentálními faktory, ale celkovým integrovaným environmentálním zatížením těla. Skládá se ze zátěže životního prostředí a sociální zátěže.

Environmentální zátěž je soubor faktorů a podmínek přírodního a člověkem vytvořeného prostředí nepříznivých pro lidské zdraví. Ekotyp je nepřímou charakteristikou integrální zátěže životního prostředí založenou na kombinaci přírodních a člověkem vytvořených faktorů prostředí.

Hodnocení ekotypu vyžaduje hygienické údaje o:

kvalita bydlení,

Pití vody,

Vzduch,

půdy, jídlo,

Léky atd.

Sociální zátěž je soubor faktorů a podmínek společenského života nepříznivých pro lidské zdraví.

Environmentální faktory utvářející veřejné zdraví

1. Klimatické a geografické charakteristiky.

2. Socioekonomická charakteristika místa bydliště (města, vesnice).

3. Hygienické a hygienické charakteristiky prostředí (vzduch, voda, půda).

4. Zvláštnosti výživy obyvatelstva.

5. Charakteristika pracovní činnost:

Profese,

hygienické a hygienické pracovní podmínky,

přítomnost pracovních rizik,

Psychologické mikroklima v práci,

6. Rodinné a domácí faktory:

složení rodiny,

Povaha bydlení

Průměrný příjem na 1 rodinný příslušník,

Organizace rodinného života.

Rozložení mimopracovní doby,

Psychologické klima v rodině.

Ukazatele charakterizující postoj ke zdravotnímu stavu a určující aktivitu k jeho udržení:

1. Subjektivní hodnocení vlastní zdraví (zdravý, nemocný).

2. Určení místa osobního zdraví a zdraví členů rodiny v systému individuálních hodnot (hierarchie hodnot).

3. Uvědomění si faktorů přispívajících k zachování a posílení zdraví.

4. Dostupnost špatné návyky a závislosti.

Termín „ekologie“ zavedl do vědy německý vědec Ernst Haeckel v roce 1869. Formální definice je poměrně snadná, protože slovo „ekologie“ pochází z řeckých slov „oikos“ – obydlí, přístřešek a „logo“ – Věda. Ekologie je proto často definována jako věda o vztazích mezi organismy nebo skupinami organismů (populací, druhů) s jejich prostředím. Jinými slovy, předmětem ekologie je soubor souvislostí mezi organismy a podmínkami jejich existence (prostředím), na kterých závisí úspěšnost jejich přežití, vývoje, rozmnožování, distribuce a konkurenceschopnosti.

V botanice termín „ekologie“ poprvé použil dánský botanik E. Warming v roce 1895.

V širokém slova smyslu je prostředí (neboli prostředí) chápáno jako soubor hmotných těles, jevů a energií, vln a polí, které tak či onak ovlivňují. Různá prostředí však nejsou živým organismem vnímána stejně, protože jejich význam pro život je různý. Mezi nimi jsou rostliny prakticky lhostejné, například inertní plyny obsažené v atmosféře. Jiné prvky prostředí mají naopak na rostlinu znatelný, často významný vliv. Říká se jim environmentální faktory. Jsou to např. světlo, voda v atmosféře a v půdě, vzduch, zasolování podzemních vod, přirozená a umělá radioaktivita atd.). S prohlubováním našich znalostí se seznam faktorů prostředí rozšiřuje, protože v některých případech se zjišťuje, že rostliny jsou schopny reagovat na prvky prostředí, které byly dříve považovány za indiferentní (například magnetické pole, silná expozice hluku, elektrická pole atd.).

Klasifikace faktorů prostředí

Faktory prostředí lze klasifikovat do různých pojmových souřadnicových systémů.

Existují například zdroje a nezdrojové environmentální faktory. Zdrojové faktory jsou látky a (nebo) zapojené do biologického cyklu rostlinným společenstvím (například světlo, voda, obsah minerálních živin v půdě atd.); Nezdrojové faktory se tedy neúčastní cyklů transformace hmoty a energie a ekosystémů (například reliéf).

Existují také přímé a nepřímé faktory prostředí. První přímo ovlivňují metabolismus, procesy morfogeneze, růst a vývoj (světlo), druhé ovlivňují tělo prostřednictvím změn jiných faktorů (například transabiotické a transbiotické formy interakcí). Protože v různých environmentálních situacích může mnoho faktorů působit jak přímo, tak nepřímo, je lepší hovořit nikoli o oddělení faktorů, ale o jejich přímém nebo nepřímém účinku na rostlinu.

Nejpoužívanější klasifikace environmentálních faktorů podle jejich původu a povahy působení je:

I. Abiotické faktory:

a) klimatické - světlo, teplo (jeho složení a pohyb), vlhkost (včetně srážek v různé formy, vlhkost vzduchu) atd.;

b) edafické (neboli půdně-půdní) - fyzikální (zrnitostní složení, propustnost vody) a chemické (pH půdy, obsah minerálních živin, makro- a mikroprvků atd.) vlastnosti půd;

c) topografické (nebo orografické) - reliéfní poměry.

II. Biotické faktory:

a) fytogenní - přímé a nepřímé vlivy spoluobývajících rostlin;

b) zoogenní - přímý a nepřímý vliv živočichů (požer, šlapání, rycí činnost, opylování, distribuce plodů a semen);

c) prokaryotogenní faktory - vliv bakterií a modrozelených řas (negativní působení fytopatogenních bakterií, pozitivní vliv volně žijících a symbioticky asociovaných bakterií fixujících dusík, aktinomycet a kyanidů);

Více o biotických faktorech si můžete přečíst v článku

Specifické formy vlivu člověka na vegetaci, její směr a rozsah umožňují identifikovat antropogenní faktory.

III. Antropogenní faktory spojené s mnohostrannými formami lidské zemědělské činnosti (pastva, senoseče), průmyslovými činnostmi (emise plynu, stavebnictví, těžba, dopravní komunikace a potrubí), průzkumem vesmíru a rekreačními činnostmi.

Do této jednoduché klasifikace nezapadá vše, ale pouze hlavní faktory prostředí. Existují další rostliny, které jsou pro život méně nezbytné (atmosférická elektřina, magnetické pole Země, ionizující radiace atd.).

Poznamenejme však, že výše uvedené dělení je do jisté míry libovolné, neboť (a to je důležité zdůraznit teoreticky i prakticky) prostředí působí na organismus jako celek a oddělování faktorů a jejich klasifikace není ničím jiným. než metodologická technika, usnadňující poznání a studium vzorců vztahů mezi rostlinami a prostředím.

Obecné zákonitosti vlivu faktorů prostředí

Vliv faktorů prostředí na živý organismus je velmi různorodý. Některé faktory – vedoucí – mají silnější dopad, jiné – sekundární – působí slabší; Některé faktory ovlivňují všechny aspekty života rostliny, jiné ovlivňují jakýkoli konkrétní životní proces. Nicméně je možné si představit obecný diagram závislosti reakce těla pod vlivem environmentálního faktoru.

Je-li intenzita faktoru v jeho fyzikálním vyjádření vynesena podél osy x ( , koncentrace solí v půdním roztoku, pH, osvětlení stanoviště atd.) a podél osy pořadnice (Y) - reakce organismu nebo populace na tento faktor v jeho kvantitativním vyjádření (intenzita konkrétního fyziologického procesu - fotosyntéza, absorpce vody kořeny, růst atd.; morfologické charakteristiky - výška rostliny, velikost listů, počet vyprodukovaných semen atd.); populační charakteristiky - počet jedinců na jednotku plochy, četnost výskytu atd.), dostáváme následující obrázek.

Rozsah působení environmentálního faktoru (oblast tolerance druhu) je omezen minimálními a maximálními body, které odpovídají extrémním hodnotám tohoto faktoru, při kterých je možná existence rostliny. Bod na ose x odpovídající nejlepším výkonnostním ukazatelům zařízení znamená optimální hodnotu faktoru - to je optimální bod. Kvůli potížím v přesná definice O tomto bodu se obvykle mluví jako o určité optimální zóně, neboli komfortní zóně. Body optima, minima a maxima tvoří tři světové strany, které určují možnost reakce druhu na daný faktor. Krajní úseky křivky, vyjadřující stav útlaku s prudkým nedostatkem či přebytkem faktoru, se nazývají pesimové oblasti; odpovídají pesimálním hodnotám faktoru. V blízkosti kritických bodů jsou subletální hodnoty faktoru a mimo toleranční pásmo jsou smrtelné hodnoty.

Druhy se od sebe liší polohou optima v rámci gradientu faktoru prostředí. Například postoj k teplu u arktických a tropických druhů. Šířka rozsahu působení faktoru (nebo optimální zóny) může být také různá. Jsou například druhy, pro které je to optimální nízká úroveň osvětlení (jeskynní mechorosty) nebo relativně vysoká úroveň osvětlení (vysokohorské rostliny). Jsou ale známy i druhy, které rostou stejně dobře jak na plném světle, tak ve výrazném zastínění (například ježek - Dactylis glomerata).

Podobně některé luční trávy preferují půdy s určitým, spíše úzkým rozsahem kyselosti, jiné dobře rostou v širokém rozmezí pH – od silně kyselých až po zásadité. První případ označuje úzkou ekologickou amplitudu rostlin (jsou stenobiontní nebo stenotopní), druhý - širokou ekologickou amplitudu (rostliny jsou eurybiontní nebo eurytopní). Mezi kategoriemi eurytopických a stenotopických existuje řada mezilehlých kvalitativních kategorií (hemieurytopický, hemistenotopický).

Šíře ekologické amplitudy ve vztahu k různým faktorům prostředí je často různá. Je možné být stenotopický s ohledem na jeden faktor a eurytopický s ohledem na jiný: například rostliny mohou být omezeny na úzký rozsah teplot a široký rozsah slanosti.

Interakce faktorů prostředí

Faktory prostředí ovlivňují rostlinu společně a současně a účinek jednoho faktoru do značné míry závisí na „ekologickém pozadí“, tedy na kvantitativním vyjádření dalších faktorů. Tento jev vzájemného působení faktorů názorně ilustruje příklad pokusu s vodním mechem Fontinalis. Tento experiment jasně ukazuje, že osvětlení má různý vliv na intenzitu fotosyntézy při různém obsahu CO 2 .

Experiment také ukazuje, že podobného biologického účinku lze dosáhnout částečným nahrazením působení jednoho faktoru jiným. Stejné intenzity fotosyntézy lze tedy dosáhnout buď zvýšením osvětlení na 18 tisíc luxů, nebo při nižším osvětlení zvýšením koncentrace CO 2 .

Zde se projevuje částečná zaměnitelnost působení jednoho faktoru prostředí s druhým. Žádný z nezbytných faktorů prostředí přitom nelze nahradit jiným: zelenou rostlinu nelze pěstovat v úplné tmě ani při velmi dobré minerální výživě nebo s destilovanou vodou za optimálních tepelných podmínek. Jinými slovy, dochází k částečné nahraditelnosti hlavních faktorů prostředí a zároveň k jejich naprosté nezastupitelnosti (v tomto smyslu se někdy také říká, že mají pro život rostliny stejný význam). Pokud hodnota alespoň jednoho z nezbytných faktorů přesahuje toleranční rozmezí (pod minimum a nad maximum), pak se existence organismu stává nemožnou.

Limitující faktory

Pokud má některý z faktorů, které tvoří podmínky existence, pesimální hodnotu, pak omezuje působení zbývajících faktorů (bez ohledu na to, jak příznivé mohou být) a určuje konečný výsledek působení prostředí na rostlinu. Tento konečný výsledek lze změnit pouze ovlivněním omezujícího faktoru. Tento „zákon omezujícího faktoru“ poprvé formuloval v zemědělské chemii německý zemědělský chemik, jeden ze zakladatelů zemědělské chemie, Justus Liebig v roce 1840, a proto je často nazýván Liebigovým zákonem.

Všiml si, že pokud je v půdě nebo živném roztoku nedostatek jednoho z nezbytných chemických prvků, žádná hnojiva obsahující jiné prvky nemají na rostlinu vliv a pouze přidání „minima iontů“ zvyšuje výnos. Četné příklady působení limitujících faktorů nejen v experimentu, ale i v přírodě ukazují, že tento jev má obecný ekologický význam. Jedním z příkladů fungování „zákona minima“ v přírodě je potlačování bylin pod korunami bukových lesů, kde se při optimálních tepelných podmínkách, zvýšeném obsahu oxidu uhličitého, dostatečně bohatých půdách a dalších optimálních podmínkách možnosti pro vývoj trav jsou omezeny prudkým nedostatkem světla.

Identifikace „faktorů na minimum“ (a maximum) a eliminace jejich omezujícího účinku, jinými slovy, optimalizace prostředí pro rostliny, představuje důležitý praktický úkol při racionálním využívání vegetačního krytu.

Autekologická a synekologická oblast a optimum

Postoj rostlin k faktorům prostředí úzce závisí na vlivu ostatních rostlinných obyvatel (především na konkurenčních vztazích s nimi). Často dochází k situaci, kdy druh může úspěšně růst v širokém spektru působení nějakého faktoru (který se určuje experimentálně), ale přítomnost silného konkurenta ho nutí k omezení na užší zónu.

Například borovice lesní (Pinus sylvestris) má velmi široký ekologický rozsah ve vztahu k půdním faktorům, ale v pásmu tajgy tvoří lesy především na suchých, chudých písčitých půdách nebo na silně podmáčených rašeliništích, tedy tam, kde není žádný konkurenční strom. druh. Zde je skutečná poloha optimálních a tolerančních oblastí odlišná pro rostliny, které mají nebo nemají biotický vliv. V tomto ohledu se rozlišuje ekologické optimum druhu (při absenci konkurence) a fytocenotické optimum, které odpovídá skutečné poloze druhu v krajině či biomu.

Kromě optimální polohy se rozlišují limity odolnosti druhu: ekologická oblast (potenciální hranice rozšíření druhu, určené pouze vztahem k danému faktoru) a vlastní fytocenotická oblast.

Často v této souvislosti hovoří o potenciálním a skutečném optimu a dosahu. V zahraniční literaturu Píší také o fyziologickém a ekologickém optimu a stanovišti. Je lepší mluvit o autekologickém a synekologickém optimu a rozsahu druhu.

U různých druhů je poměr ekologických a fytocenotických oblastí různý, ale ekologická oblast je vždy širší než oblast fytocenotická. V důsledku vzájemného působení rostlin dochází ke zúžení rozsahu a často k posunu optima.

Faktory prostředí- vlastnosti stanoviště, které mají jakýkoli vliv na tělo. Například přítomnost minerálů, přístup kyslíku, vlhkost půdy, teplota půdy, kypřenost půdy. Lhostejné prvky prostředí, například inertní plyny, nejsou faktory prostředí.

režimů

Podle povahy dopadu

• Přímé jednání
• Nepřímo působící
• Podmíněně platné- vliv prvků ekosystému (biogeocenóza) zesílený nebo oslabený působením jiných faktorů prostředí

Podle původu

• Abiotické- faktory neživé přírody:
  • klimatický
  • edafický (edafogenní)
  • orografický
  • chemikálie
  • fyzický: hluk, magnetická pole, tepelná vodivost a tepelná kapacita, radioaktivita, intenzita slunečního záření ***** hydrografický: hustota vody, proud, průhlednost atd.
    • pyrogenní: faktory ohně[ zdroj neuveden 824 dní] (Odum, 1975, 1986)
• Biotické
  • fytogenní- vliv rostlin
  • mykogenní- vliv hub
  • zoogenní- vliv zvířat
  • mikrobiogenní- vliv mikroorganismů
• Antropogenní (antropický) faktor:
  • V roce 1912 ruský vědec prof. G.F. Morozov ve své knize „Studie lesů“ definoval vliv člověka na přírodu jako samostatný environmentální faktor a rozdělil jej podle povahy vlivu na přírodní prostředí na přímý, nepřímý a podmíněný antropogenní vliv [Morozov, 1949].
  • Přímý antropogenní dopad– přímý vliv člověka na složky ekosystému (biogeocenóza). To zahrnuje sběr lesních plodů, hub, kácení stromů atd.
  • Nepřímý antropogenní vliv– vliv člověka prostřednictvím střední úrovně. To je změna hladiny podzemní vody, změna teplotní režim, radiační znečištění atd.
  • Podmíněný antropogenní dopad je vliv biotických a abiotické faktory, posílené nebo oslabené lidským vlivem.
  • V roce 1981 byla definice „Antropogenní faktor [antropogenní vliv] jakýkoli dopad na životní prostředí [přírodní] prostředí spojený s vědomou i nevědomou lidskou činností, vedoucí ke kvantitativním a kvalitativním změnám jeho složek [Popa, 1981].
  • V roce 2011 byla zveřejněna škála antropogenní digrese biogeocenóz (ekosystémů), vypracovaná na příkladu listnatých lesů stepního pásma, zahrnující 12 etap destrukce přírodního prostředí člověkem, ze stavu podmíněně nenarušených ekosystémů. do stadia úplné ztráty životních funkcí biogeocenózami [Popa, 2011].

Utrácením

• Zdroje
• Podmínky

Podle směru

• Vektorizováno
• Trvale-cyklické

• Mondominance
• Synergie
• Antagonismus
• Provokativnost

extrémní hodnoty

Životní křivka vytrvalé rostliny. Jednoleté rostliny nejsou schopny přejít do klidového stavu a jejich zóna života se shoduje se zónou vitální aktivity.

plastický

životní křivka body A zóny:

• Světové strany:
  • body minimální A maximum
  • tečka optimální
• zóny:
  • pásmo optimální
  • zóny pesimum
  • pásmo životně důležitá činnost
  • zóny mír
  • pásmo život

reakční norma

hojnost nebo četnost výskytu

Bibliografie

• Sahney, S., Benton, M.J. a Ferry, P.A. (2010). „Vazby mezi globální taxonomickou rozmanitostí, ekologickou rozmanitostí a expanzí obratlovců na souši“ (PDF). Biologie dopisy 6 (4): 544–547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024. PMID 20106856.
• David L. Hawksworth. Biodiverzita a ochrana v Evropě. - Springer, 2008. - S. 3390. - ISBN 1402068646..
• Bampton, M. "Anthropogenic Transformation" in Encyclopedia of Environmental Science, D. E. Alexander a R. W. Fairbridge, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Nizozemsko.
• Červ, Boris (2006-11-03). „Dopady ztráty biologické rozmanitosti na oceánské ekosystémové služby“. Věda 314 (5800): 787–790. DOI:10.1126/science.1132294. PMID 17082450.
• Morozov G.F. Výuka o lese. 7. vydání. M.: Goslesbumizdat, 1949. 455 s.
• Popa Yu.N Antropogenní transformace lesních biogeocenóz v Kodr z Moldavska. Autorský abstrakt. dis. Ph.D. biol. Vědy:03.00.16 - Ekologie. Krasnojarsk, 1981. s.6.
• Popa Yu.N. Obnova biogeocenóz v antropogenně přeměněných ekotopech stepního pásma: monografie. upravil člen-corr. NAS Ukrajiny, doktor biologie. věd, prof. A. P. Travleeva; Národní letecká univerzita. - Kyjev: Ukrajinský bestseller, 2011. - 437 s.

Faktory prostředí

Adaptace organismů na prostředí

Základní životní prostředí

Faktory prostředí

Organismus a prostředí

Přednáška 6. Základy autekologie. Organismus a prostředí

Autekologie studuje vztah mezi zástupci jednoho druhu a jeho prostředím. Na základě studia procesů adaptace druhů na prostředí (faktoriální ekologie). Ekologie člověka také studuje vliv (normalizaci) faktorů prostředí a jeho extrémní účinky na organismus.

Živý svět kolem nás se skládá z organismů, které se neustále rozmnožují. Jedna mšice může přes léto zanechat více než 300 milionů potomků. Schopnost neomezené reprodukce je vlastní. Neexistuje však neomezený růst počtu; hlavním limitem je nedostatek zdrojů. Pro rostliny - minerální soli, oxid uhličitý, voda, světlo. Pro zvířata - potrava, voda. zásoby těchto zdrojů brání reprodukci. Druhým omezovačem je vliv různých nepříznivých podmínek, které zpomalují růst a rozmnožování. Růst rostlin závisí na počasí. Reprodukci vodních obyvatel brzdí nízký obsah kyslíku ve vodě. Kromě toho dochází k likvidaci a smrti již vytvořených embryí nebo mladých jedinců. Například ne všechny žaludy vyklíčí. Vysokou plodností se vyznačují druhy, u kterých je úhyn jedinců v přírodě velmi vysoký.

Tělo, prožívající potřebu přílivu energie a informací, je zcela závislé na prostředí

Zákon - výsledky vývoje organismu jsou určeny poměrem jeho vnitřní rysy a vlastnosti prostředí, ve kterém se nachází.

Evoluční adaptace organismů na podmínky prostředí, vyjádřená změnami jejich vnějších a vnitřních vlastností - adaptace. Le Chatelierův princip: "Vývoj jakéhokoli systému jde směrem ke snižování potenciálního nebezpečí." Podle tohoto principu přispívá evoluce organismu k jeho adaptaci na měnící se vnější vlivy.

Faktory prostředí– to jsou určité podmínky a prvky prostředí, které mají specifický vliv na organismus.

Environmentální faktory: 1- abiotické. 2 – biotické. 3- antropogenní.

Abiotické faktory– soubor faktorů v anorganickém prostředí, které ovlivňují život a rozšíření živočichů a rostlin

Abiotické faktory

fyzikální chemická edafická (půda)

Biotické faktory– souhrn vlivů životní činnosti některých organismů na životní činnost jiných a také na neživé prostředí

Biotické faktory

vnitrodruhový mezidruhový vliv na

interakce interakce abiotické faktory

(společenstvi)

Komensalismus

(jedna výhoda)

Amensalismus

(jeden druh inhibuje růst druhého)

Antropogenní faktory– faktory generované člověkem a ovlivňující životní prostředí (znečištění, eroze půdy, ničení lesů atd.)

Obecná podstata působení faktorů prostředí.

V životním procesu je interakce organismů s jejich biotopem a jeho složkami mezi sebou založena na přenosu hmotnostních toků hmoty a jejich sloučenin, energií všech typů a informací mezi prvky systému. V souladu se zákonem zachování života od Yu N. Kurazhkovsky: „Život může existovat pouze v procesu pohybu toků hmoty, energie a informací přes živé tělo.“

Interakce organismu s jeho prostředím podléhá následujícím zákonům. Hlavní zákon optimální (tolerance). Liebigův zákon Vyjadřuje se tím, že jakýkoli faktor prostředí má určité limity pozitivního vlivu na tělo. Při vychýlení z těchto mezí se znaménko účinku mění na opačné Například zvířata špatně snášejí horko a silné mrazy; Sucho a vydatné deště jsou pro úrodu nepříznivé. Optimální křivky pro žádný faktor se nebudou pro různé druhy shodovat. Velbloudi a jerboi nesnášejí podmínky severních pouští a sobi a lumíci zase horké jižní. Řada druhů může žít v úzkém rozmezí optima, zatímco jiné mohou žít v širokém rozmezí. Rostlina netýkavka zemře, pokud ve vzduchu není vlhkost; Optimum a meze únosnosti nejsou po celou dobu života organismu konstantní. Optimum lze posunout (teplotní kalení).

V souladu s pravidlem optima pro organismus existuje rozmezí nejpříznivější (optimální) hodnoty faktoru. Za optimem existují zóny útlaku, které se mění v kritické body. Pro některé organismy má optimální zóna široký rozsah. Jmenují se - eurybionti(Řecky: široký, život). Organismy s úzkým rozsahem - stenobiontů(úzký).

Nazývá se rozsah hodnot faktorů (mezi kritickými body). ekologická valence. Synonymum valence tolerance.( lat tolerance - trpělivost), nebo plasticita (variabilita) pokud je prostředí relativně konstantní, málo proměnlivé, tak je v něm více stenobiontů (např. ve vodním prostředí). Pokud je prostředí dynamické, například voda-vzduch, eurybionti v něm mají větší šanci na přežití. Optimální zóna a ekologická valence jsou u teplokrevných živočichů širší.

Vliv teplotního faktoru. Pokud rozsah tolerance leží v širokém rozmezí (-5; +25), pak se takové organismy nazývají eurytermní, pokud úzké - stenotermní. Může být euryhalin (slanost)

Rýže. 1. Závislost životního potenciálu na intenzitě impakt faktoru

1. – zóna optima (komfort);

2. – zóna přípustné životní aktivity;

3. – zóna útlaku;

4. – zóna smrti.

Tolerance - schopnost těla tolerovat nepříznivé účinky jednoho nebo jiného faktoru prostředí.

Optimální zóna s bodem pohodlí (maximální bod životního potenciálu) - oblast optimální životní aktivity.

Zóny přípustné životní aktivity – hodnoty přípustných hodnot impaktního faktoru jsou oblastí běžné životní aktivity.

Zóny útlaku – zóny s velkými odchylkami faktoru od optima, ve kterých dochází v těle k útlumu životních funkcí.

Zóna smrti – meze tolerance pro impakt faktor se shodují s hodnotami minima a maxima faktoru, za kterými není existence organismu možná.

Je třeba vzít v úvahu, že některé faktory mohou zvýšit nebo zmírnit účinek jiných. Přebytečné teplo lze zmírnit nízkou vlhkostí vzduchu. . Zákon nezávislosti faktorů od V. R. Williamse: "Životní podmínky jsou rovnocenné, žádný z faktorů života nelze nahradit jiným"

2. zákon – limitující faktor. Nejvýznamnějším faktorem je ten, který se nejvíce odchyluje od optimálních hodnot. Faktor, který je v nedostatku nebo nadbytku (v blízkosti kritických bodů), negativně ovlivňuje tělo. Limitující faktory určují hranice rozšíření druhů - areál. Na nich závisí produktivita organismů a společenstev.

Pravidlo limitujícího faktoru v agronomii. Pokud v půdě chybí minerální soli (50 % fosforu, 20 % vápníku), bude sklizeň 5x menší. Pokud přidáte vápník, výtěžnost je 59 %.

Lidská činnost často porušuje všechny zákonitosti působení faktorů – ničení biotopu, narušení vodní a minerální výživy.

Zákon optima a limitujícího faktoru lze vyjádřit jedním zákonem W. Shelfordův zákon tolerance:„Omezujícím faktorem prosperity populace (organismu) může být minimální nebo maximální dopad na životní prostředí a rozmezí mezi nimi určuje míru odolnosti (mez tolerance) organismu vůči danému faktoru“

Environmentální faktory jsou:

Faktory prostředí

Faktory prostředí- vlastnosti stanoviště, které mají jakýkoli vliv na tělo. Lhostejné prvky prostředí, například inertní plyny, nejsou faktory prostředí.

Faktory prostředí vykazují značnou variabilitu v čase a prostoru. Například teplota se velmi liší na povrchu země, ale je téměř konstantní na dně oceánu nebo hluboko v jeskyních.

Stejný environmentální faktor má jiný význam v životě společně žijících organismů. Například solný režim půdy hraje primární roli v minerální výživě rostlin, ale většině suchozemských živočichů je lhostejný. Intenzita osvětlení a spektrální složení světla jsou nesmírně důležité v životě fototrofních organismů (většina rostlin a fotosyntetických bakterií), v životě heterotrofních organismů (houby, živočichové, významná část mikroorganismů) světlo nemá znatelný vliv na životní aktivitu.

Faktory prostředí mohou působit jako dráždivé látky, které způsobují adaptivní změny fyziologických funkcí; jako omezovače, které za daných podmínek znemožňují existenci určitých organismů; jako modifikátory, které určují morfoanatomické a fyziologické změny v organismech.

Na organismy nemají vliv statické, neměnné faktory, ale jejich režimů- sled změn za určitou dobu.

Klasifikace faktorů prostředí

Podle povahy dopadu

• Přímé jednání- přímo ovlivňující organismus, hlavně na metabolismus
• Nepřímo působící- ovlivňování nepřímo, prostřednictvím změn přímo působících faktorů (reliéf, expozice, nadmořská výška atd.)

Podle původu

• Abiotické- faktory neživé přírody:
  • klimatický: roční součet teplot, průměrná roční teplota, vlhkost, tlak vzduchu
  • edafický (edafogenní): mechanické složení půdy, prodyšnost půdy, kyselost půdy, chemické složení půdy
  • orografický: reliéf, nadmořská výška, strmost a sklon svahu
  • chemikálie: složení plynu vzduchu, složení solí vody, koncentrace, kyselost
  • fyzický: hluk, magnetická pole, tepelná vodivost a tepelná kapacita, radioaktivita, intenzita slunečního záření
• Biotické- související s činnostmi živých organismů:
  • fytogenní- vliv rostlin
  • mykogenní- vliv hub
  • zoogenní- vliv zvířat
  • mikrobiogenní- vliv mikroorganismů
• :
  • fyzický: využití jaderné energie, cestování ve vlacích a letadlech, vliv hluku a vibrací
  • chemikálie: používání minerálních hnojiv a pesticidů, znečištění zemských schránek průmyslovým a dopravním odpadem
  • biologický: Jídlo; organismy, pro které může být člověk životním prostředím nebo zdrojem potravy
  • sociální- souvisí se vztahy mezi lidmi a životem ve společnosti

Utrácením

• Zdroje- prvky prostředí, které tělo spotřebovává a snižuje jejich přísun v prostředí (voda, CO 2, O 2, světlo)
• Podmínky- prvky prostředí nespotřebované tělem (teplota, pohyb vzduchu, kyselost půdy)

Podle směru

• Vektorizováno- směrově se měnící faktory: zamokření, zasolování půdy
• Trvale-cyklické- se střídajícími se víceletými obdobími posilování a oslabování faktoru, například změna klimatu v souvislosti s 11letým slunečním cyklem
• Oscilační (impuls, fluktuace)- výkyvy v obou směrech od určité průměrné hodnoty (denní výkyvy teploty vzduchu, změny průměrného měsíčního úhrnu srážek v průběhu roku)

Vliv faktorů prostředí na tělo

Faktory prostředí neovlivňují tělo jednotlivě, ale v kombinaci, podle toho je jakákoli reakce těla určena multifaktoriálně. Integrální vliv faktorů se přitom nerovná součtu vlivů jednotlivých faktorů, protože mezi nimi jsou různé druhy interakce, které lze rozdělit do čtyř hlavních typů:

• Mondominance- jeden z faktorů potlačuje působení ostatních a jeho velikost má pro organismus rozhodující význam. Tak, úplná absence nebo přítomnost prvků minerální výživy v půdě v prudkém nedostatku nebo nadbytku brání normálnímu vstřebávání dalších prvků rostlinami.
• Synergie- vzájemné posílení několika faktorů díky pozitivní zpětné vazbě. Například vlhkost půdy, obsah dusičnanů a osvětlení, zatímco zlepšuje poskytování některého z nich, zvyšují účinek ostatních dvou.
• Antagonismus- vzájemné potlačení více faktorů v důsledku negativní zpětné vazby: nárůst populace saranče přispívá k úbytku potravních zdrojů a jeho populace klesá.
• Provokativnost- kombinace pozitivních a negativních vlivů na organismus, přičemž vliv druhého je zesílen vlivem prvního. Čím dříve tedy dojde k tání, tím více rostliny trpí následnými mrazy.

Vliv faktorů závisí také na povaze a aktuálním stavu organismu, proto mají na oba různé účinky odlišné typy, a na jednom organismu v různých fázích ontogeneze: nízká vlhkost je destruktivní pro hydrofyty, ale neškodná pro xerofyty; nízké teploty snášejí bez újmy dospělé jehličnany mírného pásma, ale jsou nebezpečné pro mladé rostliny.

Faktory se mohou částečně nahrazovat: při poklesu osvětlení se intenzita fotosyntézy nezmění, pokud se zvýší koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu, což se obvykle děje ve sklenících.

Výsledek vlivu faktorů závisí na době trvání a opakování jejich působení extrémní hodnoty po celou dobu života organismu a jeho potomků: krátkodobé expozice nemusí mít žádné následky, zatímco dlouhodobé prostřednictvím mechanismu přírodní výběr vést ke kvalitativním změnám.

Reakce těla na změny faktorů prostředí

Životní křivka vytrvalé rostliny. Jednoleté rostliny nejsou schopny přejít do klidového stavu a jejich zóna života se shoduje se zónou vitální aktivity.
Poznámka: 1 - optimální bod, 2 - minimální a maximální body, 3 - smrtící body

Organismy, zejména ty, které vedou připoutaný život, jako jsou rostliny nebo sedavý způsob života, se vyznačují plastický- schopnost existovat ve více či méně širokém spektru faktorů prostředí. Při různých hodnotách faktoru se však tělo chová jinak.

Podle toho se určí jeho hodnota, ve které bude tělo v nejpohodlnějším stavu - rychle roste, reprodukuje se a prokazuje konkurenční schopnosti. Jak se hodnota faktoru zvyšuje nebo snižuje oproti nejpříznivější, tělo začíná pociťovat depresi, která se projevuje oslabením jeho životních funkcí a při extrémních hodnotách faktoru může vést až ke smrti.

Graficky je ve formuláři znázorněna podobná reakce těla na změnu hodnot faktorů životní křivka(ekologická křivka), při rozboru můžeme některé vyzdvihnout body A zóny:

• Světové strany:
  • body minimální A maximum - extrémní hodnoty faktoru, při kterém je možná životně důležitá činnost organismu
  • tečka optimální - nejpříznivější hodnota faktoru
• zóny:
  • pásmo optimální - omezuje rozsah nejpříznivějších hodnot faktoru
  • zóny pesimum (horní a dolní) - rozsahy hodnot faktorů, ve kterých tělo zažívá silnou depresi
  • pásmo životně důležitá činnost - rozsah hodnot faktorů, ve kterých aktivně projevuje své životní funkce
  • zóny mír (horní a dolní) - extrémně nepříznivé hodnoty faktoru, při kterých organismus zůstává naživu, ale přechází do stavu klidu
  • pásmo život - rozsah hodnot faktorů, ve kterých organismus zůstává naživu

Za hranicemi životní zóny jsou smrtelné hodnoty faktoru, při kterém organismus není schopen existovat.

Změny, ke kterým v organismu dochází v rozmezí plasticity, jsou vždy fenotypové, zatímco genotyp kóduje pouze míru možných změn - reakční norma, která určuje míru plasticity organismu.

Na základě individuální životní křivky je také možné předpovědět životní křivku druhu. Jelikož je však druh komplexním nadorganismem sestávajícím z mnoha populací rozmístěných v různých biotopech s různými podmínkami prostředí, při posuzování jeho ekologie se nepoužívají zobecněná data pro jednotlivé jedince, ale pro celé populace. Na gradientu faktoru se ukládají zobecněné třídy jeho hodnot, které představují určité typy biotopů, a nejčastěji se berou v úvahu reakce prostředí. hojnost nebo četnost výskytu druh. V tomto případě bychom již neměli mluvit o křivce vitální aktivity, ale o distribuční křivce abundancí nebo frekvencí.

Sekce 1. Teoretické aspekty ekologie

Téma 1.1. Autoekologie (faktoriální ekologie)

Autoekologie je obor ekologie, který studuje vztah organismu k prostředí. Tato sekce je věnována studiu druhové rysy reakce živočišných a rostlinných organismů na faktory prostředí a životní styl druhu.

V rámci tohoto tématu dnes zvážíme následující otázky:

Hlavní prostředí existence organismů

Vzorce vlivu faktorů prostředí na živé organismy

Faktory prostředí a jejich klasifikace

Pojem „stanoviště“ se liší od pojmu „životní podmínky“ - soubor životně důležitých faktorů prostředí, bez kterých živé organismy nemohou existovat (světlo, teplo, vlhkost, vzduch, půda). Ostatní faktory prostředí, přestože mají významný vliv na organismy, pro ně nejsou životně důležité (např. vítr, přirozené a umělé ionizující záření, atmosférická elektřina atd.).

2 . Žádný organismus může existovat pouze v určitém teplotním rozsahu. Když je teplota prostředí příliš nízká nebo příliš vysoká, organismus umírá. Tam, kde se teplota blíží extrémům, jsou zástupci tohoto druhu vzácní, ale jak se teplota blíží průměrné hodnotě pro ně optimální, jejich počet se zvyšuje. Tento vzorec platí pro všechny ostatní faktor a, ovlivňující průběh některých životních procesů (vlhkost, síla větru, rychlost proudu atd.).

Pokud do grafu nakreslíte křivku, která charakterizuje rychlost určitého procesu (dýchání, pohyb, výživa atd.) v závislosti na jednom z faktorů prostředí (samozřejmě za předpokladu, že tento faktor ovlivňuje hlavní životní procesy), pak křivka bude téměř vždy zvonovitá (obr. 1). Takové křivky se nazývají křivky tolerance (z latinského tolerahtia – trpělivost). Poloha jejich vrcholu udává podmínky, které jsou pro daný proces optimální. Některé druhy se vyznačují křivkami s velmi ostrými vrcholy; to znamená, že rozsah optimálních podmínek pro ně je velmi úzký. Hladké křivky odpovídají širokému rozsahu tolerance, tedy odolnosti vůči danému faktoru.

Organismy s širokými hranicemi odolnosti vůči mnoha faktorům samozřejmě mají šanci se více rozšířit.

U rozšířených druhů populace, žijící v klimaticky odlišných zónách, se často ukazují jako nejlépe přizpůsobené konkrétně podmínkám dané oblasti. To je způsobeno jejich schopností vytvářet místní formy nebo ekotypy, vyznačující se různými limity odolnosti vůči teplotě, světlu nebo jiným faktorům.

Jako příklad uveďme ekotypy jednoho z druhů medúz. Jak víte, medúzy se pohybují vodou jako raketa - pomocí rytmických kontrakcí svaly, vytlačování vody z centrální dutiny. Optimální rychlost pulzace je 15-20 kontrakcí za minutu. Jedinci jednoho druhu medúz žijící v severních šířkách se pohybují stejnou rychlostí jako medúzy stejného druhu v jižních šířkách, i když teplota vody na severu může být o 20 C nižší. To znamená, že obě formy medúz se dokázaly nejlépe přizpůsobit místním podmínkám.

Zákon minima.

Intenzita jisté biologické procesyčasto se ukáže být citlivý na dvě a více environmentální faktory. V tomto případě bude rozhodující ten, který je dostupný v minimálním množství z hlediska potřeb těla. Toto jednoduché pravidlo poprvé formuloval zakladatel vědy minerální hnojiva německým chemikem a zemědělským chemikem Justusem Liebigem (1803-1873) a byl pojmenován zákon minima . Yu Liebig zjistil, že výnos rostlin může být omezen jedním ze základních nutričních prvků, pokud tento prvek v půdě chybí.

Různé faktory prostředí se mohou vzájemně ovlivňovat, tj. nedostatek jedné látky může vést k nedostatku jiných látek. Nedostatek vláhy v půdě například omezuje přísun všech ostatních látek nezbytných pro jejich výživu rostlinám. Obecně tedy zákon minima může být formulovat následovně : úspěšné přežití živých organismů závisí na souboru podmínek; omezujícím nebo omezujícím faktorem je jakýkoli stav prostředí, který se blíží nebo překračuje limit stability. organismy tohoto druhu.

Faktory prostředí. Prvky prostředí, které v živých organismech a jejich společenstvech vyvolávají adaptační reakce (adaptace), se nazývají environmentální faktory.

Podle původu a povahy působení, faktory prostředí klasifikováno: abiotické (prvky anorganické nebo neživé přírody); biotické (formy vzájemného působení živých bytostí); antropogenní ( všechny formy lidské činnosti, které ovlivňují živé věci rodina).

Abiotické faktory se dělí na fyzický , nebo klimatický (světlo, teplota vzduchu a vody, vlhkost vzduchu a půdy, vítr); edafický, nebo půda-země (mechanické složení půd, jejich chemické a fyzikální vlastnosti); místopisný, nebo orografický (vlastnosti terénu); chemikálie

Antropogenní (antropogenní) faktory jsou všechny formy činnosti lidské společnosti, které mění přírodu jako stanoviště živých organismů nebo přímo ovlivňují jejich životy. Vyčlenění antropogenních faktorů do samostatné skupiny je dáno tím, že v současnosti je osud zemské vegetace a všech aktuálně existujících druhů organismů prakticky v rukou lidské společnosti.

Faktory prostředí ovlivňují organismy různými způsoby. Mohou působit jako dráždivé látky, způsobující adaptivní změny fyziologických funkcí; Jak omezovače, způsobující nemožnost existence určitých organismů v daných podmínkách; Jak modifikátory,

/ ekologie 1 přednáška

Přednáška 1

ZÁKLADY EKOLOGIE

Předmět, úkoly a metody ekologie

Stanoviště a životní podmínky organismů

Faktory prostředí

Vzorce působení faktorů prostředí na organismus

Interakce faktorů prostředí

Vliv hlavních abiotických faktorů na živé organismy

Biotické prostředí.

Trofický (potravní) řetězec

Formy biotických vztahů.

Energetické cykly v ekosystémech

Předmět, úkoly a metody ekologie .Ekologie(řecky, oikos - obydlí, bydliště, logos - věda) - biologická věda o vztazích mezi živými organismy a jejich stanovišti. Tento termín byl navržen v roce 1866. Německý zoolog Ernst Haeckel.

Plocha(lat. oblast - oblast, prostor) - část povrchu země nebo vodní plochy, v níž jsou jedinci daného druhu (rodu, čeledi nebo určitého typu společenstva) rozmístěni a procházejí celým cyklem svého vývoje.

Ekologické objekty jsou převážně systémy nad úrovní organismů, tedy studium organizace a fungování supraorganismů: populace, biocenózy(komunity), biogeocenózy(ekosystémy) a biosféra obvykle. Jinými slovy, hlavním předmětem studia ekologie je ekosystémy, tj. jednotné přírodní komplexy tvořené živými organismy a jejich biotopem.

Populace- (lat. populus - lid, obyvatelstvo). seskupení jedinců stejného druhu, dlouhodobě obývající určitou část areálu, volně se křížící a relativně izolované od jiných skupin téhož druhu, se nazývá populace.

Pohled- skupina organismů, které mají společné rysy ve stavbě těla, fyziologii a metodách vztahu s prostředím, schopný vzájemného křížení za vzniku plodného potomstva, ale neschopný toho s organismy jiných druhů.

Biocenóza- soubor organismů obývajících ekosystém, vzájemně propojených metabolismem, energií a informacemi.

Biogeocenóza - ekosystému

Biosféra, podle definice V.I. Vernadského, toto je prostředí našeho života, toto je „příroda“, která nás obklopuje.

Biosférická složka města zahrnuje kromě lidí všechny typy zelených ploch a městské populace zvířat. (holubi, vrabci, vrány, kavky, vodní ptáci, zimující v rozmrzlých oblastech vodních ploch, krysy a myši, „domestikovaný“ hmyz, jako jsou mouchy, komáři, blechy a švábi, štěnice a konečně mikrobiální a virová populace vícepodlažních budov a městských bytů).

Domov teoretický a praktický úkol ekologie- odhalit obecné vzorce organizace života a na tomto základě rozvíjet zásady racionální použití přírodní zdroje v podmínkách rostoucího vlivu člověka na biosféru.

Nejdůležitější problém naší doby interakce mezi lidskou společností a přírodou, protože situace, která se vyvíjí ve vztahu mezi člověkem a přírodou, se často stává kritickou. Zásoby docházejí čerstvou vodu a nerostných surovin (ropa, plyn, neželezné kovy atd.), zhoršuje se stav půd, vodních a vzdušných nádrží, dochází k dezertifikaci rozsáhlých území a komplikuje se boj proti chorobám a škůdcům zemědělských plodin.

Antropogenní změny ovlivnil téměř všechny ekosystémy planety, složení plynu v atmosféře a energetickou bilanci Země. Znamená to, že lidská činnost se dostala do konfliktu s přírodou, což má za následek mnoho oblastí světa porušeno její dynamická rovnováha.

Pro řešení tyto globální problémy a především problémy intenzifikace a racionálního využívání, zachování a reprodukce biosférických zdrojů, ekologie spojuje ve vědeckém výzkumu úsilí všech odborníků v biologii. Spektrum environmentálních problémů zahrnuje také problémy environmentální výchova a vzdělání, morální, etické, filozofické a dokonce i právní otázky. V důsledku toho se ekologie stává věda nejen biologická, ale také sociální.

Ekologické metody se dělí na:

pole(studium života organismů a jejich společenstev v přírodních podmínkách, t.j. dlouhodobé pozorování v přírodě pomocí různých zařízení) a

experimentální(experimenty ve stacionárních laboratořích, kde je možné nejen variovat, ale i přísně kontrolovat vliv jakýchkoliv faktorů na živé organismy dle daného programu).

Ekologové přitom operují nejen biologické, ale i moderní fyzické a chemické metody , použití modelování biologických jevů, tedy rozmnožování v umělých ekosystémech různých procesů probíhajících v živé přírodě. Prostřednictvím simulace můžete studovat chování jakéhokoli systému za účelem vyhodnocení možné následky aplikace různých strategií a metod řízení zdrojů, tedy pro environmentální prognózy.

Je také široce používán ke studiu a předpovídání přírodních procesů. metoda matematické modelování . Takové modely ekosystémů jsou budovány na základě četných informací nashromážděných v terénních a laboratorních podmínkách.

Přitom správně postavené matematické modely Pomoc vidět, co které je obtížné nebo nemožné experimentálně otestovat. Kombinace terénních a experimentálních výzkumných metod umožňuje ekologovi objasnit všechny aspekty vztahu mezi živými organismy a četnými environmentálními faktory, které nejen obnoví dynamickou rovnováhu přírody, ale také spravují ekosystémy.

Stanoviště a životní podmínky organismů . Část přírody (soubor specifických abiotických a biotických podmínek), která přímo obklopuje živé organismy a má přímý nebo nepřímý vliv na jejich stav, růst, vývoj, rozmnožování, přežívání tzv. stanoviště.

Z konceptu" místo výskytu"Je třeba rozlišovat pojem" podmínky existence" - Tento soubor životně důležitých faktorů prostředí, bez kterých živé organismy nemohou existovat(světlo, teplo, vlhkost, vzduch, půda). Naproti tomu jiné faktory prostředí, přestože mají významný vliv na organismy, pro ně nejsou životně důležité (například vítr, přirozené a umělé ionizující záření, atmosférická elektřina atd.).

Faktory prostředí - Tento prvky prostředí, které v živých organismech a jejich společenstvech vyvolávají adaptační reakce (adaptace).

Podle původu a charakteru působení se faktory prostředí dělí na abiotické(prvky anorganické nebo neživé přírody), biotické(formy vzájemného působení živých bytostí) a antropogenní(všechny formy lidské činnosti, které ovlivňují živou přírodu).

Abiotické faktory děleno fyzický nebo klimatický(světlo, teplota vzduchu a vody, vlhkost vzduchu a půdy, vítr), edafický nebo půda-země(mechanické složení půd, jejich chemické a fyzikální vlastnosti), místopisný, nebo orografický(vlastnosti terénu), chemikálie(slanost vody, plynné složení vody a vzduchu, pH půdy a vody atd.).

Antropogenní (antropické) faktory- Tento všechny formy činnosti lidské společnosti, které mění přírodu jako stanoviště živých organismů nebo přímo ovlivňují jejich životy. Vyčlenění antropogenních faktorů do samostatné skupiny je dáno tím, že v současnosti je osud zemské vegetace a všech aktuálně existujících druhů organismů prakticky v rukou lidské společnosti.

Jeden a to samé faktor prostředí má jiný význam v životě společně žijících organismů. Například solný režim půdy hraje primární roli v minerální výživě rostlin, ale většině suchozemských živočichů je lhostejný. Intenzita světla a spektrální složení světla je výhradně důležité pro život fototrofních rostlin a v životě heterotrofních organismů (houby a vodní živočichové) nemá světlo znatelný vliv na jejich životní aktivitu.

Účinkují faktory prostředí na organismech jinak. Mohou působit jako dráždivé látky, které způsobují adaptivní změny fyziologické funkce; Jak omezovače, způsobující nemožnost existence určitých organismů v daných podmínkách; Jak modifikátory, určování morfologických a anatomických změn v organismech.

Vzorce působení faktorů prostředí na organismus . Reakce organismů na vliv abiotických faktorů. Vliv faktorů prostředí na živý organismus je velmi různorodý. Některé faktory mají silnější vliv, jiné slabší; některé ovlivňují všechny aspekty života, jiné ovlivňují konkrétní životní proces. Nicméně v povaze jejich působení na organismus a v reakcích živých bytostí lze identifikovat řadu obecných zákonitostí, které zapadají do určitého obecného schématu působení environmentálního faktoru na životní aktivitu organismu. Rozsah působení faktoru prostředí je omezen odpovídajícími extrémními prahovými hodnotami(minimální a maximální body), ve kterých je ještě možná existence organismu. Tyto body se nazývají dolní a horní hranice únosnosti (tolerance)živé bytosti ve vztahu ke konkrétnímu faktoru prostředí.

Nejlepší ukazatele životních funkcí těla- Tento tečka optimální . U většiny organismů urč optimální hodnotu faktor s dostatečnou přesností je často obtížný, takže je zvykem mluvit optimální zóna.

Extrémní stavy útlaku organismů s ostrým nedostatkem nebo přebytečný faktor, volal regionech pesimum nebo stres . V blízkosti kritických bodů lhát subletální velikost faktoru, A mimo zónu přežití - smrtící.

Tento vzorec reakce organismů na vliv faktorů prostředí nám umožňuje považovat jej za základní biologický princip: pro každý druh rostlin a živočichů existuje optimum, zóna normální životní aktivity, pesimální zóny a limity odolnosti ve vztahu ke každému environmentálnímu faktoru(Obr. 1)

7 6 2 1 3 5 8

1- optimální bod; 2-3 - optimální zóna ; 3-5 - 2-6 - meze únosnosti (tolerance); 5.8 - 6,7 - extrémní stavy útlaku organismů - oblasti pesimismu nebo stresu.

Různé druhy živých organismů se od sebe výrazně liší jak v poloze optima, tak v mezích únosnosti. Například polární lišky v tundře snesou kolísání teploty vzduchu v rozmezí cca 80°C (od +30 do -55°C), někteří teplovodní korýši snesou změny teploty vody v rozmezí ne více než 6°C (od 23 do 29°C) Sinice oscilatorium žijící na ostrově Jáva ve vodě o teplotě 64°C umírá při 68°C během 5-10 minut.

Organismy, k jehož existenci je to nezbytné přísně definované, relativně konstantní podmínky prostředí, volal stenobiont(řecky Stenos - úzký, bion - žijící) a ti, kteří žijí v široký rozsah variability prostředí, - eurybiont (řecky eurys - široký). V tomto případě mohou mít organismy stejného druhu úzkou amplitudu ve vztahu k jednomu faktoru a širokou amplitudu ve vztahu k jinému (například adaptabilita na úzký rozsah teplot a široký rozsah slanosti vody). Navíc stejná dávka faktoru může být pro jeden druh optimální, pro jiný pesimální a pro třetí za hranicí únosnosti.

Schopnost organismů adaptovat se na určitý rozsah variability faktorů životní prostředí volal ekologická plasticita. Tato vlastnost je jednou z nejdůležitějších vlastností všech živých věcí: regulací své životní činnosti v souladu se změnami podmínek prostředí získávají organismy schopnost přežít a zanechat potomstvo. Eurybiontní organismy jsou šetrné k životnímu prostředí nejflexibilnější, která jim poskytuje široké použití, A stenobiont, naopak se liší slabá ekologická plasticita a v důsledku toho obvykle mají omezené distribuční oblasti.

Interakce faktorů prostředí . Faktory prostředí působí na živý organismus společně a současně. V čem závisí působení jednoho faktoru protože s jakou silou a v jaké kombinaci působí současně další faktory. Tento vzor byl přijat jmenná interakce faktorů. Například teplo nebo mráz snáší snáze v suchém než vlhkém vzduchu. Rychlost odpařování vody z listů rostlin (transpirace) je mnohem vyšší, pokud je teplota vzduchu vysoká a počasí je větrné.

Nicméně, je-li hodnota alespoň jednoho z vit environmentální faktory blížící se na kritickou hodnotu nebo přesahuje to(pod minimem nebo nad maximem), pak i přes optimální kombinaci dalších podmínek, jednotlivci jsou v ohrožení života. Takové faktory se nazývají omezující(omezující).

Limitující faktoryživotní prostředí určit geografické rozšíření druhu. Pohyb druhu na sever tak může být omezen nedostatkem tepla a do oblastí pouští a suchých stepí - nedostatkem vlhkosti nebo příliš vysokými teplotami. Biotické vztahy mohou sloužit i jako faktor omezující rozšíření organismů, např. obsazení území silnějším konkurentem nebo nedostatek opylovačů pro kvetoucí rostliny. Identifikace omezujících faktorů a eliminace jejich vlivů, tedy optimalizace biotopu živých organismů, je důležitým praktickým cílem při zvyšování produktivity zemědělských plodin a produktivity domácích zvířat.

Vliv hlavních abiotických faktorů na živé organismy . Charakteristika světla jako faktoru prostředí. Živá příroda nemůže existovat bez světla, protože sluneční záření dopadající na zemský povrch je prakticky jediným zdrojem energie pro udržení tepelné rovnováhy planety. organická hmota fototrofní organismy biosféry, což v konečném důsledku zajišťuje utváření prostředí schopného uspokojovat životní potřeby všech živých bytostí.

Biologický efekt sluneční světlo závisí na jeho spektrálním složení, trvání, intenzitě, denní a sezónní frekvenci.

Solární radiace je elektromagnetické záření v širokém rozsahu vln, které tvoří spojité spektrum od 290 do 3000 nm.

Ultrafialové paprsky(UFL) kratší než 290 nm, škodlivé pro živé organismy, jsou absorbovány ozónovou vrstvou a nedostanou se na Zemi.

Pozemky jsou dosažitelné především infračervený(asi 50 % celkového záření) a viditelné (45%) spektrální paprsky. UV paprsky o vlnové délce 290-380 nm tvoří 5 % zářivé energie. Dlouhovlnné UV paprsky, které mají vysokou fotonovou energii, se vyznačují vysokou chemickou aktivitou. V malých dávkách mají silný baktericidní účinek, podporují syntézu některých vitamínů a pigmentů v rostlinách a vitamínu D u zvířat a lidí; Navíc u člověka způsobují opálení, což je ochranná reakce pokožky. Infračervené paprsky s vlnovými délkami většími než 710 nm mají tepelný účinek.

Z hlediska životního prostředí má největší význam viditelná oblast spektra.(390-710 nm), neboli fotosynteticky aktivní záření (PAR), které je absorbováno chloroplastovými pigmenty a je tak klíčové v životě rostlin. Zelené rostliny potřebují viditelné světlo pro tvorbu chlorofylu, tvorbu chloroplastové struktury; reguluje činnost stomatálního aparátu, ovlivňuje výměnu plynů a transpiraci, stimuluje biosyntézu bílkovin a nukleových kyselin a zvyšuje aktivitu řady enzymů citlivých na světlo. Světlo také ovlivňuje dělení a prodlužování buněk, růstové procesy a vývoj rostlin, určuje načasování kvetení a plodů a má formativní účinek.

Světelné podmínky na naší planetě jsou extrémně široké: od tak vysoce osvětlených oblastí, jako jsou vysočiny, pouště, stepi, až po soumrakové osvětlení ve vodních hlubinách a jeskyních.

Reakce organismů na denní rytmus osvětlení, vyjádřená změnami v procesech důvěry a vývoje, se nazývá fotoperiodismus. Pravidelnost a neustálá opakovatelnost tohoto jevu rok od roku umožňovala organismům v průběhu evoluce koordinovat své nejdůležitější životní procesy s rytmem těchto časových intervalů. Pod fotoperiodické ovládání Jsou umístěny téměř všechny metabolické procesy spojené s růstem, vývojem, životně důležitou činností a reprodukcí rostlin a zvířat.

Fotoperiodická reakce je charakteristická jak pro rostliny, tak pro a zvířata.

Sezónní rytmus u zvířat se nejzřetelněji projevuje ve změně opeření u ptáků a srsti u savců, frekvenci reprodukce a migrace, hibernaci některých zvířat atd.

Biologické rytmy jsou charakteristické i pro člověka. Cirkadiánní rytmy jsou vyjádřeny střídáním spánku a bdění, kolísáním tělesné teploty v rozmezí 0,7-0,8 °C (za svítání klesá, v poledne stoupá, večer dosahuje maxima a pak opět klesá, zvláště rychle po člověk usne ), cykly činnosti srdce a ledvin atd.

Živé organismy jsou schopny se pohybovat v čase, tj. mají biologické hodiny. Jinými slovy, mnoho organismů se vyznačuje schopností vnímat denní, slapové, měsíční a roční cykly, což jim umožňuje připravit se předem na nadcházející změny prostředí.

Teplotní limity života. Potřeba tepla pro existenci organismů je dána především tím, že všechny životní pochody jsou možné pouze na určitém tepelném pozadí, určeném množstvím tepla a délkou jeho působení. Teplota organismů a v důsledku toho rychlost a povaha všech procesů závisí na okolní teplotě. chemické reakce složky metabolismu.

Hranicí existence života jsou teplotní podmínky, za kterých nedochází k denaturaci bílkovin, nevratným změnám koloidních vlastností cytoplazmy, k narušení enzymové aktivity, k dýchání. Pro většinu organismů je tento teplotní rozsah od 0 do +500. Řada organismů však má specializované enzymatické systémy a jsou přizpůsobeny k aktivní existenci při teplotách za těmito limity.

Druhy, jejichž optimální životní podmínky jsou omezeny na oblast vysokých teplot, jsou klasifikovány jako ekologická skupina teplomilných(bakterie obývající termální prameny Kamčatky s teplotou vody 85-93°C, několik druhů zelených řas, krustové lišejníky, semena pouštních rostlin umístěná v horní horké vrstvě půdy. Teplotní limit zástupců živočišného světa obvykle nepřesahuje +55-58 °C (améby testate, háďátka, roztoči, někteří korýši, larvy mnoha dvoukřídlých).

Rostliny a živočichové, kteří zůstávají aktivní při teplotách od 0 do -8°C. odkazují na ekologická skupina kryofilů(Řecky Kryos - studený, led). Kryofilie je charakteristická pro mnoho bakterií, hub, lišejníků, členovců a dalších tvorů žijících v tundře, arktických a antarktických pouštích, vysokých horách, studených polárních vodách atd.

Zástupci většiny druhů živých organismů nemají schopnost aktivně termoregulovat své tělo. Jejich činnost závisí především na teplu přicházejícím zvenčí a tělesná teplota závisí na okolní teplotě. Takové organismy se nazývají poikilotermní (ektotermní). Poikilotermie je charakteristická pro všechny mikroorganismy, rostliny, bezobratlé a většinu strunatců.

Pouze v ptáků a savců teplo vznikající při intenzivním metabolismu slouží jako poměrně spolehlivý zdroj zvyšování tělesné teploty a její udržování na konstantní úrovni bez ohledu na okolní teplotu. Tomu napomáhá dobrá tepelná izolace vytvořená srstí, hustým opeřením a silnou vrstvou podkožní tukové tkáně. Takové organismy se nazývají homoiotermní (endotermní nebo teplokrevné). Endotermická vlastnost umožňuje vedení mnoha druhů zvířat (ledních medvědů, ploutvonožců, tučňáků atd.). aktivní životní styl při nízkých teplotách.

Speciální případ homeothermy - heterotermie- charakteristické pro zvířata, která v nepříznivých ročních obdobích hibernují nebo se dočasně stávají strnulými (gophery, ježci, netopýři, Sony atd.). Aktivní podporují vysoká teplota tělo a v případě nízká tělesná aktivita - snížena, což je doprovázeno zpomalením metabolických procesů a v důsledku toho nízkým přenosem tepla.

Ekologická role volů. Voda je nutná podmínka existence všech živých organismů na Zemi. Význam vody v životních procesech je dán tím, že je hlavním prostředím v buňce, kde probíhají metabolické procesy a slouží jako nejdůležitější počáteční, meziprodukt nebo konečný produkt biochemických reakcí.

Při studiu ekologické role vody vzít v úvahu Nejen Množství srážky, Ale A poměr jejich velikosti a odpařování. Oblasti, ve kterých výpar převyšuje roční srážky, se nazývají vyprahlá(suchý, vyprahlý). V vlhké (mokré) oblasti rostliny mají dostatek vody.

Vyšší suchozemské rostliny vedoucí vázaný způsob života jsou ve větší míře než zvířata závislé na zásobování substrátem a vzduchem vláhou. Existují tři hlavní skupiny rostlin:

Hygrofyty- rostliny nadměrně vlhkých stanovišť s vysokou vzdušnou a půdní vlhkostí. Nejtypičtějšími hygrofyty jsou bylinné rostliny a epifyty tropických deštných pralesů a spodních vrstev vlhkých lesů v různých klimatických pásmech. což jsou kulturní rostliny.

Xerofyty- rostliny suchých stanovišť, které snesou dlouhodobé sucho a přitom zůstávají fyziologicky aktivní. Jsou to rostliny pouští, suchých stepí, savan, suchých subtropů, písečných dun a suchých, silně vyhřívaných svahů.

Skupina xerofytů zahrnuje sukulenty- rostliny se šťavnatými, masitými listy nebo stonky obsahujícími vysoce vyvinuté vodonosné pletivo. Existují listové sukulenty (agáve, aloe, mláďata, rozchodník) a stonkové, u kterých jsou listy redukované a nadzemní části jsou zastoupeny dužnatými stonky (kaktusy, některé mléky, skluzavky aj.).

Sukulenty jsou omezeny hlavně na suché oblasti Střední Ameriky, Jižní Afriky a Středomoří.

Mezofyty zaujímají střední pozici mezi hygrofyty a xerofyty. Vyskytují se v mírně vlhkých oblastech s mírně teplými podmínkami a poměrně dobrým zásobením minerální výživou. Mezi mezofyty patří rostliny luk, bylinných lesů, listnáče a keře z oblastí mírně vlhkého podnebí, stejně jako většina kulturních rostlin a plevelů. Mezofyty se vyznačují vysokou ekologickou plasticitou, což jim umožňuje přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí.

Adaptace živočichů na vodní režim. Způsoby regulace vodní bilance u zvířat jsou rozmanitější než u rostlin. Lze je rozdělit na behaviorální, morfologické a fyziologické.

Mezi behaviorální adaptace patří vyhledávání vodních ploch, výběr stanovišť, kopání děr atd. V dírách se vlhkost vzduchu blíží 100 %, což snižuje odpařování skrz kůži a šetří vlhkost v těle.

K morfologickým metodám udržování normální vodní bilanci zahrnují formace, které podporují zadržování vody v těle; jedná se o schránky suchozemských měkkýšů, nepřítomnost kožních žláz a keratinizace krycí vrstvy plazů, chitinizovaná kutikula hmyzu atd.

Fyziologické adaptace pro regulaci vodního metabolismu lze rozdělit do tří skupin:

1) schopnost řady druhů tvořit metabolickou vodu a spokojit se s vlhkostí dodávanou potravou (mnoho hmyzu, drobných pouštních hlodavců);

Člověk v prostředí je na jedné straně objektem vzájemného působení faktorů prostředí, na druhé straně má sám na prostředí vliv. Z tohoto pohledu se člověk a lidstvo jako celek vyznačuje důležitými vlastnostmi. Důležitá vlastnostčlověka jako environmentálního faktoru spočívá v informovanosti, cílevědomosti a masivním působení na přírodu.[...]

Žádný biologické druhy má omezené energetické zdroje, což omezuje jeho dopad na životní prostředí. Například zelené rostliny využívají energii Slunce, konzumenti využívají část energie organických látek tvořených organismy předchozí trofické úrovně. Lidstvo v procesu práce a intelektuální činnost rozšiřuje škálu dostupných zdrojů energie až k využití jaderných a termonukleárních reakcí. To lidem umožnilo překonat přirozené limity růstu jejich počtu.[...]

Nárůst počtu obyvatel, zásobování energií a technického vybavení lidí vytváří předpoklady pro osídlení jakýchkoli ekologických nik. Lidstvo představuje jediný druh na Zemi s celosvětovým rozšířením. Tím se z člověka stává faktor životního prostředí s globálním rozšířením vlivu.[...]

Díky svému vlivu na všechny hlavní složky biosféry zasahuje vliv lidstva i do nejvzdálenějších ekologických zón planety, příkladem je nález DDT v játrech tučňáků a tuleňů odchycených v Antarktidě, kde insekticidy nikdy nebyly; použitý [...].

V důsledku práce si člověk kolem sebe vytváří umělý životní prostor. Přirozené ekosystémy jsou nahrazovány ekosystémy antropogenními, ve kterých je naprosto dominantním faktorem člověk.[...]

V důsledku lidské činnosti dochází ke změnám ve fyzickém prostředí – plynné složení vzduchu, kvalita vody a potravin, klima, proudění sluneční energie a další faktory, které ovlivňují zdraví a výkonnost lidí. V odchýlení extrémní podmínky na umělou tvorbu a údržbu se vynakládá mnoho úsilí a peněz optimální podmínkyživotní prostředí.[...]

Měřítko interakce moderní společnost nejsou určeny přírodou biologické potřebyčlověka, ale neustále se zvyšující úrovní technického a sociálního rozvoje. Lidská technická síla dosáhla měřítka úměrného biosférickým procesům. Například stavební a těžební zařízení ročně přesunou na zemský povrch více materiálu, než vynesou do moře všechny světové řeky v důsledku vodní eroze. Lidská činnost na planetě mění klima a ovlivňuje složení atmosféry a Světového oceánu.[...]

V A. Vernadskij v první polovině dvacátého století předpověděl vývoj biosféry a její přechod do noosféry – sféry rozumu. Definujeme-li současnou etapu vývoje biosféry a lidské společnosti, můžeme říci, že technologické a antropogenní procesy hrají stále důležitější roli.[...]

Složitá hierarchická organizace živé přírody obsahuje obrovské rezervy seberegulace. K uvolnění těchto rezerv je nezbytný kompetentní zásah do procesů probíhajících v biosféře. Strategie takového zásahu může být určena ekologií na základě výdobytků přírodních a společenských věd.

Bez naplnění břicha jídlem,

Dvacáté století je žvýkání samo

A seká, kácí strom života,

Jako nemilosrdný dřevorubec...

Skvělá mysl! Zakažte to

Odřízněte alespoň poslední větev.

Mnoho typů lidských činností lze považovat za zvláštní environmentální faktory, které se nazývají antropogenní; rozsah působení antropogenních faktorů se stává srovnatelným s působením geologických sil; Biosféra reaguje na vliv antropogenních faktorů snížením počtu druhů, vyčerpáním genofondu populací, změnou směru přirozeného výběru a vymíráním druhů.

Planeta jako celek, biosféra a společnost jsou ekologicky nedělitelné, proto environmentální problémy působí jako univerzální lidské. V každém regionu se však projevují a řeší po svém, v závislosti na typu ekosystémů, konkrétních fyzickogeografických a socioekonomických podmínkách. Na druhou stranu místní environmentální situace, i když jsou důležité, lze jen úspěšně řešit s přihlédnutím ke globálnímu přístupu.

1. Na konci kenozoické éry došlo v řadě oblastí planety k důležitým klimatickým změnám – začalo ochlazování a vysychání. To vedlo k tomu, že lesy byly nahrazeny otevřenými prostranstvími. Živé organismy, které dříve žily v lesních houštinách a pod vlivem faktorů prostředí přešly na život na volném prostranství, získaly nové vlastnosti a vlastnosti: rozvinula se stavební činnost (hraboši, pískomilové); kočovný způsob života, vznikla migrace, zvětšila se velikost stáda (ve stádě lesní zvěře, losů, je pouze 20-30 hlav a obyvatelé prostranství, jeleni, se shromažďují v tisícových stádech). Noční způsob života byl nahrazen denním, hierarchické vazby ve stádě se staly složitějšími a strážní funkce začal střídavě vykonávat každý člen. Předpokládá se, že předci člověka – lesní zvířata – se v nových podmínkách ocitli ve složitých podmínkách. Mezi hlavní patřily: vymizení mnoha rostlin tropického pralesa, které sloužily jako potrava, nemožnost predace kvůli nedostatku tesáků a drápů jako prostředků útoku a obrany; pomalá rychlost pohybu ve srovnání s většinou čtyřnohých zvířat stejné velikosti; nízká porodnost, délka vývoje mláďat.

To vedlo u lidských předků, kteří si osvojili pozemský způsob života, k rozvoji znaků lidské rasy - vzpřímené chůze, zvýšené složitosti činnosti nářadí, zlepšení stavby ruky a zvýšené složitosti nervové činnosti. Z geologického hlediska se tak stalo poměrně nedávno.

Úspěch v boji o existenci mohl být zajištěn pouze díky výrazné převaze mentálních schopností ve srovnání se všemi zvířaty, která útočila na pračlověka nebo mohla být jejich kořistí. Přírodní výběr podporoval vývoj lidského mozku.

Nejranější bezprostřední předchůdci nebo dokonce zástupci nejstarších lidí - australopitéci - měli již poměrně ploché tváře, obočí vyčnívaly dopředu a významnou část obličeje zabírala mohutná spodní čelist. Žili v otevřených prostorách a měli složitou hierarchii. Právě mezi Australopitheky vznikla činnost nástroje jako forma biologické adaptace a jako nová etapa evoluce. Vědci se domnívají, že první kamenný nástroj byl vyroben asi před třemi miliony let. Obrázek 30 ukazuje pazourkové nástroje zpracované různými technologiemi.

V této fázi začalo stádo předlidí získávat rysy lidské společnosti a pralidé začali získávat rysy lidí. Vznikly různé způsoby komunikace, rozvinula se denní aktivita a člověk začal používat oheň.

Použití ohně je prvním antropogenním faktorem, který vedl k prvním nepříznivým následkům pro živé organismy.

Už neandrtálci si postavili obydlí - chatrče pro 10-12 lidí a naučili se žít v jakémkoli klimatu.

Rozvoj zemědělství (obrázek 31) a domestikace zvířat (obrázek 32) byly doprovázeny odlesňováním, pastvou a sběrem potravy, což vedlo ke změnám v ekosystémech.

Před 8,5 tisíci lety byla provedena první tavba kovu (Catal Huyuk, jižní Turecko). Začal rozvoj řemesel a poté průmyslu.

Novou etapou v interakci společnosti a přírody byl vznik měst, růst technického vybavení člověka, rozvoj řemesel, umění a knihtisku.

Člověk získal schopnost univerzálně ovládnout svět, přetvářet přírodu (ukázka stolu - svitku (obr. 33), charakterizující v obrácené podobě etapy působení člověka na přírodu).

2. Lidská činnost nabyla globálního charakteru a stala se zvláštním, supermocným environmentálním faktorem existence živých tvorů v biosféře.

Lidé zmenšují plochy obsazené přírodními ekosystémy. 9¸12 % povrchu půdy je oráno, 22¸25 % jsou zcela nebo částečně obdělávané pastviny. 458 rovníků – to je délka silnic na planetě; 24 km na každých 100 km 2 - taková je hustota silnic. Jen v průmyslových zemích mizí podle OSN ročně více než tři tisíce km 2 krajiny pod betonem budovaných dálnic, osad a letišť.

Lidé konzumují sushi produkty, čímž se snižuje podíl přirozených konzumentů.

Biomasa lidstva a domácích zvířat je 15¸20 % biomasy suchozemských zvířat (stav z roku 1980). Lidé a domácí zvířata však spotřebují 1/4 rostlinné produkce sushi.

Člověk vyčerpává zásoby energie nashromážděné ve „slepých uličkách“ biosféry.

Moderní lidstvo spotřebovává potenciální energii biosféry 10x rychleji, než je akumulováno činností organismů, které na Zemi vážou sluneční energii.

Člověk využívá zdroje Země a znečišťuje biosféru: těží asi 100 miliard tun rudy, fosilních paliv a dalších surovin, což je 25 tun na každého obyvatele planety. 96¸98 % vytěžených surovin jde do odpadu. Na obyvatele velká města tvoří 1 tuna odpadu (potraviny a domácnost). 6 miliard tun pevného odpadu ročně vyhozeného do oceánů. Každý rok se do biosféry dostane 69–90 milionů tun ropy a ropných produktů a do atmosféry se dostane 20 miliard tun oxidu uhličitého. V důsledku spalování paliva se zvyšuje koncentrace olova v ovzduší a půdě, do atmosféry se dostávají oxidy síry a dusíku, které s vodou tvoří kyselé deště.

Zvyšuje se fyzické znečištění biosféry – hluk, teplo, světlo, radioaktivní. Zvyšuje se prašnost ovzduší.

3. Vliv antropogenních faktorů vyvolává reakce biologických systémů.

a) Úhyn jedinců a snížení počtu obyvatel.

Na silnicích pod koly vozidel hynou losi, jeleni, srnci a divočáci, ptáci a hmyz. Polní práce vedou k úhynu tetřívků, zajíců a křepelek ve větší míře než lov.

Miliony stěhovavých ptáků jsou spáleny v plynových světlicích, které spalují odpadní plyny z produkce ropy. Zvířata hynou v ropných skvrnách, na drátech a podpěrách elektrického vedení (orli stepní, hrobaři, orli skalní, užovky ušatí aj.), při polykání plastových předmětů plovoucích v moři (mořské želvy), v rybářských sítích (delfíni, tuleni ).

b) Porušení ontogeneze organismů.

Znečišťující látky (oxid siřičitý, fluor a fluorovodík, chloridy a oxid dusičitý) jsou pro rostliny nejnebezpečnější, způsobují popáleniny a při vysokých koncentracích úhyn rostlin i jedinců. Oxid siřičitý a kyselina sírová vznikající z oxidu siřičitého se spolu s dalšími látkami dostávají do půdy a snižují její úrodnost. Mění se kyselost půdy, což potlačuje činnost bakterií a snižuje počet žížal. Nejnebezpečnější znečišťující látkou je ropa.

Znečišťující látky ovlivňují embrya a vyvíjející se embrya, otravují je, způsobují deformace a abnormality ve vývoji těla, dysfunkci gonád a orgánů, dysfunkci nervového systému.

Mají různé znečišťující látky působící současně kumulativní účinek? účinek mědi na rostliny se zvyšuje v přítomnosti solí olova; měď zesiluje účinek záření, naopak soli barya, manganu a hořčíku takový účinek oslabují.

Vlivem škodlivin se zkracuje délka života, zejména u dlouhověkých druhů, které mohou akumulovat nebezpečné koncentrace škodlivin v těle.

c) Narušení populačních jevů.

Mění se struktura populace - poměr mužů a žen, jedinců různých generací; počet je snížen na takové limity, že je narušeno hledání manželských partnerů. Vlivem znečištění životního prostředí dochází k narušení reprodukčních cyklů (asynchronní vývoj zárodečných buněk u samců a samic), snižuje se počet březích samic i počet mláďat ve vrhu a zvyšuje se úmrtnost novorozenců. Stanoviště druhu se rozpadají, oblasti stanovišť se zmenšují a malé ostrovy stanovišť jsou izolovány.

d) Změna ekosystému.

Snížení počtu druhů snižuje složitost ekosystému; ztráta některých druhů může vést k propuknutí jiných; dominantní druhy mohou být potlačeny a jejich místo zaujmou nově vysazené druhy; ničí se mezidruhové vztahy: predátor-kořist, opylovač - opylovaná rostlina, symbiotické vztahy. Smrt jednoho rostlinného druhu může vést k úhynu 5¸7 až 30¸35 souvisejících živočišných druhů, zejména bezobratlých. Světelné, zvukové a chemické znečištění narušují zavedené signalizační systémy v přirozeném společenství mezi druhy. V důsledku změn ve struktuře společenstva je narušena jeho stabilita a dochází k masivním početním výskytům zpravidla bezobratlých živočichů. Před našima očima tak probíhá gigantické vyčerpání genofondu biosféry v důsledku vymírání druhů, snižování jejich populační diverzity a počtu jedinců ve všech populacích, které se napříč územím zmenšují. Každý den z tohoto počtu nenávratně mizí jeden druh živočicha a každý týden mizí jeden druh rostliny. Dnes připadá na každého obyvatele planety pouze 25 ptáků a do roku 2000 se tento poměr ještě sníží.

Přírodní zdroje nezbytné pro přežití lidstva a udržitelný rozvoj jsou stále více ničeny nebo vyčerpávány. Potřeba těchto zdrojů přitom rychle roste. Pokud bude současná míra degradace půdy pokračovat, bude během příštích 20 let zničena třetina světové orné půdy. Stejně tak se do konce tohoto století (při současném tempu odlesňování) zmenší zbývající plocha nevykácených tropických pralesů na polovinu. Během tohoto období se očekává, že počet obyvatel Země vzroste jedenapůlkrát – z něco málo přes 5 miliard na téměř 6 miliard lidí.

Ukázalo se, že rovnováha biosférických procesů, narušená ekonomickou činností člověka, se obnovuje pomaleji než kdykoli předtím. Adaptační mechanismy biosféry fungují „na doraz“. Genofond biosféry se vyčerpává, což vytváří hrozbu nepředvídatelných evolučních důsledků.

4. Mnoho vědců charakterizuje současnou environmentální situaci jako „ekologickou krizi“, „krizi přírodního prostředí“.

Environmentální problémy jsou klasifikovány jako globální a ovlivňují jak svět jako celek, tak jeho jednotlivé regiony a země.

Řešení environmentálních problémů – zejména zachování genofondu biosféry – je stále naléhavější.

Lidstvo a každý člověk, každý z nás musí rozpoznat krizovou situaci a předložit myšlenky, které zachrání život na planetě.