Xin chúc mừng 

Các dự án mạng trong lĩnh vực giáo dục môi trường. Các yếu tố môi trường, các mô hình tác động chung của chúng đối với cơ thể sống

Các mô hình chung về tác động của các yếu tố môi trường đối với sinh vật

Toàn bộ nhân tố môi trường, ảnh hưởng đến cơ thể hoặc chứng hẹp sinh học, là rất lớn, một số trong số chúng đã được biết đến và hiểu rõ, ví dụ, nhiệt độ của nước và không khí, tác động của những người khác, ví dụ, những thay đổi trong lực hấp dẫn, chỉ mới bắt đầu gần đây. được nghiên cứu. Bất chấp sự đa dạng của các yếu tố môi trường, có thể phân biệt một số yếu tố quy luật trong bản chất tác động của chúng đối với sinh vật và phản ứng của chúng.

Quy luật tối ưu (khoan dung)

Theo định luật này, do W. Shelford xây dựng lần đầu tiên, đối với một sinh vật, một sinh vật hoặc một giai đoạn phát triển nhất định của nó, có một phạm vi giá trị thuận lợi nhất (tối ưu) của yếu tố. Bên ngoài vùng tối ưu, có những vùng áp bức, biến thành điểm quan trọng vượt ra ngoài sự tồn tại là không thể.

Mật độ dân số tối đa thường được giới hạn trong vùng tối ưu. Vùng tối ưu cho các sinh vật khác nhau không giống nhau. Đối với một số người, chúng có một phạm vi đáng kể. Những sinh vật như vậy thuộc nhóm eurybionts(Tiếng Hy Lạp euri - rộng; bios - cuộc sống).

Các sinh vật có phạm vi thích nghi hẹp với các yếu tố được gọi là stenobionts(Tiếng Hy Lạp stenos - hẹp).

Những loài có thể tồn tại trong một phạm vi nhiệt độ rộng được gọi là eurythermal và những loài chỉ có thể sống trong một phạm vi giá trị nhiệt độ hẹp - nhiệt điện.

Khả năng sống trong các điều kiện có độ mặn khác nhau của nước được gọi là euryhaline, ở các độ sâu khác nhau - eurybacity, ở những nơi có độ ẩm đất khác nhau - eurygyricity vân vân. Điều quan trọng cần nhấn mạnh là các vùng tối ưu liên quan đến các yếu tố khác nhau là khác nhau, và do đó sinh vật thể hiện đầy đủ các khả năng tiềm ẩn của chúng nếu toàn bộ phạm vi yếu tố có giá trị tối ưu cho chúng.

Sự không rõ ràng về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đối với các chức năng khác nhau sinh vật

Mỗi yếu tố môi trường ảnh hưởng đến các chức năng khác nhau của cơ thể theo những cách khác nhau. Mức tối ưu cho một số quy trình có thể áp chế đối với những quy trình khác. Ví dụ, nhiệt độ không khí từ + 40 đến + 45 ° C ở động vật máu lạnh làm tăng đáng kể tốc độ quá trình trao đổi chất trong cơ thể, nhưng đồng thời ức chế hoạt động vận động, cuối cùng dẫn đến hiện tượng nhiệt miệng. Đối với nhiều loài cá, nhiệt độ nước tối ưu cho sự thành thục của các sản phẩm sinh sản lại không thuận lợi cho quá trình sinh sản.

Chu kỳ sống, trong đó ở những thời điểm nhất định cơ thể chủ yếu thực hiện một số chức năng nhất định (dinh dưỡng, sinh trưởng, sinh sản, tái định cư, v.v.), luôn phù hợp với sự thay đổi theo mùa của tổng thể các yếu tố môi trường. Đồng thời, các sinh vật di động có thể thay đổi môi trường sống của chúng để thực hiện thành công mọi nhu cầu trong cuộc sống của chúng.

Các phản ứng khác nhau của cá nhân đối với các yếu tố môi trường

Khả năng chịu đựng, các điểm tới hạn, các vùng của hoạt động sống tối ưu và bình thường khá thường xuyên thay đổi trong suốt vòng đời của các cá nhân. Sự biến đổi này được xác định bởi cả phẩm chất di truyền và sự khác biệt về tuổi tác, giới tính và sinh lý. Ví dụ, con trưởng thành của các loài cá nước ngọt và các loài cá giống cá rô, như cá chép, cá rô châu Âu thông thường, ... khá có khả năng sống trong nước của các vịnh của biển nội địa có độ mặn lên đến 5-7 g / l. , nhưng bãi đẻ của chúng chỉ nằm ở những nơi có độ mặn cao, gần cửa sông, vì trứng của loài cá này có thể phát triển bình thường khi độ mặn của nước không quá 2 g / l. Ấu trùng cua không thể sống ở nước ngọt, nhưng con trưởng thành được tìm thấy ở vùng cửa sông của các con sông, nơi có lượng chất hữu cơ dồi dào do dòng sông mang theo tạo ra một cơ sở thức ăn tốt. Bướm đêm - một trong những loài gây hại nguy hiểm cho bột mì và các sản phẩm ngũ cốc - rất quan trọng đối với sự sống nhiệt độ thấp nhấtđối với sâu bướm -7 ° С, đối với dạng trưởng thành -22 ° С và đối với trứng -27 ° С. Giảm nhiệt độ không khí xuống -10 ° C có thể gây tử vong cho sâu bướm, nhưng không nguy hiểm đối với dạng trưởng thành và trứng của loài này. Do đó, khả năng chịu đựng sinh thái vốn có của toàn bộ loài hóa ra lại rộng hơn khả năng chịu đựng của mỗi cá thể ở một giai đoạn phát triển nhất định.

Tính độc lập tương đối của sự thích nghi của sinh vật với các yếu tố môi trường khác nhau

Mức độ chịu đựng của một sinh vật đối với một số yếu tố cụ thể không có nghĩa là sự hiện diện của một khả năng chịu đựng tương tự trong mối quan hệ với yếu tố khác. Các loài có thể tồn tại trong phạm vi rộng điều kiện nhiệt độ, có thể không chịu được sự dao động lớn về độ mặn của nước hoặc độ ẩm của đất. Nói cách khác, các loài sinh nhiệt có thể là stenohaline hoặc stenohygric. Một tập hợp các dung sai sinh thái (độ nhạy cảm) đối với các yếu tố môi trường khác nhau được gọi là phổ sinh thái của loài.

Tương tác của các yếu tố môi trường

Vùng tối ưu và giới hạn sức chịu đựng liên quan đến bất kỳ yếu tố nào của môi trường có thể thay đổi tùy thuộc vào sức mạnh và sự kết hợp của các yếu tố khác tác động đồng thời. Một số yếu tố có thể làm tăng hoặc giảm sức mạnh của các yếu tố khác. Ví dụ, nhiệt thừa có thể được làm dịu đi ở một mức độ nào đó nhờ độ ẩm không khí thấp. Sự héo úa của cây có thể được ngăn chặn bằng cách tăng lượng ẩm trong đất và bằng cách hạ nhiệt độ không khí, do đó làm giảm sự bốc hơi nước. Việc thiếu ánh sáng cho quá trình quang hợp của thực vật có thể được bù đắp bằng hàm lượng carbon dioxide trong không khí tăng lên, v.v ... Tuy nhiên, không phải vì vậy mà các yếu tố có thể thay đổi cho nhau. Chúng không thể thay thế cho nhau. Việc thiếu ánh sáng hoàn toàn sẽ dẫn đến cây chết nhanh chóng, ngay cả khi độ ẩm của đất và lượng chất dinh dưỡng trong đó là tối ưu. Hành động tổng hợp của một số yếu tố, trong đó tác động của ảnh hưởng của chúng được tăng cường lẫn nhau, được gọi là sức mạnh tổng hợp. Sức mạnh tổng hợp được nhìn thấy rõ ràng trong sự kết hợp của các kim loại nặng (đồng và kẽm, đồng và cadmium, niken và kẽm, cadmium và thủy ngân, niken và crom), cũng như amoniac và đồng, các chất hoạt động bề mặt tổng hợp. Với tác dụng tổng hợp của các cặp chất này, tác dụng độc hại của chúng tăng lên đáng kể. Kết quả là, ngay cả những nồng độ nhỏ của những chất này cũng có thể gây chết nhiều sinh vật. Một ví dụ về sức mạnh tổng hợp cũng có thể là tăng nguy cơ đóng băng trong thời gian băng giá với gió mạnh hơn trong thời tiết yên tĩnh.

Ngược lại với sức mạnh tổng hợp, có thể phân biệt được một số yếu tố, tác động của yếu tố đó làm giảm sức mạnh của tác động kết quả của tác động. Độc tính của muối kẽm và chì giảm khi có mặt các hợp chất canxi, và axit hydrocyanic khi có mặt oxit sắt và oxit sắt. Hiện tượng như vậy được gọi là đối kháng. Đồng thời, biết chất nào có tác dụng đối kháng với một chất ô nhiễm nhất định, người ta có thể giảm đáng kể tác động tiêu cực của nó.

Quy luật giới hạn các yếu tố môi trường và quy luật tối thiểu

Bản chất của quy luật hạn chế các yếu tố môi trường nằm ở chỗ, một yếu tố bị thiếu hoặc thừa sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến sinh vật và ngoài ra, làm hạn chế khả năng biểu hiện sức mạnh tác động của các yếu tố khác, bao gồm cả những yếu tố ở tối ưu. Ví dụ, nếu đất có chứa nhiều ngoại trừ một yếu tố môi trường vật lý hoặc hóa học cần thiết cho cây trồng, thì sự sinh trưởng và phát triển của cây sẽ phụ thuộc chính xác vào mức độ của yếu tố này. Các yếu tố giới hạn thường xác định ranh giới phân bố của các loài (quần thể), phạm vi của chúng. Năng suất của sinh vật và quần xã phụ thuộc vào chúng.

Quy luật giới hạn các yếu tố của môi trường đã làm cho nó có thể được biện minh cho cái gọi là "quy luật tối thiểu". Người ta cho rằng lần đầu tiên quy luật tối thiểu được nhà nông học người Đức J. Liebig đưa ra vào năm 1840. Theo định luật này, kết quả của tác động của tổng hợp các yếu tố môi trường đến năng suất cây trồng phụ thuộc chủ yếu chứ không phụ thuộc vào các yếu tố đó. của môi trường thường có mặt với số lượng vừa đủ, nhưng trên những môi trường được đặc trưng bởi nồng độ tối thiểu (bo, đồng, sắt, magiê, v.v.). Ví dụ, thâm hụt boron làm giảm mạnh khả năng chống hạn của cây trồng.

TẠI diễn giải hiện đại luật này nghe có vẻ theo cách sau: sức chịu đựng của sinh vật được xác định bởi mắt xích yếu nhất trong chuỗi các nhu cầu sinh thái của nó. Có nghĩa là, khả năng sống của một sinh vật bị giới hạn bởi các yếu tố môi trường, số lượng và chất lượng của chúng gần với mức tối thiểu cần thiết cho một sinh vật nhất định. Giảm hơn nữa các yếu tố này dẫn đến đến cái chết của cơ thể.

Khả năng thích nghi của sinh vật

Đến nay, các sinh vật đã nắm vững bốn môi trường sống chính, có sự khác biệt đáng kể về các điều kiện hóa lý. Đây là nước, đất-không khí, môi trường đất, cũng như môi trường, là bản thân các sinh vật sống. Ngoài ra, các sinh vật sống đã được tìm thấy trong các lớp chất hữu cơ và hữu cơ-khoáng chất nằm sâu dưới lòng đất, trong nước ngầm và nước artesian. Do đó, các vi khuẩn cụ thể đã được tìm thấy trong dầu lắng đọng ở độ sâu hơn 1 km. Do đó, Sphere of Life không chỉ bao gồm lớp đất, mà trong những điều kiện thuận lợi, có thể lan rộng sâu hơn vào vỏ trái đất. Trong trường hợp này, yếu tố chính ngăn cản sự xâm nhập vào sâu của Trái đất rõ ràng là nhiệt độ của môi trường, tăng khi độ sâu của bề mặt đất tăng lên. Người ta tin rằng ở nhiệt độ trên 100 ° C, hoạt động cuộc sống là không thể.

Sự thích nghi của sinh vật với các yếu tố môi trường mà chúng sống được gọi là sự thích nghi. Thích nghi là bất kỳ thay đổi nào trong cấu trúc và chức năng của sinh vật nhằm tăng cơ hội sống sót của chúng. Khả năng thích nghi có thể được coi là một trong những đặc tính chính của sự sống nói chung, vì nó giúp sinh vật tồn tại và sinh sản bền vững. Các chuyển thể xuất hiện trong các cấp độ khác nhau: từ quá trình sinh hóa của tế bào và hành vi của từng cá thể sinh vật đến cấu trúc và hoạt động của quần xã và toàn bộ hệ thống sinh thái.

Các kiểu thích nghi chính ở cấp độ của sinh vật là:

· sinh hóa - chúng tự biểu hiện trong các quá trình nội bào, có thể liên quan đến những thay đổi trong hoạt động của các enzym hoặc tổng số lượng của chúng;

· sinh lý học - ví dụ, tăng nhịp hô hấp và nhịp tim khi vận động mạnh, tăng tiết mồ hôi khi nhiệt độ tăng ở một số loài;

· hình thái- các đặc điểm của cấu trúc và hình dạng của cơ thể liên quan đến cách thức và môi trường sống;

· hành vi - ví dụ, việc xây dựng tổ và hang của một số loài;

· di truyền học - tăng hoặc giảm tốc độ phát triển của cá thể, góp phần vào sự tồn tại trong những điều kiện thay đổi.

Các sinh vật dễ dàng thích nghi nhất với những yếu tố môi trường thay đổi rõ ràng và ổn định.

Lịch sử của tri thức sinh thái đã có từ nhiều thế kỷ trước. Đã là người nguyên thủy cần phải có những hiểu biết nhất định về thực vật và động vật, cách sống của họ, mối quan hệ với nhau và với môi trường. Là một phần của sự phát triển chung Khoa học tự nhiên cũng có sự tích lũy kiến ​​thức mà ngày nay thuộc về lĩnh vực khoa học môi trường. Là một ngành độc lập tách biệt, sinh thái học nổi bật vào thế kỷ 19.

Thuật ngữ Sinh thái học (từ ngôi nhà sinh thái trong tiếng Hy Lạp, biểu tượng - giảng dạy) được đưa vào khoa học bởi nhà sinh vật học người Đức Ernest Haeckel.

Năm 1866, trong tác phẩm “Hình thái chung của các sinh vật”, ông đã viết rằng đây là “... tổng hợp kiến ​​thức liên quan đến kinh tế học của tự nhiên: nghiên cứu tổng thể mối quan hệ của động vật với môi trường của nó, cả hai hữu cơ và vô cơ, và trên hết là quan hệ thân thiện hoặc thù địch của nó với những loài động vật và thực vật mà nó tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp. Định nghĩa này đề cập đến sinh thái học để chỉ các khoa học sinh học. Vào đầu TK XX. sự hình thành phương pháp tiếp cận hệ thống và sự phát triển của học thuyết về sinh quyển, một lĩnh vực kiến ​​thức rộng lớn, bao gồm nhiều lĩnh vực khoa học của cả chu trình tự nhiên và nhân văn, bao gồm cả sinh thái học nói chung, đã dẫn đến sự phổ biến của các quan điểm về hệ sinh thái trong sinh thái học. Hệ sinh thái đã trở thành đối tượng nghiên cứu chính của sinh thái học.

Hệ sinh thái là một tập hợp các sinh vật sống tương tác với nhau và với môi trường của chúng thông qua trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin sao cho hệ thống duy nhất này duy trì ổn định trong một thời gian dài.

Tác động ngày càng gia tăng của con người đối với môi trường đòi hỏi một lần nữa phải mở rộng ranh giới của kiến ​​thức sinh thái. Vào nửa sau TK XX. Tiến bộ khoa học và công nghệ đã dẫn đến một số vấn đề được coi là hiện trạng của toàn cầu, do đó, trong lĩnh vực sinh thái học, các vấn đề về phân tích so sánh giữa các hệ thống tự nhiên và nhân tạo và tìm kiếm các phương thức cho chúng cùng tồn tại hài hòa và phát triển đã xuất hiện rõ nét.

Theo đó, cấu trúc của khoa học sinh thái đã được phân biệt và phức tạp. Bây giờ nó có thể được biểu thị thành bốn nhánh chính, được chia nhỏ hơn nữa: Sinh học sinh học, địa lý học, sinh thái học nhân văn, sinh thái học ứng dụng.

Như vậy, chúng ta có thể định nghĩa sinh thái học là một khoa học về các quy luật chung về hoạt động của các hệ sinh thái theo nhiều trật tự khác nhau, một tập hợp các vấn đề khoa học và thực tiễn về mối quan hệ giữa con người và tự nhiên.

2. Các yếu tố môi trường, sự phân loại của chúng, các dạng tác động lên sinh vật

Bất kỳ sinh vật nào trong tự nhiên đều chịu ảnh hưởng của nhiều loại thành phần của môi trường bên ngoài. Bất kỳ đặc tính hoặc thành phần nào của môi trường có ảnh hưởng đến sinh vật đều được gọi là yếu tố môi trường.

Phân loại các yếu tố môi trường. Các yếu tố môi trường (yếu tố môi trường) rất đa dạng, có bản chất khác nhau và hành động cụ thể. Các nhóm yếu tố môi trường sau được phân biệt:

1. Phi sinh học (các yếu tố thiên nhiên vô tri):

a) điều kiện khí hậu - ánh sáng, điều kiện nhiệt độ, v.v.;

b) edaphic (địa phương) - nguồn cung cấp nước, loại đất, địa hình;

c) orographic - không khí (gió) và các dòng nước.

2. Nhân tố sinh học là tất cả các hình thức tác động của các cơ thể sống lên nhau:

Thực vật Thực vật. Thực vật Động vật. Thực vật Nấm. Thực vật Vi sinh vật. Động vật Động vật. Động vật Nấm. Động vật Vi sinh vật. Nấm Nấm. Nấm Vi sinh vật. Vi sinh vật Vi sinh vật.

3. Nhân tố là mọi hình thức hoạt động của xã hội loài người làm thay đổi môi trường sống của các loài khác hoặc ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của chúng. Tác động của nhóm yếu tố môi trường này tăng nhanh qua từng năm.

Các dạng tác động của các yếu tố môi trường đến sinh vật. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến cơ thể sống theo nhiều cách khác nhau. Chúng có thể là:

Chất kích ứng góp phần làm xuất hiện các thay đổi sinh lý và sinh hóa thích nghi (thích nghi) (ngủ đông, quang chu kỳ);

Những giới hạn làm thay đổi sự phân bố địa lý của các sinh vật do không thể tồn tại trong những điều kiện này;

Các chất điều chỉnh gây ra những thay đổi về hình thái và giải phẫu ở sinh vật;

Tín hiệu chỉ ra sự thay đổi của các yếu tố môi trường khác.

Các mô hình chung của các yếu tố môi trường:

Do sự vô cùng đa dạng của các yếu tố môi trường, các loại sinh vật khác nhau, chịu ảnh hưởng của chúng, phản ứng với nó theo những cách khác nhau, tuy nhiên, có thể xác định được một số quy luật chung về hoạt động của các yếu tố môi trường. Hãy xem xét một số trong số họ.

1. Quy luật tối ưu

2. Quy luật sinh thái cá thể của các loài

3. Quy luật của yếu tố giới hạn (giới hạn)

4. Luật hành động mơ hồ

3. Mô hình tác động của các yếu tố môi trường đối với sinh vật

1) Quy tắc tối ưu. Đối với một hệ sinh thái, một sinh vật hoặc một giai đoạn nhất định của nó

phát triển, có một loạt các giá trị thuận lợi nhất của yếu tố. Ở đâu

các yếu tố thuận lợi mật độ dân cư ở mức tối đa. 2) Dung sai.

Những đặc điểm này phụ thuộc vào môi trường mà sinh vật sống. Nêu cô ây

ổn định trong nó

nó có nhiều cơ hội hơn cho sự tồn tại của các sinh vật.

3) Quy luật tương tác của các yếu tố. Một số yếu tố có thể tăng hoặc

giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố khác.

4) Quy luật giới hạn các yếu tố. Một yếu tố bị thiếu hoặc

dư thừa ảnh hưởng tiêu cực đến sinh vật và hạn chế khả năng biểu hiện. sức mạnh

hành động của các yếu tố khác. 5) Chủ nghĩa quang chu kỳ. Theo chủ nghĩa quang chu kỳ

hiểu phản ứng của cơ thể với độ dài của ngày. phản ứng với sự thay đổi ánh sáng.

6) Sự thích ứng với nhịp điệu của các hiện tượng tự nhiên. Thích ứng với hàng ngày và

nhịp điệu theo mùa, hiện tượng thủy triều, nhịp điệu của hoạt động mặt trời,

các pha Mặt Trăng và các hiện tượng khác lặp lại với chu kỳ nghiêm ngặt.

Ek. valency (dẻo) - khả năng của org. thích ứng với nhân tố môi trường. môi trường.

Mô hình tác động của các yếu tố môi trường đối với cơ thể sống.

Các nhân tố sinh thái và sự phân loại của chúng. Tất cả các sinh vật đều có khả năng sinh sản và phân tán không giới hạn: ngay cả những loài có lối sống gắn bó cũng có ít nhất một giai đoạn phát triển mà chúng có khả năng phân bố chủ động hoặc thụ động. Nhưng tại cùng một thời điểm thành phần loài các sinh vật sống ở những nơi khác nhau vùng khí hậu, không trộn lẫn: mỗi người trong số họ có một số loài động vật, thực vật, nấm nhất định. Điều này là do sự hạn chế của sự sinh sản và định cư quá mức của các sinh vật bởi các rào cản địa lý nhất định (biển, dãy núi, sa mạc, v.v.), các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, v.v.), cũng như mối quan hệ giữa các loài riêng lẻ.

Tùy thuộc vào bản chất và đặc điểm của hoạt động, các yếu tố môi trường được chia thành phi sinh học, sinh vật và nhân sinh (anthropic).

Yếu tố phi sinh học là những thành phần và tính chất vô tri vô giác ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến từng cá thể sinh vật và nhóm của chúng (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, thành phần khí của không khí, áp suất, thành phần muối của nước, v.v.).

Một nhóm các yếu tố môi trường riêng biệt bao gồm đa dạng mẫu mã các hoạt động kinh tế của con người làm thay đổi tình trạng môi trường sống của các loài sinh vật khác nhau, bao gồm cả chính con người ( yếu tố con người). Đối với tương đối thời gian ngắn sự tồn tại của con người với tư cách là giống loài, các hoạt động của nó đã làm thay đổi hoàn toàn bộ mặt của hành tinh chúng ta và hàng năm ảnh hưởng này đối với thiên nhiên ngày càng gia tăng. Cường độ của một số yếu tố môi trường có thể duy trì tương đối ổn định trong các giai đoạn lịch sử lâu dài của quá trình phát triển sinh quyển (ví dụ, bức xạ mặt trời, trọng lực, thành phần muối của nước biển, thành phần khí của khí quyển, v.v.). Hầu hết chúng có cường độ thay đổi (nhiệt độ, độ ẩm, v.v.). Mức độ biến đổi của từng nhân tố môi trường phụ thuộc vào đặc điểm môi trường sống của sinh vật. Ví dụ, nhiệt độ trên bề mặt đất có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thời gian trong năm hoặc ngày, thời tiết, v.v., trong khi ở các vực nước ở độ sâu hơn vài mét thì nhiệt độ hầu như không giảm.

Những thay đổi trong các yếu tố môi trường có thể là:

Theo chu kỳ, tùy thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị trí của Mặt trăng so với Trái đất, v.v ...;

Không theo chu kỳ, ví dụ, núi lửa phun trào, động đất, bão, v.v.;

Được định hướng trong các giai đoạn lịch sử quan trọng của thời gian, ví dụ, những thay đổi trong khí hậu Trái đất liên quan đến sự phân bổ lại tỷ lệ diện tích đất liền và đại dương.

Mỗi cơ thể sống không ngừng thích ứng với tổng thể phức hợp của các yếu tố môi trường, tức là với môi trường, điều hòa các quá trình sống phù hợp với sự thay đổi của các yếu tố này. Môi trường sống là một tập hợp các điều kiện trong đó các cá thể, quần thể, nhóm sinh vật nhất định sống.

Mô hình ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến cơ thể sống. Mặc dù thực tế là các yếu tố môi trường rất đa dạng và khác nhau về bản chất, một số mô hình ảnh hưởng của chúng đến các sinh vật sống, cũng như phản ứng của sinh vật đối với tác động của các yếu tố này, vẫn được ghi nhận. Sự thích nghi của sinh vật với các điều kiện môi trường được gọi là sự thích nghi. Chúng được tạo ra ở tất cả các cấp độ tổ chức của vật chất sống: từ phân tử đến bậc sinh học. Sự thích nghi không phải là vĩnh viễn, vì chúng thay đổi trong quá trình phát triển lịch sử của các loài cá thể, phụ thuộc vào những thay đổi về cường độ tác động của các yếu tố môi trường. Mỗi loài sinh vật thích nghi với những điều kiện tồn tại nhất định theo một cách đặc biệt: không tồn tại hai loài gần giống nhau về khả năng thích nghi (quy luật sinh thái cá thể). Vì vậy, chuột chũi (Bộ ăn côn trùng) và chuột chũi (Bộ gặm nhấm) thích nghi với sự tồn tại trong đất. Nhưng chuột chũi đào đường với sự hỗ trợ của chi trước, và chuột chũi dùng răng cửa, dùng đầu ném đất ra ngoài.

Sự thích nghi tốt của sinh vật đối với một yếu tố nào đó không có nghĩa là sự thích nghi tương đối với những yếu tố khác (quy luật độc lập tương đối của sự thích nghi). Ví dụ, địa y, có thể sống trên nền nghèo chất hữu cơ (chẳng hạn như đá) và chịu được thời kỳ khô, rất nhạy cảm với ô nhiễm không khí.

Ngoài ra còn có quy luật tối ưu: mỗi yếu tố chỉ tác động tích cực đến cơ thể trong giới hạn nhất định. Thuận lợi cho sinh vật thuộc một loại nào đó, cường độ tác động của yếu tố môi trường được gọi là vùng tối ưu. Cường độ hoạt động của một yếu tố môi trường nào đó càng lệch khỏi mức tối ưu theo hướng này hay hướng khác, thì tác động gây suy thoái của nó đối với sinh vật càng rõ rệt. Giá trị của cường độ tác động của yếu tố môi trường, theo đó sự tồn tại của sinh vật trở nên bất khả thi, được gọi là giới hạn trên và giới hạn dưới của sức chịu đựng (điểm tới hạn của cực đại và cực tiểu). Khoảng cách giữa các giới hạn của sức chịu đựng xác định giá trị sinh thái của một loài nhất định đối với yếu tố này hay yếu tố khác. Do đó, hóa trị sinh thái là phạm vi cường độ ảnh hưởng của một nhân tố sinh thái mà ở đó sự tồn tại của một loài nào đó có thể xảy ra.

Giá trị sinh thái rộng rãi của các cá thể của một loài nhất định đối với một nhân tố sinh thái cụ thể được biểu thị bằng tiền tố "euro-". Vì vậy, cáo Bắc Cực là loài động vật ưa nhiệt, vì chúng có thể chịu được sự dao động nhiệt độ đáng kể (trong vòng 80 ° C). Một số động vật không xương sống (bọt biển, kilchakiv, da gai) là sinh vật eurybatic, do đó chúng định cư từ vùng ven biển đến độ sâu lớn, chịu được sự dao động áp suất đáng kể. Các loài có thể sống trong một loạt các biến động của các yếu tố môi trường khác nhau được gọi là eurybiontyms. Giá trị sinh thái hẹp, nghĩa là không có khả năng chịu đựng những thay đổi đáng kể trong một yếu tố môi trường nhất định, được ký hiệu bằng tiền tố "steno-" (ví dụ: ste Anothermic, stenobatni, stenobiontic, v.v.).

Mức độ tối ưu và giới hạn của sức chịu đựng của sinh vật đối với một yếu tố nhất định phụ thuộc vào cường độ hành động của những người khác. Ví dụ, trong thời tiết khô ráo, yên tĩnh, việc chịu nhiệt độ thấp sẽ dễ dàng hơn. Vì vậy, mức độ tối ưu và giới hạn sức chịu đựng của sinh vật trong mối quan hệ với bất kỳ yếu tố môi trường nào có thể thay đổi theo một hướng nhất định, tùy thuộc vào sức mạnh và sự kết hợp của các yếu tố khác (hiện tượng tương tác của các yếu tố môi trường).

Nhưng sự bù đắp lẫn nhau của các nhân tố sinh thái quan trọng có những giới hạn nhất định và không có nhân tố nào có thể thay thế được: nếu cường độ hoạt động của ít nhất một nhân tố vượt quá giới hạn chịu đựng, thì sự tồn tại của loài trở nên bất khả thi, mặc dù cường độ tối ưu là hành động của những người khác. Do đó, sự thiếu ẩm sẽ ức chế quá trình quang hợp ngay cả khi được chiếu sáng tối ưu và nồng độ CO2 trong khí quyển.

Yếu tố, cường độ vượt quá giới hạn của sức chịu đựng, được gọi là giới hạn. Các yếu tố giới hạn xác định khu vực phân bố của loài (phạm vi). Ví dụ, sự lây lan của nhiều loài động vật về phía bắc bị cản trở do thiếu nhiệt và ánh sáng, về phía nam do thiếu độ ẩm.

Vì vậy, sự hiện diện và thịnh vượng của một loài nhất định trong một môi trường sống nhất định là do sự tương tác của nó với toàn bộ các yếu tố môi trường. Cường độ hành động không đủ hoặc quá mức của bất kỳ hành động nào trong số chúng đều không thể cho sự thịnh vượng và sự tồn tại của các loài cá thể.

Yếu tố môi trường là bất kỳ thành phần nào của môi trường có ảnh hưởng đến sinh vật sống và các nhóm của chúng; chúng được chia thành phi sinh học (các thành phần của tự nhiên vô tri), sinh vật (các hình thức tương tác khác nhau giữa các sinh vật) và nhân sinh (các hình thức hoạt động kinh tế khác nhau của con người).

Sự thích nghi của sinh vật với các điều kiện môi trường được gọi là sự thích nghi.

Bất kỳ yếu tố môi trường nào cũng chỉ có những giới hạn nhất định ảnh hưởng tích cực đến sinh vật (quy luật tối ưu). Các giới hạn về cường độ hoạt động của yếu tố, theo đó sự tồn tại của các sinh vật trở nên không thể, được gọi là giới hạn trên và giới hạn dưới của sức chịu đựng.

Mức độ tối ưu và giới hạn của sức chịu đựng của sinh vật trong mối quan hệ với bất kỳ yếu tố môi trường nào có thể thay đổi theo một hướng nhất định, tùy thuộc vào cường độ và sự kết hợp của các yếu tố môi trường khác (hiện tượng tương tác của các yếu tố môi trường). Nhưng sự bù đắp lẫn nhau của họ có giới hạn: không có yếu tố sống còn nào có thể thay thế được bằng những yếu tố khác. Yếu tố môi trường vượt quá giới hạn chịu đựng được gọi là yếu tố hạn chế; nó quyết định phạm vi của một loài nhất định.

tính dẻo sinh thái của sinh vật

Tính dẻo sinh thái của sinh vật (hoá trị sinh thái) - mức độ thích nghi của loài đối với những thay đổi của yếu tố môi trường. Nó được thể hiện bằng phạm vi giá trị của các yếu tố môi trường mà trong đó một loài nhất định vẫn giữ được hoạt động sống bình thường. Phạm vi càng rộng thì độ dẻo sinh thái càng lớn.

Những loài có thể tồn tại với sự sai lệch nhỏ của yếu tố so với mức tối ưu được gọi là chuyên biệt hóa cao và những loài có thể chịu được những thay đổi đáng kể trong yếu tố được gọi là thích nghi rộng rãi.

Tính dẻo sinh thái có thể được xem xét cả trong mối quan hệ với một yếu tố đơn lẻ và trong mối quan hệ với một phức hợp các yếu tố môi trường. Khả năng của các loài chịu đựng những thay đổi đáng kể trong các yếu tố nhất định được biểu thị bằng thuật ngữ tương ứng với tiền tố "evry":

Eurythermal (nhựa đến nhiệt độ)

Eurygoline (độ mặn của nước)

Eurythotic (nhựa nhẹ)

Eurygyric (nhựa ẩm)

Euryoic (nhựa cho môi trường sống)

Euryphagic (nhựa vào thức ăn).

Các loài thích nghi với những thay đổi nhỏ trong yếu tố này được chỉ định bởi thuật ngữ với tiền tố "tường". Những tiền tố này được sử dụng để thể hiện mức độ chịu đựng tương đối (ví dụ, ở loài sinh vật nhiệt đới, nhiệt độ sinh thái tối ưu và pessimum là gần nhau).

Các loài có độ dẻo sinh thái rộng trong mối quan hệ với một phức hợp các nhân tố sinh thái là loài cá kình; những loài có khả năng thích nghi cá thể thấp - loài stenobionts. Eurybiontness và istenobiontness đặc trưng cho Nhiều loại khác nhau sự thích nghi của sinh vật để tồn tại. Nếu eurybionts phát triển trong một thời gian dài trong điều kiện tốt, thì chúng có thể mất tính dẻo sinh thái và phát triển các tính trạng stenobiont. Các loài tồn tại với sự dao động đáng kể trong yếu tố sẽ tăng độ dẻo sinh thái và trở thành loài sinh vật hoang dã.

Ví dụ, có nhiều chất stenobionts hơn trong môi trường nước, vì nó tương đối ổn định về tính chất của nó và biên độ dao động của các yếu tố riêng lẻ là nhỏ. Trong một môi trường không-đất năng động hơn, loài eurybionts chiếm ưu thế. Động vật máu nóng có hóa trị sinh thái rộng hơn động vật máu lạnh. Các sinh vật già và trẻ có xu hướng yêu cầu các điều kiện môi trường đồng nhất hơn.

Eurybiont phổ biến, và stenobiont thu hẹp phạm vi; tuy nhiên, trong một số trường hợp, do khả năng chuyên môn hóa cao của chúng, loài stenobionts sở hữu những vùng lãnh thổ rộng lớn. Ví dụ, loài chim ưng biển ăn cá là một sinh vật stenophage điển hình, nhưng liên quan đến các yếu tố môi trường khác, nó là loài eurybiont. Để tìm kiếm thức ăn cần thiết, con chim có thể bay quãng đường dài, do đó nó chiếm một diện tích đáng kể.

Tính dẻo - khả năng tồn tại của sinh vật trong một phạm vi giá trị nhất định của yếu tố môi trường. Độ dẻo được xác định bởi tốc độ phản ứng.

Theo mức độ dẻo liên quan đến các yếu tố riêng lẻ, tất cả các loại được chia thành ba nhóm:

Stenotopes là loài có thể tồn tại trong một phạm vi hẹp của các giá trị yếu tố môi trường. Ví dụ, hầu hết thực vật của rừng ẩm xích đạo.

Eurytopes là các loài nhựa rộng có khả năng phát triển các môi trường sống khác nhau, ví dụ như tất cả các loài sống ở vũ trụ.

Mesotopes chiếm vị trí trung gian giữa stenotopes và eurytopes.

Cần nhớ rằng một loài có thể là, ví dụ, một dây thần kinh theo một yếu tố và một dây thần kinh theo một yếu tố khác, và ngược lại. Ví dụ, một người là một eurytope liên quan đến nhiệt độ không khí, nhưng là một stenotope về hàm lượng oxy trong đó.

vô tri vô giác và Bản chất sống, thực vật, động vật và con người xung quanh, được gọi là môi trường sống. Tập hợp các thành phần riêng lẻ của môi trường có ảnh hưởng đến sinh vật được gọi là nhân tố môi trường.

Theo bản chất của nguồn gốc, các yếu tố phi sinh học, sinh vật và con người được phân biệt.

Yếu tố phi sinh học - Là những thuộc tính vô tri có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến cơ thể sống.

Các yếu tố sinh học - đây đều là những hình thức ảnh hưởng của các cơ thể sống với nhau. Trước đó Các yếu tố sinh học Tác động của con người lên các sinh vật sống cũng được quy cho, nhưng hiện nay người ta phân biệt một loại yếu tố đặc biệt do con người tạo ra.

Yếu tố con người - đây đều là những hình thức hoạt động của xã hội loài người dẫn đến sự thay đổi tự nhiên như môi trường sống và các loài sinh vật khác và ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của chúng.

Như vậy, mọi sinh vật sống đều chịu ảnh hưởng của thiên nhiên vô tri, sinh vật của các loài khác, kể cả con người, và đến lượt nó, ảnh hưởng đến từng thành phần này.

Quy luật tác động của các yếu tố môi trường đến cơ thể sống

Bất chấp sự đa dạng của các yếu tố môi trường và bản chất khác nhau về nguồn gốc của chúng, có một số quy luật và mô hình chung về tác động của chúng đối với các sinh vật sống.

Đối với sự sống của các sinh vật, cần có sự kết hợp nhất định của các điều kiện. Nếu tất cả các điều kiện môi trường đều thuận lợi, ngoại trừ một điều kiện nào đó, thì điều kiện này trở nên quyết định đối với sự sống của sinh vật được đề cập. Nó hạn chế (hạn chế) sự phát triển của sinh vật, do đó nó được gọi là yếu tố hạn chế . Ban đầu, người ta nhận thấy rằng sự phát triển của các cơ thể sống bị hạn chế do thiếu bất kỳ thành phần nào, ví dụ, muối khoáng, độ ẩm, ánh sáng, v.v. Vào giữa thế kỷ 19, nhà hóa học hữu cơ người Đức J. Liebig là người đầu tiên thực nghiệm chứng minh rằng sự phát triển của thực vật phụ thuộc vào nguyên tố dinh dưỡng với một lượng tương đối tối thiểu. Ông gọi hiện tượng này là quy luật tối thiểu (định luật Liebig).

Trong công thức hiện đại, quy luật tối thiểu nghe có vẻ như thế này: sức chịu đựng của một sinh vật được xác định bởi mắt xích yếu nhất trong chuỗi các nhu cầu sinh thái của nó. Tuy nhiên, càng về sau, không chỉ sự thiếu hụt mà cả sự dư thừa của một yếu tố nào đó cũng có thể hạn chế, ví dụ như cây trồng bị chết do mưa, đất quá bão hòa với phân bón, v.v. Khái niệm rằng, cùng với mức tối thiểu, mức tối đa cũng có thể là một yếu tố giới hạn được đưa ra 70 năm sau Liebig bởi nhà động vật học người Mỹ W. Shelford, người đã đưa ra công thức luật khoan dung . Theo quy luật chịu đựng, yếu tố giới hạn đối với sự thịnh vượng của một quần thể (sinh vật) có thể là cả tối thiểu và tối đa của tác động môi trường, và phạm vi giữa chúng quyết định lượng sức chịu đựng (giới hạn chịu đựng) hoặc giá trị sinh thái của sinh vật đối với yếu tố này.

Phạm vi thuận lợi của yếu tố môi trường được gọi là vùng tối ưu (cuộc sống bình thường). Sự sai lệch của yếu tố so với mức tối ưu càng lớn thì yếu tố này càng kìm hãm hoạt động sống của quần thể. Phạm vi này được gọi là vùng áp bức. Các giá trị tối đa và tối thiểu được dung nạp của yếu tố là các điểm tới hạn mà sự tồn tại của một sinh vật hoặc quần thể không còn có thể xảy ra.

Nguyên tắc giới hạn các yếu tố có hiệu lực đối với tất cả các loại sinh vật sống - thực vật, động vật, vi sinh vật và áp dụng cho cả các yếu tố phi sinh học và hữu sinh.

Theo quy luật khoan dung, mọi vật chất hoặc năng lượng dư thừa đều trở thành nguồn gây ô nhiễm.

Giới hạn chịu đựng của sinh vật thay đổi trong quá trình chuyển từ giai đoạn phát triển này sang giai đoạn phát triển khác. Thông thường, các sinh vật non dễ bị tổn thương hơn và đòi hỏi nhiều hơn về điều kiện môi trường so với các sinh vật trưởng thành. Quan trọng nhất theo quan điểm của tác động của các yếu tố khác nhau là mùa sinh sản: trong giai đoạn này, nhiều yếu tố trở nên hạn chế. Hóa trị sinh thái đối với cá thể sinh sản, hạt, phôi, ấu trùng, trứng thường hẹp hơn đối với cây trưởng thành không sinh sản hoặc động vật cùng loài.

Từ trước đến nay, chúng ta chỉ nói đến giới hạn chịu đựng của một cơ thể sống liên quan đến một yếu tố, nhưng trong tự nhiên, tất cả các yếu tố môi trường đều tác động cùng nhau.

Vùng tối ưu và giới hạn sức chịu đựng của cơ thể liên quan đến bất kỳ yếu tố môi trường nào có thể thay đổi tùy thuộc vào sự kết hợp của các yếu tố khác tác động đồng thời. Mẫu này đã được đặt tên tương tác của các yếu tố môi trường .

Tuy nhiên, sự bù trừ lẫn nhau có những giới hạn nhất định và không thể thay thế hoàn toàn một trong những yếu tố này bằng một yếu tố khác. Điều này ngụ ý kết luận rằng tất cả các điều kiện môi trường cần thiết để duy trì sự sống đều đóng vai trò bình đẳng và bất kỳ yếu tố nào có thể hạn chế khả năng tồn tại của các sinh vật - đây là quy luật tương đương của tất cả các điều kiện của cuộc sống .

Được biết, mỗi yếu tố ảnh hưởng khác nhau đến các chức năng khác nhau của cơ thể. Các điều kiện tối ưu cho một số quá trình, ví dụ, cho sự phát triển của một sinh vật, có thể trở thành vùng áp bức đối với những người khác, ví dụ, đối với sinh sản và vượt quá khả năng chịu đựng, nghĩa là dẫn đến cái chết đối với những người khác . Cho nên vòng đời, theo đó cơ thể trong những thời kỳ nhất định chủ yếu thực hiện các chức năng nhất định - dinh dưỡng, tăng trưởng, sinh sản, tái định cư - luôn phù hợp với sự thay đổi theo mùa của các yếu tố môi trường.

Trong số các quy luật xác định sự tương tác của một cá thể hoặc một cá thể với môi trường của nó, chúng tôi chỉ ra quy luật về sự tương ứng giữa các điều kiện môi trường và sự xác định trước di truyền của sinh vật. Nó lập luận rằng một loài sinh vật có thể tồn tại miễn là môi trường tự nhiên xung quanh nó tương ứng với các khả năng di truyền giúp loài này thích nghi với những biến động và thay đổi của nó. Mỗi loài sinh vật sống trong một môi trường nhất định, ở mức độ này hay mức độ khác thích nghi với nó, và sự tồn tại xa hơn của loài chỉ có thể xảy ra trong môi trường này hoặc môi trường gần với nó. Sự thay đổi nhanh chóng và mạnh mẽ của môi trường sống có thể dẫn đến khả năng di truyền của loài không đủ để thích nghi với những điều kiện mới. Đặc biệt, đây là cơ sở của một trong những giả thuyết về sự tuyệt chủng của các loài bò sát lớn với sự thay đổi mạnh mẽ về điều kiện phi sinh học trên hành tinh: các sinh vật lớn thường ít biến đổi hơn các sinh vật nhỏ, vì vậy chúng cần nhiều thời gian hơn để thích nghi. Về mặt này, những biến đổi cơ bản của tự nhiên là nguy hiểm đối với các loài hiện đang tồn tại, kể cả đối với chính con người.

LECTURE # 5

CHỦ ĐỀ: CÁC QUY ĐỊNH CHUNG VỀ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI CÁC TỔ CHỨC

KẾ HOẠCH:

1. Tác động cộng gộp của các yếu tố môi trường.

2. Định luật Liebig về cực tiểu.

3. Định luật giới hạn các yếu tố của Shelford.

4. Phản ứng của sinh vật trước sự thay đổi mức độ của các yếu tố môi trường.

5. Tính khả biến.

6. Sự thích nghi.

7. Ngách sinh thái của cơ thể.

7.1. Các khái niệm và định nghĩa.

7.2. Chuyên ngành và Chung hốc sinh thái.

8. Các dạng sinh thái.

Các yếu tố môi trường có tính năng động, thay đổi theo thời gian và không gian. thời gian ấm áp năm thường xuyên bị thay thế bởi giá lạnh, sự dao động của nhiệt độ và độ ẩm được quan sát trong ngày, ngày sau đêm, v.v ... Tất cả đều là những thay đổi tự nhiên (tự nhiên) của các yếu tố môi trường, tuy nhiên, một người có thể can thiệp vào chúng. Ảnh hưởng của con người về môi trường tự nhiên thể hiện ở sự thay đổi chế độ của các yếu tố môi trường (giá trị tuyệt đối hoặc động lực), hoặc thành phần của các yếu tố (ví dụ, phát triển, sản xuất và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, phân khoáng, v.v. mà trước đây không tồn tại trong tự nhiên).

1. Tích lũy tác động của môi trường các nhân tố

Các yếu tố môi trường tác động đến cơ thể đồng thời và chung. Tác động tích lũy của các yếu tố - một chòm sao, ở một mức độ nào đó làm thay đổi bản chất tác động của từng yếu tố riêng lẻ. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến cảm nhận về nhiệt độ của động vật đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Với sự gia tăng độ ẩm, cường độ bay hơi nước từ bề mặt da giảm xuống, điều này gây khó khăn cho một trong những cơ chế thích ứng hiệu quả nhất với nhiệt độ cao. Nhiệt độ thấp cũng dễ chịu đựng hơn trong môi trường khô ráo, nơi có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn (đặc tính cách nhiệt tốt hơn). Như vậy, độ ẩm của môi trường làm thay đổi nhận thức chủ quan về nhiệt độ ở các loài động vật máu nóng, kể cả con người.

TẠI hành động phức tạp các yếu tố môi trường môi trường giá trị của các yếu tố môi trường riêng lẻ không tương đương. Trong số đó, có yếu tố hàng đầu (chính) và yếu tố phụ.

Dẫn đầu là những yếu tố cần thiết cho cuộc sống, những yếu tố thứ yếu - hiện hữu hoặc những yếu tố nền tảng. Thông thường, các sinh vật khác nhau có các yếu tố hàng đầu khác nhau, ngay cả khi các sinh vật sống ở cùng một nơi. Ngoài ra, một sự thay đổi trong các yếu tố hàng đầu được quan sát thấy trong quá trình chuyển đổi của sinh vật sang một thời kỳ khác trong cuộc đời của nó. Vì vậy, trong thời kỳ ra hoa, yếu tố hàng đầu đối với cây có thể là ánh sáng, và trong thời kỳ hình thành hạt là độ ẩm và chất dinh dưỡng.

Đôi khi sự thiếu hụt của một yếu tố này được bù đắp một phần bằng sự tăng cường của yếu tố khác. Ví dụ, ở Bắc Cực, thời gian ban ngày dài bù đắp cho sự thiếu nhiệt.

2. Luật tối thiểu Liebig

Bất kỳ sinh vật sống nào không cần nhiệt độ, độ ẩm, các chất khoáng và hữu cơ, hoặc bất kỳ yếu tố nào khác nói chung, mà là chế độ cụ thể của chúng. Phản ứng của cơ thể phụ thuộc vào số lượng (liều lượng) của yếu tố. Ngoài ra, một sinh vật sống trong điều kiện tự nhiên tiếp xúc với nhiều yếu tố môi trường (cả phi sinh vật và hữu sinh) đồng thời. Thực vật cần một lượng đáng kể độ ẩm và chất dinh dưỡng (nitơ, phốt pho, kali) và đồng thời một lượng tương đối "không đáng kể" của các nguyên tố như bo và molypden.

Bất kỳ loại động vật, thực vật nào cũng có tính chọn lọc rõ ràng đối với thành phần thức ăn: mỗi loại thực vật cần một số nguyên tố khoáng nhất định. Bất kỳ loại động vật nào theo cách riêng của nó đều đòi hỏi về chất lượng thức ăn. Để tồn tại và phát triển bình thường, cơ thể phải có đầy đủ các yếu tố cần thiết ở chế độ tối ưu và đủ số lượng.

Thực tế là việc hạn chế liều lượng (hoặc không có) bất kỳ chất nào cần thiết cho cây trồng, liên quan đến cả nguyên tố vĩ mô và vi lượng, đều dẫn đến kết quả tương tự - chậm phát triển, được phát hiện và nghiên cứu bởi một trong những người sáng lập ngành hóa học nông nghiệp. Nhà hóa học người Đức Eustace von Liebig. Quy tắc do ông xây dựng vào năm 1840 được gọi là Định luật Liebig về cực tiểu: giá trị của cây trồng được xác định bằng lượng chất dinh dưỡng trong đất, nhu cầu của cây ít được đáp ứng nhất.

Đồng thời, J. Liebig đã vẽ một cái thùng với các lỗ, cho thấy rằng lỗ dưới của thùng xác định mức chất lỏng trong đó. Quy luật tối thiểu có hiệu lực đối với cả thực vật và động vật, kể cả con người, những người trong một số tình huống nhất định phải sử dụng nước khoáng hoặc vitamin để bù đắp sự thiếu hụt của bất kỳ nguyên tố nào trong cơ thể.

Sau đó, luật Liebig được làm rõ. Một sửa đổi và bổ sung quan trọng là luật mơ hồ(có chọn lọc) tác động của yếu tố lên các chức năng khác nhau của cơ thể: bất kỳ yếu tố môi trường nào ảnh hưởng đến các chức năng của cơ thể một cách khác nhau, mức tối ưu cho một số quá trình, chẳng hạn như hô hấp, không phải là tối ưu cho những người khác, chẳng hạn như tiêu hóa, và ngược lại.

E. Ryubel năm 1930 đã được cài đặt luật (ảnh hưởng) của sự bù đắp (khả năng thay thế cho nhau) của các yếu tố: sự vắng mặt hoặc thiếu một số yếu tố môi trường có thể được bù đắp bằng một yếu tố gần giống (tương tự) khác.

Ví dụ, việc thiếu ánh sáng có thể được bù đắp bằng lượng khí cacbonic dồi dào cho thực vật, và khi tạo vỏ bằng động vật thân mềm, lượng canxi bị thiếu có thể được thay thế bằng stronti.

Tuy nhiên, những khả năng này là vô cùng hạn chế. Năm 1949, ông xây dựng công thức quy luật tất yếu của các yếu tố cơ bản: sự thiếu vắng hoàn toàn các yếu tố môi trường cơ bản (ánh sáng, nước, chất dinh dưỡng,…) trong môi trường không thể thay thế bằng các yếu tố khác.

Nhóm các cải tiến này của định luật Liebig bao gồm một quy tắc của các phản ứng giai đoạn "lợi ích- làm hại ": nồng độ nhỏ của một chất độc tác động lên cơ thể theo hướng tăng cường các chức năng của nó (kích thích chúng), trong khi nồng độ cao hơn sẽ làm suy yếu hoặc thậm chí dẫn đến cái chết của nó.

Mô hình độc tính này đúng với nhiều người (ví dụ, dược tính nồng độ nọc rắn nhỏ), nhưng không phải tất cả các chất độc.

3. Luật các yếu tố hạn chế Shelford

Yếu tố môi trường được cơ thể cảm nhận không chỉ khi nó bị thiếu hụt. Các vấn đề cũng nảy sinh với sự dư thừa của bất kỳ yếu tố môi trường nào. Từ kinh nghiệm, người ta biết rằng khi thiếu nước trong đất, sự hấp thụ các nguyên tố của cây dinh dưỡng khoáng khó, nhưng thừa nước dẫn đến những hậu quả tương tự: có thể làm chết rễ, xảy ra các quá trình yếm khí, chua hóa đất, v.v ... Hoạt động sống của sinh vật cũng bị ức chế đáng kể ở các giá trị thấp và quá mức. tiếp xúc với một yếu tố phi sinh học như nhiệt độ.

Yếu tố môi trường chỉ ảnh hưởng hiệu quả nhất đến sinh vật ở một giá trị trung bình nhất định, là giá trị tối ưu đối với sinh vật nhất định. Giới hạn dao động của bất kỳ yếu tố nào mà sinh vật có thể tồn tại càng rộng thì độ ổn định càng cao, tức là khả năng chịu đựng của sinh vật đối với yếu tố tương ứng càng cao (từ tiếng La tinh là khoan dung - kiên nhẫn). Vì vậy, sức chịu đựng- đây là khả năng của cơ thể chống lại sự sai lệch của các yếu tố môi trường so với các giá trị tối ưu cho sự sống của nó.

Giả định đầu tiên về hạn chế (hạn chế)Ảnh hưởng của giá trị lớn nhất của yếu tố ngang bằng với giá trị nhỏ nhất được thể hiện vào năm 1913 bởi nhà động vật học người Mỹ W. Shelford, người đã thiết lập quy luật sinh học cơ bản về khả năng chịu đựng: bất kỳ sinh vật sống nào đều có giới hạn trên và dưới được thừa hưởng về mặt tiến hóa nhất định sức đề kháng (khả năng chịu đựng) đối với bất kỳ yếu tố môi trường nào.

Một công thức khác của định luật W. Shelford giải thích tại sao quy luật khoan dung được đồng thời gọi là quy luật của các yếu tố giới hạn: ngay cả một yếu tố đơn lẻ nằm ngoài vùng tối ưu của nó cũng dẫn đến trạng thái căng thẳng của sinh vật và ở mức giới hạn, sinh vật chết.

Do đó, yếu tố môi trường, mức độ tiếp cận bất kỳ giới hạn nào của phạm vi sức chịu đựng của sinh vật hoặc vượt ra ngoài giới hạn này, được gọi là yếu tố giới hạn. Quy luật khoan dung được bổ sung bởi các quy định của nhà sinh thái học người Mỹ Y. Odum:

Các sinh vật có thể có nhiều khả năng chịu đựng đối với một yếu tố môi trường và một phạm vi thấp đối với yếu tố môi trường khác;

Các sinh vật có khả năng chịu đựng rộng rãi đối với tất cả các yếu tố môi trường thường là phổ biến nhất;

phạm vi chống chịu cũng có thể thu hẹp so với các yếu tố môi trường khác, nếu các điều kiện của một yếu tố môi trường không tối ưu cho sinh vật;

Nhiều yếu tố môi trường trở thành giới hạn (hạn chế) trong các giai đoạn đặc biệt quan trọng (tới hạn) của đời sống sinh vật, đặc biệt là trong mùa sinh sản.

Những điều khoản này cũng được gắn liền với luật Mitcherlich-Baule, được gọi là A. Thienemann luật của hành động tích lũy: tổng hợp các yếu tố có ảnh hưởng mạnh nhất đến các giai đoạn phát triển của sinh vật có độ dẻo kém nhất - khả năng thích nghi tối thiểu.

4. Phản ứng sinh vật trên thay đổi mức độ thuộc về môi trường

các nhân tố

Tác động tối ưu đến các sinh vật khác nhau cùng một yếu tố có thể có các giá trị khác nhau. Vì vậy, một số cây thích đất rất ẩm, trong khi những cây khác lại thích đất tương đối khô. Một số loài động vật thích cái nóng gay gắt, những loài khác thì chịu đựng tốt hơn. nhiệt độ vừa phải môi trường, v.v.

Ngoài ra, các sinh vật sống được chia thành những sinh vật có khả năng tồn tại trong một phạm vi rộng hoặc hẹp với sự thay đổi của bất kỳ yếu tố môi trường nào. Sinh vật thích nghi với từng yếu tố môi trường một cách tương đối độc lập. Một sinh vật có thể thích nghi với phạm vi hẹp của một yếu tố này và phạm vi rộng của yếu tố khác. Đối với sinh vật, không chỉ biên độ là quan trọng, mà còn là tốc độ dao động của yếu tố này hay yếu tố khác.

Nếu ảnh hưởng của điều kiện môi trường không đạt đến giá trị giới hạn, các sinh vật sống sẽ phản ứng với nó bằng một số hành động hoặc thay đổi trạng thái của chúng, điều này cuối cùng dẫn đến sự tồn tại của loài. Có thể khắc phục các tác động bất lợi của động vật bằng hai cách:

Bằng cách tránh chúng;

Bằng cách có được sức chịu đựng.

Phương pháp đầu tiên được sử dụng bởi động vật có đủ khả năng di chuyển, nhờ đó chúng di cư, xây dựng nơi trú ẩn, v.v.

Nhu cầu và khả năng chống chịu với các yếu tố môi trường xác định khu vực phân bố địa lý của các cá thể thuộc loài đang được xem xét, bất kể mức độ ổn định của môi trường sống của chúng, tức là phạm vi của loài.

Các phản ứng của thực vật dựa trên sự phát triển của những thay đổi thích nghi trong cấu trúc và quá trình sống của chúng. Trong điều kiện khí hậu lặp lại nhịp nhàng, thực vật và động vật có thể thích nghi bằng cách phát triển một tổ chức thời gian thích hợp của các quá trình sống, do đó chúng luân phiên các giai đoạn hoạt động tích cực của cơ thể với các giai đoạn ngủ đông (một số loài động vật) hoặc với trạng thái phần còn lại (thực vật).

5. Tính biến đổi

Sự thay đổi- một trong những thuộc tính chính của sinh vật ở nhiều cấp độ tổ chức của nó. Đối với mỗi loài, sự biến đổi của các cá thể cấu thành là rất quan trọng. Ví dụ, mọi người khác nhau về chiều cao, vóc dáng, màu mắt và màu da, và thể hiện những khả năng khác nhau. Sự biến đổi nội bộ đặc hiệu tương tự vốn có ở tất cả các sinh vật: voi, ruồi, cây sồi, chim sẻ và những loài khác.

Các cá thể của bất kỳ loài nào khác nhau về ngoại cảnh và dấu hiệu nội bộ. ký tên- bất kỳ đặc điểm nào của một sinh vật như ở xuất hiện(kích thước, hình dạng, màu sắc, v.v.) và trong cơ cấu nội bộ. Khả năng chống chọi với bệnh tật, nhiệt độ thấp hay cao, khả năng bơi, bay, v.v. đều là những đặc điểm, nhiều đặc điểm có thể thay đổi hoặc phát triển thông qua huấn luyện hoặc đào tạo. Tuy nhiên, đặc tính chính của chúng là cơ sở di truyền, tức là di truyền. Mỗi sinh vật được sinh ra với một tập hợp các đặc điểm nhất định.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cơ sở di truyền của các đặc điểm của bất kỳ loại nào đều được mã hóa trong các phân tử DNA, nghĩa là trong các gen của một sinh vật, tổng thể của chúng được gọi là kiểu gen của nó. Kiểu gen của hầu hết tất cả các sinh vật, bao gồm cả con người, không được biểu thị bằng một mà là hai bộ gen. Sự phát triển của cơ thể đi kèm với sự phân chia tế bào, trong đó mỗi tế bào mới nhận được một bản sao chính xác của cả hai bộ gen. Tuy nhiên, chỉ có một bộ từ mỗi cặp bố mẹ được truyền cho thế hệ tiếp theo, và do đó các tổ hợp gen mới hình thành ở những đứa trẻ khác với bố mẹ. Do đó, tất cả các con cháu, và do đó, các cá thể của một loài (ngoại trừ các cặp song sinh giống hệt nhau) đều khác nhau về kiểu gen của chúng.

Tính chất biến dị di truyền là cơ sở của sự biến dị di truyền của các tính trạng. Một nguồn khác của biến dị di truyền là đột biến DNA ảnh hưởng đến bất kỳ gen hoặc nhóm gen nào.

Sự khác biệt do học tập, rèn luyện, hoặc đơn giản là chấn thương là sự phát triển của một số đặc điểm bẩm sinh, nhưng không làm thay đổi cơ sở di truyền của nó.

Nếu sự biến đổi di truyền trong sinh sản hữu tính là không thể tránh khỏi, thì trong sinh sản vô tính của các cá thể, tức là trong quá trình nhân bản, một bức tranh khác được quan sát thấy. Do đó, khi cắt cây, một sinh vật mới xuất hiện là kết quả của một quá trình phân chia tế bào đơn giản, kèm theo sự sao chép chính xác DNA của cha mẹ. Do đó, tất cả các cá thể của dòng vô tính (trừ thể đột biến) đều giống hệt nhau về mặt di truyền. Nguồn gen - một tập hợp các mẫu gen của tất cả các cá thể của một nhóm sinh vật nhất định của cùng một loài. Vốn gen của loài không ổn định, có thể thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác. Nếu các cá thể có tính trạng hiếm không sinh sản thì một phần của vốn gen bị giảm đi.

Trong tự nhiên, vốn gen của loài luôn thay đổi thông qua chọn lọc tự nhiên, là cơ sở của quá trình tiến hóa. Mỗi thế hệ đều phải chịu sự chọn lọc để tồn tại và sinh sản, do đó, hầu hết tất cả các dấu hiệu của sinh vật, ở mức độ này hay mức độ khác, đều phục vụ cho sự tồn tại và sinh sản của loài.

Tuy nhiên, vốn gen có thể được thay đổi có mục đích với sự trợ giúp của chọn lọc nhân tạo. Các giống và giống vật nuôi hiện đại cây trồngđã được đưa ra khỏi tổ tiên hoang dã một cách chính xác. Cũng có thể can thiệp vào vốn gen khi lai các loài có quan hệ họ hàng gần (các loài không có quan hệ họ hàng gần không sinh ra con cái). Phương pháp này được gọi là lai, và con cái được gọi là lai.

Những tiến bộ gần đây trong khoa học gắn liền với sự phát triển của công nghệ kỹ thuật di truyền, bao gồm việc thu nhận các gen cụ thể (đoạn DNA) của một loài và đưa chúng trực tiếp vào loài khác mà không cần lai tạp. Điều này cho phép lai ghép bất kỳ loài nào, không chỉ những loài có quan hệ họ hàng gần, và do đó gây ra tranh cãi nghiêm trọng do không thể đoán trước được kết quả cuối cùng của một sự can thiệp triệt để như vậy vào nguồn gen của sinh vật.

6. Sự thích nghi

Động vật và thực vật buộc phải thích nghi với nhiều yếu tố của điều kiện sống luôn thay đổi. Tính năng động của các yếu tố môi trường trong thời gian và không gian phụ thuộc vào các quá trình thiên văn, nhật tinh, địa chất đóng vai trò kiểm soát trong mối quan hệ với các cơ thể sống.

Các tính trạng góp phần vào sự tồn tại của sinh vật dần dần được tăng cường bởi chọn lọc tự nhiên cho đến khi đạt được khả năng thích nghi tối đa với các điều kiện hiện có. Sự thích nghi có thể xảy ra ở cấp độ tế bào, mô và thậm chí toàn bộ sinh vật, ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước, tỷ lệ các cơ quan, ... Các sinh vật trong quá trình tiến hóa và chọn lọc tự nhiên phát triển các đặc điểm cố định về mặt di truyền để đảm bảo sự sống bình thường trong điều kiện môi trường thay đổi , tức là, xảy ra sự thích nghi.

Sự thích nghi- Sự thích nghi của sinh vật (và các loài) với môi trường là thuộc tính cơ bản của tự nhiên sống. Môi trường sống của bất kỳ sinh vật nào, một mặt, thay đổi chậm và đều đặn qua nhiều thế hệ của các loài sinh vật tương ứng, mặt khác, nó đặt ra cho cơ thể một loạt các yêu cầu thay đổi trong thời gian ngắn của từng cá thể. sự sống. Do đó, có ba cấp độ của quá trình thích ứng.

Mức độ di truyền. Mức độ này đảm bảo sự thích nghi và duy trì khả năng tồn tại của loài trong các thế hệ dựa trên đặc tính biến dị di truyền.

Những thay đổi sâu sắc về trao đổi chất. Sự thích ứng với các chu kỳ tự nhiên theo mùa và hàng năm được thực hiện với sự trợ giúp của những thay đổi sâu sắc trong quá trình trao đổi chất. Ở động vật, các cơ chế thần kinh đóng vai trò trung tâm trong các quá trình này, ví dụ, chuẩn bị cho mùa sinh sản hoặc cho ngủ đông"bật lên" bởi các kích thích thần kinh, nhưng được thực hiện do sự thay đổi tình trạng nội tiết tố của cơ thể. Ở thực vật, những thay đổi theo mùa và dài hạn khác được cung cấp bởi hoạt động của phytohormone và các yếu tố tăng trưởng.

Những thay đổi nhanh chóng để đáp ứng với những sai lệch ngắn hạn của các yếu tố môi trường.Ở động vật, chúng được thực hiện bởi nhiều cơ chế thần kinh khác nhau dẫn đến thay đổi hành vi và chuyển hóa nhanh chóng thuận nghịch của quá trình trao đổi chất. Ở thực vật, phản ứng đối với sự thay đổi của ánh sáng là một ví dụ về sự thay đổi nhanh chóng.

Trên thực tế, tất cả các đặc tính quy luật của sinh vật đều có giá trị thích nghi. Trong quá trình chọn lọc tự nhiên, các loài sinh vật được biến đổi và thích nghi tốt hơn với môi trường sống. Ví dụ, hươu cao cổ đã dần thích nghi với việc ăn lá từ ngọn cây. Với sự gia tăng khả năng thích nghi của sinh vật với môi trường sống, tốc độ thay đổi của chúng giảm xuống.

Trong trường hợp của mối quan hệ động vật ăn thịt - con mồi chọn lọc tự nhiên trước hết ảnh hưởng đến các gen cho phép tránh kẻ thù hiệu quả nhất, và ở các động vật ăn thịt - các gen làm tăng khả năng săn mồi của nó. Điều này đúng cho tất cả các tương tác sinh vật. Các sinh vật vì lý do nào đó đã mất khả năng thích nghi sẽ bị tuyệt chủng.

Vì vậy, khi điều kiện tồn tại thay đổi (độ lệch giá trị của một hoặc nhiều yếu tố môi trường vượt quá mức dao động bình thường), một số loài thích nghi và biến đổi, trong khi các loài khác chết đi. Nó phụ thuộc vào một số trường hợp. Điều kiện chính để thích nghi là sự tồn tại và sinh sản của ít nhất một số cá thể trong điều kiện mới, điều kiện này gắn liền với sự đa dạng di truyền của vốn gen và mức độ thay đổi của môi trường. Với vốn gen đa dạng hơn, ngay cả trong trường hợp môi trường thay đổi mạnh, một số cá thể vẫn có thể tồn tại, trong khi với vốn gen đa dạng thấp, ngay cả những biến động nhỏ của các yếu tố môi trường cũng có thể dẫn đến sự tuyệt chủng của loài.

Nếu những thay đổi trong điều kiện là nhỏ hoặc xảy ra dần dần, thì hầu hết các loài đều có thể thích nghi và tồn tại. Sự thay đổi càng đột ngột thì sự đa dạng của vốn gen càng cần thiết cho sự tồn tại. Trong trường hợp thay đổi nghiêm trọng (ví dụ: chiến tranh hạt nhân), có lẽ sẽ không có loài nào tồn tại được. Nguyên tắc sinh thái quan trọng nhất nói rằng sự tồn tại của một loài được đảm bảo bởi sự đa dạng di truyền của nó và sự biến động yếu của các yếu tố môi trường.

Ngoài sự đa dạng di truyền và sự thay đổi môi trường, một yếu tố khác có thể được thêm vào - phân bố địa lý. Các loài càng phổ biến ( nhiều phạm vi hơn loài) thì càng đa dạng về mặt di truyền và ngược lại. Ngoài ra, với sự phân bố địa lý rộng rãi, một số phần của phạm vi có thể bị loại bỏ hoặc bị cô lập khỏi các khu vực đã vi phạm các điều kiện tồn tại. Ở những khu vực này, loài này vẫn tồn tại ngay cả khi nó biến mất khỏi những nơi khác.

Nếu một số cá thể sống sót trong điều kiện mới, thì sự thích nghi và phục hồi số lượng hơn nữa phụ thuộc vào tốc độ sinh sản, vì sự thay đổi các tính trạng chỉ xảy ra thông qua chọn lọc trong mỗi thế hệ. Ví dụ, một cặp côn trùng có hàng trăm con cái trải qua một vòng đời phát triển trong một vài tuần. Do đó, tốc độ sinh sản của chúng cao hơn một nghìn lần so với những loài chim chỉ nuôi 2-6 con mỗi năm, có nghĩa là cùng một mức độ thích nghi với điều kiện mới sẽ phát triển nhanh hơn nhiều lần. Đó là lý do tại sao côn trùng nhanh chóng thích nghi và có khả năng kháng tất cả các loại "thuốc bảo vệ thực vật", trong khi những loại khác loài hoang dã chết vì các phương pháp điều trị này.

Điều quan trọng cần lưu ý là bản thân thuốc trừ sâu không gây ra các đột biến có lợi. Thay đổi xảy ra một cách ngẫu nhiên. Các đặc điểm thích nghi phát triển do sự đa dạng di truyền đã tồn tại trong vốn gen của loài. Kích thước của cơ thể cũng quan trọng. Ruồi thậm chí có thể tồn tại trong thùng rác, và các loài động vật lớn cần những vùng lãnh thổ rộng lớn để tồn tại.

Bản chuyển thể có các đặc điểm sau:

Sự thích nghi với một yếu tố môi trường, ví dụ, độ ẩm cao, không tạo cho sinh vật khả năng thích ứng tương tự với các điều kiện môi trường khác (nhiệt độ, v.v.). Mẫu này được gọi là quy luật độc lập tương đối của sự thích nghi: khả năng thích nghi cao với một trong các yếu tố môi trường không cho mức độ thích nghi cao với các điều kiện sống khác.

Mỗi loài sinh vật trong môi trường sống luôn thay đổi sẽ thích nghi theo cách riêng của mình. Điều này được thể hiện bằng công thức vào năm 1924. quy tắc nhận dạng sinh thái: mỗi loài đặc trưng về khả năng thích nghi sinh thái; không có hai loài nào giống hệt nhau.

Quy luật về sự phù hợp của điều kiện môi trường với tiền định di truyền của một sinh vật đọc: một loài sinh vật có thể tồn tại miễn là môi trường của nó tương ứng với các khả năng di truyền thích nghi với những biến động và thay đổi của nó.

Lựa chọn là quá trình thay đổi vốn gen của một loài đã tồn tại. Không phải đàn ông cũng không bản chất hiện đại họ không thể tạo ra một nguồn gen mới hoặc một loài mới từ con số không, từ đầu. Chỉ những gì đã có mới thay đổi.

7. Sinh thái thích hợp sinh vật

7.1. Các khái niệm và định nghĩa

Bất kỳ cơ thể sống nào cũng thích nghi (thích nghi) với những điều kiện môi trường nhất định. Việc thay đổi các thông số của nó, vượt ra ngoài các ranh giới nhất định sẽ ngăn chặn hoạt động sống còn của các sinh vật và có thể gây ra cái chết cho chúng. Yêu cầu của sinh vật này hoặc sinh vật kia đối với các nhân tố sinh thái của môi trường xác định phạm vi (giới hạn phân bố) của loài sinh vật đó thuộc về và trong phạm vi - môi trường sống cụ thể.

môi trường sống- một tập hợp các điều kiện môi trường giới hạn về mặt không gian (phi sinh vật và hữu sinh), cung cấp toàn bộ chu kỳ phát triển và sinh sản của các cá thể (hoặc nhóm cá thể) của cùng một loài. Đó là, ví dụ, một hàng rào, một cái ao, một lùm cây, một bờ đá, v.v. Đồng thời, những nơi có điều kiện đặc biệt có thể được phân biệt trong môi trường sống (ví dụ, dưới vỏ của một thân cây mục nát trong một lùm cây), trong một số trường hợp được gọi là microhabitat.

Nhà khoa học Mỹ J. Grinnell đã đưa ra thuật ngữ " ngách sinh thái ”vào năm 1928. Định nghĩa hiện đại của nó như sau.

thích hợp sinh thái là bộ sưu tập:

Tất cả các yêu cầu của cơ thể đối với các điều kiện của môi trường (thành phần và chế độ của các yếu tố môi trường) và nơi đáp ứng các yêu cầu này;

Tổng bộ đặc điểm sinh học và các thông số vật lý của môi trường quyết định điều kiện tồn tại của một loài cụ thể, sự chuyển hóa năng lượng của nó, sự trao đổi thông tin với môi trường và đồng loại của chúng.

Như vậy, ngách sinh thái đặc trưng cho mức độ chuyên môn hoá sinh học của loài. Có thể lập luận rằng môi trường sống của một sinh vật là “địa chỉ” của nó, trong khi ngách sinh thái là “nghề nghiệp” hay “lối sống” hay “nghề nghiệp” của nó.

Tính đặc trưng sinh thái của các loài được nhấn mạnh tiên đề về khả năng thích ứng sinh thái: mỗi loài thích nghi với một tập hợp các điều kiện cụ thể, được xác định chặt chẽ cho sự tồn tại của chúng - một ngách sinh thái.

Vì các loài sinh vật là cá thể về mặt sinh thái nên chúng cũng có các hốc sinh thái cụ thể.

Như vậy, trên Trái đất có bao nhiêu loài sinh vật sống thì càng có nhiều hốc sinh thái.

Theo quy luật, các sinh vật có lối sống giống nhau không sống ở những nơi giống nhau do sự cạnh tranh giữa các cá thể. Theo nhà sinh vật học Xô Viết (1910-1986) lập năm 1934 nguyên tắc cạnh tranh loại trừ lẫn nhau: hai loài không chiếm cùng một ngách sinh thái.

Nó cũng hoạt động trong tự nhiên quy tắc nghĩa vụ lấp đầy các hốc sinh thái: một ngách sinh thái trống sẽ luôn và chắc chắn sẽ được lấp đầy.

Trí tuệ dân gian đã đưa ra hai định đề này như sau: “Hai con gấu không thể hòa hợp trong một hang ổ” và “Thiên nhiên không dung thứ cho sự trống trải”.

Những quan sát có hệ thống này được thực hiện trong quá trình hình thành các cộng đồng sinh vật và các mũi tiêm sinh học. Các hốc sinh thái luôn được lấp đầy, mặc dù việc này đôi khi mất một khoảng thời gian đáng kể. Cách diễn đạt phổ biến "thích hợp sinh thái tự do" có nghĩa là ở một nơi nhất định có rất ít sự cạnh tranh về bất kỳ loại thực phẩm nào và có tổng các điều kiện khác không được sử dụng đầy đủ đối với một loài nhất định được đưa vào tương tự. hệ thống tự nhiên, nhưng vắng mặt trong cái được xem xét.

Điều đặc biệt quan trọng là phải tính đến mô hình tự nhiên khi cố gắng can thiệp vào một tình huống hiện có (hoặc đang thịnh hành ở một nơi nhất định) để tạo điều kiện thuận lợi hơn cho một người. Vì vậy, các nhà sinh vật học đã chứng minh điều sau: ở các thành phố, với sự gia tăng ô nhiễm lãnh thổ với chất thải thực phẩm, số lượng quạ tăng lên. Khi cố gắng cải thiện tình hình, chẳng hạn, bằng cách tiêu diệt chúng về mặt vật lý, quần thể có thể đối mặt với thực tế là các ngách sinh thái trong môi trường đô thị, bị quạ bỏ trống, sẽ nhanh chóng bị chiếm đóng bởi một loài có ngách sinh thái gần, cụ thể là, chuột cống. Một kết quả như vậy khó có thể được coi là một chiến thắng.

7.2. Chuyên ngành và chungthuộc về môi trườnghốc

Các hốc sinh thái của tất cả các cơ thể sống được chia thành chuyên biệt và chung. Sự phân chia này phụ thuộc vào nguồn thức ăn chính của các loài tương ứng, kích thước của môi trường sống và độ nhạy cảm với các yếu tố môi trường phi sinh học.

Niches chuyên dụng. Hầu hết các loài động thực vật đều thích nghi chỉ tồn tại trong phạm vi hẹp điều kiện khí hậu và các đặc điểm khác của môi trường, ăn một số ít thực vật hoặc động vật. Những loài như vậy có một ngách chuyên biệt xác định môi trường sống của chúng trong môi trường tự nhiên.

Vì vậy, gấu trúc khổng lồ có một ngách chuyên môn hóa cao, vì nó ăn 99% lá và măng. Sự tàn phá hàng loạt của một số loại tre tại các khu vực của Trung Quốc nơi gấu trúc sinh sống đã khiến loài vật này bị tuyệt chủng.

Sự đa dạng của các loài và dạng động thực vật tồn tại trong rừng mưa nhiệt đới gắn liền với sự hiện diện của một số hốc sinh thái chuyên biệt trong từng bậc thảm thực vật rừng được xác định rõ ràng. Do đó, việc phá rừng thâm canh của những khu rừng này đã gây ra sự tuyệt chủng của hàng triệu loài động thực vật chuyên biệt.

Niches chung. Các loài sinh vật có hốc chung có đặc điểm là dễ thích nghi với sự thay đổi của các yếu tố môi trường môi trường. Chúng có thể tồn tại thành công ở nhiều nơi, ăn nhiều loại thức ăn và chịu được biến động mạnh. điều kiện tự nhiên. Ruồi, gián, chuột nhắt, chuột cống, con người,… đều có chung các hốc sinh thái.

Đối với những loài có các hốc sinh thái chung, nguy cơ tuyệt chủng thấp hơn đáng kể so với những loài có hốc sinh thái chuyên biệt.

8. Môi trường các hình thức

Môi trường tự nhiên hình thành nên kiểu hình của sinh vật - một tập hợp các đặc điểm hình thái, sinh lý và tập tính. Các loài sống trong các điều kiện tương tự (với một tập hợp các yếu tố môi trường giống nhau) có khả năng thích hợp tương tự đối với các điều kiện này, ngay cả khi chúng thuộc các nhóm khác nhau trong phân loại động vật và hệ thực vật. Hệ sinh thái tính đến điều này bằng cách phân loại sinh vật thành nhiều dạng (sống) sinh thái khác nhau. Đồng thời, dạng sống của một loài được gọi là phức hợp hiện có của các đặc tính sinh học, sinh lý và hình thái, những đặc tính này quyết định phản ứng nhất định đối với ảnh hưởng của môi trường. Có nhiều cách phân loại sinh vật theo các dạng sống. Vì vậy, ví dụ, các loài địa lý được phân biệt - cư dân của đất, dendrobionts - liên quan đến cây thân gỗ, chortobionts - cư dân của thảm cỏ, và nhiều hơn nữa.

Hydrobionts- cư dân môi trường nước Người ta thường chia thành các dạng sinh thái như sinh vật đáy, sinh vật đáy, sinh vật phù du, sinh vật sống, neuston.

Sinh vật đáy(từ sinh vật đáy ở Hy Lạp - độ sâu) - sinh vật đáy có lối sống gắn bó hoặc tự do, bao gồm cả những sinh vật sống ở lớp trầm tích dưới đáy. Chủ yếu đây là động vật thân mềm, một số thực vật bậc thấp, ấu trùng côn trùng bò.

Periphyton- động vật và thực vật bám vào thân của thực vật bậc cao và nhô lên khỏi mặt đáy.

Sinh vật phù du(từ tiếng Hy Lạp plagktos - bay lên) - các sinh vật nổi có khả năng thực hiện các chuyển động dọc và ngang chủ yếu phù hợp với sự chuyển động của các khối lượng lớn trong môi trường nước. Thông thường để phân biệt giữa thực vật phù du, là sinh vật sản xuất và động vật phù du, là sinh vật tiêu thụ và ăn thực vật phù du.

Nekton(từ tiếng Hy Lạp nektos - nổi) - sinh vật nổi tự do và độc lập - chủ yếu là cá, động vật lưỡng cư, côn trùng thủy sinh lớn, động vật giáp xác.

Neuston- một tập hợp các sinh vật biển và nước ngọt sống gần bề mặt nước; ví dụ, ấu trùng muỗi, bọ gậy nước, từ thực vật - bèo tấm, v.v.

Dạng sinh thái là sự phản ánh khả năng thích nghi của nhiều loại sinh vật đối với các nhân tố môi trường riêng lẻ đang hạn chế trong quá trình tiến hóa. Do đó, sự phân chia thực vật thành thực vật dị dưỡng (ưa ẩm), trung sinh (nhu cầu ẩm trung bình) và dị nguyên (ưa khô) phản ánh phản ứng của chúng đối với một yếu tố môi trường cụ thể - độ ẩm. Đồng thời, thực vật xerophyte đại diện cho một dạng sinh thái duy nhất với động vật và thực vật xerobioni, vì cả hai chúng đều sống trong sa mạc và có những cách thích nghi cụ thể để ngăn chặn sự mất độ ẩm (ví dụ, lấy nước từ chất béo).

Điều khiển câu hỏi và nhiệm vụ

1. Em biết những quy luật nào về hoạt động chung của các yếu tố môi trường?

2. Định luật tối thiểu được xây dựng như thế nào? Làm rõ nó là gì?

3. Hình thành quy luật khoan dung. Ai đã thiết lập mô hình này?

4. Cho ví dụ về việc sử dụng luật tối thiểu và dung sai trong thực tế.

5. Cơ chế nào sẽ cho phép cơ thể sống bù đắp tác dụng của các yếu tố môi trường?

6. Sự khác biệt giữa sinh cảnh và ngách sinh thái?

7. Dạng sống của sinh vật là gì? Tầm quan trọng của các dạng sống đối với sự thích nghi của sinh vật?

Các yếu tố môi trường có tính năng động, thay đổi theo thời gian và không gian. Mùa ấm thường xuyên được thay thế bằng mùa lạnh, sự dao động của nhiệt độ và độ ẩm được quan sát trong ngày, ngày sau đêm, v.v. Tất cả những điều này là những thay đổi tự nhiên (tự nhiên) của các yếu tố môi trường. Ngoài ra, như đã đề cập ở trên, một người có thể can thiệp vào chúng bằng cách thay đổi chế độ của các yếu tố môi trường (giá trị tuyệt đối hoặc động lực) hoặc thành phần của chúng (ví dụ, bằng cách phát triển, sản xuất và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, phân khoáng, v.v. , mà trước đây không tồn tại trong tự nhiên).).

Bất chấp sự đa dạng của các yếu tố môi trường, bản chất khác nhau về nguồn gốc của chúng, sự thay đổi của chúng theo thời gian và không gian, có thể phân biệt được các mẫu chung tác động của chúng đối với cơ thể sống.

Khái niệm về cái tối ưu. Định luật tối thiểu của Liebig

Mỗi sinh vật, mỗi hệ sinh thái phát triển dưới sự kết hợp nhất định của các yếu tố: độ ẩm, ánh sáng, nhiệt lượng, sự sẵn có và thành phần của nguồn dinh dưỡng. Tất cả các yếu tố tác động lên cơ thể đồng thời. Phản ứng của cơ thể không phụ thuộc quá nhiều vào bản thân yếu tố mà phụ thuộc vào số lượng (liều lượng) của nó. Đối với mỗi sinh vật, quần thể, hệ sinh thái, có một loạt các điều kiện môi trường - một phạm vi ổn định trong đó sự sống của các vật thể xảy ra ( Hình 2).

Hình 2.

Trong quá trình tiến hóa, sinh vật đã hình thành những yêu cầu nhất định đối với điều kiện môi trường. Liều lượng của các yếu tố mà tại đó sinh vật đạt được sự phát triển tốt nhất và năng suất tối đa tương ứng với các điều kiện tối ưu. Với sự thay đổi liều lượng này theo hướng giảm hoặc tăng, sinh vật bị ức chế, và độ lệch giá trị của các yếu tố so với mức tối ưu càng mạnh thì khả năng sống càng giảm, dẫn đến chết. Các điều kiện mà hoạt động quan trọng bị suy giảm tối đa, nhưng sinh vật vẫn tồn tại, được gọi là hệ thập phân. Ví dụ, ở phía Nam, yếu tố hạn chế là độ ẩm sẵn có. Do đó, ở Southern Primorye, các điều kiện phát triển rừng tối ưu là đặc trưng của các sườn núi phía bắc ở phần giữa của chúng, và các điều kiện pessimal là đặc trưng của các sườn núi phía nam khô với bề mặt lồi.

Thực tế là việc hạn chế liều lượng (hoặc không có) bất kỳ chất nào cần thiết cho cây trồng, liên quan đến cả nguyên tố vĩ mô và vi lượng, đều dẫn đến kết quả tương tự - sự chậm lại trong tăng trưởng và phát triển, được phát hiện và nghiên cứu bởi nhà hóa học người Đức Eustace von. Liebig. Quy tắc do ông xây dựng vào năm 1840 được gọi là định luật Liebig về mức tối thiểu: ảnh hưởng lớn nhất Sức chịu đựng của thực vật bị ảnh hưởng bởi những yếu tố tối thiểu trong một môi trường sống nhất định.2 Đồng thời, J. Liebig, tiến hành thí nghiệm với phân khoáng, đã vẽ một cái thùng có lỗ, cho thấy lỗ dưới cùng của thùng xác định mức chất lỏng trong đó.

Quy luật tối thiểu đúng cho cả thực vật và động vật, kể cả con người, những tình huống nhất định bạn phải sử dụng nước khoáng hoặc vitamin để bù đắp sự thiếu hụt của bất kỳ yếu tố nào trong cơ thể.

Một yếu tố có mức độ gần với giới hạn sức chịu đựng của một sinh vật cụ thể được gọi là giới hạn (giới hạn). Và chính yếu tố này mà cơ thể thích nghi (tạo ra sự thích nghi) ngay từ đầu. Ví dụ, sự tồn tại bình thường của hươu sika ở Primorye chỉ diễn ra trong các khu rừng sồi trên sườn phía nam, bởi vì. ở đây độ dày của tuyết là không đáng kể và cung cấp cho hươu một lượng thức ăn đầy đủ cho thời kỳ mùa đông. Yếu tố hạn chế đối với hươu là tuyết sâu.

Sau đó, luật Liebig được làm rõ. Một sửa đổi và bổ sung quan trọng là quy luật về tác động không rõ ràng (có chọn lọc) của một yếu tố lên các chức năng khác nhau của cơ thể: bất kỳ yếu tố môi trường nào ảnh hưởng khác nhau đến các chức năng của cơ thể, yếu tố tối ưu cho một số quá trình, chẳng hạn như hô hấp, không phải là yếu tố tối ưu cho những người khác, chẳng hạn như tiêu hóa, và ngược lại.

Năm 1930, E. Ryubel đã thiết lập quy luật (ảnh hưởng) của sự bù đắp (khả năng thay thế cho nhau) của các yếu tố: sự vắng mặt hoặc thiếu hụt của một số yếu tố môi trường có thể được bù đắp bởi một yếu tố gần giống (tương tự) khác.

Ví dụ, việc thiếu ánh sáng có thể được bù đắp bằng lượng khí cacbonic dồi dào cho thực vật, và khi tạo vỏ bằng động vật thân mềm, lượng canxi bị thiếu có thể được thay thế bằng stronti. Tuy nhiên, khả năng bù đắp của các yếu tố bị hạn chế. Không có yếu tố nào có thể được thay thế hoàn toàn bằng yếu tố khác, và nếu giá trị của ít nhất một trong số chúng vượt quá giới hạn trên hoặc giới hạn dưới của sức chịu đựng của sinh vật, thì sự tồn tại của yếu tố sau sẽ trở nên bất khả thi, cho dù các yếu tố khác có thuận lợi đến đâu.

Năm 1949, V.R. Williams đã xây dựng quy luật không thể thiếu các yếu tố cơ bản: sự vắng mặt hoàn toàn của các yếu tố môi trường cơ bản (ánh sáng, nước, v.v.) trong môi trường không thể được thay thế bằng các yếu tố khác.

Nhóm cải tiến này của định luật Liebig bao gồm quy tắc phản ứng theo giai đoạn "có lợi - có hại" hơi khác so với các phản ứng khác: nồng độ thấp của một chất độc tác động lên cơ thể theo hướng tăng cường các chức năng của nó (kích thích chúng), trong khi nồng độ cao hơn sẽ ức chế hoặc thậm chí dẫn đến cái chết của nó.

Tính quy luật về độc tính này đúng với nhiều người (ví dụ, các đặc tính y học của nọc rắn có nồng độ nhỏ đã được biết đến), nhưng không đúng với tất cả các chất độc.