Factores ambientales y su efecto sobre los organismos vivos. Factores ambientales y su clasificación.

Responda brevemente a las siguientes preguntas.

1. Como se llama científicamente a los "ordenanzas del planeta", destruyen los restos muertos de organismos y los convierten en inorgánicos y protozoos. compuestos orgánicos?
2. ¿Cuál es el factor ambiental más importante para los organismos aeróbicos concentrados en la atmósfera?
3. ¿Cómo se llama un ciclo cerrado de procesos y fenómenos?
4. ¿Cuáles son los nombres de las especies de organismos vivos que tienen un rango limitado, representados dentro de una pequeña área geográfica?
5. ¿Cómo se llama el factor ambiental, cuyo impacto puede ir más allá de los límites de la resistencia del cuerpo?
6. Nombra un grupo de factores abióticos asociados con el suministro de energía solar, la dirección de los vientos, la proporción de humedad y temperatura.
7. ¿Cómo se llama el factor ambiental, que implica el impacto directo de una persona sobre un organismo o su hábitat?
8. ¿Cómo se llama la mejor combinación de condiciones de vida?
9. ¿Cuál es la respuesta del organismo a un cambio de estaciones, regulado por el fotoperiodismo?

Respuesta correcta: 1 - reductores, 2 - oxígeno, 3 - circulación, 4 - endémicas, 5 - limitantes (limitantes), 6 - climático (meteorológico, meteorológico), 7 - factor antropogénico, 8 - óptimo biológico, 9 - ritmo estacional (biorritmo estacional, ritmo circadiano o diurno).

Evaluación:

Total - 9 puntos.

Tarea 2. "Protección del medio ambiente" (7 puntos)

De la lista a continuación, seleccione medidas para reducir la tasa de procesos de erosión:

1. transición a tecnologías de bajo desperdicio;
2. organización de santuarios y reservas de vida silvestre;
3. arado sin vertedera y de corte plano;
4. arando pendientes;
5. regulación del derretimiento de la nieve;
6. combatir la contaminación del agua y del aire;
7. creación de cinturones forestales adyacentes, reguladores del agua y de protección de los campos;
8. cultivo del suelo con rotación de la costura;
9. el uso de maquinaria pesada en el cultivo del suelo;
10. construcción de estanques en la cima de barrancos, acumulando escorrentías;
11. construcción de terraplenes en lugares de flujo de agua activo;
12. construcción de canales de drenaje en hábitats con alta humedad.

Declaraciones correctas– 3, 4, 5, 7, 10, 11, 12.

Evaluación: 1 punto por cada respuesta correcta. Si las actividades incorrectas se indican como correctas, se deduce 1 punto por cada elemento seleccionado incorrectamente. Como resultado, si hay más seleccionados incorrectamente que seleccionados correctamente, la puntuación resultante será cero.

Total - 7 puntos.

Tarea 3. “El número de poblaciones. (5 puntos)"

Analice los datos de 2000 sobre la composición por edades de la población de Rusia (150 millones de habitantes) e Indonesia (190 millones de habitantes), que se muestran en la siguiente tabla.

Utilizando los materiales de la tabla, responda las siguientes preguntas.

1. Calcule la proporción (en%) de jóvenes (de 0 a 30 años) en Rusia e Indonesia.
2. ¿La población de qué país crecerá notablemente en el futuro y por qué?
3. ¿Qué población del país es más probable que sea estable y no muestre una tendencia ascendente pronunciada? Explicar por qué.
4. ¿Por qué el grupo de 51 a 60 años en la pirámide de edad de la población de Rusia es más pequeño que en los grupos anteriores y posteriores?
5. ¿En qué país los grupos de edad de las personas son más diferentes en términos de población? En su opinión, ¿con qué se puede conectar esto?

Respuesta correcta:

1. En Rusia 44%, en Indonesia 62%.
2. Indonesia. Porque el tamaño de la población en la primera categoría (0-10 años) es notablemente mayor que en las categorías siguientes.
3. Rusia. Porque la población en la primera categoría (0-10 años) es ligeramente menor que en las categorías siguientes.
4. Las personas de este grupo nacieron en los años 40 y 50. En este momento, debido a la Segunda Guerra Mundial, el hambre y la devastación en el país había una alta tasa de mortalidad de la parte reproductiva de la población, por lo que la proporción de nacimientos fue significativamente menor que en las décadas vecinas (30-40 y 50 años). -60s).
5. En Indonesia. En este país nacen más niños y sobreviven menos personas mayores. Por lo tanto, en comparación con Rusia, los diferentes grupos de edad difieren más en número. Esto es típico de países con poblaciones en rápido crecimiento.

Evaluación: 1 punto por cada respuesta correcta.

Total - 5 puntos.

Tarea 4. "Protección del medio ambiente" (10 puntos)

Complete la tabla "Principales contaminantes del aire y sus efectos sobre la naturaleza y los seres humanos". En la columna central, escriba las principales fuentes de contaminantes atmosféricos (seleccione de la lista), en la columna de la derecha, describa el peligro que estas sustancias representan para la naturaleza y la salud humana. Al completar la tabla, tenga en cuenta que algunas fuentes de contaminación pueden estar relacionadas con varios tipos de contaminantes del aire.

Fuentes que contaminan la atmósfera:

1. transporte;
2. empresas manufactureras;
3. plantas de cemento;
4. accidentes en reactores nucleares;
5. producción, que quema carbón, esquisto, derivados del petróleo;
6. quema de turba y madera;
7. producción y transporte de armas atómicas;
8. producción de hierro y cobre;
9. producción de ácido sulfúrico;
10. producción de ácido nítrico;
11. centrales térmicas (TPP) que funcionan con carbón, turba y fueloil;
12. pruebas de bombas atómicas y de hidrógeno.

Respuesta correcta:

Sustancias que contaminan la atmósfera.	Principales fuentes de contaminación	El impacto de los contaminantes en la naturaleza y los seres humanos
Óxidos de carbono (CO, CO 2)	1) transporte; 2) combustión de carbón, esquisto, derivados del petróleo; 3) quema de turba y madera	Causa el efecto invernadero
Óxidos de azufre (SO 3, SO 2)	1) Combustión de carbón, esquisto, derivados del petróleo; 2) producción de hierro, cobre; 3) producción de ácido sulfúrico. 4) TPP que operan con carbón, turba y fueloil	Provoca lluvia ácida, smog tipo londinense. Deterioro de la salud humana, afecta negativamente a los organismos vivos.
Óxidos de nitrógeno (NO, NO 2)	1) transporte; 2) producción de ácido nítrico.	Causando lluvia ácida, smog tipo Los Ángeles. Empeoran la salud de las personas, afectan negativamente a los organismos vivos.
Sustancias en suspensión (polvo, hollín, etc.)	1) empresas industriales; 2) transporte; 3) TPP que operan con carbón, turba y fueloil; 4) plantas de cemento	Causan el reflejo de los rayos solares de la Tierra, reducen el calentamiento de la superficie e impiden la fotosíntesis en las plantas. Aumentar la probabilidad de enfermedades del sistema respiratorio de humanos y animales.
Sustancias radioactivas	1) prueba de bombas atómicas y de hidrógeno; 2) fabricación y transporte de armas atómicas; 3) accidentes en reactores nucleares	Provocar procesos mutacionales, amenazar la vida y la salud de los seres vivos

Evaluación: 1 punto por cada celda correctamente llena de la tabla.

En la columna "Principales fuentes de contaminación", una celda correctamente llena es aquella en la que se indican correctamente dos o más fuentes de contaminación.

En la columna "Efectos de los contaminantes sobre la naturaleza y el ser humano", una celda correctamente llena es aquella en la que se indican correctamente uno o más de los peligros que plantean estas sustancias.

Total - 10 puntos.

Tarea 5. "Ecología de poblaciones" (4 puntos)

Dé varios ejemplos de organismos en cada punto que tengan una distribución de población tipo isla:

• a) entre organismos acuáticos (2 a 4 ejemplos);
• b) entre organismos terrestres (2 a 4 ejemplos).

Ejemplos de respuestas correctas:

pero) habitantes del lago: carpa cruciana, lucio, dafnia, cíclope, etc. Puede traer ejemplos de organismos marinos, por ejemplo, peces e invertebrados de los mares Aral y Caspio.

B) habitantes de islas reales: Zorro ártico, oso Sajalín. Aquí también puede indicar los habitantes de los oasis en el desierto: palmera datilera, plantas amantes de la humedad, roedores amantes de la humedad, lagartos, tortugas, etc.

También puede mencionar animales que han fragmentado su rango debido a actividades humanas (bisontes, bisontes, leopardos del Lejano Oriente, kiwis y otros).

Evaluación: 1 punto por 1-2 ejemplos y 2 puntos por 3-4 ejemplos por separado para cada subtema de la pregunta.

Total - 4 puntos.

Tarea 6. "Interacción de especies en ecosistemas" (4 puntos)

Los componentes de un ecosistema de agua dulce pueden ser:

• pez;
• bacterias
• dafnias, moluscos;
• algas y plantas acuáticas superiores;
• protozoos - ciliados;
• champiñones.

Dibuja un diagrama de los flujos de materia y energía en el ecosistema del embalse. Seleccione sus componentes con bloques, y con flechas (dirigidas tanto en una dirección como en ambas), los flujos de materia y energía. Explique por qué la exclusión de algunos elementos, por ejemplo, pequeños invertebrados, de este esquema conducirá a una ruptura aguda en el equilibrio de este ecosistema.

Respuesta correcta:

Esquema final:

La exclusión de las dafnias, moluscos y ciliados de este ecosistema conducirá, por un lado, a la desaparición de la base alimentaria de los peces y, en consecuencia, a su muerte, y, por otro lado, a un fuerte crecimiento de algas y más. plantas acuáticas (el agua florecerá).

Evaluación: 1 punto para 1 a 4 flechas colocadas correctamente (incluidas aquellas con la dirección correcta), 2 puntos para 5 a 8 flechas colocadas correctamente, 3 puntos para 9 a 12 flechas colocadas correctamente. ¡Las flechas de doble filo cuentan como dos!

Más 1 punto por una explicación correcta sobre la exclusión de dafnias, moluscos y ciliados.

Total - 4 puntos.

Tarea 7. "Ecología de poblaciones" (6 puntos)

En la naturaleza, las biocenosis cambian y se transforman con el tiempo.

Describir los patrones generales de autodesarrollo de ecosistemas que no experimentan impacto negativo factores antropogénicos.

Respuesta correcta:

La respuesta correcta debe incluir los siguientes puntos:

1. un aumento gradual de la diversidad de especies;
2. cambio de especie dominante;
3. complicación de los circuitos de potencia;
4. fortalecer los lazos de beneficio mutuo;
5. un aumento en la biomasa total y la producción de la comunidad;
6. aumento del consumo de productos en las cadenas alimentarias.

Evaluación: 1 punto por cada artículo correctamente indicado.

Total - 6 puntos.

El medio ambiente es uno de los principales conceptos ecológicos, lo que significa un conjunto de condiciones ambientales que afectan la actividad vital de los organismos. En un sentido amplio, se entiende por medio ambiente la totalidad de cuerpos materiales, fenómenos y energías que afectan al organismo. También es posible una comprensión espacial más específica del entorno como el entorno inmediato del organismo: su habitat. El hábitat es todo aquello entre lo que vive un organismo, es una parte de la naturaleza que rodea a los organismos vivos y ejerce una influencia directa o indirecta sobre ellos. Aquellos elementos del hábitat que no son indiferentes a un determinado organismo o especie y que de una u otra forma lo afectan son factores en relación con él.

Los componentes del medio ambiente son diversos y cambiantes, por lo tanto, los organismos vivos se adaptan y regulan constantemente su actividad vital de acuerdo con las variaciones continuas en los parámetros del medio ambiente externo. Tales adaptaciones de organismos se llaman adaptaciones y permitirles sobrevivir y reproducirse.

Las propiedades individuales y las partes del medio ambiente que afectan a los organismos se denominan factores ambientales. Pueden tener una naturaleza y especificidad de acción diferentes.

PARA abiótico factores de naturaleza inanimada que actúan directa o indirectamente sobre el cuerpo: luz, temperatura, humedad, composición química aire, agua y medio ambiente del suelo, etc. (es decir, propiedades del medio ambiente, cuya aparición e impacto no dependen directamente de la actividad de los organismos vivos).

Al complejo biótico Los factores incluyen todas las formas de influencia en el cuerpo de los seres vivos circundantes (microorganismos, la influencia de los animales en las plantas y viceversa).

Factores antropogénicos - diversas formas de actividad de la sociedad humana, que provocan un cambio en la naturaleza como hábitat de otras especies o afectan directamente a su vida.

Factores medioambientales afectar a los organismos vivos como irritantes provocando cambios adaptativos en las funciones fisiológicas y bioquímicas; cómo limitadores, haciendo imposible existir en estas condiciones; cómo modificadores, causando cambios estructurales y funcionales en los organismos, y cómo señales indicando cambios en otros factores ambientales.

A pesar de la influencia diversa de los factores ambientales en un organismo vivo, es posible establecer la naturaleza general de su impacto. A valores bajos o con una exposición excesiva al factor, la actividad vital de los organismos cae bruscamente (notablemente, se inhibe). El efecto de un factor es más efectivo no en sus valores mínimo o máximo, sino en un valor óptimo para un organismo dado.

El rango de acción del factor ambiental (área de tolerancia) es limitado. puntos de mínimo y máximo, correspondiente a los valores extremos de este factor, en los que es posible la existencia de un organismo. La intensidad de un factor correspondiente a los mejores indicadores de su actividad vital se denomina óptima o punto óptimo(figura 103).

Los puntos óptimo, mínimo y máximo son tres cardinales.

puntos que determinan las posibilidades de reacción del cuerpo a un factor dado. Los puntos extremos de la curva, que expresan el estado de opresión con falta o exceso de un factor, se denominan áreas. pessimum; A ellos les corresponden valores pesimales del factor. Los valores subletales del factor se encuentran cerca de los puntos críticos y las zonas letales del factor se encuentran fuera de la zona de tolerancia.

Las condiciones ambientales en las que cualquier factor o su combinación va más allá de la zona de confort y tiene un efecto depresivo a menudo se denominan en ecología extremas, límite (extremas, difíciles). Caracterizan no solo situaciones ecológicas (temperatura, salinidad), sino también aquellos hábitats donde las condiciones están cerca de los límites de la posibilidad de existencia de plantas y animales.

Para la vida de algunos organismos, se requieren condiciones que estén limitadas por límites estrechos, es decir, el rango para el óptimo no es constante para la especie. La acción óptima del factor es diferente para diferentes especies. El rango de la curva, es decir, la distancia entre los puntos umbral, muestra la zona de acción del factor ecológico sobre el organismo (Fig. 104). En condiciones cercanas al efecto umbral del factor, los organismos se sienten deprimidos; pueden existir, pero no alcanzan su pleno desarrollo. Las plantas no suelen dar frutos. En los animales, por el contrario, se acelera la madurez sexual. La magnitud del rango de acción del factor, y especialmente la zona óptima, permite juzgar la resistencia de los organismos en relación con un elemento dado del medio e indica su amplitud ecológica. En este sentido, los organismos que pueden vivir en un entorno bastante diverso se denominan euribiónico. Por ejemplo, el oso pardo vive en un clima frío y cálido, en regiones secas y húmedas, y come una variedad de alimentos vegetales y animales.

En relación a los factores ambientales privados, se utiliza un término que comienza con el mismo prefijo. Por ejemplo, los animales que pueden existir en un amplio rango de temperatura se denominan euritérmico, y los organismos que pueden vivir solo en rangos de temperatura estrechos pertenecen a estenotérmico. Por el mismo principio, un organismo puede ser eurídrido o estenohidruro dependiendo de su reacción a las fluctuaciones de la humedad; NS vrigalina o estenohalino- dependiendo de la capacidad para tolerar diferentes valores de salinidad del medio, etc.

También hay conceptos valencia ecológica, que representa la capacidad del cuerpo para habitar una variedad de entornos, y amplitud ecológica, reflejando el ancho del rango de factores o el ancho de la zona óptima.

Los patrones cuantitativos de la reacción de los organismos a la acción de un factor ecológico difieren de acuerdo con las condiciones de su habitación.

La estenobionticidad o euribionticidad no caracteriza la especificidad de una especie en relación con ningún factor ecológico. Por ejemplo, algunos animales están confinados a un rango de temperatura estrecho (es decir, estenotérmico) y al mismo tiempo pueden existir en un rango amplio de salinidad ambiental (eurihalina).

Los factores ambientales afectan a un organismo vivo de forma simultánea y conjunta, y la acción de uno de ellos depende en cierta medida de la expresión cuantitativa de otros factores: luz, humedad, temperatura, organismos circundantes, etc. Este patrón se denomina interacción de factores. A veces, la falta de un factor se compensa parcialmente con la intensificación de la actividad de otro; se manifiesta la sustituibilidad parcial de la acción de los factores ambientales. Al mismo tiempo, ninguno de los factores necesarios para el cuerpo puede ser reemplazado completamente por otro. Las plantas fototróficas no pueden crecer sin luz bajo las condiciones nutricionales o de temperatura más óptimas. Por lo tanto, si el valor de al menos uno de los factores necesarios va más allá del rango de tolerancia (por debajo del mínimo o por encima del máximo), entonces la existencia de un organismo se vuelve imposible,

Los factores ambientales que son pesimales en condiciones específicas, es decir, los más alejados del óptimo, dificultan especialmente la existencia de la especie en estas condiciones, a pesar de la combinación óptima de otras condiciones. Esta adicción se llama la ley de los factores limitantes. Tales factores que se desvían del óptimo son de suma importancia en la vida de una especie o de individuos individuales, determinando su distribución geográfica. La identificación de factores limitantes es muy importante en la práctica, la agricultura para establecer la valencia ecológica, especialmente en los períodos más vulnerables (críticos) de ontogénesis de animales y plantas.

Fuente---

Bogdanova, T.L. Manual de biología / T.L. Bogdanov [y otros]. - K .: Naukova Dumka, 1985. - 585 p.

Los organismos vivos y su entorno inanimado están inextricablemente vinculados entre sí y están en constante interacción. Los organismos co-vivos de varias especies intercambian materia y energía entre ellos y su entorno físico circundante. Esta red de relaciones material-energía une a los organismos vivos y su entorno en sistemas ecológicos complejos.

El tema de la ecología. La ecología (del griego "oikos" - vivienda, refugio y "logos" - ciencia) es la ciencia de la relación entre los organismos vivos y su entorno. La ecología se ocupa de los individuos, las poblaciones (compuestas por individuos de la misma especie), las comunidades (compuestas por poblaciones) y los ecosistemas (incluidas las comunidades y su medio ambiente). Los ecologistas estudian cómo el medio ambiente afecta a los organismos vivos y cómo los organismos afectan el medio ambiente. Al estudiar las poblaciones, los ecólogos deciden cuestiones sobre especies individuales, sobre cambios estables y fluctuaciones en el tamaño de la población. En el estudio de las comunidades se considera su composición o estructura, así como el paso de energía y materia a través de las comunidades, es decir, lo que se denomina el funcionamiento de las comunidades.

La ecología ocupa un lugar significativo entre otras disciplinas biológicas y está asociada con la genética, la doctrina evolutiva, la etología (la ciencia del comportamiento), la fisiología.

Existe el vínculo más estrecho entre la ecología y la teoría de la evolución. Gracias a la selección natural, en el proceso de desarrollo histórico del mundo orgánico, solo quedaron aquellas especies, poblaciones y comunidades que sobrevivieron en la lucha por la existencia y se adaptaron al hábitat cambiante.

El concepto de "ecología" está muy extendido. En la mayoría de los casos, la ecología se entiende como cualquier interacción entre el hombre y la naturaleza o, más a menudo, el deterioro de la calidad de nuestro medio ambiente provocado por la actividad económica. En este sentido, la ecología concierne a todos los miembros de la sociedad.

La ecología, entendida como la calidad del medio ambiente, afecta a la economía y está determinada por ella, invade vida social, afecta las políticas internas y externas de los estados y depende de la política.

La ansiedad por el estado de deterioro del medio ambiente está aumentando en la sociedad y comienza a formarse un sentido de responsabilidad por el estado de los sistemas naturales de la tierra. El pensamiento ambiental, es decir, el análisis de todas las decisiones económicas tomadas en términos de preservación y mejora de la calidad del medio ambiente, se ha vuelto absolutamente necesario en el desarrollo de cualquier proyecto de desarrollo y transformación de territorios.

La naturaleza en la que vive un organismo vivo es su hábitat. El entorno es diverso y cambiante. No todos los factores ambientales afectan a los organismos vivos con la misma fuerza. Algunos pueden ser necesarios para los organismos, mientras que otros, por el contrario, son dañinos; hay quienes generalmente les son indiferentes. Los factores ambientales que afectan al cuerpo se denominan factores ambientales.

Según el origen y la naturaleza de la acción, todos los factores ambientales se dividen en abióticos, es decir, factores del ambiente inorgánico (inanimado), y bióticos, asociados a la influencia de los seres vivos. Estos factores se subdividen en varios factores particulares.

Óptimo biológico. A menudo sucede en la naturaleza que algunos factores ambientales están en abundancia (por ejemplo, agua y luz), mientras que otros (por ejemplo, nitrógeno) están en cantidades insuficientes. Los factores que reducen la viabilidad del organismo se denominan factores limitantes. Por ejemplo, las truchas de arroyo viven en aguas con un contenido de oxígeno de al menos 2 mg / l. Si el contenido de oxígeno en el agua es inferior a 1,6 mg / l, la trucha muere. El oxígeno es el factor limitante para la trucha.

El factor limitante puede ser no solo su falta, sino también su exceso. El calor, por ejemplo, es necesario para todas las plantas. Sin embargo, si la temperatura es alta durante mucho tiempo en verano, las plantas, incluso con suelo húmedo, pueden sufrir quemaduras en las hojas.

En consecuencia, para cada organismo existe la combinación más adecuada de factores abióticos y bióticos, óptima para su crecimiento, desarrollo y reproducción. La mejor combinación de condiciones se denomina óptimo biológico.

La identificación del óptimo biológico, el conocimiento de los patrones de interacción de los factores ambientales son de gran importancia. significado práctico... Manteniendo hábilmente las condiciones óptimas para la vida de plantas y animales agrícolas, puede aumentar su productividad.

La adaptabilidad de los organismos a su entorno. En el proceso de evolución, los organismos se han adaptado a condiciones ambientales específicas. Han desarrollado adaptaciones especiales para evitar o superar el efecto de un factor desfavorable. Por ejemplo, las plantas del desierto pueden tolerar sequías prolongadas porque tienen diferentes adaptaciones para extraer agua y reducir la evaporación. Algunas plantas tienen sistemas de raíces profundas y ramificadas que absorben el agua de manera más eficiente, mientras que otras (por ejemplo, los cactus) acumulan agua en los tejidos. En algunas plantas, las hojas tienen una capa cerosa y, por lo tanto, evaporan menos humedad. En la estación seca, muchas plantas reducen el área de las hojas y los arbustos individuales arrojan todas las hojas e incluso ramas enteras. Cuanto más pequeñas son las hojas, menos evaporación y menos agua se necesita para sobrevivir en el calor y la sequía.

Un rasgo característico de las adaptaciones de los organismos es el asentamiento en un ambiente donde las condiciones de vida son las más cercanas a su óptimo biológico. Los organismos siempre se adaptan a todo el complejo de factores ambientales, y no a un solo factor.

1. ¿Qué papel juegan varios factores abióticos (temperatura, humedad) en la vida de plantas y animales superiores?
2. Dé ejemplos de cómo una persona usa el conocimiento sobre la relación de los organismos en su práctica.
3. Dé ejemplos del óptimo biológico para plantas, animales y hongos que conozca.
4. Explique cómo los cambios en los factores ambientales afectan los cultivos.

Habitat - esta es la parte de la naturaleza que rodea a un organismo vivo y con la que interactúa directamente. Las partes constituyentes y las propiedades del medio ambiente son diversas y cambiantes. Cualquier criatura viviente vive en un mundo complejo y cambiante, adaptándose constantemente a él y regulando su actividad vital de acuerdo con sus cambios.

Las propiedades individuales o elementos del medio ambiente que afectan a los organismos se denominan factores medioambientales. Los factores ambientales son diversos. Pueden ser necesarios o, a la inversa, perjudiciales para los seres vivos, facilitar o dificultar la supervivencia y la reproducción. Los factores ambientales son de diferente naturaleza y especificidad de acción. Entre ellos están abiótico y biótico, antropogénico.

Factores abióticos - temperatura, luz, radiación radiactiva, presión, humedad del aire, composición salina del agua, viento, corrientes, terreno - todas estas son propiedades de la naturaleza inanimada que afectan directa o indirectamente a los organismos vivos.

Factores bioticos - estas son formas de influencia de los seres vivos entre sí. Cada organismo experimenta constantemente la influencia directa o indirecta de otras criaturas, entra en contacto con representantes de su propia especie y otras especies: plantas, animales, microorganismos, depende de ellos y tiene un efecto sobre ellos. El mundo orgánico circundante - componente entorno de todo ser vivo.

Las interconexiones de organismos son la base de la existencia de biocenosis y poblaciones; su consideración pertenece al campo de la sin-ecología.

Factores antropogénicos - Son formas de actividad de la sociedad humana que provocan un cambio en la naturaleza como hábitat de otras especies o afectan directamente a sus vidas. En el curso de la historia de la humanidad, el desarrollo de la caza primero, y luego la agricultura, la industria y el transporte ha cambiado enormemente la naturaleza de nuestro planeta. La importancia de los impactos antropogénicos en todo el mundo viviente de la Tierra continúa creciendo rápidamente.

Aunque el hombre influye en la naturaleza viva a través de cambios en los factores abióticos y las relaciones bióticas de las especies, las actividades de las personas en el planeta deben destacarse como una fuerza especial que no encaja en el marco de esta clasificación. En la actualidad, prácticamente el destino de la cubierta viviente de la Tierra, de todo tipo de organismos, está en manos de la sociedad humana y depende de la influencia antropogénica sobre la naturaleza.

Un mismo factor ambiental tiene un significado diferente en la vida de organismos co-vivos de diferentes especies. Por ejemplo, un viento fuerte en invierno es desfavorable para los animales grandes y abiertos, pero no afecta a los más pequeños, que se refugian en madrigueras o bajo la nieve. La composición de sal del suelo es importante para la nutrición de las plantas, pero es indiferente para la mayoría de los animales terrestres, etc.

Los cambios en los factores ambientales a lo largo del tiempo pueden ser: 1) regular-periódico, cambiando la fuerza del impacto en relación con la hora del día, la estación del año o el ritmo del flujo y reflujo en el océano; 2) irregular, sin una periodicidad clara, por ejemplo, cambios en las condiciones climáticas en diferentes años, fenómenos de carácter catastrófico - tormentas, chubascos, deslizamientos de tierra, etc.; 3) dirigidos a determinados períodos de tiempo, a veces prolongados, por ejemplo, durante un enfriamiento o calentamiento del clima, crecimiento excesivo de cuerpos de agua, pastoreo constante del ganado en la misma zona, etc.

Entre los factores ambientales, se distinguen los recursos y las condiciones. Recursos del medio ambiente, los organismos usan, consumen, reduciendo así su número. Los recursos incluyen alimentos, agua cuando escasea, refugios, criaderos convenientes, etc. Condiciones - estos son factores a los que los organismos se ven obligados a adaptarse, pero por lo general no pueden influir en ellos. Un mismo factor ambiental puede ser un recurso para algunas y una condición para otras especies. Por ejemplo, la luz es un recurso energético vital para las plantas y para los animales visionarios es una condición de la orientación visual. Para muchos organismos, el agua puede ser tanto una condición de vida como un recurso.

2.2. Adaptación de organismos

La adaptación de los organismos al medio ambiente se llama adaptación. La adaptación se refiere a cualquier cambio en la estructura y funciones de los organismos que aumentan sus posibilidades de supervivencia.

La capacidad de adaptación es una de las propiedades básicas de la vida en general, ya que también brinda la posibilidad misma de su existencia, la capacidad de los organismos para sobrevivir y reproducirse. Las adaptaciones se manifiestan en diferentes niveles: desde la bioquímica de las células y el comportamiento de organismos individuales hasta la estructura y funcionamiento de comunidades y sistemas ecológicos. Las adaptaciones surgen y se desarrollan durante la evolución de las especies.

Los principales mecanismos de adaptación a nivel del organismo: 1) bioquímico- se manifiestan en procesos intracelulares, como un cambio en el trabajo de las enzimas o un cambio en su cantidad; 2) fisiológico- por ejemplo, aumento de la sudoración con un aumento de la temperatura en varias especies; 3) morfoanatómico- características de la estructura y forma del cuerpo asociadas con el estilo de vida; 4) conductual- por ejemplo, la búsqueda de hábitats favorables por parte de los animales, la creación de madrigueras, nidos, etc.; cinco) ontogenético- Aceleración o desaceleración del desarrollo individual, contribuyendo a la supervivencia en condiciones cambiantes.

Los factores ambientales del medio ambiente tienen diversos efectos sobre los organismos vivos, es decir, pueden afectar tanto irritantes provocando cambios adaptativos en las funciones fisiológicas y bioquímicas; cómo limitadores, haciendo imposible existir en estas condiciones; cómo modificadores, causar cambios morfológicos y anatómicos en organismos; cómo señales indicando cambios en otros factores ambientales.

2.3. Leyes generales de la acción de los factores ambientales sobre los organismos.

A pesar de la amplia variedad de factores ambientales, se pueden identificar una serie de patrones generales en la naturaleza de su impacto en los organismos y en las respuestas de los seres vivos.

1. La ley del óptimo.

Cada factor tiene ciertos límites de influencia positiva sobre los organismos (Fig. 1). El resultado de la acción de un factor variable depende principalmente de la fuerza de su manifestación. La acción tanto insuficiente como excesiva del factor afecta negativamente la actividad vital de los individuos. La fuerza benéfica de influencia se llama zona de factor ecológico óptimo o simplemente óptimo para organismos de esta especie. Cuanto más fuertes sean las desviaciones del óptimo, más pronunciado será el efecto depresor de este factor en los organismos. (zona pesimum). Los valores máximos y mínimos tolerados del factor son puntos críticos, por más allá del cual la existencia ya no es posible, ocurre la muerte. Los límites de resistencia entre los puntos críticos se denominan valencia ecológica seres vivos en relación con un factor ambiental específico.

Arroz. uno. Esquema de la acción de los factores ambientales sobre los organismos vivos.

Los representantes de diferentes especies difieren mucho entre sí tanto en la posición del óptimo como en la valencia ecológica. Por ejemplo, los zorros árticos en la tundra pueden tolerar fluctuaciones de temperatura del aire en el rango de más de 80 ° C (de +30 a -55 ° C), mientras que los crustáceos de aguas cálidas Copilia mirabilis pueden soportar cambios de temperatura del agua en el rango de no. más de 6 ° C (de +23 hasta +29 ° C). Una y la misma fuerza de manifestación de un factor puede ser óptima para una especie, pesimal para otra, e ir más allá de los límites de resistencia para una tercera (Fig. 2).

La amplia valencia ecológica de la especie en relación con los factores ambientales abióticos se indica mediante la adición del prefijo “eury” al nombre del factor. Euritérmico especies - que soportan fluctuaciones de temperatura significativas, euribato- amplio rango de presión, eurihalino- diferente grado de salinidad del medio ambiente.

Arroz. 2. Posición de las curvas óptimas en la escala de temperatura para diferentes especies:

1, 2 - especies estenotermales, criófilos;

3–7 - especies euritérmicas;

8, 9 - especies estenotermales, termófilos

La incapacidad para tolerar fluctuaciones significativas del factor, o valencia ecológica estrecha, se caracteriza por el prefijo "steno" - estenotérmico, estenobato, estenohalino especies, etc. En el sentido más amplio de la palabra, las especies, para cuya existencia se requieren condiciones ecológicas estrictamente definidas, se denominan estenobiónico y aquellos que son capaces de adaptarse a diferentes condiciones ambientales - euribiónico.

Las condiciones que se acercan por uno o varios factores a la vez a puntos críticos se denominan extremo.

La posición de los puntos óptimos y críticos en el gradiente del factor se puede cambiar dentro de ciertos límites por la acción de las condiciones ambientales. Esto ocurre regularmente en muchas especies a medida que cambian las estaciones. En invierno, por ejemplo, los gorriones soportan heladas severas y en verano mueren por enfriarse a temperaturas justo por debajo del punto de congelación. El fenómeno de un cambio del óptimo en relación con cualquier factor se llama aclimatación. En términos de temperatura, este es un proceso bien conocido de endurecimiento térmico del cuerpo. Se requiere un período de tiempo significativo para la aclimatación a la temperatura. El mecanismo es un cambio en las células de enzimas que catalizan las mismas reacciones, pero a diferentes temperaturas (las llamadas isoenzimas). Cada enzima está codificada por su propio gen, por lo tanto, es necesario apagar algunos genes y activar otros, transcripción, traducción, ensamblaje. suficiente proteína nueva, etc. El proceso general toma alrededor de dos semanas en promedio y es estimulado por cambios en el ambiente. La aclimatación, o endurecimiento, es una adaptación importante de los organismos que ocurre bajo condiciones desfavorables que se acercan gradualmente o cuando ingresan a un territorio con un clima diferente. En estos casos, es parte integral proceso general aclimatación.

2. La ambigüedad del efecto del factor sobre diferentes funciones.

Cada factor tiene un efecto diferente en diferentes funciones del cuerpo (Fig. 3). Un óptimo para algunos procesos puede ser un pesimum para otros. Entonces, la temperatura del aire de +40 a +45 ° C en animales de sangre fría aumenta en gran medida la tasa de procesos metabólicos en el cuerpo, pero inhibe la actividad física y los animales caen en letargo térmico. Para muchos peces, la temperatura del agua, que es óptima para la maduración de los productos reproductivos, es desfavorable para el desove, que ocurre en un rango de temperatura diferente.

Arroz. 3. Esquema de la dependencia de la fotosíntesis y la respiración vegetal de la temperatura (según V. Larher, 1978): t min, t opt, t max- temperatura mínima, óptima y máxima para el crecimiento de las plantas (zona sombreada)

El ciclo de vida, en el que en determinados períodos el organismo realiza principalmente determinadas funciones (nutrición, crecimiento, reproducción, dispersión, etc.), siempre es coherente con los cambios estacionales en el complejo de factores ambientales. Los organismos móviles también pueden cambiar su hábitat para la implementación exitosa de todas sus funciones vitales.

3. Variedad de reacciones individuales a factores ambientales. El grado de resistencia, los puntos críticos, las zonas óptimas y pesimales de los individuos individuales no coinciden. Esta variabilidad está determinada tanto por las cualidades hereditarias de los individuos como por el sexo, la edad y las diferencias fisiológicas. Por ejemplo, la mariposa polilla del molino, una de las plagas de la harina y los productos de granos, tiene una temperatura mínima crítica para las orugas -7 ° C, para las formas adultas -22 ° C y para los huevos -27 ° C. La escarcha a -10 ° C mata las orugas, pero no es peligrosa para los adultos y los huevos de esta plaga. En consecuencia, la valencia ecológica de una especie es siempre más amplia que la valencia ecológica de cada individuo individual.

4. Independencia relativa de la adaptación de los organismos a diferentes factores. El grado de resistencia a cualquier factor no significa la correspondiente valencia ecológica de la especie en relación con otros factores. Por ejemplo, las especies que toleran grandes variaciones de temperatura no necesitan adaptarse también a grandes fluctuaciones en el régimen de humedad o sal. Las especies euritérmicas pueden ser estenohalinas, estenobatos o viceversa. Las valencias ecológicas de una especie en relación con diferentes factores pueden ser muy diversas. Esto crea una extraordinaria variedad de adaptaciones en la naturaleza. El conjunto de valencias ecológicas en relación a diferentes factores ambientales es espectro ecológico de la especie.

5. La discrepancia entre los espectros ecológicos de determinadas especies. Cada especie es específica en sus capacidades ecológicas. Incluso en especies que son similares en formas de adaptación al medio ambiente, existen diferencias en relación con cualquier factor individual.

Arroz. 4. Cambios en la participación de especies de plantas individuales en el pasto de la pradera, dependiendo de la humedad (según L.G. Ramensky et al., 1956): 1 - trébol de pradera; 2 - milenrama común; 3 - keleria de Delyavin; 4 - pradera bluegrass; 5 - festuca; 6 - la paja de la cama es real; 7 - juncia temprana; 8 - reina de los prados común; 9 - geranio de colina; 10 – campo korostavnik; 11 - barba de cabra de nariz corta

Regla de individualidad ecológica de las especies. formulado por el botánico ruso L. G. Ramenskiy (1924) en relación con las plantas (Fig. 4), luego fue ampliamente confirmado por estudios zoológicos.

6. Interacción de factores. La zona óptima y los límites de resistencia de los organismos en relación con cualquier factor ambiental pueden cambiar dependiendo de la fuerza y ​​la combinación de otros factores que actúen simultáneamente (Fig. 5). Este patrón fue nombrado interacción de factores. Por ejemplo, el calor es más fácil de tolerar en aire seco que húmedo. El riesgo de congelación es mucho mayor en climas fríos con vientos fuertes que en climas tranquilos. Así, el mismo factor combinado con otros tiene un impacto ambiental diferente. Por el contrario, el mismo resultado ecológico se puede obtener de diferentes formas. Por ejemplo, el marchitamiento de las plantas se puede detener aumentando la cantidad de humedad en el suelo y bajando la temperatura del aire para reducir la evaporación. Se crea el efecto de sustitución parcial de factores.

Arroz. cinco. Mortalidad de los huevos del gusano de seda del pino Dendrolimus pini a diferentes combinaciones de temperatura y humedad

Al mismo tiempo, la compensación mutua por la acción de los factores ambientales tiene ciertos límites y es imposible reemplazar completamente uno de ellos por otro. La ausencia total de agua o de al menos uno de los elementos básicos de la nutrición mineral hace imposible la vida de las plantas, a pesar de las combinaciones más favorables de otras condiciones. El déficit de calor extremo en los desiertos polares no se puede compensar ni con abundante humedad ni con iluminación las 24 horas.

Teniendo en cuenta los patrones de interacción de los factores ambientales en la práctica agrícola, es posible mantener hábilmente las condiciones óptimas para la vida de las plantas cultivadas y los animales domésticos.

7. La regla de los factores limitantes. Las posibilidades de existencia de organismos están limitadas principalmente por aquellos factores ambientales más distantes del óptimo. Si al menos uno de los factores ambientales se acerca o supera los valores críticos, entonces, a pesar de la combinación óptima de otras condiciones, los individuos están amenazados de muerte. Cualquier factor que se desvíe fuertemente del óptimo se vuelve de suma importancia en la vida de una especie o sus representantes individuales en períodos de tiempo específicos.

Los factores ambientales limitantes determinan el rango geográfico de la especie. La naturaleza de estos factores puede ser diferente (Fig. 6). Por lo tanto, el movimiento de una especie hacia el norte puede estar limitado por la falta de calor, a las regiones áridas, por la falta de humedad o temperaturas demasiado altas. Las relaciones bióticas, por ejemplo, la ocupación de un territorio por un competidor más fuerte o la falta de polinizadores para las plantas, también pueden servir como factor limitante para la propagación. Entonces, la polinización de los higos depende completamente de una sola especie de insecto: la avispa Blastophaga psenes. El lugar de nacimiento de este árbol es el Mediterráneo. Los higos traídos a California no dieron fruto hasta que se introdujeron allí las avispas polinizadoras. La distribución de leguminosas en el Ártico está limitada por la distribución de abejorros polinizadores. En Dickson Island, donde no hay abejorros, tampoco hay legumbres, aunque condiciones de temperatura la existencia de estas plantas todavía es permisible.

Arroz. 6. La capa de nieve profunda es un factor limitante en la distribución de los ciervos (según G.A. Novikov, 1981)

Para determinar si una especie puede existir en un área geográfica determinada, primero es necesario averiguar si algún factor ambiental va más allá de su valor ecológico, especialmente durante el período de desarrollo más vulnerable.

Identificar los factores limitantes es muy importante en la práctica agrícola, ya que al dirigir los principales esfuerzos para eliminarlos, se puede incrementar de manera rápida y efectiva la productividad vegetal o animal. Por lo tanto, en suelos fuertemente ácidos, el rendimiento del trigo se puede aumentar ligeramente aplicando diversas influencias agronómicas, pero el mejor efecto se obtendrá solo como resultado del encalado, que elimina los efectos limitantes de la acidez. Conocer los factores limitantes es, por tanto, la clave para gestionar las funciones vitales de los organismos. En diferentes períodos de la vida de los individuos, varios factores ambientales actúan como factores limitantes, por lo tanto, se requiere una regulación hábil y constante de las condiciones de vida de las plantas y animales en crecimiento.

2.4. Principios de clasificación ecológica de organismos.

En ecología, la diversidad y diversidad de métodos y formas de adaptación al medio crea la necesidad de múltiples clasificaciones. Usando un solo criterio, es imposible reflejar todos los aspectos de la adaptabilidad de los organismos al medio ambiente. Las clasificaciones ambientales reflejan las similitudes que surgen entre los miembros de una amplia variedad de grupos cuando usan formas similares de adaptación. Por ejemplo, si clasificamos a los animales de acuerdo con sus modos de movimiento, entonces el grupo ecológico de especies que se mueven en el agua de manera reactiva incluirá animales con diferentes posiciones sistemáticas como medusas, cefalópodos, algunos ciliados y flagelados, larvas de una serie de libélulas, etc. (Fig.7). Se puede utilizar una amplia variedad de criterios como base para las clasificaciones ambientales: formas de alimentación, movimiento, relación con la temperatura, humedad, salinidad del ambiente, presión La división de todos los organismos en euribiónicos y estenobiónicos de acuerdo con la latitud del rango de adaptación al medio ambiente es un ejemplo de la clasificación ecológica más simple.

Arroz. 7. Representantes del grupo ecológico de organismos que se mueven en el agua de forma reactiva (según S. A. Zernov, 1949):

1 - Medusochloris phiale flagelado;

2 - ciliado Craspedotella pileosus;

3 - medusa Cytaeis vulgaris;

4 - Pelagoturia pelágica de pepino de mar;

5 - larva de libélula-balancín;

6 - pulpo nadador Octopus vulgaris:

pero- dirección de la corriente de agua;

B- la dirección del movimiento del animal

Otro ejemplo es la división de organismos en grupos. por la naturaleza de la dieta.Autótrofos Son organismos que utilizan como fuente para construir su cuerpo. compuestos inorgánicos. Heterótrofos- todos los seres vivos que necesitan alimentos de origen orgánico. A su vez, los autótrofos se dividen en fotótrofos y quimiotrofos. El primero en utilizar energía para sintetizar moléculas orgánicas. luz de sol, el segundo - la energía de los enlaces químicos. Los heterótrofos se dividen en saprófitos, utilizando soluciones de compuestos orgánicos simples, y Holozoev. Los holozoos poseen un complejo complejo de enzimas digestivas y pueden comer compuestos orgánicos complejos, descomponiéndolos en componentes más simples. Los holozoi se dividen en saprófagos(se alimenta de restos de plantas muertas), fitófagos(consumidores de plantas vivas), zoófagos(que necesita alimento vivo) y necrófagos(animales cadavéricos). A su vez, cada uno de estos grupos se puede subdividir en otros más pequeños, que tienen sus propias particularidades en la naturaleza de la nutrición.

De lo contrario, puede crear una clasificación. por la forma de conseguir comida. Entre los animales, por ejemplo, grupos como filtradores(pequeños crustáceos, desdentados, ballena, etc.), formas de pastoreo(ungulados, escarabajos de las hojas), coleccionistas(pájaros carpinteros, topos, musarañas, pollo), cazadores de presas en movimiento(lobos, leones, moscas-ktyri, etc.) y varios otros grupos. Entonces, a pesar de la gran disimilitud en la organización, la misma forma de dominar a las presas conduce a una serie de analogías en leones y moscas-polluelos en sus hábitos de caza y características estructurales generales: cuerpo delgado, fuerte desarrollo muscular, la capacidad de desarrollar un corto término de alta velocidad, etc.

Las clasificaciones ambientales ayudan a identificar posibles formas de adaptación de los organismos al medio ambiente en la naturaleza.

2.5. Vida activa y oculta

El metabolismo es una de las propiedades más importantes de la vida, que determina la estrecha conexión material-energética de los organismos con el medio ambiente. El metabolismo depende en gran medida de las condiciones de existencia. En la naturaleza, observamos dos estados básicos de la vida: vida activa y reposo. Con vida activa, los organismos se alimentan, crecen, se mueven, se desarrollan, se multiplican, caracterizados por un metabolismo intensivo. El descanso puede ser diferente en profundidad y duración, mientras que muchas funciones del cuerpo se debilitan o no se realizan en absoluto, ya que el nivel de metabolismo cae bajo la influencia de factores externos e internos.

En un estado de reposo profundo, es decir, un metabolismo material-energético reducido, los organismos se vuelven menos dependientes del medio ambiente, adquieren un alto grado de estabilidad y son capaces de soportar condiciones que no podrían soportar durante la vida activa. Estos dos estados se alternan en la vida de muchas especies, siendo una adaptación a hábitats con un clima inestable, cambios estacionales bruscos, que es típico de la mayor parte del planeta.

Con la supresión profunda del metabolismo, los organismos pueden no mostrar signos visibles de vida en absoluto. La cuestión de si es posible detener completamente el metabolismo con un posterior regreso a la vida activa, es decir, una especie de "resurrección de entre los muertos", ha sido debatida en la ciencia durante más de dos siglos.

Fenómeno de la primera vez muerte imaginaria fue descubierto en 1702 por Anthony van Leeuwenhoek, el descubridor del mundo microscópico de los seres vivos. Los “animalculi” (rotíferos) observados por él, cuando se secan, se marchitan, parecen muertos y pueden permanecer en este estado durante mucho tiempo (Fig. 8). Colocados de nuevo en el agua, se hincharon y pasaron a la vida activa. Levenguk explicó este fenómeno por el hecho de que el caparazón de los "animálculos", obviamente, "no permite la más mínima evaporación" y permanecen vivos en condiciones secas. Sin embargo, después de varias décadas, los naturalistas ya estaban discutiendo sobre la posibilidad de que "la vida pudiera detenerse por completo" y restaurarse nuevamente "en 20, 40, 100 años o más".

En los años 70 del siglo XVIII. el fenómeno de la "resurrección" después del secado fue descubierto y confirmado por numerosos experimentos en varios otros organismos pequeños: anguilas de trigo, nematodos de vida libre y tardígrados. J. Buffon, repitiendo los experimentos de J. Needham con anguilas, argumentó que "estos organismos pueden morir tantas veces como sea necesario y volver a la vida". L. Spallanzani llamó primero la atención sobre la profunda latencia de las semillas y las esporas de las plantas, considerándola como su conservación en el tiempo.

Arroz. ocho. Rotifer Philidina roseola en diferentes etapas de secado (según P. Yu. Schmidt, 1948):

1 - activo 2 - comenzando a encogerse; 3 - completamente contraído antes del secado; 4 - en un estado de animación suspendida

A mediados del siglo XIX. Se estableció de manera convincente que la resistencia de los rotíferos secos, tardígrados y nematodos a altas y bajas temperaturas, falta o ausencia de oxígeno aumenta en proporción al grado de su deshidratación. Sin embargo, quedaba abierta la cuestión de si se trataba de una interrupción total de la vida o solo de su profunda opresión. En 1878, Claude Bernal propuso el concepto "Vida oculta" que caracterizó por el cese del metabolismo y "una ruptura en la relación entre el ser y el medio".

Este problema finalmente se resolvió solo en el primer tercio del siglo XX con el desarrollo de la tecnología de deshidratación por vacío profundo. Los experimentos de G. Ram, P. Becquerel y otros científicos mostraron la posibilidad parada completa reversible de la vida. En estado seco, cuando no quedaba más del 2% de agua en las células en forma químicamente unida, organismos como rotíferos, tardígrados, pequeños nematodos, semillas y esporas de plantas, esporas bacterianas y fúngicas resistieron el oxígeno líquido (- 218,4 ° C), hidrógeno líquido (-259,4 ° C), helio líquido (-269,0 ° C), es decir, temperaturas cercanas al cero absoluto. En este caso, el contenido de las células se endurece, ni siquiera existe el movimiento térmico de las moléculas y, por supuesto, se detiene todo el metabolismo. Una vez colocados en condiciones normales, estos organismos continúan desarrollándose. En algunas especies, la parada del metabolismo a temperaturas ultrabajas es posible sin secado, siempre que el agua no se congele en estado cristalino, sino amorfo.

La parada temporal completa de la vida fue nombrada animación suspendida. El término fue propuesto por V. Preyer en 1891. En un estado de animación suspendida, los organismos se vuelven resistentes a una amplia variedad de influencias. Por ejemplo, los tardígrados se sometieron en el experimento a radiaciones ionizantes de hasta 570 mil roentgens durante 24 horas.Las larvas deshidratadas de uno de los mosquitos quironomus africanos, Polypodium vanderplanki, conservan la capacidad de revivir después de la exposición a temperaturas de +102 ° C.

El estado de la animación suspendida amplía enormemente los límites de la preservación de la vida, incluso en el tiempo. Por ejemplo, en el espesor del glaciar antártico en perforación profunda Se descubrieron microorganismos (esporas de bacterias, hongos y levaduras), que posteriormente se desarrollaron en medios nutritivos convencionales. La edad de los correspondientes horizontes de hielo alcanza los 10-13 mil años. También se han aislado esporas de algunas bacterias viables de capas más profundas de cientos de miles de años.

La anabiosis, sin embargo, es suficiente una cosa rara... No es posible para todas las especies y es un estado extremo de latencia en la vida silvestre. Su condición necesaria- Conservación de estructuras intracelulares finas intactas (orgánulos y membranas) durante el secado o enfriamiento profundo de los organismos. Esta condición es impracticable para la mayoría de las especies con una organización compleja de células, tejidos y órganos.

La capacidad de anabiosis se encuentra en especies que tienen una estructura simple o simplificada y viven en condiciones de fluctuaciones bruscas de humedad (secado de cuerpos de agua poco profundos, capas superiores del suelo, cojines de musgo y líquenes, etc.).

Otras formas de letargo asociadas con un estado de actividad vital disminuida como resultado de la inhibición parcial del metabolismo están mucho más extendidas en la naturaleza. Cualquier grado de disminución en el nivel de metabolismo aumenta la estabilidad de los organismos y permite un uso más económico de la energía.

Las formas de reposo en un estado de actividad vital reducida se dividen en hipobiosis y criptobiosis, o paz forzada y descanso fisiológico. En la hipobiosis, la inhibición de la actividad o el entumecimiento surge bajo la presión directa de condiciones desfavorables y se detiene casi inmediatamente después de que estas condiciones vuelven a la normalidad (Fig. 9). Dicha supresión de procesos vitales puede ocurrir con falta de calor, agua, oxígeno, con un aumento de la presión osmótica, etc. De acuerdo con el factor externo principal, se distingue la latencia forzada. criobiosis(a bajas temperaturas), anhidrobiosis(con falta de agua), anoxibiosis(en condiciones anaeróbicas), hiperosmobiosis(con un alto contenido de sal en el agua), etc.

No solo en el Ártico y la Antártida, sino también en latitudes medias, algunas especies de artrópodos resistentes a las heladas (colémbolos, varias moscas, escarabajos terrestres, etc.) invernan en un estado de entumecimiento, descongelando rápidamente y volviendo a la actividad bajo el rayos del sol, y luego vuelven a perder su movilidad cuando la temperatura baja. ... Las plantas que han surgido en la primavera se detienen y reanudan su crecimiento y desarrollo después del enfriamiento y el calentamiento. Después de una lluvia, el suelo desnudo a menudo se vuelve verde debido a la rápida reproducción de las algas del suelo que estaban en letargo forzado.

Arroz. nueve. Pagon: un trozo de hielo con habitantes de agua dulce congelados (de S.A.Zernov, 1949)

La profundidad y duración de la supresión del metabolismo en la hipobiosis depende de la duración y la intensidad del factor depresivo. La latencia forzada ocurre en cualquier etapa de la ontogénesis. Los beneficios de la hipobiosis son la rápida restauración de la vida activa. Sin embargo, este es un estado relativamente inestable de los organismos y, con una larga duración, puede ser perjudicial debido al desequilibrio de los procesos metabólicos, el agotamiento de los recursos energéticos, la acumulación de productos metabólicos poco oxidados y otros cambios fisiológicos desfavorables.

La criptobiosis es un tipo de inactividad fundamentalmente diferente. Está asociado con un complejo de reordenamientos fisiológicos endógenos que ocurren de antemano, antes del inicio de cambios estacionales desfavorables, y los organismos están listos para ellos. La criptobiosis es una adaptación principalmente a la periodicidad estacional u otra de los factores ambientales abióticos, su ciclicidad regular. Forma parte del ciclo de vida de los organismos, no surge en ninguna, sino en una determinada etapa del desarrollo individual, programada para experimentar períodos críticos del año.

La transición a un estado de reposo fisiológico lleva tiempo. Está precedido por la acumulación de sustancias de reserva, la deshidratación parcial de tejidos y órganos, una disminución de la intensidad de los procesos oxidativos y una serie de otros cambios que generalmente disminuyen el metabolismo de los tejidos. En un estado de criptobiosis, los organismos se vuelven muchas veces más resistentes a las influencias ambientales adversas (Fig. 10). En este caso, los principales reordenamientos bioquímicos son en muchos aspectos comunes para las plantas, los animales y los microorganismos (por ejemplo, el cambio del metabolismo en diversos grados a la vía de la glucólisis debido a los carbohidratos de reserva, etc.). Salir de la criptobiosis también requiere tiempo y energía y no se puede llevar a cabo simplemente deteniendo la acción negativa del factor. Esto requiere condiciones especiales, que son diferentes para las diferentes especies (por ejemplo, congelación, presencia de goteo de agua, una cierta duración de las horas de luz, una cierta calidad de la luz, fluctuaciones obligatorias de temperatura, etc.).

La criptobiosis como estrategia de supervivencia en condiciones periódicamente desfavorables para la vida activa es producto de una larga evolución y seleccion natural... Está muy extendido en la vida silvestre. El estado de criptobiosis es típico, por ejemplo, de semillas de plantas, quistes y esporas de varios microorganismos, hongos y algas. Diapausa de artrópodos, hibernación de mamíferos, latencia profunda de plantas, también Varios tipos criptobiosis.

Arroz. 10. Lombriz de tierra en diapausa (según V. Tishler, 1971)

Los estados de hipobiosis, criptobiosis y anabiosis aseguran la supervivencia de las especies en condiciones naturales de diferentes latitudes, a menudo extremas, permiten la preservación de organismos durante largos períodos desfavorables, se asientan en el espacio y de muchas maneras empujan los límites de la posibilidad y distribución de la vida en general.

Concepto de hábitat,

clasificación y caracterización

Ambiente de vida- uno de los principales conceptos ecológicos, que se entiende como un conjunto de condiciones ambientales que afectan la actividad vital de los organismos (individuos, poblaciones, comunidades). Cada individuo tiene su propio entorno de vida especial: condiciones físicas, químicas y bióticas que no van más allá de la sensibilidad y resistencia de una determinada especie a ellas.

El término "medio ambiente" en ecología se utiliza en un sentido amplio y estrecho de la palabra.

En un sentido amplio, el medio ambiente es el medio ambiente.

Medio ambiente Es un conjunto de todas las condiciones de vida (cuerpos materiales, fenómenos, energías que afectan al cuerpo) que existen en el planeta Tierra.

El medio ambiente, en el sentido estricto de la palabra, es el hábitat.

Habitat Es una parte de la naturaleza que rodea al organismo y con la que interactúa directamente. El hábitat de cada organismo es diverso y cambiante. Está compuesto por muchos elementos de naturaleza animada e inanimada, así como por elementos introducidos por el hombre como resultado de la actividad económica.

Por tanto: la totalidad de las condiciones y fenómenos naturales que rodean a los organismos vivos, con los que estos organismos están en constante interacción, se denomina habitat.

El papel del medio ambiente es doble. En primer lugar, los organismos vivos reciben alimentos y energía del entorno en el que viven. Además, diferentes ambientes limitar la propagación de organismos en todo el mundo.

Medio acuático (hidrosfera) - ocupa el 71% de la superficie mundial. El medio acuático está habitado por 150 mil especies de animales, lo que representa alrededor del 7% de su número total, 10 mil especies de plantas (8% de su número total). Los ríos y lagos crean un suministro de agua dulce necesaria para enorme cantidad plantas y animales, así como para los seres humanos. Como hábitat, el agua tiene una serie de características específicas: alta densidad, fuertes caídas de presión, bajo contenido de oxígeno, fuerte absorción de la luz solar, etc. Característica distintiva ambiente acuático es su movilidad. El movimiento del agua asegura el suministro de oxígeno y nutrientes a los organismos acuáticos, conduce a la igualación de la temperatura en todo el embalse, porque el agua tiene una alta capacidad calorífica y conductividad térmica y se considera el entorno más estable en términos de condiciones ambientales, sin fluctuaciones bruscas de temperatura. En el agua, el oxígeno es 20 veces menor que en la atmósfera, y aquí es el factor limitante.

El número de especies de animales y plantas en el medio acuático es mucho menor que el de las terrestres, lo que sugiere que la evolución en tierra se produjo mucho más rápido. La flora y fauna más rica de los mares y océanos de las regiones tropicales: los océanos Pacífico y Atlántico. La mayor parte de los organismos del océano mundial se concentra en un área relativamente pequeña de la costa del mar de la zona templada.

En el Océano Mundial, la columna de agua se llama "peligroial", el fondo - "benthal", la parte costera - "litoral", es el más rico en plantas y animales. Los habitantes del medio acuático se denominan organismos acuáticos. Organismos pelágicos - nekton(peces, cetáceos) y plancton(crustáceos inferiores, algas unicelulares, etc.), y los habitantes del fondo - bentos(algas de fondo, peces). Una de las características específicas del medio acuático es la presencia de una gran cantidad de pequeñas partículas de materia orgánica: detrito(alimento de alta calidad para organismos acuáticos).

Los habitantes de los embalses han desarrollado adaptaciones adecuadas a la movilidad del medio acuático, en particular, la forma aerodinámica del cuerpo, la capacidad de respirar oxígeno disuelto en agua con la ayuda de branquias, etc.

El medio acuático influye en sus habitantes. A su vez, la materia viva de la hidrosfera afecta el hábitat, lo procesa, lo involucra en la circulación de sustancias. Se sabe que el agua de todo tipo de cuerpos de agua se descompone y se restaura en el ciclo biótico en 2 millones de años, es decir. todo ha pasado por la materia viva del planeta más de mil veces.

Entorno de tierra-aire - El medio terrestre es el más difícil en términos de condiciones ecológicas. Los factores ambientales aquí difieren en una serie de características específicas: fuertes fluctuaciones de temperatura, luz más intensa, humedad variable según la estación del año, la hora del día y la ubicación geográfica.

Una característica de este ambiente es que los organismos que viven aquí están rodeados de aire, un ambiente gaseoso caracterizado por baja humedad, densidad, presión y alto contenido de oxígeno.

El medio de aire tiene densidades bajas y fuerza de elevación, soporte insignificante, por lo tanto, no hay organismos que vivan permanentemente en él; todos están conectados al suelo y el medio de aire se usa solo para el movimiento y / o para buscar presas. El ambiente del aire tiene un efecto físico y químico sobre los organismos.

Factores físicos del medio aéreo: el movimiento de masas de aire asegura la dispersión de semillas, esporas y polen de las plantas. La presión atmosférica tiene un impacto significativo en la vida de los vertebrados: no pueden vivir por encima de los 6.000 m sobre el nivel del mar.

Los factores químicos del ambiente del aire se deben a la composición cualitativa y cuantitativamente homogénea de la atmósfera: en condiciones terrestres, el contenido de oxígeno es máximo y el dióxido de carbono está en una tolerancia mínima de la planta, en el suelo, por el contrario, el oxígeno se convierte en un factor limitante para los aerobios, reductores, que ralentiza la descomposición de la materia orgánica ...

En el curso de la evolución, los habitantes del medio terrestre han desarrollado adaptaciones anatómico-morfológicas, fisiológicas y de comportamiento específicas. En el transcurso de la evolución, desarrollaron órganos que aseguran la asimilación directa del oxígeno atmosférico durante la respiración (estomas de plantas, pulmones en animales), adaptaciones complejas para la protección frente a factores adversos (cobertor corporal protector, mecanismos de termorregulación, alta movilidad, periodicidad y ritmo de los ciclos vitales, etc.).

Entorno del suelo. El suelo es un sistema complejo de tres fases en el que las partículas sólidas están rodeadas de aire y agua. El suelo también tiene peculiar Características biológicas, ya que está estrechamente relacionado con la actividad vital de los organismos. Todas las propiedades del suelo dependen en gran medida no solo de factores climáticos, sino también de la actividad vital de los organismos del suelo, que lo mezclan mecánicamente y lo reciclan químicamente, creando en última instancia las condiciones necesarias para sí mismo. Las propiedades del suelo en su totalidad crean un cierto régimen ecológico, cuyos principales indicadores son los factores hidrotermales y la aireación. El suelo bien humedecido se calienta fácilmente y se enfría lentamente.

Todos los habitantes del suelo se pueden dividir en ecológicos, según el tamaño del grado de movilidad: microbiotopo, mesobiota, macrobiotopo, macrobiota.

Por el grado de conexión con el medio: geobiontes, geófilos, geoxenes.

La interacción del cuerpo con el medio ambiente,

factor limitante

Un organismo vivo depende completamente del medio ambiente y es impensable sin él. En la naturaleza, muchos factores abióticos y bióticos actúan sobre cualquier organismo a la vez, están estrechamente relacionados entre sí y no pueden reemplazarse entre sí. Los factores ambientales pueden tener efectos tanto directos como indirectos en el organismo, y también actuar con diferentes intensidades.

La intensidad del factor ecológico más favorable para la actividad vital del organismo se denomina óptima, o Óptimo.

La combinación de condiciones ambientales que asegura el crecimiento, desarrollo y reproducción más exitosos de una especie (población) se llama Óptimo biológico.

A menudo sucede en la naturaleza que algunos factores ambientales están en abundancia (por ejemplo, agua y luz), mientras que otros (por ejemplo, nitrógeno) están en cantidades insuficientes. Los factores que reducen la viabilidad del organismo se denominan limitantes (limitantes). Por ejemplo, las truchas de arroyo viven en aguas con un contenido de oxígeno de al menos 2 mg / l. Si el contenido de oxígeno en el agua es inferior a 1,6 mg / l, la trucha muere. El oxígeno es el factor limitante para la trucha. El factor limitante puede ser no solo su falta, sino también su exceso. El calor, por ejemplo, es necesario para todas las plantas. Sin embargo, si la temperatura es alta durante mucho tiempo en verano, las plantas, incluso con suelo húmedo, pueden sufrir quemaduras en las hojas. En consecuencia, para cada organismo existe la combinación más adecuada de factores abióticos y bióticos, óptima para su crecimiento, desarrollo y reproducción. La mejor combinación de condiciones se denomina óptimo biológico. La identificación del óptimo biológico, el conocimiento de los patrones de interacción de los factores ambientales son de gran importancia práctica. Manteniendo hábilmente las condiciones óptimas para la vida de plantas y animales agrícolas, puede aumentar su productividad.

Cuanto mayor sea la desviación del óptimo, más destructivo será el efecto del factor ecológico sobre el organismo.

El rango de acción del factor ambiental tiene límites: máximo y mínimo. Los valores máximos y mínimos del factor ambiental, en los que la vida aún es posible, se denominan límite de resistencia(límites inferior y superior de resistencia).

La capacidad de los organismos para resistir ciertas fluctuaciones en los factores ambientales, adaptarse a nuevas condiciones y dominar diferentes hábitats. llamada ecológicovalencia(tolerancia).

TOLERANCIA Es la capacidad de los organismos para resistir un cierto rango de cambios en las condiciones de vida.

Las especies de organismos con baja tolerancia (que viven en una gama estrecha de factores ambientales) se denominan ESTEROTICO y con amplia tolerancia - Euribiótico.

La amplitud ecológica es el ancho del rango de fluctuaciones del factor ecológico, por ejemplo: temperatura de -50 a +50.

Cuando el organismo se coloca en nuevas condiciones, se adapta a ellas después de un tiempo, la consecuencia de esto es un cambio en el óptimo fisiológico, o un cambio en la cúpula de tolerancia.

Tales cambios se llaman ADAPTACIÓN o Aclimatación.

Factor limitante (limitante)- Este es un factor cuya intensidad va más allá de los límites de la resistencia del cuerpo.

En otras palabras, el factor que está llevando a limitar las capacidades adaptativas del organismo en un entorno particular se llama: limitante .

Por ejemplo, en el norte, el factor limitante es la baja temperatura y en el desierto, el agua. Son los factores limitantes los que limitan la distribución de especies en la naturaleza.

Curva de tolerancia

Por ejemplo, la temperatura es el factor limitante (limitante) más importante. Para cualquier especie, las temperaturas letales máxima y mínima son los límites de tolerancia; fuera de estos límites, la especie muere de frío o calor. Los organismos vivos pueden vivir a temperaturas de 0 a 50 ° C con algunas excepciones. A temperaturas óptimas (intervalo óptimo), los organismos se sienten cómodos, se multiplican y se observa un aumento en la población. Con un aumento del calor dentro del límite superior de resistencia y el enfriamiento dentro del límite inferior de resistencia, los organismos caen en la zona de muerte y mueren. Este ejemplo ilustra una ley general de resistencia biológica que se aplica a importantes factores limitantes. El intervalo óptimo caracteriza la resistencia de los organismos (tolerancia a este factor) o la valencia ecológica.

A mediados del siglo XIX. J. Liebig estableció la ley del mínimo: el rendimiento depende del factor al mínimo. Por ejemplo, si el fósforo está contenido en el suelo solo en cantidades mínimas, esto reduce el rendimiento. Pero resultó que si la misma sustancia está en exceso, también reduce el rendimiento.

En consecuencia, la ley de tolerancia de Shelford (1913) dice: el factor limitante en la vida de un organismo puede ser al menos tan bien como máximo impacto medioambiental, el rango entre los cuales determina el valor de la resistencia del cuerpo a este factor. Esta ley también se aplica a la información.

A pesar de la amplia variedad de factores ambientales, en la naturaleza de su impacto sobre los organismos en el curso de la evolución, los organismos han desarrollado adaptaciones a su impacto.

Adaptación de organismos a factores ambientales.

Adaptación - adaptación del organismo al medio ambiente. La capacidad de adaptación es una de las propiedades básicas de la vida, ya que brinda la posibilidad misma de su existencia, la capacidad de los organismos para sobrevivir y reproducirse en condiciones ambientales específicas. Se formó bajo la influencia de tres factores principales: variabilidad, herencia y selección natural.

La adaptación se manifiesta en diferentes niveles: desde la bioquímica de las células y el comportamiento de los organismos individuales hasta la estructura y el funcionamiento de las comunidades y los sistemas ecológicos.

Los principales mecanismos de adaptación a nivel del organismo:

1) bioquímico: se manifiesta en procesos intracelulares, por ejemplo, un cambio en la actividad de las células o la síntesis de enzimas, hormonas;

2) fisiológico (aumento de la sudoración con aumento de temperatura en varias especies);

3) morfológico: características de la estructura y forma del cuerpo asociadas con el estilo de vida, el hábitat;

4) conductual: la búsqueda de hábitats favorables por parte de los animales, la creación de madrigueras, nidos, migración, etc .;

5) ontogenético: la aceleración o desaceleración del desarrollo individual, que contribuye a la supervivencia cuando cambian las condiciones.

El concepto de biocenosis, biogeocenosis, ecosistema,

sus caracteristicas

Biocenosis es una comunidad dinámicamente estable de plantas, animales y microorganismos que están en constante interacción entre sí y con los componentes de la naturaleza inanimada. El término "biocenosis" se propuso en 1877. K. Moebius.

Cada biocenosis consta de un determinado conjunto de organismos vivos pertenecientes a diferentes tipos... Incluye: fitocenosis - un conjunto de plantas en un cierto territorio; zoocenosis - un conjunto de animales en un área determinada; microbiocenosis - un conjunto de microorganismos que habitan el suelo; micocenosis - una colección de setas. Un espacio vital natural homogéneo ocupado por una biocenosis se llama biotopo (ecotopo).

Un indicador simple de la diversidad de la biocenosis es numero total especies, o riqueza de especies. Si algún tipo de organismo predomina cuantitativamente en la comunidad, entonces dicha especie se denomina dominante o especie dominante. La distribución de las especies que componen la biocenosis en el espacio se denomina estructura espacial de la biocenosis. Distinga entre vertical (formada por niveles: la primera es una capa de árbol, la segunda es una capa de sub-registro, capa de hierba-arbusto, capa de musgo-líquen) y una estructura horizontal de la biocenosis (formando varios tipos de patrones, manchas, etc.).

Los componentes que forman la biocenosis están interconectados. Los cambios que afectan a una sola especie pueden afectar a toda la biocenosis e incluso provocar su descomposición.

La biocenosis se asocia con factores inanimados (abióticos), mientras se forma una biogeocenosis, que representa la unidad históricamente establecida de la biocenosis y el hábitat inanimado de los organismos en una determinada zona.

Biogeocenosis- un sistema estable, autorregulado, dinámico, interconectado y equilibrado de componentes vivos (biotopo) y componentes de naturaleza inanimada (ecotopo).

El término "biogeocenosis" fue introducido por V.N. Sukachev en 1940.

BIOGEOCENOSIS

Biotopo

Microclima

Suelo, suelo

Vegetación

Mundo animal

Biocenosis

Los principales indicadores de las características de las biogeocenosis.:

1. Diversidad de especies - el número de especies vegetales y animales que forman una biogeocenosis determinada.

2. Densidad de población - el número de individuos de una determinada especie por unidad de superficie.

3. Biomasa - la cantidad total de materia orgánica, el agregado total de individuos con energía contenida en ella. La biomasa generalmente se expresa en términos de masa sobre la base de materia seca por unidad de área o volumen.

Cuanto más altos sean estos indicadores de biogeocenosis, más grande y estable es.

En 1935, el botánico inglés A. Tensley introdujo el término "ecosistema" en la biología. Creía que los ecosistemas "desde el punto de vista de un ecologista son las principales unidades naturales en la superficie de la tierra", lo que incluye "no solo un complejo de organismos, sino todo el complejo factores físicos que forman lo que llamamos el medio ambiente del bioma son factores de hábitat en el sentido más amplio ".

Ecosistema representa la unidad de los organismos vivos y su hábitat con los flujos de energía y la circulación biológica de sustancias. El ecosistema tiene una señal adimensionalidad, no se caracteriza por restricciones territoriales. El tamaño de los ecosistemas no se puede expresar en unidades físicas de medida (área, longitud, volumen), por lo tanto, un ecosistema se suele entender como un conjunto de componentes de un ambiente biótico (organismos vivos) y abiótico con un ciclo biótico completo. Los ecosistemas son formaciones naturales como el océano, el mar, el lago, la pradera, el pantano. Un ecosistema puede ser un montículo en un pantano y un árbol podrido en un bosque con organismos que viven en ellos, un hormiguero con hormigas. El ecosistema más grande es el planeta Tierra.

Propiedades del ecosistema

Por escala, los ecosistemas se pueden dividir en:

microecosistema - suelo del bosque, tocón, corteza de árbol;

mesoecosistema (ecosistema de mediana escala) - bosque, pradera, pantano, estepa; macroecosistemas - mar, océano, desierto.

En ecología, los términos "biogeocenosis" y "ecosistema" suelen considerarse sinónimos.

La unidad de clasificación de los ecosistemas es bioma - área natural o área con ciertos condiciones climáticas y un conjunto correspondiente de especies vegetales y animales dominantes.

Biomas : tundra, taiga, bosques caducifolios de la zona templada, bosques de coníferas, estepas, desiertos, pantanos, sabanas y bosques tropicales, el océano, etc.

Un ecosistema natural se caracteriza por tres características:

1. Un conjunto de componentes vivos y no vivos;

2. Un ciclo completo de circulación de sustancias, comenzando con la creación de materia orgánica y terminando con su descomposición en componentes inorgánicos;

3. Mantener la estabilidad durante un tiempo determinado.

Los componentes vivos del ecosistema son autótrofo (plantas verdes) y heterótrofo organismos (animales, humanos, hongos, bacterias); inanimado - energía solar, suelo, agua, etc.

La actividad vital del ecosistema y la circulación de sustancias en él son posibles solo bajo la condición de un flujo constante de energía. Ciclo energía no ocurre en un ecosistema, la energía se usa solo una vez. El ciclo sustancias en el ecosistema lo llevan a cabo los organismos vivos (productores, consumidores y descomponedores) y se denomina ciclo biológico de las sustancias.

Cualquier biogeocenosis (ecosistema) se basa en:

1. Productores - ( plantas verdes, autótrofos): productores de sustancias orgánicas.

3. Reductores – ( bacterias), destruyendo la materia orgánica muerta y convirtiéndola en inorgánica.

Son los ecosistemas estables (estables) en los que el metabolismo tiene lugar constantemente los que garantizan el mantenimiento de la vida en nuestro planeta. Los ecosistemas están en constante interacción con los componentes de la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. Reciben constantemente la energía del sol, minerales se liberan suelos y gases de la atmósfera, y calor, oxígeno, dióxido de carbono, productos de desecho de los organismos.
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