مشاريع الشبكة في مجال التربية البيئية. العوامل البيئية ، الأنماط العامة لعملها على الكائنات الحية

الأنماط العامة لعمل العوامل البيئية على الكائنات الحية

المبلغ الإجمالي العوامل البيئية، يؤثر على الجسم أو التكاثر الحيوي ، بشكل كبير ، وبعضها معروف ومفهوم جيدًا ، على سبيل المثال ، درجة حرارة الماء والهواء ، وتأثير الآخرين ، على سبيل المثال ، التغيرات في قوة الجاذبية ، بدأ مؤخرًا فقط تدرس. على الرغم من التنوع الكبير في العوامل البيئية ، يمكن تمييز عدد من الانتظامات في طبيعة تأثيرها على الكائنات الحية وفي استجابات الكائنات الحية.

قانون الأمثل (التسامح)

وفقًا لهذا القانون ، الذي صاغه أولاً دبليو شيلفورد ، للتكاثر الحيوي ، أو كائن حي أو مرحلة معينة من تطوره ، هناك مجموعة من القيمة الأكثر ملاءمة (الأمثل) للعامل. خارج المنطقة المثلى ، هناك مناطق قمع تتحول إلى نقاط حرجةبعده يكون الوجود مستحيلاً.

عادة ما تكون الكثافة السكانية القصوى محصورة في المنطقة المثلى. المناطق المثلى لمختلف الكائنات الحية ليسوا متشابهين. بالنسبة للبعض ، لديهم نطاق كبير. هذه الكائنات تنتمي إلى المجموعة يوريبيونتس(اليوناني euri - واسع ؛ السير - الحياة).

تسمى الكائنات الحية ذات المدى الضيق من التكيف مع العوامل ستينوبيونتس(ستينوس يوناني - ضيق).

تسمى الأنواع التي يمكنها البقاء على نطاق واسع من درجات الحرارة دائم الحرارة، وأولئك الذين لا يستطيعون العيش إلا في نطاق ضيق من قيم درجات الحرارة - شد الحرارة.

القدرة على العيش في ظروف ذات ملوحة مختلفة للمياه تسمى يورياليني، على أعماق مختلفة - eurybacity، في الأماكن ذات الرطوبة المختلفة للتربة - eurygyricityإلخ. من المهم التأكيد على أن المناطق المثلى فيما يتعلق بالعوامل المختلفة تختلف ، وبالتالي فإن الكائنات الحية تظهر تمامًا قدراتها المحتملة إذا كان النطاق الكامل للعوامل يحتوي على القيم المثلى بالنسبة لهم.

غموض تأثير العوامل البيئية على وظائف مختلفةالكائن الحي

يؤثر كل عامل بيئي على وظائف الجسم المختلفة بطرق مختلفة. قد يكون الخيار الأمثل لبعض العمليات قمعيًا للآخرين. على سبيل المثال ، درجة حرارة الهواء من + 40 إلى + 45 درجة مئوية في الحيوانات ذوات الدم البارد تزيد بشكل كبير من معدل عمليات التمثيل الغذائي في الجسم ، ولكنها في نفس الوقت تمنع النشاط الحركي ، مما يؤدي في النهاية إلى السبات الحراري. بالنسبة للعديد من الأسماك ، تكون درجة حرارة الماء ، والتي تعتبر مثالية لنضوج منتجات التكاثر ، غير مواتية للتبويض.

تتسق دورة الحياة ، التي يؤدي فيها الجسم في فترات زمنية معينة بشكل أساسي وظائف معينة (التغذية ، والنمو ، والتكاثر ، وإعادة التوطين ، وما إلى ذلك) ، دائمًا مع التغيرات الموسمية في مجموع العوامل البيئية. في الوقت نفسه ، يمكن للكائنات الحية المتحركة تغيير موائلها من أجل التنفيذ الناجح لجميع احتياجات حياتها.

مجموعة متنوعة من الاستجابات الفردية للعوامل البيئية

غالبًا ما تتغير قدرة التحمل والنقاط الحرجة ومناطق نشاط الحياة الأمثل والطبيعي طوال دورة حياة الأفراد. يتم تحديد هذا التباين من خلال الصفات الوراثية والعمر والجنس والاختلافات الفسيولوجية. على سبيل المثال ، البالغين من أسماك الكارب في المياه العذبة وأنواع الأسماك التي تشبه الفرخ ، مثل الكارب ، وسمك البايك الأوروبي الشائع ، وما إلى ذلك ، قادرون تمامًا على العيش في مياه خلجان البحار الداخلية ذات الملوحة تصل إلى 5-7 جم / لتر ، ولكن مناطق تفريخها تقع فقط في المناطق عالية التحلية ، بالقرب من مصبات الأنهار ، لأن بيض هذه الأسماك يمكن أن يتطور بشكل طبيعي عندما لا تزيد ملوحة الماء عن 2 جم / لتر. لا يمكن أن تعيش يرقات سرطان البحر مياه عذبة، ولكن تم العثور على البالغين في منطقة مصبات الأنهار ، حيث تخلق وفرة المواد العضوية التي يحملها تدفق النهر قاعدة غذائية جيدة. تعد فراشة عثة الطاحونة - إحدى الآفات الخطيرة التي تصيب الدقيق ومنتجات الحبوب - ضرورية للحياة أدنى درجة حرارةبالنسبة لليرقات -7 درجة مئوية ، وللأشكال البالغة -22 درجة مئوية ، وللبيض -27 درجة مئوية. يعد خفض درجة حرارة الهواء إلى -10 درجة مئوية قاتلاً لليرقات ، ولكنه ليس خطيرًا على أشكال وبيض البالغين من هذا النوع. وبالتالي ، فإن التسامح البيئي المتأصل في النوع ككل يتضح أنه أوسع من تحمل كل فرد في مرحلة معينة من تطوره.

الاستقلال النسبي لتكيف الكائنات الحية مع العوامل البيئية المختلفة

لا تعني درجة تحمل الكائن الحي لعامل معين وجود تسامح مماثل فيما يتعلق بعامل آخر. الأنواع التي يمكن أن توجد في نطاق واسع ظروف درجة الحرارة، قد لا تكون قادرة على تحمل التقلبات الكبيرة في ملوحة المياه أو رطوبة التربة. بعبارة أخرى ، يمكن أن تكون الأنواع شديدة الحرارة هي stenohaline أو stenohygric. تسمى مجموعة من التحمل البيئي (الحساسيات) لعوامل بيئية مختلفة الطيف البيئي للأنواع.

تفاعل العوامل البيئية

يمكن أن تتغير منطقة التحمل الأمثل وحدود التحمل فيما يتعلق بأي عامل من عوامل البيئة اعتمادًا على قوة ومجموعة العوامل الأخرى التي تعمل في وقت واحد. يمكن لبعض العوامل أن تزيد أو تقلل من قوة العوامل الأخرى. على سبيل المثال ، يمكن تخفيف الحرارة الزائدة إلى حد ما عن طريق انخفاض رطوبة الهواء. يمكن إيقاف ذبول النبات عن طريق زيادة كمية الرطوبة في التربة وخفض درجة حرارة الهواء ، وبالتالي تقليل التبخر. يمكن تعويض النقص في الضوء لعملية التمثيل الضوئي للنبات عن طريق زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، لا ينتج عن ذلك إمكانية تبادل العوامل. لا يمكن استبدالها. سيؤدي الغياب التام للضوء إلى الموت السريع للنبات ، حتى لو كانت رطوبة التربة وكمية جميع العناصر الغذائية الموجودة فيها مثالية. يسمى العمل المشترك لعدة عوامل ، حيث يتم تعزيز تأثير تأثيرها بشكل متبادل التعاضد. يظهر التآزر بوضوح في تركيبات المعادن الثقيلة (النحاس والزنك والنحاس والكادميوم والنيكل والزنك والكادميوم والزئبق والنيكل والكروم) ، وكذلك الأمونيا والنحاس والمواد الخافضة للتوتر السطحي الاصطناعية. مع التأثير المشترك لأزواج هذه المواد ، يزداد تأثيرها السام بشكل كبير. نتيجة لذلك ، حتى التركيزات الصغيرة من هذه المواد يمكن أن تكون قاتلة للعديد من الكائنات الحية. مثال على التآزر يمكن أن يكون أيضًا زيادة خطر التجميد أثناء الصقيع ريح شديدةمن الطقس الهادئ.

على عكس التآزر ، يمكن التمييز بين بعض العوامل التي يقلل تأثيرها من قوة التأثير الناتج عن التأثير. يتم تقليل سمية الزنك وأملاح الرصاص في وجود مركبات الكالسيوم وحمض الهيدروسيانيك في وجود أكسيد الحديد وأكسيد الحديدوز. تسمى هذه الظاهرة عداوة. في نفس الوقت ، معرفة المادة التي لها تأثير عدائي على ملوث معين ، يمكن للمرء أن يحقق انخفاضًا كبيرًا في تأثيره السلبي.

حكم الحد من العوامل البيئية وقانون الحد الأدنى

يكمن جوهر قاعدة الحد من العوامل البيئية في حقيقة أن العامل الذي هو في حالة نقص أو زيادة تؤثر سلبًا على الكائنات الحية ، بالإضافة إلى أنه يحد من إمكانية إظهار قوة عمل العوامل الأخرى ، بما في ذلك تلك الموجودة في الأمثل. على سبيل المثال ، إذا كانت التربة تحتوي بوفرة على جميع العوامل البيئية الكيميائية أو الفيزيائية الضرورية للنبات باستثناء عامل واحد ، فإن نمو النبات وتطوره سيعتمد بدقة على حجم هذا العامل. تحدد العوامل المحددة عادة حدود توزيع الأنواع (السكان) ونطاقاتها. تعتمد إنتاجية الكائنات الحية والمجتمعات عليها.

إن قاعدة العوامل المقيدة للبيئة جعلت من الممكن الوصول إلى تبرير ما يسمى "قانون الحد الأدنى". من المفترض لأول مرة أن قانون الحد الأدنى قد صاغه المهندس الزراعي الألماني ج. من البيئة التي توجد عادة بكميات كافية ، ولكن في تلك التي تتميز بتركيزات قليلة (البورون ، والنحاس ، والحديد ، والمغنيسيوم ، وما إلى ذلك). على سبيل المثال ، عجز يقلل البورون بشدة من مقاومة النباتات للجفاف.

في التفسير الحديثيبدو هذا القانون بالطريقة الآتية: يتم تحديد قدرة الكائن الحي على التحمل من خلال الحلقة الأضعف في سلسلة احتياجاته البيئية. أي أن الإمكانيات الحيوية للكائن الحي محدودة بالعوامل البيئية ، وكميتها وجودتها قريبة من الحد الأدنى الضروري لكائن حي معين. مزيد من الحد من هذه العوامل يؤدي إلى حتى موت الكائن الحي.

القدرات التكيفية للكائنات الحية

حتى الآن ، أتقنت الكائنات الحية أربعة موائل رئيسية ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا في الظروف الفيزيائية والكيميائية. هذا هو الماء ، والهواء ، بيئة التربة، وكذلك البيئة ، وهي الكائنات الحية نفسها. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على الكائنات الحية في طبقات من المواد العضوية والعضوية المعدنية الموجودة في أعماق الأرض ، في المياه الجوفية والمياه الارتوازية. وهكذا ، تم العثور على بكتيريا معينة في الزيت المترسب على أعماق تزيد عن كيلومتر واحد. وهكذا ، فإن مجال الحياة لا يشمل فقط طبقة التربة ، ولكن يمكنه ، في ظل ظروف مواتية ، أن ينتشر إلى عمق أكبر قشرة الأرض. في هذه الحالة ، فإن العامل الرئيسي الذي يمنع الاختراق إلى أعماق الأرض هو على ما يبدو درجة حرارة البيئة ، والتي تزداد مع زيادة العمق من سطح التربة. يُعتقد أنه عند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية ، يكون نشطًا الحياة مستحيلة.

يتم استدعاء تكيفات الكائنات الحية مع العوامل البيئية التي تعيش فيها الاقتباسات. التكيفات هي أي تغييرات في بنية ووظائف الكائنات الحية تزيد من فرص بقائها على قيد الحياة. يمكن اعتبار القدرة على التكيف إحدى الخصائص الرئيسية للحياة بشكل عام ، لأنها تمكن الكائنات الحية من البقاء والتكاثر بشكل مستدام. تظهر التعديلات بتنسيق مراحل مختلفة: من الكيمياء الحيوية للخلايا وسلوك الكائنات الحية الفردية إلى بنية وعمل المجتمعات والأنظمة البيئية بأكملها.

الأنواع الرئيسية للتكيفات على مستوى الكائن الحي هي كما يلي:

· البيوكيميائية - تتجلى في عمليات داخل الخلايا ، قد تتعلق بالتغيرات في أداء الإنزيمات أو عددها الإجمالي ؛

· فسيولوجي - على سبيل المثال ، زيادة معدل التنفس ومعدل ضربات القلب مع الحركة الشديدة ، وزيادة التعرق مع زيادة درجة الحرارة في عدد من الأنواع ؛

· شكلي- سمات بنية وشكل الجسم المرتبطة بطريقة الحياة وبيئتها ؛

· سلوكي - على سبيل المثال ، بناء الأعشاش والجحور من قبل بعض الأنواع ؛

· جيني - تسريع أو تباطؤ التطور الفردي ، مما يساهم في البقاء في ظل الظروف المتغيرة.

تتكيف الكائنات الحية بسهولة مع تلك العوامل البيئية التي تتغير بشكل واضح وثابت.

يعود تاريخ المعرفة البيئية إلى قرون عديدة. كان الناس البدائيون بالفعل بحاجة إلى معرفة معينة بالنباتات والحيوانات ، وطريقة حياتهم ، والعلاقات مع بعضهم البعض ومع البيئة. كجزء من التطوير الشامل علوم طبيعيةكان هناك أيضًا تراكم للمعرفة التي تنتمي الآن إلى مجال العلوم البيئية. كنظام مستقل منعزل ، برزت البيئة في القرن التاسع عشر.

تم إدخال مصطلح علم البيئة (من اليونانية البيئية ، والشعارات - التدريس) إلى العلم من قبل عالم الأحياء الألماني إرنست هيكل.

في عام 1866 ، كتب في عمله "المورفولوجيا العامة للكائنات الحية" أن هذا هو "... مجموع المعرفة المتعلقة باقتصاديات الطبيعة: دراسة مجمل علاقة الحيوان ببيئته ، وكلاهما عضوية وغير عضوية ، وقبل كل شيء علاقاتها الودية أو العدائية مع تلك الحيوانات والنباتات التي تتعامل معها بشكل مباشر أو غير مباشر. يشير هذا التعريف البيئة إلى العلوم البيولوجية. في بداية القرن العشرين. تشكيل - تكوين نهج النظمأدى تطوير عقيدة المحيط الحيوي ، وهو مجال واسع من المعرفة ، والذي يتضمن العديد من المجالات العلمية لكل من الدورات الطبيعية والإنسانية ، بما في ذلك البيئة العامة ، إلى انتشار وجهات نظر النظام البيئي في علم البيئة. أصبح النظام البيئي هو الهدف الرئيسي للدراسة في علم البيئة.

النظام البيئي هو مجموعة من الكائنات الحية التي تتفاعل مع بعضها البعض ومع بيئتها من خلال تبادل المادة والطاقة والمعلومات بطريقة تجعل هذا النظام الوحيد مستقرًا لفترة طويلة.

تطلب التأثير المتزايد للإنسان على البيئة توسعًا جديدًا في حدود المعرفة البيئية. في النصف الثاني من القرن العشرين. أدى التقدم العلمي والتكنولوجي إلى عدد من المشكلات التي حظيت بمكانة المشكلات العالمية ، وبالتالي ، في مجال رؤية البيئة ، قضايا التحليل المقارن للأنظمة الطبيعية والتي من صنع الإنسان والبحث عن طرق لحلها. ظهر التعايش المتناغم والتنمية بشكل واضح.

وفقًا لذلك ، كان هيكل العلوم البيئية متمايزًا ومعقدًا. الآن يمكن تمثيلها كأربعة فروع رئيسية ، والتي تنقسم أكثر: علم البيئة ، علم البيئة ، علم البيئة البشرية ، علم البيئة التطبيقي.

وبالتالي ، يمكننا تعريف علم البيئة كعلم حول القوانين العامة لعمل النظم البيئية لمختلف الأنظمة ، ومجموعة من القضايا العلمية والعملية للعلاقة بين الإنسان والطبيعة.

2. العوامل البيئية ، تصنيفها ، أنواع تأثيرها على الكائنات الحية

يتعرض أي كائن حي في الطبيعة لتأثير مجموعة متنوعة من مكونات البيئة الخارجية. تسمى أي خصائص أو مكونات بيئية تؤثر على الكائنات بالعوامل البيئية.

تصنيف العوامل البيئية. العوامل البيئية (العوامل البيئية) متنوعة ، لديها طبيعة مختلفةوعمل محدد. تتميز المجموعات التالية من العوامل البيئية:

1. اللاأحيائية (العوامل طبيعة جامدة):

أ) المناخ - ظروف الإضاءة ، وظروف درجة الحرارة ، وما إلى ذلك ؛

ب) إديافيك (محلي) - إمدادات المياه ، ونوع التربة ، والتضاريس ؛

ج) أوروغرافيك - الهواء (الرياح) والتيارات المائية.

2. العوامل الحيوية هي جميع أشكال تأثير الكائنات الحية على بعضها البعض:

نباتات نباتية. حيوانات النباتات. نباتات الفطر. الكائنات الحية الدقيقة للنباتات. الحيوانات الحيوانات. حيوانات الفطر. الكائنات الحية الدقيقة للحيوانات. فطر عيش الغراب. الكائنات الحية الدقيقة للفطر. الكائنات الحية الدقيقة الكائنات الحية الدقيقة.

3. العوامل البشرية هي جميع أشكال نشاط المجتمع البشري التي تؤدي إلى تغيير في موائل الأنواع الأخرى أو تؤثر بشكل مباشر على حياتها. إن تأثير هذه المجموعة من العوامل البيئية يتزايد بسرعة من سنة إلى أخرى.

أنواع تأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية. تؤثر العوامل البيئية على الكائنات الحية بطرق مختلفة. قد يكونوا:

المهيجات التي تساهم في ظهور التغيرات التكيفية (التكيفية) الفسيولوجية والكيميائية الحيوية (السبات ، والحيوية الضوئية) ؛

المحددات التي تغير التوزيع الجغرافي للكائنات بسبب استحالة الوجود في هذه الظروف ؛

المعدلات التي تسبب تغيرات مورفولوجية وتشريحية في الكائنات الحية ؛

إشارات تشير إلى تغيرات في العوامل البيئية الأخرى.

الأنماط العامة للعوامل البيئية:

نظرًا للتنوع الشديد في العوامل البيئية ، فإن الأنواع المختلفة من الكائنات الحية ، التي تعاني من تأثيرها ، تستجيب لها بطرق مختلفة ، ومع ذلك ، يمكن تحديد عدد من القوانين العامة (أنماط) لعمل العوامل البيئية. دعونا نتناول بعضًا منهم.

1. قانون الأمثل

2. قانون البيئة الفردية للأنواع

3. قانون العامل المحدود

4. قانون العمل المبهم

3. أنماط عمل العوامل البيئية على الكائنات الحية

1) حكم أمثل. بالنسبة لنظام بيئي ، كائن حي أو مرحلة معينة منه

التنمية ، هناك مجموعة من القيمة الأكثر ملاءمة للعامل. أين

العوامل المفضلة الكثافة السكانية القصوى. 2) التسامح.

تعتمد هذه الخصائص على البيئة التي تعيش فيها الكائنات الحية. لو هي

مستقر في

إنها فرصة أكبر لبقاء الكائنات الحية.

3) قاعدة تفاعل العوامل. قد تزيد بعض العوامل أو

التخفيف من تأثير العوامل الأخرى.

4) حكم العوامل المحددة. عامل ناقص أو

يؤثر الفائض سلبًا على الكائنات الحية ويحد من إمكانية الظهور. الخضوع ل

عمل العوامل الأخرى. 5) الضوئية. تحت ضوئية

فهم رد فعل الجسم على طول اليوم. استجابة لتغير الضوء.

6) التكيف مع إيقاع الظواهر الطبيعية. التكيف مع اليومية و

الإيقاعات الموسمية ، وظواهر المد والجزر ، وإيقاعات النشاط الشمسي ،

مراحل القمر والظواهر الأخرى التي تتكرر بشكل دوري صارم.

إك. التكافؤ (اللدونة) - قدرة المنظمة. التكيف مع العوامل البيئية. بيئة.

أنماط عمل العوامل البيئية على الكائنات الحية.

العوامل البيئية وتصنيفها. من المحتمل أن تكون جميع الكائنات الحية قادرة على التكاثر والتشتت غير المحدود: حتى الأنواع التي تعيش نمط حياة مرتبط بها على الأقل مرحلة تنموية واحدة تكون فيها قادرة على التوزيع النشط أو السلبي. و لكن في نفس الوقت تكوين الأنواعالكائنات الحية التي تعيش في مختلف المناطق المناخيةلا يختلط: كل منهم لديه مجموعة معينة من أنواع الحيوانات والنباتات والفطريات. ويرجع ذلك إلى الحد من التكاثر المفرط واستيطان الكائنات الحية بواسطة حواجز جغرافية معينة (البحار وسلاسل الجبال والصحاري وما إلى ذلك) ، والعوامل المناخية (درجة الحرارة ، والرطوبة ، وما إلى ذلك) ، وكذلك العلاقات بين الأنواع الفردية.

اعتمادًا على طبيعة وخصائص الإجراء ، تنقسم العوامل البيئية إلى لا أحيائية وأحيائية وبشرية (بشرية).

العوامل اللاأحيائية هي مكونات وخصائص الطبيعة غير الحية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية الفردية ومجموعاتها (درجة الحرارة ، الضوء ، الرطوبة ، تكوين الغاز في الهواء ، الضغط ، تكوين الملح في الماء ، إلخ).

مجموعة منفصلة من العوامل البيئية تشمل أشكال مختلفةالأنشطة الاقتصادية البشرية التي تغير حالة موطن أنواع مختلفة من الكائنات الحية ، بما في ذلك الإنسان نفسه ( العوامل البشرية). نسبيًا فترة قصيرةالوجود البشري محيط، لقد غيرت أنشطتها بشكل جذري وجه كوكبنا وكل عام يتزايد هذا التأثير على الطبيعة. قد تظل شدة بعض العوامل البيئية مستقرة نسبيًا على مدى فترات تاريخية طويلة من تطور المحيط الحيوي (على سبيل المثال ، الإشعاع الشمسي ، والجاذبية ، وتكوين الملح لمياه البحر ، وتكوين الغاز في الغلاف الجوي ، وما إلى ذلك). معظمهم لديهم شدة متغيرة (درجة الحرارة ، الرطوبة ، إلخ). تعتمد درجة التباين لكل من العوامل البيئية على خصائص موائل الكائنات الحية. على سبيل المثال ، يمكن أن تختلف درجة الحرارة على سطح التربة اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الوقت من السنة أو اليوم والطقس وما إلى ذلك ، بينما في المسطحات المائية على أعماق تزيد عن بضعة أمتار لا توجد تقريبًا أي انخفاضات في درجات الحرارة.

يمكن أن تكون التغييرات في العوامل البيئية:

دوري ، اعتمادًا على الوقت من اليوم ، والموسم ، وموقع القمر بالنسبة إلى الأرض ، وما إلى ذلك ؛

غير دورية ، على سبيل المثال ، الانفجارات البركانية ، والزلازل ، والأعاصير ، وما إلى ذلك ؛

يتم توجيهها خلال فترات تاريخية مهمة من الزمن ، على سبيل المثال ، التغيرات في مناخ الأرض المرتبطة بإعادة توزيع نسبة مناطق اليابسة والمحيطات.

يتكيف كل كائن حي باستمرار مع مجموعة كاملة من العوامل البيئية ، أي البيئة ، وينظم عمليات الحياة وفقًا للتغيرات في هذه العوامل. الموطن عبارة عن مجموعة من الظروف التي يعيش فيها أفراد ومجموعات وتجمعات من الكائنات الحية.

أنماط تأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية. على الرغم من حقيقة أن العوامل البيئية متنوعة للغاية ومختلفة في طبيعتها ، فقد لوحظ بعض أنماط تأثيرها على الكائنات الحية ، وكذلك ردود فعل الكائنات الحية على عمل هذه العوامل. تكيفات الكائنات الحية مع الظروف البيئية تسمى التكيفات. يتم إنتاجها على جميع مستويات تنظيم المادة الحية: من الجزيئية إلى التكاثر الحيوي. التكيفات غير متسقة ، لأنها تتغير في عملية التطور التاريخي للأنواع الفردية ، اعتمادًا على التغيرات في شدة تأثير العوامل البيئية. يتكيف كل نوع من الكائنات الحية مع ظروف معينة للوجود بطريقة خاصة: لا يوجد نوعان متشابهان في تكيفهما (قاعدة الفردية البيئية). لذلك ، فإن الخلد (سلسلة الحشرات) والفأر الخلد (سلسلة القوارض) يتكيفان مع الوجود في التربة. لكن الخلد يحفر الممرات بمساعدة أطرافه الأمامية ، ويحفر الجرذ الخلد بقواطعه ، ويطرد التربة برأسه.

لا يعني التكيف الجيد للكائنات مع عامل معين نفس التكيف مع الآخرين (قاعدة الاستقلال النسبي للتكيف). على سبيل المثال ، الأشنات ، التي يمكن أن تستقر على ركائز فقيرة في المواد العضوية (مثل الصخور) وتتحمل فترات الجفاف ، حساسة للغاية لتلوث الهواء.

هناك أيضًا قانون الأمثل: كل عامل له تأثير إيجابي على الجسم فقط ضمن حدود معينة. مواتية للكائنات من نوع معين ، تسمى شدة تأثير العامل البيئي المنطقة المثلى. كلما انحرفت شدة تأثير عامل بيئي معين عن العامل الأمثل في اتجاه أو آخر ، كلما زاد تأثيره الاكتئابي الواضح على الكائنات الحية (المنطقة المتشائمة). تسمى قيمة شدة تأثير العامل البيئي ، والتي بموجبها يصبح وجود الكائنات الحية مستحيلاً ، الحدود العليا والسفلى للقدرة على التحمل (النقاط الحرجة للحد الأقصى والأدنى). تحدد المسافة بين حدود التحمل التكافؤ البيئي لنوع معين فيما يتعلق بعامل أو آخر. لذلك ، التكافؤ البيئي هو نطاق شدة تأثير عامل بيئي يمكن فيه وجود نوع معين.

يتم الإشارة إلى التكافؤ البيئي الواسع للأفراد من نوع معين فيما يتعلق بعامل بيئي معين بالبادئة "يورو-". وبالتالي ، فإن الثعالب القطبية هي حيوانات قادرة على تحمل درجات الحرارة ، حيث يمكنها تحمل التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة (في حدود 80 درجة مئوية). بعض اللافقاريات (الإسفنج ، والكيلتشاكيف ، وشوكيات الجلد) هي كائنات حية ، لذلك تستقر من المنطقة الساحلية إلى أعماق كبيرة ، وتتحمل تقلبات ضغط كبيرة. الأنواع التي يمكن أن تعيش في مجموعة واسعة من تقلبات العوامل البيئية المختلفة تسمى eurybiontyms. التكافؤ البيئي الضيق ، أي عدم القدرة على تحمل التغيرات الكبيرة في عامل بيئي معين ، تدل عليه البادئة "steno-" (على سبيل المثال ، stenothermal ، stenobatni ، stenobiontny إلخ).

يعتمد الحد الأقصى وحدود قدرة الكائن الحي على التحمل فيما يتعلق بعامل معين على شدة عمل الآخرين. على سبيل المثال ، في الطقس الجاف والهادئ ، من الأسهل تحمل درجات الحرارة المنخفضة. لذلك ، يمكن أن يتحول الحد الأقصى والحد الأقصى لتحمل الكائنات الحية فيما يتعلق بأي عامل بيئي في اتجاه معين ، اعتمادًا على قوة وتوليفة العوامل الأخرى (ظاهرة تفاعل العوامل البيئية).

لكن التعويض المتبادل للعوامل البيئية الحيوية له حدود معينة ولا يمكن استبدال أي منها بأخرى: إذا تجاوزت شدة عمل عامل واحد على الأقل حدود التحمل ، يصبح وجود النوع مستحيلًا ، على الرغم من الكثافة المثلى لـ عمل الآخرين. وبالتالي ، فإن قلة الرطوبة تمنع عملية التمثيل الضوئي حتى مع الإضاءة المثلى وتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

يُطلق على العامل ، الذي تتجاوز شدته حدود التحمل ، مقيدًا. تحدد العوامل المحددة منطقة توزيع الأنواع (النطاق). على سبيل المثال ، انتشار العديد من أنواع الحيوانات في الشمال يعوقه نقص الحرارة والضوء ، إلى الجنوب بسبب نقص الرطوبة.

وبالتالي ، فإن وجود وازدهار نوع معين في موطن معين يرجع إلى تفاعله مع مجموعة كاملة من العوامل البيئية. الكثافة غير الكافية أو المفرطة لعمل أي منها أمر مستحيل لازدهار ووجود الأنواع الفردية.

العوامل البيئية هي أي مكونات للبيئة تؤثر على الكائنات الحية ومجموعاتها ؛ وهي مقسمة إلى غير حيوي (مكونات ذات طبيعة غير حية) ، وأحيائية (أشكال مختلفة من التفاعل بين الكائنات الحية) وبشرية (أشكال مختلفة من النشاط الاقتصادي البشري).

تكيفات الكائنات الحية مع الظروف البيئية تسمى التكيفات.

أي عامل بيئي له حدود معينة فقط من التأثير الإيجابي على الكائنات الحية (قانون الأمثل). تسمى حدود شدة تأثير العامل ، والتي بموجبها يصبح وجود الكائنات الحية مستحيلاً ، الحدود العليا والسفلى للقدرة على التحمل.

قد يختلف الحد الأقصى والحد الأقصى لتحمل الكائنات الحية فيما يتعلق بأي عامل بيئي في اتجاه معين ، اعتمادًا على كثافة وتوليفة العوامل البيئية الأخرى (ظاهرة تفاعل العوامل البيئية). لكن التعويض المتبادل بينهما محدود: لا يمكن استبدال أي عامل حيوي بآخر. يُطلق على العامل البيئي الذي يتجاوز حدود التحمل العامل المقيد ؛ فهو يحدد نطاق نوع معين.

اللدونة البيئية للكائنات الحية

اللدونة البيئية للكائنات (التكافؤ البيئي) - درجة قدرة الأنواع على التكيف مع التغيرات في العامل البيئي. يتم التعبير عنها من خلال مجموعة قيم العوامل البيئية التي يحتفظ فيها نوع معين بنشاط حيوي طبيعي. كلما كان النطاق أوسع ، زادت اللدونة البيئية.

الأنواع التي يمكن أن توجد مع انحرافات صغيرة للعامل عن الأمثل تسمى عالية التخصص ، والأنواع التي يمكنها تحمل التغيرات الكبيرة في العامل تسمى على نطاق واسع.

يمكن اعتبار اللدونة البيئية من حيث علاقتها بعامل واحد وفيما يتعلق بمجموعة من العوامل البيئية. يُشار إلى قدرة الأنواع على تحمل تغييرات كبيرة في بعض العوامل من خلال المصطلح المقابل مع البادئة "evry":

Eurythermal (البلاستيك لدرجة الحرارة)

Eurygoline (ملوحة الماء)

Eurythotic (البلاستيك إلى الضوء)

Eurygyric (البلاستيك للرطوبة)

Euryoic (البلاستيك في الموطن)

Euryphagic (البلاستيك إلى الغذاء).

الأنواع التي تكيفت مع التغييرات الصغيرة في هذا العامل يتم تحديدها من خلال المصطلح مع البادئة "الجدار". تُستخدم هذه البادئات للتعبير عن الدرجة النسبية للتسامح (على سبيل المثال ، في الأنواع الخاملة للحرارة ، تكون درجة الحرارة البيئية المثلى والحرارة متقاربة).

الأنواع ذات اللدونة البيئية الواسعة فيما يتعلق بمجموعة من العوامل البيئية هي eurybionts ؛ الأنواع ذات القدرة الفردية المنخفضة على التكيف - stenobionts. تميز Eurybiontness و istenobiontness أنواع مختلفةتكيفات الكائنات الحية من أجل البقاء. إذا تطورت eurybionts لفترة طويلة في ظروف جيدة ، فقد تفقد اللدونة البيئية وتطور سمات stenobiont. الأنواع التي توجد بها تقلبات كبيرة في العامل تكتسب مرونة بيئية متزايدة وتصبح eurybionts.

على سبيل المثال ، هناك المزيد من stenobionts في البيئة المائية ، لأنها مستقرة نسبيًا في خصائصها واتساع تقلبات العوامل الفردية صغيرة. في بيئة جوية-أرض أكثر ديناميكية ، تسود eurybionts. تتمتع الحيوانات ذوات الدم الحار بتكافؤ بيئي أوسع من الحيوانات ذوات الدم البارد. تميل الكائنات الحية الصغيرة والكبيرة إلى طلب ظروف بيئية أكثر اتساقًا.

تنتشر Eurybionts على نطاق واسع ، ويضيق Stenobiont النطاقات ؛ ومع ذلك ، في بعض الحالات ، بسبب تخصصهم العالي ، يمتلك Stenobionts أراضي شاسعة. على سبيل المثال ، أوسبري آكل الأسماك هو ضيقة نموذجية ، ولكن فيما يتعلق بالعوامل البيئية الأخرى ، فهو يوريبيونت. بحثًا عن الطعام الضروري ، يكون الطائر قادرًا على تغطية مسافات طويلة أثناء الطيران ، لذلك فهو يحتل مساحة كبيرة.

اللدونة - قدرة الكائن الحي على الوجود في نطاق معين من قيم العامل البيئي. يتم تحديد اللدونة بمعدل التفاعل.

وفقًا لدرجة اللدونة فيما يتعلق بالعوامل الفردية ، يتم تقسيم جميع الأنواع إلى ثلاث مجموعات:

Stenotopes هي أنواع يمكن أن توجد في نطاق ضيق من قيم العوامل البيئية. على سبيل المثال ، معظم نباتات الغابات الاستوائية الرطبة.

Eurytopes هي أنواع بلاستيكية واسعة النطاق قادرة على تطوير موائل مختلفة ، على سبيل المثال ، جميع الأنواع العالمية.

تحتل بلاد الرافدين موقعًا وسيطًا بين المناظير و eurytopes.

يجب أن نتذكر أن نوعًا ما يمكن أن يكون ، على سبيل المثال ، منضدة وفقًا لعامل واحد و eurytope وفقًا لعامل آخر ، والعكس صحيح. على سبيل المثال ، يعتبر الشخص منظارًا إلكترونيًا بالنسبة لدرجة حرارة الهواء ، ولكنه عبارة عن منظار ضيق من حيث محتوى الأكسجين فيه.

جماد و طبيعة، النباتات والحيوانات والبشر المحيطة ، يسمى الموطن. تسمى مجموعة المكونات الفردية للبيئة التي تؤثر على الكائنات الحية العوامل البيئية.

وفقًا لطبيعة المنشأ ، يتم تمييز العوامل اللاأحيائية والحيوية والبشرية المنشأ.

العوامل غير الحيوية - هذه هي خصائص الطبيعة غير الحية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية.

العوامل الحيوية - هذه كلها أشكال من تأثير الكائنات الحية على بعضها البعض. في وقت سابق ل العوامل الحيويةيُعزى أيضًا تأثير الإنسان على الكائنات الحية ، ولكن في الوقت الحالي يتم تمييز فئة خاصة من العوامل التي يولدها الإنسان.

العوامل البشرية - هذه جميع أشكال نشاط المجتمع البشري التي تؤدي إلى تغيير في الطبيعة كموطن وأنواع أخرى وتؤثر بشكل مباشر على حياتهم.

وبالتالي ، فإن كل كائن حي يتأثر بالطبيعة غير الحية ، والكائنات الحية من الأنواع الأخرى ، بما في ذلك البشر ، والتي بدورها تؤثر على كل من هذه المكونات.

قوانين تأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية

على الرغم من تنوع العوامل البيئية والطبيعة المختلفة لأصلها ، إلا أن هناك بعض القواعد والأنماط العامة لتأثيرها على الكائنات الحية.

لحياة الكائنات الحية ، من الضروري وجود مجموعة معينة من الشروط. إذا كانت جميع الظروف البيئية مواتية ، باستثناء حالة واحدة ، فإن هذا الشرط هو الذي يصبح حاسمًا لحياة الكائن الحي المعني. إنه يحد (يحد) من تطور الكائن الحي ، لذلك يطلق عليه العامل المحدد . في البداية ، وجد أن تطور الكائنات الحية محدود بسبب نقص أي مكون ، على سبيل المثال ، الأملاح المعدنية ، الرطوبة ، الضوء ، إلخ. في منتصف القرن التاسع عشر ، كان الكيميائي العضوي الألماني J. Liebig أول من أثبت تجريبيًا أن نمو النبات يعتمد على عنصر المغذيات الموجود بكمية ضئيلة نسبيًا. وقد أطلق على هذه الظاهرة اسم قانون الحد الأدنى (قانون ليبيج).

في الصياغة الحديثة ، يبدو قانون الحد الأدنى على هذا النحو: يتم تحديد قدرة الكائن الحي على التحمل من خلال الحلقة الأضعف في سلسلة احتياجاته البيئية. ومع ذلك ، كما اتضح لاحقًا ، ليس فقط النقص ، ولكن أيضًا زيادة عامل ما يمكن أن يحد ، على سبيل المثال ، من موت المحصول بسبب الأمطار ، والإفراط في تشبع التربة بالأسمدة ، وما إلى ذلك. المفهوم القائل بأن الحد الأقصى ، إلى جانب الحد الأدنى ، يمكن أن يكون أيضًا عاملاً مقيدًا تم تقديمه بعد 70 عامًا من Liebig بواسطة عالم الحيوان الأمريكي W. Shelford ، الذي صاغ قانون التسامح . وفقًا لقانون التسامح ، يمكن أن يكون العامل المحدد لازدهار السكان (الكائن الحي) هو الحد الأدنى والحد الأقصى للتأثير البيئي ، ويحدد النطاق بينهما مقدار التحمل (حد التسامح) أو التكافؤ البيئي لـ الكائن الحي لهذا العامل.

النطاق المناسب للعامل البيئي يسمى منطقة الأمثل (الحياة الطبيعية). كلما زاد انحراف العامل عن المستوى الأمثل ، زاد هذا العامل تثبيط النشاط الحيوي للسكان. هذا النطاق يسمى منطقة القهر. القيم القصوى والدنيا المسموح بها للعامل هي نقاط حرجة لا يمكن بعدها وجود كائن أو مجموعة.

مبدأ العوامل المحددة صالح لجميع أنواع الكائنات الحية - النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة وينطبق على كل من العوامل اللاأحيائية والحيوية.

وفقًا لقانون التسامح ، يتبين أن أي فائض من المادة أو الطاقة هو مصدر للتلوث.

يتغير حد تحمل الكائن الحي أثناء الانتقال من مرحلة تطور إلى أخرى. في كثير من الأحيان ، تكون الكائنات الحية الصغيرة أكثر عرضة للظروف البيئية وأكثر طلبًا من البالغين. الأكثر أهمية من وجهة نظر تأثير العوامل المختلفة هو موسم التكاثر: خلال هذه الفترة ، تصبح العديد من العوامل محدودة. عادة ما يكون التكافؤ البيئي لتربية الأفراد والبذور والأجنة واليرقات والبيض أضيق من تكافؤ النباتات البالغة غير المتكاثرة أو الحيوانات من نفس النوع.

حتى الآن ، كنا نتحدث عن حدود تحمل الكائن الحي فيما يتعلق بعامل واحد ، ولكن في الطبيعة تعمل جميع العوامل البيئية معًا.

قد تتغير المنطقة والحدود المثلى لقدرة الجسم على التحمل فيما يتعلق بأي عامل بيئي اعتمادًا على مزيج من العوامل الأخرى التي تعمل في وقت واحد. تم تسمية هذا النمط تفاعلات العوامل البيئية .

ومع ذلك ، فإن التعويض المتبادل له حدود معينة ومن المستحيل استبدال أحد العوامل بالكامل بآخر. هذا يعني الاستنتاج بأن جميع الظروف البيئية اللازمة للحفاظ على الحياة تلعب دورًا متساويًا وأن أي عامل يمكن أن يحد من إمكانية وجود الكائنات الحية - وهذا هو قانون معادلة جميع شروط الحياة .

من المعروف أن كل عامل يؤثر بشكل مختلف على وظائف الجسم المختلفة. قد تتحول الظروف المثلى لبعض العمليات ، على سبيل المثال ، لنمو كائن حي ، إلى منطقة قمع للآخرين ، على سبيل المثال ، للتكاثر ، وتتجاوز التسامح ، أي تؤدي إلى الموت ، بالنسبة للآخرين . لهذا السبب دورة الحياة، وفقًا لما يقوم به الجسم خلال فترات معينة بشكل أساسي من وظائف معينة - التغذية والنمو والتكاثر وإعادة التوطين - تتوافق دائمًا مع التغيرات الموسمية في العوامل البيئية.

من بين القوانين التي تحدد تفاعل الفرد أو الفرد مع بيئته ، نفرد قاعدة التطابق بين الظروف البيئية والتحديد الجيني للكائن الحي. يجادل بأن نوعًا من الكائنات الحية يمكن أن يوجد طالما وبقدر ما تتوافق البيئة الطبيعية المحيطة به مع الاحتمالات الجينية لتكييف هذا النوع مع تقلباته وتغيراته. نشأ كل نوع من أنواع الأحياء في بيئة معينة ، بدرجة أو بأخرى تتكيف معها ، ولا يمكن استمرار وجود الأنواع إلا في هذه البيئة أو في بيئة قريبة منها. يمكن أن يؤدي التغيير الحاد والسريع في بيئة الحياة إلى حقيقة أن القدرات الوراثية للأنواع لن تكون كافية للتكيف مع الظروف الجديدة. هذا ، على وجه الخصوص ، هو أساس إحدى فرضيات انقراض الزواحف الكبيرة مع تغير حاد في الظروف اللاأحيائية على الكوكب: الكائنات الحية الكبيرة أقل تغيرًا من الكائنات الصغيرة ، لذلك فهي تحتاج إلى وقت أطول للتكيف. في هذا الصدد ، تعتبر التحولات الأساسية للطبيعة خطيرة بالنسبة للأنواع الموجودة حاليًا ، بما في ذلك الإنسان نفسه.

المحاضرة رقم 5

الموضوع: اللوائح العامة لعمل العوامل البيئية على الكائنات الحية

خطة:

1. الأثر التراكمي للعوامل البيئية.

2. قانون ليبيج الأدنى.

3. قانون Shelford للعوامل المحددة.

4. تفاعل الكائنات الحية مع التغيرات في مستوى العوامل البيئية.

5. التقلب.

6. التكيف.

7. مكانة بيئية للجسم.

7.1 المفاهيم والتعاريف.

7.2 التخصصية والعامة بيئات ايكولوجية.

8. الأشكال البيئية.

العوامل البيئية ديناميكية وقابلة للتغيير في الزمان والمكان. وقت دافئيتم استبدال السنة بالبرد بانتظام ، ويلاحظ تقلبات في درجات الحرارة والرطوبة خلال النهار ، والنهار يلي الليل ، وما إلى ذلك. كل هذه تغيرات طبيعية (طبيعية) في العوامل البيئية ، ومع ذلك ، يمكن لأي شخص أن يتدخل فيها. التأثير البشريعلى البيئة الطبيعية يتجلى في تغيير إما في أنظمة العوامل البيئية (القيم المطلقة أو الديناميات) ، أو تكوين العوامل (على سبيل المثال ، تطوير وإنتاج واستخدام منتجات وقاية النباتات والأسمدة المعدنية ، إلخ. التي لم تكن موجودة من قبل في الطبيعة).

1. تراكمي تأثير البيئة عوامل

تؤثر العوامل البيئية البيئية على الجسم بشكل متزامن ومشترك. التأثير التراكمي للعوامل - كوكبة ، إلى حد ما يغير بشكل متبادل طبيعة تأثير كل عامل على حدة. تمت دراسة تأثير رطوبة الهواء على إدراك الحيوانات لدرجة الحرارة بشكل جيد. مع زيادة الرطوبة ، تقل شدة تبخر الرطوبة من سطح الجلد ، مما يجعل من الصعب على إحدى أكثر آليات التكيف فعالية مع درجات الحرارة المرتفعة. من السهل أيضًا تحمل درجات الحرارة المنخفضة في الجو الجاف ، الذي يتميز بتوصيل حراري أقل (خصائص عزل حراري أفضل). وهكذا ، فإن رطوبة البيئة تغير الإدراك الذاتي لدرجة الحرارة في الحيوانات ذوات الدم الحار ، بما في ذلك البشر.

في عمل معقدالعوامل البيئية البيئية قيمة العوامل البيئية الفردية ليست مكافئة. من بينها ، هناك عوامل رئيسية (رئيسية) وثانوية.

العوامل الرئيسية هي تلك العوامل الضرورية للحياة ، أو العوامل الثانوية - الموجودة أو الخلفية. عادة ، الكائنات الحية المختلفة لها عوامل قيادية مختلفة ، حتى لو كانت الكائنات الحية تعيش في نفس المكان. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ تغيير في العوامل الرئيسية أثناء انتقال الكائن الحي إلى فترة أخرى من حياته. لذلك ، خلال فترة الإزهار ، يمكن أن يكون العامل الرئيسي للنبات خفيفًا ، وخلال فترة تكوين البذور والرطوبة والمواد المغذية.

في بعض الأحيان يتم تعويض نقص أحد العوامل جزئيًا عن طريق تقوية عامل آخر. على سبيل المثال ، في القطب الشمالي ، تعمل ساعات النهار الطويلة على تعويض نقص الحرارة.

2. القانون الحد الأدنى ليبيج

لا يحتاج أي كائن حي إلى درجة الحرارة والرطوبة والمواد المعدنية والعضوية أو أي عوامل أخرى بشكل عام ، ولكن يحتاج إلى نظام خاص بها. يعتمد رد فعل الجسم على كمية (جرعة) العامل. بالإضافة إلى ذلك ، يتعرض الكائن الحي في ظل الظروف الطبيعية للعديد من العوامل البيئية (اللاأحيائية والحيوية على حد سواء) في وقت واحد. تحتاج النباتات إلى كميات كبيرة من الرطوبة والمواد المغذية (النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم) وفي الوقت نفسه كميات "ضئيلة" نسبيًا من العناصر مثل البورون والموليبدينوم.

أي نوع من الحيوانات أو النباتات لديه انتقائية واضحة لتكوين الغذاء: يحتاج كل نبات إلى عناصر معدنية معينة. أي نوع من الحيوانات بطريقته الخاصة يتطلب جودة الطعام. من أجل الوجود والتطور بشكل طبيعي ، يجب أن يمتلك الجسم مجموعة كاملة من العوامل الضرورية في الأنماط المثلى وبكميات كافية.

حقيقة أن الحد من جرعة (أو عدم وجود) أي من المواد اللازمة للنبات ، والمتعلقة بكل من العناصر الكلية والصغرى ، يؤدي إلى نفس النتيجة - تأخر النمو ، تم اكتشافه ودراسته من قبل أحد مؤسسي الكيمياء الزراعية كيميائي ألمانييوستاس فون ليبيج. القاعدة التي صاغها في عام 1840 تسمى قانون ليبيج الأدنى: يتم تحديد قيمة المحصول من خلال كمية المغذيات الموجودة في التربة ، والتي لا تشبع حاجة النبات عنها.

في الوقت نفسه ، رسم J. Liebig برميلًا به ثقوب ، مما يدل على أن الفتحة السفلية في البرميل تحدد مستوى السائل فيه. قانون الحد الأدنى صالح لكل من النباتات والحيوانات ، بما في ذلك البشر ، الذين يتعين عليهم في مواقف معينة استخدام المياه المعدنية أو الفيتامينات للتعويض عن نقص أي عناصر في الجسم.

بعد ذلك ، تم تقديم توضيحات لقانون ليبيج. تعديل وإضافة مهمة قانون الغموض(انتقائي) تأثير العامل على وظائف الجسم المختلفة: أي عامل بيئي يؤثر على وظائف الجسم بشكل مختلف ، فالأمثل لبعض العمليات ، مثل التنفس ، ليس هو الأمثل لبعض العمليات الأخرى ، مثل الهضم ، والعكس صحيح.

تم تثبيت E. Ryubel في عام 1930 قانون (تأثير) التعويض (قابلية التبادل) للعوامل: يمكن تعويض غياب أو نقص بعض العوامل البيئية بعامل قريب آخر (مشابه).

على سبيل المثال ، يمكن تعويض نقص الضوء بوفرة من ثاني أكسيد الكربون للنبات ، وعند بناء أصداف من الرخويات ، يمكن استبدال الكالسيوم المفقود بالسترونشيوم.

ومع ذلك ، فإن هذه الاحتمالات محدودة للغاية. في عام 1949 صاغ قانون حتمية العوامل الأساسية: الغياب التام للعوامل البيئية الأساسية (الضوء ، الماء ، المغذيات ، إلخ) في البيئة لا يمكن استبداله بعوامل أخرى.

تتضمن هذه المجموعة من التنقيحات لقانون Liebig مجموعة مختلفة نوعًا ما حكم ردود الفعل المرحلة "فائدة- ضرر وتلف ": تعمل تركيزات صغيرة من مادة سامة على الجسم في اتجاه تقوية وظائفه (تحفيزها) ، بينما تؤدي التركيزات الأعلى إلى تثبيطه أو حتى موته.

هذا النمط السمي صحيح بالنسبة للكثيرين (على سبيل المثال ، الخصائص الطبيةتركيزات صغيرة من سم الأفعى) ، ولكن ليس كل المواد السامة.

3. القانون مصانع محدوده شيلفورد

لا يشعر الجسم بالعامل البيئي فقط عندما يكون ناقصًا. تنشأ المشاكل أيضًا مع زيادة أي من العوامل البيئية. من المعروف من التجربة أنه مع نقص المياه في التربة ، يتم استيعاب العناصر بواسطة النبات التغذية المعدنيةصعب ، ولكن وجود فائض من الماء يؤدي إلى عواقب مماثلة: موت الجذور أمر ممكن ، وحدوث عمليات لا هوائية ، وتحمض التربة ، وما إلى ذلك. التعرض لعامل غير حيوي مثل درجة الحرارة.

يؤثر العامل البيئي بشكل أكثر فاعلية على الكائن الحي فقط عند قيمة متوسطة معينة ، وهو الأمثل للكائن الحي المحدد. كلما اتسعت حدود التقلبات لأي عامل يمكن أن يظل الكائن الحي فيه قابلاً للحياة ، زاد الاستقرار ، أي تحمل الكائن الحي للعامل المقابل (من التحمل اللاتيني - الصبر). في هذا الطريق، تفاوت- هذه هي قدرة الجسم على تحمل انحرافات العوامل البيئية عن القيم المثلى لحياته.

الافتراض الأول عن يحد (محدد)تم التعبير عن تأثير القيمة القصوى للعامل على قدم المساواة مع الحد الأدنى للقيمة في عام 1913 من قبل عالم الحيوان الأمريكي دبليو شيلفورد ، الذي أسس القانون البيولوجي الأساسي للتسامح: أي كائن حي له حدود عليا ودنيا معينة موروثة تطوريًا من مقاومة (تحمل) لأي عامل بيئي.

تشرح صياغة أخرى لقانون دبليو شيلفورد سبب تسمية قانون التسامح في وقت واحد بقانون العوامل المحددة: حتى العامل الفردي خارج نطاقه الأمثل يؤدي إلى حالة مرهقة للكائن الحي ، وفي النهاية ، إلى موته.

لذلك ، فإن العامل البيئي ، المستوى الذي يقترب منه أي حد لمدى تحمل الكائن الحي أو يتجاوز هذا الحد ، يسمى العامل المحدد. يكمل قانون التسامح أحكام عالم البيئة الأمريكي Y. Odum:

قد يكون للكائنات نطاق واسع من التحمل لعامل بيئي واحد ومجموعة منخفضة لعامل بيئي آخر ؛

عادة ما تكون الكائنات الحية ذات النطاق الواسع من التحمل لجميع العوامل البيئية هي الأكثر شيوعًا ؛

يمكن أن يضيق نطاق التسامح أيضًا فيما يتعلق بالعوامل البيئية الأخرى ، إذا كانت الظروف لعامل بيئي واحد ليست مثالية للكائن الحي ؛

تصبح العديد من العوامل البيئية مقيدة (مقيدة) خلال الفترات (الحرجة) ذات الأهمية الخاصة من حياة الكائنات الحية ، خاصة خلال موسم التكاثر.

هذه الأحكام مُلحقة أيضًا بقانون Mitcherlich-Baule ، الذي دعا إليه A. Thienemann قانون العمل التراكمي: مجموعة من العوامل لها التأثير الأقوى على مراحل تطور الكائنات الحية التي لديها أقل مرونة - الحد الأدنى من القدرة على التكيف.

4. رد فعل الكائنات الحية على ال تغييرات المستوى بيئي

عوامل

التأثير الأمثل على كائنات مختلفةنفس العامل يمكن أن يكون قيم مختلفة. لذلك ، تفضل بعض النباتات التربة الرطبة جدًا ، بينما يفضل البعض الآخر التربة الجافة نسبيًا. بعض الحيوانات تحب الحرارة الشديدة ، والبعض الآخر يتحملها بشكل أفضل. درجة حرارة معتدلةالبيئات ، إلخ.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيم الكائنات الحية إلى تلك التي يمكن أن توجد في نطاق واسع أو ضيق من التغييرات في أي عامل بيئي. تتكيف الكائنات الحية مع كل عامل بيئي بطريقة مستقلة نسبيًا. يمكن أن يتكيف الكائن الحي مع نطاق ضيق لعامل واحد ومجموعة واسعة من عامل آخر. بالنسبة للكائن الحي ، ليس فقط السعة مهمة ، ولكن أيضًا معدل التقلبات لعامل أو آخر.

إذا لم يصل تأثير الظروف البيئية إلى القيم الحدية ، فإن الكائنات الحية تتفاعل معها بأفعال أو تغييرات معينة في حالتها ، مما يؤدي في النهاية إلى بقاء النوع. يمكن التغلب على الآثار الضارة للحيوانات بطريقتين:

بتجنبهم ؛

عن طريق اكتساب القدرة على التحمل.

الطريقة الأولى تستخدم من قبل الحيوانات التي لديها قدرة كافية على الحركة ، بفضلها تهاجر ، وتبني الملاجئ ، وما إلى ذلك.

الطلب والتسامح مع العوامل البيئية يحدد منطقة التوزيع الجغرافي للأفراد من الأنواع قيد النظر ، بغض النظر عن درجة ثبات موطنها ، أي نطاق الأنواع.

تعتمد استجابات النبات على تطوير تغييرات تكيفية في هيكلها وعمليات حياتها. في ظل المواقف المناخية المتكررة بشكل إيقاعي ، يمكن للنباتات والحيوانات أن تتكيف من خلال تطوير تنظيم زمني مناسب لعمليات الحياة ، ونتيجة لذلك فإنها تتبادل فترات من الأداء النشط للجسم مع فترات السبات (عدد من الحيوانات) أو مع حالة الباقي (النباتات).

5. التقلب

تقلب- إحدى الخصائص الرئيسية للكائنات الحية على مختلف مستويات تنظيمها. لكل نوع ، تنوع الأفراد المكونين له أمر مهم. على سبيل المثال ، يختلف الناس عن بعضهم البعض في الطول واللياقة البدنية والعينين ولون البشرة ويظهرون قدرات مختلفة. تباين مماثل داخل النوع متأصل في جميع الكائنات الحية: الفيلة والذباب والبلوط والعصافير وغيرها.

يختلف الأفراد من أي نوع عن بعضهم البعض في الخارج و علامات داخلية. إشارة- أي سمة من سمات الكائن الحي كما في مظهر خارجي(الحجم والشكل واللون وما إلى ذلك) ، وفي الهيكل الداخلي. مقاومة المرض ، ودرجات الحرارة المنخفضة أو المرتفعة ، والقدرة على السباحة ، والطيران ، وما إلى ذلك ، كلها سمات يمكن تغيير العديد منها أو تطويرها من خلال التدريب أو التدريب. ومع ذلك ، فإن ممتلكاتهم الرئيسية هي أساس وراثي ، أي وراثي. يولد كل كائن حي بمجموعة من الخصائص.

أظهرت الدراسات أن الأساس الوراثي للخصائص من أي نوع يتم ترميزه في جزيئات الحمض النووي ، أي في جينات الكائن الحي ، ويطلق على مجملها اسم النمط الجيني الخاص به. يتم تمثيل النمط الجيني لجميع الكائنات الحية تقريبًا ، بما في ذلك البشر ، ليس بمجموعة واحدة بل مجموعتين من الجينات. يترافق نمو الجسم مع انقسام الخلايا ، حيث تتلقى كل خلية جديدة نسخة طبق الأصل من مجموعتي الجينات. ومع ذلك ، يتم نقل مجموعة واحدة فقط من كل من الوالدين إلى الجيل التالي ، وبالتالي تنشأ مجموعات جديدة من الجينات عند الأطفال الذين يختلفون عن الوالدين. وهكذا ، يختلف جميع المتحدرين ، وبالتالي الأفراد من نوع ما (باستثناء التوائم المتماثلة) في أنماطهم الجينية.

التباين الجيني هو أساس التباين الوراثي للصفات. مصدر آخر للاختلاف الوراثي هو طفرة الحمض النووي التي تؤثر على أي جين أو مجموعة من الجينات.

الاختلافات الناتجة عن التعلم أو التدريب أو مجرد الصدمة هي تطور لبعض السمات الفطرية ، ولكنها لا تغير أساسها الجيني.

إذا كان التباين الوراثي في ​​التكاثر الجنسي أمرًا لا مفر منه ، فعند التكاثر اللاجنسي للأفراد ، أي أثناء الاستنساخ ، تُلاحظ صورة مختلفة. وهكذا ، عند قطع النباتات ، يظهر كائن حي جديد نتيجة لانقسام خلوي بسيط ، مصحوبًا بنسخ دقيق للحمض النووي الأبوي. لذلك ، فإن جميع أفراد الاستنساخ (باستثناء الطفرات) متطابقون وراثيًا. تجمع الجينات - مجموعة من عينات الجينات لجميع الأفراد من مجموعة معينة من الكائنات الحية من نفس النوع. تجمع الجينات لأي نوع غير مستقر ، ويمكن أن يتغير من جيل إلى جيل. إذا لم يتكاثر الأفراد ذوو الصفات النادرة ، فسيتم تقليل جزء من مجموعة الجينات.

في الطبيعة ، يتغير الجين الجيني لأحد الأنواع باستمرار من خلال الانتقاء الطبيعي ، الذي هو أساس العملية التطورية. يخضع كل جيل للاختيار من أجل البقاء والتكاثر ، وبالتالي ، فإن جميع علامات الكائنات الحية تقريبًا ، بدرجة أو بأخرى ، تخدم بقاء الأنواع وتكاثرها.

ومع ذلك ، يمكن تغيير مجموعة الجينات بشكل هادف بمساعدة الانتقاء الاصطناعي. سلالات وأصناف الحيوانات الأليفة الحديثة النباتات المزروعةتم إخراجهم من أسلاف البريةبالضبط. من الممكن أيضًا التدخل في تجمع الجينات عند عبور الأنواع وثيقة الصلة (الأنواع غير وثيقة الصلة لا تنتج ذرية). هذه الطريقة تسمى التهجين ، ويسمى النسل الهجينة.

ترتبط التطورات الحديثة في العلوم بتطور تكنولوجيا الهندسة الوراثية ، والتي تتمثل في الحصول على جينات معينة (أجزاء DNA) من نوع واحد وإدخالها مباشرة إلى نوع آخر دون تهجين. هذا يجعل من الممكن تهجين أي نوع ، ليس فقط الأنواع وثيقة الصلة ، وبالتالي يسبب جدلاً خطيرًا بسبب عدم القدرة على التنبؤ بالنتائج النهائية لمثل هذا التدخل الجذري في تجمعات الجينات للكائنات الحية.

6. التكيف

تُجبر الحيوانات والنباتات على التكيف مع العديد من عوامل الظروف المعيشية المتغيرة باستمرار. تعتمد ديناميكية العوامل البيئية في الزمان والمكان على العمليات الفلكية والمناخية والجيولوجية التي تلعب دورًا تحكميًا فيما يتعلق بالكائنات الحية.

يتم تعزيز السمات التي تساهم في بقاء الكائن الحي تدريجيًا عن طريق الانتقاء الطبيعي حتى يتم تحقيق أقصى قدر من التكيف مع الظروف الحالية. يمكن أن يحدث التكيف على مستوى الخلايا والأنسجة وحتى الكائن الحي بأكمله ، مما يؤثر على الشكل والحجم ونسبة الأعضاء ، وما إلى ذلك. تطور الكائنات الحية في عملية التطور والانتقاء الطبيعي سمات ثابتة وراثية تضمن حياة طبيعية في ظروف بيئية متغيرة ، أي يحدث التكيف.

التكيف- يعتبر تكيف الكائنات الحية (والأنواع) مع البيئة خاصية أساسية للطبيعة الحية. موطن أي كائن حي ، من ناحية ، يتغير ببطء وثبات على مدى حياة أجيال عديدة من الأنواع البيولوجية المقابلة ، ومن ناحية أخرى ، فإنه يفرض على الجسم مجموعة متنوعة من المتطلبات التي تتغير في فترات قصيرة من الفرد الحياة. لذلك ، هناك ثلاثة مستويات لعملية التكيف.

المستوى الجيني. يضمن هذا المستوى التكيف والحفاظ على قابلية الأنواع للحياة في الأجيال بناءً على خاصية التباين الجيني.

تغييرات التمثيل الغذائي العميقة. يتم التكيف مع الدورات الطبيعية الموسمية والسنوية بمساعدة تغييرات عميقة في التمثيل الغذائي. في الحيوانات ، تلعب الآليات العصبية الرئوية دورًا مركزيًا في هذه العمليات ، على سبيل المثال ، التحضير لموسم التكاثر أو لموسم التكاثر السبات الشتوي"يتم تشغيله" بواسطة المحفزات العصبية ، ولكن يتم إجراؤه بسبب التغيرات في الحالة الهرمونية للجسم. في النباتات ، يتم توفير التغييرات الموسمية وغيرها من التغييرات طويلة الأجل من خلال عمل الهرمونات النباتية وعوامل النمو.

التغيرات السريعة في الاستجابة للانحرافات قصيرة المدى للعوامل البيئية.في الحيوانات ، يتم تنفيذها بواسطة مجموعة متنوعة من الآليات العصبية التي تؤدي إلى تغيير في السلوك وتحول سريع عكسي لعملية التمثيل الغذائي. في النباتات ، تعتبر التفاعلات للتغيرات في الضوء مثالاً على التغير السريع.

عمليا كل الانتظامات المميزة للكائنات الحية لها قيمة تكيفية. في سياق الانتقاء الطبيعي ، تتغير الأنواع وتتكيف بشكل أفضل مع موائلها. على سبيل المثال ، تكيفت الزرافات تدريجياً لأكل أوراق الأشجار. مع زيادة قدرة الكائنات الحية على التكيف مع الموائل ، ينخفض ​​معدل تغيرها.

في حالة وجود علاقة بين المفترس والفريسة الانتقاء الطبيعييؤثر ، أولاً وقبل كل شيء ، على الجينات التي تسمح بتجنب العدو بشكل أكثر فعالية ، وفي الحيوانات المفترسة - الجينات التي تزيد من قدرات الصيد. هذا صحيح لجميع التفاعلات الحيوية. الكائنات الحية التي فقدت القدرة على التكيف لسبب ما محكوم عليها بالانقراض.

لذلك ، عندما تتغير ظروف الوجود (انحراف قيمة عامل بيئي واحد أو أكثر عن التقلبات العادية) ، تتكيف بعض الأنواع وتتحول ، بينما تموت الأنواع الأخرى. ذلك يعتمد على عدد من الظروف. الشرط الرئيسي للتكيف هو بقاء وتكاثر عدد قليل من الأفراد على الأقل في ظروف جديدة ، وهو ما يرتبط بالتنوع الجيني لمجموعة الجينات ودرجة التغير البيئي. مع وجود مجموعة جينية أكثر تنوعًا ، حتى في حالة حدوث تغيرات بيئية قوية ، سيتمكن بعض الأفراد من البقاء على قيد الحياة ، بينما مع وجود تنوع منخفض في مجموعة الجينات ، يمكن أن تؤدي التقلبات الطفيفة في العوامل البيئية إلى انقراض الأنواع.

إذا كانت التغييرات في الظروف طفيفة أو حدثت تدريجيًا ، فيمكن لمعظم الأنواع أن تتكيف وتعيش. كلما كان التغيير مفاجئًا ، زاد تنوع الجينات الضروري للبقاء على قيد الحياة. في حالة حدوث تغييرات كارثية (على سبيل المثال ، حرب نووية) ، ربما لن تعيش أي نوع. يقول المبدأ البيئي الأكثر أهمية أن بقاء الأنواع مضمونة من خلال تنوعها الجيني والتقلبات الضعيفة في العوامل البيئية.

بالإضافة إلى التنوع الجيني والتغير البيئي ، يمكن إضافة عامل آخر - التوزيع الجغرافي. كلما زاد انتشار الأنواع ( نطاق أكبرالأنواع) ، كلما زاد تنوعها وراثيًا والعكس صحيح. بالإضافة إلى ذلك ، مع التوزيع الجغرافي الواسع ، يمكن إزالة بعض أجزاء النطاق أو عزلها عن المناطق التي تم فيها انتهاك شروط الوجود. في هذه المناطق ، تستمر الأنواع حتى لو اختفت من أماكن أخرى.

إذا نجا بعض الأفراد في الظروف الجديدة ، فإن المزيد من التكيف واستعادة الأرقام يعتمدان على معدل التكاثر ، لأن التغيير في السمات لا يحدث إلا من خلال الانتقاء في كل جيل. على سبيل المثال ، زوج من الحشرات لديه مئات النسل الذين يمرون بدورة حياة تطورية في غضون أسابيع قليلة. وبالتالي ، فإن معدل تكاثرها أعلى بألف مرة من معدل تكاثر الطيور التي تطعم فقط 2-6 فراخ في السنة ، مما يعني أن نفس المستوى من القدرة على التكيف مع الظروف الجديدة سوف يتطور أسرع عدة مرات. هذا هو السبب في أن الحشرات تتكيف بسرعة وتكتسب مقاومة لجميع أنواع "منتجات وقاية النبات" ، في حين أن غيرها الأنواع البريةيموتون من هذه العلاجات.

من المهم ملاحظة أن المبيدات في حد ذاتها لا تسبب طفرات مفيدة. التغيير يحدث بشكل عشوائي. تتطور الصفات التكيفية بسبب التنوع الوراثي الموجود بالفعل في مجموعة الجينات للأنواع. حجم الجسم مهم أيضا. يمكن أن يوجد الذباب في سلة المهملات ، وتحتاج الحيوانات الكبيرة إلى مساحات شاسعة للبقاء على قيد الحياة.

يحتوي التعديل على الميزات التالية:

التكيف مع عامل بيئي واحد ، على سبيل المثال ، الرطوبة العالية ، لا يعطي الكائن الحي نفس القدرة على التكيف مع الظروف البيئية الأخرى (درجة الحرارة ، وما إلى ذلك). هذا النمط يسمى قانون الاستقلال النسبي للتكيف: القدرة العالية على التكيف مع أحد العوامل البيئية لا تعطي نفس درجة التكيف مع الظروف المعيشية الأخرى.

كل نوع من الكائنات الحية في بيئة الحياة المتغيرة باستمرار يتكيف بطريقته الخاصة. يتم التعبير عن هذا من خلال صياغة في عام 1924. قاعدة الهوية البيئية: كل ​​نوع محدد من حيث إمكانيات التكيف البيئي ؛ لا يوجد نوعان متطابقان.

تقرأ قاعدة مطابقة الظروف البيئية مع الأقدار الجيني للكائن الحي: يمكن أن يوجد نوع من الكائنات الحية طالما وبقدر ما تتوافق بيئته مع الإمكانيات الجينية للتكيف مع تقلباته وتغيراته.

اختيارهي عملية تغيير مجموعة الجينات لأنواع موجودة بالفعل. لا رجل ولا الطبيعة الحديثةلا يمكنهم إنشاء تجمع جيني جديد أو نوع جديد من لا شيء ، من الصفر. فقط ما هو موجود بالفعل يتغير.

7. بيئي تخصص الكائن الحي

7.1. المفاهيم و تعريفات

أي كائن حي يتكيف (يتكيف) مع ظروف بيئية معينة. تغيير معاييرها ، وتجاوزها حدود معينة يقمع النشاط الحيوي للكائنات ويمكن أن يسبب موتهم. تحدد متطلبات الكائن الحي للعوامل البيئية نطاق (حدود التوزيع) للأنواع التي ينتمي إليها الكائن الحي ، وداخل الموائل المحددة النطاق.

موطن- مجموعة محدودة مكانياً من الظروف البيئية (اللاأحيائية والأحيائية) ، توفر الدورة الكاملة لتطور وتكاثر الأفراد (أو مجموعات الأفراد) من نفس النوع. هذه ، على سبيل المثال ، سياج ، بركة ، بستان ، شاطئ صخري ، إلخ. في الوقت نفسه ، يمكن تمييز الأماكن ذات الظروف الخاصة داخل الموائل (على سبيل المثال ، تحت لحاء جذع شجرة متعفنة في grove) ، تسمى في بعض الحالات الموائل الدقيقة.

من أجل التوصيف الكامل للمساحة المادية التي تشغلها الكائنات الحية في أحد الأنواع ، ودورها الوظيفي في الموائل الحيوية ، بما في ذلك نمط التغذية (الحالة التغذوية) ، ونمط الحياة والعلاقات مع الأنواع الأخرى ، قدم العالم الأمريكي ج. غرينيل المصطلح " مكانة بيئية "في عام 1928. تعريفه الحديث على النحو التالي.

مكانة بيئيةهي المجموعة:

جميع متطلبات الجسم لظروف البيئة (تكوين وأنظمة العوامل البيئية) والمكان الذي يتم فيه استيفاء هذه المتطلبات ؛

مجموعة كاملة الخصائص البيولوجيةوالمعايير الفيزيائية للبيئة التي تحدد شروط وجود نوع معين ، وتحول الطاقة ، وتبادل المعلومات مع البيئة ونوعها.

وهكذا ، فإن المكانة البيئية تميز درجة التخصص البيولوجي للأنواع. يمكن القول أن موطن الكائن الحي هو "عنوانه" ، في حين أن المكانة البيئية هي "المهنة" ، أو "نمط الحياة" ، أو "المهنة".

تم التأكيد على الخصوصية البيئية للأنواع بديهية التكيف البيئي: كل ​​نوع يتكيف مع مجموعة محددة بدقة من الشروط لوجوده - مكانة بيئية.

نظرًا لأن أنواع الكائنات الحية فردية بيئيًا ، فإن لها أيضًا منافذ بيئية محددة.

وبالتالي ، هناك العديد من أنواع الكائنات الحية على الأرض كما توجد منافذ بيئية.

الكائنات الحية التي تعيش أسلوبًا مشابهًا ، كقاعدة عامة ، لا تعيش في نفس الأماكن بسبب المنافسة بين الأنواع. وفقًا لعالم الأحياء السوفيتي (1910-1986) الذي تأسس عام 1934 مبدأ الاستبعاد المتبادل التنافسي: نوعان لا يشغلان نفس المكانة البيئية.

كما أنه يعمل في الطبيعة قاعدة الالتزام لملء المنافذ البيئية: مكانة بيئية فارغة سيتم ملؤها دائمًا وبالتأكيد.

صاغت الحكمة الشعبية هذين الافتراضين على النحو التالي: "لا يمكن لدبَّتين أن ينسقا في عرين واحد" و "الطبيعة لا تتسامح مع الفراغ".

تتحقق هذه الملاحظات المنهجية في تكوين المجتمعات الحيوية والتكاثر الحيوي. تمتلئ المنافذ البيئية دائمًا ، على الرغم من أن هذا يستغرق أحيانًا وقتًا طويلاً. يعني التعبير الشائع "مكانة إيكولوجية حرة" أنه في مكان معين توجد منافسة قليلة على أي نوع من الطعام وهناك مبلغ غير مستغل من الشروط الأخرى لأنواع معينة مدرجة في مماثلة أنظمة طبيعية، ولكنها غائبة في النظر.

من المهم بشكل خاص أن تأخذ في الاعتبار الأنماط الطبيعيةعند محاولة التدخل في وضع قائم (أو سائد في مكان معين) من أجل خلق ظروف أكثر ملاءمة للفرد. لذلك ، أثبت علماء الأحياء ما يلي: في المدن ، مع زيادة تلوث المنطقة بنفايات الطعام ، يزداد عدد الغربان. عند محاولة تحسين الوضع ، على سبيل المثال ، من خلال تدميرهم جسديًا ، قد يواجه السكان حقيقة أن المكانة البيئية في البيئة الحضرية ، التي أخلتها الغربان ، ستشغلها بسرعة أنواع لها مكانة بيئية قريبة ، وهي: الفئران. مثل هذه النتيجة بالكاد يمكن اعتبارها انتصارًا.

7.2 متخصص و جنرال لواءبيئيمنافذ

تنقسم المنافذ البيئية لجميع الكائنات الحية إلى متخصصة وعامة. يعتمد هذا التقسيم على مصادر الغذاء الرئيسية للأنواع المعنية ، وحجم الموطن ، والحساسية للعوامل البيئية اللاأحيائية.

منافذ متخصصة. تتكيف معظم الأنواع النباتية والحيوانية لتوجد فقط ضمن نطاق ضيق الظروف المناخيةوغيرها من خصائص البيئة ، تتغذى على مجموعة محدودة من النباتات أو الحيوانات. هذه الأنواع لها مكانة متخصصة تحدد موائلها في البيئة الطبيعية.

لذلك ، الباندا العملاقة لديها مكانة متخصصة للغاية ، لأنها تتغذى على 99٪ من الأوراق وبراعم الخيزران. أدى الدمار الشامل لأنواع معينة من الخيزران في مناطق من الصين حيث تعيش الباندا إلى انقراض هذا الحيوان.

يرتبط تنوع أنواع وأشكال النباتات والحيوانات الموجودة في الغابات الاستوائية المطيرة بوجود عدد من المنافذ البيئية المتخصصة في كل طبقة من طبقات نباتات الغابات المحددة بوضوح. لذلك ، تسبب الإزالة المكثفة للغابات في انقراض ملايين الأنواع النباتية والحيوانية المتخصصة.

منافذ عامة. تتميز الأنواع ذات المنافذ المشتركة بسهولة التكيف مع التغيرات في العوامل البيئية البيئية. يمكن أن تتواجد بنجاح في أماكن مختلفة ، وتتناول مجموعة متنوعة من الأطعمة وتتحمل التقلبات الحادة. الظروف الطبيعية. الذباب والصراصير والفئران والجرذان والبشر ، وما إلى ذلك ، لها منافذ بيئية مشتركة.

بالنسبة للأنواع التي لديها منافذ بيئية مشتركة ، هناك خطر أقل للانقراض بشكل ملحوظ مقارنة مع الأنواع ذات المنافذ المتخصصة.

8. البيئة نماذج

تشكل البيئة الطبيعية النمط الظاهري للكائنات الحية - مجموعة من الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية والسلوكية. الأنواع التي تعيش في ظروف متشابهة (مع مجموعة مماثلة من العوامل البيئية) لها لياقة مماثلة لهذه الظروف ، حتى لو كانت تنتمي إلى فئات مختلفة في تصنيف الحيوان و النباتية. تأخذ علم البيئة هذا في الاعتبار عن طريق تصنيف الكائنات الحية إلى أشكال بيئية (حياة) مختلفة. في الوقت نفسه ، يُطلق على شكل الحياة لأي نوع اسم المركب الموجود لخصائصه البيولوجية والفسيولوجية والمورفولوجية ، والتي تحدد رد فعل معين على تأثير البيئة. هناك العديد من تصنيفات الكائنات الحية وفقًا لأشكال الحياة. لذلك ، على سبيل المثال ، تتميز geobionts - سكان التربة ، dendrobionts - المرتبطة بالنباتات الخشبية ، chortobionts - سكان الغطاء العشبي ، وأكثر من ذلك بكثير.

Hydrobionts- السكان البيئة المائيةمن المعتاد التقسيم إلى أشكال بيئية مثل benthos ، periphyton ، العوالق ، nekton ، neuston.

بينثوس(من القاع اليوناني - العمق) - الكائنات القاعية التي تقود أسلوب حياة متصل أو حر ، بما في ذلك تلك التي تعيش في طبقة الرواسب السفلية. معظمها رخويات ، وبعض النباتات السفلية ، يرقات الحشرات الزاحفة.

بيريفيتون- الحيوانات والنباتات التي تعلق على سيقان النباتات العليا وترتفع فوق القاع.

العوالق(من الكلمة اليونانية plagktos - التحليق) - الكائنات العائمة القادرة على أداء الحركات الرأسية والأفقية بشكل أساسي وفقًا لحركة كتل البيئة المائية. من المعتاد التمييز بين العوالق النباتية ، التي هي منتج ، والعوالق الحيوانية ، التي هي مستهلك وتتغذى على العوالق النباتية.

السوابح(من اليونانية nektos - العائمة) - الكائنات الحية العائمة بحرية وبشكل مستقل - بشكل أساسي الأسماك والبرمائيات والحشرات المائية الكبيرة والقشريات.

نيوستون- مجموعة من الكائنات البحرية وكائنات المياه العذبة التي تعيش بالقرب من سطح الماء ؛ على سبيل المثال ، يرقات البعوض ، عتلات الماء ، من النباتات - الطحلب البطي ، إلخ.

الشكل البيئي هو انعكاس لقدرة مجموعة متنوعة من الكائنات الحية على التكيف مع العوامل البيئية الفردية التي تحد من عملية التطور. وبالتالي ، فإن تقسيم النباتات إلى نباتات رطبة (محبة للرطوبة) ونباتات متوسطة (متوسط ​​الطلب على الرطوبة) ونباتات زيروفيت (محبة للجفاف) تعكس رد فعلها تجاه عامل بيئي محدد - الرطوبة. في الوقت نفسه ، تمثل نباتات الزيروفيت شكلاً بيئيًا واحدًا مع الحيوانات و xerobionts ، حيث يعيش كلاهما في الصحاري ولديهما تكيفات محددة تمنع فقدان الرطوبة (على سبيل المثال ، الحصول على الماء من الدهون).

مراقبة أسئلة و مهام

1. ما هي قوانين العمل العام للعوامل البيئية التي تعرفها؟

2. كيف تتم صياغة قانون الحد الأدنى؟ ما هي التوضيحات لها؟

3. صياغة قانون التسامح. من أنشأ هذا النمط؟

4. أعط أمثلة على استخدام قوانين الحد الأدنى والتسامح في الممارسة.

5. ما هي الآليات التي تسمح للكائنات الحية للتعويض عن تأثير العوامل البيئية؟

6. ما هو الفرق بين الموطن والمكانة البيئية؟

7. ما هو شكل حياة الكائنات الحية؟ ما هي أهمية أشكال الحياة في تكيف الكائنات الحية؟

العوامل البيئية ديناميكية وقابلة للتغيير في الزمان والمكان. يتم استبدال الموسم الدافئ بالبرد بانتظام ، وتلاحظ تقلبات في درجات الحرارة والرطوبة خلال النهار ، والنهار بعد الليل ، وما إلى ذلك. كل هذه تغيرات طبيعية (طبيعية) في العوامل البيئية. أيضًا ، كما ذكر أعلاه ، يمكن لأي شخص التدخل فيها عن طريق تغيير إما أنظمة العوامل البيئية (القيم المطلقة أو الديناميات) أو تكوينها (على سبيل المثال ، عن طريق تطوير وإنتاج واستخدام منتجات وقاية النباتات والأسمدة المعدنية ، إلخ. ، والتي لم تكن موجودة من قبل في الطبيعة).).

على الرغم من تنوع العوامل البيئية ، والطبيعة المختلفة لأصلها ، وتنوعها في الزمان والمكان ، فمن الممكن التمييز الأنماط العامةتأثيرها على الكائنات الحية.

مفهوم الامثل. قانون الحد الأدنى ليبيج

كل كائن حي ، كل نظام بيئي يتطور تحت مجموعة معينة من العوامل: الرطوبة والضوء والحرارة وتوافر وتكوين الموارد الغذائية. تعمل جميع العوامل على الجسم في وقت واحد. لا يعتمد رد فعل الجسم كثيرًا على العامل نفسه ، ولكن على كميته (الجرعة). لكل كائن حي ، وسكان ، ونظام بيئي ، هناك مجموعة من الظروف البيئية - نطاق من الاستقرار الذي تحدث فيه حياة الكائنات ( الصورة 2).

الصورة 2.

في عملية التطور ، شكلت الكائنات الحية متطلبات معينة للظروف البيئية. جرعات العوامل التي يحقق فيها الكائن الحي أفضل تطور وأقصى إنتاجية تتوافق مع الظروف المثلى. مع تغيير هذه الجرعة في اتجاه التناقص أو الزيادة ، يتم منع الكائن الحي ، وكلما زاد انحراف قيم العوامل عن الحد الأمثل ، زاد انخفاض القابلية للحياة ، حتى وفاته. تسمى الظروف التي يكون فيها النشاط الحيوي مكتئبًا إلى أقصى حد ، ولكن الكائن الحي لا يزال موجودًا ، متشائمًا. على سبيل المثال ، في الجنوب ، العامل المحدد هو توافر الرطوبة. وهكذا ، في بريموري الجنوبية ، تعتبر الظروف المثلى لنمو الغابات من سمات المنحدرات الشمالية للجبال في الجزء الأوسط منها ، والظروف السيئة هي سمة من سمات المنحدرات الجنوبية الجافة ذات السطح المحدب.

حقيقة أن الحد من جرعة (أو عدم وجود) أي من المواد اللازمة للنبات ، فيما يتعلق بكل من العناصر الكلية والصغرى ، يؤدي إلى نفس النتيجة - تم اكتشاف ودراسة تباطؤ النمو والتطور من قبل الكيميائي الألماني يوستاس فون ليبيج. القاعدة التي صاغها عام 1840 تسمى قانون ليبيج الأدنى: أعظم تأثيرتتأثر قدرة النبات على التحمل بالعوامل الموجودة كحد أدنى في موطن معين .2 في نفس الوقت ، ج. الأسمدة المعدنية، رسم برميل به ثقوب ، مما يدل على أن الفتحة السفلية في البرميل تحدد مستوى السائل فيه.

قانون الحد الأدنى ينطبق على كل من النباتات والحيوانات ، بما في ذلك الإنسان الذي حالات معينةعليك استخدام المياه المعدنية أو الفيتامينات لتعويض نقص أي عناصر في الجسم.

يُطلق على العامل الذي يكون مستواه قريبًا من حدود التحمل لكائن حي معين الحد (المقيد). وهذا هو العامل الذي يتكيف الجسم (ينتج التكيف) في المقام الأول. على سبيل المثال ، البقاء الطبيعي لغزال سيكا في بريموري يحدث فقط في غابات البلوط على المنحدرات الجنوبية ، لأن. هنا يكون سمك الثلج ضئيلًا ويوفر للغزلان قاعدة غذائية كافية لفترة الشتاء. العامل المحدد للغزلان هو الثلج العميق.

بعد ذلك ، تم تقديم توضيحات لقانون ليبيج. التعديل والإضافة المهمان هو قانون التأثير الغامض (الانتقائي) لعامل ما على وظائف الجسم المختلفة: أي عامل بيئي يؤثر على وظائف الجسم بشكل مختلف ، فإن الأمثل لبعض العمليات ، مثل التنفس ، ليس هو الأمثل للآخرين كالهضم والعكس صحيح.

في عام 1930 ، أنشأ إي.ريوبيل قانون (تأثير) التعويض (قابلية التبادل) للعوامل: يمكن تعويض غياب أو نقص بعض العوامل البيئية بعامل آخر قريب (مشابه).

على سبيل المثال ، يمكن تعويض نقص الضوء بوفرة من ثاني أكسيد الكربون للنبات ، وعند بناء أصداف من الرخويات ، يمكن استبدال الكالسيوم المفقود بالسترونشيوم. ومع ذلك ، فإن الاحتمالات التعويضية للعوامل محدودة. لا يمكن استبدال أي عامل بآخر تمامًا ، وإذا تجاوزت قيمة واحد منهم على الأقل الحدود العليا أو الدنيا لتحمل الكائن الحي ، يصبح وجود هذا الأخير مستحيلًا ، بغض النظر عن مدى ملاءمة العوامل الأخرى.

في عام 1949 م. صاغ ويليامز قانون عدم الاستغناء عن العوامل الأساسية: الغياب التام للعوامل البيئية الأساسية (الضوء والماء وما إلى ذلك) في البيئة لا يمكن استبداله بعوامل أخرى.

تتضمن هذه المجموعة من التنقيحات لقانون Liebig قاعدة تفاعلات طور "المنفعة والضرر" التي تختلف إلى حد ما عن غيرها: تركيزات منخفضة من تأثير سام على الجسم في اتجاه تقوية وظائفه (تحفيزها) ، بينما تمنع التركيزات الأعلى أو حتى الموت.

هذا الانتظام السمي صحيح بالنسبة للكثيرين (على سبيل المثال ، الخصائص الطبية لتركيزات صغيرة من سم الأفعى معروفة) ، ولكن ليس لجميع المواد السامة.