Onnittelut 

Verkkoprojektit ympäristökasvatuksen alalla. Ympäristötekijät, niiden yleiset toimintamallit eläviin organismeihin

Yleisiä malleja ympäristötekijöiden vaikutuksesta organismeihin

Kaikki yhteensä ympäristötekijät, elimistöön tai biokenoosiin vaikuttava, on valtava, osa niistä tunnetaan ja ymmärretään hyvin, esimerkiksi veden ja ilman lämpötila, toisten vaikutus, esimerkiksi painovoiman muutokset, on vasta hiljattain alkanut opiskella. Huolimatta ympäristötekijöiden moninaisuudesta, niiden organismeihin kohdistuvan vaikutuksen luonteessa ja elävien olentojen reaktioissa voidaan erottaa useita säännönmukaisuuksia.

Optimaalin laki (toleranssi)

Tämän lain, jonka W. Shelford muotoili ensimmäisenä, mukaan biokenoosille, organismille tai sen tietylle kehitysvaiheelle on olemassa joukko tekijän edullisinta (optimaalista) arvoa. Optimaalisen alueen ulkopuolella on sorron vyöhykkeitä, jotka muuttuvat kriittiset kohdat jonka yli olemassaolo on mahdotonta.

Suurin väestötiheys rajoittuu yleensä optimivyöhykkeelle. Optimaaliset vyöhykkeet eri organismeille eivät ole samoja. Joillekin niillä on merkittävä valikoima. Tällaiset organismit kuuluvat ryhmään eurybiontit(kreikaksi euri - leveä; bios - elämä).

Organismeja, joilla on kapea sopeutumisalue tekijöihin, kutsutaan stenobiontit(Kreikka stenos - kapea).

Lajeja, jotka voivat selviytyä laajalla lämpötila-alueella, kutsutaan euryterminen ja ne, jotka pystyvät elämään vain kapealla lämpötila-arvoalueella - stenoterminen.

Kykyä elää olosuhteissa, joissa veden suolaisuus on erilainen, kutsutaan euryhaliini, eri syvyyksissä - eurybacity paikoissa, joissa maaperän kosteus vaihtelee - eurygyricity jne. On tärkeää korostaa, että optimaaliset vyöhykkeet eri tekijöiden suhteen vaihtelevat, ja siksi organismit osoittavat täysin mahdolliset kykynsä, jos koko tekijöiden valikoimalla on niille optimaaliset arvot.

Ympäristötekijöiden vaikutuksen epäselvyys erilaisia ​​toimintoja organismi

Jokainen ympäristötekijä vaikuttaa kehon eri toimintoihin eri tavoin. Joidenkin prosessien optimi voi olla ahdistava toisille. Esimerkiksi ilman lämpötila + 40 - + 45 ° C kylmäverisillä eläimillä lisää huomattavasti kehon aineenvaihduntaprosessien nopeutta, mutta samalla estää motorista aktiivisuutta, mikä lopulta johtaa lämpöön. Monien kalojen veden lämpötila, joka on optimaalinen lisääntymistuotteiden kypsymiselle, on epäsuotuisa kutulle.

Elinkaari, jossa elimistö tiettyinä ajanjaksoina pääasiassa suorittaa tiettyjä toimintoja (ravitsemus, kasvu, lisääntyminen, uudelleensijoittaminen jne.), on aina yhdenmukainen vuodenaikojen muutosten kanssa ympäristötekijöiden kokonaisuudessa. Samaan aikaan liikkuvat organismit voivat vaihtaa elinympäristöään toteuttaakseen kaikki elämänsä tarpeet onnistuneesti.

Erilaisia ​​yksilöllisiä reaktioita ympäristötekijöihin

Kestävyyskyky, kriittiset pisteet, optimaalisen ja normaalin elämäntoiminnan vyöhykkeet muuttuvat melko usein yksilön elinkaaren aikana. Tämä vaihtelu määräytyy sekä perinnöllisten ominaisuuksien että iän, sukupuolen ja fysiologisten erojen perusteella. Esimerkiksi makean veden kiprinidien ja ahvenen kaltaisten kalalajien aikuiset, kuten karppi, tavallinen kuha jne., ovat melko kykeneviä elämään sisämerien lahtien vedessä, jonka suolapitoisuus on jopa 5-7 g / l. , mutta niiden kutualueet sijaitsevat vain erittäin suolattomilla alueilla, jokien suiden lähellä, koska näiden kalojen munat voivat kehittyä normaalisti, kun veden suolapitoisuus on enintään 2 g/l. Ravun toukat eivät voi elää raikasta vettä, mutta aikuisia löytyy jokien suistovyöhykkeeltä, missä jokivirran mukana kulkeva orgaanisen aineksen runsaus luo hyvän ravintopohjan. Myllyperhonen - yksi jauhojen ja viljatuotteiden vaarallisista tuholaisista - on elintärkeä minimilämpötila toukille -7 °С, aikuisille muodoille -22 °С ja munille -27 °С. Ilman lämpötilan laskeminen -10 ° C:seen on kohtalokasta toukille, mutta ei vaarallista tämän lajin aikuisille muodoille ja munille. Siten lajille kokonaisuutena luontainen ekologinen sietokyky osoittautuu laajemmaksi kuin kunkin yksilön sietokyky sen tietyssä kehitysvaiheessa.

Suhteellinen riippumattomuus organismien sopeutumisesta erilaisiin ympäristötekijöihin

Organismin sietokyky johonkin tiettyyn tekijään ei tarkoita samanlaista toleranssia suhteessa toiseen tekijään. Lajit, joita voi esiintyä laajalla alueella lämpötilaolosuhteet, ei ehkä kestä suuria veden suolapitoisuuden tai maaperän kosteuden vaihteluita. Toisin sanoen eurytermiset lajit voivat olla stenohaliinisia tai stenohygrisiä. Joukko ekologisia toleransseja (herkkyys) erilaisille ympäristötekijöille kutsutaan lajin ekologinen kirjo.

Ympäristötekijöiden vuorovaikutus

Optimialue ja kestävyysrajat suhteessa mihin tahansa ympäristön tekijään voivat siirtyä riippuen muiden samanaikaisesti vaikuttavien tekijöiden voimakkuudesta ja yhdistelmästä. Jotkut tekijät voivat lisätä tai vähentää muiden tekijöiden vahvuutta. Esimerkiksi matala ilmankosteus voi jossain määrin pehmentää ylimääräistä lämpöä. Kasvin kuihtuminen voidaan pysäyttää sekä lisäämällä maaperän kosteuden määrää että alentamalla ilman lämpötilaa, mikä vähentää haihtumista. Kasvien fotosynteesin valon puutetta voidaan kompensoida lisäämällä hiilidioksidipitoisuutta ilmassa jne. Tästä ei kuitenkaan seuraa, että tekijät voisivat vaihdella keskenään. Ne eivät ole keskenään vaihdettavissa. Valon täydellinen puuttuminen johtaa kasvin nopeaan kuolemaan, vaikka maaperän kosteus ja kaikkien ravinteiden määrä siinä olisivat optimaaliset. Kutsutaan useiden tekijöiden yhteisvaikutusta, jossa niiden vaikutuksen vaikutus lisääntyy keskenään synergiaa. Synergia näkyy selvästi raskasmetallien yhdistelmissä (kupari ja sinkki, kupari ja kadmium, nikkeli ja sinkki, kadmium ja elohopea, nikkeli ja kromi) sekä ammoniakin ja kuparin, synteettisten pinta-aktiivisten aineiden yhdistelmissä. Näiden aineiden parien yhteisvaikutuksen myötä niiden myrkyllisyys lisääntyy merkittävästi. Tämän seurauksena jopa pienet pitoisuudet näitä aineita voivat olla tappavia monille organismeille. Esimerkki synergiasta voi olla myös lisääntynyt jäätymisriski pakkasen aikana kova tuuli kuin tyynellä säällä.

Toisin kuin synergia, voidaan erottaa tiettyjä tekijöitä, joiden vaikutus vähentää vaikutuksen tuloksena olevan vaikutuksen voimaa. Sinkin ja lyijysuolojen myrkyllisyys vähenee kalsiumyhdisteiden ja syaanihapon, kun läsnä on rautaoksidia ja rautaoksidia. Tällaista ilmiötä kutsutaan antagonismi. Samaan aikaan, kun tiedetään, millä aineella on antagonistinen vaikutus tiettyyn epäpuhtaukseen, voidaan sen negatiivista vaikutusta vähentää merkittävästi.

Ympäristötekijöiden rajoittamisen sääntö ja minimin laki

Ympäristötekijöiden rajoittamisen säännön ydin on siinä, että puutos- tai ylimääräinen tekijä vaikuttaa negatiivisesti organismeihin ja lisäksi rajoittaa mahdollisuutta ilmaista muiden tekijöiden, mukaan lukien ne, jotka ovat läsnä. paras mahdollinen. Esimerkiksi jos maaperä sisältää runsaasti kaikkia paitsi yhtä kasville tarpeellista kemiallista tai fyysistä ympäristötekijää, kasvin kasvu ja kehitys riippuu juuri tämän tekijän suuruudesta. Rajoittavat tekijät määräävät yleensä lajien (populaatioiden) levinneisyyden rajat, levinneisyysalueet. Eliöiden ja yhteisöjen tuottavuus riippuu niistä.

Ympäristön rajoittavien tekijöiden sääntö mahdollisti niin kutsutun "minimilain" perustelun. Oletetaan, että ensimmäistä kertaa vähimmäislain muotoili saksalainen agronomi J. Liebig vuonna 1840. Tämän lain mukaan ympäristötekijöiden yhdistelmän vaikutus satoon ei riipu ensisijaisesti näistä elementeistä. ympäristöstä, joita on yleensä läsnä riittävinä määrinä, mutta niissä, joille on ominaista vähäiset pitoisuudet (boori, kupari, rauta, magnesium jne.). Esimerkiksi alijäämä boori vähentää jyrkästi kasvien kuivuudenkestävyyttä.

AT moderni tulkinta tämä laki kuulostaa seuraavalla tavalla: organismin kestävyyden määrää sen ekologisten tarpeiden ketjun heikoin lenkki. Eli organismin elintärkeitä mahdollisuuksia rajoittavat ympäristötekijät, joiden määrä ja laatu ovat lähellä tietylle organismille tarpeellista vähimmäismäärää. Näiden tekijöiden vähentäminen edelleen johtaa organismin kuolemaan.

Organismien mukautumiskyky

Tähän mennessä organismit ovat hallinneet neljä pääasiallista elinympäristöä, jotka eroavat toisistaan ​​merkittävästi fysikaalis-kemiallisissa olosuhteissa. Tämä on vettä, maa-ilmaa, maaperän ympäristö, sekä ympäristö, jotka ovat itse elävät organismit. Lisäksi eläviä organismeja on löydetty syvällä maan alla olevista orgaanisten ja orgaanisten mineraaliaineiden kerroksista, pohjavedestä ja arteesisista vesistä. Siten yli 1 km:n syvyyteen kerrostuneesta öljystä on löydetty tiettyjä bakteereja. Siten elämänpallo ei sisällä vain maakerrosta, vaan se voi suotuisissa olosuhteissa levitä paljon syvemmälle maankuoren. Tässä tapauksessa pääasiallinen maan syvyyksiin tunkeutumisen estävä tekijä on ilmeisesti ympäristön lämpötila, joka nousee syvyyden kasvaessa maanpinnasta. Uskotaan, että yli 100 ° C lämpötiloissa aktiivinen elämä on mahdotonta.

Eliöiden sopeutumista ympäristötekijöihin, joissa ne elävät, kutsutaan mukautuksia. Sopeutumisilla tarkoitetaan kaikkia muutoksia organismien rakenteessa ja toiminnoissa, jotka lisäävät niiden selviytymismahdollisuuksia. Sopeutumiskykyä voidaan pitää yhtenä elämän tärkeimmistä ominaisuuksista yleensä, koska se tarjoaa organismeille mahdollisuuden selviytyä ja lisääntyä kestävästi. Mukautukset näkyvät eri tasoilla: solujen biokemiasta ja yksittäisten organismien käyttäytymisestä yhteisöjen ja kokonaisten ekologisten järjestelmien rakenteeseen ja toimintaan.

Tärkeimmät sopeutumistyypit organismin tasolla ovat seuraavat:

· biokemiallinen - ne ilmenevät solunsisäisissä prosesseissa, voivat liittyä muutoksiin entsyymien toiminnassa tai niiden kokonaismäärässä;

· fysiologinen - esimerkiksi lisääntynyt hengitystiheys ja sydämen syke intensiivisen liikkeen yhteydessä, lisääntynyt hikoilu lämpötilan noustessa useilla lajeilla;

· morfoanatominen- elämäntapaan ja -ympäristöön liittyvät kehon rakenteen ja muodon piirteet;

· käyttäytymiseen - esimerkiksi joidenkin lajien pesien ja kolojen rakentaminen;

· ontogeneettinen - yksilön kehityksen kiihtyminen tai hidastuminen, mikä edistää selviytymistä muuttuvissa olosuhteissa.

Organismit sopeutuvat helpoimmin niihin ympäristötekijöihin, jotka muuttuvat selvästi ja tasaisesti.

Ekologisen tiedon historia ulottuu vuosisatojen taakse. Jo primitiivisillä ihmisillä tarvittiin tiettyä tietoa kasveista ja eläimistä, heidän elämäntavoistaan, suhteistaan ​​toisiinsa ja ympäristöön. Osana yleistä kehitystä luonnontieteet Lisäksi kertyi tietoa, joka nyt kuuluu ympäristötieteen alaan. Itsenäisenä erillisenä tieteenalana ekologia erottui joukosta 1800-luvulla.

Termi ekologia (kreikan sanasta ekotalo, logos - opetus) toi tieteeseen saksalainen biologi Ernest Haeckel.

Vuonna 1866 hän kirjoitti teoksessaan "Organismien yleinen morfologia", että tämä on "... luonnontalouteen liittyvän tiedon summa: tutkimus eläimen ja sen ympäristön suhteen kokonaisuudesta, sekä orgaaninen ja epäorgaaninen, ja ennen kaikkea sen ystävälliset tai vihamieliset suhteet niihin eläimiin ja kasveihin, joiden kanssa se on suoraan tai välillisesti kosketuksissa. Tämä määritelmä viittaa ekologiaan biologisiin tieteisiin. XX vuosisadan alussa. muodostus järjestelmällinen lähestymistapa ja biosfääriopin kehittäminen, joka on laaja tietämyskenttä, joka sisältää monia sekä luonnon että humanitaarisen syklin tieteellisiä alueita, mukaan lukien yleinen ekologia, johti ekosysteeminäkemysten leviämiseen ekologiassa. Ekosysteemistä on tullut ekologian pääasiallinen tutkimuskohde.

Ekosysteemi on joukko eläviä organismeja, jotka ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja ympäristönsä kanssa aineen, energian ja tiedon vaihdon kautta siten, että tämä yksittäinen järjestelmä pysyy vakaana pitkään.

Ihmisen jatkuvasti kasvava vaikutus ympäristöön on vaatinut ekologisen tiedon rajojen uutta laajentamista. XX vuosisadan toisella puoliskolla. tieteen ja tekniikan kehitys on johtanut lukuisiin ongelmiin, jotka ovat saaneet globaalien tason, joten ekologian näkökulmasta on kysymys luonnon ja ihmisen luomien järjestelmien vertailevasta analyysistä ja niiden tapojen etsimisestä. harmoninen rinnakkaiselo ja kehitys ovat selvästi ilmaantuneet.

Näin ollen ekologisen tieteen rakenne oli eriytynyt ja monimutkainen. Nyt se voidaan esittää neljänä päähaarana, jotka jakautuvat edelleen: bioekologia, geoekologia, ihmisekologia, sovellettu ekologia.

Siten voimme määritellä ekologian tieteenä, joka käsittelee eri luokkien ekosysteemien toiminnan yleisiä lakeja, joukko tieteellisiä ja käytännön kysymyksiä ihmisen ja luonnon välisestä suhteesta.

2. Ympäristötekijät, niiden luokittelu, vaikutustyypit eliöihin

Mikä tahansa luonnossa oleva organismi kokee ulkoisen ympäristön monien eri osien vaikutuksen. Kaikkia ympäristön ominaisuuksia tai komponentteja, jotka vaikuttavat organismeihin, kutsutaan ympäristötekijöiksi.

Ympäristötekijöiden luokitus. Ympäristötekijät (ympäristötekijät) ovat erilaisia, on erilainen luonne ja konkreettisia toimia. Seuraavat ympäristötekijöiden ryhmät erotetaan:

1. Abioottinen (tekijät eloton luonto):

a) ilmasto - valaistusolosuhteet, lämpötilaolosuhteet jne.;

b) edafinen (paikallinen) - vesihuolto, maaperän tyyppi, maasto;

c) orografiset - ilma- (tuuli) ja vesivirrat.

2. Bioottiset tekijät ovat kaikenlaisia ​​elävien organismien vaikutusta toisiinsa:

Kasvit Kasvit. Kasvit Eläimet. Kasveja Sienet. Kasvit Mikro-organismit. Eläimet Eläimet. Eläimet Sienet. Eläimet Mikro-organismit. Sienet Sienet. Sienet Mikro-organismit. Mikro-organismit Mikro-organismit.

3. Antropogeeniset tekijät ovat kaikki ihmisyhteiskunnan toiminnan muotoja, jotka johtavat muutokseen muiden lajien elinympäristössä tai vaikuttavat suoraan niiden elämään. Tämän ympäristötekijöiden ryhmän vaikutus kasvaa nopeasti vuosi vuodelta.

Ympäristötekijöiden vaikutustyypit organismeihin. Ympäristötekijät vaikuttavat eläviin organismeihin eri tavoin. Ne voivat olla:

Ärsyttävät aineet, jotka edistävät mukautuvien (adaptatiivisten) fysiologisten ja biokemiallisten muutosten ilmaantumista (lepotila, fotoperiodismi);

Rajoittimet, jotka muuttavat organismien maantieteellistä levinneisyyttä, koska niiden olemassaolo on mahdotonta näissä olosuhteissa;

Modifioijat, jotka aiheuttavat morfologisia ja anatomisia muutoksia organismeissa;

Signaalit, jotka osoittavat muutoksia muissa ympäristötekijöissä.

Ympäristötekijöiden yleiset mallit:

Ympäristötekijöiden äärimmäisen monimuotoisuuden vuoksi erityyppiset organismit, jotka kokevat vaikutuksensa, reagoivat siihen eri tavoin, mutta on kuitenkin mahdollista tunnistaa useita ympäristötekijöiden toiminnan yleisiä lakeja (kuvioita). Tarkastellaanpa joitain niistä.

1. Optimaalin laki

2. Lajien ekologisen yksilöllisyyden laki

3. Rajoittavan (rajoittavan) tekijän laki

4. Moniselitteisen toiminnan laki

3. Ympäristötekijöiden toimintamallit eliöihin

1) Optimaalisen sääntö. Ekosysteemille, organismille tai sen tietylle vaiheelle

kehitystä, tekijän edullisin arvo on alue. Missä

suotuisat tekijät väestötiheys on suurin. 2) Toleranssi.

Nämä ominaisuudet riippuvat ympäristöstä, jossa organismit elävät. Jos hän

vakaa siinä

it-am, sillä on enemmän mahdollisuuksia organismien selviytymiseen.

3) Tekijöiden vuorovaikutuksen sääntö. Jotkut tekijät voivat lisätä tai

lieventää muiden tekijöiden vaikutusta.

4) Rajoittavien tekijöiden sääntö. Tekijä, joka on puutteellinen tai

ylimäärä vaikuttaa negatiivisesti organismeihin ja rajoittaa ilmenemismahdollisuutta. vahvuus

muiden tekijöiden vaikutuksesta. 5) Fotoperiodismi. Fotoperiodismin alla

ymmärtää kehon reaktion päivän pituuteen. reagointi muuttuvaan valoon.

6) Sopeutuminen luonnonilmiöiden rytmiin. Sopeutuminen päivittäiseen ja

vuodenaikojen rytmit, vuorovesi-ilmiöt, auringon aktiivisuuden rytmit,

kuun vaiheet ja muut ilmiöt, jotka toistuvat tiukasti jaksollisesti.

Ek. valenssi (plastisuus) - kyky org. sopeutua ympäristötekijät. ympäristöön.

Ympäristötekijöiden vaikutusmallit eläviin organismeihin.

Ekologiset tekijät ja niiden luokittelu. Kaikki organismit voivat potentiaalisesti rajattomasti lisääntyä ja levitä: jopa kiinnittyneen elämäntavan lajeissa on vähintään yksi kehitysvaihe, jossa ne pystyvät leviämään aktiivisesti tai passiivisesti. Mutta samaan aikaan lajikoostumus eri organismeissa elävät organismit ilmastovyöhykkeitä, ei sekoitu: jokaisessa niistä on tietty joukko eläin-, kasvi- ja sienilajeja. Tämä johtuu siitä, että organismien liiallista lisääntymistä ja asettumista rajoittavat tietyt maantieteelliset esteet (meret, vuoristot, aavikot jne.), ilmastotekijät (lämpötila, kosteus jne.) sekä yksittäisten lajien väliset suhteet.

Toiminnan luonteesta ja ominaisuuksista riippuen ympäristötekijät jaetaan abioottisiin, bioottisiin ja antropogeenisiin (antropogeenisiin).

Abioottiset tekijät ovat elottoman luonnon komponentteja ja ominaisuuksia, jotka vaikuttavat suoraan tai epäsuorasti yksittäisiin organismeihin ja niiden ryhmiin (lämpötila, valo, kosteus, ilman kaasukoostumus, paine, veden suolakoostumus jne.).

Erillinen ympäristötekijöiden ryhmä sisältää useita muotoja ihmisen taloudellinen toiminta, joka muuttaa erilaisten elävien olentojen, myös ihmisen itsensä, elinympäristön tilaa ( antropogeeniset tekijät). Suhteellisesti lyhyt aika ihmisen olemassaolo lajit, sen toiminta on muuttanut radikaalisti planeettamme kasvot ja joka vuosi tämä vaikutus luontoon kasvaa. Joidenkin ympäristötekijöiden intensiteetti saattaa pysyä suhteellisen vakaana biosfäärin pitkien historiallisten kehitysjaksojen aikana (esimerkiksi auringon säteily, painovoima, meriveden suolakoostumus, ilmakehän kaasukoostumus jne.). Useimmilla niistä on vaihteleva voimakkuus (lämpötila, kosteus jne.). Kunkin ympäristötekijän vaihteluaste riippuu organismien elinympäristön ominaisuuksista. Esimerkiksi maanpinnan lämpötila voi vaihdella merkittävästi vuoden- tai vuorokaudenajasta, säästä jne. riippuen, kun taas yli muutaman metrin syvyydessä olevissa vesistöissä lämpötilan pudotuksia ei juuri esiinny.

Muutokset ympäristötekijöissä voivat olla:

Jaksottainen, riippuen vuorokaudenajasta, vuodenajasta, Kuun sijainnista suhteessa maahan jne.;

Ei-säännölliset, esimerkiksi tulivuorenpurkaukset, maanjäristykset, hurrikaanit jne.;

Ohjattu merkittäville historiallisille ajanjaksoille, esimerkiksi maapallon ilmaston muutoksille, jotka liittyvät maa-alueiden ja valtamerten suhteen uudelleenjakaumaan.

Jokainen elävä organismi sopeutuu jatkuvasti ympäristötekijöiden kokonaisuuteen, toisin sanoen ympäristöön, säätelemällä elämän prosesseja näiden tekijöiden muutosten mukaisesti. Elinympäristö on joukko olosuhteita, joissa tietyt yksilöt, populaatiot tai organismiryhmät elävät.

Ympäristötekijöiden vaikutusmallit eläviin organismeihin. Huolimatta siitä, että ympäristötekijät ovat luonteeltaan hyvin erilaisia ​​ja erilaisia, havaitaan joitain niiden vaikutusmalleja eläviin organismeihin sekä organismien reaktiot näiden tekijöiden toimintaan. Eliöiden sopeutumista ympäristöolosuhteisiin kutsutaan mukautumisiksi. Niitä tuotetaan kaikilla elävän aineen organisaatiotasoilla: molekyylistä biogeosenoottiseen. Sopeutumiset eivät ole pysyviä, koska ne muuttuvat yksittäisten lajien historiallisen kehityksen prosessissa riippuen ympäristötekijöiden toiminnan voimakkuuden muutoksista. Jokainen organismilaji on sopeutunut tiettyihin olemassaolon olosuhteisiin erityisellä tavalla: ei ole kahta läheistä lajia, jotka olisivat sopeutumiseltaan samanlaisia ​​(ekologisen yksilöllisyyden sääntö). Joten myyrä (sarja Insectivores) ja myyrärotta (sarja Jyrsijät) ovat sopeutuneet olemassaoloon maaperässä. Mutta myyrä kaivaa käytäviä eturaajojensa avulla, ja myyrärotta käyttää etuhampaitaan heittäen maata ulos päällään.

Organismien hyvä sopeutuminen tiettyyn tekijään ei tarkoita samaa sopeutumista muihin (sopeutumisen suhteellisen riippumattomuuden sääntö). Esimerkiksi jäkälät, jotka voivat asettua orgaanisen aineksen köyhille alustoille (kuten kiville) ja kestävät kuivumista, ovat erittäin herkkiä ilmansaasteille.

On olemassa myös optimilaki: jokaisella tekijällä on positiivinen vaikutus kehoon vain tietyissä rajoissa. Tietyn tyyppisille organismeille suotuisaa ympäristötekijän vaikutuksen voimakkuutta kutsutaan optimivyöhykkeeksi. Mitä enemmän tietyn ympäristötekijän toiminnan intensiteetti poikkeaa optimaalisesta suuntaan tai toiseen, sitä selvempi on sen masentava vaikutus organismeihin (pessimum-vyöhyke). Ympäristötekijän vaikutuksen voimakkuuden arvoa, jonka mukaan organismien olemassaolo tulee mahdottomaksi, kutsutaan kestävyyden ylä- ja alarajaksi (maksimi- ja minimipisteet). Kestävyysrajojen välinen etäisyys määrää tietyn lajin ekologisen valenssin suhteessa yhteen tai toiseen tekijään. Siksi ekologinen valenssi on ekologisen tekijän vaikutuksen voimakkuusalue, jossa tietyn lajin olemassaolo on mahdollista.

Tietyn lajin yksilöiden laaja ekologinen valenssi suhteessa tiettyyn ekologiseen tekijään on merkitty etuliitteellä "euro-". Naalit ovat siis eurytermisiä eläimiä, koska ne kestävät merkittäviä lämpötilanvaihteluita (80 °C:n sisällä). Jotkut selkärangattomat (sienet, kilchakiv, piikkinahkaiset) ovat eurybaattisia organismeja, joten ne asettuvat rannikkoalueelta suuriin syvyyksiin kestämään merkittäviä paineenvaihteluita. Lajeja, jotka voivat elää monenlaisissa eri ympäristötekijöiden vaihteluissa, kutsutaan eurybiontymeiksi. Kapeaa ekologista valenssia, eli kyvyttömyyttä kestää merkittäviä muutoksia tietyssä ympäristötekijässä, merkitään etuliitteellä "steno-" (esim. stenoterminen, stenobatni, stenobiontny jne.).

Organismin kestävyyden optimi ja rajat tietyn tekijän suhteen riippuvat muiden toiminnan intensiteetistä. Esimerkiksi kuivalla, tyynellä säällä on helpompi kestää alhaisia ​​lämpötiloja. Joten organismien kestävyyden optimi ja rajat suhteessa mihin tahansa ympäristötekijään voivat siirtyä tiettyyn suuntaan, riippuen muiden tekijöiden vahvuudesta ja yhdistelmästä (ympäristötekijöiden vuorovaikutuksen ilmiö).

Mutta elintärkeiden ekologisten tekijöiden keskinäisellä kompensoinnilla on tietyt rajat, eikä yhtäkään voida korvata muilla: jos vähintään yhden tekijän toiminnan intensiteetti ylittää kestävyyden rajat, lajin olemassaolo tulee mahdottomaksi optimaalisesta intensiteetistä huolimatta. toisten toimintaa. Näin ollen kosteuden puute estää fotosynteesin prosessia jopa optimaalisella valaistuksella ja ilmakehän CO2-pitoisuudella.

Tekijää, jonka intensiteetti ylittää kestävyyden rajat, kutsutaan rajoittavaksi. Rajoittavat tekijät määräävät lajin levinneisyysalueen (alue). Esimerkiksi monien eläinlajien leviämistä pohjoiseen vaikeuttaa lämmön ja valon puute, etelään kosteuden puute.

Näin ollen tietyn lajin esiintyminen ja vauraus tietyssä elinympäristössä johtuu sen vuorovaikutuksesta useiden ympäristötekijöiden kanssa. Minkä tahansa niistä toiminnan riittämätön tai liiallinen intensiteetti on mahdotonta yksittäisten lajien vaurauden ja olemassaolon kannalta.

Ympäristötekijät ovat mitä tahansa ympäristön osia, jotka vaikuttavat eläviin organismeihin ja niiden ryhmiin; ne jaetaan abioottisiin (elottoman luonnon komponentit), bioottisiin (erilaiset vuorovaikutuksen muodot organismien välillä) ja antropogeenisiin (ihmisen taloudellisen toiminnan eri muodot).

Eliöiden sopeutumista ympäristöolosuhteisiin kutsutaan mukautumisiksi.

Kaikilla ympäristötekijöillä on vain tietyt rajat positiiviselle vaikutukselle organismeihin (optimin laki). Tekijän toiminnan intensiteetin rajoja, joiden mukaan organismien olemassaolo tulee mahdottomaksi, kutsutaan kestävyyden ylä- ja alarajaksi.

Organismien kestävyyden optimi ja rajat suhteessa mihin tahansa ympäristötekijään voivat vaihdella tiettyyn suuntaan, riippuen muiden ympäristötekijöiden intensiteetistä ja yhdistelmästä (ympäristötekijöiden vuorovaikutusilmiö). Mutta heidän keskinäinen korvauksensa on rajallinen: mitään elintärkeää tekijää ei voida korvata muilla. Ympäristötekijää, joka ylittää kestävyyden rajat, kutsutaan rajoittavaksi, se määrää tietyn lajin levinneisyysalueen.

eliöiden ekologinen plastisuus

Organismien ekologinen plastisuus (ekologinen valenssi) - lajin sopeutumiskyky ympäristötekijän muutoksiin. Se ilmaistaan ​​ympäristötekijöiden arvoalueella, jonka sisällä tietty laji säilyttää normaalin elintärkeän toiminnan. Mitä laajempi alue, sitä suurempi ekologinen plastisuus.

Lajeja, jotka voivat esiintyä tekijän pienillä poikkeamilla optimista, kutsutaan erittäin erikoistuneiksi, ja lajeja, jotka kestävät merkittäviä tekijän muutoksia, kutsutaan laajasti sopeutuneiksi.

Ekologista plastisuutta voidaan tarkastella sekä suhteessa yhteen tekijään että suhteessa ympäristötekijöiden kokonaisuuteen. Lajien kyky sietää merkittäviä muutoksia tietyissä tekijöissä on merkitty vastaavalla termillä, jossa on etuliite "evry":

Eurythermal (muovista lämpötilaan)

Eurygoline (veden suolaisuus)

Eurytoottinen (muovista valoon)

Eurygyric (muovista kosteudelle)

Euryoic (muovi elinympäristöön)

Euryphagic (muovi ruokaan).

Tämän tekijän pieniin muutoksiin sopeutuneet lajit merkitään termillä, jossa on etuliite "seinä". Näitä etuliitteitä käytetään ilmaisemaan suhteellinen toleranssiaste (esimerkiksi stenotermisessä lajissa ekologinen lämpötilaoptimi ja pessimumi ovat lähellä).

Lajit, joilla on laaja ekologinen plastisuus suhteessa ekologisten tekijöiden kokonaisuuteen, ovat eurybiontit; lajit, joilla on alhainen yksilöllinen sopeutumiskyky - stenobiontit. Eurybiontness ja istenobiontness ovat ominaisia eri tyyppejä eliöiden sopeutumista selviytymistä varten. Jos eurybiontit kehittyvät pitkään hyvissä olosuhteissa, ne voivat menettää ekologisen plastisuutensa ja kehittää stenobionttiominaisuuksia. Lajit, jotka ovat olemassa, ja tekijän vaihtelut vaihtelevat merkittävästi, hankkivat lisääntynyttä ekologista plastisuutta ja muuttuvat eurybionteiksi.

Esimerkiksi vesiympäristössä on enemmän stenobionteja, koska se on ominaisuuksiltaan suhteellisen vakaa ja yksittäisten tekijöiden vaihtelujen amplitudit ovat pieniä. Dynaamisessa ilma-maaympäristössä eurybiontit ovat vallitsevia. Lämminveristen eläinten ekologinen valenssi on laajempi kuin kylmäveristen eläinten. Nuoret ja vanhat organismit vaativat yleensä yhtenäisempiä ympäristöolosuhteita.

Eurybiontit ovat laajalle levinneitä, ja stenobiont kaventaa alueita; Kuitenkin joissain tapauksissa stenobiontit omistavat laajan erikoistumisensa vuoksi laajoja alueita. Esimerkiksi kalasyövä kalasääski on tyypillinen stenofagi, mutta suhteessa muihin ympäristötekijöihin se on eurybiontti. Etsiessään tarvittavaa ruokaa lintu pystyy lennon aikana lepäämään pitkiä matkoja, joten se vie merkittävän alueen.

Plastisuus - organismin kyky esiintyä tietyllä ympäristötekijän arvoalueella. Plastisuus määräytyy reaktionopeuden mukaan.

Yksittäisten tekijöiden plastisuusasteen mukaan kaikki tyypit jaetaan kolmeen ryhmään:

Stenotoopit ovat lajeja, jotka voivat esiintyä kapealla ympäristötekijäarvojen alueella. Esimerkiksi useimmat kosteiden päiväntasaajametsien kasvit.

Eurytoopit ovat laajamuovilajeja, jotka pystyvät kehittämään erilaisia ​​elinympäristöjä, esimerkiksi kaikkia kosmopoliittisia lajeja.

Mesotoopit ovat stenotooppien ja eurytooppien välissä.

On muistettava, että laji voi olla esimerkiksi yhden tekijän mukaan stenotooppi ja toisen mukaan eurytooppi ja päinvastoin. Esimerkiksi ihminen on eurytooppi suhteessa ilman lämpötilaan, mutta stenotooppi sen happipitoisuudeltaan.

eloton ja Elävä luonto, ympäröiviä kasveja, eläimiä ja ihmisiä, kutsutaan elinympäristöksi. Joukkoa ympäristön yksittäisiä komponentteja, jotka vaikuttavat organismeihin, kutsutaan ympäristötekijät.

Alkuperän luonteen mukaan erotetaan abioottiset, bioottiset ja antropogeeniset tekijät.

Abioottiset tekijät - Nämä ovat elottoman luonnon ominaisuuksia, jotka vaikuttavat suoraan tai epäsuorasti eläviin organismeihin.

Bioottiset tekijät - Nämä ovat kaikki elävien organismien vaikutuksen muotoja toisiinsa. Aikaisemmin bioottiset tekijät Myös ihmisen vaikutus eläviin organismeihin laskettiin, mutta tällä hetkellä erotetaan erityinen ihmisten tuottamien tekijöiden luokka.

Antropogeeniset tekijät - Nämä ovat kaikki ihmisyhteiskunnan toiminnan muotoja, jotka johtavat muutokseen luonnossa elinympäristönä ja muissa lajeissa ja vaikuttavat suoraan heidän elämäänsä.

Siten jokaiseen elävään organismiin vaikuttaa eloton luonto, muiden lajien eliöt, mukaan lukien ihmiset, ja se puolestaan ​​vaikuttaa jokaiseen näistä komponenteista.

Lait ympäristötekijöiden vaikutuksesta eläviin organismeihin

Huolimatta ympäristötekijöiden moninaisuudesta ja niiden alkuperän erilaisesta luonteesta, niiden vaikutukselle eläviin organismeihin on olemassa joitakin yleisiä sääntöjä ja malleja.

Organismien elämää varten tarvitaan tietty olosuhteiden yhdistelmä. Jos kaikki ympäristöolosuhteet ovat suotuisat yhtä lukuun ottamatta, niin juuri tästä tilasta tulee ratkaiseva kyseisen organismin elämälle. Se rajoittaa (rajaa) organismin kehitystä, joten sitä kutsutaan rajoittava tekijä . Aluksi havaittiin, että elävien organismien kehitystä rajoittaa minkään komponentin, esimerkiksi mineraalisuolojen, kosteuden, valon jne., puute. Saksalainen orgaaninen kemisti J. Liebig osoitti 1800-luvun puolivälissä ensimmäisenä kokeellisesti, että kasvien kasvu riippuu ravinneelementistä, jota on suhteellisen vähän. Hän kutsui tätä ilmiötä minimin laiksi (Liebigin laki).

Modernissa muotoilussa minimin laki kuulostaa tältä: organismin kestävyyden määrää sen ekologisten tarpeiden ketjun heikoin lenkki. Kuitenkin, kuten myöhemmin kävi ilmi, ei vain puute, vaan myös tekijän ylimäärä voi rajoittaa esimerkiksi sadon kuolemaa sateiden vuoksi, maaperän ylikyllästymistä lannoitteilla jne. Amerikkalainen eläintieteilijä W. Shelford esitteli käsitteen, jonka mukaan minimin lisäksi maksimi voi olla myös rajoittava tekijä, 70 vuotta Liebigin jälkeen. suvaitsevaisuuden laki . Toleranssilain mukaan populaation (organismin) vaurautta rajoittava tekijä voi olla sekä ympäristövaikutuksen vähimmäis- että enimmäismäärä, ja niiden välinen vaihteluväli määrää kestävyyden määrän (toleranssiraja) tai ekologisen valenssin. organismi tähän tekijään.

Ympäristötekijän suotuisaa aluetta kutsutaan optimivyöhykkeeksi (normaali elinikä). Mitä suurempi tekijä poikkeaa optimista, sitä enemmän tämä tekijä estää väestön elintärkeää toimintaa. Tätä aluetta kutsutaan sorron vyöhykkeeksi. Tekijän sallitut enimmäis- ja vähimmäisarvot ovat kriittisiä pisteitä, joiden ylittyessä organismin tai populaation olemassaolo ei ole enää mahdollista.

Rajoittavien tekijöiden periaate pätee kaikentyyppisiin eläviin organismeihin - kasveihin, eläimiin, mikro-organismeihin ja pätee sekä abioottisiin että bioottisiin tekijöihin.

Toleranssilain mukaisesti ylimääräinen aine tai energia osoittautuu saastumisen lähteeksi.

Organismin sietoraja muuttuu siirtyessään kehitysvaiheesta toiseen. Usein nuoret organismit ovat haavoittuvampia ja vaativampia ympäristöolosuhteille kuin aikuiset. Eri tekijöiden vaikutuksen kannalta kriittisin on pesimäkausi: tänä aikana monet tekijät tulevat rajoittaviksi. Jalostusyksilöiden, siementen, alkioiden, toukkien ja munien ekologinen valenssi on yleensä kapeampi kuin aikuisten ei-siitoskasvien tai saman lajin eläinten.

Tähän asti on puhuttu elävän organismin sietorajasta yhden tekijän suhteen, mutta luonnossa kaikki ympäristötekijät vaikuttavat yhdessä.

Kehon kestävyyden optimaalinen vyöhyke ja rajat mihin tahansa ympäristötekijään nähden voivat muuttua riippuen muiden samanaikaisesti vaikuttavien tekijöiden yhdistelmästä. Tämä malli on nimetty ympäristötekijöiden vuorovaikutuksia .

Keskinäisellä korvauksella on kuitenkin tietyt rajat, eikä yhtä tekijää voida täysin korvata toisella. Tämä merkitsee johtopäätöstä, että kaikki elämän ylläpitämiseen tarvittavat ympäristöolosuhteet ovat yhtäläisiä ja mikä tahansa tekijä voi rajoittaa organismien olemassaolon mahdollisuutta - tämä on kaikkien elämänehtojen vastaavuuslaki .

Tiedetään, että jokainen tekijä vaikuttaa eri tavalla kehon eri toimintoihin. Olosuhteet, jotka ovat optimaaliset joillekin prosesseille, esimerkiksi organismin kasvulle, voivat osoittautua sorron vyöhykkeeksi toisille, esimerkiksi lisääntymiselle, ja ylittää sietokyvyn, toisin sanoen johtaa kuolemaan toisille. . Siksi elinkaari, jonka mukaan keho suorittaa tiettyinä aikoina pääasiassa tiettyjä toimintoja - ravitsemus, kasvu, lisääntyminen, uudelleensijoittaminen - on aina sopusoinnussa ympäristötekijöiden kausivaihteluiden kanssa.

Lakien joukosta, jotka määräävät yksilön tai yksilön vuorovaikutuksen ympäristönsä kanssa, nostamme esiin ympäristöolosuhteiden ja organismin geneettisen ennaltamääräyksen välisen vastaavuuden säännön. Se väittää, että organismilaji voi olla olemassa niin kauan ja sikäli kuin sitä ympäröivä luonnollinen ympäristö vastaa geneettisiä mahdollisuuksia sopeutua lajin vaihteluihin ja muutoksiin. Jokainen elävä laji syntyi tietyssä ympäristössä, tavalla tai toisella sopeutuneena siihen, ja lajin olemassaolo on mahdollista vain tässä tai sitä lähellä olevassa ympäristössä. Elämänympäristön jyrkkä ja nopea muutos voi johtaa siihen, että lajin geneettiset kyvyt eivät riitä sopeutumaan uusiin olosuhteisiin. Tämä on erityisesti perusta yhdelle hypoteesille suurten matelijoiden sukupuuttoon, kun planeetan abioottiset olosuhteet muuttuvat jyrkästi: suuret organismit ovat vähemmän vaihtelevia kuin pienet, joten ne tarvitsevat paljon enemmän aikaa sopeutuakseen. Tässä suhteessa luonnon perustavanlaatuiset muutokset ovat vaarallisia tällä hetkellä olemassa oleville lajeille, myös ihmiselle itselleen.

LUENTO #5

AIHE: YMPÄRISTÖTEKIJIEN TOIMINNAN YLEISET SÄÄNNÖKSET ORGANISMEIHIN

SUUNNITELMA:

1. Ympäristötekijöiden kumulatiivinen vaikutus.

2. Liebigin vähimmäislaki.

3. Shelfordin laki rajoittavista tekijöistä.

4. Organismien reaktio ympäristötekijöiden tason muutoksiin.

5. Vaihtuvuus.

6. Sopeutuminen.

7. Kehon ekologinen markkinarako.

7.1. Käsitteet ja määritelmät.

7.2. Erikoistunut ja yleinen ekologisia markkinarakoja.

8. Ekologiset muodot.

Ympäristötekijät ovat dynaamisia, muuttuvia ajassa ja tilassa. lämmintä aikaa vuosi vaihtuu säännöllisesti kylmällä, lämpötilan ja kosteuden vaihteluita havaitaan päivällä, päivä seuraa yötä jne. Kaikki nämä ovat luonnollisia (luonnollisia) muutoksia ympäristötekijöissä, mutta niihin voi ihminen puuttua. Antropogeeninen vaikutus Luonnollisessa ympäristössä esiintyy muutos joko ympäristötekijöiden järjestelmissä (absoluuttiset arvot tai dynamiikka) tai tekijöiden koostumuksessa (esimerkiksi kasvinsuojeluaineiden, mineraalilannoitteiden kehittäminen, tuotanto ja käyttö). joita ei aiemmin ollut luonnossa).

1. Kumulatiivinen ympäristövaikutuksia tekijät

Ympäristön ympäristötekijät vaikuttavat kehoon samanaikaisesti ja yhdessä. Tekijöiden kumulatiivinen vaikutus - tähdistö, muuttaa jossain määrin keskenään kunkin yksittäisen tekijän vaikutuksen luonnetta. Ilman kosteuden vaikutusta eläinten lämpötilan havaitsemiseen on tutkittu hyvin. Kosteuden lisääntyessä kosteuden haihtumisen intensiteetti ihon pinnalta laskee, mikä vaikeuttaa yhtä tehokkaimmista korkeaan lämpötilaan sopeutumismekanismeista. Alhaisia ​​lämpötiloja on myös helpompi sietää kuivassa ympäristössä, jonka lämmönjohtavuus on alhaisempi (paremmat lämmöneristysominaisuudet). Siten ympäristön kosteus muuttaa lämminveristen eläinten, myös ihmisten, subjektiivista käsitystä lämpötilasta.

AT monimutkainen toiminta ympäristön ympäristötekijät yksittäisten ympäristötekijöiden arvo ei ole sama. Niiden joukossa on johtavat (pää) ja toissijaiset tekijät.

Johtavat ovat elämän kannalta välttämättömiä tekijöitä, toissijaisia ​​- olemassa olevia tai taustatekijöitä. Yleensä eri organismeilla on erilaiset johtavat tekijät, vaikka organismit asuisivat samassa paikassa. Lisäksi johtavien tekijöiden muutos havaitaan organismin siirtyessä toiseen elämänjaksoon. Joten kukinnan aikana kasvin johtava tekijä voi olla valo, ja siementen muodostumisen aikana kosteus ja ravinteet.

Joskus yhden tekijän puute kompensoituu osittain toisen vahvistumisella. Esimerkiksi arktisella alueella pitkät päivänvaloajat kompensoivat lämmön puutetta.

2. Laki minimi Liebig

Mikä tahansa elävä organismi ei tarvitse lämpötilaa, kosteutta, mineraali- ja orgaanisia aineita tai muita tekijöitä yleensä, vaan niiden erityistä hoitoa. Kehon reaktio riippuu tekijän määrästä (annoksesta). Lisäksi elävä organismi altistuu luonnollisissa olosuhteissa useille ympäristötekijöille (sekä abioottisille että bioottisille) samanaikaisesti. Kasvit tarvitsevat huomattavia määriä kosteutta ja ravinteita (typpeä, fosforia, kaliumia) ja samalla suhteellisen "vähän" määriä alkuaineita, kuten booria ja molybdeeniä.

Kaikilla eläimillä tai kasveilla on selvä selektiivisyys ruoan koostumuksen suhteen: jokainen kasvi tarvitsee tiettyjä mineraalielementtejä. Mikä tahansa eläin on omalla tavallaan vaativa ruoan laadulle. Voidakseen olla olemassa ja kehittyä normaalisti, kehossa on oltava kaikki tarvittavat tekijät optimaalisissa tiloissa ja riittävinä määrinä.

Yksi maatalouskemian perustajista havaitsi ja tutki sen tosiasian, että minkä tahansa kasville välttämättömän, sekä makro- että mikroelementteihin liittyvän aineen annoksen (tai puuttumisen) rajoittaminen johtaa samaan tulokseen - kasvun hidastumiseen. saksalainen kemisti Eustace von Liebig. Sääntöä, jonka hän muotoili vuonna 1840, kutsutaan Liebigin vähimmäislaki: sadon arvon määrää maaperässä olevien ravinteiden määrä, jonka kasvin tarve on vähiten tyydytetty.

Samaan aikaan J. Liebig piirsi tynnyrin, jossa oli reikiä, osoittaen, että tynnyrin alempi reikä määrää siinä olevan nesteen tason. Vähimmäislaki pätee sekä kasveihin että eläimiin, myös ihmisiin, jotka tietyissä tilanteissa joutuvat käyttämään kivennäisvettä tai vitamiineja kompensoimaan elimistön alkuaineiden puutetta.

Myöhemmin Liebigin lakiin tehtiin selvennyksiä. Tärkeä muutos ja lisäys on epäselvyyden lakitekijän (selektiivinen) vaikutus kehon eri toimintoihin: mikä tahansa ympäristötekijä vaikuttaa kehon toimintoihin eri tavalla, optimi joillekin prosesseille, kuten hengitykselle, ei ole optimi muille, kuten ruoansulatukselle, ja päinvastoin.

E. Ryubel vuonna 1930 asennettiin tekijöiden korvaamisen (vaihdettavuuden) laki (vaikutus).: joidenkin ympäristötekijöiden puuttuminen tai puuttuminen voidaan kompensoida toisella läheisellä (samankaltaisella) tekijällä.

Esimerkiksi valon puutetta voidaan kompensoida kasvin runsaalla hiilidioksidilla, ja nilviäisten kuoria rakentaessaan puuttuva kalsium voidaan korvata strontiumilla.

Nämä mahdollisuudet ovat kuitenkin erittäin rajalliset. Vuonna 1949 hän muotoili perustekijöiden välttämättömyyden laki: perusympäristötekijöiden (valo, vesi, ravinteet jne.) täydellistä puuttumista ympäristöstä ei voida korvata muilla tekijöillä.

Tämä Liebigin lain tarkennusten ryhmä sisältää hieman erilaisen vaihereaktioiden sääntö "etu- haittaa": pienet pitoisuudet myrkyllistä ainetta vaikuttavat kehoon sen toimintojen vahvistamiseen (stimuloimiseen), kun taas korkeammat pitoisuudet painavat sitä tai johtavat jopa kuolemaan.

Tämä toksikologinen malli pätee moniin (esim. lääkinnällisiä ominaisuuksia pienet pitoisuudet käärmeen myrkkyä), mutta eivät kaikki myrkylliset aineet.

3. Laki rajoittavia tekijöitä Shelford

Keho ei tunne ympäristötekijää vain silloin, kun se on puutteellinen. Ongelmia syntyy myös minkä tahansa ympäristötekijöiden liiallisuudesta. Kokemuksesta tiedetään, että kun maaperässä ei ole vettä, kasvin elementit imeytyvät mineraaliravinto vaikeaa, mutta liiallinen vesi johtaa samanlaisiin seurauksiin: juurten kuoleminen on mahdollista, anaerobisten prosessien esiintyminen, maaperän happamoituminen jne. Organismin elintärkeä toiminta estyy myös huomattavasti matalilla arvoilla ja liiallisella altistuminen sellaiselle abioottiselle tekijälle kuin lämpötila.

Ympäristötekijä vaikuttaa organismiin tehokkaimmin vain tietyllä keskiarvolla, joka on optimaalinen kulloisellekin organismille. Mitä laajemmat ovat minkä tahansa tekijän vaihtelun rajat, joissa organismi voi pysyä elinkelpoisena, sitä korkeampi on stabiilisuus eli tietyn organismin toleranssi vastaavaan tekijään (latinasta tolerantia - kärsivällisyys). Tällä tavalla, toleranssi- tämä on kehon kyky kestää ympäristötekijöiden poikkeamia sen elinkaaren optimaalisista arvoista.

Ensimmäinen oletus noin rajoittaa (rajoittaa) Amerikkalainen eläintieteilijä W. Shelford ilmaisi tekijän maksimiarvon vaikutuksen minimiarvon kanssa vuonna 1913, kun hän vahvisti biologisen peruslain toleranssin: jokaisella elävällä organismilla on tietyt, evoluution perusteella periytyneet ylä- ja alarajat. vastustuskyky (toleranssi) mille tahansa ympäristötekijälle.

Toinen W. Shelfordin lain muotoilu selittää, miksi toleranssilakia kutsutaan samanaikaisesti rajoittavien tekijöiden laiksi: jopa yksittäinen tekijä optimialueensa ulkopuolella johtaa organismin stressaavaan tilaan ja rajalla sen kuolemaan.

Siksi ympäristötekijää, jonka taso lähestyy mitä tahansa organismin kestävyysalueen rajaa tai ylittää tämän rajan, kutsutaan rajoittavaksi tekijäksi. Toleranssilakia täydentävät amerikkalaisen ekologin Y. Odumin määräykset:

Organismit voivat sietää yhtä ympäristötekijää laajasti ja toista alhaista;

Organismit, jotka sietävät laajasti kaikkia ympäristötekijöitä, ovat yleensä yleisimpiä;

toleranssialue voi myös kaventua suhteessa muihin ympäristötekijöihin, jos olosuhteet jollekin ympäristötekijälle eivät ole organismille optimaaliset;

Monet ympäristötekijät tulevat rajoittaviksi (rajoiksi) organismien erityisen tärkeillä (kriittisillä) jaksoilla, erityisesti pesimäkauden aikana.

Näihin säännöksiin liittyy myös Mitcherlich-Baulen laki, jota kutsuu A. Thienemann kumulatiivisen toiminnan laki: tekijöiden yhdistelmällä on voimakkain vaikutus niihin organismien kehitysvaiheisiin, joilla on vähiten plastisuus - pienin sopeutumiskyky.

4. Reaktio eliöt päällä tason muutoksia ympäristön kannalta

tekijät

Optimaalinen vaikutus erilaisia ​​organismeja sama tekijä voi olla erilaisia ​​arvoja. Joten jotkut kasvit pitävät erittäin kosteasta maaperästä, kun taas toiset pitävät suhteellisen kuivaa maaperää. Jotkut eläimet pitävät kovasta kuumuudesta, toiset sietävät sitä paremmin. kohtalainen lämpötila ympäristöt jne.

Lisäksi elävät organismit jaetaan sellaisiin, jotka kykenevät esiintymään laajalla tai kapealla vaihtelualueella missä tahansa ympäristötekijässä. Organismit sopeutuvat jokaiseen ympäristötekijään suhteellisen itsenäisesti. Organismi voi olla sopeutunut kapealle alueelle yhtä tekijää ja laajalle alueelle toista. Organismille ei vain amplitudi ole tärkeä, vaan myös yhden tai toisen tekijän vaihtelunopeus.

Jos ympäristöolosuhteiden vaikutus ei saavuta raja-arvoja, elävät organismit reagoivat siihen tietyillä toimilla tai tilan muutoksilla, mikä viime kädessä johtaa lajin selviytymiseen. Eläinten haittavaikutukset voidaan voittaa kahdella tavalla:

Välttämällä niitä;

Hankkimalla kestävyyttä.

Ensimmäistä menetelmää käyttävät eläimet, joilla on riittävä liikkuvuus, minkä ansiosta ne muuttavat, rakentavat turvakoteja jne.

Vaativuus ja sietokyky ympäristötekijöitä kohtaan määrää tarkasteltavana olevan lajin yksilöiden maantieteellisen levinneisyyden alueen riippumatta niiden elinympäristön pysyvyysasteesta eli lajin levinneisyysalueesta.

Kasvien reaktiot perustuvat mukautuvien muutosten kehittymiseen niiden rakenteessa ja elämänprosesseissa. Rytmisesti toistuvissa ilmastotilanteissa kasvit ja eläimet voivat sopeutua kehittämällä asianmukaisen ajallisen elämänprosessien organisoinnin, minkä seurauksena ne vuorottelevat kehon aktiivisen toiminnan jaksoja lepotilan jaksojen kanssa (joukko eläimiä) tai levätä (kasvit).

5. Vaihtuvuus

Vaihtuvuus- yksi elävien olentojen tärkeimmistä ominaisuuksista sen organisaation eri tasoilla. Jokaiselle lajille sen muodostavien yksilöiden vaihtelevuus on tärkeää. Esimerkiksi ihmiset eroavat toisistaan ​​pituuden, fysikaalin, silmien ja ihon värin suhteen ja osoittavat erilaisia ​​kykyjä. Samanlainen lajinsisäinen vaihtelevuus on luontaista kaikille organismeille: norsuille, kärpäsille, tammille, varpusille ja muille.

Minkä tahansa lajin yksilöt eroavat toisistaan ​​​​ulkoisten ja sisäisiä ominaisuuksia. merkki- mikä tahansa organismin ominaisuus sellaisena kuin se on ulkomuoto(koko, muoto, väri jne.) ja in sisäinen rakenne. Taudinkestävyys, matalat tai korkeat lämpötilat, kyky uida, lentää ja niin edelleen ovat kaikki ominaisuuksia, joista monia voidaan muuttaa tai kehittää harjoittelun tai harjoittelun avulla. Niiden pääominaisuus on kuitenkin geneettinen eli perinnöllinen perusta. Jokaisella organismilla on syntyessään joukko tiettyjä ominaisuuksia.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että kaikenlaisten ominaisuuksien perinnöllinen perusta on koodattu DNA-molekyyleihin, eli organismin geeneihin, joiden kokonaisuutta kutsutaan sen genotyypiksi. Lähes kaikkien organismien, myös ihmisten, genotyyppiä edustaa ei yksi vaan kaksi geenisarjaa. Kehon kasvuun liittyy solun jakautuminen, jonka aikana jokainen uusi solu saa tarkan kopion molemmista geenisarjoista. Kuitenkin vain yksi sarja jokaiselta vanhemmalta siirtyy seuraavalle sukupolvelle, ja siksi lapsille syntyy uusia, vanhemmista poikkeavia geeniyhdistelmiä. Siten kaikki lajin jälkeläiset ja siten myös yksilöt (paitsi identtiset kaksoset) eroavat genotyypeiltään.

Geneettinen vaihtelevuus on ominaisuuksien perinnöllisen vaihtelevuuden perusta. Toinen perinnöllisen variaation lähde on DNA-mutaatio, joka vaikuttaa mihin tahansa geeniin tai geeniryhmään.

Oppimisesta, harjoittelusta tai yksinkertaisesti traumasta johtuvat erot ovat jonkin synnynnäisen ominaisuuden kehittymistä, mutta eivät muuta sen geneettistä perustaa.

Jos sukupuolisen lisääntymisen perinnöllinen vaihtelu on väistämätöntä, niin yksilöiden aseksuaalisessa lisääntymisessä, eli kloonauksen aikana, havaitaan erilainen kuva. Siten kasveja leikattaessa uusi organismi ilmaantuu yksinkertaisen solunjakautumisen seurauksena, johon liittyy tarkka kopio emo-DNA:sta. Siksi kaikki kloonin yksilöt (mutantteja lukuun ottamatta) ovat geneettisesti identtisiä. Geenipooli - joukko geeninäytteitä saman lajin tietyn organismiryhmän kaikista yksilöistä. Lajin geenipooli on epävakaa, se voi vaihtua sukupolvesta toiseen. Jos yksilöt, joilla on harvinaisia ​​ominaisuuksia, eivät lisäänty, osa geenipoolista vähenee.

Luonnossa lajin geenipooli muuttuu jatkuvasti luonnollisen valinnan kautta, joka on evoluutioprosessin perusta. Jokainen sukupolvi on alistettu selviytymis- ja lisääntymisvalintaan, joten melkein kaikki organismien merkit palvelevat tavalla tai toisella lajin selviytymistä ja lisääntymistä.

Geenipoolia voidaan kuitenkin muuttaa tarkoituksella keinotekoisen valinnan avulla. Nykyaikaiset lemmikkirodut ja -lajikkeet viljellyt kasvit otettiin pois villit esi-isät tarkalleen. Geenipooliin on mahdollista puuttua myös läheisten sukulajien risteyttämisessä (ei-lähisukulaiset lajit eivät tuota jälkeläisiä). Tätä menetelmää kutsutaan hybridisaatioksi, ja jälkeläisiä kutsutaan hybrideiksi.

Tieteen viimeaikaiset edistysaskeleet liittyvät geenitekniikan kehitykseen, joka koostuu yhdestä lajista tiettyjen geenien (DNA-segmenttien) hankkimisesta ja niiden viemisestä suoraan toiseen lajiin ilman risteytymistä. Tämä mahdollistaa minkä tahansa lajin hybridisoimisen, ei vain läheisesti sukua olevien lajien, ja aiheuttaa siksi vakavaa kiistaa, koska tällaisen radikaalin interventio elävien olentojen geenipooleihin lopputulokset ovat arvaamattomia.

6. Sopeutuminen

Eläimet ja kasvit joutuvat sopeutumaan moniin jatkuvasti muuttuvien elinolojen tekijöihin. Ympäristötekijöiden dynaamisuus ajassa ja tilassa riippuu tähtitieteellisistä, helioklimaattisista ja geologisista prosesseista, joilla on hallitseva rooli suhteessa eläviin organismeihin.

Ominaisuuksia, jotka edistävät organismin selviytymistä, parannetaan vähitellen luonnollisella valinnalla, kunnes saavutetaan suurin sopeutumiskyky olemassa oleviin olosuhteisiin. Sopeutuminen voi tapahtua solujen, kudosten ja jopa koko organismin tasolla, mikä vaikuttaa elinten muotoon, kokoon, suhteeseen jne. Evoluutioprosessissa ja luonnollisessa valinnassa oleville organismeille kehittyy perinnöllisesti kiinteitä ominaisuuksia, jotka takaavat normaalin elämän muuttuneissa ympäristöolosuhteissa , eli tapahtuu sopeutumista.

Sopeutuminen- eliöiden (ja lajien) sopeutuminen ympäristöön on elävän luonnon perusominaisuus. Minkä tahansa elävän olennon elinympäristö toisaalta muuttuu hitaasti ja tasaisesti vastaavien biologisten lajien monien sukupolvien elinkaaren aikana, ja toisaalta se asettaa keholle erilaisia ​​vaatimuksia, jotka muuttuvat yksittäisten lyhyiden ajanjaksojen aikana. elämää. Siksi sopeutumisprosessissa on kolme tasoa.

Geneettinen taso. Tämä taso varmistaa lajin sopeutumisen ja elinkelpoisuuden säilymisen sukupolvessa geneettisen vaihtelevuuden ominaisuuden perusteella.

Syviä aineenvaihdunnan muutoksia. Sopeutuminen vuodenaikojen ja vuotuisiin luonnollisiin sykleihin tapahtuu aineenvaihdunnan syvällisten muutosten avulla. Eläimillä neurohumoraalisilla mekanismeilla on keskeinen rooli näissä prosesseissa, esimerkiksi valmistautuminen pesimäkauteen tai lepotilaan"käynnistetään" hermoärsykkeillä, mutta se tapahtuu kehon hormonaalisen tilan muutosten vuoksi. Kasveissa kausiluontoiset ja muut pitkäaikaiset muutokset saadaan aikaan fytohormonien ja kasvutekijöiden työllä.

Nopeat muutokset vastauksena ympäristötekijöiden lyhytaikaisiin poikkeamiin. Eläimillä niitä suorittavat erilaiset hermostomekanismit, jotka johtavat käyttäytymisen muutokseen ja aineenvaihdunnan nopeaan palautuvaan muutokseen. Kasveissa reaktiot valon muutoksiin ovat esimerkki nopeasta muutoksesta.

Käytännössä kaikilla eläville olennoille ominaisilla säännönmukaisuuksilla on mukautuva arvo. Luonnonvalinnan aikana lajit muuntuvat ja sopeutuvat paremmin elinympäristöönsä. Esimerkiksi kirahvit ovat vähitellen sopeutuneet syömään lehtiä puiden latvoista. Kun organismien sopeutumiskyky elinympäristöön lisääntyy, niiden muutosnopeus laskee.

Jos kyseessä on saalis-saalis -suhde luonnonvalinta vaikuttaa ennen kaikkea geeneihin, jotka mahdollistavat vihollisen tehokkaimman välttämisen, ja saalistajissa - geeneihin, jotka lisäävät sen metsästyskykyjä. Tämä koskee kaikkia bioottisia vuorovaikutuksia. Organismit, jotka ovat jostain syystä menettäneet sopeutumiskyvyn, ovat tuomittuja sukupuuttoon.

Joten kun olemassaolon olosuhteet muuttuvat (yhden tai useamman ympäristötekijän arvon poikkeama normaalien vaihteluiden yläpuolelle), jotkut lajit mukautuvat ja muuntuvat, kun taas toiset lajit kuolevat pois. Se riippuu useista olosuhteista. Sopeutumisen pääedellytys on ainakin muutaman yksilön selviytyminen ja lisääntyminen uusissa olosuhteissa, mikä liittyy geenipoolin geneettiseen monimuotoisuuteen ja ympäristön muutosasteeseen. Monimuotoisemmalla geenipoolilla, jopa voimakkaiden ympäristömuutosten sattuessa, osa yksilöistä selviää, kun taas geenipoolin vähäisessä monimuotoisuudessa pienetkin vaihtelut ympäristötekijöissä voivat johtaa lajin sukupuuttoon.

Jos olosuhteiden muutokset ovat hienovaraisia ​​tai tapahtuvat asteittain, useimmat lajit voivat sopeutua ja selviytyä. Mitä äkillisempi muutos, sitä suurempaa geenipoolin monimuotoisuutta tarvitaan selviytymiseen. Jos tapahtuu katastrofaalisia muutoksia (esim. ydinsota), ehkä mikään laji ei selviä. Tärkein ekologinen periaate sanoo, että lajin selviytymisen takaavat sen geneettinen monimuotoisuus ja ympäristötekijöiden heikot vaihtelut.

Geneettisen monimuotoisuuden ja ympäristön muutoksen lisäksi voidaan lisätä toinen tekijä - maantieteellinen levinneisyys. Mitä laajempi laji on ( enemmän valikoimaa laji), mitä geneettisesti monimuotoisempi se on ja päinvastoin. Lisäksi laajalla maantieteellisellä levinneisyydellä jotkin levinneisyysalueen osat voidaan poistaa tai eristää alueilta, joilla olemassaoloehtoja on rikottu. Näillä alueilla laji säilyy, vaikka se katoaa muualta.

Jos osa yksilöistä selvisi uusissa olosuhteissa, niin jatkosopeutuminen ja lukumäärän palautuminen riippuu lisääntymisnopeudesta, koska ominaisuuksien muutos tapahtuu vain valinnan kautta jokaisessa sukupolvessa. Esimerkiksi hyönteisparilla on satoja jälkeläisiä, jotka käyvät kehityselämän läpi muutamassa viikossa. Näin ollen niiden lisääntymisnopeus on tuhat kertaa suurempi kuin linnuilla, jotka ruokkivat vain 2-6 poikasta vuodessa, mikä tarkoittaa, että sama sopeutumiskyky uusiin olosuhteisiin kehittyy yhtä monta kertaa nopeammin. Siksi hyönteiset sopeutuvat nopeasti ja hankkivat vastustuskyvyn kaikenlaisille "kasvinsuojeluaineille", kun taas muut luonnonvaraisia ​​lajeja kuolevat näihin hoitoihin.

On tärkeää huomata, että torjunta-aineet eivät itsessään aiheuta hyödyllisiä mutaatioita. Muutos tapahtuu satunnaisesti. Adaptiiviset ominaisuudet kehittyvät lajin geenipoolissa jo olemassa olevan perinnöllisen monimuotoisuuden vuoksi. Myös kehon koolla on väliä. Kärpäsiä voi olla jopa roskakorissa, ja suuret eläimet tarvitsevat laajoja alueita selviytyäkseen.

Mukautus sisältää seuraavat ominaisuudet:

Sopeutuminen yhteen ympäristötekijään, esimerkiksi korkeaan kosteuteen, ei anna organismille samaa sopeutumiskykyä muihin ympäristöolosuhteisiin (lämpötila jne.). Tätä mallia kutsutaan sopeutumisen suhteellisen riippumattomuuden laki: hyvä sopeutumiskyky johonkin ympäristötekijään ei anna samaa sopeutumisastetta muihin elinolosuhteisiin.

Jokainen organismilaji jatkuvasti muuttuvassa elämänympäristössä on sopeutunut omalla tavallaan. Tämän ilmaisee muotoiltu vuonna 1924. ekologisen identiteetin sääntö: jokainen laji on erityinen ekologisten sopeutumismahdollisuuksien suhteen; ei ole kahta identtistä lajia.

Sääntö ympäristöolosuhteiden ja organismin geneettisen ennaltamääräyksen mukaisuudesta kuuluu: organismilaji voi olla olemassa niin kauan ja sikäli kuin sen ympäristö vastaa geneettisiä mahdollisuuksia sopeutua sen vaihteluihin ja muutoksiin.

Valinta on prosessi, jossa muutetaan jo olemassa olevan lajin geenipooli. Ei mies eikä moderni luonto he eivät voi luoda uutta geenipoolia tai uutta lajia tyhjästä, tyhjästä. Vain se mikä on jo olemassa, muuttuu.

7. Ekologinen markkinarako organismi

7.1. Käsitteet ja määritelmät

Jokainen elävä organismi on sopeutunut (sopeutunut) tiettyihin ympäristöolosuhteisiin. Sen parametrien muuttaminen, niiden tiettyjen rajojen ylittäminen tukahduttaa organismien elintärkeän toiminnan ja voi aiheuttaa niiden kuoleman. Organismin vaatimukset ympäristötekijöille määrittävät sen lajin levinneisyysalueen (levitysrajat), johon organismi kuuluu, ja alueella - tietyt elinympäristöt.

elinympäristö- alueellisesti rajoitettu joukko ympäristöolosuhteita (abioottisia ja bioottisia), jotka tarjoavat saman lajin yksilöiden (tai yksilöryhmien) koko kehitys- ja lisääntymissyklin. Tällaisia ​​ovat esimerkiksi pensasaita, lampi, lehto, kivinen ranta jne. Samalla elinympäristön sisällä voidaan erottaa erityisolosuhteissa olevia paikkoja (esim. mätänevän puunrungon kuoren alla lehto), joita kutsutaan joissain tapauksissa mikroelinympäristöiksi.

Yhdysvaltalainen tiedemies J. Grinnell otti käyttöön termin "lajin organismien miehittämän fyysisen tilan, niiden toiminnallisen roolin bioottisessa elinympäristössä, mukaan lukien ravintotapa (trofinen tila), elämäntapa ja suhteet muihin lajeihin, kokonaiskuvaamiseksi. ekologinen markkinarako" vuonna 1928. Sen nykyaikainen määritelmä on seuraava.

ekologinen markkinarako on kokoelma:

Kaikki kehon vaatimukset ympäristön olosuhteille (ympäristötekijöiden koostumus ja järjestelmät) ja paikka, jossa nämä vaatimukset täyttyvät;

Koko setti biologiset ominaisuudet ja ympäristön fyysiset parametrit, jotka määrittävät tietyn lajin olemassaolon olosuhteet, sen energian muuntumisen, tiedonvaihdon ympäristön ja oman lajinsa kanssa.

Siten ekologinen markkinarako luonnehtii lajin biologisen erikoistumisen astetta. Voidaan väittää, että organismin elinympäristö on sen "osoite", kun taas ekologinen markkinarako on sen "ammatti" tai "elämäntapa" tai "ammatti".

Lajien ekologinen spesifisyys korostuu ekologisen sopeutumiskyvyn aksiooma: jokainen laji on sopeutunut tiukasti määriteltyihin, erityisiin ehtoihin sen olemassaololle - ekologiseen markkinarakoon.

Koska organismilajit ovat ekologisesti yksilöllisiä, niillä on myös erityisiä ekologisia markkinarakoja.

Maapallolla on siis yhtä monta elävien organismien lajia kuin on ekologisia markkinarakoja.

Samanlaista elämäntapaa elävät organismit eivät pääsääntöisesti asu samoissa paikoissa lajien välisen kilpailun vuoksi. Vuonna 1934 perustetun Neuvostoliiton biologin (1910-1986) mukaan kilpailullisen vastavuoroisen poissulkemisen periaate: kahdella lajilla ei ole samaa ekologista markkinarakoa.

Toimii myös luonnossa sääntö velvoitteesta täyttää ekologiset markkinaraot: tyhjä ekologinen markkinarako täyttyy aina ja varmasti.

Kansanviisaus muotoili nämä kaksi postulaattia seuraavasti: "Kaksi karhua ei tule toimeen yhdessä luolassa" ja "Luonto ei siedä tyhjyyttä".

Nämä systemaattiset havainnot toteutuvat bioottisten yhteisöjen ja biokenoosien muodostumisessa. Ekologiset markkinaraot täyttyvät aina, vaikka tämä vie joskus huomattavasti aikaa. Yleinen ilmaisu "vapaa ekologinen markkinarako" tarkoittaa, että tietyssä paikassa on vähän kilpailua mistä tahansa ruoasta ja tietylle samanlaiseen lajiin kuuluville lajeille on liian vähän muita ehtoja. luonnollisia järjestelmiä, mutta puuttuu tarkastelusta.

Se on erityisen tärkeää ottaa huomioon luonnollisia kuvioita kun yritetään puuttua olemassa olevaan (tai tietyssä paikassa vallitsevaan) tilanteeseen luodakseen suotuisammat olosuhteet henkilölle. Joten biologit ovat osoittaneet seuraavan: kaupungeissa, kun alueen saastuminen ruokajätteillä lisääntyy, variksen määrä kasvaa. Kun tilannetta yritetään parantaa esimerkiksi fyysisesti tuhoamalla, väestö voi kohdata sen tosiasian, että kaupunkiympäristön ekologinen markkinarako, korppien tyhjennys, valtaa nopeasti lajin, jolla on läheinen ekologinen markkinarako, nimittäin rotat. Tällaista tulosta tuskin voi pitää voitona.

7.2. Erikoistunut ja yleistäekologinenmarkkinarakoja

Kaikkien elävien organismien ekologiset markkinaraot on jaettu erikoistuneisiin ja yleisiin. Tämä jakautuminen riippuu kunkin lajin tärkeimmistä ravinnonlähteistä, elinympäristön koosta ja herkkyydestä abioottisille ympäristötekijöille.

Erikoistuneet markkinaraot. Useimmat kasvi- ja eläinlajit ovat sopeutuneet olemaan vain kapealla alueella ilmasto-olosuhteet ja muut ympäristön ominaisuudet, ruokkivat rajoitettua joukkoa kasveja tai eläimiä. Tällaisilla lajeilla on erikoistunut markkinarako, joka määrittää niiden elinympäristön luonnollisessa ympäristössä.

Joten jättiläispandalla on erittäin erikoistunut markkinarako, koska se ruokkii 99% lehdistä ja bambunversoista. Tiettyjen bambutyyppien joukkotuho alueilla, joilla panda asui Kiinassa, johti tämän eläimen sukupuuttoon.

Trooppisissa sademetsissä esiintyvä kasviston ja eläimistön lajien ja muotojen monimuotoisuus liittyy useisiin erikoistuneisiin ekologisiin markkinarakoihin jokaisessa selkeästi määritellyssä metsäkasvillisuuden tasossa. Siksi näiden metsien intensiivinen metsien hävittäminen on aiheuttanut miljoonien erikoistuneiden kasvi- ja eläinlajien sukupuuttoon.

Kenraali Niches. Lajeille, joilla on yhteisiä markkinarakoja, on ominaista helppo sopeutuminen ympäristön ympäristötekijöiden muutoksiin. Ne voivat menestyä useissa paikoissa, syödä erilaisia ​​ruokia ja kestää jyrkkiä vaihteluita. luonnolliset olosuhteet. Kärpäsillä, torakoilla, hiirillä, rotilla, ihmisillä jne. on yhteisiä ekologisia markkinarakoja.

Lajeilla, joilla on yhteisiä ekologisia markkinarakoja, on huomattavasti pienempi uhka sukupuuttoon kuin niillä, joilla on erityisiä markkinarakoja.

8. Ympäristö lomakkeita

Luonnollinen ympäristö muodostaa organismien fenotyypin - joukon morfologisia, fysiologisia ja käyttäytymisominaisuuksia. Samanlaisissa olosuhteissa (samanlaisilla ympäristötekijöillä) elävillä lajeilla on samanlainen sopivuus näihin olosuhteisiin, vaikka ne kuuluisivatkin eri luokkiin eläimen luokituksessa ja kasvisto. Ekologia ottaa tämän huomioon luokittelemalla organismit erilaisiin ekologisiin (elämän) muotoihin. Samaan aikaan lajin elämänmuotoa kutsutaan sen biologisten, fysiologisten ja morfologisten ominaisuuksien olemassa olevaksi kompleksiksi, joka määrää tietyn reaktion ympäristön vaikutuksiin. Organismeille on olemassa monia luokituksia elämänmuotojen mukaan. Joten esimerkiksi erotetaan geobiontit - maaperän asukkaat, dendrobiontit - liittyvät puumaisiin kasveihin, chortobiontit - ruohopeitteen asukkaat ja paljon muuta.

Hydrobiontit-asukkaat vesiympäristö On tapana jakaa sellaisiin ekologisiin muotoihin kuin bentos, perifytoni, plankton, nekton, neuston.

Bentos(kreikan kielestä benttos - syvyys) - pohjaeliöt, jotka elävät kiinnittyneenä tai vapaana elämäntapana, mukaan lukien pohjasedimenttikerroksessa elävät. Useimmiten nämä ovat nilviäisiä, joitain alempia kasveja, ryömiviä hyönteisten toukkia.

Periphyton- korkeampien kasvien varsiin kiinnittyneet ja pohjan yläpuolelle kohoavat eläimet ja kasvit.

Plankton(kreikan sanasta plagktos - kohoava) - kelluvat organismit, jotka pystyvät suorittamaan pysty- ja vaakasuuntaisia ​​liikkeitä pääasiassa vesiympäristön massojen liikkeen mukaisesti. On tapana tehdä ero kasviplanktonin, joka on tuottaja, ja eläinplanktonin, joka on kuluttaja ja joka ruokkii kasviplanktonia, välillä.

Nekton(kreikan kielestä nektos - kelluva) - vapaasti ja itsenäisesti kelluvat organismit - pääasiassa kalat, sammakkoeläimet, suuret vesihyönteiset, äyriäiset.

Neuston- joukko meren ja makean veden organismeja, jotka elävät lähellä veden pintaa; esimerkiksi hyttysen toukat, vesijuoksut, kasveista - duckweed jne.

Ekologinen muoto heijastaa monien eri organismien sopeutumiskykyä yksittäisiin ympäristötekijöihin, jotka rajoittavat evoluutioprosessia. Siten kasvien jakautuminen hygrofyytteihin (kosteutta rakastaviin), mesofyytteihin (keskimääräiset kosteuden vaatimukset) ja kserofyytteihin (kuivaa rakastaviin) heijastaa niiden reaktiota tiettyyn ympäristötekijään - kosteuteen. Samaan aikaan kserofyyttikasvit edustavat yhtä ekologista muotoa eläinten ja kserobiontien kanssa, koska molemmat elävät aavikoissa ja niillä on erityisiä mukautuksia, jotka estävät kosteuden häviämisen (esimerkiksi veden saaminen rasvoista).

Ohjaus kysymyksiä ja tehtäviä

1. Mitä ympäristötekijöiden yleisen toiminnan lakeja tiedät?

2. Miten minimin laki muotoillaan? Mitä selvennyksiä siihen on?

3. Muotoile toleranssilaki. Kuka loi tämän mallin?

4. Anna esimerkkejä minimi- ja toleranssilakien käytöstä käytännössä.

5. Millä mekanismeilla elävät organismit voivat kompensoida ympäristötekijöiden vaikutusta?

6. Mitä eroa on elinympäristön ja ekologisen markkinaraon välillä?

7. Mikä on organismien elämänmuoto? Mikä merkitys elämänmuodoilla on organismien sopeutumisessa?

Ympäristötekijät ovat dynaamisia, muuttuvia ajassa ja tilassa. Lämmin vuodenaika vaihtuu säännöllisesti kylmällä, lämpötilan ja kosteuden vaihtelut havaitaan päivällä, päivä seuraa yötä jne. Kaikki nämä ovat luonnollisia (luonnollisia) muutoksia ympäristötekijöissä. Lisäksi, kuten edellä mainittiin, henkilö voi puuttua niihin muuttamalla joko ympäristötekijöiden järjestelmiä (absoluuttiset arvot tai dynamiikka) tai niiden koostumusta (esimerkiksi kehittämällä, valmistamalla ja käyttämällä kasvinsuojeluaineita, mineraalilannoitteita jne.). , jota ei aiemmin ollut luonnossa).

Huolimatta ympäristötekijöiden monimuotoisuudesta, niiden alkuperän erilaisesta luonteesta, niiden vaihtelevuudesta ajassa ja tilassa, on mahdollista erottaa yleisiä malleja niiden vaikutus eläviin organismeihin.

Optimaalisen käsite. Liebigin vähimmäislaki

Jokainen organismi, jokainen ekosysteemi kehittyy tietyn tekijöiden yhdistelmän vaikutuksesta: kosteus, valo, lämpö, ​​ravinnevarojen saatavuus ja koostumus. Kaikki tekijät vaikuttavat kehoon samanaikaisesti. Kehon reaktio ei riipu niinkään itse tekijästä, vaan sen määrästä (annoksesta). Jokaiselle organismille, populaatiolle, ekosysteemille on olemassa joukko ympäristöolosuhteita - vakauden alue, jossa esineiden elämä tapahtuu ( kuva 2).

Kuva 2.

Evoluutioprosessissa organismit ovat muodostaneet tiettyjä vaatimuksia ympäristöolosuhteille. Tekijöiden annokset, joilla organismi saavuttaa parhaan kehityksen ja maksimaalisen tuottavuuden, vastaavat optimaalisia olosuhteita. Kun tätä annosta muutetaan pienenevän tai suurentavan suuntaan, organismi estyy, ja mitä voimakkaammin tekijöiden arvot poikkeavat optimaalisesta, sitä suurempi on elinkelpoisuuden heikkeneminen sen kuolemaan asti. Olosuhteita, joissa elintärkeä toiminta on maksimaalisesti masentunut, mutta organismi on edelleen olemassa, kutsutaan pessimaaliksi. Esimerkiksi etelässä rajoittava tekijä on kosteuden saatavuus. Siten Etelä-Primoryessa optimaaliset metsän kasvuolosuhteet ovat ominaisia ​​vuorten pohjoisrinteille niiden keskiosassa ja pessimaaliset olosuhteet ovat ominaista kuiville, kuperapintaisille etelärinteille.

Saksalainen kemisti Eustace von havaitsi ja tutki sen tosiasian, että minkä tahansa kasville välttämättömän, sekä makro- että mikroelementteihin liittyvän aineen annoksen (tai puuttumisen) rajoittaminen johtaa samaan tulokseen - kasvun ja kehityksen hidastumiseen. Liebig. Hänen vuonna 1840 laatimaansa sääntöä kutsutaan Liebigin minimilakiksi: suurin vaikutus kasvien kestävyyteen vaikuttavat ne tekijät, jotka ovat tietyssä elinympäristössä minimissä.2 Samaan aikaan J. Liebig suorittaa kokeita mineraalilannoitteet, piirsi tynnyrin, jossa on reikiä, osoittaen, että tynnyrin alareikä määrittää siinä olevan nesteen tason.

Vähimmäislaki pätee sekä kasveihin että eläimiin, mukaan lukien ihminen, joka tietyissä tilanteissa sinun on käytettävä kivennäisvettä tai vitamiineja kompensoidaksesi kehon elementtien puutetta.

Tekijää, jonka taso on lähellä tietyn organismin kestävyysrajoja, kutsutaan rajoittavaksi (rajoittavaksi). Ja juuri tähän tekijään keho mukautuu (tuottaa mukautuksia) ensisijaisesti. Esimerkiksi sikahirvien normaali eloonjääminen Primoryessa tapahtuu vain etelärinteiden tammimetsissä, koska. täällä lumen paksuus on mitätön ja tarjoaa peuralle riittävän ravintopohjan talvikaudelle. Hirviä rajoittava tekijä on syvä lumi.

Myöhemmin Liebigin lakiin tehtiin selvennyksiä. Tärkeä muutos ja lisäys on laki tekijän moniselitteisestä (selektiivisestä) vaikutuksesta kehon eri toimintoihin: mikä tahansa ympäristötekijä vaikuttaa kehon toimintoihin eri tavalla, joidenkin prosessien, kuten hengityksen, optimi ei ole optimi. muille, kuten ruoansulatukselle, ja päinvastoin.

Vuonna 1930 E. Ryubel vahvisti lain (vaikutuksen) tekijöiden korvaamisesta (vaihtokelpoisuudesta): joidenkin ympäristötekijöiden puuttuminen tai puute voidaan kompensoida toisella läheisellä (samankaltaisella) tekijällä.

Esimerkiksi valon puutetta voidaan kompensoida kasvin runsaalla hiilidioksidilla, ja nilviäisten kuoria rakentaessaan puuttuva kalsium voidaan korvata strontiumilla. Tekijöiden kompensointimahdollisuudet ovat kuitenkin rajalliset. Mitään tekijää ei voida täysin korvata toisella, ja jos vähintään yhden niistä arvo ylittää organismin kestävyyden ylä- tai alarajan, jälkimmäisen olemassaolo tulee mahdottomaksi, olivatpa muut tekijät kuinka suotuisia tahansa.

Vuonna 1949 V.R. Williams muotoili perustekijöiden välttämättömyyden lain: perustavanlaatuisten ympäristötekijöiden (valo, vesi jne.) täydellistä puuttumista ympäristöstä ei voida korvata muilla tekijöillä.

Tämä Liebigin lain tarkennusten ryhmä sisältää "hyöty-haita"-vaihereaktioiden säännön, joka eroaa jonkin verran muista: toksisen aineen alhaiset pitoisuudet vaikuttavat kehoon sen toimintojen vahvistamiseen (stimuloimaan niitä), kun taas korkeammat pitoisuudet estävät. tai jopa johtaa sen kuolemaan.

Tämä toksikologinen säännönmukaisuus pätee moniin (esimerkiksi käärmemyrkkyjen pienten pitoisuuksien lääketieteelliset ominaisuudet tunnetaan), mutta ei kaikkien myrkyllisten aineiden kohdalla.