Faktory prostředí a jejich vliv na živé organismy. Faktory prostředí a jejich klasifikace

Odpovězte stručně na následující otázky.

Jak se vědecky nazývá „řád planety“, ničí mrtvé zbytky organismů a mění je na anorganické a prvoky. organické sloučeniny?
Jaký je nejdůležitější environmentální faktor pro aerobní organismy koncentrované v atmosféře?
Jak se nazývá uzavřený cyklus procesů a jevů?
Jak se jmenují druhy živých organismů, které mají omezený areál výskytu, zastoupené v jedné malé zeměpisné oblasti?
Jak se nazývá faktor prostředí, jehož vliv může přesáhnout meze únosnosti organismu?
Vyjmenujte skupinu abiotických faktorů spojených s přísunem sluneční energie, směr větrů, poměr vlhkosti a teploty.
Jak se nazývá environmentální faktor, který implikuje přímý vliv člověka na nějaký organismus nebo jeho stanoviště?
Jak se nazývá nejlepší kombinace životních podmínek?
Jaká je reakce těla na změnu ročních období, regulovanou fotoperiodismem?

Správná odpověď: 1 - reduktory, 2 - kyslík, 3 - cirkulace, 4 - endemity, 5 - limitující (limitující), 6 - klimatické (meteorologické, povětrnostní), 7 - antropogenní faktor, 8 - biologické optimum, 9 - sezónní rytmus (sezónní biorytmus, cirkadiánního rytmu nebo denního rytmu).

Posouzení:

Celkem - 9 bodů.

Úkol 2. "Ochrana životního prostředí" (7 bodů)

Z níže uvedeného seznamu vyberte opatření ke snížení rychlosti erozních procesů:

přechod na nízkoodpadové technologie;
organizace přírodních rezervací a rezervací;
orba bez pluhu a naplocho;
orba napříč svahy;
regulace tání sněhu;
boj proti znečištění vody a ovzduší;
vytváření polních ochranných, vodoregulačních a lesních pásů;
zpracování půdy s obratem sloje;
použití těžké techniky při obdělávání půdy;
budování rybníků na vrcholcích roklí, hromadění odtoku;
budování zemních náspů v místech aktivního vodního toku;
výstavba drenážních kanálů na stanovištích s vysokou vlhkostí.

Správná tvrzení– 3, 4, 5, 7, 10, 11, 12.

Posouzení: 1 bod za každou správnou odpověď. Pokud jsou nesprávné činnosti označeny jako správné, pak se za každou takto nesprávně vybranou položku odečte 1 bod. V důsledku toho, pokud je více nesprávně vybraných než správně vybraných, bude výsledné skóre nulové.

Celkem - 7 bodů.

Úkol 3. „Počet populací. (5 bodů)"

Analyzujte údaje z roku 2000 o věkovém složení obyvatelstva Ruska (150 milionů obyvatel) a Indonésie (190 milionů obyvatel), uvedené v tabulce níže.

Pomocí materiálů v tabulce odpovězte na následující otázky.

Vypočítejte podíl (v %) mladých lidí (ve věku 0–30 let) v Rusku a Indonésii.
Počet obyvatel které země v budoucnu výrazně poroste a proč?
Populace které země je s největší pravděpodobností stabilní a nevykazuje výrazný vzestupný trend? Vysvětli proč.
Proč je skupina od 51 do 60 let ve věkové pyramidě obyvatelstva Ruska menší než v předchozích a následujících skupinách?
Ve které zemi se věkové skupiny lidí co do počtu obyvatel nejvíce liší? S čím to podle vás může souviset?

Správná odpověď:

V Rusku 44 %, v Indonésii 62 %.
Indonésie. Protože velikost populace v první kategorii (0-10 let) je znatelně vyšší než v následujících kategoriích.
Rusko. Protože populace v první kategorii (0-10 let) je o něco méně než v následujících kategoriích.
Lidé této skupiny se narodili ve 40. a 50. letech. V této době byla v důsledku druhé světové války, hladu a devastace v zemi vysoká úmrtnost reprodukční části populace, takže podíl narozených byl výrazně nižší než v sousedních desetiletích (30-40. a 50. -60. léta).
V Indonésii. V této zemi se rodí více dětí a přežívá méně starších lidí. Ve srovnání s Ruskem se proto různé věkové skupiny liší více počtem. To je typické pro země s rychle rostoucí populací.

Posouzení: 1 bod za každou správnou odpověď.

Celkem - 5 bodů.

Úkol 4. "Ochrana životního prostředí" (10 bodů)

Vyplňte tabulku „Hlavní látky znečišťující ovzduší a jejich vliv na přírodu a člověka“. Do středního sloupce napište hlavní zdroje látek znečišťujících ovzduší (vyberte ze seznamu), do pravého sloupce popište nebezpečí, které tyto látky představují pro přírodu a lidské zdraví. Při vyplňování tabulky mějte na paměti, že některé zdroje znečištění mohou souviset s více druhy látek znečišťujících ovzduší.

Zdroje, které znečišťují atmosféru:

doprava;
výrobní podniky;
cementárny;
havárie jaderných reaktorů;
výroba, která spaluje uhlí, břidlice, ropné produkty;
spalování rašeliny a dřeva;
výroba a přeprava atomových zbraní;
výroba železa a mědi;
výroba kyseliny sírové;
produkce kyseliny dusičné;
tepelné elektrárny (TPP) na uhlí, rašelinu a topný olej;
testy atomových a vodíkových bomb.

Správná odpověď:

Látky, které znečišťují ovzduší	Hlavní zdroje znečištění	Vliv znečišťujících látek na přírodu a člověka
Oxidy uhlíku (CO, CO 2)	1) doprava; 2) spalování uhlí, břidlice, ropných produktů; 3) spalování rašeliny a dřeva	Způsobit skleníkový efekt
Oxidy síry (SO 3, SO 2)	1) Spalování uhlí, břidlice, ropných produktů; 2) výroba železa, mědi; 3) výroba kyseliny sírové. 4) TPP provozované na uhlí, rašelinu a topný olej	Způsobuje kyselé deště, smog londýnského typu. Zhoršují zdraví lidí, negativně ovlivňují živé organismy
Oxidy dusíku (NO, NO 2)	1) doprava; 2) produkce kyseliny dusičné.	Způsobuje kyselé deště, smog typu Los Angeles. Zhoršují zdraví lidí, negativně ovlivňují živé organismy.
Suspendované látky (prach, saze atd.)	1) průmyslové podniky; 2) doprava; 3) TPP provozované na uhlí, rašelinu a topný olej; 4) cementárny	Způsobují odraz slunečních paprsků od Země, snižují povrchové zahřívání a brání fotosyntéze v rostlinách. Zvyšte pravděpodobnost onemocnění dýchacího systému lidí a zvířat
Radioaktivní látky	1) testování atomových a vodíkových bomb; 2) výroba a přeprava atomových zbraní; 3) havárie jaderných reaktorů	Způsobují mutační procesy, ohrožují život a zdraví živých bytostí

Posouzení: 1 bod za každou správně vyplněnou buňku tabulky.

Ve sloupci „Hlavní zdroje znečištění“ je správně vyplněná buňka, ve které jsou správně uvedeny dva nebo více zdrojů znečištění.

Ve sloupci „Vliv znečišťujících látek na přírodu a člověka“ je správně vyplněná buňka, ve které je správně uvedeno jedno nebo více nebezpečí, která tyto látky představují.

Celkem – 10 bodů.

Úkol 5. "Populační ekologie" (4 body)

Uveďte několik příkladů organismů v každém bodě, které mají ostrovní typ distribuce populace:

a) mezi vodními organismy (2 až 4 příklady);
b) mezi suchozemskými organismy (od 2 do 4 příkladů).

Příklady správných odpovědí:

A) obyvatelé jezera: karas, štika, dafnie, kyklop atd. Můžete přinést ukázky mořských organismů - např. ryby a bezobratlí Aralského a Kaspického moře.

b) obyvatelé skutečných ostrovů: Polární liška, medvěd sachalinský Zde můžete uvést i obyvatele oáz v poušti: datlovník, vlhkomilné rostliny, vlhkomilné hlodavce, ještěrky, želvy atd.

Můžete také zmínit zvířata, která roztříštila svůj areál kvůli lidské činnosti (bizon, bizon, levhart z Dálného východu, kiwi a další).

Posouzení: 1 bod za 1-2 příklady a 2 body za 3-4 příklady zvlášť za každou podpoložku otázky.

Celkem – 4 body.

Úkol 6. "Interakce druhů v ekosystémech" (4 body)

Složky sladkovodního ekosystému mohou být:

Ryby;
bakterie;
dafnie, měkkýši;
řasy a vyšší vodní rostliny;
prvoci - nálevníci;
houby.

Nakreslete schéma toků hmoty a energie v ekosystému nádrže. Vybírejte jeho složky pomocí bloků a pomocí šipek (nasměrovaných jedním směrem i oběma) toky hmoty a energie. Vysvětlete, proč vyloučení některých prvků, například malých bezobratlých, z tohoto schématu povede k prudkému narušení rovnováhy tohoto ekosystému.

Správná odpověď:

Konečné schéma:

Vyloučení dafnií, měkkýšů a nálevníků z tohoto ekosystému povede na jedné straně k zániku potravní základny pro ryby a tím k jejich úhynu a na druhé straně k silnému růstu řas a vyšších vodních rostliny (voda bude kvést).

Hodnocení: 1 bod za 1–4 správně umístěných šípů (včetně těch se správným směrem), 2 body za 5–8 správně umístěných šípů, 3 body za 9–12 správně umístěných šípů. Oboustranné šípy se počítají jako dva!

Plus 1 bod za správné vysvětlení vyloučení dafnií, měkkýšů a nálevníků.

Celkem – 4 body.

Úkol 7. "Populační ekologie" (6 bodů)

V přírodě se biocenózy v průběhu času mění a transformují.

Popište obecné vzorce seberozvoje ekosystémů, které nepociťují negativní vliv antropogenní faktory.

Správná odpověď:

Správná odpověď by měla obsahovat následující body:

postupné zvyšování druhové rozmanitosti;
změna dominantních druhů;
komplikace silových obvodů;
posílení vzájemně prospěšných vazeb;
zvýšení celkové biomasy a produkce komunity;
zvýšená spotřeba produktů v potravinových řetězcích.

Posouzení: 1 bod za každou správně označenou položku.

Celkem - 6 bodů.

Životní prostředí je jedním z hlavních ekologických pojmů, což znamená komplex podmínek prostředí, které ovlivňují životně důležitou činnost organismů. V širokém smyslu je prostředí chápáno jako souhrn hmotných těl, jevů a energií, které tělo ovlivňují. Možná specifičtější, prostorové chápání prostředí jako bezprostředního prostředí organismu – jeho místo výskytu. Biotop je vše, mezi čím organismus žije, je to část přírody, která obklopuje živé organismy a má na ně přímý či nepřímý vliv. Ty prvky stanoviště, které nejsou lhostejné k danému organismu nebo druhu a tak či onak jej ovlivňují, jsou faktory ve vztahu k němu.

Složky životního prostředí jsou rozmanité a proměnlivé, proto se živé organismy neustále přizpůsobují a regulují svou životní činnost v souladu s probíhajícími změnami parametrů vnějšího prostředí. Takové adaptace organismů se nazývají adaptací a umožnit jim přežít a rozmnožovat se.

Jednotlivé vlastnosti a části prostředí, které působí na organismy, nazýváme faktory prostředí. Mohou mít různou povahu a specifičnost působení.

NA abiotické faktory neživé přírody působící přímo nebo nepřímo na tělo - světlo, teplota, vlhkost, chemické složení ovzduší, vodní a půdní prostředí apod. (tedy vlastnosti prostředí, jehož vznik a vliv není přímo závislý na činnosti živých organismů).

Do komplexu biotické faktory zahrnují všechny formy působení na organismus od okolních živých bytostí (mikroorganismy, vliv živočichů na rostliny a naopak).

Antropogenní faktory - různé formy činnosti lidské společnosti, které vedou ke změně přírody jako biotopu jiných druhů nebo přímo ovlivňují jejich život.

Faktory prostředí působí na živé organismy jako dráždivé látky, způsobující adaptivní změny fyziologických a biochemických funkcí; jak omezovače, znemožňující existenci v těchto podmínkách; jak modifikátory, způsobující strukturální a funkční změny v organismech a jak signály, indikující změny dalších faktorů prostředí.

Navzdory různorodému vlivu faktorů prostředí na živý organismus je možné stanovit obecný charakter jejich vlivu. Při nízkých hodnotách nebo při nadměrné expozici faktoru vitální aktivita organismů prudce klesá (viditelně je inhibována). Účinek faktoru je nejúčinnější ne při jeho minimálních či maximálních hodnotách, ale při hodnotě, která je pro daný organismus optimální.

Rozsah působení environmentálního faktoru (oblast tolerance) je omezený minimální body a maximum, odpovídající extrémním hodnotám tohoto faktoru, při kterých je možná existence organismu. Intenzita faktoru odpovídající nejlepším ukazatelům jeho vitální aktivity se nazývá optimální resp optimální bod(obr. 103).

Optimální, minimální a maximální body jsou tři základní body

body, které určují možnosti reakce těla na daný faktor. Krajní body křivky, vyjadřující stav útlaku s nedostatkem či přebytkem faktoru, nazýváme oblasti pesimum; jim odpovídají pesimální hodnoty faktoru. Subletální hodnoty faktoru leží v blízkosti kritických bodů a letální zóny faktoru leží mimo toleranční zónu.

Podmínky prostředí, za kterých jakýkoli faktor nebo jejich kombinace překračuje komfortní zónu a působí depresivně, se v ekologii často nazývají extrémní, hraniční (extrémní, obtížné). Charakterizují nejen ekologické situace (teplota, salinita), ale i taková stanoviště, kde se podmínky blíží hranici možnosti existence pro rostliny a živočichy.

Pro život některých organismů jsou vyžadovány podmínky, které jsou omezeny úzkými limity, to znamená, že rozmezí pro optimum není pro daný druh konstantní. Optimální působení faktoru se u různých druhů liší. Rozsah křivky, tedy vzdálenost mezi prahovými body, ukazuje zónu působení ekologického faktoru na organismus (obr. 104). Za podmínek blízkých prahovému účinku faktoru se organismy cítí depresivně; mohou existovat, ale nedosahují plného rozvoje. Rostliny většinou neplodí. U zvířat je naopak pohlavní dospělost urychlena. Velikost rozsahu působení faktoru a zejména optimální zóna umožňuje posuzovat výdrž organismů ve vztahu k danému prvku prostředí a svědčí o jejich ekologické amplitudě. V tomto ohledu se nazývají organismy, které mohou žít v poměrně rozmanitém prostředí eurybiontický. Například medvěd hnědý žije v chladném a teplém klimatu, v suchých a vlhkých oblastech a živí se různými rostlinnými a živočišnými potravinami.

Ve vztahu k soukromým faktorům prostředí se používá termín, který začíná stejnou předponou. Nazývají se například zvířata, která mohou existovat v širokém teplotním rozmezí eurytermální, a organismy, které mohou žít pouze v úzkých teplotních rozmezích, patří stenotermální. Na stejném principu může být organismus euryhydrid nebo stenohydrid v závislosti na jeho reakci na kolísání vlhkosti; eh vrigalín nebo stenohalin- v závislosti na schopnosti tolerovat různé hodnoty slanosti prostředí atd.

Existují také koncepty ekologická valence, což je schopnost těla obývat různá prostředí a ekologická amplituda, odrážející šířku rozsahu faktoru nebo šířku optimální zóny.

Kvantitativní vzorce reakce organismů na působení ekologického faktoru se liší podle podmínek jejich osídlení.

Stenobionticita nebo eurybionticita necharakterizuje specifičnost druhu ve vztahu k žádnému ekologickému faktoru. Některá zvířata jsou například omezena na úzký teplotní rozsah (tj. stenotermální) a zároveň mohou existovat v širokém rozsahu slanosti prostředí (euryhalin).

Faktory prostředí působí na živý organismus současně a společně a působení jednoho z nich do určité míry závisí na kvantitativním vyjádření dalších faktorů - světla, vlhkosti, teploty, okolních organismů atd. Tento vzorec je tzv. interakce faktorů. Někdy je nedostatek jednoho faktoru částečně kompenzován zesílením aktivity jiného; projevuje se částečná zastupitelnost působení faktorů prostředí. Žádný z faktorů nezbytných pro tělo přitom nelze zcela nahradit jiným. Fototrofní rostliny nemohou růst bez světla za nejoptimálnějších teplotních nebo nutričních podmínek. Pokud tedy hodnota alespoň jednoho z nezbytných faktorů přesahuje toleranční rozmezí (pod minimum nebo nad maximum), pak se existence organismu stává nemožnou,

Environmentální faktory, které jsou za specifických podmínek pesimální, tedy ty, které jsou nejvzdálenější od optima, zejména ztěžují existenci druhu za těchto podmínek, a to i přes optimální kombinaci dalších podmínek. Této závislosti se říká zákon omezujících faktorů. Takové faktory odchylující se od optima nabývají prvořadého významu v životě druhu nebo jednotlivých jedinců a určují jejich geografický rozsah. Identifikace limitujících faktorů je v praxi zemědělství velmi důležitá pro nastolení ekologické valence, zejména v nejzranitelnějších (kritických) obdobích ontogeneze živočichů a rostlin.

Zdroj---

Bogdanova, T.L. Příručka biologie / T.L. Bogdanov [a další]. - K .: Naukova Dumka, 1985. - 585 s.

Živé organismy a jejich neživé prostředí jsou spolu nerozlučně spjaty a jsou v neustálé interakci. Společně žijící organismy různých druhů si mezi sebou a svým okolním fyzickým prostředím vyměňují hmotu a energii. Tato síť hmotně-energetických vztahů spojuje živé organismy a jejich prostředí do komplexních ekologických systémů.

Předmět ekologie. Ekologie (z řeckého „oikos“ – obydlí, útočiště a „logos“ – věda) je věda o vztahu mezi živými organismy a jejich prostředím. Ekologie se zabývá jedinci, populacemi (skládajícími se z jedinců stejného druhu), společenstvy (skládajícími se z populací) a ekosystémy (včetně společenstev a jejich prostředí). Ekologové zkoumají, jak prostředí ovlivňuje živé organismy a jak organismy ovlivňují prostředí. Ekologové studiem populací rozhodují o otázkách o jednotlivých druzích, o stabilních změnách a výkyvech velikosti populace. Při studiu komunit se uvažuje o jejich složení či struktuře a také o průchodu energie a hmoty komunitami, tedy o tom, čemu se říká fungování komunit.

Ekologie zaujímá významné místo mezi ostatními biologickými disciplínami a je spojena s genetikou, evoluční doktrínou, etologií (naukou o chování), fyziologií.

Nejužší spojení existuje mezi ekologií a evoluční teorií. Díky přirozenému výběru zůstaly v procesu historického vývoje organického světa jen ty druhy, populace a společenstva, které přežily v boji o existenci a přizpůsobily se měnícímu se biotopu.

Pojem „ekologie“ je velmi rozšířený. Ekologie je ve většině případů chápána jako jakákoliv interakce člověka s přírodou nebo nejčastěji zhoršení kvality našeho životního prostředí způsobené ekonomickou činností. V tomto smyslu se ekologie týká každého člena společnosti.

Ekologie, chápaná jako kvalita životního prostředí, ovlivňuje ekonomiku a je jí určována, napadá sociální život, ovlivňuje domácí i zahraniční politiku států a závisí na polit.

Ve společnosti narůstá úzkost ze zhoršujícího se stavu životního prostředí a začíná se vytvářet pocit odpovědnosti za stav přírodních systémů Země. Environmentální myšlení, tedy analýza všech ekonomických rozhodnutí přijímaných z hlediska zachování a zlepšování kvality životního prostředí, se stalo naprosto nezbytným při vývoji jakýchkoli projektů rozvoje a transformace území.

Příroda, ve které živý organismus žije, je jeho životním prostředím. Prostředí je rozmanité a proměnlivé. Ne všechny faktory prostředí působí na živé organismy stejnou silou. Některé mohou být pro organismy nezbytné, jiné jsou naopak škodlivé; jsou tací, kteří jsou k nim obecně lhostejní. Faktory prostředí, které působí na tělo, se nazývají faktory prostředí.

Podle původu a charakteru působení se všechny faktory prostředí dělí na abiotické, tedy faktory anorganického (neživého) prostředí, a biotické, spojené s vlivem živých bytostí. Tyto faktory se dělí na řadu konkrétních faktorů.

Biologické optimum. V přírodě se často stává, že některé faktory prostředí jsou v nadbytku (například voda a světlo), zatímco jiné (například dusík) jsou v nedostatečném množství. Faktory, které snižují životaschopnost organismu, se nazývají limitující faktory. Například pstruh potoční žije ve vodě s obsahem kyslíku minimálně 2 mg/l. Pokud je obsah kyslíku ve vodě nižší než 1,6 mg/l, pstruzi hynou. Kyslík je pro pstruhy limitujícím faktorem.

Limitujícím faktorem může být nejen její nedostatek, ale i nadbytek. Teplo je například nezbytné pro všechny rostliny. Pokud je však v létě teplota dlouhodobě vysoká, pak mohou rostliny i při vlhké půdě trpět spálením listů.

Pro každý organismus tak existuje nejvhodnější kombinace abiotických a biotických faktorů, optimální pro jeho růst, vývoj a rozmnožování. Nejlepší kombinace podmínek se nazývá biologické optimum.

Identifikace biologického optima, znalost vzorců interakce faktorů prostředí jsou skvělé praktický význam... Dovedným udržováním optimálních podmínek pro život zemědělských rostlin a zvířat můžete zvýšit jejich produktivitu.

Adaptabilita organismů na jejich prostředí. V procesu evoluce se organismy přizpůsobily specifickým podmínkám prostředí. Vyvinuli speciální úpravy, aby se vyhnuli nebo překonali vliv nepříznivého faktoru. Například pouštní rostliny mohou tolerovat dlouhodobé sucho, protože mají různá přizpůsobení k extrakci vody a snížení odpařování. Některé rostliny mají hluboký a rozvětvený kořenový systém, který účinněji absorbuje vodu, zatímco jiné (například kaktusy) akumulují vodu v pletivech. U některých rostlin mají listy voskový povlak, a proto odpařují méně vlhkosti. V období sucha mnoho rostlin zmenšuje listovou plochu a jednotlivé keře shazují všechny listy a dokonce i celé větve. Čím menší listy, tím menší výpar a tím méně vody potřebujete k přežití v horku a suchu.

Charakteristickým rysem adaptací organismů je usídlení v prostředí, kde jsou podmínky pro život nejblíže jejich biologickému optimu. Organismy se vždy přizpůsobují celému komplexu faktorů prostředí, a ne jednomu faktoru.

Jakou roli hrají různé abiotické faktory (teplota, vlhkost) v životě vyšších rostlin a živočichů?
Uveďte příklady, jak člověk poznatky o vztahu organismů využívá ve své praxi.
Uveďte příklady biologického optima pro rostliny, zvířata a houby, které znáte.
Vysvětlete, jak změny faktorů prostředí ovlivňují plodiny.

Místo výskytu - to je ta část přírody, která obklopuje živý organismus a se kterou přímo interaguje. Složky a vlastnosti prostředí jsou různorodé a proměnlivé. Každý živý tvor žije ve složitém, měnícím se světě, neustále se mu přizpůsobuje a reguluje svou životní činnost v souladu se svými změnami.

Jednotlivé vlastnosti nebo prvky prostředí, které působí na organismy, se nazývají environmentální faktory. Faktory prostředí jsou různé. Mohou být nezbytné nebo naopak škodlivé pro živé organismy, usnadňovat nebo bránit přežití a reprodukci. Faktory prostředí mají různou povahu a specifičnost působení. Mezi ně patří abiotické a biotické, antropogenní.

Abiotické faktory - teplota, světlo, radioaktivní záření, tlak, vlhkost vzduchu, složení solí vody, vítr, proudy, terén - to vše jsou vlastnosti neživé přírody, které přímo či nepřímo ovlivňují živé organismy.

Biotické faktory - to jsou formy vzájemného působení živých bytostí. Každý organismus neustále zažívá přímý či nepřímý vliv jiných tvorů, vstupuje do kontaktu se zástupci svého druhu i jiných druhů – rostlinami, zvířaty, mikroorganismy, závisí na nich a působí na ně. Okolní organický svět - komponent prostředí každé živé bytosti.

Vzájemné vazby organismů jsou základem pro existenci biocenóz a populací; jejich úvaha patří do oblasti synekologie.

Antropogenní faktory - jedná se o formy činnosti lidské společnosti, které vedou ke změně přírody jako stanoviště jiných druhů nebo přímo ovlivňují jejich život. V průběhu lidských dějin rozvoj nejprve lovu a poté zemědělství, průmyslu, dopravy velmi změnil povahu naší planety. Význam antropogenních dopadů na celý živý svět Země stále rychle roste.

Člověk sice ovlivňuje zvěř prostřednictvím změn abiotických faktorů a biotických vztahů druhů, ale působení lidí na planetě je třeba rozlišovat jako zvláštní sílu, která nezapadá do rámce této klasifikace. V současnosti je prakticky osud živého pokryvu Země, všech typů organismů, v rukou lidské společnosti a závisí na antropogenním vlivu na přírodu.

Jeden a tentýž environmentální faktor má v životě společně žijících organismů různých druhů různý význam. Například silný vítr v zimě je nepříznivý pro velká zvířata žijící v otevřeném prostoru, ale neovlivňuje ty menší, které se ukrývají v norách nebo pod sněhem. Složení soli v půdě je důležité pro výživu rostlin, ale je lhostejné pro většinu suchozemských živočichů atd.

Změny faktorů prostředí v průběhu času mohou být: 1) pravidelné-periodické, měnící sílu dopadu v souvislosti s denní dobou, ročním obdobím nebo rytmem přílivu a odlivu v oceánu; 2) nepravidelné, bez jasné periodicity, například změny povětrnostních podmínek v různých letech, jevy katastrofické povahy - bouřky, lijáky, sesuvy půdy atd .; 3) zaměřené na známá, někdy dlouhá, časová období, například při ochlazení nebo oteplení klimatu, přemnožení vodních ploch, neustálé pastvě ve stejné oblasti atd.

Mezi faktory prostředí se rozlišují zdroje a podmínky. Zdroje prostředí, organismy využívají, spotřebovávají, čímž snižují jejich počet. Mezi zdroje patří jídlo, voda, je-li jí nedostatek, úkryty, vhodná hnízdiště atd. Podmínky - to jsou faktory, kterým jsou organismy nuceny se přizpůsobit, ale většinou je nemohou ovlivnit. Jeden a tentýž environmentální faktor může být pro některé zdrojem a pro jiné podmínkou. Například světlo je pro rostliny životně důležitým zdrojem energie a pro vidoucí zvířata je podmínkou zrakové orientace. Pro mnoho organismů může být voda jak životní podmínkou, tak zdrojem.

2.2. Adaptace organismů

Adaptace organismů na prostředí se nazývá přizpůsobování. Adaptace se týká jakýchkoli změn ve struktuře a funkcích organismů, které zvyšují jejich šance na přežití.

Schopnost adaptace je jednou ze základních vlastností života vůbec, neboť poskytuje samotnou možnost jeho existence, schopnost organismů přežít a rozmnožovat se. Adaptace se projevují na různých úrovních: od biochemie buněk a chování jednotlivých organismů až po strukturu a fungování společenstev a ekologických systémů. Adaptace vznikají a vyvíjejí se během evoluce druhů.

Hlavní mechanismy adaptace na úrovni organismu: 1) biochemický- projevují se intracelulárními procesy, jako je změna práce enzymů nebo změna jejich množství; 2) fyziologický- například zvýšené pocení se zvýšením teploty u řady druhů; 3) morfo-anatomické- rysy stavby a tvaru těla spojené s životním stylem; 4) behaviorální- např. vyhledávání příznivých biotopů zvířaty, vytváření nor, hnízd atd.; 5) ontogenetické- zrychlení nebo zpomalení individuálního vývoje, přispívající k přežití v měnících se podmínkách.

Environmentální faktory prostředí mají různé účinky na živé organismy, to znamená, že mohou ovlivnit oba dráždivé látky, způsobující adaptivní změny fyziologických a biochemických funkcí; jak omezovače, znemožňující existenci v těchto podmínkách; jak modifikátory, způsobující morfologické a anatomické změny v organismech; jak signály, indikující změny dalších faktorů prostředí.

2.3. Obecné zákonitosti působení faktorů prostředí na organismy

Navzdory široké škále faktorů prostředí lze identifikovat řadu obecných vzorců v povaze jejich dopadu na organismy a v reakcích živých bytostí.

1. Zákon optima.

Každý faktor má určité limity pozitivního vlivu na organismy (obr. 1). Výsledek působení proměnného faktoru závisí především na síle jeho projevu. Nedostatečné i nadměrné působení faktoru negativně ovlivňuje vitální aktivitu jedinců. Příznivá síla vlivu se nazývá zóna optimálního ekologického faktoru nebo jednoduše optimální pro organismy tohoto druhu. Čím silnější jsou odchylky od optima, tím výraznější je depresivní účinek tohoto faktoru na organismy. (zóna pesima). Maximální a minimální tolerované hodnoty faktoru jsou kritické body, za za nímž již existence není možná, nastává smrt. Meze odolnosti mezi kritickými body se nazývají ekologická valence živé bytosti ve vztahu ke konkrétnímu faktoru prostředí.

Rýže. jeden. Schéma působení faktorů prostředí na živé organismy

Zástupci různých druhů se od sebe velmi liší jak v poloze optima, tak v ekologické valenci. Například arktické lišky v tundře snesou kolísání teploty vzduchu v rozmezí více než 80 °C (od +30 do -55 °C), teplovodní korýši Copilia mirabilis zase snesou změny teploty vody v rozmezí ne více než 6 °C (od +23 do +29 °C). Jedna a ta samá síla projevu faktoru může být u jednoho druhu optimální, u jiného pesimální a u třetího překračuje meze únosnosti (obr. 2).

Široká ekologická valence druhu ve vztahu k abiotickým faktorům prostředí je označena přidáním předpony „evry“ k názvu faktoru. Eurytermní druhy – snášející výrazné teplotní výkyvy, eurybát- široký rozsah tlaku, euryhalin- různý stupeň salinity prostředí.

Rýže. 2. Poloha optimálních křivek na teplotní stupnici pro různé druhy:

1, 2 - stenotermní druhy, kryofilové;

3–7 - eurytermní druhy;

8, 9 - stenotermní druhy, termofilové

Neschopnost tolerovat výrazné kolísání faktoru neboli úzká ekologická valence je charakterizována předponou „steno“ - stenotermální, stenobát, stenohalin druhy apod. V širším slova smyslu se druhy, k jejichž existenci jsou vyžadovány přísně definované ekologické podmínky, nazývají tzv. stenobiontický, a ty, které jsou schopny se přizpůsobit různým podmínkám prostředí - eurybiontický.

Stavy přibližující se jedním nebo několika faktory najednou ke kritickým bodům jsou nazývány extrémní.

Poloha optimálních a kritických bodů na gradientu faktoru se může působením podmínek prostředí posouvat v určitých mezích. K tomu dochází pravidelně u mnoha druhů, jak se mění roční období. V zimě například vrabci odolávají silným mrazům a v létě hynou ochlazením při teplotách těsně pod bodem mrazu. Jev posunu optima ve vztahu k jakémukoli faktoru se nazývá aklimatizace. Teplotně se jedná o známý proces tepelného otužování těla. K aklimatizaci teploty je zapotřebí značné časové období. Mechanismem je změna v buňkách enzymů, které katalyzují stejné reakce, ale při různých teplotách (tzv. izoenzymy). Každý enzym je kódován svým vlastním genem, proto je nutné některé geny vypnout a jiné aktivovat, transkripce, translace, sestavení dost nový protein atd. Celkový proces trvá v průměru asi dva týdny a je stimulován změnami prostředí. Aklimatizace neboli otužování je důležitá adaptace organismů, ke které dochází za postupně se přibližujících nepříznivých podmínek nebo při vstupu na území s jiným klimatem. V těchto případech je nedílnou součástí celkový proces aklimatizace.

2. Nejednoznačnost vlivu faktoru na různé funkce.

Každý faktor má jiný vliv na různé funkce těla (obr. 3). Optimum pro některé procesy může být pro jiné pesimem. Teplota vzduchu od +40 do +45 ° C u studenokrevných zvířat tedy výrazně zvyšuje rychlost metabolických procesů v těle, ale inhibuje fyzickou aktivitu a zvířata upadají do tepelného neklidu. Pro mnoho ryb je teplota vody, která je optimální pro zrání reprodukčních produktů, nepříznivá pro tření, ke kterému dochází v jiném teplotním rozmezí.

Rýže. 3. Schéma závislosti fotosyntézy a dýchání rostlin na teplotě (podle V. Larhera, 1978): t min, t opt, t max- minimální, optimální a maximální teplota pro růst rostlin (stíněná plocha)

Životní cyklus, ve kterém organismus v určitých obdobích plní především určité funkce (výživa, růst, rozmnožování, rozptyl atd.), je vždy v souladu se sezónními změnami v komplexu faktorů prostředí. Mobilní organismy mohou také měnit stanoviště pro úspěšnou realizaci všech svých životních funkcí.

3. Různorodost jednotlivých reakcí na faktory prostředí. Stupeň vytrvalosti, kritické body, optimální a pesimální zóny jednotlivých jedinců se neshodují. Tato variabilita je dána jak dědičnými vlastnostmi jedinců, tak i pohlavími, věkem a fyziologickými rozdíly. Například u motýla, jednoho ze škůdců mouky a obilných produktů, je kritická minimální teplota pro housenky -7 ° C, pro dospělé formy -22 ° C a pro vejce -27 ° C. Mráz při -10 °C zabíjí housenky, ale není nebezpečný pro dospělce a vajíčka tohoto škůdce. V důsledku toho je ekologická valence druhu vždy širší než ekologická valence každého jednotlivého jedince.

4. Relativní nezávislost adaptace organismů na různé faktory. Stupeň odolnosti vůči jakémukoli faktoru neznamená odpovídající ekologickou valenci druhu ve vztahu k ostatním faktorům. Například druhy, které tolerují velké změny teplot, nemusí být také přizpůsobeny velkým výkyvům vlhkosti nebo slaného režimu. Eurytermní druhy mohou být stenohalinové, stenobátové nebo naopak. Ekologické valence druhu ve vztahu k různým faktorům mohou být velmi různorodé. To vytváří mimořádnou rozmanitost adaptací v přírodě. Soubor ekologických valencí ve vztahu k různým faktorům prostředí je ekologické spektrum druhu.

5. Nesoulad mezi ekologickými spektry určitých druhů. Každý druh je specifický svými ekologickými schopnostmi. I u druhů, které jsou si podobné ve způsobech adaptace na prostředí, existují rozdíly ve vztahu k jednotlivým faktorům.

Rýže. 4. Změny účasti jednotlivých druhů rostlin v lučních porostech v závislosti na vlhkosti (podle L.G. Ramenskiy et al., 1956): 1 - jetel luční; 2 - řebříček obecný; 3 - Deljavinova keleria; 4 - modrásek luční; 5 - kostřava; 6 - stébla je skutečná; 7 - ostřice raná; 8 - lipnice obecná; 9 - pelargonie; 10 – pole korostavnik; 11 - kozí vous s krátkým nosem

Pravidlo ekologické individuality druhů formuloval ruský botanik L. G. Ramenskiy (1924) ve vztahu k rostlinám (obr. 4), pak byl široce potvrzen zoologickými studiemi.

6. Interakce faktorů. Optimální zóna a limity odolnosti organismů ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se mohou posouvat v závislosti na tom, jak silně a v jaké kombinaci současně působí ostatní faktory (obr. 5). Tento vzor byl pojmenován interakce faktorů. Například teplo je snáze snášeno v suchém než vlhkém vzduchu. Riziko namrznutí je mnohem vyšší v chladném počasí se silným větrem než v bezvětří. Stejný faktor v kombinaci s ostatními má tedy jiný dopad na životní prostředí. Naopak stejného ekologického výsledku lze dosáhnout různými způsoby. Například vadnutí rostlin lze zastavit jak zvýšením množství vlhkosti v půdě, tak snížením teploty vzduchu, aby se snížilo odpařování. Vzniká efekt částečné substituce faktorů.

Rýže. 5. Úmrtnost vajíček bource morušového Dendrolimus pini při různých kombinacích teploty a vlhkosti

Vzájemná kompenzace působení faktorů prostředí má přitom určité limity a nelze jeden z nich zcela nahradit jiným. Naprostá absence vody nebo alespoň jednoho ze základních prvků minerální výživy znemožňuje život rostlin, a to i přes nejpříznivější kombinace dalších podmínek. Extrémní tepelný deficit v polárních pouštích nelze kompenzovat ani nadbytkem vlhkosti, ani nepřetržitým osvětlením.

S přihlédnutím k zákonitostem vzájemného působení faktorů prostředí v zemědělské praxi je možné dovedně udržovat optimální podmínky pro život kulturních rostlin a domácích zvířat.

7. Pravidlo omezujících faktorů. Možnosti existence organismů jsou primárně omezeny těmi faktory prostředí, které jsou nejvzdálenější od optima. Pokud se alespoň jeden z faktorů prostředí přiblíží nebo překročí kritické hodnoty, pak i přes optimální kombinaci dalších podmínek jsou jedinci ohroženi smrtí. Jakékoli faktory silně odchylující se od optima nabývají v životě druhu nebo jeho jednotlivých zástupců v konkrétních časových obdobích prvořadý význam.

Omezující faktory prostředí určují geografický rozsah druhu. Charakter těchto faktorů může být různý (obr. 6). Pohyb druhů na sever tedy může být omezen nedostatkem tepla, do suchých oblastí - nedostatkem vlhkosti nebo příliš vysokými teplotami. Limitujícím faktorem šíření mohou být i biotické vztahy, např. obsazení území silnějším konkurentem nebo nedostatek opylovačů pro rostliny. Opylování fíků je tedy zcela závislé na jediném druhu hmyzu – vose Blastophaga psenes. Rodištěm tohoto stromu je Středomoří. Fíky přivezené do Kalifornie nenesly ovoce, dokud tam nebyly přivezeny opylující vosy. Rozšíření luštěnin v Arktidě je omezeno rozšířením opylujících čmeláků. Na Dicksonově ostrově, kde nejsou žádní čmeláci, ale nejsou ani luštěniny teplotní podmínky existence těchto rostlin je tam stále přípustná.

Rýže. 6. Limitujícím faktorem v rozšíření jelení zvěře je hluboká sněhová pokrývka (podle G.A. Novikov, 1981)

Pro určení, zda bude druh v dané geografické oblasti schopen existovat, je nutné především zjistit, zda některé environmentální faktory nepřekračují jeho ekologickou valenci, zejména v nejzranitelnějším období vývoje.

Identifikace omezujících faktorů je v zemědělské praxi velmi důležitá, protože nasměrováním hlavního úsilí k jejich odstranění můžete rychle a efektivně zvýšit produktivitu rostlin nebo zvířat. Na silně kyselých půdách lze tedy mírně zvýšit výnos pšenice aplikací různých agronomických vlivů, ale nejlepšího efektu dosáhneme pouze vápněním, které odstraňuje omezující účinky kyselosti. Znalost limitujících faktorů je tak klíčem k řízení životních funkcí organismů. V různých obdobích života jednotlivců působí různé faktory prostředí jako limitující faktory, proto je nutná obratná a neustálá regulace životních podmínek pěstovaných rostlin a zvířat.

2.4. Principy ekologické klasifikace organismů

V ekologii vytváří rozmanitost a rozmanitost metod a způsobů adaptace na prostředí potřebu více klasifikací. Při použití jediného kritéria není možné zohlednit všechny aspekty adaptability organismů na prostředí. Environmentální klasifikace odrážejí podobnosti, které se objevují mezi členy široké škály skupin, když je používají podobné způsoby adaptace. Pokud například klasifikujeme zvířata podle způsobů jejich pohybu, pak do ekologické skupiny druhů, které se ve vodě pohybují reaktivním způsobem, budou patřit taková zvířata, která se systematicky liší, jako jsou medúzy, hlavonožci, někteří nálevníci a bičíkovci, larvy řady vážek atd. (obr. 7). Jako základ pro klasifikaci prostředí lze použít širokou škálu kritérií: způsoby krmení, pohyb, vztah k teplotě, vlhkosti, salinitě prostředí, tlaku atd. Rozdělení všech organismů na eurybiontické a stenobiontické podle zeměpisné šířky rozsahu adaptace na prostředí je příkladem nejjednodušší ekologické klasifikace.

Rýže. 7. Zástupci ekologické skupiny organismů pohybujících se ve vodě reaktivním způsobem (podle S. A. Zernova, 1949):

1 - bičíkatý Medusochloris phiale;

2 - brvitá Crapedotella pileosus;

3 - medúza Cytaeis vulgaris;

4 - pelagická mořská okurka Pelagothuria;

5 - larva vážky-rocker;

6 - plavecká chobotnice Octopus vulgaris:

A- směr proudu vody;

b- směr pohybu zvířete

Dalším příkladem je rozdělení organismů do skupin. podle povahy stravy.Autotrofy Jsou organismy, které používají jako zdroj pro stavbu svého těla anorganické sloučeniny. Heterotrofy- všechny živé věci, které potřebují potraviny organického původu. Autotrofy se zase dělí na fototrofy a chemotrofy. První, kdo využívá energii k syntéze organických molekul sluneční světlo, druhá - energie chemických vazeb. Heterotrofy se dělí na saprofyty, pomocí roztoků jednoduchých organických sloučenin a Holozojev. Holozoa má složitý komplex trávicích enzymů a může jíst složité organické sloučeniny a rozkládat je na jednodušší složky. Holozoi se dělí na saprofágy(živí se odumřelými rostlinnými zbytky), fytofágy(spotřebitelé živých rostlin), zoofágy(potřebuje živou potravu) a nekrofágy(mrtvá zvířata). Každou z těchto skupin lze zase rozdělit na menší, které mají svá specifika v povaze výživy.

Jinak můžete vytvořit klasifikaci způsobem získávání potravy. Mezi zvířaty např. skupiny jako např filtrátory(malí korýši, bezzubí, velryby atd.), pastevní formy(kopytníci, brouci), sběratelé(datel, krtci, rejsci, kuře), pohybující se lovci kořisti(vlci, lvi, mouchy-ktyri atd.) a řada dalších skupin. Přes velkou odlišnost v organizaci tedy stejný způsob ovládání kořisti vede u lvů a mušek ktyr k řadě analogií v jejich loveckých zvycích a obecných strukturálních rysech: štíhlé tělo, silný svalový rozvoj, schopnost vyvinout krátký termín vysoká rychlost atd.

Environmentální klasifikace pomáhají identifikovat možné způsoby adaptace organismů na prostředí v přírodě.

2.5. Aktivní a skrytý život

Metabolismus je jednou z nejdůležitějších vlastností života, která podmiňuje těsné materiálově-energetické spojení organismů s prostředím. Metabolismus je velmi závislý na podmínkách existence. V přírodě pozorujeme dva hlavní životní stavy: aktivní život a odpočinek. S aktivním životem se organismy živí, rostou, pohybují, vyvíjejí se, množí, vyznačující se intenzivním metabolismem. Odpočinek se může lišit v hloubce a délce, zatímco mnoho funkcí těla je oslabeno nebo se neprovádí vůbec, protože úroveň metabolismu spadá pod vliv vnějších a vnitřních faktorů.

Ve stavu hlubokého klidu, tedy sníženého látkovo-energetického metabolismu, se organismy stávají méně závislými na prostředí, získávají vysokou míru stability a jsou schopny snášet podmínky, které by při aktivním životě nemohly odolat. Tyto dva stavy se střídají v životě mnoha druhů, jde o adaptaci na stanoviště s nestabilním klimatem, prudkými sezónními změnami, které jsou typické pro většinu planety.

Při hlubokém potlačení metabolismu nemusí organismy vůbec vykazovat viditelné známky života. Otázka, zda je možné úplně zastavit metabolismus s následným návratem k aktivnímu životu, tedy jakési „vzkříšení z mrtvých“, se ve vědě vedou více než dvě století.

První dojem imaginární smrt byl objeven v roce 1702 Anthony van Leeuwenhoek - objevitel mikroskopického světa živých věcí. Jím pozorovaní "animalculi" (vířníci), po vysušení, svraštělé kapky vody vypadaly jako mrtvé a v tomto stavu mohly zůstat dlouhou dobu (obr. 8). Když byly umístěny zpět do vody, nabobtnaly a pokračovaly v aktivním životě. Levenguk vysvětlil tento jev tím, že skořápka "zvířat" zjevně "neumožňuje sebemenší vypařování" a zůstávají naživu v suchých podmínkách. Po několika desetiletích se však přírodovědci již hádali o možnosti, že „život může být zcela zastaven“ a znovu obnoven „za 20, 40, 100 let nebo více“.

V 70. letech XVIII století. fenomén „vzkříšení“ po vysušení byl objeven a potvrzen četnými pokusy u řady dalších malých organismů – pšeničných úhořů, volně žijících háďátek a tardigradů. J. Buffon, opakující experimenty J. Needhama s akné, tvrdil, že "tyto organismy mohou být nuceny zemřít tolikrát, kolikrát je třeba, a znovu ožít." L. Spallanzani poprvé upozornil na hlubokou dormanci semen a rostlinných výtrusů a považoval ji za jejich uchování v čase.

Rýže. osm. Rotifer Philidina roseola v různých fázích sušení (podle P. Yu. Schmidt, 1948):

1 - aktivní; 2 - začíná se zmenšovat; 3 - před sušením zcela staženo; 4 - ve stavu pozastavené animace

V polovině XIX století. bylo přesvědčivě zjištěno, že odolnost suchých vířníků, tardigradů a háďátek vůči vysokým a nízkým teplotám, nedostatku nebo nepřítomnosti kyslíku roste úměrně se stupněm jejich dehydratace. Zůstala však otevřená otázka, zda jde o úplné přerušení života, nebo pouze o jeho hluboký útlak. V roce 1878 Claude Bernal předložil koncept "Skrytý život" kterou charakterizoval zastavením metabolismu a „přerušením vztahu mezi bytostí a prostředím“.

Tento problém byl definitivně vyřešen až v první třetině XX století s rozvojem techniky hluboké vakuové dehydratace. Experimenty G. Rama, P. Becquerela a dalších vědců tuto možnost ukázaly úplné vratné zastavení života. V suchém stavu, kdy v buňkách nezůstalo více než 2 % vody v chemicky vázané formě, vydržely organismy jako vířníci, tardigrady, malé háďátka, semena a spory rostlin, bakteriální a houbové spory v kapalném kyslíku (- 218,4 °C ), kapalný vodík (-259,4 °C), kapalné helium (-269,0 °C), tedy teploty blízké absolutní nule. V tomto případě obsah buněk tuhne, nedochází ani k tepelnému pohybu molekul a případný metabolismus je samozřejmě zastaven. Jakmile jsou tyto organismy umístěny do normálních podmínek, pokračují ve vývoji. U některých druhů je možné zastavit metabolismus při ultranízkých teplotách bez vyschnutí za předpokladu, že voda nezamrzne v krystalickém, ale v amorfním stavu.

Byla pojmenována úplná dočasná zastávka života pozastavená animace. Termín navrhl V. Preyer již v roce 1891. Ve stavu pozastavené animace se organismy stávají odolnými vůči široké škále vlivů. Například tardigrady podstoupily v experimentu ionizující záření až 570 tisíc rentgenů po dobu 24 hodin. Dehydratované larvy jednoho z komárů afrických chironomus Polypodium vanderplanki si po vystavení teplotám +102 °C zachovávají schopnost oživení.

Stav pozastavené animace značně rozšiřuje hranice zachování života, včetně času. Například v tloušťce antarktického ledovce at hluboké vrtání byly objeveny mikroorganismy (spory bakterií, plísní a kvasinek), které se následně vyvinuly na konvenčních živných půdách. Stáří odpovídajících ledových horizontů dosahuje 10–13 tisíc let. Spory některých životaschopných bakterií byly také izolovány z hlubších vrstev starých stovky tisíc let.

Anabióza však stačí vzácná věc... Není to možné u všech druhů a u volně žijících zvířat jde o extrémní stav dormance. Jeho nutná podmínka- Zachování neporušených tenkých intracelulárních struktur (organel a membrán) při sušení nebo hlubokém ochlazování organismů. Tento stav je neproveditelný pro většinu druhů se složitou organizací buněk, tkání a orgánů.

Schopnost anabiózy se vyskytuje u druhů, které mají jednoduchou nebo zjednodušenou strukturu a žijí v podmínkách prudkého kolísání vlhkosti (vysychání mělkých vodních ploch, horní vrstvy půdy, polštáře mechů a lišejníků atd.).

Jiné formy dormance spojené se stavem snížené vitální aktivity v důsledku částečné inhibice metabolismu jsou v přírodě mnohem rozšířenější. Jakýkoli stupeň snížení úrovně metabolismu zvyšuje stabilitu organismů a umožňuje hospodárnější využití energie.

Odpočinkové formy ve stavu snížené vitální aktivity se dělí na hypobióza a kryptobióza, nebo vynucený mír a fyziologický odpočinek. Při hypobióze vzniká inhibice aktivity neboli otupělost pod přímým tlakem nepříznivých podmínek a ustává téměř okamžitě po návratu těchto stavů do normálu (obr. 9). K takovému potlačení životně důležitých procesů může dojít při nedostatku tepla, vody, kyslíku, při zvýšení osmotického tlaku atd. V souladu s hlavním vnějším faktorem se rozlišuje nucená dormance kryobiáza(při nízkých teplotách), anhydrobióza(s nedostatkem vody), anoxybióza(za anaerobních podmínek), hyperosmobióza(s vysokým obsahem soli ve vodě) atd.

Nejen v Arktidě a Antarktidě, ale i ve středních zeměpisných šířkách přezimují některé mrazuvzdorné druhy členovců (kolemboláni, řada much, střevlíků aj.) ve stavu otupělosti, rychle rozmrzají a přecházejí k aktivitě pod slunečními paprsky a při poklesu teploty opět ztrácejí pohyblivost. ... Rostliny, které se objevily na jaře, se po ochlazení a oteplení zastaví a obnoví růst a vývoj. Po dešti se holá půda často zezelená v důsledku rychlého rozmnožování půdních řas, které byly v nuceném klidu.

Rýže. 9. Pagon je kus ledu se sladkovodními obyvateli zamrzlými v něm (od S. A. Zernova, 1949)

Hloubka a doba trvání suprese metabolismu u hypobiózy závisí na délce trvání a intenzitě inhibičního faktoru. Vynucená dormance nastává v jakékoli fázi ontogeneze. Výhody hypobiózy jsou rychlé obnovení aktivního života. Jedná se však o relativně nestabilní stav organismů a při dlouhém trvání může být škodlivý v důsledku nerovnováhy metabolických procesů, vyčerpání energetických zdrojů, hromadění nedostatečně oxidovaných metabolických produktů a dalších nepříznivých fyziologických změn.

Kryptobióza je zásadně odlišný typ dormance. Je spojena s komplexem endogenních fyziologických přestaveb, ke kterým dochází v předstihu, před nástupem nepříznivých sezónních změn, a organismy jsou na ně připraveny. Kryptobióza je adaptace především na sezónní či jinou periodicitu abiotických faktorů prostředí, jejich pravidelnou cykličnost. Je součástí životního cyklu organismů, nevzniká v žádné, ale v určité fázi individuálního vývoje, načasované na prožití kritických období roku.

Přechod do stavu fyziologického klidu nějakou dobu trvá. Předchází mu hromadění rezervních látek, částečná dehydratace tkání a orgánů, snížení intenzity oxidačních procesů a řada dalších změn, které obecně snižují metabolismus tkání. Ve stavu kryptobiózy se organismy stávají mnohonásobně odolnějšími vůči nepříznivým vlivům prostředí (obr. 10). V tomto případě jsou hlavní biochemické přestavby v mnoha ohledech společné pro rostliny, živočichy a mikroorganismy (např. přechod metabolismu v různé míře na dráhu glykolýzy díky rezervním sacharidům atd.). Výstup z kryptobiózy také vyžaduje čas a energii a nelze jej provést pouhým zastavením negativního působení faktoru. To vyžaduje zvláštní podmínky, které se pro různé druhy liší (například zamrznutí, přítomnost kapající kapalné vody, určitá délka denního světla, určitá kvalita světla, povinné kolísání teplot atd.).

Kryptobióza jako strategie přežití za periodicky nepříznivých podmínek pro aktivní život je produktem dlouhodobého vývoje a přírodní výběr... Je rozšířen ve volné přírodě. Stav kryptobiózy je typický například pro semena rostlin, cysty a spory různých mikroorganismů, hub, řas. Diapauza členovců, hibernace savců, hluboká dormance rostlin - také odlišné typy kryptobióza.

Rýže. 10. Žížala ve stavu diapauzy (podle V. Tishler, 1971)

Stavy hypobiózy, kryptobiózy a anabiózy zajišťují přežití druhů v přirozených podmínkách různých zeměpisných šířek, často extrémních, umožňují uchování organismů na dlouhá nepříznivá období, usazují se v prostoru a v mnoha ohledech posouvají hranice možností a distribuce života obecně.

Koncept stanoviště,

klasifikace a charakterizace

Životní prostředí- jeden z hlavních ekologických pojmů, který je chápán jako komplex podmínek prostředí, které ovlivňují životně důležitou činnost organismů (jedinců, populací, společenstev). Každý jedinec má své zvláštní životní prostředí: fyzikální, chemické a biotické podmínky, které nepřesahují citlivost a odolnost daného druhu vůči nim.

Pojem „životní prostředí“ se v ekologii používá v širokém i úzkém smyslu slova.

V širokém smyslu je životní prostředí životní prostředí.

životní prostředí Je souborem všech životních podmínek (hmotná těla, jevy, energie působící na tělo) existujících na planetě Zemi.

Životní prostředí – v užším slova smyslu – je biotop.

Místo výskytu Je součástí přírody, která obklopuje organismus a se kterou přímo interaguje. Stanoviště každého organismu je rozmanité a proměnlivé. Skládá se z mnoha prvků živé a neživé přírody, jakož i prvků zaváděných člověkem v důsledku hospodářské činnosti.

Proto: nazývá se soubor přírodních podmínek a jevů obklopujících živé organismy, se kterými jsou tyto organismy v neustálé interakci místo výskytu.

Role prostředí je dvojí. Živé organismy v prvé řadě přijímají potravu a energii z prostředí, ve kterém žijí. Navíc, různá prostředí omezit šíření organismů po celém světě.

Vodní prostředí (hydrosféra) - zabírá 71 % rozlohy zeměkoule. Vodní prostředí obývá 150 tisíc druhů živočichů, což je asi 7 % z jejich celkového počtu, 10 tisíc druhů rostlin (8 % z jejich celkového počtu). Řeky, jezera vytvářejí zásoby sladké vody nezbytné pro obrovské množství rostliny a zvířata, stejně jako pro lidi. Jako stanoviště má voda řadu specifických vlastností: vysokou hustotu, silné tlakové ztráty, nízký obsah kyslíku, silnou absorpci slunečního záření atd. Charakteristický rys vodní prostředí je jeho mobilita. Pohyb vody zajišťuje přísun kyslíku a živin pro vodní organismy, vede k vyrovnávání teplot v celé nádrži, protože voda má vysokou tepelnou kapacitu a tepelnou vodivost a je považována za nejstabilnější prostředí z hlediska podmínek prostředí, bez prudkých teplotních výkyvů. Ve vodě je kyslíku 20x méně než v atmosféře a zde je to limitující faktor.

Počet druhů živočichů a rostlin ve vodním prostředí je mnohem menší než u suchozemských, což znamená, že vývoj na souši byl mnohem rychlejší. Nejbohatší flóra a fauna moří a oceánů tropických oblastí - Tichého a Atlantského oceánu. Většina organismů světového oceánu je soustředěna v relativně malé oblasti mořského pobřeží mírného pásma.

Ve Světovém oceánu se vodnímu sloupci říká „peligiální“, dno „bentálské“, pobřežní část „přímořská“, je nejbohatší na rostliny a živočichy. Obyvatelé vodního prostředí se nazývají vodní organismy. Pelagické organismy - nekton(ryby, kytovci) a plankton(nižší korýši, jednobuněčné řasy atd.) a obyvatelé dna - bentos(spodní řasy, ryby). Jedním ze specifických rysů vodního prostředí je přítomnost velkého množství malých částic organické hmoty – detritus(vysoce kvalitní krmivo pro vodní organismy).

Obyvatelé nádrží vyvinuli vhodné adaptace na pohyblivost vodního prostředí, zejména aerodynamický tvar těla, schopnost dýchat kyslík rozpuštěný ve vodě pomocí žaber atd.

Vodní prostředí ovlivňuje jeho obyvatele. Živá hmota hydrosféry zase ovlivňuje stanoviště, zpracovává jej a zapojuje ho do oběhu látek. Je známo, že voda všech typů vodních útvarů se v biotickém cyklu rozloží a obnoví za 2 miliony let, tzn. všechno to prošlo živou hmotou planety více než tisíckrát.

Prostředí země-vzduch - Suchozemské prostředí je z hlediska ekologických podmínek nejobtížnější. Faktory prostředí se zde liší řadou specifických rysů: silné kolísání teplot, intenzivnější světlo, měnící se vlhkost v závislosti na ročním období, denní době a geografické poloze.

Charakteristickým rysem tohoto prostředí je, že organismy, které zde žijí, jsou obklopeny vzduchem - plynným prostředím vyznačujícím se nízkou vlhkostí, hustotou, tlakem a vysokým obsahem kyslíku.

Vzduchové médium má nízkou hustotu a vztlakovou sílu, nevýznamnou podporu, proto v něm nejsou žádné trvale živé organismy - všechny jsou spojeny se zemí a vzduchové médium slouží pouze k pohybu a / nebo k hledání kořisti. Vzdušné prostředí má na organismy fyzikální a chemický vliv.

Fyzikální faktory vzdušného prostředí: pohyb vzdušných hmot zajišťuje rozptyl semen, spór a pylu rostlin. Atmosférický tlak má významný vliv na život obratlovců - nemohou žít nad 6000 m n. m.

Chemické faktory ovzduší jsou dány kvalitativně i kvantitativně homogenním složením atmosféry: v pozemských podmínkách je obsah kyslíku maximální a oxid uhličitý na minimální toleranci rostlin, v půdě naopak, kyslík se stává limitujícím faktorem pro aeroby - reduktory, které zpomalují rozklad organické hmoty ...

V průběhu evoluce si obyvatelé suchozemského prostředí vyvinuli specifické anatomicko-morfologické, fyziologické a behaviorální adaptace. V průběhu evoluce se u nich vyvinuly orgány zajišťující při dýchání přímou asimilaci vzdušného kyslíku (průduchy rostlin, plíce u živočichů), komplexní adaptace na ochranu před nepříznivými faktory (ochranný kryt těla, mechanismy termoregulace, vysoká pohyblivost, periodicita a rytmus životních cyklů atd. .).

Půdní prostředí. Půda je složitý třífázový systém, ve kterém jsou pevné částice obklopeny vzduchem a vodou. Půda je také zvláštní biologické vlastnosti, protože úzce souvisí s životně důležitou činností organismů. Všechny vlastnosti půdy do značné míry závisí nejen na klimatických faktorech, ale také na vitální aktivitě půdních organismů, které ji mechanicky promíchávají a chemicky recyklují, čímž si pro sebe nakonec vytvářejí potřebné podmínky. Vlastnosti půdy ve svém celku vytvářejí určitý ekologický režim, jehož hlavními ukazateli jsou hydrotermální faktory a provzdušňování. Dobře navlhčená půda se snadno zahřívá a pomalu chladne.

Všechny obyvatele půdy lze podle velikosti stupně mobility rozdělit na ekologické: mikrobiotop, mezobiota, makrobiotop, makrobiota.

Podle stupně spojení s prostředím: geobionti, geofilové, geoxeni.

Interakce těla s prostředím,

omezující faktor

Živý organismus je zcela závislý na prostředí a bez něj je nemyslitelný. V přírodě působí na jakýkoli organismus mnoho abiotických i biotických faktorů najednou, jsou spolu úzce propojeny a nemohou se navzájem nahradit. Faktory prostředí mohou mít na tělo přímé i nepřímé účinky a také působí s různou intenzitou.

Intenzita ekologického faktoru nejpříznivějšího pro vitální činnost organismu se nazývá optimální, popř Optimální.

Kombinace podmínek prostředí, která zajišťuje nejúspěšnější růst, vývoj a rozmnožování druhu (populace), se nazývá Biologické optimum.

V přírodě se často stává, že některé faktory prostředí jsou v nadbytku (například voda a světlo), zatímco jiné (například dusík) jsou v nedostatečném množství. Faktory, které snižují životaschopnost organismu, se nazývají limitující (omezující). Například pstruh potoční žije ve vodě s obsahem kyslíku minimálně 2 mg/l. Pokud je obsah kyslíku ve vodě nižší než 1,6 mg/l, pstruzi hynou. Kyslík je pro pstruhy limitujícím faktorem. Limitujícím faktorem může být nejen její nedostatek, ale i nadbytek. Teplo je například nezbytné pro všechny rostliny. Pokud je však v létě teplota dlouhodobě vysoká, pak mohou rostliny i při vlhké půdě trpět spálením listů. Pro každý organismus tak existuje nejvhodnější kombinace abiotických a biotických faktorů, optimální pro jeho růst, vývoj a rozmnožování. Nejlepší kombinace podmínek se nazývá biologické optimum. Velký praktický význam má identifikace biologického optima, znalost zákonitostí interakce faktorů prostředí. Dovedným udržováním optimálních podmínek pro život zemědělských rostlin a zvířat můžete zvýšit jejich produktivitu.

Čím větší je odchylka od optima, tím destruktivnější je ekologický faktor na organismus.

Rozsah působení faktoru prostředí má hranice – maximum a minimum. Nazývají se maximální a minimální hodnoty environmentálního faktoru, při kterých je život ještě možný limit výdrže(spodní a horní hranice únosnosti).

Schopnost organismů odolávat určitým výkyvům faktorů prostředí, přizpůsobovat se novým podmínkám a zvládat různá stanoviště volala ekologickýmocenství(tolerance).

TOLERANCE Je to schopnost organismů odolávat určitému rozsahu změn životních podmínek.

Nazývají se druhy organismů s nízkou tolerancí (žijící v úzkém okruhu faktorů prostředí). STENOBIOTES, a s velkou tolerancí - Eurybiotic.

Ekologická amplituda je šířka rozsahu kolísání ekologického faktoru, například: teplota od -50 do +50.

Když se organismus dostane do nových podmínek, po chvíli se na ně adaptuje, důsledkem toho je změna fyziologického optima, případně posun v kopuli tolerance.

Takovým posunům se říká PŘIZPŮSOBOVÁNÍ nebo Aklimatizace.

Limitující faktor (limitující)- Jedná se o faktor, jehož intenzita působení přesahuje meze odolnosti organismu.

Jinými slovy, faktor, který vede k omezení adaptačních schopností organismu v konkrétním prostředí, se nazývá - omezující .

Například na severu je omezujícím faktorem nízká teplota a v poušti voda. Právě limitující faktory omezují rozšíření druhů v přírodě.

Toleranční křivka

Například teplota je nejdůležitějším limitujícím (limitujícím) faktorem. Pro všechny druhy jsou limity tolerance maximální a minimální smrtelné teploty, mimo tyto limity druhy hynou chladem nebo horkem. Živé organismy mohou až na výjimky žít při teplotách od 0 do 50 °C. Při optimálních teplotách (optimální interval) se organismy cítí pohodlně, množí se a je pozorován nárůst populace. S nárůstem tepla v horní hranici odporu a ochlazením v dolní hranici odporu organismy spadají do zóny smrti a umírají. Tento příklad ilustruje obecný zákon biologické rezistence, který platí pro důležité omezující faktory. Optimální interval charakterizuje odolnost organismů (toleranci k tomuto faktoru) nebo ekologickou valenci.

V polovině devatenáctého století. J. Liebig stanovil zákon minima: výnos závisí na faktoru minima. Pokud je například fosfor obsažen v půdě jen v minimálním množství, pak to snižuje výnos. Ukázalo se ale, že pokud je stejné látky nadbytek, snižuje to i výtěžnost.

V důsledku toho Shelfordův zákon tolerance (1913) říká: limitujícím faktorem v životě organismu může být minimálně a max. zásah do životního prostředí, rozmezí mezi kterým určuje odolnost těla vůči tomuto faktoru. Tento zákon se vztahuje i na informace.

Navzdory široké škále environmentálních faktorů si organismy v povaze svého vlivu na organismy v průběhu evoluce vyvinuly adaptace na svůj vliv.

Adaptace organismů na faktory prostředí

Přizpůsobování - adaptace organismu na prostředí. Schopnost adaptace je jednou ze základních vlastností života, protože poskytuje samotnou možnost jeho existence, schopnost organismů přežít a rozmnožovat se ve specifických podmínkách prostředí. Vznikla pod vlivem tří hlavních faktorů – variability, dědičnosti a přirozeného výběru.

Adaptace se projevuje na různých úrovních: od biochemie buněk a chování jednotlivých organismů až po strukturu a fungování společenstev a ekologických systémů.

Hlavní mechanismy adaptace na úrovni organismu:

1) biochemické - projevuje se v intracelulárních procesech, například změnou aktivity buněk nebo syntézou enzymů, hormonů;

2) fyziologické (zvýšené pocení se zvýšením teploty u řady druhů);

3) morfologické - rysy stavby a tvaru těla spojené s životním stylem, stanovištěm;

4) behaviorální - vyhledávání příznivých biotopů zvířaty, vytváření děr, hnízd, migrace atd.;

5) ontogenetické - zrychlení nebo zpomalení individuálního vývoje, přispívající k přežití při změně podmínek.

Pojem biocenóza, biogeocenóza, ekosystém,

jejich vlastnosti

Biocenóza je dynamicky stabilní společenství rostlin, živočichů a mikroorganismů, které jsou v neustálé interakci mezi sebou navzájem i se složkami neživé přírody. Termín „biocenóza“ byl navržen v roce 1877. K. Moebius.

Každá biocenóza se skládá z určitého souboru živých organismů, které k nim patří odlišné typy... To zahrnuje: fytocenóza - soubor rostlin na určité území; zoocenóza - soubor zvířat v určité oblasti; mikrobiocenóza - soubor mikroorganismů, které obývají půdu; mykocenóza - sbírka hub. Homogenní přírodní životní prostor obsazený biocenózou se nazývá biotop (ekotop).

Jednoduchým ukazatelem diverzity biocenózy je celkový počet druhů nebo druhové bohatosti. Pokud nějaký druh organismu kvantitativně převládá ve společenství, pak se takový druh nazývá dominantní neboli dominantní druh. Rozmístění druhů, které tvoří biocenózu v prostoru, se nazývá prostorová struktura biocenózy. Existuje vertikální (tvořená vrstvami: první je stromové patro, druhé je podsrubové patro, bylinkovo-keřové patro, mechovo-lišejníkové patro) a horizontální struktura biocenózy (tvoří různé druhy vzorování, specifičnost atd.).

Složky, které tvoří biocenózu, jsou vzájemně propojeny. Změny, které se týkají pouze jednoho druhu, mohou ovlivnit celou biocenózu a dokonce způsobit její rozpad.

Biocenóza je spojena s neživými (abiotickými) faktory, přičemž vzniká biogeocenóza, která představuje historicky stanovenou jednotu biocenózy a neživého biotopu organismů na určitém území.

Biogeocenóza- stabilní, samoregulující, dynamický, propojený, vyvážený systém živých složek (biotop) a složek neživé přírody (ekotop).

Termín "biogeocenóza" zavedl V.N. Sukačev v roce 1940.

BIOGEOCENÓZA

Biotop

Mikroklima

Půda, půda

Vegetace

Svět zvířat

Biocenóza

Hlavní ukazatele charakteristiky biogeocenóz:

1. Druhová rozmanitost - počet rostlinných a živočišných druhů tvořících danou biogeocenózu.

2. Hustota obyvatel - počet jedinců daného druhu na jednotku plochy.

3. Biomasa - celkové množství organické hmoty, celý souhrn jedinců s energií v ní obsaženou. Biomasa se obvykle vyjadřuje jako hmotnost na bázi sušiny na jednotku plochy nebo objemu.

Čím vyšší jsou tyto ukazatele biogeocenózy, tím je větší a stabilnější.

V roce 1935 anglický botanik A. Tensley zavedl do biologie termín „ekosystém“. Domníval se, že ekosystémy „z pohledu ekologa jsou hlavními přírodními jednotkami na povrchu Země“, což zahrnuje „nejen komplex organismů, ale celý komplex fyzikální faktory formování toho, čemu říkáme prostředí biomu, jsou faktory stanoviště v nejširším slova smyslu."

Ekosystém představuje jednotu živých organismů a jejich biotopů s energetickými toky a biologickým oběhem látek. Ekosystém má znamení bezrozměrnost, nevyznačuje se územními omezeními. Velikost ekosystémů nelze vyjádřit ve fyzikálních měrných jednotkách (plocha, délka, objem), proto je ekosystém obvykle chápán jako soubor složek biotického (živé organismy) a abiotického prostředí s úplným biotickým cyklem. Ekosystémy jsou přírodní útvary, jako je oceán, moře, jezero, louka, bažina. Ekosystém může být humna v bažině a hnijící strom v lese s organismy žijícími na nich, mraveniště s mravenci. Největším ekosystémem je planeta Země.

Vlastnosti ekosystému

Podle měřítka lze ekosystémy rozdělit na:

mikroekosystém - lesní půda, pařez, kůra stromů;

mezoekosystém (středně velký ekosystém) - les, louka, bažina, step; makroekosystémy - moře, oceán, poušť.

V ekologii jsou pojmy „biogeocenóza“ a „ekosystém“ nejčastěji považovány za synonyma.

Jednotkou klasifikace ekosystémů je biom - přírodní oblast nebo oblast s určitými klimatické podmínky a odpovídající soubor dominantních rostlinných a živočišných druhů.

Biomy : tundra, tajga, listnaté lesy mírného pásma, jehličnaté lesy, stepi, pouště, bažiny, tropické savany a lesy, oceán atd.

Přírodní ekosystém se vyznačuje třemi rysy:

1. Soubor živých a neživých složek;

2. Ucelený cyklus oběhu látek, počínaje tvorbou organické hmoty a konče jejím rozkladem na anorganické složky;

3. Udržení stability po určitou dobu.

Živé složky ekosystému jsou autotrofní (zelené rostliny) a heterotrofní organismy (zvířata, lidé, houby, bakterie); neživý - solární energie, půda, voda atd.

Životně důležitá činnost ekosystému a oběh látek v něm jsou možné pouze za podmínky neustálého toku energie. Cyklus energie se v ekosystému neděje, energie je spotřebována pouze jednou. Cyklus látek v ekosystému je prováděna živými organismy (producenty, konzumenty a rozkladači) a nazývá se biologický cyklus látek.

Jakákoli biogeocenóza (ekosystém) je založena na:

1. Producenti - ( zelené rostliny, autotrofy) - producenti organických látek.

3. Reduktory – ( bakterie) - ničí mrtvou organickou hmotu a přeměňuje ji na anorganickou.

Právě stabilní (stabilní) ekosystémy, ve kterých neustále probíhá metabolismus, zajišťují udržení života na naší planetě. Ekosystémy jsou v neustálé interakci se složkami atmosféry, hydrosféry a litosféry. Neustále přijímají energii slunce, minerály půd a plynů atmosféry a uvolňuje se teplo, kyslík, oxid uhličitý, odpadní produkty organismů.
vzdělání Petrohrad lékařská akademie postgraduální...

Federální agentura pro zdravotnictví a sociální rozvoj

Studijní průvodce

FEDERÁLNÍAGENTURA ZDRAVOTNICTVÍ A SOCIÁLNÍ ROZVOJ STÁTNÍ VZDĚLÁVACÍ INSTITUCE VYŠŠÍ PROFESIONÁLNÍVZDĚLÁNÍ CHITINSKAYA ... centrum forenzního lékařského vyšetření federálníagentura o zdravotním a sociálním...

Federální agentura pro vzdělávání Ruské umění jižní a jihovýchodní Asie

Kontrolní otázky

FEDERÁLNÍAGENTURA NA VZDĚLÁNÍ Státní vzdělávací instituce vyšší profesionálnívzdělání RUSKÁ ... je nedílnou součástí profesionální historie umění vzdělání... Komplexní školení a metodologie...

Federální agentura pro vzdělávání

Testy

Moskva - 2007 FEDERÁLNÍAGENTURA VZDĚLÁVÁNÍ Státní vzdělávací instituce vyšší profesionálnívzdělání"Státní univerzita...