A környezeti hőmérséklet, mint környezeti tényező. A fény, mint környezeti tényező

A hőmérséklet a legfontosabb környezeti tényező. A hőmérséklet óriási hatással van az élőlények életének számos aspektusára, elterjedési földrajzukra, szaporodásukra és az élőlények egyéb biológiai tulajdonságaira, amelyek főként a hőmérséklettől függenek. Tartomány, azaz Az élet létezésének hőmérsékleti határai körülbelül -200°C és +100°C között mozognak, és a baktériumokat néha 250°C-os meleg forrásokban is kimutatták. A valóságban a legtöbb élőlény még szűkebb hőmérsékleti tartományban is képes életben maradni.

Bizonyos típusú mikroorganizmusok, főként baktériumok és algák, képesek élni és szaporodni forró forrásokban a forrásponthoz közeli hőmérsékleten. A meleg forrásbaktériumok felső hőmérsékleti határa körülbelül 90°C. A hőmérséklet változékonysága környezetvédelmi szempontból nagyon fontos.

Bármely faj csak egy bizonyos hőmérsékleti tartományban, az úgynevezett maximális és minimum halálos hőmérsékleten tud élni. Ezeken a kritikus hőmérsékleti szélsőségeken, hidegen vagy melegen túl a szervezet elpusztul. Valahol közöttük van egy optimális hőmérséklet, amelyen az összes szervezet, az élő anyag egészének létfontosságú tevékenysége aktív.

Az élőlények hőmérsékleti viszonyokkal szembeni tűrőképessége alapján euritermikusra és stenotermikusra osztják, azaz. képes elviselni a tág vagy szűk határokon belüli hőmérséklet-ingadozást. Például a zuzmók és sok baktérium különböző hőmérsékleteken élhet, vagy a trópusi övezetek orchideái és más hőszerető növényei szűkületesek.

Egyes állatok képesek állandó testhőmérsékletet fenntartani, függetlenül a környezeti hőmérséklettől. Az ilyen szervezeteket homeotermikusnak nevezik. Más állatok testhőmérséklete a környezeti hőmérséklettől függően változik. Ezeket poikilotermikusnak nevezik. Az élőlények hőmérsékleti viszonyokhoz való alkalmazkodásának módszerétől függően két ökológiai csoportra oszthatók: kriofilek - hideghez, alacsony hőmérséklethez alkalmazkodó szervezetek; termofilek – vagy hőszeretők.

Allen szabálya- D. Allen által 1877-ben megalkotott ökogeográfiai szabály. E szabály szerint a hasonló életmódot folytató homeoterm (melegvérű) állatok rokon formái közül a hidegebb éghajlaton élők viszonylag kisebb kiálló testrészekkel rendelkeznek: fülek, lábak, farok stb.

A kiálló testrészek csökkentése a test relatív felületének csökkenéséhez vezet, és elősegíti a hőmegtakarítást.

Példa erre a szabályra a Canine család különböző régióiból származó képviselői. A legkisebb (testhosszhoz viszonyítva) füle és kevésbé megnyúlt pofa ebben a családban a sarki rókánál található (terület: sarkvidék), a legnagyobb fülek és keskeny, hosszúkás pofa pedig a feneki rókánál (terület: Szahara).

Ez a szabály az emberi populációkra is érvényes: a legrövidebb (testmérethez viszonyítva) orr, kar és láb az eszkimó-aleut népekre (eszkimók, inuitok), a leghosszabb karok és lábak pedig a szőrmékre és tuszikra jellemzőek.

Bergman szabálya- egy ökoföldrajzi szabály, amelyet 1847-ben fogalmazott meg Karl Bergmann német biológus. A szabály kimondja, hogy a homeoterm (melegvérű) állatok hasonló formái közül a legnagyobbak azok, amelyek hidegebb éghajlaton élnek - magas szélességi körökben vagy a hegyekben. Ha vannak olyan közeli rokon fajok (például azonos nemzetséghez tartozó fajok), amelyek táplálkozási szokásaikban és életmódjukban nem különböznek jelentősen, akkor a nagyobb fajok is előfordulnak súlyosabb (hideg) éghajlaton.

A szabály azon a feltételezésen alapul, hogy az endoterm fajtákban a teljes hőtermelés a test térfogatától, a hőátadás sebessége pedig a felületétől függ. Az élőlények méretének növekedésével a test térfogata gyorsabban növekszik, mint a felszíne. Ezt a szabályt először kísérletileg tesztelték különböző méretű kutyákon. Kiderült, hogy a kistestű kutyák hőtermelése nagyobb egységnyi tömegre vetítve, de mérettől függetlenül szinte állandó marad egységnyi felületre vetítve.

Valójában Bergmann szabálya gyakran teljesül mind ugyanazon a fajon belül, mind a közeli rokon fajok között. Például a Távol-Keletről származó tigris amur alakja nagyobb, mint az Indonéziából származó szumátrai alak. Az északi farkas alfajok átlagosan nagyobbak, mint a déliek. A medvenemzetség közeli rokon fajai közül a legnagyobbak az északi szélességi körökben élnek (jegesmedve, barnamedve a Kodiak-szigetről), a legkisebb fajok (például a szemüveges medve) pedig meleg éghajlatú területeken élnek.

Ugyanakkor ezt a szabályt gyakran kritizálták; Megállapították, hogy nem lehet általános jellegű, hiszen az emlősök és madarak méretét a hőmérsékleten kívül sok egyéb tényező is befolyásolja. Ráadásul a zord klímához való alkalmazkodás populáció- és fajszinten gyakran nem a testméret változásával, hanem a belső szervek méretének megváltozásával (a szív és a tüdő méretének növekedésével) vagy biokémiai alkalmazkodással történik. Figyelembe véve ezt a kritikát, hangsúlyozni kell, hogy Bergman szabálya statisztikai jellegű, és minden más egyenlőség mellett egyértelműen megmutatja hatását.

Valójában sok kivétel van e szabály alól. Így a legkisebb gyapjas mamutfajt Wrangel sarki szigetéről ismerjük; sok erdei farkas alfaj nagyobb, mint a tundra farkas (például a Kenai-félszigetről kihalt alfaj; feltételezhető, hogy nagy méretük előnyt jelenthet ezeknek a farkasoknak a félszigeten élő nagy jávorszarvas vadászatánál). Az Amuron élő leopárd távol-keleti alfaja lényegesen kisebb, mint az afrikai. A megadott példákban az összehasonlított formák életmódjukban különböznek (szigeti és kontinentális populációk; tundra alfajok, kisebb prédákkal táplálkozó, és erdei alfajok, nagyobb zsákmányokkal táplálkoznak).

Az emberrel kapcsolatban a szabály bizonyos mértékig alkalmazható (például a törpetörzsek láthatóan többször és egymástól függetlenül jelentek meg különböző trópusi éghajlatú területeken); azonban a helyi táplálkozás és szokások különbségei, a migráció és a populációk közötti genetikai sodródás korlátozza ennek a szabálynak az alkalmazhatóságát.

Gloger szabálya az, hogy a homeoterm (melegvérű) állatok rokon formái (egyazon faj különböző rasszok vagy alfajai, rokon fajok) közül a meleg és párás éghajlaton élők világosabb színűek, mint a hideg és száraz éghajlaton élők. Konstantin Gloger (Gloger C. W. L.; 1803-1863) lengyel és német ornitológus alapította 1833-ban.

Például a legtöbb sivatagi madárfaj fakóbb színű, mint a szubtrópusi és trópusi erdőkből származó rokonaik. A Gloger-szabály mind az álcázás megfontolásaival, mind az éghajlati viszonyok pigmentszintézisre gyakorolt ​​hatásával magyarázható. A Gloger-szabály bizonyos mértékig a hipokilotermiás (hidegvérű) állatokra is vonatkozik, különösen a rovarokra.

A páratartalom mint környezeti tényező

Kezdetben minden élőlény vízi volt. Miután meghódították a földet, nem veszítették el a víztől való függőségüket. A víz minden élő szervezet szerves része. A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége. Nedvesség és víz nélkül nincs élet.

A páratartalom a levegő vízgőztartalmát jellemző paraméter. Az abszolút páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége, amely a hőmérséklettől és a nyomástól függ. Ezt a mennyiséget relatív páratartalomnak nevezzük (azaz a levegőben lévő vízgőz mennyiségének a telített gőzmennyiséghez viszonyított aránya bizonyos hőmérsékleti és nyomási feltételek mellett.)

A természetben a páratartalom napi ritmusa van. A páratartalom függőlegesen és vízszintesen ingadozik. Ez a tényező a fény és a hőmérséklet mellett nagy szerepet játszik az élőlények aktivitásának és eloszlásának szabályozásában. A páratartalom a hőmérséklet hatását is módosítja.

Fontos környezeti tényező a légszárítás. A levegő szárító hatása különösen a szárazföldi élőlényeknél nagy jelentőséggel bír. Az állatok azáltal alkalmazkodnak, hogy védett helyekre költöznek, és éjszaka aktív életmódot folytatnak.

A növények felszívják a vizet a talajból, és szinte az összes (97-99%) elpárolog a leveleken keresztül. Ezt a folyamatot transzpirációnak nevezik. A párolgás lehűti a leveleket. A párolgásnak köszönhetően az ionok a talajon keresztül a gyökerekhez, az ionok a sejtek között szállítódnak stb.

Bizonyos mennyiségű nedvesség feltétlenül szükséges a szárazföldi élőlények számára. Sokan közülük 100%-os relatív páratartalom szükséges a normál működéshez, és éppen ellenkezőleg, egy normál állapotban lévő szervezet nem tud sokáig élni abszolút száraz levegőn, mert folyamatosan veszít vizet. A víz az élő anyag elengedhetetlen része. Ezért egy bizonyos mennyiségű víz elvesztése halálhoz vezet.

A száraz éghajlaton élő növények a morfológiai változások és a vegetatív szervek, különösen a levelek csökkenése révén alkalmazkodnak.

A szárazföldi állatok is alkalmazkodnak. Sokan közülük vizet isznak, mások folyékony vagy gőz formájában szívják fel a testen keresztül. Például a legtöbb kétéltű, néhány rovar és atka. A legtöbb sivatagi állat soha nem iszik, szükségleteit táplálékkal ellátott vízből elégíti ki. Más állatok vízhez jutnak a zsírok oxidációja során.

A víz feltétlenül szükséges az élő szervezetek számára. Ezért az élőlények szükségleteiktől függően terjednek el élőhelyükön: a vízi élőlények folyamatosan vízben élnek; A hidrofiták csak nagyon nedves környezetben élhetnek.

Ökológiai vegyérték szempontjából a hidrofiták és a higrofiták a sztenogyrok csoportjába tartoznak. A páratartalom nagymértékben befolyásolja az élőlények életfunkcióit, például a 70%-os relatív páratartalom nagyon kedvező volt a nőstény vándorsáskák szántóföldi éréséhez és termékenységéhez. Sikeres szaporításuk esetén számos országban óriási gazdasági károkat okoznak a termésben.

Az élőlények elterjedésének ökológiai értékeléséhez az éghajlati szárazság mutatóját használják. A szárazság szelektív tényezőként szolgál az élőlények ökológiai osztályozásában.

Így a helyi éghajlat páratartalmi jellemzőitől függően a szervezetfajok ökológiai csoportokba oszlanak:

1. A hidatofiták vízi növények.

2. A hidrofiták szárazföldi-vízi növények.

3. Higrofiták - magas páratartalom mellett élő szárazföldi növények.

4. A mezofiták olyan növények, amelyek átlagos nedvességgel nőnek

5. A xerofiták olyan növények, amelyek nem elegendő nedvességgel nőnek. Ők viszont a következőkre oszlanak: pozsgás növények - zamatos növények (kaktuszok); A szklerofiták keskeny és kis levelű, csövekbe tekert növények. Euxerofitákra és stypaxerofitákra is oszthatók. Az euxerofiták sztyeppei növények. A stypaxerophytes keskeny levelű gyepfűfélék (tollfű, csenkesz, tonkonogo stb.) csoportja. A mezofiták viszont mezohigrofitákra, mezoxerofitákra stb.

Bár a páratartalom kisebb jelentőségű, mint a hőmérséklet, mégis az egyik fő környezeti tényező. Az élő természet történetének nagy részében a szerves világot kizárólag a vízi élőlények képviselték. Az élőlények túlnyomó többségének szerves része a víz, és szinte mindegyikük vízi környezetet igényel az ivarsejtek szaporodásához vagy egyesüléséhez. A szárazföldi állatok kénytelenek mesterséges vízi környezetet teremteni szervezetükben a megtermékenyítéshez, és ez utóbbi belsővé válásához vezet.

A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége. Gram per köbméterben fejezhető ki.

A fény, mint környezeti tényező. A fény szerepe az élőlények életében

A fény az energia egyik formája. A termodinamika első törvénye vagy az energiamegmaradás törvénye szerint az energia egyik formából a másikba változhat. E törvény szerint az organizmusok egy termodinamikai rendszer, amely folyamatosan energiát és anyagot cserél a környezettel. A Föld felszínén élő szervezetek energiaáramlásnak vannak kitéve, főként a napenergiának, valamint a kozmikus testek hosszú hullámú hősugárzásának.

Mindkét tényező meghatározza a környezet éghajlati viszonyait (hőmérséklet, vízpárolgási sebesség, levegő és víz mozgása). A napfény 2 cal energiával esik a bioszférára az űrből. 1 cm 2 -rel 1 perc alatt. Ez az úgynevezett szoláris állandó. Ez a fény a légkörön áthaladva meggyengül, és energiájának legfeljebb 67%-a érheti el a Föld felszínét tiszta délben, pl. 1,34 cal. cm 2 -enként 1 perc alatt. A felhőtakarón, a vízen és a növényzeten áthaladva a napfény tovább gyengül, és a benne lévő energia eloszlása ​​a spektrum különböző részein jelentősen megváltozik.

A napfény és a kozmikus sugárzás csillapításának mértéke a fény hullámhosszától (frekvenciájától) függ. A 0,3 mikronnál kisebb hullámhosszú ultraibolya sugárzás szinte nem halad át az ózonrétegen (kb. 25 km magasságban). Az ilyen sugárzás veszélyes az élő szervezetre, különösen a protoplazmára.

Az élő természetben a fény az egyetlen energiaforrás, a baktériumok kivételével minden növény fotoszintetizál, pl. szerves anyagokat szintetizálnak szervetlen anyagokból (azaz vízből, ásványi sókból és CO-Az élő természetben a fény az egyetlen energiaforrás, minden növény, kivéve a baktériumokat 2 - sugárzó energiát használ fel az asszimiláció során). Minden élőlény táplálkozása a szárazföldi fotoszintetikus szervezetektől függ, pl. klorofillt hordozó növények.

A fény mint környezeti tényező 0,40-0,75 mikron hullámhosszú ultraibolya sugárzásra és ennél nagyobb hullámhosszú infravörösre oszlik.

Ezeknek a tényezőknek a hatása az élőlények tulajdonságaitól függ. Minden élőlénytípus egy adott fényhullámhosszhoz alkalmazkodik. Egyes élőlénytípusok alkalmazkodtak az ultraibolya sugárzáshoz, míg mások az infravörös sugárzáshoz.

Egyes organizmusok képesek különbséget tenni a hullámhosszok között. Speciális fényérzékelő rendszerük és színlátásuk van, ami nagy jelentőséggel bír az életükben. Sok rovar érzékeny a rövidhullámú sugárzásra, amit az ember nem érzékel. A lepkék jól érzékelik az ultraibolya sugarakat. A méhek és madarak pontosan meghatározzák helyüket és navigálni a terepen még éjszaka is.

Az élőlények a fényintenzitásra is erősen reagálnak. Ezen jellemzők alapján a növényeket három ökológiai csoportra osztják:

1. Fénykedvelő, naprajongó vagy heliofiták - amelyek csak a napsugarak hatására képesek normálisan fejlődni.

2. Az árnyékszerető növények vagy sciofiták az erdők alsóbb rétegeinek növényei és a mélytengeri növények, például a gyöngyvirágok és mások.

A fényintenzitás csökkenésével a fotoszintézis is lelassul. Minden élő szervezet rendelkezik érzékenységi küszöbértékkel a fényintenzitásra, valamint más környezeti tényezőkre. A különböző élőlények eltérő érzékenységi küszöbértékkel rendelkeznek a környezeti tényezőkkel szemben. Például az intenzív fény gátolja a Drosophila legyek fejlődését, akár halálukat is okozza. A csótányok és más rovarok nem szeretik a fényt. A legtöbb fotoszintetikus növényben alacsony fényintenzitás mellett a fehérjeszintézis gátolt, állatokban pedig a bioszintézis folyamatok.

3. Árnyéktűrő vagy fakultatív heliofiták. Árnyékban és fényben is jól fejlődő növények. Az állatokban az organizmusok ezen tulajdonságait fényszeretőnek (fotofileknek), árnyékszeretőnek (fotofóbnak), eurifóbnak - szűkületnek nevezik.

Környezeti vegyérték

az élő szervezet alkalmazkodóképességének mértéke a környezeti feltételek változásaihoz. E.v. fajtulajdonságot képvisel. Mennyiségileg kifejeződik azon környezeti változások köre, amelyeken belül egy adott faj normális élettevékenységet folytat. E.v. mind a faj egyedi környezeti tényezőkre adott reakciója, mind pedig a tényezők együttese vonatkozásában tekinthető.

Az első esetben azokat a fajokat, amelyek tolerálják a befolyásoló tényező erősségének nagymértékű változását, egy kifejezéssel jelöljük, amely ennek a faktornak a nevéből áll az „eury” előtaggal (eurythermal - a hőmérséklet hatásával kapcsolatban, eurihalin - kapcsolatban sótartalomra, eurybatherous - a mélységhez viszonyítva stb.); az ebben a faktorban csak kis változásokhoz alkalmazkodó fajokat hasonló kifejezéssel jelölik a „steno” előtaggal (stenoterm, stenohaline stb.). Faj széles E. v. faktorok komplexumával kapcsolatban eurybiontoknak (lásd Eurybionts) nevezik őket, ellentétben a stenobiontokkal (Lásd: Stenobionts), amelyeknek alacsony az alkalmazkodóképessége. Mivel az eurybionticitás sokféle élőhely benépesítését teszi lehetővé, a stenobionticitás pedig élesen leszűkíti a faj számára megfelelő élőhelyek körét, ezt a két csoportot gyakran nevezik eury- vagy stenotopikusnak.

Eurybionták, állati és növényi szervezetek, amelyek képesek létezni a környezeti feltételek jelentős változásai mellett. Például a tengeri part menti övezet lakói apály idején rendszeres száradást, nyáron erős melegedést, télen pedig lehűlést és néha fagyást (eurytermikus állatok) viselnek el; A folyótorkolatok lakói kibírják. a víz sótartalmának ingadozása (eurihalin állatok); számos állat létezik a hidrosztatikus nyomás széles tartományában (euribátok). A mérsékelt szélességi körök számos szárazföldi lakója képes ellenállni a nagy szezonális hőmérséklet-ingadozásoknak.

A faj eurybiontizmusát növeli az a képesség, hogy elviselik a kedvezőtlen körülményeket anabiózis állapotában (sok baktérium, sok növény spórája és magja, hideg és mérsékelt szélességi szélességi kifejlett évelő növények, édesvízi szivacsok és bryozoák telelő bimbói, elágazó tojások rákfélék, kifejlett tardigrádok és néhány rotifer stb.) vagy hibernáció (egyes emlősök).

CSETVERIKOV SZABÁLYA, Krom szerint általában a természetben az élő szervezetek minden típusát nem egyedi elszigetelt egyedek képviselik, hanem az egyének-populációk számának (néha nagyon nagy) aggregátumai. Tenyésztő: S. S. Chetverikov (1903).

Kilátás- ez egy történelmileg kialakult, morfo-fiziológiai tulajdonságaikban hasonló egyedpopulációk összessége, amelyek képesek egymással szabadon keresztezni és termékeny utódokat létrehozni, egy bizonyos területet elfoglalva. Az élőlények minden faja jellemző tulajdonságok és tulajdonságok összességével írható le, amelyeket a faj jellemzőinek nevezünk. A faj azon jellemzőit, amelyek alapján az egyik faj megkülönböztethető a másiktól, fajkritériumnak nevezzük.

A leggyakrabban használt hét általános kritérium az űrlaphoz:

1. Sajátos szerveződéstípus: jellemző tulajdonságok összessége, amelyek lehetővé teszik egy adott faj egyedeinek megkülönböztetését egy másik faj egyedeitől.

2. Földrajzi bizonyosság: egy faj egyedeinek létezése a földgömb egy meghatározott helyén; elterjedés - az a terület, ahol egy adott faj egyedei élnek.

3. Ökológiai biztonság: egy faj egyedei a fizikai környezeti tényezők meghatározott értéktartományában élnek, mint például a hőmérséklet, páratartalom, nyomás stb.

4. Differenciálás: egy faj kisebb egyedcsoportokból áll.

5. Diszkrétség: egy adott faj egyedeit egy gap - hiatus választja el a másik egyedeitől A hiátust olyan izoláló mechanizmusok hatása határozza meg, mint például a szaporodási időbeli eltérések, a specifikus viselkedési reakciók alkalmazása, a hibridek sterilitása stb.

6. Reprodukálhatóság: az egyedek szaporodása történhet ivartalanul (alacsony a variabilitás mértéke) és ivarosan (a variabilitás mértéke nagy, mivel minden élőlény egyesíti az apa és az anya tulajdonságait).

7. A számok bizonyos szintje: a számok periodikus (élethullámok) és nem periodikus változásokon mennek keresztül.

Bármely faj egyedei rendkívül egyenetlenül oszlanak el a térben. Például a csalán elterjedési területén belül csak nedves, árnyékos, termékeny talajú helyeken fordul elő, bozótost képez a folyók, patakok árterében, tavak környékén, mocsarak szélein, vegyes erdőkben és cserjés bozótokban. Erdőszéleken, réteken és mezőkön találhatók az európai vakondtelepek, amelyek jól láthatóak a földdombokon. Alkalmas az életre
Bár az élőhelyek gyakran megtalálhatók a tartományon belül, nem fedik le a teljes elterjedési területet, ezért e faj egyedei nem találhatók meg más részein. Nincs értelme fenyvesben csalánt, mocsárban vakondot keresni.

Így egy faj egyenetlen eloszlása ​​a térben a „sűrűség szigetei”, „kondenzációi” formájában fejeződik ki. Azok a területek, ahol e faj viszonylag nagy elterjedésű, váltakoznak alacsony abundanciájú területekkel. Az egyes fajok populációjának ilyen „sűrűségi központjait” populációknak nevezzük. A populáció egy adott faj egyedeinek gyűjteménye, amelyek egy adott térben (elterjedési területének egy részén) hosszú ideig (nagy számú generáción át) laknak, és elszigetelődnek más hasonló populációktól.

A szabad átkelés (panmixia) gyakorlatilag a lakosságon belül történik. Más szóval, a populáció olyan egyének csoportja, amelyek szabadon egyesülnek, hosszú ideig élnek egy bizonyos területen, és viszonylag elszigeteltek a többi hasonló csoporttól. A faj tehát populációk halmaza, a populáció pedig egy faj szerkezeti egysége.

Különbség a populáció és a faj között:

1) a különböző populációk egyedei szabadon kereszteződnek egymással,

2) a különböző populációk egyedei alig különböznek egymástól,

3) nincs rés két szomszédos populáció között, azaz fokozatos átmenet van közöttük.

A specifikáció folyamata. Tételezzük fel, hogy egy adott faj a táplálkozási mintája által meghatározott bizonyos élőhelyet foglal el. Az egyedek közötti eltérés következtében a hatótáv növekszik. Az új élőhely különböző tápláléknövényekkel, fizikai és kémiai tulajdonságokkal stb. rendelkező területeket tartalmaz majd. Az élőhely különböző részein található egyedek populációkat alkotnak. A jövőben a populációk egyedei közötti egyre növekvő különbségek következtében egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy az egyik populáció egyedei valamiben különböznek egy másik populáció egyedeitől. A népesség-divergencia folyamata zajlik. Mindegyikben felhalmozódnak a mutációk.

A terület helyi részének bármely faj képviselője helyi populációt alkot. Az élőhely életkörülményeit tekintve homogén területeihez kapcsolódó helyi populációk összessége ökológiai populációt alkot. Tehát, ha egy faj réten és erdőben él, akkor a gumi- és réti populációiról beszélnek. A fajok elterjedési területén belüli olyan populációkat, amelyek meghatározott földrajzi határokhoz kapcsolódnak, földrajzi populációknak nevezzük.
A népesség mérete és határai drámaian változhatnak. A tömeges szaporodás kitörése során a faj nagyon széles körben elterjed, és óriási populációk keletkeznek.

Alfajnak nevezzük a stabil jellemzőkkel rendelkező földrajzi populációk összességét, amelyek képesek keresztezni és termékeny utódokat létrehozni. Darwin azt mondta, hogy az új fajok kialakulása a fajtákon (alfajokon) keresztül történik.

Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a természetben gyakran hiányzik néhány elem.
Az egyes alfajok egyedeiben fellépő mutációk önmagukban nem vezethetnek új fajok kialakulásához. Az ok abban rejlik, hogy ez a mutáció az egész populációban vándorol, mivel az alfaj egyedei, mint tudjuk, szaporodási szempontból nem elszigeteltek. Ha egy mutáció előnyös, akkor növeli a populáció heterozigótaságát, ha káros, akkor a szelekció egyszerűen elutasítja.

A folyamatosan fellépő mutációs folyamat és a szabad keresztezés eredményeként a mutációk felhalmozódnak a populációkban. I. I. Shmalhausen elmélete szerint az örökletes variabilitás tartaléka jön létre, vagyis a felmerülő mutációk túlnyomó többsége recesszív, és nem fenotípusosan nyilvánul meg. Ha a heterozigóta állapotban a mutációk magas koncentrációját elérjük, lehetségessé válik a recesszív géneket hordozó egyedek keresztezése. Ilyenkor olyan homozigóta egyedek jelennek meg, amelyekben a mutációk már fenotípusosan megnyilvánulnak. Ezekben az esetekben a mutációk már a természetes szelekció irányítása alatt állnak.
De ez még nem döntő a fajképződési folyamat szempontjából, mert a természetes populációk nyitottak, és a szomszédos populációkból folyamatosan idegen gének kerülnek beléjük.

A génáramlás elegendő ahhoz, hogy fenntartsa a génkészletek (az összes genotípus összessége) nagy hasonlóságát az összes helyi populációban. Becslések szerint egy 200 egyedből álló, egyenként 100 000 lókuszból álló populációban az idegen gének miatti génállomány feltöltődése százszor nagyobb, mint a mutációk miatt. Következésképpen egyetlen populáció sem változhat drámaian mindaddig, amíg ki van téve a génáramlás normalizáló hatásának. Egy populációnak a genetikai összetételében bekövetkezett változásokkal szembeni ellenállását a szelekció hatására genetikai homeosztázisnak nevezzük.

Egy populációban a genetikai homeosztázis eredményeként új faj kialakulása nagyon nehéz. Még egy feltételnek teljesülnie kell! Ugyanis a leánypopuláció génállományát el kell különíteni az anyai génállománytól. Az elszigeteltségnek két formája lehet: térbeli és időbeli. A térbeli elszigeteltség különböző földrajzi korlátok miatt következik be, mint például sivatagok, erdők, folyók, dűnék és árterek. Leggyakrabban a térbeli elszigeteltség a folytonos tartomány éles csökkenése és külön zsebekre vagy fülkékre való szétesése miatt következik be.

A népesség gyakran elszigetelődik a vándorlás következtében. Ebben az esetben izolátum populáció jön létre. Mivel azonban egy izolált populáció egyedszáma általában kicsi, fennáll a beltenyésztés veszélye – a beltenyésztéssel járó degeneráció. A térbeli izoláción alapuló specifikációt földrajzinak nevezzük.

Az elszigetelődés átmeneti formája magában foglalja a szaporodás időzítésének megváltoztatását és a teljes életciklusban bekövetkező eltolódásokat. Az ideiglenes elszigeteltségen alapuló fajosítást ökológiainak nevezzük.
A döntő mindkét esetben egy új, a régivel összeegyeztethetetlen genetikai rendszer létrehozása. Az evolúció a speciáció révén valósul meg, ezért mondják, hogy egy faj elemi evolúciós rendszer. A populáció egy elemi evolúciós egység!

Populációk statisztikai és dinamikai jellemzői.

Az élőlényfajok nem egyedként, hanem populációként vagy azok részeként kerülnek be a biocenózisba. A populáció egy faj egy része (azonos faj egyedeiből áll), amely viszonylag homogén teret foglal el, és képes önszabályozni és egy bizonyos számot fenntartani. A megszállt területen belül minden faj populációkra bomlik, ha figyelembe vesszük a környezeti tényezők hatását az egyed szervezetre, akkor a tényező bizonyos szintjén (például hőmérséklet) a vizsgált egyed vagy túlél, vagy meghal. A kép megváltozik, ha ugyanazon faktor hatását vizsgáljuk egyazon fajhoz tartozó organizmuscsoportra.

Egyes egyedek egy meghatározott hőmérsékleten elpusztulnak, vagy csökkentik élettevékenységüket, mások alacsonyabb hőmérsékleten, mások pedig magasabb hőmérsékleten, ezért a populáció egy másik definícióját is megadhatjuk: minden élő szervezet a túlélés érdekében utódok, dinamikus környezeti feltételek mellett a tényezők csoportok vagy populációk formájában léteznek, pl. hasonló öröklődésű, élettársi kapcsolatban élő egyedek gyűjteménye.A populáció legfontosabb jellemzője az általa elfoglalt teljes terület. De egy populáción belül lehetnek olyan csoportok, amelyek különböző okok miatt többé-kevésbé elszigeteltek.

Ezért nehéz a populáció kimerítő definícióját adni az egyes egyedcsoportok közötti elmosódott határok miatt. Minden faj egy vagy több populációból áll, és a populáció tehát egy faj létezési formája, a legkisebb fejlődő egysége. A különböző fajok populációinál az egyedszám csökkentésének elfogadható határai vannak, amelyeken túl a populáció léte lehetetlenné válik. A népességszám kritikus értékeiről nincs pontos adat a szakirodalomban. A megadott értékek ellentmondásosak. Az azonban kétségtelen, hogy minél kisebbek az egyedek, annál magasabbak a számuk kritikus értékei. A mikroorganizmusok esetében ez több millió egyed, a rovaroknál - több tíz és százezer, a nagy emlősöknél pedig több tucat.

A szám nem csökkenhet azon határ alá, amelyen túl a szexuális partnerekkel való találkozás valószínűsége meredeken csökken. A kritikus szám más tényezőktől is függ. Például egyes organizmusok esetében a csoportos életmód (telepek, állományok, csordák) sajátos. A populáción belüli csoportok viszonylag elszigeteltek. Előfordulhatnak olyan esetek, amikor a populáció egésze még mindig meglehetősen nagy, és az egyes csoportok száma a kritikus határok alá csökken.

Például egy perui kormorán kolóniájának (csoportjának) legalább 10 ezer egyedből kell állnia, egy rénszarvascsordának pedig 300-400 fejnek kell lennie. A működési mechanizmusok megértéséhez és a populációk felhasználási problémáinak megoldásához nagyon fontosak a szerkezetükkel kapcsolatos információk. Vannak nemi, életkori, területi és egyéb szerkezeti típusok. Elméleti és alkalmazott vonatkozásban a legfontosabb adatok az életkori szerkezetre vonatkoznak - a különböző életkorú egyének (gyakran csoportokba összevonva) arányára.

Az állatokat a következő korcsoportokra osztják:

Fiatalkorú csoport (gyermekek) szenilis csoport (szenilis csoport, nem vesz részt a szaporodásban)

Felnőtt csoport (reprodukcióval foglalkozó egyének).

Jellemzően a normál populációkat jellemzi a legnagyobb életképesség, amelyben minden korosztály viszonylag egyenletesen képviselteti magát. A regresszív (veszélyeztetett) populációban a szenilis egyedek dominálnak, ami a reproduktív funkciókat megzavaró negatív tényezők jelenlétét jelzi. Sürgős intézkedésekre van szükség ennek az állapotnak az okainak azonosításához és megszüntetéséhez. Az inváziós (invazív) populációkat főként fiatal egyedek képviselik. Életképességük általában nem ad okot aggodalomra, de nagy a valószínűsége a túlzottan nagy egyedszámú járványok kitörésének, mivel az ilyen populációkban nem alakultak ki trofikus és egyéb kapcsolatok.

Különösen veszélyes, ha olyan fajok populációjáról van szó, amelyek korábban hiányoztak a területen. Ilyenkor a populációk általában találnak és foglalnak el egy szabad ökológiai rést és realizálják szaporodási potenciáljukat, számukat intenzíven növelve.Ha a populáció normális, vagy ahhoz közeli állapotban van, az ember ki tudja venni belőle az egyedszámot (állatoknál). ) vagy biomassza (növényekben), amely a kivonások közötti időtartam alatt növekszik. Mindenekelőtt a posztproduktív korú egyedeket (akik befejezték a szaporodást) el kell távolítani. Ha egy bizonyos termék megszerzése a cél, akkor a populációk életkora, neme és egyéb jellemzői a feladathoz igazodnak.

A növényközösségek populációinak kiaknázását (például fakitermelésre) általában a növekedés korhoz kötődő lassulási időszakához (termékfelhalmozódás) időzítik. Ez az időszak általában egybeesik az egységnyi területre eső faanyag maximális felhalmozódásával. A populációra jellemző a nemek aránya is, a hímek és nők aránya nem egyenlő 1:1-gyel. Ismertek olyan esetek, amikor az egyik vagy másik nem éles túlsúlya, a generációk váltakozása a hímek hiányával. Minden populáció összetett térszerkezettel is rendelkezhet (többé-kevésbé nagy hierarchikus csoportokra osztva - a földrajzitól az elemiig (mikropopulációk).

Így, ha a halálozási arány nem függ az egyedek életkorától, akkor a túlélési görbe egy csökkenő vonal (lásd ábra, I. típus). Vagyis az egyedek halála egyenletesen történik ennél a típusnál, a halálozási arány állandó marad az élet során. Az ilyen túlélési görbe azokra a fajokra jellemző, amelyek fejlődése metamorfózis nélkül megy végbe, a születendő utódok kellő stabilitásával. Ezt a típust hidra típusnak szokták nevezni – az egyenes vonalhoz közelítő túlélési görbe jellemzi. Azoknál a fajoknál, amelyeknél a külső tényezők mortalitásban kicsi a szerepe, a túlélési görbét egy bizonyos életkorig enyhe csökkenés jellemzi, amely után a természetes (fiziológiai) mortalitás következtében meredek csökkenés következik be.

A képen látható II. Az ehhez a típushoz közeli túlélési görbe jellege az emberre jellemző (bár az emberi túlélési görbe valamivel laposabb, így az I. és II. típus közé esik). Ezt a típust Drosophila típusnak nevezik: ez az, amit a gyümölcslegyek laboratóriumi körülmények között mutatnak (nem eszik meg a ragadozók). Sok fajra jellemző a magas mortalitás az ontogenezis korai szakaszában. Az ilyen fajoknál a túlélési görbét a fiatalabb életkorok éles csökkenése jellemzi. Azok a személyek, akik túlélik a „kritikus” kort, alacsony mortalitást mutatnak, és idősebb korig élnek. A típust osztriga típusnak nevezik. A képen látható III. A túlélési görbék tanulmányozása nagy érdeklődést mutat az ökológus számára. Lehetővé teszi számunkra annak megítélését, hogy egy adott faj milyen korban a legsebezhetőbb. Ha a termékenységet vagy a halálozást megváltoztató okok hatása a legsérülékenyebb szakaszban jelentkezik, akkor a népesség későbbi fejlődésére gyakorolt ​​hatásuk lesz a legnagyobb. Ezt a mintát figyelembe kell venni a vadászat vagy a kártevőirtás megszervezésénél.

A populációk kor- és nemi szerkezete.

Minden populációt egy bizonyos szervezet jellemez. Az egyedek területi megoszlása, az egyedcsoportok nem, életkor, morfológiai, fiziológiai, viselkedési és genetikai jellemzők szerinti aránya tükrözi a megfelelő népességszerkezet : térbeli, nem, életkor stb. A szerkezet egyrészt a faj általános biológiai tulajdonságai alapján, másrészt abiotikus környezeti tényezők és más fajok populációi hatására alakul ki.

A népességszerkezet tehát adaptív jellegű. Ugyanannak a fajnak a különböző populációi hasonló és sajátos jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek jellemzik élőhelyük sajátos környezeti viszonyait.

Általánosságban elmondható, hogy az egyes egyedek alkalmazkodóképessége mellett bizonyos területeken a populáció csoportos alkalmazkodásának, mint egyedek feletti rendszernek adaptív jellemzői is kialakulnak, ami azt jelzi, hogy a populáció adaptív jellemzői jóval magasabbak, mint az egyedeké. összeállítása azt.

Korösszetétel- fontos egy népesség léte szempontjából. Az élőlények átlagos élettartamát és a különböző életkorú egyedek számának (vagy biomasszájának) arányát a populáció korszerkezete jellemzi. A korstruktúra kialakulása a szaporodási és halandósági folyamatok együttes hatásának eredményeként következik be.

Bármely populációban hagyományosan 3 korosztályt különböztetnek meg:

Előreprodukciós;

Reproduktív;

Reprodukció utáni.

A szaporodás előtti csoportba azok az egyedek tartoznak, akik még nem képesek a szaporodásra. Reproduktív - szaporodásra képes egyedek. Reprodukciós utáni egyedek, akik elvesztették szaporodási képességüket. Ezen időszakok időtartama a szervezet típusától függően nagymértékben változik.

Kedvező feltételek mellett a lakosság minden korcsoportot tartalmaz, és többé-kevésbé stabil korösszetételt tart fenn. A gyorsan növekvő populációkban a fiatal egyedek vannak túlsúlyban, míg a hanyatló populációkban az idősebb egyedek már nem képesek intenzíven szaporodni. Az ilyen populációk nem produktívak és nem elég stabilak.

Vannak olyan típusok, amelyekkel egyszerű korszerkezet közel azonos korú egyedekből álló populációk.

Például egy populáció összes egynyári növénye tavasszal csírakorban van, majd szinte egyidejűleg virágzik, és ősszel magokat hoz.

A fajokban összetett korszerkezet a lakosság több generációja él egyszerre.

Például az elefántok fiatal, érett és idősödő állatokkal rendelkeznek.

A sok generációt magában foglaló (különböző korcsoportú) populációk stabilabbak, és kevésbé érzékenyek a szaporodást vagy a mortalitást egy adott évben befolyásoló tényezők hatására. A szélsőséges körülmények a legsebezhetőbb korcsoportok halálához vezethetnek, de a legrugalmasabbak túlélik és új generációkat szülnek.

Például egy személyt összetett korszerkezetű biológiai fajnak tekintenek. A fajok populációinak stabilitását például a második világháború idején igazolták.

A populációk korszerkezetének tanulmányozására grafikus technikákat alkalmaznak, például népesség-korpiramisokat, amelyeket széles körben alkalmaznak a demográfiai vizsgálatokban (3.9. ábra).

3.9. ábra. Népességkori piramisok.

A - tömeges szaporodás, B - stabil populáció, C - csökkenő népesség

A fajpopulációk stabilitása nagyban függ attól szexuális szerkezet , azaz a különböző nemű egyedek arányai. A populációkon belüli szexuális csoportok a különböző nemek morfológiai (a test alakja és szerkezete) és ökológiai különbségei alapján alakulnak ki.

Például egyes rovaroknál a hímeknek van szárnyuk, de a nőstényeknek nincs, egyes emlősök hímeinek van szarvak, de a nőstényeknek nincs, a hím madaraknak fényes tollazatuk van, míg a nőstényeknek álcázásuk van.

Az ökológiai különbségek az étkezési preferenciákban is megmutatkoznak (sok szúnyog nőstényei vért szívnak, míg a hímek nektárral táplálkoznak).

A genetikai mechanizmus mindkét nemhez tartozó egyedek körülbelül egyenlő arányát biztosítja születéskor. A kezdeti arány azonban a hímek és nőstények közötti fiziológiai, viselkedési és környezeti különbségek következtében hamar megbomlik, ami egyenetlen mortalitást okoz.

A populációk kor- és nemi szerkezetének elemzése lehetővé teszi számuk előrejelzését számos következő generációra és évre vonatkozóan. Ez fontos a horgászat lehetőségeinek felmérésekor, az állatok kilövésénél, a sáska támadásoktól való megmentésénél és egyéb esetekben.

A hőmérséklet, mint környezeti tényező

A hőmérséklet a legfontosabb környezeti tényező. A hőmérséklet óriási hatással van az élőlények életének számos aspektusára, elterjedési földrajzukra, szaporodásukra és az élőlények egyéb biológiai tulajdonságaira, amelyek főként a hőmérséklettől függenek. Tartomány, azaz Az élet létezésének hőmérsékleti határai körülbelül -200°C és +100°C között mozognak, és a baktériumokat néha 250°C-os meleg forrásokban is kimutatták. A valóságban a legtöbb élőlény még szűkebb hőmérsékleti tartományban is képes életben maradni.

Bizonyos típusú mikroorganizmusok, főként baktériumok és algák, képesek élni és szaporodni forró forrásokban a forrásponthoz közeli hőmérsékleten. A meleg forrásbaktériumok felső hőmérsékleti határa körülbelül 90°C. A hőmérséklet változékonysága környezetvédelmi szempontból nagyon fontos.

Bármely faj csak egy bizonyos hőmérsékleti tartományban, az úgynevezett maximális és minimum halálos hőmérsékleten tud élni. Ezeken a kritikus hőmérsékleti szélsőségeken, hidegen vagy melegen túl a szervezet elpusztul. Valahol közöttük van egy optimális hőmérséklet, amelyen az összes szervezet, az élő anyag egészének létfontosságú tevékenysége aktív.

Az élőlények hőmérsékleti viszonyokkal szembeni tűrőképessége alapján euritermikusra és stenotermikusra osztják, azaz. képes elviselni a tág vagy szűk határokon belüli hőmérséklet-ingadozást. Például a zuzmók és sok baktérium különböző hőmérsékleteken élhet, vagy a trópusi övezetek orchideái és más hőszerető növényei szűkületesek.

Egyes állatok képesek állandó testhőmérsékletet fenntartani, függetlenül a környezeti hőmérséklettől. Az ilyen szervezeteket homeotermikusnak nevezik. Más állatok testhőmérséklete a környezeti hőmérséklettől függően változik. Ezeket poikilotermikusnak nevezik. Az élőlények hőmérsékleti viszonyokhoz való alkalmazkodásának módszerétől függően két ökológiai csoportra oszthatók: kriofilek - hideghez, alacsony hőmérséklethez alkalmazkodó szervezetek; termofilek – vagy hőszeretők.

A páratartalom mint környezeti tényező

Kezdetben minden élőlény vízi volt. Miután meghódították a földet, nem veszítették el a víztől való függőségüket. A víz minden élő szervezet szerves része. A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége. Nedvesség és víz nélkül nincs élet.

A páratartalom a levegő vízgőztartalmát jellemző paraméter. Az abszolút páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége, amely a hőmérséklettől és a nyomástól függ. Ezt a mennyiséget relatív páratartalomnak nevezzük (azaz a levegőben lévő vízgőz mennyiségének a telített gőzmennyiséghez viszonyított aránya bizonyos hőmérsékleti és nyomási feltételek mellett.)

A természetben a páratartalom napi ritmusa van. A páratartalom függőlegesen és vízszintesen ingadozik. Ez a tényező a fény és a hőmérséklet mellett nagy szerepet játszik az élőlények aktivitásának és eloszlásának szabályozásában. A páratartalom a hőmérséklet hatását is módosítja.

Fontos környezeti tényező a légszárítás. A levegő szárító hatása különösen a szárazföldi élőlényeknél nagy jelentőséggel bír. Az állatok azáltal alkalmazkodnak, hogy védett helyekre költöznek, és éjszaka aktív életmódot folytatnak.

A növények felszívják a vizet a talajból, és szinte az összes (97-99%) elpárolog a leveleken keresztül. Ezt a folyamatot transzpirációnak nevezik. A párolgás lehűti a leveleket. A párolgásnak köszönhetően az ionok a talajon keresztül a gyökerekhez, az ionok a sejtek között szállítódnak stb.

Bizonyos mennyiségű nedvesség feltétlenül szükséges a szárazföldi élőlények számára. Sokan közülük 100%-os relatív páratartalom szükséges a normál működéshez, és éppen ellenkezőleg, egy normál állapotban lévő szervezet nem tud sokáig élni abszolút száraz levegőn, mert folyamatosan veszít vizet. A víz az élő anyag elengedhetetlen része. Ezért egy bizonyos mennyiségű víz elvesztése halálhoz vezet.

A száraz éghajlaton élő növények a morfológiai változások és a vegetatív szervek, különösen a levelek csökkenése révén alkalmazkodnak.

A szárazföldi állatok is alkalmazkodnak. Sokan közülük vizet isznak, mások folyékony vagy gőz formájában szívják fel a testen keresztül. Például a legtöbb kétéltű, néhány rovar és atka. A legtöbb sivatagi állat soha nem iszik, szükségleteit táplálékkal ellátott vízből elégíti ki. Más állatok vízhez jutnak a zsírok oxidációja során.

A víz feltétlenül szükséges az élő szervezetek számára. Ezért az élőlények szükségleteiktől függően terjednek el élőhelyükön: a vízi élőlények folyamatosan vízben élnek; A hidrofiták csak nagyon nedves környezetben élhetnek.

Ökológiai vegyérték szempontjából a hidrofiták és a higrofiták a sztenogyrok csoportjába tartoznak. A páratartalom nagymértékben befolyásolja az élőlények életfunkcióit, például a 70%-os relatív páratartalom nagyon kedvező volt a nőstény vándorsáskák szántóföldi éréséhez és termékenységéhez. Sikeres szaporításuk esetén számos országban óriási gazdasági károkat okoznak a termésben.

Az élőlények elterjedésének ökológiai értékeléséhez az éghajlati szárazság mutatóját használják. A szárazság szelektív tényezőként szolgál az élőlények ökológiai osztályozásában.

Így a helyi éghajlat páratartalmi jellemzőitől függően a szervezetfajok ökológiai csoportokba oszlanak:

1. A hidatofiták vízi növények.

2. A hidrofiták szárazföldi-vízi növények.

3. A higrofiták magas páratartalom mellett élő szárazföldi növények.

4. A mezofiták olyan növények, amelyek átlagos nedvességgel nőnek

5. A xerofiták olyan növények, amelyek nem elegendő nedvességgel nőnek. Ők viszont a következőkre oszlanak: pozsgás növények - zamatos növények (kaktuszok); A szklerofiták keskeny és kis levelű, csövekbe tekert növények. Euxerofitákra és stypaxerofitákra is oszthatók. Az euxerofiták sztyeppei növények. A stypaxerophytes keskeny levelű gyepfűfélék (tollfű, csenkesz, tonkonogo stb.) csoportja. A mezofiták viszont mezohigrofitákra, mezoxerofitákra stb.

Bár a páratartalom kisebb jelentőségű, mint a hőmérséklet, mégis az egyik fő környezeti tényező. Az élő természet történetének nagy részében a szerves világot kizárólag a vízi élőlények képviselték. Az élőlények túlnyomó többségének szerves része a víz, és szinte mindegyikük vízi környezetet igényel az ivarsejtek szaporodásához vagy egyesüléséhez. A szárazföldi állatok kénytelenek mesterséges vízi környezetet teremteni szervezetükben a megtermékenyítéshez, és ez utóbbi belsővé válásához vezet.

A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége. Gram per köbméterben fejezhető ki.

Bevezetés

1. A fény, mint környezeti tényező. A fény szerepe az élőlények életében

2. A hőmérséklet, mint környezeti tényező

3. A páratartalom, mint környezeti tényező

4. Edafikus tényezők

5. Különböző lakókörnyezetek

Következtetés

Felhasznált irodalom jegyzéke

Bevezetés

A Földön rendkívül sokféle életkörülmény létezik, amely sokféle ökológiai rést és azok „lakosságát” biztosítja. E sokféleség ellenére azonban négy minőségileg eltérő lakókörnyezet létezik, amelyek meghatározott környezeti tényezőkkel rendelkeznek, és ezért meghatározott halmazt igényelnek. adaptációk. Ezek a lakókörnyezetek: talaj-levegő (föld); víz; a talaj; más organizmusok.

Mindegyik faj alkalmazkodik a sajátos környezeti feltételekhez – egy ökológiai réshez.

Minden faj alkalmazkodott sajátos környezetéhez, bizonyos táplálékokhoz, ragadozókhoz, hőmérséklethez, víz sótartalmához és a külső világ egyéb elemeihez, amelyek nélkül nem létezhet.

Az élőlények létezéséhez tényezők együttesére van szükség. A szervezet igénye ezekre eltérő, de mindegyik korlátozza a létezését bizonyos mértékig.

Egyes környezeti tényezők hiánya (hiánya) más hasonló (hasonló) tényezőkkel kompenzálható. Az élőlények nem „rabszolgái” a környezeti feltételeknek – bizonyos mértékig maguk is alkalmazkodnak és változtatnak a környezeti feltételeken oly módon, hogy bizonyos tényezők hiányát enyhítsék.

Az élettanilag szükséges tényezők (fény, víz, szén-dioxid, tápanyagok) hiányát a környezetben nem lehet másokkal kompenzálni (pótolni).

1. A fény, mint környezeti tényező. A fény szerepe az élőlények életében

A fény az energia egyik formája. A termodinamika első törvénye vagy az energiamegmaradás törvénye szerint az energia egyik formából a másikba változhat. E törvény szerint az organizmusok egy termodinamikai rendszer, amely folyamatosan energiát és anyagot cserél a környezettel. A Föld felszínén élő szervezetek energiaáramlásnak vannak kitéve, főként a napenergiának, valamint a kozmikus testek hosszú hullámú hősugárzásának. Mindkét tényező meghatározza a környezet éghajlati viszonyait (hőmérséklet, vízpárolgási sebesség, levegő és víz mozgása). A napfény 2 cal energiával esik a bioszférára az űrből. 1 cm 2 -rel 1 perc alatt. Ez az úgynevezett szoláris állandó. Ez a fény a légkörön áthaladva meggyengül, és energiájának legfeljebb 67%-a érheti el a Föld felszínét tiszta délben, pl. 1,34 cal. cm 2 -enként 1 perc alatt. A felhőtakarón, a vízen és a növényzeten áthaladva a napfény tovább gyengül, és a benne lévő energia eloszlása ​​a spektrum különböző részein jelentősen megváltozik.

A napfény és a kozmikus sugárzás csillapításának mértéke a fény hullámhosszától (frekvenciájától) függ. A 0,3 mikronnál kisebb hullámhosszú ultraibolya sugárzás szinte nem halad át az ózonrétegen (kb. 25 km magasságban). Az ilyen sugárzás veszélyes az élő szervezetre, különösen a protoplazmára.

Az élő természetben a fény az egyetlen energiaforrás, a baktériumok kivételével minden növény fotoszintetizál, pl. szerves anyagokat szintetizálnak szervetlen anyagokból (azaz vízből, ásványi sókból és CO 2 -ből - sugárzó energia felhasználásával az asszimilációs folyamat során). Minden élőlény táplálkozása a szárazföldi fotoszintetikus szervezetektől függ, pl. klorofillt hordozó növények.

A fény mint környezeti tényező 0,40-0,75 mikron hullámhosszú ultraibolya sugárzásra és ennél nagyobb hullámhosszú infravörösre oszlik.

Ezeknek a tényezőknek a hatása az élőlények tulajdonságaitól függ. Minden élőlénytípus egy adott fényhullámhosszhoz alkalmazkodik. Egyes élőlénytípusok alkalmazkodtak az ultraibolya sugárzáshoz, míg mások az infravörös sugárzáshoz.

Egyes organizmusok képesek különbséget tenni a hullámhosszok között. Speciális fényérzékelő rendszerük és színlátásuk van, ami nagy jelentőséggel bír az életükben. Sok rovar érzékeny a rövidhullámú sugárzásra, amit az ember nem érzékel. A lepkék jól érzékelik az ultraibolya sugarakat. A méhek és madarak pontosan meghatározzák helyüket, és éjszaka is navigálnak a területen.

Az élőlények a fényintenzitásra is erősen reagálnak. Ezen jellemzők alapján a növényeket három ökológiai csoportra osztják:

1. Fénykedvelő, naprajongó vagy heliofiták - amelyek csak a napsugarak hatására képesek normálisan fejlődni.

2. Az árnyékszerető növények vagy sciofiták az erdők alsóbb rétegeinek növényei és a mélytengeri növények, például a gyöngyvirágok és mások.

A fényintenzitás csökkenésével a fotoszintézis is lelassul. Minden élő szervezet rendelkezik érzékenységi küszöbértékkel a fényintenzitásra, valamint más környezeti tényezőkre. A különböző élőlények eltérő érzékenységi küszöbértékkel rendelkeznek a környezeti tényezőkkel szemben. Például az intenzív fény gátolja a Drosophila legyek fejlődését, akár halálukat is okozza. A csótányok és más rovarok nem szeretik a fényt. A legtöbb fotoszintetikus növényben alacsony fényintenzitás mellett a fehérjeszintézis gátolt, állatokban pedig a bioszintézis folyamatok.

3. Árnyéktűrő vagy fakultatív heliofiták. Árnyékban és fényben is jól fejlődő növények. Az állatokban az organizmusok ezen tulajdonságait fényszeretőnek (fotofileknek), árnyékszeretőnek (fotofóbnak), eurifóbnak - szűkületnek nevezik.

2. A hőmérséklet, mint környezeti tényező

A hőmérséklet a legfontosabb környezeti tényező. A hőmérséklet óriási hatással van az élőlények életének számos aspektusára, elterjedési földrajzukra, szaporodásukra és az élőlények egyéb biológiai tulajdonságaira, amelyek főként a hőmérséklettől függenek. Tartomány, azaz Az élet létezésének hőmérsékleti határai körülbelül -200°C és +100°C között mozognak, és a baktériumokat néha 250°C-os meleg forrásokban is kimutatták. A valóságban a legtöbb élőlény még szűkebb hőmérsékleti tartományban is képes életben maradni.

Bizonyos típusú mikroorganizmusok, főként baktériumok és algák, képesek élni és szaporodni forró forrásokban a forrásponthoz közeli hőmérsékleten. A meleg forrásbaktériumok felső hőmérsékleti határa körülbelül 90°C. A hőmérséklet változékonysága környezetvédelmi szempontból nagyon fontos.

Bármely faj csak egy bizonyos hőmérsékleti tartományban, az úgynevezett maximális és minimum halálos hőmérsékleten tud élni. Ezeken a kritikus hőmérsékleti szélsőségeken, hidegen vagy melegen túl a szervezet elpusztul. Valahol közöttük van egy optimális hőmérséklet, amelyen az összes szervezet, az élő anyag egészének létfontosságú tevékenysége aktív.

Az élőlények hőmérsékleti viszonyokkal szembeni tűrőképessége alapján euritermikusra és stenotermikusra osztják, azaz. képes elviselni a tág vagy szűk határokon belüli hőmérséklet-ingadozást. Például a zuzmók és sok baktérium különböző hőmérsékleteken élhet, vagy a trópusi övezetek orchideái és más hőszerető növényei szűkületesek.

Egyes állatok képesek állandó testhőmérsékletet fenntartani, függetlenül a környezeti hőmérséklettől. Az ilyen szervezeteket homeotermikusnak nevezik. Más állatok testhőmérséklete a környezeti hőmérséklettől függően változik. Ezeket poikilotermikusnak nevezik. Az élőlények hőmérsékleti viszonyokhoz való alkalmazkodásának módszerétől függően két ökológiai csoportra oszthatók: kriofilek - hideghez, alacsony hőmérséklethez alkalmazkodó szervezetek; termofilek – vagy hőszeretők.

3. A páratartalom, mint környezeti tényező

Kezdetben minden élőlény vízi volt. Miután meghódították a földet, nem veszítették el a víztől való függőségüket. A víz minden élő szervezet szerves része. A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége. Nedvesség és víz nélkül nincs élet.

A páratartalom a levegő vízgőztartalmát jellemző paraméter. Az abszolút páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége, amely a hőmérséklettől és a nyomástól függ. Ezt a mennyiséget relatív páratartalomnak nevezzük (azaz a levegőben lévő vízgőz mennyiségének a telített gőzmennyiséghez viszonyított aránya bizonyos hőmérsékleti és nyomási feltételek mellett.)

A természetben a páratartalom napi ritmusa van. A páratartalom függőlegesen és vízszintesen ingadozik. Ez a tényező a fény és a hőmérséklet mellett nagy szerepet játszik az élőlények aktivitásának és eloszlásának szabályozásában. A páratartalom a hőmérséklet hatását is módosítja.

Fontos környezeti tényező a légszárítás. A levegő szárító hatása különösen a szárazföldi élőlényeknél nagy jelentőséggel bír. Az állatok azáltal alkalmazkodnak, hogy védett helyekre költöznek, és éjszaka aktív életmódot folytatnak.

A növények felszívják a vizet a talajból, és szinte az összes (97-99%) elpárolog a leveleken keresztül. Ezt a folyamatot transzpirációnak nevezik. A párolgás lehűti a leveleket. A párolgásnak köszönhetően az ionok a talajon keresztül a gyökerekhez, az ionok a sejtek között szállítódnak stb.

Bizonyos mennyiségű nedvesség feltétlenül szükséges a szárazföldi élőlények számára. Sokan közülük 100%-os relatív páratartalom szükséges a normál működéshez, és éppen ellenkezőleg, egy normál állapotban lévő szervezet nem tud sokáig élni abszolút száraz levegőn, mert folyamatosan veszít vizet. A víz az élő anyag elengedhetetlen része. Ezért egy bizonyos mennyiségű víz elvesztése halálhoz vezet.

A száraz éghajlaton élő növények a morfológiai változások és a vegetatív szervek, különösen a levelek csökkenése révén alkalmazkodnak.

A szárazföldi állatok is alkalmazkodnak. Sokan közülük vizet isznak, mások folyékony vagy gőz formájában szívják fel a testen keresztül. Például a legtöbb kétéltű, néhány rovar és atka. A legtöbb sivatagi állat soha nem iszik, szükségleteit táplálékkal ellátott vízből elégíti ki. Más állatok vízhez jutnak a zsírok oxidációja során.

A víz feltétlenül szükséges az élő szervezetek számára. Ezért az élőlények szükségleteiktől függően terjednek el élőhelyükön: a vízi élőlények folyamatosan vízben élnek; A hidrofiták csak nagyon nedves környezetben élhetnek.

Ökológiai vegyérték szempontjából a hidrofiták és a higrofiták a sztenogyrok csoportjába tartoznak. A páratartalom nagymértékben befolyásolja az élőlények életfunkcióit, például a 70%-os relatív páratartalom nagyon kedvező volt a nőstény vándorsáskák szántóföldi éréséhez és termékenységéhez. Sikeres szaporításuk esetén számos országban óriási gazdasági károkat okoznak a termésben.

Az élőlények elterjedésének ökológiai értékeléséhez az éghajlati szárazság mutatóját használják. A szárazság szelektív tényezőként szolgál az élőlények ökológiai osztályozásában.

Így a helyi éghajlat páratartalmi jellemzőitől függően a szervezetfajok ökológiai csoportokba oszlanak:

1. A hidatofiták vízi növények.

2. A hidrofiták szárazföldi-vízi növények.

3. Higrofiták - magas páratartalom mellett élő szárazföldi növények.

4. A mezofiták olyan növények, amelyek átlagos nedvességgel nőnek

5. A xerofiták olyan növények, amelyek nem elegendő nedvességgel nőnek. Ők viszont a következőkre oszlanak: pozsgás növények - zamatos növények (kaktuszok); A szklerofiták keskeny és kis levelű, csövekbe tekert növények. Euxerofitákra és stypaxerofitákra is oszthatók. Az euxerofiták sztyeppei növények. A stypaxerophytes keskeny levelű gyepfűfélék (tollfű, csenkesz, tonkonogo stb.) csoportja. A mezofiták viszont mezohigrofitákra, mezoxerofitákra stb.

Bár a páratartalom kisebb jelentőségű, mint a hőmérséklet, mégis az egyik fő környezeti tényező. Az élő természet történetének nagy részében a szerves világot kizárólag a vízi élőlények képviselték. Az élőlények túlnyomó többségének szerves része a víz, és szinte mindegyikük vízi környezetet igényel az ivarsejtek szaporodásához vagy egyesüléséhez. A szárazföldi állatok kénytelenek mesterséges vízi környezetet teremteni szervezetükben a megtermékenyítéshez, és ez utóbbi belsővé válásához vezet.

A páratartalom a levegőben lévő vízgőz mennyisége. Gram per köbméterben fejezhető ki.

4. Edafikus tényezők

Az edafikus tényezők magukban foglalják a talaj fizikai és kémiai tulajdonságainak összességét, amelyek környezeti hatást gyakorolhatnak az élő szervezetekre. Fontos szerepet játszanak a talajjal szorosan összefüggő élőlények életében. A növények különösen függenek az edafikus tényezőktől.

A talajnak az élőlények életét befolyásoló fő tulajdonságai közé tartozik annak fizikai szerkezete, pl. lejtő, mélység és szemcseméret, magának a talajnak és a benne keringő anyagok kémiai összetétele - gázok (levegőztetésének körülményeit meg kell találni), víz, szerves és ásványi anyagok ionok formájában.

A talaj fő jellemzője, amely mind a növények, mind az üreges állatok számára nagyon fontos, a részecskéinek mérete.

A szárazföldi talajviszonyokat az éghajlati tényezők határozzák meg. A talajban még jelentéktelen mélységben is teljes sötétség uralkodik, és ez a tulajdonság a fényt kerülő fajok élőhelyének jellemzője. Ahogy az ember mélyebbre megy a talajba, a hőmérséklet-ingadozások egyre kevésbé jelentősek: a napi változások gyorsan elhalványulnak, és egy bizonyos mélységtől kezdve a szezonális különbségek kisimulnak. A napi hőmérséklet-különbségek már 50 cm mélységben eltűnnek, a talajba merülve csökken az oxigéntartalom, és nő a CO 2. Jelentős mélységben a körülmények megközelítik az anaerob körülményeket, ahol néhány anaerob baktérium él. A földigiliszták már a magasabb CO 2 tartalmú környezetet kedvelik, mint a légkörben.

A talaj nedvességtartalma rendkívül fontos tulajdonság, különösen a rajta termő növények számára. Számos tényezőtől függ: a csapadékviszonyoktól, a réteg mélységétől, valamint a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaitól, melynek részecskéi méretüktől függően szervesanyag-tartalmuk stb. A száraz és nedves talajok flórája nem egyforma, és ezeken a talajokon nem termeszthető ugyanaz a növény. A talajfauna szintén nagyon érzékeny a talajnedvességre, és általában nem tűri a túlzott szárazságot. Jól ismert példák a földigiliszták és a termeszek. Utóbbiak időnként kénytelenek ellátni vízzel kolóniáikat úgy, hogy nagy mélységben földalatti galériákat készítenek. A talaj túl sok víztartalma azonban nagy számban pusztítja el a rovarlárvákat.

A növények táplálkozásához szükséges ásványi anyagok vízben oldott ionok formájában találhatók meg a talajban. Legalább 60 kémiai elem nyomai találhatók a talajban. CO 2 és nitrogén nagy mennyiségben találhatók; más anyagok, például nikkel vagy kobalt tartalma rendkívül kicsi. Egyes ionok mérgezőek a növények számára, mások éppen ellenkezőleg, létfontosságúak. A hidrogénionok koncentrációja a talajban - pH - átlagosan megközelíti a semleges értéket. Az ilyen talajok flórája különösen fajgazdag. A meszes és szikes talajok lúgos pH-ja körülbelül 8-9; a sphagnum tőzeglápokon a savas pH 4-re csökkenhet.

Egyes ionok nagy környezeti jelentőséggel bírnak. Számos faj pusztulását idézhetik elő, és fordítva, nagyon egyedi formák kialakulásához is hozzájárulhatnak. A mészkövön fekvő talajok Ca +2 ionban igen gazdagok; egy sajátos növényzet, úgynevezett kalcefit fejlődik ki rajtuk (hegységben az orchideák sokféle fajtája). Ezzel a növényzettel ellentétben van kalcifób növényzet. Ide tartozik a gesztenye, a páfrány és a legtöbb hanga. Az ilyen növényzetet néha kovakő növényzetnek is nevezik, mivel a kalciumban szegény földek ennek megfelelően több szilíciumot tartalmaznak. Valójában ez a növényzet közvetlenül nem részesíti előnyben a szilíciumot, hanem egyszerűen elkerüli a kalciumot. Egyes állatoknak szerves kalciumszükségletük van. Ismeretes, hogy a csirkék abbahagyják a kemény héjú tojásrakást, ha a csirkeól olyan területen található, ahol a talaj kalciumszegény. A mészkőzónát bőségesen népesítik be a héjas haslábúak (csigák), amelyek fajilag igen nagy számban vannak itt, de a gránittömbökön szinte teljesen eltűnnek.

A 0 3 ionban gazdag talajokon sajátos flóra, úgynevezett nitrofil is kialakul. A rajtuk gyakran előforduló nitrogéntartalmú szerves maradványokat a baktériumok először ammóniumsókká, majd nitrátokká, végül nitrátokká bontják le. Az ilyen típusú növények például sűrű bozótokat képeznek a hegyekben a szarvasmarha-legelők közelében.

A talaj az elhalt növények és állatok bomlásakor keletkező szerves anyagokat is tartalmaz. Ezeknek az anyagoknak a tartalma a mélység növekedésével csökken. Az erdőben például fontos beszerzési forrásuk a lehullott levelek alma, a lombos fák alma ebből a szempontból gazdagabb, mint a tűlevelűek. Destruktor organizmusokkal – szaprofita növényekkel és szaprofág állatokkal – táplálkozik. A szaprofitákat főként baktériumok és gombák képviselik, de megtalálhatóak közöttük olyan magasabb rendű növények is, amelyek másodlagos alkalmazkodásként klorofillt veszítettek. Ilyenek például az orchideák.

5. Különböző lakókörnyezetek

A földi élet eredetét tanulmányozó szerzők többsége szerint az élet evolúciós elsődleges környezete a vízi környezet volt. Jó néhány közvetett megerősítést találunk ennek az álláspontnak. Először is, a legtöbb élőlény nem képes aktív életre anélkül, hogy víz ne jusson be a szervezetbe, vagy legalábbis ne tartson fenn bizonyos folyadéktartalmat a szervezetben.

A vízi környezet fő megkülönböztető jegye talán a viszonylagos konzervativizmus. Például a szezonális vagy napi hőmérséklet-ingadozások amplitúdója a vízi környezetben sokkal kisebb, mint a szárazföldi-levegő környezetben. A fenék domborzata, a körülmények különbségei a különböző mélységekben, a korallzátonyok jelenléte stb. változatos feltételeket teremt a vízi környezetben.

A vízi környezet jellemzői a víz fizikai és kémiai tulajdonságaiból fakadnak. Így a víz nagy sűrűsége és viszkozitása nagy környezetvédelmi jelentőséggel bír. A víz fajsúlya hasonló az élő szervezetek testéhez. A víz sűrűsége körülbelül 1000-szer nagyobb, mint a levegő sűrűsége. Ezért a vízi élőlények (különösen az aktívan mozgók) nagy hidrodinamikai ellenállásba ütköznek. Emiatt számos víziállat-csoport evolúciója a légellenállást csökkentő testformák és mozgástípusok kialakulásának irányába ment, ami az úszás energiaköltségének csökkenéséhez vezet. Így áramvonalas testforma található a vízben élő különféle organizmuscsoportok - delfinek (emlősök), csontos és porcos halak - képviselőiben.

A víz nagy sűrűsége is az oka annak, hogy a mechanikai rezgések jól terjednek a vízi környezetben. Ez fontos volt az érzékszervek evolúciójában, a térbeli tájékozódásban és a vízi lakosok közötti kommunikációban. A vízi környezetben a levegőnél négyszer nagyobb hangsebesség határozza meg a visszhangjelek magasabb frekvenciáját.

A vízi környezet nagy sűrűsége miatt lakóit megfosztják a szárazföldi formákra jellemző, a gravitációs erőkkel összefüggő kötelező kapcsolattól az aljzattal. Ezért létezik a vízi élőlények (növények és állatok) egész csoportja, amelyek a fenékkel vagy más szubsztrátummal való kötelező kapcsolat nélkül léteznek, „lebegnek” a vízoszlopban.

A talaj-levegő környezetet az életkörülmények, az ökológiai fülkék és az ezekben élő élőlények hatalmas változatossága jellemzi.

A szárazföld-levegő környezet fő jellemzői a környezeti tényezők változásának nagy amplitúdója, a környezet heterogenitása, a gravitációs erők hatása és a levegő alacsony sűrűsége. Egy bizonyos természeti zónára jellemző fizikai-földrajzi és éghajlati tényezők együttese az élőlények morfofiziológiai alkalmazkodásának evolúciós kialakulásához vezet az élethez ilyen körülmények között, az életformák sokféleségéhez.

A légköri levegőt alacsony és változó páratartalom jellemzi. Ez a körülmény nagymértékben behatárolta (behatárolta) a talaj-levegő környezet elsajátításának lehetőségeit, és irányította a víz-só anyagcsere és a légzőszervek szerkezetének alakulását is.

A talaj az élő szervezetek tevékenységének eredménye.

A talaj fontos jellemzője bizonyos mennyiségű szerves anyag jelenléte is. Az élőlények pusztulásának eredményeként jön létre, és része a ürüléküknek (váladékuk).

A talaj élőhelyének adottságai meghatározzák a talaj olyan tulajdonságait, mint a levegőztetés (vagyis a levegővel való telítettség), a páratartalom (nedvesség jelenléte), a hőkapacitás és a termikus rezsim (napi, szezonális, éves hőmérsékletváltozások). A termikus rezsim a talaj-levegő környezethez képest konzervatívabb, különösen nagy mélységekben. Általában a talaj meglehetősen stabil életkörülményekkel rendelkezik.

A függőleges eltérések más talajtulajdonságokra is jellemzőek, például a fény behatolása természetesen függ a mélységtől.

A talaj élőlényeit sajátos mozgásszervek és mozgástípusok jellemzik (emlősöknél a végtagok befúrása; a testvastagság megváltoztatásának képessége; egyes fajoknál speciális fejkapszulák jelenléte); testforma (kerek, vulkáni, féreg alakú); tartós és rugalmas burkolatok; a szem csökkentése és a pigmentek eltűnése. A talajlakók körében a szaprofágia széles körben elterjedt - más állatok tetemeinek, rothadó maradványainak megevése stb.

Következtetés

Valamelyik környezeti tényezőnek a minimális (küszöb) vagy maximum (extrém) értéken (a fajra jellemző toleranciazóna) túllépése más tényezők optimális kombinációja esetén is a szervezet pusztulásával fenyeget. Példák: oxigén légkör megjelenése, jégkorszak, szárazság, nyomásváltozások búvárok felemelkedésekor stb.

Minden környezeti tényező más-más módon hat a különböző élőlényekre: egyesek számára az optimum pesszimum lehet mások számára.

A Föld felszínén élő szervezetek energiaáramlásnak vannak kitéve, főként a napenergiának, valamint a kozmikus testek hosszú hullámú hősugárzásának. Mindkét tényező meghatározza a környezet éghajlati viszonyait (hőmérséklet, vízpárolgási sebesség, levegő és víz mozgása).

A hőmérséklet a legfontosabb környezeti tényező. A hőmérséklet óriási hatással van az élőlények életének számos aspektusára, elterjedési földrajzukra, szaporodásukra és az élőlények egyéb biológiai tulajdonságaira, amelyek főként a hőmérséklettől függenek.

Fontos környezeti tényező a légszárítás. A levegő szárító hatása különösen a szárazföldi élőlényeknél nagy jelentőséggel bír.

Bár a páratartalom kisebb jelentőségű, mint a hőmérséklet, mégis az egyik fő környezeti tényező. Az élő természet történetének nagy részében a szerves világot kizárólag a vízi élőlények képviselték.

Az edafikus tényezők magukban foglalják a talaj fizikai és kémiai tulajdonságainak összességét, amelyek környezeti hatást gyakorolhatnak az élő szervezetekre. Fontos szerepet játszanak a talajjal szorosan összefüggő élőlények életében. A növények különösen függenek az edafikus tényezőktől.

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Dedyu I.I. Ökológiai enciklopédikus szótár. - Chişinău: ITU Publishing House, 1990. - 406 p.

2. Novikov G.A. Az általános ökológia és természetvédelem alapjai. - L.: Leningr kiadó. Egyetem, 1979. - 352 p.

3. Radkevich V.A. Ökológia. - Minszk: Felsőiskola, 1983. - 320 p.

4. Reimers N.F. Ökológia: elmélet, törvények, szabályok, alapelvek és hipotézisek. -M.: Ifjú Oroszország, 1994. - 367 p.

5. Ricklefs R. Az általános ökológia alapjai. - M.: Mir, 1979. - 424 p.

6. Stepanovskikh A.S. Ökológia. - Kurgan: GIPP "Zauralye", 1997. - 616 p.

7. Khristoforova N.K. Az ökológia alapjai. - Vlagyivosztok: Dalnauka, 1999. -517 p.

A külső környezet minden olyan tulajdonságát vagy összetevőjét, amely befolyásolja az élőlényeket, nevezzük környezeti tényezők. Fény, hő, sókoncentráció a vízben vagy a talajban, szél, jégeső, ellenségek és kórokozók – mindezek környezeti tényezők, amelyek listája nagyon széles lehet.

Vannak köztük abiotikus az élettelen természettel kapcsolatos, ill biotikus az organizmusok egymásra gyakorolt ​​hatásával kapcsolatos.

A környezeti tényezők rendkívül változatosak, és minden faj, megtapasztalva hatásukat, másként reagál rá. Vannak azonban általános törvények, amelyek szabályozzák az organizmusok reakcióit bármely környezeti tényezőre.

A fő az optimum törvénye. Azt tükrözi, hogy az élő szervezetek hogyan tolerálják a különböző erősségű környezeti tényezőket. Mindegyikük erőssége folyamatosan változik. Változó feltételekkel rendelkező világban élünk, és csak bizonyos helyeken a bolygón bizonyos tényezők értéke többé-kevésbé állandó (a barlangok mélyén, az óceánok fenekén).

Az optimum törvénye abban fejeződik ki, hogy bármely környezeti tényezőnek van bizonyos határa az élő szervezetekre gyakorolt ​​pozitív hatásnak.

Ezektől a határoktól való eltéréskor a hatás előjele az ellenkezőjére változik. Például az állatok és a növények nem tűrik a szélsőséges hőséget és a súlyos fagyot; A közepes hőmérséklet az optimális. Ugyanígy a szárazság és az állandó heves esőzés egyaránt kedvezőtlen a termésre. Az optimum törvénye az élőlények életképességét befolyásoló egyes tényezők mértékét jelzi. A grafikonon szimmetrikus görbével fejeződik ki, amely megmutatja, hogyan változik a fajok élettevékenysége a faktor befolyásának fokozatos növekedésével (13. ábra).

13. ábra A környezeti tényezők élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának vázlata. 1,2 - kritikus pontok
(a kép nagyításához kattintson a képre)

Középen az ív alatt - optimális zóna. A faktor optimális értékei mellett az organizmusok aktívan növekednek, táplálkoznak és szaporodnak. Minél jobban eltér a faktorérték jobbra vagy balra, azaz a hatáserő csökkenésének vagy növelésének irányába, annál kedvezőtlenebb az élőlények számára. Az élettevékenységet tükröző görbe az optimum mindkét oldalán élesen leereszkedik. Van két pesszimium zónák. Amikor a görbe metszi a vízszintes tengelyt, kettő van kritikus pontok. Ezek annak a tényezőnek az értékei, amelyet az élőlények már nem tudnak ellenállni, és amelyen túl a halál bekövetkezik. A kritikus pontok közötti távolság az élőlények tűrőképességének mértékét mutatja a faktor változásaival szemben. A kritikus pontokhoz közeli állapotok különösen nehezítik a túlélést. Az ilyen feltételeket ún szélső.

Ha optimális görbéket rajzol egy tényezőre, például a hőmérsékletre, a különböző fajokra, akkor azok nem esnek egybe. Gyakran ami az egyik faj számára optimális, az egy másik faj számára pesszimista, vagy akár a kritikus pontokon kívül esik. A tevék és a jerboák nem élhettek a tundrában, a rénszarvasok és a lemmingek pedig a forró déli sivatagokban.

A fajok ökológiai diverzitása a kritikus pontok helyzetében is megnyilvánul: van, aki közel van egymáshoz, mások számára nagy távolságra helyezkednek el. Ez azt jelenti, hogy számos faj csak nagyon stabil körülmények között, a környezeti tényezők csekély változásával tud megélni, míg mások nagy ingadozásokat képesek ellenállni. Például az impatiens növény elsorvad, ha a levegő nincs vízgőzzel telítve, a tollfű pedig jól tűri a páratartalom változását, és még aszályban sem pusztul el.

Így az optimum törvénye azt mutatja, hogy minden típusra megvan a saját mértéke az egyes tényezők hatásának. Az expozíció ezen mértéket meghaladó csökkenése és növekedése egyaránt az élőlények pusztulásához vezet.

A fajok környezettel való kapcsolatának megértéséhez nem kevésbé fontos korlátozó tényező törvény.

A természetben az élőlényekre egyidejűleg környezeti tényezők egész komplexuma hat különböző kombinációkban és eltérő erősséggel. Nem könnyű elkülöníteni mindegyik szerepét. Melyik jelent többet, mint a többi? Amit az optimum törvényéről tudunk, az lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük, hogy nincsenek teljesen pozitív vagy negatív, fontos vagy másodlagos tényezők, hanem minden az egyes hatások erősségétől függ.

A korlátozó tényező törvénye kimondja, hogy a legjelentősebb tényező az, amely a leginkább eltér a szervezet számára optimális értékektől.

Az egyedek túlélése ebben a bizonyos időszakban attól függ. Más időszakokban más tényezők korlátozóvá válhatnak, és az élőlények élete során számos korlátozással találkoznak élettevékenységükben.

A mezőgazdasági gyakorlat folyamatosan szembesül az optimális és korlátozó tényezők törvényeivel. Például a búza növekedését és fejlődését, így a hozamot folyamatosan korlátozzák a kritikus hőmérsékletek, a nedvesség hiánya vagy túlzottsága, az ásványi műtrágyák hiánya, és néha olyan katasztrofális hatások, mint a jégeső és a viharok. Sok erőfeszítést és pénzt igényel a termés optimális feltételeinek fenntartása, és ezzel egyidejűleg mindenekelőtt a korlátozó tényezők hatásának kompenzálása vagy mérséklése.

A különböző fajok élőhelyei meglepően változatosak. Egyesek, például egyes apró atkák vagy rovarok egész életüket egy növény levelében töltik, ami számukra az egész világ, mások hatalmas és változatos tereket birtokolnak, mint például rénszarvasok, bálnák az óceánban, vándormadarak. .

Attól függően, hogy a különböző fajok képviselői hol élnek, különböző környezeti tényezők hatnak rájuk. Bolygónkon több is létezik alapvető lakókörnyezetek, életkörülményeket tekintve nagyon eltérőek: víz, talaj-levegő, talaj. Az élőhelyek maguk az élőlények is, amelyekben mások élnek.

Vízi lakókörnyezet. Az életmódbeli különbségek ellenére minden vízi lakosnak alkalmazkodnia kell környezete főbb jellemzőihez. Ezeket a tulajdonságokat elsősorban a víz fizikai tulajdonságai határozzák meg: sűrűsége, hővezető képessége, valamint sók és gázok oldó képessége.

Sűrűség víz határozza meg jelentős felhajtóerejét. Ez azt jelenti, hogy a vízben lévő élőlények súlya csökken, és lehetővé válik, hogy a vízoszlopban állandó életet éljenek anélkül, hogy a fenékre süllyednének. Sok, többnyire kicsi, aktív úszásra képtelen faj úgy tűnik, lebeg a vízben, lebegve benne. Az ilyen kis vízi lakosok gyűjteményét ún plankton. A planktonban mikroszkopikus algák, kis rákfélék, halikra és lárvák, medúza és sok más faj található. A plankton élőlényeket áramok hordozzák, és nem tudnak ellenállni nekik. A plankton jelenléte a vízben lehetővé teszi a táplálás szűrését, azaz a vízben szuszpendált kis organizmusok és élelmiszer-szemcsék különböző eszközökkel történő szűrését. Úszó és ülő fenékállatoknál is kifejlesztették, mint pl. crinoidák, kagylók, osztrigák és mások. A mozgásszegény életmód lehetetlen lenne a vízben élők számára, ha nem lenne plankton, ez viszont csak megfelelő sűrűségű környezetben lehetséges.

A víz sűrűsége megnehezíti az aktív mozgást benne, ezért a gyorsan úszó állatoknak, mint a halak, delfinek, tintahalok erős izomzattal és áramvonalas testalkattal kell rendelkezniük. A víz nagy sűrűsége miatt a nyomás nagymértékben növekszik a mélységgel. A mélytengeri lakosok több ezerszer nagyobb nyomást is képesek elviselni, mint a szárazföldön.

A fény csak kis mélységig hatol be a vízbe, így növényi szervezetek csak a vízoszlop felső horizontján létezhetnek. A fotoszintézis a legtisztább tengerekben is csak 100-200 m mélységig lehetséges, nagyobb mélységben nincsenek növények, a mélytengeri állatok teljes sötétségben élnek.

Hőfok víztestekben puhább, mint a szárazföldön. A víz nagy hőkapacitása miatt kisimulnak benne a hőmérséklet-ingadozások, és a vízlakóknak nem kell alkalmazkodniuk a súlyos fagyokhoz vagy negyvenfokos hőséghez. Csak meleg forrásokban közelítheti meg a víz hőmérséklete a forráspontot.

A vízi lakosok életének egyik nehézsége az korlátozott mennyiségű oxigén. Oldhatósága nem túl magas, ráadásul nagymértékben csökken, ha a vizet szennyezik vagy melegítik. Ezért a tározókban néha vannak lefagy- a lakosság tömeges halála oxigénhiány miatt, amely különböző okokból következik be.

Só összetétele A környezet a vízi élőlények számára is nagyon fontos. A tengeri fajok nem élhetnek édesvizekben, az édesvízi fajok pedig a tengerekben a sejtműködés megzavarása miatt.

Föld-levegő életkörnyezet. Ez a környezet más funkciókkal rendelkezik. Általában összetettebb és változatosabb, mint a vízi. Sok az oxigén, sok a fény, élesebb hőmérséklet-változások térben és időben, lényegesen gyengébb nyomásesések, nedvességhiány gyakran jelentkezik. Bár sok faj tud repülni, és a kis rovarokat, pókokat, mikroorganizmusokat, magvakat és növényi spórákat a légáramlatok szállítják, az élőlények táplálkozása és szaporodása a talaj vagy a növények felszínén történik. Egy ilyen alacsony sűrűségű környezetben, mint a levegő, az élőlényeknek támogatásra van szükségük. Ezért a szárazföldi növények mechanikai szöveteket fejlesztettek ki, és a szárazföldi állatok belső vagy külső csontváza kifejezettebb, mint a vízi állatoké. A levegő alacsony sűrűsége megkönnyíti a mozgást benne.

M. S. Gilyarov (1912-1985), kiemelkedő zoológus, ökológus, akadémikus, a talajállatok világával foglalkozó kiterjedt kutatások alapítója, a passzív repülést a szárazföldi lakosság mintegy kétharmada sajátította el. Legtöbbjük rovar és madár.

A levegő rossz hővezető. Ez megkönnyíti az élőlények belsejében keletkező hő megőrzését és a melegvérű állatok állandó hőmérsékletének fenntartását. A melegvérűség kialakulása földi környezetben vált lehetővé. A modern vízi emlősök - bálnák, delfinek, rozmárok, fókák - ősei valaha a szárazföldön éltek.

A földlakóknak sokféle alkalmazkodásuk van a vízellátáshoz, különösen száraz körülmények között. A növényekben ez egy erős gyökérrendszer, egy vízálló réteg a levelek és a szárak felületén, és képes szabályozni a víz párolgását a sztómákon keresztül. Az állatoknál ezek is a test és a bőr különböző szerkezeti jellemzői, de emellett a megfelelő viselkedés a vízháztartás fenntartásához is hozzájárul. Például öntözőlyukakba vándorolhatnak, vagy aktívan elkerülhetik a különösen száraz körülményeket. Egyes állatok egész életüket száraz tápon élhetik le, mint például a jerboák vagy a jól ismert ruhamoly. Ebben az esetben a szervezet számára szükséges víz az élelmiszer-összetevők oxidációja miatt keletkezik.

A szárazföldi élőlények életében számos más környezeti tényező is fontos szerepet játszik, mint például a levegő összetétele, a szelek, a földfelszín domborzata. Az időjárás és az éghajlat különösen fontos. A szárazföldi-levegő környezet lakóinak alkalmazkodniuk kell a Föld azon részének klímájához, ahol élnek, és el kell viselniük az időjárási viszonyok változékonyságát.

A talaj, mint lakókörnyezet. A talaj a földfelszín vékony rétege, amelyet élőlények tevékenysége dolgoz fel. A szilárd részecskék a talajban pórusokkal, üregekkel hatolnak át, részben vízzel, részben levegővel töltik meg, így kisméretű vízi élőlények is beköltözhetnek a talajba. Nagyon fontos jellemzője a talajban lévő kis üregek térfogata. Laza talajban akár 70%, sűrű talajban 20% körül is lehet. Ezekben a pórusokban és üregekben vagy a szilárd részecskék felületén nagyon sokféle mikroszkopikus lény él: baktériumok, gombák, protozoák, orsóférgek, ízeltlábúak. A nagyobb állatok maguk járatják a talajt. Az egész talajt áthatolják a növényi gyökerek. A talajmélységet a gyökérbehatolás mélysége és az üreges állatok aktivitása határozza meg. Nem több, mint 1,5-2 m.

A talajüregek levegője mindig vízgőzzel telített, összetétele szén-dioxidban dúsított és oxigénszegény. Ily módon a talaj életkörülményei a vízi környezethez hasonlítanak. Másrészt a talajban lévő víz és levegő aránya az időjárási viszonyoktól függően folyamatosan változik. A hőmérséklet-ingadozások nagyon élesek a felszínen, de a mélységgel gyorsan kisimulnak.

A talajkörnyezet fő jellemzője az állandó szervesanyag-utánpótlás, elsősorban a pusztuló növényi gyökerek és a lehulló levelek miatt. A baktériumok, gombák és számos állat számára értékes energiaforrás, így a talaj is a legélénkebb környezet. Rejtett világa nagyon gazdag és változatos.

A különböző állat- és növényfajok megjelenésével nemcsak azt lehet megérteni, hogy milyen környezetben élnek, hanem azt is, hogy milyen életet élnek benne.

Ha van előttünk egy négylábú, akinek a hátsó lábakon a comb izmai fejlettek, a mellső lábakon pedig sokkal gyengébb izomzatú, amelyek szintén lerövidültek, viszonylag rövid nyakkal és hosszú farokkal, akkor magabiztosan állítja, hogy ez egy földi jumper, amely gyors és manőverezhető mozgásokra képes, nyílt terek lakója. Így néznek ki a híres ausztrál kenguruk, sivatagi ázsiai jerbók, afrikai jumperek és sok más ugró emlős - a különböző kontinenseken élő különféle rendek képviselői. Sztyeppeken, prérin és szavannákon élnek – ahol a gyors földi mozgás a fő menekülési mód a ragadozók elől. A hosszú farok kiegyensúlyozóként szolgál gyors kanyarodáskor, különben az állatok elveszítenék egyensúlyukat.

A csípő erősen fejlett a hátsó végtagokon és az ugráló rovaroknál - sáskák, szöcskék, bolhák, bogarak.

Egy kompakt test rövid farokkal és rövid végtagokkal, amelyek közül az elülsők nagyon erősek, és úgy néznek ki, mint egy lapát vagy gereblye, vak szemek, rövid nyak és rövid, mintha megnyírt szőrme azt mondja nekünk, hogy ez egy földalatti állat. lyukakat és galériákat ás.. Ez lehet egy erdei vakond, egy sztyeppei vakond, egy ausztrál erszényes vakond és sok más hasonló életmódot folytató emlős.

Burkoló rovarok – a vakond tücskök kompakt, zömök testükkel és erőteljes mellső végtagjaikkal is kitűnnek, hasonlóan egy csökkentett buldózervödörhöz. Megjelenésükben egy kis anyajegyre hasonlítanak.

Minden repülő fajnak széles síkja van – madarak, denevérek, rovarok szárnyai, vagy kiegyenesedő bőrredők a test oldalain, mint a sikló repülőmókusoknál vagy gyíkoknál.

A passzív repüléssel, légáramlattal szétszóródó szervezeteket kis méretek és nagyon változatos formák jellemzik. Egy dolog azonban közös bennük - a testsúlyhoz képest erős felületi fejlettség. Ez többféleképpen érhető el: a hosszú szőrszálak, sörték, a test különböző kinövései, meghosszabbítása vagy lapítása, valamint a könnyebb fajsúly ​​miatt. Így néznek ki a kis rovarok és a növények repülő termései.

Konvergenciának nevezzük azt a külső hasonlóságot, amely a különböző nem rokon csoportok és fajok képviselői között a hasonló életmód eredményeként keletkezik.

Főleg azokat a szerveket érinti, amelyek közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a külső környezettel, és sokkal kevésbé hangsúlyos a belső rendszerek - emésztő, kiválasztó, idegrendszer - szerkezetében.

A növény alakja meghatározza a külső környezettel való kapcsolatának jellemzőit, például azt, hogy hogyan tűri a hideg évszakot. A fák és a magas cserjék ágai a legmagasabbak.

Szőlőforma - más növényeket összefonódó gyenge törzsű, fás és lágyszárú fajokban egyaránt megtalálható. Ide tartozik a szőlő, a komló, a réti dög és a trópusi szőlő. A felálló fajok törzse és szára köré csavarodó liánaszerű növények leveleiket és virágaikat hozzák a napvilágra.

Különböző kontinenseken hasonló éghajlati viszonyok között hasonló megjelenésű növényzet keletkezik, amely különböző, sokszor teljesen rokon fajokból áll.

A külső formát, amely a környezettel való interakcióját tükrözi, a faj életformájának nevezzük. Különböző fajok hasonló életformákkal rendelkezhetnek, ha szoros életmódot folytatnak.

Az életforma a fajok évszázados evolúciója során alakult ki. A metamorfózissal fejlődő fajok az életciklus során természetesen megváltoztatják életformájukat. Hasonlítsunk össze például egy hernyót és egy kifejlett pillangót vagy egy békát és annak ebihalát. Egyes növények növekedési körülményeiktől függően különböző életformákat ölthetnek fel. Például a hárs vagy a madárcseresznye lehet álló fa és bokor is.

A növény- és állatközösségek stabilabbak és teljesebbek, ha különböző életformák képviselőit tartalmazzák. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen közösség teljesebben használja ki a környezeti erőforrásokat, és változatosabb belső kapcsolatokkal rendelkezik.

A közösségekben élő szervezetek életformáinak összetétele indikátorként szolgál környezetük jellemzőire és a benne végbemenő változásokra.

A repülőgépeket tervező mérnökök alaposan tanulmányozzák a repülő rovarok különböző életformáit. A kétszárnyúak és a hártyaszárnyúak levegőben való mozgásának elve alapján csapkodó repülésű gépek modelljeit alkották meg. A modern technológia sétagépeket, valamint karral és hidraulikus mozgásmódokkal rendelkező robotokat épített, mint a különböző életformájú állatok. Az ilyen járművek meredek lejtőkön és terepen is képesek haladni.

A Földön az élet rendszeres nappali és éjszakai körülmények között alakult ki, valamint az évszakok váltakozása a bolygó tengelye és a Nap körüli forgása miatt. A külső környezet ritmusa periodicitást, azaz a feltételek megismételhetőségét hozza létre a legtöbb faj életében. A kritikus, a túlélés szempontjából nehéz és a kedvező időszakok egyaránt rendszeresen ismétlődnek.

A külső környezet időszakos változásaihoz való alkalmazkodás az élőlényekben nemcsak a változó tényezőkre adott közvetlen reakcióban fejeződik ki, hanem az örökletesen rögzített belső ritmusokban is.

Cirkadián ritmusok. A cirkadián ritmusok hozzáigazítják az élőlényeket a nappal és az éjszaka ciklusához. A növényekben az intenzív növekedés és a virágzás egy bizonyos napszakra van időzítve. Az állatok a nap folyamán nagymértékben megváltoztatják tevékenységüket. E tulajdonság alapján megkülönböztetik a nappali és az éjszakai fajokat.

Az élőlények napi ritmusa nem csak a változó külső körülmények tükre. Ha állandó, stabil környezetbe helyezünk egy embert, állatot, növényt anélkül, hogy nappal és éjszaka változnának, akkor az életfolyamatok ritmusa megmarad, közel a napi ritmushoz. Úgy tűnik, hogy a test belső órája szerint él, visszaszámolja az időt.

A cirkadián ritmus számos folyamatot befolyásolhat a szervezetben. Az emberben körülbelül 100 fiziológiai jellemző függ a napi ciklustól: pulzusszám, légzési ritmus, hormonok szekréciója, emésztőmirigyek váladéka, vérnyomás, testhőmérséklet és még sok más. Ezért amikor az ember alvás helyett ébren van, a szervezet még mindig az éjszakai állapotra van hangolva, és az álmatlan éjszakák rossz hatással vannak az egészségre.

A cirkadián ritmus azonban nem minden fajnál jelentkezik, hanem csak azoknál, akiknek életében fontos ökológiai szerepet játszik a nappal és az éjszaka változása. A barlangok vagy a mélyvizek lakói, ahol nincs ilyen változás, más-más ritmus szerint élnek. És még a szárazföldi lakosok körében sem mindenki mutat napi gyakoriságot.

A szigorúan állandó körülmények között végzett kísérletek során a Drosophila gyümölcslegyek generációk tízezrein át napi ritmust tartanak fenn. Ez a periodicitás náluk is öröklődik, mint sok más fajnál is. Olyan mélyrehatóak a külső környezet napi ciklusához kapcsolódó adaptív reakciók.

A szervezet cirkadián ritmusának zavarai éjszakai munkavégzés, űrrepülés, búvárkodás stb. során komoly egészségügyi problémát jelentenek.

Éves ritmusok. Az éves ritmusok az élőlényeket a körülmények szezonális változásaihoz igazítják. A fajok életében a növekedési, szaporodási, vedlési, vándorlási és mélynyugalmi időszakok természetesen váltakoznak és ismétlődnek oly módon, hogy az élőlények a legstabilabb állapotban érik el az év kritikus időszakát. A legsebezhetőbb folyamat - a fiatal állatok szaporodása és felnevelése - a legkedvezőbb évszakban megy végbe. A fiziológiás állapot változásainak ez az évszakon át tartó időszakossága nagyrészt veleszületett, vagyis belső éves ritmusként nyilvánul meg. Ha például az ausztrál struccokat vagy a vadkutya dingót egy állatkertbe helyezik az északi féltekén, akkor a szaporodási időszakuk ősszel kezdődik, amikor Ausztráliában tavasz van. A belső éves ritmusok átstrukturálása nagy nehézségek árán, több generáción keresztül megy végbe.

A szaporodásra vagy az áttelelésre való felkészítés hosszú folyamat, amely az élőlényekben már jóval a kritikus időszakok beköszönte előtt elkezdődik.

Az időjárás éles rövid távú változásai (nyári fagyok, téli olvadások) általában nem zavarják meg a növények és állatok éves ritmusát. A fő környezeti tényező, amelyre az élőlények éves ciklusaikban reagálnak, nem az időjárás véletlenszerű változásai, hanem fotoperiódus- a nappal és az éjszaka arányának változása.

A nappali órák hossza természetesen egész évben változik, és ezek a változások pontos jelzésként szolgálnak a tavasz, a nyár, az ősz vagy a tél közeledtére.

Az organizmusok azon képességét, hogy reagáljanak a nappalok hosszának változásaira, ún fotoperiodizmus.

Ha a nap lerövidül, a fajok elkezdenek készülni a télre, ha hosszabbodik, akkor aktív növekedésnek és szaporodásnak indulnak. Ebben az esetben az élőlények élete szempontjából nem maga a nappal és éjszaka hosszának változása a fontos, hanem a jel értéke, jelezve a közelgő mélyreható változásokat a természetben.

Mint tudják, a nap hossza nagymértékben függ a földrajzi szélességtől. Az északi féltekén a nyári napok délen sokkal rövidebbek, mint északon. Ezért a déli és az északi fajok eltérően reagálnak ugyanannyi napváltozásra: a déli fajok rövidebb nappal kezdenek szaporodni, mint az északiak.

KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Általános biológia". Moszkva, "Felvilágosodás", 2000

• 18. témakör "Élőhely. Környezeti tényezők." 1. fejezet; 10-58.o
• 19. témakör "Populációk. Az élőlények közötti kapcsolatok típusai." 2. fejezet 8-14. 60-99. 5. fejezet 30-33
• 20. téma. "Ökoszisztémák". 2. fejezet, 15–22. 106-137
• 21. témakör. "Bioszféra. Az anyag körforgása." 6. fejezet, 34–42. 217-290

Környezeti tényezők az élő szervezetekre ható környezeti feltételek összessége. Megkülönböztetni élettelen tényezők— abiotikus (klimatikus, edafikus, orográfiai, vízrajzi, kémiai, pirogén), élővilági tényezők— biotikus (fitogén és zoogén) és antropogén tényezők (az emberi tevékenység hatása). A korlátozó tényezők közé tartozik minden olyan tényező, amely korlátozza az élőlények növekedését és fejlődését. Az élőlények környezetéhez való alkalmazkodását alkalmazkodásnak nevezzük. A szervezet külső megjelenését, amely tükrözi a környezeti feltételekhez való alkalmazkodóképességét, életformának nevezzük.

A környezeti környezeti tényezők fogalma, osztályozásuk

A környezetnek az élő szervezetekre ható egyedi összetevőit, amelyekre adaptív reakciókkal (adaptációkkal) reagálnak, környezeti tényezőknek, vagy környezeti tényezőknek nevezzük. Más szóval az élőlények életét befolyásoló környezeti feltételek együttesét ún környezeti környezeti tényezők.

Minden környezeti tényező csoportokra osztható:

1. tartalmazzák az élettelen természet olyan összetevőit és jelenségeit, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatással vannak az élő szervezetekre. A sok abiotikus tényező között a fő szerepet a következők játsszák:

• éghajlati(napsugárzás, fény- és fényviszonyok, hőmérséklet, páratartalom, csapadék, szél, légköri nyomás stb.);
• edafikus(a talaj mechanikai szerkezete és kémiai összetétele, nedvességkapacitása, a talaj víz-, levegő- és hőviszonyai, savassága, páratartalma, gázösszetétele, talajvíz szintje stb.);
• orografikus(dombormű, lejtő kitettsége, lejtő meredeksége, magasságkülönbség, tengerszint feletti magasság);
• vízrajzi(víz átlátszósága, folyékonysága, áramlása, hőmérséklete, savassága, gázösszetétele, ásványi és szervesanyag-tartalma stb.);
• kémiai(a légkör gázösszetétele, a víz sóösszetétele);
• pirogén(tűznek való kitettség).

2. - az élő szervezetek közötti kapcsolatok összessége, valamint az élőhelyre gyakorolt ​​kölcsönös hatásuk. A biotikus tényezők hatása nemcsak közvetlen, hanem közvetett is lehet, kifejezve az abiotikus tényezők (például a talajösszetétel változása, az erdő lombkorona alatti mikroklíma stb.) kiigazításában. A biotikus tényezők a következők:

• fitogén(a növények egymásra és a környezetre gyakorolt ​​hatása);
• zoogén(az állatok egymásra és a környezetre gyakorolt ​​hatása).

3. tükrözik az ember (közvetlenül) vagy emberi tevékenység (közvetett) intenzív hatását a környezetre és az élő szervezetekre. Ilyen tényezők közé tartozik az emberi tevékenység és az emberi társadalom minden formája, amely a természetben, mint más fajok élőhelyeként bekövetkező változásokhoz vezet, és közvetlenül befolyásolja életüket. Minden élő szervezetre hatással van az élettelen természet, más fajok szervezetei, beleértve az embert is, és ezek mindegyikére hatással van.

Az antropogén tényezők hatása a természetben lehet tudatos, véletlen vagy tudattalan. Az ember a szűz és az ugarokat felszántva mezőgazdasági területeket hoz létre, rendkívül termékeny és betegségekkel szemben ellenálló formákat tenyészt, egyes fajokat terjeszt, másokat elpusztít. Ezek a (tudatos) hatások gyakran negatívak, például sok állat, növény, mikroorganizmus meggondolatlan áttelepítése, számos faj ragadozó elpusztítása, környezetszennyezés stb.

A biotikus környezeti tényezők az azonos közösséghez tartozó élőlények kapcsolatain keresztül nyilvánulnak meg. A természetben sok faj szorosan összefügg egymással, és kapcsolataik egymással, mint a környezet összetevőivel rendkívül összetettek lehetnek. Ami a közösség és a környező szervetlen környezet közötti kapcsolatokat illeti, ezek mindig kétirányúak, kölcsönösek. Így az erdő jellege a megfelelő talajtípustól függ, de maga a talaj nagyrészt az erdő hatására alakul ki. Hasonlóképpen a növényzet határozza meg az erdő hőmérsékletét, páratartalmát és fényét, de az uralkodó éghajlati viszonyok az erdőben élő élőlények közösségére is hatással vannak.

A környezeti tényezők hatása a szervezetre

A környezet hatását az élőlények környezeti tényezőkön keresztül érzékelik, ún környezeti. Meg kell jegyezni, hogy a környezeti tényező az csak a környezet változó eleme, az élőlényekben, amikor ismét megváltozik, adaptív ökológiai és élettani reakciókat okoz, amelyek örökletesen rögzülnek az evolúció folyamatában. Abiotikusra, biotikusra és antropogénre oszthatók (1. ábra).

Megnevezik a szervetlen környezet azon tényezőinek összességét, amelyek befolyásolják az állatok és növények életét és elterjedését. Ezek között vannak: fizikai, kémiai és edafikus.

Fizikai tényezők - azok, amelyek forrása egy fizikai állapot vagy jelenség (mechanikai, hullám stb.). Például a hőmérséklet.

Kémiai tényezők- azokat, amelyek a környezet kémiai összetételéből származnak. Például a víz sótartalma, oxigéntartalma stb.

Edafikus (vagy talaj) tényezők a talajok és kőzetek kémiai, fizikai és mechanikai tulajdonságainak összessége, amelyek mind az élőlényekre, mind a növények gyökérrendszerére hatással vannak. Például a tápanyagok, a páratartalom, a talajszerkezet, a humusztartalom, stb. a növények növekedéséről és fejlődéséről.

Rizs. 1. Az élőhely (környezet) testre gyakorolt ​​hatásának vázlata

— a természeti környezetre ható emberi tevékenységi tényezők (hidroszféra, talajerózió, erdőpusztulás stb.).

Korlátozó (korlátozó) környezeti tényezők Ezek olyan tényezők, amelyek korlátozzák az élőlények fejlődését a szükséglethez (optimális tartalomhoz) viszonyított tápanyaghiány vagy -többlet miatt.

Így a növények különböző hőmérsékleteken történő termesztése során a maximális növekedési pont az lesz optimális. A teljes hőmérsékleti tartományt, a minimumtól a maximumig, ahol a növekedés még lehetséges, nevezzük stabilitási tartomány (állóképesség), vagy megértés. Az azt korlátozó pontok, pl. az életre alkalmas maximum és minimum hőmérséklet a stabilitás határa. Az optimális zóna és a stabilitási határok között az utóbbihoz közeledve a növény egyre nagyobb stresszt él át, pl. arról beszélünk a stresszzónákról vagy az elnyomás zónáiról, a stabilitási tartományon belül (2. ábra). Ahogy egyre lejjebb és feljebb haladsz a skálán az optimumtól, nemcsak a stressz fokozódik, hanem a test ellenállásának határait elérve halála következik be.

Rizs. 2. Egy környezeti tényező hatásának intenzitásától való függése

Így minden növény- vagy állatfaj számára megvan az optimum, a stresszzónák és a stabilitás (vagy tartósság) határai az egyes környezeti tényezőkhöz képest. Amikor a faktor közel van az elviselhetőség határához, a szervezet általában csak rövid ideig tud létezni. Szűkebb körülmények között lehetséges az egyedek hosszú távú létezése és növekedése. Még szűkebb körben szaporodás történik, és a faj korlátlan ideig létezhet. Jellemzően az ellenállási tartomány közepén vannak olyan körülmények, amelyek a legkedvezőbbek az élethez, a növekedéshez és a szaporodáshoz. Ezeket a feltételeket nevezzük optimálisnak, amelyekben az adott faj egyedei a legalkalmasabbak, pl. hagyja el a legtöbb leszármazottat. A gyakorlatban nehéz azonosítani az ilyen állapotokat, ezért az optimumot általában az egyes életjelek (növekedési ráta, túlélési arány stb.) határozzák meg.

Alkalmazkodás a test alkalmazkodása a környezeti feltételekhez.

Az alkalmazkodási képesség általában az élet egyik fő tulajdonsága, amely biztosítja létezésének lehetőségét, az élőlények túlélési és szaporodási képességét. Az alkalmazkodások különböző szinteken nyilvánulnak meg – a sejtek biokémiájától és az egyes szervezetek viselkedésétől a közösségek és ökológiai rendszerek szerkezetéig és működéséig. Az élőlények mindenfajta alkalmazkodása a különféle körülmények közötti létezéshez a történelem során alakult ki. Ennek eredményeként az egyes földrajzi övezetekre jellemző növény- és állatcsoportok alakultak ki.

Az adaptációk lehetnek morfológiai, amikor egy szervezet szerkezete addig változik, amíg új faj nem jön létre, és fiziológiai, amikor változások következnek be a szervezet működésében. A morfológiai adaptációkkal szorosan összefügg az állatok alkalmazkodó színeződése, annak fénytől függő változtatási képessége (lepényhal, kaméleon stb.).

A fiziológiai alkalmazkodás széles körben ismert példái az állatok téli hibernálása, a madarak szezonális vonulása.

Az élőlények számára nagyon fontosak viselkedési adaptációk. Például az ösztönös viselkedés meghatározza a rovarok és az alacsonyabb rendű gerincesek: halak, kétéltűek, hüllők, madarak stb. tevékenységét. Ez a viselkedés genetikailag programozott és öröklött (veleszületett viselkedés). Ide tartozik: a madarak fészeképítésének módja, párzás, utódok nevelése stb.

Van egy szerzett parancs is, amelyet az egyén élete során kap. Oktatás(vagy tanulás) - a megszerzett viselkedés egyik generációról a másikra való átvitelének fő módja.

Az egyén azon képessége, hogy kezelje kognitív képességeit, hogy túlélje a környezetében bekövetkezett váratlan változásokat intelligencia. A tanulás és az intelligencia szerepe a viselkedésben növekszik az idegrendszer javulásával – az agykéreg növekedésével. Az emberek számára ez az evolúció meghatározó mechanizmusa. A fogalom a fajok azon képességét jelöli, hogy alkalmazkodni tudjanak a környezeti tényezők egy bizonyos köréhez a faj ökológiai misztikuma.

A környezeti tényezők együttes hatása a szervezetre

A környezeti tényezők általában nem egyenként, hanem komplexen hatnak. Egy tényező hatása a többi tényező befolyásának erősségétől függ. A különböző tényezők kombinációja érezhetően befolyásolja a szervezet optimális életkörülményeit (lásd 2. ábra). Az egyik tényező hatása nem helyettesíti a másik hatását. A környezet összetett hatásával azonban gyakran megfigyelhető „helyettesítő hatás”, amely a különböző tényezők hatásának eredményeinek hasonlóságában nyilvánul meg. A fényt tehát nem pótolhatja hőtöbblet vagy szén-dioxid-bőség, de a hőmérséklet-változások befolyásolásával meg lehet állítani például a növények fotoszintézisét.

A környezet összetett hatásában a különböző tényezők élőlényekre gyakorolt ​​hatása egyenlőtlen. Főre, kísérőre és másodlagosra oszthatók. A vezető tényezők eltérőek a különböző élőlényeknél, még akkor is, ha ugyanazon a helyen élnek. A vezető tényező szerepét a szervezet életének különböző szakaszaiban a környezet egyik vagy másik eleme játszhatja. Például sok kultúrnövény, így a kalászosok életében a csírázási időszakban a hőmérséklet, a kelés és a virágzás időszakában a talajnedvesség, az érési időszakban pedig a tápanyagok mennyisége és a levegő páratartalma a vezető tényező. A vezető tényező szerepe az év különböző szakaszaiban változhat.

Ugyanazon fajnál eltérő fizikai és földrajzi körülmények között élő fajnál eltérő lehet a vezető tényező.

A vezető tényezők fogalmát nem szabad összetéveszteni a fogalmával. Olyan tényező, amelynek minőségi vagy mennyiségi szintje (hiány vagy többlet) közel van egy adott szervezet tűrőképességének határához, korlátozónak nevezzük. A korlátozó tényező hatása abban az esetben is megmutatkozik, ha más környezeti tényezők kedvezőek, sőt optimálisak. Mind a vezető, mind a másodlagos környezeti tényezők korlátozó tényezőként működhetnek.

A korlátozó tényezők fogalmát 1840-ben vezette be a kémikus 10. Liebig. A talaj különböző kémiai elemeinek növénynövekedésre gyakorolt ​​​​hatását tanulmányozva megfogalmazta az elvet: „A minimumban található anyag szabályozza a termést, és meghatározza az utóbbi méretét és stabilitását idővel.” Ez az elv Liebig minimumtörvényeként ismert.

A korlátozó tényező nem csak a hiányosság lehet, ahogy Liebig rámutatott, hanem olyan tényezők túlsúlya is, mint például a hő, a fény és a víz. Mint korábban említettük, az élőlényeket ökológiai minimumok és maximumok jellemzik. A két érték közötti tartományt általában stabilitási határnak vagy tűréshatárnak nevezik.

Általánosságban elmondható, hogy a környezeti tényezők szervezetre gyakorolt ​​hatásának összetettségét V. Shelford toleranciatörvénye tükrözi: a jólét hiányát vagy lehetetlenségét számos tényező hiánya vagy éppen ellenkezőleg, több tényező határozza meg, a amelynek szintje közel lehet az adott szervezet által tolerálható határértékekhez (1913). Ezt a két határt tűréshatárnak nevezzük.

Számos tanulmány készült a „tolerancia ökológiájáról”, amelyeknek köszönhetően számos növény és állat létezésének határai ismertté váltak. Ilyen például a légszennyező anyagok emberi szervezetre gyakorolt ​​hatása (3. ábra).

Rizs. 3. A légszennyező anyagok hatása az emberi szervezetre. Max - maximális létfontosságú tevékenység; További - megengedett létfontosságú tevékenység; Opt a káros anyag optimális (az élettevékenységet nem befolyásoló) koncentrációja; Az MPC az anyag legnagyobb megengedett koncentrációja, amely nem változtatja meg jelentősen a létfontosságú tevékenységet; Évek - halálos koncentráció

ábrán a befolyásoló tényező (káros anyag) koncentrációja. Az 5.2-t a C szimbólum jelöli. C = C év koncentráció értékeknél az ember meghal, de lényegesen alacsonyabb C = C MPC értékeknél visszafordíthatatlan változások következnek be a szervezetében. Következésképpen a tűréstartományt pontosan a C MPC = C határérték korlátozza. Ezért a Cmax-ot minden szennyező anyagra vagy bármely káros kémiai vegyületre kísérletileg meg kell határozni, és a Cmax-ot nem szabad túllépni egy adott élőhelyen (élőkörnyezetben).

A környezet védelmében fontos a test ellenállásának felső határai káros anyagokra.

Így a C szennyezőanyag tényleges koncentrációja nem haladhatja meg a C maximális megengedett koncentrációt (C tény ≤ C megengedett legnagyobb érték = C lim).

A korlátozó tényezők (Clim) fogalmának az az értéke, hogy kiindulópontot ad az ökológusnak a bonyolult helyzetek tanulmányozásához. Ha egy szervezetet egy viszonylag állandó tényezővel szembeni tolerancia széles tartománya jellemez, és mérsékelt mennyiségben van jelen a környezetben, akkor ez a tényező valószínűleg nem korlátozza. Ellenkezőleg, ha ismert, hogy egy adott organizmus egy szűk tartományban tolerál egy változó tényezőt, akkor ez a tényező érdemel gondos tanulmányozást, mivel korlátozó lehet.