Teplota prostředí jako faktor prostředí. Světlo jako environmentální faktor

Teplota je nejdůležitějším faktorem životního prostředí. Teplota má obrovský vliv na mnoho aspektů života organismů, jejich geografii rozšíření, rozmnožování a další biologické vlastnosti organismů, které závisí především na teplotě. Rozsah, tzn. Teplotní limity, ve kterých může existovat život, se pohybují přibližně od -200 °C do +100 °C a někdy bylo zjištěno, že bakterie existují v horkých pramenech při teplotách 250 °C. Ve skutečnosti může většina organismů přežít v ještě užším rozmezí teplot.

Některé druhy mikroorganismů, především bakterie a řasy, jsou schopny žít a rozmnožovat se v horkých pramenech při teplotách blízkých bodu varu. Horní teplotní limit pro horké jarní bakterie je asi 90 °C. Proměnlivost teplot je velmi důležitá z hlediska životního prostředí.

Jakýkoli druh je schopen žít pouze v určitém teplotním rozmezí, tzv. maximální a minimální smrtelné teplotě. Mimo tyto kritické teplotní extrémy, chlad nebo teplo, nastává smrt organismu. Někde mezi nimi je optimální teplota, při které je aktivní životně důležitá činnost všech organismů, živé hmoty jako celku.

Na základě tolerance organismů k teplotním podmínkám se dělí na eurytermní a stenotermní, tzn. schopné tolerovat kolísání teplot v širokých nebo úzkých mezích. Například lišejníky a mnohé bakterie mohou žít při různých teplotách nebo orchideje a další teplomilné rostliny tropických oblastí jsou stenotermní.

Některá zvířata jsou schopna udržovat stálou tělesnou teplotu bez ohledu na okolní teplotu. Takové organismy se nazývají homeotermní. U jiných zvířat se tělesná teplota mění v závislosti na okolní teplotě. Říká se jim poikilotermní. Podle způsobu adaptace organismů na teplotní podmínky se dělí na dvě ekologické skupiny: kryofyly - organismy adaptované na chlad, na nízké teploty; teplomilné – neboli teplomilné.

Allenovo pravidlo- ekogeografické pravidlo stanovené D. Allenem v roce 1877. Podle tohoto pravidla mají mezi příbuznými formami homeotermních (teplokrevných) živočichů, kteří vedou podobný životní styl, ti, kteří žijí v chladnějším klimatu, relativně menší vyčnívající části těla: uši, nohy, ocasy atd.

Zmenšení vyčnívajících částí těla vede ke zmenšení relativního povrchu těla a pomáhá šetřit teplo.

Příkladem tohoto pravidla jsou zástupci čeledi psovitých z různých regionů. Nejmenší (vzhledem k délce těla) uši a méně protáhlý čenich v této rodině se nacházejí u lišky polární (oblast: Arctic), a největší uši a úzký, prodloužený čenich se nacházejí u lišky fenekové (oblast: Sahara).

Toto pravidlo platí i pro lidské populace: nejkratší (vzhledem k tělesné velikosti) nos, ruce a nohy jsou charakteristické pro národy Eskymáků-Aleutů (Eskymáci, Inuité) a nejdelší ruce a nohy mají Kožešiny a Tutsiové.

Bergmanovo pravidlo- ekogeografické pravidlo zformulované v roce 1847 německým biologem Karlem Bergmannem. Pravidlo uvádí, že mezi podobnými formami homeotermních (teplokrevných) zvířat jsou největší ti, kteří žijí v chladnějším klimatu – ve vysokých zeměpisných šířkách nebo v horách. Pokud existují blízce příbuzné druhy (například druhy stejného rodu), které se výrazně neliší ve způsobu krmení a životním stylu, pak se větší druhy vyskytují i ​​v horších (chladnějších) podnebích.

Pravidlo je založeno na předpokladu, že celková produkce tepla u endotermních druhů závisí na objemu tělesa a rychlost přenosu tepla závisí na jeho povrchu. S rostoucí velikostí organismů roste objem těla rychleji než jeho povrch. Toto pravidlo bylo nejprve experimentálně testováno na psech různých velikostí. Ukázalo se, že produkce tepla u malých psů je vyšší na jednotku hmotnosti, ale bez ohledu na velikost zůstává téměř konstantní na jednotku plochy.

Bergmannovo pravidlo se totiž často naplňuje jak v rámci stejného druhu, tak mezi blízce příbuznými druhy. Například amurská forma tygra z Dálného východu je větší než sumaterská forma z Indonésie. Severní vlčí poddruhy jsou v průměru větší než jižní. Z blízce příbuzných druhů medvědů žijí největší v severních zeměpisných šířkách (lední medvěd, hnědí medvědi z ostrova Kodiak), nejmenší druhy (např. medvěd brýlatý) žijí v oblastech s teplým klimatem.

Zároveň bylo toto pravidlo často kritizováno; bylo poznamenáno, že nemůže mít obecný charakter, protože velikost savců a ptáků je ovlivněna mnoha dalšími faktory kromě teploty. Adaptace na drsné podnebí na populační a druhové úrovni navíc často neprobíhají změnami velikosti těla, ale změnami velikosti vnitřních orgánů (zvětšením srdce a plic) nebo biochemickými adaptacemi. Vezmeme-li v úvahu tuto kritiku, je nutné zdůraznit, že Bergmanovo pravidlo má statistickou povahu a jasně projevuje svůj účinek, všechny ostatní věci jsou stejné.

Ve skutečnosti existuje mnoho výjimek z tohoto pravidla. Nejmenší rasa srstnatých mamutů je tedy známá z polárního ostrova Wrangel; mnoho poddruhů lesních vlků je větších než vlci z tundry (například vyhynulý poddruh z poloostrova Kenai; předpokládá se, že jejich velká velikost by těmto vlkům mohla poskytnout výhodu při lovu velkých losů obývajících poloostrov). Dálněvýchodní poddruh leoparda žijící na Amuru je výrazně menší než ten africký. V uvedených příkladech se srovnávané formy liší životním stylem (ostrovní a kontinentální populace; poddruh tundra, živící se menší kořistí, a lesní poddruh, živící se větší kořistí).

Ve vztahu k lidem je pravidlo do jisté míry použitelné (např. trpasličí kmeny se zjevně opakovaně a nezávisle objevovaly v různých oblastech s tropickým klimatem); nicméně rozdíly v místní stravě a zvycích, migrace a genetický drift mezi populacemi omezují použitelnost tohoto pravidla.

Glogerovo pravidlo je, že mezi příbuznými formami (různé rasy nebo poddruhy stejného druhu, příbuzné druhy) homeotermních (teplokrevných) zvířat jsou ti, kteří žijí v teplém a vlhkém klimatu, jasněji zbarveni než ti, kteří žijí v chladném a suchém klimatu. Založena v roce 1833 Konstantinem Glogerem (Gloger C. W. L.; 1803-1863), polským a německým ornitologem.

Například většina druhů pouštních ptáků má matnější barvu než jejich příbuzní ze subtropických a tropických lesů. Glogerovo pravidlo lze vysvětlit jak úvahami o maskování, tak vlivem klimatických podmínek na syntézu pigmentů. Glogerovo pravidlo do jisté míry platí i pro hypokilotermní (studenokrevné) živočichy, zejména hmyz.

Vlhkost jako faktor prostředí

Zpočátku byly všechny organismy vodní. Po dobytí země neztratili svou závislost na vodě. Voda je nedílnou součástí všech živých organismů. Vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu. Bez vody a vlhkosti není život.

Vlhkost je parametr charakterizující obsah vodní páry ve vzduchu. Absolutní vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu a závisí na teplotě a tlaku. Toto množství se nazývá relativní vlhkost (tj. poměr množství vodní páry ve vzduchu k nasycenému množství páry za určitých podmínek teploty a tlaku).

V přírodě existuje denní rytmus vlhkosti. Vlhkost kolísá vertikálně a horizontálně. Tento faktor spolu se světlem a teplotou hraje velkou roli v regulaci aktivity organismů a jejich distribuce. Vlhkost také upravuje vliv teploty.

Důležitým faktorem životního prostředí je sušení vzduchem. Zejména pro suchozemské organismy má vysoušení vzduchu velký význam. Zvířata se přizpůsobují přesouváním na chráněná místa a aktivním životním stylem v noci.

Rostliny absorbují vodu z půdy a téměř všechna (97-99%) se odpařuje přes listy. Tento proces se nazývá transpirace. Odpařování ochlazuje listy. Díky odpařování jsou ionty transportovány půdou ke kořenům, ionty jsou transportovány mezi buňkami atd.

Určité množství vláhy je pro suchozemské organismy naprosto nezbytné. Řada z nich vyžaduje pro normální fungování relativní vlhkost 100 % a naopak organismus v normálním stavu nemůže dlouhodobě žít v absolutně suchém vzduchu, protože neustále ztrácí vodu. Voda je nezbytnou součástí živé hmoty. Proto ztráta vody v určitém množství vede ke smrti.

Rostliny v suchém klimatu se přizpůsobují morfologickými změnami a redukcí vegetativních orgánů, zejména listů.

Suchozemská zvířata se také přizpůsobují. Mnoho z nich vodu pije, jiní ji přijímají tělem v kapalné nebo parní formě. Například většina obojživelníků, nějaký hmyz a roztoči. Většina pouštních zvířat nikdy nepije, své potřeby uspokojuje vodou dodávanou s potravou. Jiná zvířata získávají vodu procesem oxidace tuků.

Voda je pro živé organismy naprosto nezbytná. Proto se organismy šíří po celém svém biotopu v závislosti na svých potřebách: vodní organismy žijí neustále ve vodě; hydrofyty mohou žít pouze ve velmi vlhkém prostředí.

Z hlediska ekologické valence patří hydrofyta a hygrofyta do skupiny stenogyrů. Vlhkost velmi ovlivňuje životní funkce organismů, např. 70% relativní vlhkost byla velmi příznivá pro polní dozrávání a plodnost samic saranče stěhovavého. Při úspěšném rozmnožování způsobují v mnoha zemích obrovské ekonomické škody na plodinách.

Pro ekologické hodnocení rozšíření organismů se používá indikátor aridity klimatu. Suchost slouží jako selektivní faktor pro ekologickou klasifikaci organismů.

V závislosti na vlhkostních charakteristikách místního klimatu jsou tedy druhy organismů rozděleny do ekologických skupin:

1. Hydatofyty jsou vodní rostliny.

2. Hydrofyta jsou suchozemsko-vodní rostliny.

3. Hygrofyty - suchozemské rostliny žijící v podmínkách vysoké vlhkosti.

4. Mezofyty jsou rostliny, které rostou s průměrnou vlhkostí

5. Xerofyty jsou rostliny, které rostou s nedostatečnou vlhkostí. Ty se zase dělí na: sukulenty - sukulentní rostliny (kaktusy); sklerofyty jsou rostliny s úzkými a malými listy a svinuté do trubek. Dělí se také na euxerofyty a stypaxerofyty. Euxerofyty jsou stepní rostliny. Stypaxerofyty jsou skupinou úzkolistých travních trávníků (péřovka, kostřava, tonkonogo aj.). Mezofyty se dále dělí na mezohygrofyty, mezoxerofyty atd.

Ačkoli je vlhkost méně důležitá než teplota, je přesto jedním z hlavních faktorů prostředí. Organický svět představovaly po většinu historie živé přírody výhradně vodní organismy. Nedílnou součástí naprosté většiny živých bytostí je voda a téměř všechny vyžadují vodní prostředí k rozmnožování nebo splynutí gamet. Suchozemští živočichové jsou nuceni ve svém těle vytvářet umělé vodní prostředí pro oplodnění, a to vede k tomu, že se stávají vnitřní.

Vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu. Lze jej vyjádřit v gramech na metr krychlový.

Světlo jako environmentální faktor. Úloha světla v životě organismů

Světlo je jednou z forem energie. Podle prvního termodynamického zákona neboli zákona zachování energie se energie může měnit z jedné formy do druhé. Podle tohoto zákona jsou organismy termodynamickým systémem, který si neustále vyměňuje energii a hmotu s prostředím. Organismy na povrchu Země jsou vystaveny toku energie, především sluneční energie, a také dlouhovlnnému tepelnému záření kosmických těles.

Oba tyto faktory určují klimatické podmínky prostředí (teplota, rychlost odpařování vody, pohyb vzduchu a vody). Sluneční světlo o energii 2 cal dopadá na biosféru z vesmíru. o 1 cm 2 za 1 min. Jedná se o takzvanou sluneční konstantu. Toto světlo, procházející atmosférou, je oslabeno a na zemský povrch se v jasné poledne nedostane více než 67 % jeho energie, tzn. 1,34 kal. na cm 2 za 1 min. Při průchodu oblačností, vodou a vegetací se sluneční světlo dále oslabuje a výrazně se mění rozložení energie v něm napříč různými částmi spektra.

Míra zeslabení slunečního a kosmického záření závisí na vlnové délce (frekvenci) světla. Ultrafialové záření o vlnové délce menší než 0,3 mikronu ozónovou vrstvou téměř neprojde (ve výšce kolem 25 km). Takové záření je nebezpečné pro živý organismus, zejména pro protoplazmu.

V živé přírodě je jediným zdrojem energie světlo, všechny rostliny kromě bakterií fotosyntetizují, tzn. syntetizovat organické látky z anorganických látek (t.j. z vody, minerálních solí a CO-V živé přírodě je jediným zdrojem energie světlo, všechny rostliny kromě bakterií 2 - využívající energii záření v procesu asimilace). Všechny organismy jsou ve výživě závislé na pozemských fotosyntetických organismech, tzn. rostliny nesoucí chlorofyl.

Světlo jako faktor prostředí se dělí na ultrafialové s vlnovou délkou 0,40 - 0,75 mikronů a infračervené s vlnovou délkou větší než tyto veličiny.

Působení těchto faktorů závisí na vlastnostech organismů. Každý typ organismu je přizpůsoben určité vlnové délce světla. Některé druhy organismů se přizpůsobily ultrafialovému záření, jiné naopak infračervenému záření.

Některé organismy jsou schopny rozlišovat mezi vlnovými délkami. Mají speciální systémy vnímání světla a barevné vidění, které mají v jejich životě velký význam. Mnoho hmyzu je citlivých na krátkovlnné záření, které lidé nemohou vnímat. Můry dobře vnímají ultrafialové paprsky. Včely a ptáci přesně určují svou polohu a procházet terénem i v noci.

Organismy také silně reagují na intenzitu světla. Na základě těchto vlastností jsou rostliny rozděleny do tří ekologických skupin:

1. Světlomilné, slunomilné nebo heliofyty – které jsou schopny se normálně vyvíjet pouze pod slunečními paprsky.

2. Stínomilné rostliny neboli sciofyty jsou rostliny nižších vrstev lesů a hlubokomořské rostliny, např. konvalinky a další.

S klesající intenzitou světla se zpomaluje i fotosyntéza. Všechny živé organismy mají prahovou citlivost na intenzitu světla, stejně jako na další faktory prostředí. Různé organismy mají různou prahovou citlivost na faktory prostředí. Intenzivní světlo například brzdí vývoj much Drosophila, dokonce způsobuje jejich smrt. Švábi a jiný hmyz nemají rádi světlo. Ve většině fotosyntetických rostlin je při nízké intenzitě světla inhibována syntéza proteinů a u zvířat jsou inhibovány procesy biosyntézy.

3. Stínově tolerantní nebo fakultativní heliofyty. Rostliny, které dobře rostou ve stínu i na světle. U živočichů se tyto vlastnosti organismů nazývají světlomilné (fotofilové), stínomilné (fotofobové), euryfobní – stenofobní.

Environmentální valence

stupeň adaptability živého organismu na změny podmínek prostředí. E.v. představuje vlastnost druhu. Vyjadřuje se kvantitativně rozsahem změn prostředí, ve kterém si daný druh udržuje normální životní aktivitu. E.v. lze uvažovat jak ve vztahu k reakci druhu na jednotlivé faktory prostředí, tak ve vztahu ke komplexu faktorů.

V prvním případě se druhy, které snášejí velké změny síly ovlivňujícího faktoru, označují termínem skládajícím se z názvu tohoto faktoru s předponou „eury“ (eurytermální - ve vztahu k vlivu teploty, euryhalinní - ve vztahu k slanosti, eurybatherní - ve vztahu k hloubce atd.); druhy adaptované jen na malé změny tohoto faktoru se označují podobným termínem s předponou „steno“ (stenotermní, stenohalinní atd.). Druhy se širokým E. v. ve vztahu ke komplexu faktorů se jim říká eurybionti (viz Eurybionti) na rozdíl od stenobiontů (viz Stenobionti), kteří mají nízkou adaptabilitu. Vzhledem k tomu, že eurybionticita umožňuje osídlení různých biotopů a stenobionticita výrazně zužuje rozsah biotopů vhodných pro tento druh, jsou tyto dvě skupiny často nazývány eury- nebo stenotopické, resp.

Eurybiontiživočišné a rostlinné organismy schopné existovat za významných změn podmínek prostředí. Například obyvatelé mořské pobřežní zóny snášejí pravidelné vysychání během odlivu, silné topení v létě a ochlazení a někdy i mrazení v zimě (eurytermní živočichové); Obyvatelé ústí řek to vydrží. kolísání salinity vody (euryhalinní živočichové); řada živočichů existuje v širokém rozmezí hydrostatického tlaku (eurybaty). Mnoho suchozemských obyvatel mírných zeměpisných šířek je schopno odolávat velkým sezónním teplotním výkyvům.

Eurybiontismus druhu je zvyšován schopností snášet nepříznivé podmínky ve stavu anabiózy (mnoho bakterií, spór a semen mnoha rostlin, dospělé vytrvalé rostliny chladných a mírných zeměpisných šířek, zimující poupata sladkovodních hub a mechovek, vajíčka větví korýši, dospělí tardigrady a někteří vířníci atd.) nebo hibernace (někteří savci).

CHETVERIKOVOVO PRAVIDLO, Podle Krom jsou v přírodě všechny typy živých organismů zpravidla zastoupeny nikoli jednotlivými izolovanými jedinci, ale ve formě shluků čísel (někdy velmi velkých) jedinců-populací. Vyšlechtil S. S. Chetverikov (1903).

Pohled- jedná se o historicky ustálený soubor populací jedinců, podobných morfofyziologickými vlastnostmi, schopných se navzájem volně křížit a produkovat plodné potomstvo, zaujímající určité území. Každý druh živých organismů lze popsat souborem charakteristických znaků a vlastností, které se nazývají vlastnosti druhu. Charakteristiky druhu, podle kterých lze jeden druh odlišit od druhého, se nazývají druhová kritéria.

Nejčastěji se používá sedm obecných kritérií formuláře:

1. Specifický typ organizace: soubor charakteristických znaků, které umožňují odlišit jedince daného druhu od jedinců jiného.

2. Geografická jistota: existence jedinců určitého druhu na určitém místě na zeměkouli; rozsah - oblast, kde žijí jedinci daného druhu.

3. Ekologická jistota: jedinci druhu žijí ve specifickém rozmezí hodnot fyzikálních faktorů prostředí, jako je teplota, vlhkost, tlak atd.

4. Diferenciace: druh se skládá z menších skupin jedinců.

5. Diskrétnost: jedinci daného druhu jsou odděleni od jedinců jiného mezerou - hiatus Hiát je dán působením izolačních mechanismů, jako jsou nesrovnalosti v načasování reprodukce, použití specifických behaviorálních reakcí, sterilita hybridů. , atd.

6. Reprodukovatelnost: reprodukce jedinců může být prováděna nepohlavně (stupeň variability je nízký) a sexuálně (stupeň variability je vysoký, protože každý organismus kombinuje vlastnosti otce a matky).

7. Určitá úroveň čísel: čísla procházejí periodickými (vlnami života) a neperiodickými změnami.

Jedinci jakéhokoli druhu jsou v prostoru rozmístěni extrémně nerovnoměrně. Například kopřiva dvoudomá se v jejím areálu vyskytuje pouze na vlhkých, stinných místech s úrodnou půdou, tvoří houštiny v nivách řek, potoků, kolem jezer, podél okrajů bažin, ve smíšených lesích a houštinách křovin. Kolonie krtka evropského, dobře viditelné na hromadách země, se nacházejí na okrajích lesů, lukách a polích. Vhodné pro život
Přestože se biotopy často nacházejí v areálu areálu, nepokrývají celý areál, a proto se jedinci tohoto druhu nevyskytují ani v jiných jeho částech. Nemá smysl hledat kopřivy v borovém lese nebo krtka v bažině.

Nerovnoměrné rozložení druhu v prostoru je tedy vyjádřeno ve formě „ostrovů hustoty“, „kondenzací“. Oblasti s poměrně vysokým rozšířením tohoto druhu se střídají s oblastmi s nízkou abundancí. Taková „centra hustoty“ populace každého druhu se nazývají populace. Populace je soubor jedinců daného druhu, kteří dlouhodobě (velký počet generací) obývají určitý prostor (část jeho areálu) a jsou izolovaní od jiných podobných populací.

Volné křížení (panmixie) prakticky probíhá v rámci populace. Jinými slovy, populace je skupina jednotlivců volně se spojujících, žijících dlouhou dobu na určitém území a relativně izolovaných od jiných podobných skupin. Druh je tedy souborem populací a populace je strukturní jednotkou druhu.

Rozdíl mezi populací a druhem:

1) jedinci různých populací se mezi sebou volně kříží,

2) jedinci různých populací se od sebe málo liší,

3) mezi dvěma sousedními populacemi není mezera, to znamená, že mezi nimi dochází k postupnému přechodu.

Proces speciace. Předpokládejme, že daný druh obývá určité stanoviště určené jeho stravovacím vzorem. V důsledku divergence mezi jednotlivci se rozsah zvětšuje. Nový biotop bude obsahovat oblasti s různými živnými rostlinami, fyzikálními a chemickými vlastnostmi atd. Jedinci, kteří se nacházejí v různých částech biotopu, tvoří populace. V budoucnu bude v důsledku stále větších rozdílů mezi jedinci populací stále jasnější, že jedinci jedné populace se nějakým způsobem liší od jedinců jiné populace. Probíhá proces populační divergence. V každém z nich se hromadí mutace.

Zástupci jakéhokoli druhu v místní části areálu tvoří místní populaci. Všechny místní populace spojené s oblastmi stanoviště, které jsou z hlediska životních podmínek homogenní, tvoří ekologickou populaci. Pokud tedy nějaký druh žije na louce a v lese, pak mluví o jeho žvýkačkových a lučních populacích. Populace v rámci druhu, které jsou spojeny se specifickými geografickými hranicemi, se nazývají geografické populace.
Velikosti populace a hranice se mohou dramaticky měnit. Při vypuknutí masové reprodukce se druh velmi šíří a vznikají obří populace.

Soubor geografických populací se stabilními vlastnostmi, schopností křížit se a produkovat plodné potomstvo se nazývá poddruh. Darwin řekl, že k tvorbě nových druhů dochází prostřednictvím odrůd (poddruhů).

Je však třeba mít na paměti, že v přírodě často nějaký prvek chybí.
Mutace vyskytující se u jedinců každého poddruhu nemohou samy o sobě vést ke vzniku nových druhů. Důvod spočívá ve skutečnosti, že tato mutace bude putovat po celé populaci, protože jedinci tohoto poddruhu, jak víme, nejsou reprodukčně izolovaní. Je-li mutace prospěšná, zvyšuje heterozygotnost populace, je-li škodlivá, bude jednoduše selekcí odmítnuta.

V důsledku neustále probíhajícího mutačního procesu a volného křížení se mutace hromadí v populacích. Podle teorie I. I. Shmalhausena se vytváří rezerva dědičné variability, tj. naprostá většina vzniklých mutací je recesivní a neprojevují se fenotypově. Jakmile je dosaženo vysoké koncentrace mutací v heterozygotním stavu, je možné křížení jedinců nesoucích recesivní geny. V tomto případě se objevují homozygotní jedinci, u kterých se mutace projevují již fenotypově. V těchto případech jsou mutace již pod kontrolou přirozeného výběru.
Pro proces speciace to ale ještě není rozhodující, protože přirozené populace jsou otevřené a neustále jsou do nich vnášeny cizí geny ze sousedních populací.

Existuje dostatečný tok genů k udržení vysoké podobnosti genofondů (celkem všech genotypů) všech místních populací. Odhaduje se, že doplňování genofondu v důsledku cizích genů v populaci sestávající z 200 jedinců, z nichž každý má 100 000 lokusů, je 100krát větší než v důsledku mutací. V důsledku toho se žádná populace nemůže dramaticky změnit, pokud podléhá normalizačnímu vlivu toku genů. Odolnost populace vůči změnám jejího genetického složení pod vlivem selekce se nazývá genetická homeostáza.

V důsledku genetické homeostázy v populaci je tvorba nového druhu velmi obtížná. Musí být splněna ještě jedna podmínka! Totiž je nutné izolovat genofond dceřiné populace od mateřského genofondu. Izolace může mít dvě formy: prostorovou a časovou. K prostorové izolaci dochází v důsledku různých geografických bariér, jako jsou pouště, lesy, řeky, duny a záplavové oblasti. Nejčastěji dochází k prostorové izolaci v důsledku prudkého zmenšení spojitého rozsahu a jeho rozpadu do samostatných kapes nebo výklenků.

Populace se často izoluje v důsledku migrace. V tomto případě vzniká izolovaná populace. Vzhledem k tomu, že počet jedinců v izolované populaci je obvykle malý, existuje zde nebezpečí příbuzenské plemenitby - degenerace spojená s příbuzenskou plemenitbou. Speciace založená na prostorové izolaci se nazývá geografická.

Dočasná forma izolace zahrnuje změny v načasování reprodukce a posuny v celém životním cyklu. Speciace založená na dočasné izolaci se nazývá ekologická.
Rozhodující je v obou případech vytvoření nového, se starým nekompatibilního, genetického systému. Evoluce je realizována prostřednictvím speciace, proto se říká, že druh je elementární evoluční systém. Populace je základní evoluční jednotka!

Statistické a dynamické charakteristiky populací.

Druhy organismů vstupují do biocenózy nikoli jako jedinci, ale jako populace nebo jejich části. Populace je část druhu (skládá se z jedinců stejného druhu), zaujímá relativně homogenní prostor a je schopná seberegulace a udržení určitého počtu. Každý druh na okupovaném území se rozpadá na populace.Pokud vezmeme v úvahu vliv faktorů prostředí na jednotlivý organismus, pak při určité úrovni faktoru (např. teplota) sledovaný jedinec buď přežije, nebo zemře. Obrázek se změní při studiu vlivu stejného faktoru na skupinu organismů stejného druhu.

Někteří jedinci zemřou nebo sníží svou životní aktivitu při jedné konkrétní teplotě, jiní - při nižší teplotě a jiní - při vyšší teplotě. Proto můžeme dát jinou definici populace: všechny živé organismy, aby přežily a produkovaly potomstvo, musí za dynamických podmínek prostředí existovat faktory ve formě skupin nebo populací, tzn. soubor kohabitujících jedinců s podobnou dědičností Nejdůležitějším rysem populace je celkové území, které zaujímá. V rámci populace však mohou existovat skupiny, které jsou z různých důvodů více či méně izolované.

Proto je obtížné podat vyčerpávající definici populace vzhledem k neostrým hranicím mezi jednotlivými skupinami jedinců. Každý druh se skládá z jedné nebo více populací a populace je tedy formou existence druhu, jeho nejmenší vyvíjející se jednotkou. Pro populace různých druhů existují přijatelné limity pro snížení počtu jedinců, za kterými je existence populace nemožná. V literatuře neexistují přesné údaje o kritických hodnotách počtu obyvatel. Uvedené hodnoty jsou protichůdné. Zůstává však nepochybné, že čím menší jedinci, tím vyšší kritické hodnoty jejich počtu. Pro mikroorganismy to jsou miliony jedinců, pro hmyz desítky a stovky tisíc a pro velké savce několik desítek.

Počet by neměl klesnout pod hranice, za kterými prudce klesá pravděpodobnost setkání sexuálních partnerů. Kritické číslo závisí také na dalších faktorech. Například pro některé organismy je specifický skupinový životní styl (kolonie, hejna, stáda). Skupiny v rámci populace jsou relativně izolované. Mohou nastat případy, kdy je populace jako celek stále poměrně velká a počet jednotlivých skupin je snížen pod kritické limity.

Například kolonie (skupina) kormorána peruánského by měla mít populaci nejméně 10 tisíc jedinců a stádo sobů - 300 - 400 hlav. Pro pochopení mechanismů fungování a řešení problematiky využívání populací jsou velmi důležité informace o jejich struktuře. Existují genderové, věkové, územní a další typy struktury. Z teoretického i aplikačního hlediska jsou nejdůležitější údaje o věkové struktuře – poměru jednotlivců (často spojených do skupin) různého věku.

Zvířata jsou rozdělena do následujících věkových skupin:

Juvenilní skupina (děti) senilní skupina (senilní skupina, která se nepodílí na reprodukci)

Skupina dospělých (jedinci zabývající se reprodukcí).

Normální populace se typicky vyznačují největší životaschopností, ve kterých jsou všechny věkové skupiny zastoupeny relativně rovnoměrně. V regresivní (ohrožené) populaci převažují senilní jedinci, což svědčí o přítomnosti negativních faktorů narušujících reprodukční funkce. K identifikaci a odstranění příčin tohoto stavu jsou nutná naléhavá opatření. Invazní (invazivní) populace jsou zastoupeny především mladými jedinci. Jejich vitalita obvykle nevyvolává obavy, ale existuje vysoká pravděpodobnost propuknutí nadměrně vysokého počtu jedinců, protože v takových populacích nejsou vytvořeny trofické a jiné vazby.

Nebezpečný je zejména v případě, že se jedná o populaci druhů, které se dříve v oblasti nevyskytovaly. Populace v tomto případě obvykle nalézají a obsazují volnou ekologickou niku a realizují svůj reprodukční potenciál, intenzivně zvyšují svou početnost.Pokud je populace v normálním nebo normálním stavu, může z ní člověk odstranit počet jedinců (u zvířat ) nebo biomasa (v rostlinách), která se v průběhu doby mezi odběry zvyšuje. Především by měli být odstraněni jedinci v poproduktivním věku (kteří dokončili reprodukci). Pokud je cílem získat určitý produkt, pak se věk, pohlaví a další charakteristiky populací upraví s ohledem na daný úkol.

Využití populací rostlinných společenstev (například pro produkci dřeva) je obvykle načasováno tak, aby se krylo s obdobím zpomalení růstu souvisejícího s věkem (akumulace produktů). Toto období se obvykle kryje s maximální akumulací dřevní hmoty na jednotku plochy. Populace se také vyznačuje určitým poměrem pohlaví a poměr mužů a žen není roven 1:1. Jsou známy případy prudké převahy jednoho či druhého pohlaví, střídání generací s absencí samců. Každá populace může mít i složitou prostorovou strukturu (rozdělenou do více či méně velkých hierarchických skupin – od geografických po elementární (mikropopulace).

Pokud tedy úmrtnost nezávisí na věku jedinců, pak je křivka přežití klesající čarou (viz obrázek I. typ). To znamená, že smrt jedinců se u tohoto typu vyskytuje rovnoměrně, úmrtnost zůstává konstantní po celý život. Taková křivka přežití je charakteristická pro druhy, jejichž vývoj probíhá bez metamorfózy s dostatečnou stabilitou narozeného potomstva. Tento typ se obvykle nazývá typ hydra – vyznačuje se křivkou přežití blížící se přímce. U druhů, u kterých je role vnějších faktorů v úmrtnosti malá, je křivka přežití charakterizována mírným poklesem do určitého věku, poté dochází k prudkému poklesu v důsledku přirozené (fyziologické) mortality.

Typ II na obrázku. Povaha křivky přežití blízká tomuto typu je charakteristická pro lidi (ačkoli křivka přežití člověka je poněkud plošší, a je tedy něco mezi typy I a II). Tento typ se nazývá typ Drosophila: to je to, co ovocné mušky vykazují v laboratorních podmínkách (nežraly je dravci). Mnoho druhů se vyznačuje vysokou mortalitou v raných fázích ontogeneze. U takových druhů je křivka přežití charakterizována prudkým poklesem v mladším věku. Jedinci, kteří přežijí „kritický“ věk, vykazují nízkou úmrtnost a dožívají se vyššího věku. Typ se nazývá ústřicový typ. Na obrázku typ III. Studium křivek přežití je pro ekologa velmi zajímavé. Umožňuje nám posoudit, v jakém věku je konkrétní druh nejzranitelnější. Pokud se dopady příčin, které mohou změnit plodnost nebo úmrtnost, objeví v nejzranitelnějším stádiu, pak bude jejich vliv na následný vývoj populace největší. Tento vzorec je třeba vzít v úvahu při organizaci lovu nebo hubení škůdců.

Věková a pohlavní struktura populací.

Každá populace se vyznačuje určitou organizací. Rozmístění jedinců na území, poměr skupin jedinců podle pohlaví, věku, morfologických, fyziologických, behaviorálních a genetických charakteristik odrážejí odpovídající struktura obyvatelstva : prostorové, pohlaví, věk atd. Struktura se utváří na jedné straně na základě obecných biologických vlastností druhu a na druhé straně vlivem abiotických faktorů prostředí a populací jiných druhů.

Struktura populace je tak svou povahou adaptivní. Různé populace stejného druhu mají podobné i charakteristické rysy, které charakterizují specifické podmínky prostředí v jejich stanovištích.

Obecně platí, že kromě adaptačních schopností jednotlivých jedinců se na určitých územích utvářejí adaptivní rysy skupinové adaptace populace jako nadindividuálního systému, což naznačuje, že adaptační vlastnosti populace jsou mnohem vyšší než u jedinců. skládat to.

Věkové složení- je důležitý pro existenci populace. Průměrnou délku života organismů a poměr počtu (resp. biomasy) jedinců různého věku charakterizuje věková struktura populace. K formování věkové struktury dochází v důsledku kombinovaného působení procesů reprodukce a úmrtnosti.

V každé populaci se běžně rozlišují 3 věkové ekologické skupiny:

Předreprodukční;

reprodukční;

Postreprodukční.

Do předreprodukční skupiny patří jedinci, kteří ještě nejsou schopni reprodukce. Reprodukční – jedinci schopní reprodukce. Postreprodukční – jedinci, kteří ztratili schopnost reprodukce. Délka těchto období se velmi liší v závislosti na typu organismu.

Populace za příznivých podmínek obsahuje všechny věkové skupiny a udržuje si víceméně stabilní věkové složení. V rychle rostoucích populacích převažují mladí jedinci, v klesající populaci se starší jedinci již nejsou schopni intenzivně rozmnožovat. Takové populace jsou neproduktivní a nejsou dostatečně stabilní.

Existují typy s jednoduchá věková struktura populace, která se skládá z jedinců téměř stejného věku.

Například všechny jednoleté rostliny jedné populace jsou na jaře ve fázi semenáčku, pak kvetou téměř současně a na podzim produkují semena.

U druhů s složitá věková struktura populace má několik generací žijících současně.

Například sloni mají za sebou historii mladých, dospělých a stárnoucích zvířat.

Populace, které zahrnují mnoho generací (různých věkových skupin), jsou stabilnější a méně náchylné k vlivu faktorů ovlivňujících reprodukci nebo úmrtnost v konkrétním roce. Extrémní podmínky mohou vést ke smrti nejzranitelnějších věkových skupin, ale ti nejodolnější přežívají a rodí nové generace.

Například člověk je považován za biologický druh se složitou věkovou strukturou. Stabilita populací druhu byla prokázána například během druhé světové války.

Ke studiu věkových struktur populací se využívají grafické techniky, např. populační věkové pyramidy, hojně využívané v demografických studiích (obr. 3.9).

Obr.3.9. Věkové pyramidy obyvatelstva.

A - masová reprodukce, B - stabilní populace, C - klesající populace

Stabilita populací druhů do značné míry závisí na sexuální struktura , tj. poměry jedinců různého pohlaví. Pohlavní skupiny v rámci populací se utvářejí na základě rozdílů v morfologii (tvaru a stavbě těla) a ekologii různých pohlaví.

Například u některých druhů hmyzu mají samci křídla, ale samice ne, samci některých savců mají rohy, ale samice ne, samci ptáků mají jasné opeření, zatímco samice mají maskování.

Ekologické rozdíly se promítají do potravních preferencí (samice mnoha komárů sají krev, samci se živí nektarem).

Genetický mechanismus zajišťuje přibližně stejný poměr jedinců obou pohlaví při narození. Počáteční poměr je však brzy narušen v důsledku fyziologických, behaviorálních a environmentálních rozdílů mezi muži a ženami, což způsobuje nerovnoměrnou úmrtnost.

Analýza věkové a pohlavní struktury populací umožňuje predikovat její počty pro řadu příštích generací a let. To je důležité při posuzování možností rybolovu, odstřelu zvířat, záchrany úrody před útoky sarančat a v dalších případech.

Teplota jako faktor prostředí

Teplota je nejdůležitějším faktorem životního prostředí. Teplota má obrovský vliv na mnoho aspektů života organismů, jejich geografii rozšíření, rozmnožování a další biologické vlastnosti organismů, které závisí především na teplotě. Rozsah, tzn. Teplotní limity, ve kterých může existovat život, se pohybují přibližně od -200 °C do +100 °C a někdy bylo zjištěno, že bakterie existují v horkých pramenech při teplotách 250 °C. Ve skutečnosti může většina organismů přežít v ještě užším rozmezí teplot.

Některé druhy mikroorganismů, především bakterie a řasy, jsou schopny žít a rozmnožovat se v horkých pramenech při teplotách blízkých bodu varu. Horní teplotní limit pro horké jarní bakterie je asi 90 °C. Proměnlivost teplot je velmi důležitá z hlediska životního prostředí.

Jakýkoli druh je schopen žít pouze v určitém teplotním rozmezí, tzv. maximální a minimální smrtelné teplotě. Mimo tyto kritické teplotní extrémy, chlad nebo teplo, nastává smrt organismu. Někde mezi nimi je optimální teplota, při které je aktivní životně důležitá činnost všech organismů, živé hmoty jako celku.

Na základě tolerance organismů k teplotním podmínkám se dělí na eurytermní a stenotermní, tzn. schopné tolerovat kolísání teplot v širokých nebo úzkých mezích. Například lišejníky a mnohé bakterie mohou žít při různých teplotách nebo orchideje a další teplomilné rostliny tropických oblastí jsou stenotermní.

Některá zvířata jsou schopna udržovat stálou tělesnou teplotu bez ohledu na okolní teplotu. Takové organismy se nazývají homeotermní. U jiných zvířat se tělesná teplota mění v závislosti na okolní teplotě. Říká se jim poikilotermní. Podle způsobu adaptace organismů na teplotní podmínky se dělí na dvě ekologické skupiny: kryofyly - organismy adaptované na chlad, na nízké teploty; teplomilné – neboli teplomilné.

Vlhkost jako faktor prostředí

Zpočátku byly všechny organismy vodní. Po dobytí země neztratili svou závislost na vodě. Voda je nedílnou součástí všech živých organismů. Vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu. Bez vody a vlhkosti není život.

Vlhkost je parametr charakterizující obsah vodní páry ve vzduchu. Absolutní vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu a závisí na teplotě a tlaku. Toto množství se nazývá relativní vlhkost (tj. poměr množství vodní páry ve vzduchu k nasycenému množství páry za určitých podmínek teploty a tlaku).

V přírodě existuje denní rytmus vlhkosti. Vlhkost kolísá vertikálně a horizontálně. Tento faktor spolu se světlem a teplotou hraje velkou roli v regulaci aktivity organismů a jejich distribuce. Vlhkost také upravuje vliv teploty.

Důležitým faktorem životního prostředí je sušení vzduchem. Zejména pro suchozemské organismy má vysoušení vzduchu velký význam. Zvířata se přizpůsobují přesouváním na chráněná místa a aktivním životním stylem v noci.

Rostliny absorbují vodu z půdy a téměř všechna (97-99%) se odpařuje přes listy. Tento proces se nazývá transpirace. Odpařování ochlazuje listy. Díky odpařování jsou ionty transportovány půdou ke kořenům, ionty jsou transportovány mezi buňkami atd.

Určité množství vláhy je pro suchozemské organismy naprosto nezbytné. Řada z nich vyžaduje pro normální fungování relativní vlhkost 100 % a naopak organismus v normálním stavu nemůže dlouhodobě žít v absolutně suchém vzduchu, protože neustále ztrácí vodu. Voda je nezbytnou součástí živé hmoty. Proto ztráta vody v určitém množství vede ke smrti.

Rostliny v suchém klimatu se přizpůsobují morfologickými změnami a redukcí vegetativních orgánů, zejména listů.

Suchozemská zvířata se také přizpůsobují. Mnoho z nich vodu pije, jiní ji přijímají tělem v kapalné nebo parní formě. Například většina obojživelníků, nějaký hmyz a roztoči. Většina pouštních zvířat nikdy nepije, své potřeby uspokojuje vodou dodávanou s potravou. Jiná zvířata získávají vodu procesem oxidace tuků.

Voda je pro živé organismy naprosto nezbytná. Proto se organismy šíří po celém svém biotopu v závislosti na svých potřebách: vodní organismy žijí neustále ve vodě; hydrofyty mohou žít pouze ve velmi vlhkém prostředí.

Z hlediska ekologické valence patří hydrofyta a hygrofyta do skupiny stenogyrů. Vlhkost velmi ovlivňuje životní funkce organismů, např. 70% relativní vlhkost byla velmi příznivá pro polní dozrávání a plodnost samic saranče stěhovavého. Při úspěšném rozmnožování způsobují v mnoha zemích obrovské ekonomické škody na plodinách.

Pro ekologické hodnocení rozšíření organismů se používá indikátor aridity klimatu. Suchost slouží jako selektivní faktor pro ekologickou klasifikaci organismů.

V závislosti na vlhkostních charakteristikách místního klimatu jsou tedy druhy organismů rozděleny do ekologických skupin:

1. Hydatofyty jsou vodní rostliny.

2. Hydrofyta jsou suchozemsko-vodní rostliny.

3. Hygrofyty jsou suchozemské rostliny žijící v podmínkách vysoké vlhkosti.

4. Mezofyty jsou rostliny, které rostou s průměrnou vlhkostí

5. Xerofyty jsou rostliny, které rostou s nedostatečnou vlhkostí. Ty se zase dělí na: sukulenty - sukulentní rostliny (kaktusy); sklerofyty jsou rostliny s úzkými a malými listy a svinuté do trubek. Dělí se také na euxerofyty a stypaxerofyty. Euxerofyty jsou stepní rostliny. Stypaxerofyty jsou skupinou úzkolistých travních trávníků (péřovka, kostřava, tonkonogo aj.). Mezofyty se dále dělí na mezohygrofyty, mezoxerofyty atd.

Ačkoli je vlhkost méně důležitá než teplota, je přesto jedním z hlavních faktorů prostředí. Organický svět představovaly po většinu historie živé přírody výhradně vodní organismy. Nedílnou součástí naprosté většiny živých bytostí je voda a téměř všechny vyžadují vodní prostředí k rozmnožování nebo splynutí gamet. Suchozemští živočichové jsou nuceni ve svém těle vytvářet umělé vodní prostředí pro oplodnění, a to vede k tomu, že se stávají vnitřní.

Vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu. Lze jej vyjádřit v gramech na metr krychlový.

Úvod

1. Světlo jako faktor prostředí. Úloha světla v životě organismů

2. Teplota jako faktor prostředí

3. Vlhkost jako faktor prostředí

4. Edafické faktory

5. Různá životní prostředí

Závěr

Seznam použité literatury

Úvod

Na Zemi existuje obrovská rozmanitost životních podmínek, které poskytují různé ekologické niky a jejich „populaci“. Navzdory této rozmanitosti však existují čtyři kvalitativně odlišná životní prostředí, která mají specifický soubor faktorů prostředí, a proto vyžadují specifický soubor adaptací. Jedná se o životní prostředí: země-vzduch (země); voda; půda; jiné organismy.

Každý druh je přizpůsoben svému specifickému souboru podmínek prostředí – ekologické nikě.

Každý druh je přizpůsoben svému specifickému prostředí, určité potravě, predátorům, teplotě, slanosti vody a dalším prvkům vnějšího světa, bez kterých nemůže existovat.

Pro existenci organismů je zapotřebí komplex faktorů. Tělo je potřebuje různé, ale každý do určité míry omezuje jeho existenci.

Absence (nedostatek) některých faktorů prostředí může být kompenzována jinými podobnými (podobnými) faktory. Organismy nejsou „otroky“ podmínek prostředí – samy se do určité míry přizpůsobují a mění podmínky prostředí tak, aby zmírnily nedostatek určitých faktorů.

Absenci fyziologicky nezbytných faktorů (světlo, voda, oxid uhličitý, živiny) v prostředí nelze kompenzovat (nahradit) jinými.

1. Světlo jako faktor prostředí. Úloha světla v životě organismů

Světlo je jednou z forem energie. Podle prvního termodynamického zákona neboli zákona zachování energie se energie může měnit z jedné formy do druhé. Podle tohoto zákona jsou organismy termodynamickým systémem, který si neustále vyměňuje energii a hmotu s prostředím. Organismy na povrchu Země jsou vystaveny toku energie, především sluneční energie, a také dlouhovlnnému tepelnému záření kosmických těles. Oba tyto faktory určují klimatické podmínky prostředí (teplota, rychlost odpařování vody, pohyb vzduchu a vody). Sluneční světlo o energii 2 cal dopadá na biosféru z vesmíru. o 1 cm 2 za 1 min. Jedná se o takzvanou sluneční konstantu. Toto světlo, procházející atmosférou, je oslabeno a na zemský povrch se v jasné poledne nedostane více než 67 % jeho energie, tzn. 1,34 kal. na cm 2 za 1 min. Při průchodu oblačností, vodou a vegetací se sluneční světlo dále oslabuje a výrazně se mění rozložení energie v něm napříč různými částmi spektra.

Míra zeslabení slunečního a kosmického záření závisí na vlnové délce (frekvenci) světla. Ultrafialové záření o vlnové délce menší než 0,3 mikronu ozónovou vrstvou téměř neprojde (ve výšce kolem 25 km). Takové záření je nebezpečné pro živý organismus, zejména pro protoplazmu.

V živé přírodě je jediným zdrojem energie světlo, všechny rostliny kromě bakterií fotosyntetizují, tzn. syntetizovat organické látky z anorganických látek (t.j. z vody, minerálních solí a CO 2 - pomocí zářivé energie v procesu asimilace). Všechny organismy jsou ve výživě závislé na pozemských fotosyntetických organismech, tzn. rostliny nesoucí chlorofyl.

Světlo jako faktor prostředí se dělí na ultrafialové s vlnovou délkou 0,40 - 0,75 mikronů a infračervené s vlnovou délkou větší než tyto veličiny.

Působení těchto faktorů závisí na vlastnostech organismů. Každý typ organismu je přizpůsoben určité vlnové délce světla. Některé druhy organismů se přizpůsobily ultrafialovému záření, jiné naopak infračervenému záření.

Některé organismy jsou schopny rozlišovat mezi vlnovými délkami. Mají speciální systémy vnímání světla a barevné vidění, které mají v jejich životě velký význam. Mnoho hmyzu je citlivých na krátkovlnné záření, které lidé nemohou vnímat. Můry dobře vnímají ultrafialové paprsky. Včely a ptáci přesně určují svou polohu a pohybují se oblastí i v noci.

Organismy také silně reagují na intenzitu světla. Na základě těchto vlastností jsou rostliny rozděleny do tří ekologických skupin:

1. Světlomilné, slunomilné nebo heliofyty – které jsou schopny se normálně vyvíjet pouze pod slunečními paprsky.

2. Stínomilné rostliny neboli sciofyty jsou rostliny nižších vrstev lesů a hlubokomořské rostliny, např. konvalinky a další.

S klesající intenzitou světla se zpomaluje i fotosyntéza. Všechny živé organismy mají prahovou citlivost na intenzitu světla, stejně jako na další faktory prostředí. Různé organismy mají různou prahovou citlivost na faktory prostředí. Intenzivní světlo například brzdí vývoj much Drosophila, dokonce způsobuje jejich smrt. Švábi a jiný hmyz nemají rádi světlo. Ve většině fotosyntetických rostlin je při nízké intenzitě světla inhibována syntéza proteinů a u zvířat jsou inhibovány procesy biosyntézy.

3. Stínově tolerantní nebo fakultativní heliofyty. Rostliny, které dobře rostou ve stínu i na světle. U živočichů se tyto vlastnosti organismů nazývají světlomilné (fotofilové), stínomilné (fotofobové), euryfobní – stenofobní.

2. Teplota jako faktor prostředí

Teplota je nejdůležitějším faktorem životního prostředí. Teplota má obrovský vliv na mnoho aspektů života organismů, jejich geografii rozšíření, rozmnožování a další biologické vlastnosti organismů, které závisí především na teplotě. Rozsah, tzn. Teplotní limity, ve kterých může existovat život, se pohybují přibližně od -200 °C do +100 °C a někdy bylo zjištěno, že bakterie existují v horkých pramenech při teplotách 250 °C. Ve skutečnosti může většina organismů přežít v ještě užším rozmezí teplot.

Některé druhy mikroorganismů, především bakterie a řasy, jsou schopny žít a rozmnožovat se v horkých pramenech při teplotách blízkých bodu varu. Horní teplotní limit pro horké jarní bakterie je asi 90 °C. Proměnlivost teplot je velmi důležitá z hlediska životního prostředí.

Jakýkoli druh je schopen žít pouze v určitém teplotním rozmezí, tzv. maximální a minimální smrtelné teplotě. Mimo tyto kritické teplotní extrémy, chlad nebo teplo, nastává smrt organismu. Někde mezi nimi je optimální teplota, při které je aktivní životně důležitá činnost všech organismů, živé hmoty jako celku.

Na základě tolerance organismů k teplotním podmínkám se dělí na eurytermní a stenotermní, tzn. schopné tolerovat kolísání teplot v širokých nebo úzkých mezích. Například lišejníky a mnohé bakterie mohou žít při různých teplotách nebo orchideje a další teplomilné rostliny tropických oblastí jsou stenotermní.

Některá zvířata jsou schopna udržovat stálou tělesnou teplotu bez ohledu na okolní teplotu. Takové organismy se nazývají homeotermní. U jiných zvířat se tělesná teplota mění v závislosti na okolní teplotě. Říká se jim poikilotermní. Podle způsobu adaptace organismů na teplotní podmínky se dělí na dvě ekologické skupiny: kryofyly - organismy adaptované na chlad, na nízké teploty; teplomilné – neboli teplomilné.

3. Vlhkost jako faktor prostředí

Zpočátku byly všechny organismy vodní. Po dobytí země neztratili svou závislost na vodě. Voda je nedílnou součástí všech živých organismů. Vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu. Bez vody a vlhkosti není život.

Vlhkost je parametr charakterizující obsah vodní páry ve vzduchu. Absolutní vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu a závisí na teplotě a tlaku. Toto množství se nazývá relativní vlhkost (tj. poměr množství vodní páry ve vzduchu k nasycenému množství páry za určitých podmínek teploty a tlaku).

V přírodě existuje denní rytmus vlhkosti. Vlhkost kolísá vertikálně a horizontálně. Tento faktor spolu se světlem a teplotou hraje velkou roli v regulaci aktivity organismů a jejich distribuce. Vlhkost také upravuje vliv teploty.

Důležitým faktorem životního prostředí je sušení vzduchem. Zejména pro suchozemské organismy má vysoušení vzduchu velký význam. Zvířata se přizpůsobují přesouváním na chráněná místa a aktivním životním stylem v noci.

Rostliny absorbují vodu z půdy a téměř všechna (97-99%) se odpařuje přes listy. Tento proces se nazývá transpirace. Odpařování ochlazuje listy. Díky odpařování jsou ionty transportovány půdou ke kořenům, ionty jsou transportovány mezi buňkami atd.

Určité množství vláhy je pro suchozemské organismy naprosto nezbytné. Řada z nich vyžaduje pro normální fungování relativní vlhkost 100 % a naopak organismus v normálním stavu nemůže dlouhodobě žít v absolutně suchém vzduchu, protože neustále ztrácí vodu. Voda je nezbytnou součástí živé hmoty. Proto ztráta vody v určitém množství vede ke smrti.

Rostliny v suchém klimatu se přizpůsobují morfologickými změnami a redukcí vegetativních orgánů, zejména listů.

Suchozemská zvířata se také přizpůsobují. Mnoho z nich vodu pije, jiní ji přijímají tělem v kapalné nebo parní formě. Například většina obojživelníků, nějaký hmyz a roztoči. Většina pouštních zvířat nikdy nepije, své potřeby uspokojuje vodou dodávanou s potravou. Jiná zvířata získávají vodu procesem oxidace tuků.

Voda je pro živé organismy naprosto nezbytná. Proto se organismy šíří po celém svém biotopu v závislosti na svých potřebách: vodní organismy žijí neustále ve vodě; hydrofyty mohou žít pouze ve velmi vlhkém prostředí.

Z hlediska ekologické valence patří hydrofyta a hygrofyta do skupiny stenogyrů. Vlhkost velmi ovlivňuje životní funkce organismů, např. 70% relativní vlhkost byla velmi příznivá pro polní dozrávání a plodnost samic saranče stěhovavého. Při úspěšném rozmnožování způsobují v mnoha zemích obrovské ekonomické škody na plodinách.

Pro ekologické hodnocení rozšíření organismů se používá indikátor aridity klimatu. Suchost slouží jako selektivní faktor pro ekologickou klasifikaci organismů.

V závislosti na vlhkostních charakteristikách místního klimatu jsou tedy druhy organismů rozděleny do ekologických skupin:

1. Hydatofyty jsou vodní rostliny.

2. Hydrofyta jsou suchozemsko-vodní rostliny.

3. Hygrofyty - suchozemské rostliny žijící v podmínkách vysoké vlhkosti.

4. Mezofyty jsou rostliny, které rostou s průměrnou vlhkostí

5. Xerofyty jsou rostliny, které rostou s nedostatečnou vlhkostí. Ty se zase dělí na: sukulenty - sukulentní rostliny (kaktusy); sklerofyty jsou rostliny s úzkými a malými listy a svinuté do trubek. Dělí se také na euxerofyty a stypaxerofyty. Euxerofyty jsou stepní rostliny. Stypaxerofyty jsou skupinou úzkolistých travních trávníků (péřovka, kostřava, tonkonogo aj.). Mezofyty se dále dělí na mezohygrofyty, mezoxerofyty atd.

Ačkoli je vlhkost méně důležitá než teplota, je přesto jedním z hlavních faktorů prostředí. Organický svět představovaly po většinu historie živé přírody výhradně vodní organismy. Nedílnou součástí naprosté většiny živých bytostí je voda a téměř všechny vyžadují vodní prostředí k rozmnožování nebo splynutí gamet. Suchozemští živočichové jsou nuceni ve svém těle vytvářet umělé vodní prostředí pro oplodnění, a to vede k tomu, že se stávají vnitřní.

Vlhkost je množství vodní páry ve vzduchu. Lze jej vyjádřit v gramech na metr krychlový.

4. Edafické faktory

Edafické faktory zahrnují celý soubor fyzikálních a chemických vlastností půdy, které mohou mít environmentální dopad na živé organismy. Hrají důležitou roli v životě těch organismů, které jsou úzce spjaty s půdou. Rostliny jsou zvláště závislé na edafických faktorech.

Mezi hlavní vlastnosti půdy, které ovlivňují život organismů, patří její fyzikální struktura, tzn. sklon, hloubka a granulometrie, chemické složení půdy samotné a látek v ní kolujících - plyny (je nutné zjistit podmínky jejího provzdušňování), voda, organické a minerální látky ve formě iontů.

Hlavní charakteristikou půdy, která má velký význam jak pro rostliny, tak pro zvířata v norách, je velikost jejích částic.

Suchozemské půdní poměry jsou dány klimatickými faktory. I v nepatrné hloubce vládne v půdě úplná tma a tato vlastnost je charakteristickým znakem biotopu těch druhů, které se vyhýbají světlu. Jak člověk jde hlouběji do půdy, kolísání teploty je stále méně významné: denní změny rychle mizí a od určité hloubky se sezónní rozdíly vyrovnávají. Denní teplotní rozdíly mizí již v hloubce 50 cm Jak se noříte do půdy, obsah kyslíku v ní klesá a CO 2 se zvyšuje. Ve značných hloubkách se podmínky blíží anaerobním podmínkám, kde žijí některé anaerobní bakterie. Žížaly již preferují prostředí s vyšším obsahem CO 2 než v atmosféře.

Vlhkost půdy je mimořádně důležitá vlastnost, zejména pro rostliny na ní rostoucí. Závisí na mnoha faktorech: srážkový režim, hloubka vrstvy, ale i fyzikální a chemické vlastnosti půdy, jejíž částice v závislosti na velikosti, obsahu organické hmoty atd. Flóra suchých a vlhkých půd není stejná a nelze na těchto půdách pěstovat stejné plodiny. Půdní fauna je také velmi citlivá na půdní vlhkost a zpravidla nesnáší přílišné sucho. Známými příklady jsou žížaly a termiti. Ti jsou někdy nuceni zásobovat své kolonie vodou vytvářením podzemních štol ve velkých hloubkách. Příliš vysoký obsah vody v půdě však ve velkém zabíjí larvy hmyzu.

Minerály potřebné pro výživu rostlin se nacházejí v půdě ve formě iontů rozpuštěných ve vodě. V půdě lze nalézt nejméně stopy více než 60 chemických prvků. CO 2 a dusík jsou obsaženy ve velkém množství; obsah ostatních, jako je nikl nebo kobalt, je extrémně malý. Některé ionty jsou pro rostliny jedovaté, jiné jsou naopak životně důležité. Koncentrace vodíkových iontů v půdě – pH – se v průměru blíží neutrální hodnotě. Flóra takových půd je zvláště druhově bohatá. Vápenité a zasolené půdy mají zásadité pH asi 8-9; na rašeliništích sphagnum může kyselé pH klesnout až na 4.

Některé ionty mají velký environmentální význam. Mohou způsobit likvidaci mnoha druhů a naopak přispět k rozvoji velmi unikátních forem. Půdy ležící na vápenci jsou velmi bohaté na ionty Ca +2; vyvíjí se na nich specifická vegetace zvaná kalcefyt (protěž v horách; mnoho druhů orchidejí). Na rozdíl od této vegetace je zde kalcifobní vegetace. Patří sem kaštan, kapradina kapradina a většina vřesů. Taková vegetace se někdy nazývá pazourková vegetace, protože země chudé na vápník obsahují odpovídajícím způsobem více křemíku. Ve skutečnosti tato vegetace přímo neupřednostňuje křemík, ale jednoduše se vyhýbá vápníku. Některá zvířata mají organickou potřebu vápníku. Je známo, že kuřata přestávají snášet vejce do tvrdých skořápek, pokud se kurník nachází v oblasti, kde je půda chudá na vápník. Vápencové pásmo je hojně osídleno ulitými plži (slimáci), kteří jsou zde druhově hojně zastoupeni, na žulových masivech však téměř zcela mizí.

Na půdách bohatých na 0 3 ionty se také vyvíjí specifická flóra zvaná nitrofilní. Organické zbytky, které se na nich často nacházejí, obsahující dusík, rozkládají bakterie nejprve na amonné soli, poté na dusičnany a nakonec na dusičnany. Rostliny tohoto typu tvoří například husté houštiny v horách poblíž pastvin pro dobytek.

Půda také obsahuje organickou hmotu produkovanou rozkladem mrtvých rostlin a živočichů. Obsah těchto látek se s rostoucí hloubkou snižuje. Například v lese je významným zdrojem jejich přísunu opad spadaného listí a opad listnatých stromů je v tomto ohledu bohatší než jehličnatý. Živí se destrukčními organismy – saprofytními rostlinami a saprofágními živočichy. Saprofyty jsou zastoupeny především bakteriemi a houbami, ale lze mezi nimi nalézt i vyšší rostliny, které sekundární adaptací ztratily chlorofyl. Takovými jsou například orchideje.

5. Různá životní prostředí

Podle většiny autorů studujících původ života na Zemi bylo evolučně primárním prostředím pro život prostředí vodní. Nepřímých potvrzení této pozice najdeme nemálo. Za prvé, většina organismů není schopna aktivního života bez vstupu vody do těla nebo alespoň bez udržení určitého obsahu tekutin v těle.

Snad hlavním poznávacím znakem vodního prostředí je jeho relativní konzervatismus. Například amplituda sezónních nebo denních teplotních výkyvů ve vodním prostředí je mnohem menší než v prostředí země-vzduch. Topografie dna, rozdíly podmínek v různých hloubkách, přítomnost korálových útesů atd. vytvářet různé podmínky ve vodním prostředí.

Charakteristiky vodního prostředí vyplývají z fyzikálních a chemických vlastností vody. Vysoká hustota a viskozita vody jsou tedy velmi důležité pro životní prostředí. Měrná hmotnost vody je srovnatelná s měrnou hmotností těla živých organismů. Hustota vody je přibližně 1000krát vyšší než hustota vzduchu. Vodní organismy (zejména aktivně se pohybující) proto narážejí na velkou sílu hydrodynamického odporu. Z tohoto důvodu se vývoj mnoha skupin vodních živočichů ubíral směrem k formování tělesných tvarů a typů pohybu, které snižují odpor vzduchu, což vede ke snížení energetických nákladů na plavání. Usměrněný tvar těla se tedy nachází u zástupců různých skupin organismů žijících ve vodě - delfínů (savců), kostnatých a chrupavčitých ryb.

Vysoká hustota vody je také důvodem, že se ve vodním prostředí dobře šíří mechanické vibrace. To bylo důležité při evoluci smyslových orgánů, prostorové orientaci a komunikaci mezi vodními obyvateli. Rychlost zvuku ve vodním prostředí, čtyřikrát větší než ve vzduchu, určuje vyšší frekvenci echolokačních signálů.

Vzhledem k vysoké hustotě vodního prostředí jsou jeho obyvatelé ochuzeni o povinné spojení se substrátem, které je charakteristické pro suchozemské formy a je spojeno se silami gravitace. Existuje tedy celá skupina vodních organismů (rostlin i živočichů), které existují bez povinného spojení se dnem či jiným substrátem, „plavoucích“ ve vodním sloupci.

Prostředí země-vzduch se vyznačuje obrovskou rozmanitostí životních podmínek, ekologických nik a organismů, které je obývají.

Hlavními rysy prostředí země-vzduch jsou velká amplituda změn faktorů prostředí, heterogenita prostředí, působení gravitačních sil a nízká hustota vzduchu. Komplex fyzickogeografických a klimatických faktorů charakteristických pro určitou přírodní zónu vede k evolučnímu utváření morfofyziologických adaptací organismů na život v těchto podmínkách, rozmanitosti forem života.

Atmosférický vzduch se vyznačuje nízkou a proměnlivou vlhkostí. Tato okolnost do značné míry omezovala (omezovala) možnosti zvládnutí prostředí země-vzduch a usměrňovala také vývoj metabolismu voda-sůl a stavby dýchacích orgánů.

Půda je výsledkem činnosti živých organismů.

Důležitou vlastností půdy je také přítomnost určitého množství organické hmoty. Vzniká v důsledku odumírání organismů a je součástí jejich exkrementů (sekretů).

Podmínky půdního stanoviště určují takové vlastnosti půdy, jako je její provzdušnění (tj. nasycení vzduchem), vlhkost (přítomnost vlhkosti), tepelná kapacita a tepelný režim (denní, sezónní, roční teplotní výkyvy). Tepelný režim je oproti prostředí země-vzduch konzervativnější, zejména ve velkých hloubkách. Obecně platí, že půda má poměrně stabilní životní podmínky.

Vertikální rozdíly jsou charakteristické i pro další vlastnosti půdy, například pronikání světla přirozeně závisí na hloubce.

Půdní organismy se vyznačují specifickými orgány a typy pohybu (hrabání končetin u savců; schopnost měnit tloušťku těla; přítomnost specializovaných hlavových pouzder u některých druhů); tvar těla (kulatý, vulkanický, červovitý); odolné a flexibilní kryty; redukce očí a vymizení pigmentů. Mezi obyvateli půdy je široce rozvinutá saprofágie - pojídání mrtvol jiných zvířat, hnijící zbytky atd.

Závěr

Odchod jednoho z faktorů prostředí za minimální (prahové) nebo maximální (extrémní) hodnoty (toleranční pásmo charakteristické pro daný druh) ohrožuje smrt organismu i při optimální kombinaci dalších faktorů. Příklady zahrnují: výskyt kyslíkové atmosféry, dobu ledovou, sucho, změny tlaku, když se potápěči zvednou atd.

Každý faktor prostředí ovlivňuje různé typy organismů odlišně: optimum pro některé může být pro jiné pesimum.

Organismy na povrchu Země jsou vystaveny toku energie, především sluneční energie, a také dlouhovlnnému tepelnému záření kosmických těles. Oba tyto faktory určují klimatické podmínky prostředí (teplota, rychlost odpařování vody, pohyb vzduchu a vody).

Teplota je nejdůležitějším faktorem životního prostředí. Teplota má obrovský vliv na mnoho aspektů života organismů, jejich geografii rozšíření, rozmnožování a další biologické vlastnosti organismů, které závisí především na teplotě.

Důležitým faktorem životního prostředí je sušení vzduchem. Zejména pro suchozemské organismy má vysoušení vzduchu velký význam.

Ačkoli je vlhkost méně důležitá než teplota, je přesto jedním z hlavních faktorů prostředí. Organický svět představovaly po většinu historie živé přírody výhradně vodní organismy.

Edafické faktory zahrnují celý soubor fyzikálních a chemických vlastností půdy, které mohou mít environmentální dopad na živé organismy. Hrají důležitou roli v životě těch organismů, které jsou úzce spjaty s půdou. Rostliny jsou zvláště závislé na edafických faktorech.

Seznam použité literatury

1. Dedyu I.I. Ekologický encyklopedický slovník. - Kišiněv: Nakladatelství ITU, 1990. - 406 s.

2. Novikov G.A. Základy obecné ekologie a ochrany přírody. - L.: Nakladatelství Leningr. Univerzita, 1979. - 352 s.

3. Radkevič V.A. Ekologie. - Minsk: Vyšší škola, 1983. - 320 s.

4. Reimers N.F. Ekologie: teorie, zákony, pravidla, principy a hypotézy. -M.: Mladé Rusko, 1994. - 367 s.

5. Ricklefs R. Základy obecné ekologie. - M.: Mir, 1979. - 424 s.

6. Stepanovskikh A.S. Ekologie. - Kurgan: GIPP "Zauralye", 1997. - 616 s.

7. Christoforova N.K. Základy ekologie. - Vladivostok: Dalnauka, 1999. -517 s.

Jakékoli vlastnosti nebo složky vnějšího prostředí, které ovlivňují organismy, se nazývají environmentální faktory. Světlo, teplo, koncentrace soli ve vodě nebo půdě, vítr, kroupy, nepřátelé a patogeny - to vše jsou faktory prostředí, jejichž seznam může být velmi velký.

Mezi nimi jsou abiotické související s neživou přírodou a biotické související s vlivem organismů na sebe.

Faktory prostředí jsou extrémně rozmanité a každý druh, který zažívá jejich vliv, na něj reaguje jinak. Existují však některé obecné zákony, které řídí reakce organismů na jakýkoli faktor prostředí.

Hlavní je zákon optima. Odráží, jak živé organismy snášejí různé síly faktorů prostředí. Síla každého z nich se neustále mění. Žijeme ve světě s proměnlivými podmínkami a pouze na určitých místech planety jsou hodnoty některých faktorů víceméně konstantní (v hlubinách jeskyní, na dně oceánů).

Zákon optima je vyjádřen ve skutečnosti, že jakýkoli faktor prostředí má určité hranice pozitivního vlivu na živé organismy.

Při vychýlení z těchto mezí se znaménko účinku změní na opačné. Například zvířata a rostliny nesnášejí extrémní horko a silný mráz; Optimální jsou střední teploty. Stejně tak jsou pro úrodu stejně nepříznivé sucho a neustálé silné deště. Zákon optima udává rozsah každého faktoru pro životaschopnost organismů. Na grafu je vyjádřena symetrickou křivkou znázorňující, jak se mění vitální aktivita druhu s postupným nárůstem vlivu faktoru (obr. 13).

Obrázek 13. Schéma působení faktorů prostředí na živé organismy. 1,2 - kritické body
(pro zvětšení obrázku klikněte na obrázek)

Uprostřed pod křivkou - optimální zóna. Při optimálních hodnotách faktoru organismy aktivně rostou, krmí se a reprodukují. Čím více se hodnota faktoru odchyluje doprava nebo doleva, tedy ve směru snižování nebo zvyšování síly působení, tím je pro organismy méně příznivá. Křivka odrážející životní aktivitu prudce klesá na obě strany optima. Existují dva pesimové zóny. Když křivka protíná vodorovnou osu, jsou dvě kritické body. To jsou hodnoty faktoru, který organismy již nemohou vydržet, za nímž nastává smrt. Vzdálenost mezi kritickými body ukazuje míru tolerance organismů ke změnám faktoru. Podmínky v blízkosti kritických bodů jsou obzvláště obtížné pro přežití. Takové stavy se nazývají extrémní.

Pokud nakreslíte optimální křivky pro faktor, jako je teplota, pro různé druhy, nebudou se shodovat. Často to, co je pro jeden druh optimální, je pro jiný pesimistické nebo dokonce leží mimo kritické body. Velbloudi a jerboi nemohli žít v tundře a sobi a lumíci nemohli žít v horkých jižních pouštích.

Ekologická rozmanitost druhů se projevuje i v postavení kritických bodů: u některých jsou blízko u sebe, u jiných jsou široce rozmístěny. To znamená, že řada druhů může žít pouze ve velmi stabilních podmínkách s malými změnami faktorů prostředí, zatímco jiné snesou velké výkyvy. Například netýkavka chřadne, není-li vzduch nasycen vodními parami, péřovka dobře snáší změny vlhkosti a neuhyne ani za sucha.

Zákon optima nám tedy ukazuje, že pro každý typ existuje vlastní míra vlivu každého faktoru. Snížení i zvýšení expozice nad tuto míru vede ke smrti organismů.

Pro pochopení vztahu druhů k prostředí je neméně důležitá zákon omezujícího faktoru.

Na organismy v přírodě působí současně celý komplex faktorů prostředí v různých kombinacích a s různou silou. Není snadné izolovat roli každého z nich. Který z nich znamená víc než ostatní? To, co víme o zákonu optima, nám umožňuje pochopit, že neexistují žádné zcela pozitivní nebo negativní, důležité nebo sekundární faktory, ale vše závisí na síle každého vlivu.

Zákon limitujícího faktoru říká, že nejvýznamnějším faktorem je ten, který se nejvíce odchyluje od optimálních hodnot pro tělo.

Závisí na tom přežití jedinců v tomto konkrétním období. V jiných obdobích se mohou stát limitujícími jiné faktory a v průběhu života se organismy setkávají s různými omezeními své životní aktivity.

Zemědělská praxe neustále čelí zákonům optimálních a limitujících faktorů. Například růst a vývoj pšenice, a tedy i výnos, je neustále omezován kritickými teplotami, nedostatkem či přebytkem vláhy, nedostatkem minerálních hnojiv a někdy i takovými katastrofickými vlivy, jako jsou krupobití a bouřky. Udržet optimální podmínky pro plodiny a zároveň v prvé řadě kompenzovat či zmírnit vliv omezujících faktorů vyžaduje mnoho úsilí a peněz.

Biotopy různých druhů jsou překvapivě rozmanité. Někteří z nich, například někteří drobní roztoči nebo hmyz, tráví celý život v listu rostliny, která je pro ně celým světem, jiní ovládají rozlehlé a rozmanité prostory, jako jsou sobi, velryby v oceánu, stěhovaví ptáci .

V závislosti na tom, kde žijí zástupci různých druhů, jsou ovlivněni různými soubory faktorů prostředí. Na naší planetě je jich několik základní životní prostředí, velmi odlišné z hlediska životních podmínek: voda, země-vzduch, půda. Biotopy jsou také samotné organismy, ve kterých žijí ostatní.

Vodní životní prostředí. Všichni vodní obyvatelé, navzdory rozdílům v životním stylu, se musí přizpůsobit hlavním rysům svého prostředí. Tyto vlastnosti jsou určeny především fyzikálními vlastnostmi vody: její hustotou, tepelnou vodivostí a schopností rozpouštět soli a plyny.

Hustota voda určuje její významnou vztlakovou sílu. To znamená, že hmotnost organismů ve vodě je odlehčena a je možné vést trvalý život ve vodním sloupci, aniž by klesali ke dnu. Zdá se, že mnoho druhů, většinou malých, neschopných rychlého aktivního plavání, plave ve vodě a je v ní zavěšeno. Sbírka takových malých vodních obyvatel se nazývá plankton. Plankton zahrnuje mikroskopické řasy, drobné korýše, rybí jikry a larvy, medúzy a mnoho dalších druhů. Planktonické organismy jsou unášeny proudy a nejsou schopny jim odolat. Přítomnost planktonu ve vodě umožňuje filtrační typ výživy, tedy pasírování, pomocí různých zařízení, malých organismů a částeček potravy suspendovaných ve vodě. Vyvíjí se jak u plavých, tak u přisedlých živočichů na dně, jako jsou krinoidy, mušle, ústřice a další. Sedavý způsob života by byl pro vodní obyvatele nemožný, kdyby neexistoval plankton, a to je zase možné pouze v prostředí s dostatečnou hustotou.

Hustota vody ztěžuje aktivní pohyb v ní, takže rychle plavající živočichové, jako jsou ryby, delfíni, chobotnice, musí mít silné svaly a aerodynamický tvar těla. Vzhledem k vysoké hustotě vody se tlak výrazně zvyšuje s hloubkou. Obyvatelé hlubin moře jsou schopni odolat tlaku, který je tisíckrát vyšší než na povrchu pevniny.

Světlo proniká vodou jen do mělké hloubky, takže rostlinné organismy mohou existovat pouze v horních horizontech vodního sloupce. I v nejčistších mořích je fotosyntéza možná jen do hloubek 100-200 m. Ve větších hloubkách nejsou rostliny a hlubokomořští živočichové žijí v naprosté tmě.

Teplota ve vodních útvarech je měkčí než na souši. Díky vysoké tepelné kapacitě vody se v ní vyrovnávají teplotní výkyvy a vodní obyvatelé nečelí nutnosti přizpůsobovat se silným mrazům nebo čtyřicetistupňovým horkům. Pouze v horkých pramenech se může teplota vody blížit bodu varu.

Jednou z obtíží v životě vodních obyvatel je omezené množství kyslíku. Jeho rozpustnost není příliš vysoká a navíc při znečištění nebo zahřátí vody velmi klesá. Proto se v nádržích někdy vyskytují zamrzne- hromadné umírání obyvatel v důsledku nedostatku kyslíku, ke kterému dochází z různých důvodů.

Složení soli Pro vodní organismy je velmi důležité i prostředí. Mořské druhy nemohou žít ve sladkých vodách a sladkovodní druhy nemohou žít v mořích kvůli narušení funkce buněk.

Prostředí země-vzduch života. Toto prostředí má jinou sadu funkcí. Je obecně složitější a rozmanitější než vodní. Má hodně kyslíku, hodně světla, prudší změny teplot v čase a prostoru, výrazně slabší tlakové ztráty a často se objevuje nedostatek vlhkosti. Přestože mnoho druhů může létat a drobný hmyz, pavouci, mikroorganismy, semena a výtrusy rostlin jsou přenášeny vzdušnými proudy, dochází k potravě a rozmnožování organismů na povrchu země nebo rostlin. V prostředí s tak nízkou hustotou, jako je vzduch, potřebují organismy podporu. U suchozemských rostlin se proto vyvinula mechanická pletiva a suchozemští živočichové mají výraznější vnitřní nebo vnější kostru než živočichové vodní. Nízká hustota vzduchu usnadňuje pohyb v něm.

M. S. Gilyarov (1912-1985), významný zoolog, ekolog, akademik, zakladatel rozsáhlého výzkumu světa půdních živočichů, pasivní let ovládaly asi dvě třetiny obyvatel země. Většina z nich jsou hmyz a ptáci.

Vzduch je špatný vodič tepla. To usnadňuje uchování tepla generovaného uvnitř organismů a udržení konstantní teploty u teplokrevných živočichů. Samotný rozvoj teplokrevnosti se stal možným v suchozemském prostředí. Předkové moderních vodních savců – velryby, delfíni, mroži, tuleni – kdysi žili na souši.

Obyvatelé pevniny mají širokou škálu přizpůsobení souvisejících s poskytováním vody, zejména v suchých podmínkách. U rostlin je to výkonný kořenový systém, vodotěsná vrstva na povrchu listů a stonků a schopnost regulovat odpařování vody průduchy. U zvířat se také jedná o různé strukturální rysy těla a pokožky, ale kromě toho vhodné chování také přispívá k udržení vodní rovnováhy. Mohou například migrovat do napajedla nebo se aktivně vyhýbat zvláště suchým podmínkám. Některá zvířata mohou žít celý život na suché potravě, jako je jerboas nebo známý šatní mol. V tomto případě voda potřebná pro tělo vzniká oxidací složek potravy.

V životě suchozemských organismů hraje důležitou roli také mnoho dalších faktorů prostředí, jako je složení vzduchu, větry a topografie zemského povrchu. Důležité je zejména počasí a klima. Obyvatelé prostředí země-vzduch musí být přizpůsobeni klimatu části Země, kde žijí a snášet proměnlivost povětrnostních podmínek.

Půda jako životní prostředí. Půda je tenká vrstva zemského povrchu, zpracovaná činností živých bytostí. Pevné částice jsou v půdě prostoupeny póry a dutinami, vyplněnými částečně vodou a částečně vzduchem, takže půdu mohou obývat i drobné vodní organismy. Objem malých dutin v půdě je její velmi důležitou vlastností. V sypkých půdách to může být až 70 % a v hustých asi 20 %. V těchto pórech a dutinách nebo na povrchu pevných částic žije obrovské množství mikroskopických tvorů: bakterie, houby, prvoci, škrkavky, členovci. Větší živočichové si průchody v půdě dělají sami. Celá půda je prostoupena kořeny rostlin. Hloubka půdy je dána hloubkou pronikání kořenů a aktivitou hrabavých zvířat. Není to více než 1,5-2 m.

Vzduch v půdních dutinách je vždy nasycen vodní párou a jeho složení je obohaceno o oxid uhličitý a ochuzeno o kyslík. Životní podmínky v půdě tak připomínají vodní prostředí. Na druhou stranu poměr vody a vzduchu v půdách se neustále mění v závislosti na povětrnostních podmínkách. Kolísání teploty je na povrchu velmi ostré, ale rychle se vyrovnává s hloubkou.

Hlavním znakem půdního prostředí je neustálý přísun organické hmoty, především díky odumírajícím kořenům rostlin a padajícím listům. Je cenným zdrojem energie pro bakterie, houby a mnoho živočichů, tedy půda nejživější prostředí. Její skrytý svět je velmi bohatý a rozmanitý.

Podle vzhledu různých druhů zvířat a rostlin lze pochopit nejen to, v jakém prostředí žijí, ale také jaký život v něm vedou.

Máme-li před sebou čtyřnohé zvíře s vysoce vyvinutým svalstvem stehen na zadních a mnohem slabším svalstvem na předních nohách, které je navíc zkrácené, s relativně krátkým krkem a dlouhým ocasem, pak můžeme s jistotou říci, že je to pozemní skokan, schopný rychlých a obratných pohybů, obyvatel otevřených prostor. Takto vypadají slavní australští klokani, pouštní asijské jerboy, afričtí skokani a mnoho dalších skákavých savců - zástupců různých řádů žijících na různých kontinentech. Žijí ve stepích, prériích a savanách – kde je rychlý pohyb po zemi hlavním prostředkem úniku před predátory. Dlouhý ocas slouží jako vyvažovač při rychlých obratech, jinak by zvířata ztratila rovnováhu.

Kyčle jsou silně vyvinuté na zadních končetinách a u skákavého hmyzu - sarančata, kobylky, blechy, jitrocel.

Kompaktní tělo s krátkým ocasem a krátkými končetinami, z nichž přední jsou velmi mohutné a vypadají jako lopata nebo hrábě, slepé oči, krátký krk a krátká, jakoby zastřižená srst napovídají, že se jedná o podzemní zvíře, které kope jámy a štoly.. Může to být krtek lesní, krtek stepní, krtek australský vačnatec a mnoho dalších savců vedoucích podobný životní styl.

Hmyz hrabavý – krtonožci se také vyznačují kompaktním, podsaditým tělem a mohutnými předními končetinami, podobnými zmenšenému kyblíku buldozeru. Ve vzhledu připomínají malého krtka.

Všechny létající druhy mají vyvinuté široké roviny - křídla u ptáků, netopýrů, hmyzu nebo napřimování kožních záhybů po stranách těla jako u létajících veverek nebo ještěrek.

Organismy, které se šíří pasivním letem se vzdušnými proudy, se vyznačují malými rozměry a velmi rozmanitými tvary. Všechny však mají jedno společné – silný povrchový vývoj ve srovnání s tělesnou hmotností. Toho je dosaženo různými způsoby: dlouhými chlupy, štětinami, různými výrůstky těla, jeho prodloužením nebo zploštěním a lehčí měrnou hmotností. Tak vypadá drobný hmyz a létající plody rostlin.

Vnější podobnost, která vzniká mezi zástupci různých nepříbuzných skupin a druhů v důsledku podobného životního stylu, se nazývá konvergence.

Postihuje především ty orgány, které přímo interagují s vnějším prostředím, mnohem méně se projevuje ve stavbě vnitřních systémů – trávicí, vylučovací, nervová.

Tvar rostliny určuje vlastnosti jejího vztahu k vnějšímu prostředí, například způsob, jakým snáší chladné období. Stromy a vysoké keře mají nejvyšší větve.

Podobu vinné révy - se slabým kmenem proplétajícím další rostliny, najdeme jak u dřevin, tak u bylin. Patří mezi ně hrozny, chmel, louka a tropická réva. Rostliny podobné liáně, ovinuté kolem kmenů a stonků vzpřímených druhů, vynášejí na světlo své listy a květy.

V podobných klimatických podmínkách na různých kontinentech vzniká podobný vzhled vegetace, která se skládá z různých, často zcela nepříbuzných druhů.

Vnější forma, která odráží způsob, jakým interaguje s prostředím, se nazývá životní forma druhu. Různé druhy mohou mít podobné formy života, pokud vedou blízký životní styl.

Forma života se vyvíjí během staletí trvajícího vývoje druhů. Ty druhy, které se vyvíjejí s metamorfózou, přirozeně mění svou životní formu během životního cyklu. Porovnejte například housenku a dospělého motýla nebo žábu a jejího pulce. Některé rostliny mohou mít různé formy života v závislosti na podmínkách jejich růstu. Například lípa nebo třešeň ptačí mohou být vzpřímeným stromem i keřem.

Společenstva rostlin a zvířat jsou stabilnější a úplnější, pokud zahrnují zástupce různých forem života. To znamená, že taková komunita plně využívá zdroje životního prostředí a má rozmanitější vnitřní vazby.

Složení forem života organismů ve společenstvech slouží jako indikátor vlastností jejich prostředí a změn v něm probíhajících.

Inženýři, kteří navrhují letadla, pečlivě studují různé formy života létajícího hmyzu. Byly vytvořeny modely strojů s klapavým letem, založené na principu pohybu ve vzduchu dvoukřídlých a blanokřídlých. Moderní technologie zkonstruovaly kráčející stroje, stejně jako roboty s pákovým a hydraulickým způsobem pohybu, jako zvířata různých forem života. Taková vozidla se mohou pohybovat na strmých svazích a v terénu.

Život na Zemi se vyvíjel za podmínek pravidelného dne a noci a střídání ročních období v důsledku rotace planety kolem své osy a kolem Slunce. Rytmus vnějšího prostředí vytváří periodicitu, tedy opakovatelnost podmínek v životě většiny druhů. Pravidelně se opakují jak kritická období, náročná na přežití, tak i příznivá.

Adaptace na periodické změny vnějšího prostředí se u živých bytostí projevuje nejen přímou reakcí na měnící se faktory, ale také v dědičně fixovaných vnitřních rytmech.

Cirkadiánní rytmy. Cirkadiánní rytmy přizpůsobují organismy cyklu dne a noci. U rostlin je intenzivní růst a kvetení načasováno na určitou denní dobu. Zvířata během dne výrazně mění svou aktivitu. Na základě tohoto znaku se rozlišují denní a noční druhy.

Denní rytmus organismů není jen odrazem měnících se vnějších podmínek. Pokud umístíte člověka, zvířata nebo rostliny do stálého, stabilního prostředí beze změny dne a noci, pak je zachován rytmus životních procesů, blízký dennímu rytmu. Zdá se, že tělo žije podle svých vnitřních hodin a odpočítává čas.

Cirkadiánní rytmus může ovlivnit mnoho procesů v těle. U člověka podléhá dennímu cyklu asi 100 fyziologických charakteristik: srdeční frekvence, rytmus dýchání, sekrece hormonů, sekrece trávicích žláz, krevní tlak, tělesná teplota a mnoho dalších. Když je tedy člověk místo spánku vzhůru, tělo je stále naladěno na noční stav a bezesné noci mají špatný vliv na zdraví.

Cirkadiánní rytmy se však neobjevují u všech druhů, ale pouze u těch, v jejichž životě hraje střídání dne a noci důležitou ekologickou roli. Obyvatelé jeskyní nebo hlubokých vod, kde k takové změně nedochází, žijí podle různých rytmů. A dokonce i mezi suchozemci nevykazuje každý denní periodicitu.

V experimentech za přísně konstantních podmínek si ovocné mušky Drosophila udržují denní rytmus po desítky generací. Tato periodicita se u nich dědí, stejně jako u mnoha jiných druhů. Tak hluboké jsou adaptivní reakce spojené s každodenním cyklem vnějšího prostředí.

Poruchy cirkadiánního rytmu těla při noční práci, kosmických letech, potápění atd. představují závažný zdravotní problém.

Roční rytmy. Roční rytmy přizpůsobují organismy sezónním změnám podmínek. V životě druhů se přirozeně střídají a opakují období růstu, rozmnožování, línání, migrace a hluboké dormance tak, aby organismy prošly kritickou roční dobou v co nejstabilnějším stavu. Nejzranitelnější proces - rozmnožování a odchov mláďat - nastává v nejpříznivější sezóně. Tato periodicita změn fyziologického stavu v průběhu roku je do značné míry vrozená, to znamená, že se projevuje jako vnitřní roční rytmus. Pokud jsou například australští pštrosi nebo divoký pes dingo umístěni do zoologické zahrady na severní polokouli, jejich rozmnožovací sezóna začne na podzim, kdy je v Austrálii jaro. K restrukturalizaci vnitřních ročních rytmů dochází s velkými obtížemi po řadu generací.

Příprava na reprodukci nebo přezimování je dlouhý proces, který začíná v organismech dlouho před začátkem kritických období.

Prudké krátkodobé změny počasí (letní mrazíky, zimní tání) většinou nenaruší roční rytmy rostlin a živočichů. Hlavním environmentálním faktorem, na který organismy ve svých ročních cyklech reagují, nejsou náhodné změny počasí, ale fotoperioda- změny v poměru dne a noci.

Délka denního světla se v průběhu roku přirozeně mění a právě tyto změny slouží jako přesný signál blížícího se jara, léta, podzimu či zimy.

Schopnost organismů reagovat na změny délky dne se nazývá fotoperiodismus.

Pokud se den zkrátí, druhy se začnou připravovat na zimu, pokud se prodlouží, začnou aktivně růst a rozmnožovat se. V tomto případě není pro život organismů důležitá samotná změna délky dne a noci, ale její hodnota signálu, což naznačuje blížící se hluboké změny v přírodě.

Jak víte, délka dne velmi závisí na zeměpisné šířce. Na severní polokouli jsou letní dny mnohem kratší na jihu než na severní. Proto jižní a severní druhy reagují odlišně na stejnou změnu dne: jižní druhy se začínají množit s kratšími dny než severní.

ENVIRONMENTÁLNÍ FAKTORY

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Obecná biologie". Moskva, "Osvícení", 2000

• Téma 18. "Habitat. Environmentální faktory." Kapitola 1; s. 10-58
• Téma 19. "Populace. Typy vztahů mezi organismy." kapitola 2 §8-14; str. 60-99; Kapitola 5 § 30-33
• Téma 20. "Ekosystémy." kapitola 2 §15-22; s. 106-137
• Téma 21. "Biosféra. Cykly hmoty." Kapitola 6 §34-42; s. 217-290

Faktory prostředí je komplex podmínek prostředí ovlivňujících živé organismy. Rozlišovat neživé faktory— abiotické (klimatické, edafické, orografické, hydrografické, chemické, pyrogenní), faktory divoké zvěře— biotické (fytogenní a zoogenní) a antropogenní faktory (dopad lidské činnosti). Mezi limitující faktory patří jakékoli faktory, které omezují růst a vývoj organismů. Adaptace organismu na jeho prostředí se nazývá adaptace. Vnější vzhled organismu, který odráží jeho přizpůsobivost podmínkám prostředí, se nazývá forma života.

Pojem environmentálních faktorů, jejich klasifikace

Jednotlivé složky prostředí, které působí na živé organismy, na které reagují adaptačními reakcemi (adaptacemi), se nazývají faktory prostředí, neboli faktory prostředí. Jinými slovy, komplex podmínek prostředí ovlivňujících život organismů se nazývá environmentální faktory prostředí.

Všechny faktory prostředí jsou rozděleny do skupin:

1. zahrnují složky a jevy neživé přírody, které přímo nebo nepřímo ovlivňují živé organismy. Mezi mnoha abiotickými faktory hraje hlavní roli:

• klimatický(sluneční záření, světelné a světelné podmínky, teplota, vlhkost, srážky, vítr, atmosférický tlak atd.);
• edafický(mechanická struktura a chemické složení půdy, vlhkostní kapacita, vodní, vzdušné a tepelné poměry půdy, kyselost, vlhkost, složení plynů, hladina podzemní vody atd.);
• orografický(reliéf, expozice svahu, strmost svahu, převýšení, nadmořská výška);
• hydrografický(průhlednost vody, tekutost, průtok, teplota, kyselost, složení plynu, obsah minerálních a organických látek atd.);
• chemikálie(plynové složení atmosféry, slané složení vody);
• pyrogenní(vystavení ohni).

2. - souhrn vztahů mezi živými organismy, jakož i jejich vzájemné vlivy na stanoviště. Vliv biotických faktorů může být nejen přímý, ale i nepřímý, vyjádřený v úpravě abiotických faktorů (například změny složení půdy, mikroklima pod zápojem lesa apod.). Mezi biotické faktory patří:

• fytogenní(vliv rostlin na sebe a na prostředí);
• zoogenní(vliv zvířat na sebe a na prostředí).

3. odrážejí intenzivní vliv člověka (přímo) nebo lidských činností (nepřímo) na životní prostředí a živé organismy. Mezi takové faktory patří všechny formy lidské činnosti a lidské společnosti, které vedou ke změnám v přírodě jako stanovišti pro jiné druhy a přímo ovlivňují jejich životy. Každý živý organismus je ovlivňován neživou přírodou, organismy jiných druhů včetně člověka a má zase vliv na každou z těchto složek.

Vliv antropogenních faktorů v přírodě může být buď vědomý, náhodný, nebo nevědomý. Člověk, orající panenskou a ladem ležící půdu, vytváří zemědělskou půdu, množí vysoce produktivní a nemocem odolné formy, některé druhy rozšiřuje a jiné ničí. Tyto vlivy (vědomé) jsou často negativní, např. bezmyšlenkovité přesídlení mnoha zvířat, rostlin, mikroorganismů, predátorská likvidace řady druhů, znečištění životního prostředí atp.

Biotické faktory prostředí se projevují prostřednictvím vztahů organismů patřících do stejného společenství. V přírodě je mnoho druhů úzce propojeno a jejich vzájemné vztahy jakožto složky životního prostředí mohou být extrémně složité. Pokud jde o vazby mezi komunitou a okolním anorganickým prostředím, jsou vždy obousměrné, vzájemné. Povaha lesa tedy závisí na odpovídajícím typu půdy, ale půda samotná vzniká z velké části vlivem lesa. Podobně teplotu, vlhkost a světlo v lese určuje vegetace, ale převládající klimatické podmínky zase ovlivňují společenstvo organismů žijících v lese.

Vliv faktorů prostředí na organismus

Vliv prostředí je organismy vnímán prostřednictvím faktorů prostředí tzv životního prostředí. Je třeba poznamenat, že environmentální faktor je pouze měnící se prvek prostředí, způsobující v organismech, když se znovu změní, adaptivní ekologické a fyziologické reakce, které jsou dědičně fixovány v procesu evoluce. Dělí se na abiotické, biotické a antropogenní (obr. 1).

Pojmenovávají celý soubor faktorů v anorganickém prostředí, které ovlivňují život a rozšíření živočichů a rostlin. Mezi nimi jsou: fyzikální, chemické a edafické.

Fyzikální faktory - ty, jejichž zdrojem je fyzikální stav nebo jev (mechanický, vlnový atd.). Například teplota.

Chemické faktory- ty, které pocházejí z chemického složení prostředí. Například slanost vody, obsah kyslíku atd.

Edafické (neboli půdní) faktory jsou souborem chemických, fyzikálních a mechanických vlastností půd a hornin, které ovlivňují jak organismy, pro které jsou biotopem, tak kořenový systém rostlin. Například vliv živin, vlhkosti, struktury půdy, obsahu humusu atp. na růst a vývoj rostlin.

Rýže. 1. Schéma vlivu biotopu (prostředí) na organismus

— faktory lidské činnosti ovlivňující přírodní prostředí (hydrosféra, eroze půdy, ničení lesů atd.).

Limitující (limitující) faktory prostředí Jedná se o faktory, které omezují vývoj organismů z důvodu nedostatku nebo přebytku živin oproti potřebě (optimální obsah).

Při pěstování rostlin při různých teplotách tedy bude bod, ve kterém dojde k maximálnímu růstu optimální. Nazývá se celý teplotní rozsah, od minima po maximum, při kterém je ještě možný růst rozsah stability (vytrvalost), nebo tolerance. Body, které to omezují, tzn. maximální a minimální teploty vhodné pro život jsou limity stability. Mezi optimální zónou a limity stability, jak se k nim blíží, rostlina zažívá rostoucí stres, tzn. mluvíme o tom o stresových zónách nebo zónách útlaku, v rozsahu stability (obr. 2). Jak se pohybujete po stupnici od optima dále dolů a nahoru, stres nejen zesiluje, ale při dosažení hranic odolnosti těla nastává jeho smrt.

Rýže. 2. Závislost působení faktoru prostředí na jeho intenzitě

Pro každý druh rostliny nebo živočicha tedy existuje optimum, stresové zóny a limity stability (nebo odolnosti) ve vztahu ke každému environmentálnímu faktoru. Když je faktor blízko hranic únosnosti, může organismus existovat většinou jen krátkou dobu. V užším okruhu podmínek je možná dlouhodobá existence a růst jedinců. V ještě užším rozsahu dochází k rozmnožování a druh může existovat neomezeně dlouho. Typicky, někde uprostřed rozsahu odolnosti jsou podmínky, které jsou nejpříznivější pro život, růst a reprodukci. Tyto podmínky se nazývají optimální, ve kterých jsou jedinci daného druhu nejvíce fit, tzn. zanechat největší počet potomků. V praxi je obtížné takové stavy identifikovat, takže optimum je obvykle určeno jednotlivými vitálními znaky (rychlost růstu, přežití atd.).

Přizpůsobování spočívá v přizpůsobení těla podmínkám prostředí.

Schopnost adaptace je jednou z hlavních vlastností života vůbec, zajišťující možnost jeho existence, schopnost organismů přežít a rozmnožovat se. Adaptace se projevují na různých úrovních – od biochemie buněk a chování jednotlivých organismů až po strukturu a fungování společenstev a ekologických systémů. Všechny adaptace organismů na existenci v různých podmínkách byly vyvinuty historicky. Výsledkem bylo vytvoření seskupení rostlin a zvířat specifických pro každou zeměpisnou oblast.

Adaptace mohou být morfologické, kdy se mění struktura organismu, dokud nevznikne nový druh, a fyziologický, kdy dochází ke změnám ve fungování těla. S morfologickými adaptacemi úzce souvisí adaptivní zbarvení živočichů, schopnost jej měnit v závislosti na světle (platýs, chameleon aj.).

Široce známými příklady fyziologické adaptace jsou zimní hibernace zvířat, sezónní migrace ptáků.

Pro organismy jsou velmi důležité behaviorální adaptace. Například instinktivní chování určuje činnost hmyzu a nižších obratlovců: ryb, obojživelníků, plazů, ptáků atd. Toto chování je geneticky naprogramováno a zděděno (vrozené chování). Patří sem: způsob budování hnízda u ptáků, páření, výchova potomků atd.

Existuje také získaný příkaz, který jedinec obdrží v průběhu svého života. Vzdělání(nebo učení se) - hlavní způsob přenosu získaného chování z jedné generace na druhou.

Schopnost jedince řídit své kognitivní schopnosti přežít nečekané změny ve svém prostředí je inteligence. Role učení a inteligence v chování se zvyšuje se zlepšováním nervového systému – nárůstem mozkové kůry. Pro lidi je to určující mechanismus evoluce. Schopnost druhů přizpůsobit se určitému rozsahu environmentálních faktorů je označena pojmem ekologická mystika druhu.

Kombinovaný účinek faktorů prostředí na tělo

Faktory prostředí obvykle nepůsobí jeden po druhém, ale komplexně. Účinek jednoho faktoru závisí na síle vlivu ostatních. Kombinace různých faktorů má znatelný vliv na optimální životní podmínky organismu (viz obr. 2). Působení jednoho faktoru nenahrazuje působení jiného. Při komplexním vlivu prostředí však lze často pozorovat „substituční efekt“, který se projevuje podobností výsledků vlivu různých faktorů. Světlo tedy nelze nahradit přebytkem tepla nebo nadbytkem oxidu uhličitého, ale ovlivněním změn teplot je možné zastavit například fotosyntézu rostlin.

Při komplexním působení prostředí je vliv různých faktorů na organismy nestejný. Lze je rozdělit na hlavní, doprovodné a vedlejší. Hlavní faktory jsou různé pro různé organismy, i když žijí na stejném místě. Roli vedoucího faktoru v různých fázích života organismu může hrát ten či onen prvek prostředí. Například v životě mnoha kulturních rostlin, jako jsou obiloviny, je hlavním faktorem v období klíčení teplota, v období rašení a květu - vlhkost půdy a během období zrání - množství živin a vlhkost vzduchu. Role vedoucího faktoru se může v různých obdobích roku měnit.

Vedoucí faktor může být odlišný pro stejný druh žijící v různých fyzických a geografických podmínkách.

Pojem vedoucích faktorů by neměl být zaměňován s pojmem. Faktor, jehož úroveň se z kvalitativního nebo kvantitativního hlediska (nedostatek nebo přebytek) blíží limitům odolnosti daného organismu, nazývané omezující. Působení limitujícího faktoru se projeví i v případě, kdy jsou ostatní faktory prostředí příznivé nebo dokonce optimální. Jako limitující faktory mohou působit jak vedoucí, tak sekundární faktory prostředí.

Koncept limitujících faktorů zavedl v roce 1840 chemik 10. Liebig. Při studiu vlivu obsahu různých chemických prvků v půdě na růst rostlin formuloval princip: „Látka nacházející se v minimu kontroluje výnos a určuje velikost a stabilitu posledně jmenovaného v průběhu času. Tento princip je známý jako Liebigův zákon minima.

Limitujícím faktorem může být nejen nedostatek, jak upozornil Liebig, ale také nadbytek faktorů, jako je například teplo, světlo a voda. Jak bylo uvedeno dříve, organismy se vyznačují ekologickými minimy a maximy. Rozsah mezi těmito dvěma hodnotami se obvykle nazývá meze stability nebo tolerance.

Obecně složitost vlivu faktorů prostředí na organismus odráží zákon tolerance V. Shelforda: nepřítomnost či nemožnost blahobytu je dána nedostatkem nebo naopak nadbytkem některého z řady faktorů, tzv. jehož hladina se může blížit limitům tolerovaným daným organismem (1913). Tyto dvě meze se nazývají meze tolerance.

Byly provedeny četné studie o „ekologii tolerance“, díky nimž byly známy limity existence mnoha rostlin a zvířat. Takovým příkladem je vliv látek znečišťujících ovzduší na lidský organismus (obr. 3).

Rýže. 3. Vliv látek znečišťujících ovzduší na lidský organismus. Max - maximální vitální aktivita; Dodatečná - přípustná životně důležitá činnost; Opt je optimální (neovlivňující životní činnost) koncentrace škodlivé látky; MPC je maximální přípustná koncentrace látky, která významně nemění životně důležitou aktivitu; Roky - smrtelná koncentrace

Koncentrace ovlivňujícího faktoru (škodlivé látky) na Obr. 5.2 je označeno symbolem C. Při hodnotách koncentrace C = C let člověk zemře, ale při výrazně nižších hodnotách C = C MPC dojde k nevratným změnám v jeho těle. V důsledku toho je rozsah tolerance přesně omezen hodnotou C MPC = C limit. Proto musí být Cmax stanovena experimentálně pro každou znečišťující látku nebo jakoukoli škodlivou chemickou sloučeninu a její Cmax nesmí být překročena ve specifickém prostředí (životním prostředí).

Při ochraně životního prostředí je to důležité horní hranice odporu těla na škodlivé látky.

Skutečná koncentrace znečišťující látky C aktuální by tedy neměla překročit C maximální přípustnou koncentraci (C fact ≤ C maximální přípustná hodnota = C lim).

Hodnota konceptu limitujících faktorů (Clim) je v tom, že dává ekologovi výchozí bod při studiu složitých situací. Pokud je organismus charakterizován širokým rozsahem tolerance vůči faktoru, který je relativně konstantní, a je přítomen v prostředí v mírném množství, pak je nepravděpodobné, že by takový faktor byl omezující. Naopak, pokud je známo, že určitý organismus má úzký rozsah tolerance k nějakému variabilnímu faktoru, pak je to právě tento faktor, který si zaslouží pečlivé prostudování, protože může být limitující.