Amatai

Aplinkos veiksniai ir bendrieji jų veikimo modeliai. Buveinė ir aplinkos veiksniai. Aplinkos veiksnių sąveika. Ribojantis veiksnys

Santrauka apie ekologiją

Veiksnių komplekse galime nustatyti kai kuriuos modelius, kurie iš esmės yra universalūs (bendrieji) organizmų atžvilgiu. Tokie modeliai apima optimalumo taisyklę, veiksnių sąveikos taisyklę, ribojančių veiksnių taisyklę ir kai kuriuos kitus.

Optimali taisyklė . Pagal šią taisyklę organizmui ar tam tikram jo vystymosi etapui yra palankiausio (optimalaus) faktoriaus reikšmės diapazonas. Kuo reikšmingesnis veiksnio veikimo nukrypimas nuo optimalaus, tuo labiau šis veiksnys slopina gyvybinę organizmo veiklą. Šis diapazonas vadinamas slopinimo zona. Didžiausios ir mažiausios toleruotinos faktoriaus vertės yra kritiniai taškai, už kuriuos organizmo egzistavimas nebeįmanomas.

Didžiausias gyventojų tankumas paprastai apsiriboja optimalia zona. Optimalios zonos įvairūs organizmai nėra vienodi. Kuo platesnė faktorių svyravimų amplitudė, kuriai esant organizmas gali išlaikyti gyvybingumą, tuo didesnis jo stabilumas, t.y. tolerancija į vieną ar kitą veiksnį (iš lat. tolerancija- kantrybė). Organizmai, turintys didelę atsparumo amplitudę, priklauso grupei eurybiontų (graikų eury- platus, bios- gyvenimas). Vadinami organizmai, turintys siaurą prisitaikymo prie veiksnių diapazoną stenobiontai (graikų stenos- siauras). Svarbu pabrėžti, kad optimalios zonos įvairių veiksnių atžvilgiu skiriasi, todėl organizmai pilnai demonstruoja savo potencialą, jei egzistuoja viso spektro faktorių, kurių vertės optimalios, sąlygomis.

Veiksnių sąveikos taisyklė . Jo esmė slypi tame, kad kai kurie veiksniai gali sustiprinti arba sušvelninti kitų veiksnių poveikį. Pavyzdžiui, šilumos perteklių tam tikru mastu gali sušvelninti žema oro drėgmė, o šviesos trūkumą augalų fotosintezei galima kompensuoti padidintu kiekiu. anglies dioksidas ore ir kt. Tačiau iš to neišplaukia, kad veiksniai gali būti sukeisti. Jie nekeičiami.

Ribojančių veiksnių taisyklė . Šios taisyklės esmė yra ta, kad veiksnys, kurio trūkumas arba perteklius (prie kritinių taškų), neigiamai veikia organizmus ir, be to, riboja kitų veiksnių, įskaitant optimalius, galios pasireiškimo galimybę. Ribojantys veiksniai dažniausiai nulemia rūšių ir jų buveinių paplitimo ribas. Nuo jų priklauso organizmų produktyvumas.

Savo veikla žmogus dažnai pažeidžia beveik visus išvardintus veiksnių veikimo modelius. Tai ypač pasakytina apie ribojančius veiksnius (buveinių naikinimas, vandens ir mineralinės mitybos sutrikimas ir kt.).

Buveinė yra ta gamtos dalis, kuri supa gyvą organizmą ir su kuria jis tiesiogiai sąveikauja. Aplinkos komponentai ir savybės yra įvairios ir kintančios. Bet koks Gyva būtybė gyvena sudėtingame ir besikeičiančiame pasaulyje, nuolat prie jo prisitaikydamas ir pagal jo pokyčius reguliuodamas savo gyvenimo veiklą.

Organizmų prisitaikymas prie aplinkos vadinamas prisitaikymu. Gebėjimas prisitaikyti yra viena iš pagrindinių gyvybės savybių apskritai, nes ji suteikia pačią jos egzistavimo galimybę, organizmų gebėjimą išgyventi ir daugintis. Adaptacijos vyksta įvairiais lygmenimis: nuo ląstelių biochemijos ir elgesio atskiri organizmai bendruomenių ir ekologinių sistemų struktūrai ir funkcionavimui. Adaptacijos atsiranda ir keičiasi rūšių evoliucijos metu.

Atskiros aplinkos savybės arba elementai, darantys įtaką organizmams, vadinami aplinkos veiksniais. Aplinkos veiksniai yra įvairūs. Jie gali būti būtini arba, atvirkščiai, žalingi gyvoms būtybėms, skatinti arba trukdyti išlikti ir daugintis. Aplinkos veiksniai turi skirtingą pobūdį ir specifinius veiksmus. Ekologiniai veiksniai skirstomi į abiotinius ir biotinius, antropogeninius.

Abiotiniai veiksniai – temperatūra, šviesa, radioaktyvioji spinduliuotė, slėgis, oro drėgmė, vandens druskų sudėtis, vėjas, srovės, reljefas – visa tai yra negyvosios gamtos savybės, kurios tiesiogiai ar netiesiogiai veikia gyvus organizmus.

Biotiniai veiksniai yra gyvų būtybių įtakos viena kitai formos. Kiekvienas organizmas nuolat patiria tiesioginę ar netiesioginę kitų būtybių įtaką, kontaktuoja su savo ir kitų rūšių atstovais – augalais, gyvūnais, mikroorganizmais, priklauso nuo jų ir pats juos veikia. Aplinka organinis pasaulis– neatsiejama kiekvienos gyvos būtybės aplinkos dalis.

Abipusiai organizmų ryšiai yra biocenozių ir populiacijų egzistavimo pagrindas; jų svarstymas priklauso sinekologijos sričiai.

Antropogeniniai veiksniai yra žmonių visuomenės veiklos formos, kurios lemia gamtos, kaip kitų rūšių buveinės, pokyčius arba tiesiogiai veikia jų gyvenimą. Žmonijos istorijos eigoje pirmiausiai medžioklės raida, o paskui Žemdirbystė, pramonė, transportas labai pakeitė mūsų planetos prigimtį. Antropogeninio poveikio svarba visam gyvajam Žemės pasauliui ir toliau sparčiai auga.

Nors žmogus daro įtaką laukinė gamta pasikeitus abiotiniams veiksniams ir biotiniams rūšių ryšiams, žmogaus veikla planetoje turėtų būti identifikuojama kaip ypatinga jėga, kuri netelpa į šios klasifikacijos rėmus. Šiuo metu beveik visas gyvojo Žemės paviršiaus ir visų rūšių organizmų likimas yra žmonių visuomenės rankose ir priklauso nuo antropogeninės įtakos gamtai.

Tas pats aplinkos veiksnys turi skirtingą reikšmę kartu gyvenančių organizmų gyvenime skirtingi tipai. Pavyzdžiui, stiprūs vėjai žiemą nepalankūs dideliems, atvirai gyvenantiems gyvūnams, tačiau neturi įtakos mažesniems, besislepiantiems urveliuose ar po sniegu. Druskos sudėtis dirvožemyje yra svarbi augalų mitybai, bet neabejinga daugumai sausumos gyvūnų ir kt.

Aplinkos veiksnių pokyčiai laikui bėgant gali būti: 1) reguliariai periodiški, keičiantys poveikio stiprumą, susijusį su paros ar metų laiku arba atoslūgių ir atoslūgių vandenyne ritmu; 2) nereguliarus, be aiškaus periodiškumo, pavyzdžiui, oro sąlygų pasikeitimas skirtingi metai, katastrofiško pobūdžio reiškiniai – audros, liūtys, nuošliaužos ir kt.; 3) nukreipti tam tikrus, kartais ilgus, laikotarpius, pavyzdžiui, vėsstant ar šylant klimatui, užaugant vandens telkiniams, nuolat ganant gyvulius toje pačioje vietovėje ir pan.

Ekologiniai aplinkos veiksniai įvairiai veikia gyvus organizmus, t.y. gali veikti kaip dirgikliai, sukeliantys adaptacinius fiziologinių ir biocheminių funkcijų pokyčius; kaip ribotuvai, dėl kurių neįmanoma egzistuoti tam tikromis sąlygomis; kaip modifikatoriai, sukeliantys anatominius ir morfologinius organizmų pokyčius; kaip signalai, rodantys kitų aplinkos veiksnių pokyčius.

Nepaisant daugybės aplinkos veiksnių, galima nustatyti keletą bendrų modelių, susijusių su jų poveikio organizmams pobūdžiu ir gyvų būtybių atsaku.

1. Optimumo dėsnis. Kiekvienas veiksnys turi tik tam tikras ribas teigiamą įtaką ant organizmų. Kintamojo veiksnio rezultatas pirmiausia priklauso nuo jo pasireiškimo stiprumo. Tiek nepakankamas, tiek per didelis veiksnio veikimas neigiamai veikia individų gyvenimo veiklą. Palanki įtakos jėga vadinama aplinkos veiksnio optimumo zona arba tiesiog tam tikros rūšies organizmų optimumu. Kuo didesnis nukrypimas nuo optimalaus, tuo ryškesnis slopinamasis šio faktoriaus poveikis organizmams (pesimo zona). Didžiausia ir mažiausia perkeliama faktoriaus reikšmė yra kritiniai taškai, po kurių egzistavimas nebeįmanomas ir įvyksta mirtis. Ištvermės ribos tarp kritinių taškų vadinamos gyvų būtybių ekologiniu valentingumu, atsižvelgiant į konkretų aplinkos veiksnį.

Skirtingų al-dų atstovai labai skiriasi vienas nuo kito tiek optimumo padėtimi, tiek ekologiniu valentingumu. Pavyzdžiui, arktinės lapės iš tundros gali toleruoti apie 80°C oro temperatūros svyravimus (nuo +30 iki -55°C), o šiltų vandenų vėžiagyviai Cepilia mirabilis gali atlaikyti vandens temperatūros pokyčius nuo ne aukštesnė kaip 6°C (nuo 23 iki 29C). Toks pat veiksnio pasireiškimo stiprumas gali būti optimalus vienai rūšiai, pesimalus kitai ir peržengti ištvermės ribas trečiajai.

Platus rūšies ekologinis valentingumas abiotinių aplinkos veiksnių atžvilgiu nurodomas prie veiksnio pavadinimo pridedant priešdėlį „eury“. Euriterminės rūšys - toleruoja didelius temperatūros svyravimus, euribatai - platus slėgio diapazonas, eurihalinas - įvairaus laipsnio aplinkos druskingumas.

Nesugebėjimas toleruoti reikšmingų faktoriaus svyravimų arba siauras ekologinis valentingumas apibūdinamas priešdėliu „stenoterminė“ – stenoterminė, stenobatinė, stenohalinė rūšis ir kt. Platesne prasme rūšys, kurių egzistavimui reikia griežtai apibrėžti aplinkos sąlygos, vadinami stenobiontais, o tie, kurie geba prisitaikyti prie skirtingų aplinkos sąlygų, vadinami eurybiontais.

2. Veiksnio poveikio skirtingoms funkcijoms dviprasmiškumas. Kiekvienas veiksnys skirtingai veikia skirtingas kūno funkcijas. Optimalus kai kuriems procesams gali būti pesimumas kitiems. Taigi šaltakraujų gyvūnų oro temperatūra nuo 40 iki 45 °C labai padidina medžiagų apykaitos procesų greitį organizme, tačiau slopina motorinę veiklą, gyvūnai patenka į terminį stuporą. Daugeliui žuvų vandens temperatūra, kuri yra optimali reprodukcinių produktų brendimui, yra nepalanki nerštui, kuris vyksta skirtingame temperatūros diapazone.

Gyvenimo ciklas, kurio metu organizmas tam tikrais laikotarpiais pirmiausia atlieka tam tikras funkcijas (mityba, augimas, dauginimasis, apsigyvenimas ir kt.), visada atitinka sezoninius aplinkos veiksnių komplekso pokyčius. Judrūs organizmai taip pat gali pakeisti buveines, kad sėkmingai atliktų visas savo gyvybines funkcijas.

3. Atskirų rūšies individų reakcijų į aplinkos veiksnių poveikį kintamumas, kintamumas ir įvairovė. Atskirų individų ištvermės laipsnis, kritiniai taškai, optimalios ir pesimalinės zonos nesutampa. Šį kintamumą lemia ir paveldimos individų savybės, ir lytis, amžius ir fiziologiniai skirtumai. Pavyzdžiui, malūno kandis, vienas iš miltų ir grūdinių produktų kenkėjų, kritinė minimali temperatūra vikšrams –7°C, suaugusių formų – 22°C, kiaušinių –27°C. 10 °C šaltis vikšrus naikina, tačiau šio kenkėjo suaugusiems ir kiaušinėliams nepavojinga. Vadinasi, rūšies ekologinis valentingumas visada yra platesnis nei kiekvieno atskiro individo ekologinis valentingumas.

4. Rūšys prisitaiko prie kiekvieno aplinkos veiksnio gana nepriklausomai. Tolerancijos bet kuriam veiksniui laipsnis nereiškia atitinkamo rūšies ekologinio valentingumo kitų veiksnių atžvilgiu. Pavyzdžiui, rūšys, kurios toleruoja didelius temperatūros svyravimus, nebūtinai turi toleruoti didelius drėgmės ar druskingumo svyravimus. Euriterminės rūšys gali būti stenohalinės, stenobatinės arba atvirkščiai. Rūšies ekologinis valentingumas įvairių veiksnių atžvilgiu gali būti labai įvairus. Tai sukuria nepaprastą prisitaikymo gamtoje įvairovę. Aplinkos valentingumo rinkinys, susijęs su įvairiais aplinkos veiksniais, sudaro rūšies ekologinį spektrą.

5. Atskirų rūšių ekologinių spektrų neatitikimas. Kiekviena rūšis yra specifinė savo ekologinėmis galimybėmis. Netgi tarp rūšių, kurių prisitaikymo prie aplinkos metodai yra panašūs, skiriasi požiūris į kai kuriuos atskirus veiksnius.

Ekologinio rūšių individualumo taisyklę augalų atžvilgiu suformulavo rusų botanikas L. G. Ramenskis (1924), o vėliau plačiai patvirtino zoologiniai tyrimai.

6. Veiksnių sąveika. Optimali organizmų ištvermės zona ir ribos bet kokio aplinkos veiksnio atžvilgiu gali keistis priklausomai nuo stiprumo ir to, kokiame derinyje vienu metu veikia kiti veiksniai. Šis modelis vadinamas veiksnių sąveika. Pavyzdžiui, šilumą lengviau ištverti sausame, o ne drėgname ore. Šaltu oru su stipriu vėju rizika sušalti yra daug didesnė nei ramiu oru. Taigi, tas pats veiksnys kartu su kitais turi skirtingą poveikį aplinkai. Priešingai, tas pats aplinkosauginis rezultatas gali skirtis

gautas įvairiais būdais. Pavyzdžiui, augalų vytimą galima sustabdyti tiek padidinus drėgmės kiekį dirvoje, tiek sumažinus oro temperatūrą, o tai sumažina garavimą. Sukuriamas dalinio veiksnių pakeitimo efektas.

Tuo pačiu metu abipusis aplinkos veiksnių kompensavimas turi tam tikras ribas, ir neįmanoma visiškai pakeisti vieno iš jų kitu. Visiškas vandens ar bent vieno iš pagrindinių mineralinės mitybos elementų nebuvimas daro augalo gyvybę neįmanomą, nepaisant palankiausių kitų sąlygų derinių. Didelio šilumos trūkumo poliarinėse dykumose negali kompensuoti nei drėgmės gausa, nei 24 valandas trunkantis apšvietimas.

Atsižvelgiant į aplinkos veiksnių sąveikos dėsningumus žemės ūkio praktikoje, galima sumaniai palaikyti optimalias kultūrinių augalų ir naminių gyvūnų gyvenimo sąlygas.

7. Ribojančių veiksnių taisyklė. Aplinkos veiksniai, kurie yra labiausiai nutolę nuo optimalaus, ypač apsunkina rūšies egzistavimą tokiomis sąlygomis. Jei bent vienas iš aplinkos veiksnių priartėja prie kritinių verčių arba viršija juos, tada, nepaisant optimalaus kitų sąlygų derinio, asmenims gresia mirtis. Tokie veiksniai, kurie stipriai nukrypsta nuo optimalaus, įgyja itin didelę reikšmę rūšies ar atskirų jos atstovų gyvenime kiekvienu konkrečiu laikotarpiu.

Ribojantys aplinkos veiksniai lemia rūšies geografinį arealą. Šių veiksnių pobūdis gali būti skirtingas. Taigi rūšių judėjimą į šiaurę gali riboti šilumos trūkumas, o į sausringus regionus – drėgmės trūkumas arba per aukšta temperatūra. Biotiniai ryšiai taip pat gali būti ribojantys pasiskirstymą veiksniai, pavyzdžiui, teritorijos užėmimas stipresnio konkurento arba augalų apdulkintojų trūkumas. Taigi figų apdulkinimas visiškai priklauso nuo vienos vabzdžių rūšies – vapsvos Blastophaga psenes. Šio medžio tėvynė yra Viduržemio jūra. Į Kaliforniją įvežtos figos nedavė vaisių, kol ten nebuvo įvežtos apdulkinančios vapsvos. Ankštinių augalų paplitimą Arktyje riboja juos apdulkinančių kamanių paplitimas. Diksono saloje, kur kamanių nėra, ankštinių augalų neaptinkama, nors dėl temperatūros sąlygų šių augalų egzistavimas ten vis dar leistinas.

Norint nustatyti, ar rūšis gali egzistuoti tam tikroje geografinėje vietovėje, pirmiausia būtina nustatyti, ar kokie nors aplinkos veiksniai yra už jos ekologinio valentingumo ribų, ypač pažeidžiamiausiu jos vystymosi laikotarpiu.

Ribojančių veiksnių nustatymas yra labai svarbus žemės ūkio praktikoje, nes nukreipus pagrindines pastangas į jų šalinimą, galima greitai ir efektyviai padidinti augalų derlių ar gyvulių produktyvumą. Taigi labai rūgščiose dirvose kviečių derlių galima šiek tiek padidinti naudojant įvairius agrotechnikos poveikius, tačiau geriausias efektas bus gautas tik kalkinant, kuris pašalins ribojantį rūgštingumo poveikį. Taigi žinojimas apie ribojančius veiksnius yra raktas į organizmų gyvybinės veiklos kontrolę. Įvairiais individų gyvenimo laikotarpiais įvairūs aplinkos veiksniai veikia kaip ribojantys veiksniai, todėl reikia sumaniai ir nuolat reguliuoti auginamų augalų ir gyvūnų gyvenimo sąlygas.

Optimali taisyklė . Pagal šią taisyklę organizmui ar tam tikram jo vystymosi etapui yra palankiausio (optimalaus) faktoriaus reikšmės diapazonas. Kuo reikšmingesnis veiksnio veikimo nukrypimas nuo optimalaus, tuo labiau šis veiksnys slopina gyvybinę organizmo veiklą. Šis diapazonas vadinamas slopinimo zona. Didžiausia ir mažiausia perkeliama faktoriaus reikšmė yra kritiniai taškai, kuriuos viršijus organizmo egzistavimas nebeįmanomas.

Didžiausias gyventojų tankumas paprastai apsiriboja optimalia zona. Optimalios zonos skirtingiems organizmams yra skirtingos. Kuo platesnė faktorių svyravimų amplitudė, kuriai esant organizmas gali išlaikyti gyvybingumą, tuo didesnis jo stabilumas, t.y. tolerancija į vieną ar kitą veiksnį (iš lat. tolerancija- kantrybė). Organizmai, turintys didelę atsparumo amplitudę, priklauso grupei eurybiontų (graikų eury- platus, bios- gyvenimas). Organizmai, turintys siaurą prisitaikymo prie veiksnių diapazoną, vadinami stenobiontai (graikų stenos- siauras). Svarbu pabrėžti, kad optimalios zonos įvairių veiksnių atžvilgiu skiriasi, todėl organizmai pilnai demonstruoja savo potencialą, jei egzistuoja viso spektro faktorių, kurių vertės optimalios, sąlygomis.

Veiksnių sąveikos taisyklė . Jo esmė slypi tame, kad kai kurie veiksniai gali sustiprinti arba sušvelninti kitų veiksnių poveikį. Pavyzdžiui, šilumos perteklių tam tikru mastu gali sušvelninti žema oro drėgmė, o šviesos trūkumą augalų fotosintezei gali kompensuoti padidėjęs anglies dioksido kiekis ore ir pan. Tačiau iš to neišplaukia, kad veiksniai gali būti sukeisti. Jie nekeičiami.

Buveinė- tai ta gamtos dalis, kuri supa gyvą organizmą ir su kuria jis tiesiogiai sąveikauja. Aplinkos komponentai ir savybės yra įvairios ir kintančios. Bet kuri gyva būtybė gyvena sudėtingame ir besikeičiančiame pasaulyje, nuolat prie jo prisitaikydamas ir savo gyvenimo veiklą reguliuodamas pagal jo pokyčius ir sunaudodamas iš išorės ateinančią medžiagą, energiją ir informaciją.

Organizmų prisitaikymai prie savo aplinkos vadinami prisitaikymas. Gebėjimas prisitaikyti yra viena iš pagrindinių gyvybės savybių apskritai, nes ji suteikia pačią jos egzistavimo galimybę, organizmų gebėjimą išgyventi ir daugintis. Prisitaikymai pasireiškia įvairiais lygmenimis: nuo ląstelių biochemijos ir atskirų organizmų elgsenos iki bendruomenių ir ekologinių sistemų struktūros ir funkcionavimo. Adaptacijos atsiranda ir keičiasi rūšių evoliucijos metu.

Atskiros aplinkos savybės arba elementai, darantys įtaką organizmams, vadinami aplinkos veiksniais. Aplinkos veiksniai yra įvairūs. Jie gali būti būtini arba, atvirkščiai, žalingi gyvoms būtybėms, skatinti arba trukdyti išlikti ir daugintis. Aplinkos veiksniai turi skirtingą pobūdį ir specifinius veiksmus. Aplinkos veiksniai skirstomi į abiotinius, biotinius ir antropogeninius.

Abiotiniai veiksniai- temperatūra, šviesa, radioaktyvioji spinduliuotė, slėgis, oro drėgmė, vandens druskų sudėtis, vėjas, srovės, reljefas - visa tai yra negyvosios gamtos savybės

gamta, tiesiogiai ar netiesiogiai veikianti gyvus organizmus.

Biotiniai veiksniai– tai gyvų būtybių įtakos viena kitai formos. Kiekvienas organizmas nuolat patiria tiesioginę ar netiesioginę kitų būtybių įtaką, kontaktuoja su savo ir kitų rūšių atstovais – augalais, gyvūnais, mikroorganizmais, priklauso nuo jų ir pats juos veikia. Aplinkinis organinis pasaulis yra neatsiejama kiekvienos gyvos būtybės aplinkos dalis.

Abipusiai organizmų ryšiai yra biocenozių ir populiacijų egzistavimo pagrindas; jų svarstymas priklauso sinekologijos sričiai.

Antropogeniniai veiksniai- tai žmonių visuomenės veiklos formos, kurios lemia gamtos, kaip kitų rūšių buveinės, pokyčius arba tiesiogiai veikia jų gyvenimą. Per žmonijos istoriją iš pradžių medžioklės, o vėliau žemės ūkio, pramonės ir transporto raida labai pakeitė mūsų planetos prigimtį. Antropogeninio poveikio svarba visam gyvajam Žemės pasauliui ir toliau sparčiai auga.

Nors žmonės daro įtaką gyvajai gamtai per abiotinius veiksnius ir rūšių biotinius ryšius, žmogaus veikla planetoje turėtų būti identifikuojama kaip ypatinga jėga, kuri netelpa į šios klasifikacijos rėmus. Šiuo metu beveik visas gyvojo Žemės paviršiaus ir visų rūšių organizmų likimas yra žmonių visuomenės rankose ir priklauso nuo antropogeninės įtakos gamtai.

Tas pats aplinkos veiksnys skirtingų rūšių kartu gyvenančių organizmų gyvenime turi skirtingą reikšmę. Pavyzdžiui, stiprūs vėjai žiemą nepalankūs dideliems, atvirai gyvenantiems gyvūnams, tačiau neturi įtakos mažesniems, besislepiantiems urveliuose ar po sniegu. Druskos sudėtis dirvožemyje yra svarbi augalų mitybai, bet neabejinga daugumai sausumos gyvūnų ir kt.

Aplinkos veiksnių pokyčiai laikui bėgant gali būti: 1) reguliariai periodiški, keičiantys poveikio stiprumą, susijusį su paros ar metų laiku, arba atoslūgių ir atoslūgių vandenyne ritmu; 2) nereguliarus, be aiškaus periodiškumo, pavyzdžiui, be oro sąlygų pokyčių įvairiais metais, katastrofiško pobūdžio reiškinių - audrų, liūčių, nuošliaužų ir kt.; 3) nukreipti tam tikrus, kartais ilgą laiką, pavyzdžiui, vėsstant ar šylant klimatui, užaugant vandens telkiniams, nuolat ganant gyvulius toje pačioje vietovėje ir pan.

Aplinkos aplinkos veiksniai įvairiai veikia gyvus organizmus, t.y. gali veikti kaip dirgikliai, sukeliantys adaptyvius fiziologinių ir biocheminių funkcijų pokyčius; kaip apribojimai, dėl kurių neįmanoma egzistuoti tam tikromis sąlygomis; kaip modifikatoriai, sukeliantys anatominius ir morfologinius organizmų pokyčius; kaip signalai, rodantys kitų aplinkos veiksnių pokyčius.

Nepaisant daugybės aplinkos veiksnių, galima nustatyti keletą bendrų modelių, susijusių su jų poveikio organizmams pobūdžiu ir gyvų būtybių atsaku.

Štai patys žinomiausi.

J. Liebigo minimumo dėsnis (1873):

A) organizmo ištvermę lemia silpnoji jo aplinkos poreikių grandinės grandis;
b) visos aplinkos sąlygos, būtinos gyvybei palaikyti, atlieka vienodą vaidmenį (visų gyvenimo sąlygų lygiavertiškumo dėsnis), bet koks veiksnys gali apriboti organizmo egzistavimą.

Ribojančių veiksnių dėsnis, arba F. Blechmano dėsnis (1909):aplinkos veiksniai, turintys didžiausią reikšmę konkrečiomis sąlygomis, ypač apsunkina (riboja) rūšies egzistavimo tokiomis sąlygomis galimybę.

W. Shelfordo tolerancijos dėsnis (1913): Apribojantis organizmo gyvavimo veiksnys gali būti minimalus arba maksimalus poveikis aplinkai, kurių intervalas lemia organizmo ištvermės dydį šiam veiksniui.

Kaip pavyzdį, paaiškinantį minimumo dėsnį, J. Liebigas nupiešė statinę su skylutėmis, kurios vandens lygis simbolizavo kūno ištvermę, o skylės – aplinkos veiksnius.

Optimumo dėsnis: kiekvienas veiksnys turi tik tam tikras teigiamos įtakos organizmams ribas.

Kintamojo veiksnio veikimo rezultatas visų pirma priklauso nuo jo pasireiškimo stiprumo. Tiek nepakankamas, tiek per didelis veiksnio veikimas neigiamai veikia individų gyvenimo veiklą. Palanki poveikio jėga vadinama aplinkos faktoriaus optimalumo zona, slopinamuoju šio faktoriaus poveikiu organizmams.

(pesimo zona). Didžiausia ir mažiausia perkeliama faktoriaus reikšmė yra kritiniai taškai, po kurių egzistavimas nebeįmanomas ir įvyksta mirtis. Ištvermės ribos tarp kritinių taškų vadinamos gyvų būtybių ekologiniu valentingumu, atsižvelgiant į konkretų aplinkos veiksnį.

Įvairių rūšių atstovai labai skiriasi vienas nuo kito tiek optimalumo padėtimi, tiek ekologiniu valentingumu.

Tokio tipo priklausomybės pavyzdys yra toks pastebėjimas. Vidutinis fiziologinis fluoro poreikis suaugusiam žmogui yra 2000-3000 mcg, o 70% šio kiekio žmogus gauna iš vandens ir tik 30% iš maisto. At ilgalaikis naudojimas fluoro druskų skurdus vanduo (0,5 mg/dm3 ar mažiau), vystosi dantų ėduonis. Kuo mažesnė fluoro koncentracija vandenyje, tuo didesnis gyventojų sergamumas kariesu.

Didelė fluoro koncentracija geriamajame vandenyje taip pat lemia patologijos vystymąsi. Taigi, kai jo koncentracija yra didesnė nei 15 mg/dm 3, atsiranda fluorozė – savotiškas danties emalio marumas ir rusva spalva, dantys palaipsniui sunaikinami.

Ryžiai. 3.1. Aplinkos veiksnio rezultato priklausomybė nuo jo intensyvumo arba tiesiog optimalus, šios rūšies organizmams. Kuo didesnis nuokrypis nuo optimalaus, tuo ryškesnis

Veiksnio poveikio skirtingoms funkcijoms dviprasmiškumas. Kiekvienas veiksnys skirtingai veikia skirtingas kūno funkcijas. Optimalus kai kuriems procesams gali būti pesimumas kitiems.

Veiksnių sąveikos taisyklė. Jo esmė slypi tame, kad vienas veiksniai gali sustiprinti arba sušvelninti kitų veiksnių poveikį. Pavyzdžiui, šilumos perteklių tam tikru mastu gali sušvelninti žema oro drėgmė, o šviesos trūkumą augalų fotosintezei gali kompensuoti padidėjęs anglies dioksido kiekis ore ir pan. Tačiau iš to neišplaukia, kad veiksniai gali būti sukeisti. Jie nekeičiami.

Ribojančių veiksnių taisyklė: faktorius , kurios yra trūkumas arba perteklius (netoli kritinių taškų), neigiamai veikia organizmus ir, be to, riboja kitų veiksnių, įskaitant optimalius, galios pasireiškimo galimybę. Pavyzdžiui, jei dirvožemyje gausu visų augalui reikalingų dalykų, išskyrus vieną cheminiai elementai, tuomet augalo augimą ir vystymąsi lems tas, kurio pritrūks. Visi kiti elementai neparodo savo poveikio. Ribojantys veiksniai dažniausiai nulemia rūšių (populiacijų) paplitimo ribas ir jų buveines. Nuo jų priklauso organizmų ir bendrijų produktyvumas. Todėl nepaprastai svarbu operatyviai nustatyti minimalios ir per didelės reikšmės veiksnius, atmesti jų pasireiškimo galimybę (pavyzdžiui, augalams – subalansuotai tręšiant trąšas).

Ribojančių veiksnių nustatymas yra labai svarbus žemės ūkio praktikoje, nes nukreipus pagrindines pastangas į jų šalinimą, galima greitai ir efektyviai padidinti augalų derlių ar gyvulių produktyvumą. Taigi stipriai rūgščiose dirvose kviečių derlių galima šiek tiek padidinti naudojant įvairius agrotechnikos poveikius, tačiau geriausias efektas bus gautas tik kalkinant, kuris pašalins ribojantį rūgštingumo poveikį. Taigi žinojimas apie ribojančius veiksnius yra raktas į organizmų gyvybinės veiklos kontrolę. Įvairiais individų gyvenimo laikotarpiais įvairūs aplinkos veiksniai veikia kaip ribojantys veiksniai, todėl reikia sumaniai ir nuolat reguliuoti auginamų augalų ir gyvūnų gyvenimo sąlygas.

Energijos maksimizavimo arba Odumo dėsnis: vienos sistemos išlikimą konkuruojant su kitomis lemia geriausias energijos srauto į ją organizavimas ir panaudojimas maksimalus kiekis pačiu efektyviausiu būdu.Šis įstatymas galioja ir informacijai. Taigi, Sistema, kuri turi didžiausią galimybę išsisaugoti, yra ta, kuri yra palankiausia energijos ir informacijos tiekimui, gamybai ir efektyviam naudojimui. Bet kuri natūrali sistema gali vystytis tik naudojant aplinkos materialines, energetines ir informacines galimybes. Visiškai izoliuotas vystymasis neįmanomas.

Šis įstatymas turi didelę praktinę reikšmę dėl pagrindinių pasekmių:

A) Gamyba be atliekų yra neįmanoma, todėl svarbu sukurti mažai atliekų gaminančią produkciją su mažu išteklių intensyvumu tiek įėjime, tiek išeigoje (ekonomiškumo ir mažos emisijos). Idealus šiandien yra ciklinės gamybos sukūrimas (vienos gamybos atliekos pasitarnauja kaip žaliava kitai ir pan.) ir protingo neišvengiamų likučių šalinimo, nepašalinamų energijos atliekų neutralizavimo organizavimas;
b) bet kuri sukurta biotinė sistema, naudodama ir modifikuojanti savo gyvenamąją aplinką, kelia potencialią grėsmę mažiau organizuotoms sistemoms. Todėl gyvybės atsinaujinimas biosferoje neįmanomas – ją sunaikins esami organizmai. Vadinasi, žmogus, darydamas įtaką aplinkai, turi neutralizuoti šiuos poveikius, nes jie gali būti žalingi gamtai ir pačiam žmogui.

Ribotų gamtos išteklių dėsnis. Vieno procento taisyklė. Kadangi planeta Žemė yra natūrali ribota visuma, joje negali egzistuoti begalinės dalys, todėl viskas Gamtos turtaiŽemės yra baigtinės. Neišsenkantiems ištekliams priskiriami energijos ištekliai, tikint, kad Saulės energija yra kone amžinas naudingos energijos šaltinis. Čia klaida ta, kad toks samprotavimas neatsižvelgia į apribojimus, kuriuos nustato pačios biosferos energija. Pagal vieno procento taisyklę natūralios sistemos energijos pokytis per 1 % išveda ją iš pusiausvyros. Visi didelio masto reiškiniai Žemės paviršiuje (galingi ciklonai, ugnikalnių išsiveržimai, pasaulinės fotosintezės procesas) turi bendrą energiją, kuri neviršija 1% saulės spinduliuotės, patenkančios į Žemės paviršių, energijos. Dirbtinis energijos įvedimas į biosferą mūsų laikais pasiekė vertes, artimas ribai (skiriasi nuo jų ne daugiau kaip viena matematine tvarka - 10 kartų).

5 skyrius

biogeocenotinis ir biosferos lygiai

gyvenimo organizavimas

56 tema.

Ekologija kaip mokslas. Buveinė. Aplinkos faktoriai. Bendrieji aplinkos veiksnių poveikio organizmams modeliai

1. Pagrindiniai teorijos klausimai

Ekologija– mokslas apie organizmų tarpusavio santykių modelius aplinką. (E. Haeckel, 1866 m.)

Buveinė– visos gyvosios ir negyvosios gamtos sąlygos, kuriomis egzistuoja organizmai ir kurios juos tiesiogiai ar netiesiogiai veikia.

Atskiri aplinkos elementai yra Aplinkos faktoriai:

abiotinis	biotinis	antropogeninis
fizikiniai ir cheminiai, neorganiniai, negyvieji veiksniai: t , šviesa, vanduo, oras, vėjas, druskingumas, tankis, jonizuojanti spinduliuotė.	organizmų ar bendrijų įtaka.	žmogaus veikla
tiesiai	netiesioginis
– žvejyba; – užtvankų statyba.	– tarša; – pašarų žemių naikinimas.
Pagal veikimo dažnumą – veikiantys veiksniai
griežtai periodiškai.	be griežto dažnumo.
Pagal veiksmų kryptį
krypties veiksniai veiksmai	neaiškių veiksnių
– atšilimas; - šaltis; – užmirkimas.	– antropogeninis; – teršalai.

Organizmų prisitaikymas prie aplinkos veiksnių

Organizmai lengviau prisitaikytiį veikiančius veiksnius griežtai periodiškai ir tikslingai. Prisitaikymas prie jų yra paveldimas.

Prisitaikymas yra sunkus organizmams nereguliariai periodiškai veiksniai, veiksniai neapibrėžtas veiksmai. Tuo specifiškumas Ir antiekologinis antropogeniniai veiksniai.

Bendrieji modeliai

aplinkos veiksnių poveikis organizmams

Optimali taisyklė .

Ekosistemai ar organizmui yra palankiausios (optimalios) aplinkos veiksnio vertės diapazonas. Už optimalios zonos yra priespaudos zonos, virstančios kritiniais taškais, už kurių egzistavimas neįmanomas.

Sąveikaujančių veiksnių taisyklė .

Kai kurie veiksniai gali sustiprinti arba sušvelninti kitų veiksnių poveikį. Tačiau kiekvienas iš aplinkos veiksnių nepakeičiamas.

Ribojančių veiksnių taisyklė .

Trūksta arba perteklinis veiksnys neigiamai veikia organizmus ir apriboja kitų veiksnių (įskaitant optimalius) galios pasireiškimo galimybę.

Ribojantis veiksnys – gyvybiškai svarbus aplinkos veiksnys (prie kritinių taškų), kurio nesant gyvybė tampa neįmanoma. Nustato rūšių paplitimo ribas.

Ribojantis veiksnys – aplinkos veiksnys, peržengiantis organizmo ištvermės ribas.

Abiotiniai veiksniai

Saulės radiacija .

Biologinį šviesos poveikį lemia šviesos intensyvumas, dažnis, spektrinė sudėtis:

Ekologinės augalų grupės

pagal apšvietimo intensyvumo reikalavimus

Šviesos režimas lemia išvaizdą daugiapakopis Ir mozaika augalijos danga.

Fotoperiodizmas – organizmo reakcija į šviesos paros trukmę, išreiškiama fiziologinių procesų pokyčiais. Susijęs su fotoperiodizmu sezoninis Ir dienpinigių ritmai.

Temperatūra .

N : nuo –40 iki +400С (vidutiniškai: +15–300С).

Gyvūnų klasifikavimas pagal termoreguliacijos formą

Prisitaikymo prie temperatūros mechanizmai

Fizinis	Cheminis	Elgesio
šilumos perdavimo (odos, riebalų sankaupų, gyvūnų prakaitavimo, augalų transpiracijos) reguliavimas.	šilumos gamybos reguliavimas (intensyvi medžiagų apykaita).	pageidaujamų pozicijų pasirinkimas (saulėtos/pavėsingos vietos, pastogės).

Prisitaikymas prie t atliekamas pagal kūno dydį ir formą.

Bergmano taisyklė : Judant į šiaurę, šiltakraujų gyvūnų populiacijų vidutinis kūno dydis didėja.

Alleno taisyklė: tos pačios rūšies gyvūnams išsikišusių kūno dalių (galūnių, uodegos, ausų) dydis yra trumpesnis, o kūnas masyvesnis, tuo šaltesnis klimatas.

Glogerio taisyklė: gyvūnų rūšys, gyvenančios šaltose ir drėgnose vietose, turi intensyvesnę kūno pigmentaciją ( juoda arba tamsiai ruda) nei šiltų ir sausų vietovių gyventojai, o tai leidžia jiems sukaupti pakankamą šilumos kiekį.

Organizmų prisitaikymas prie vibracijų taplinką

Numatymo taisyklė : pietinės augalų rūšys šiaurėje aptinkamos gerai įšilusiuose pietiniuose šlaituose, o šiaurinės rūšys pietinėse arealo ribose aptinkamos vėsiuose šiauriniuose šlaituose.

Migracija– perkėlimas į palankesnes sąlygas.

Sustingimas- staigus visų fiziologinių funkcijų sumažėjimas, nejudrumas, mitybos nutraukimas (vabzdžiai, žuvys, varliagyviai t nuo 00 iki +100С).

Hibernacija– medžiagų apykaitos intensyvumo sumažėjimas, palaikomas anksčiau sukauptų riebalų atsargų.

Anabiozė– laikinas grįžtamasis gyvybinės veiklos nutraukimas.

Drėgmė .

Vandens balanso reguliavimo mechanizmai

Morfologinis	Fiziologinis	Elgesio
per kūno formas ir odą, per garavimą ir šalinimo organus.	per medžiagų apykaitos vandens išsiskyrimą iš riebalų, baltymų, angliavandenių dėl oksidacijos.	pasirenkant pageidaujamas pozicijas erdvėje.

Ekologinės augalų grupės pagal drėgmės reikalavimus

Hidrofitai	Higrofitai	Mezofitai	Kserofitai
sausumos-vandens augalai, panardinti į vandenį tik su apatinėmis dalimis (nendrėmis).	sausumos augalai, gyvenantys didelės drėgmės sąlygomis (tropinės žolės).	vidutinio drėgnumo vietų augalai (vidutinio klimato juostos augalai, kultūriniai augalai).	nepakankamo drėgnumo vietų augalai (stepių, dykumų augalai).

Druskingumas .

Halofitai yra organizmai, kurie teikia pirmenybę druskų pertekliui.

Oras : N 2 – 78%, O2 – 21%, CO2 – 0,03%.

N 2 : virškinama mazgelių bakterijų, augalų pasisavinama nitratų ir nitritų pavidalu. Padidina augalų atsparumą sausrai. Kai žmogus neria po vandeniu N 2 ištirpsta kraujyje ir smarkiai pakilus išsiskiria burbuliukų pavidalu - dekompresinė liga.

O2:

CO2: dalyvavimas fotosintezėje, gyvūnų ir augalų kvėpavimo produktas.

Slėgis .

N: 720–740 mm Hg. Art.

Kylant: dalinis slėgis O2 ↓ → hipoksija, anemija (raudonųjų kraujo kūnelių skaičiaus padidėjimas vienu V kraujas ir turinys Nv).

Gylyje: dalinis O2 slėgis → padidėja dujų tirpumas kraujyje → hiperoksija.

Vėjas .

Žiedadulkių, sporų, sėklų, vaisių dauginimasis, nusėdimas, pernešimas.

Biotiniai veiksniai

1. Simbiozė- naudingas bendras gyvenimas, kuris naudingas bent vienam:
A) abipusiškumas	abipusiai naudingas, privalomas	mazgelių bakterijos ir ankštiniai augalai, mikorizė, kerpės.
b) protokolinis bendradarbiavimas	abipusiai naudinga, bet neprivaloma	kanopiniai ir karvių paukščiai, jūros anemonai ir krabai atsiskyrėliai.
V) komensalizmas (nemokamas įkrovimas)	vienas organizmas naudoja kitą kaip namus ir mitybos šaltinį	virškinimo trakto bakterijos, liūtai ir hienos, gyvūnai – vaisių ir sėklų platintojai.
G) sinoikia (nakvynė)	vienos rūšies individas kitos rūšies individą naudoja tik kaip namus	karčiųjų ir moliuskų, vabzdžių – graužikų urveliuose.
2. Neutralizmas– rūšių sugyvenimas vienoje teritorijoje, nesukeliantis joms nei teigiamų, nei neigiamų pasekmių.
		briedžiai yra voverės.
3. Antibiozė– žalą darantis rūšių gyvenimas kartu.
A) varzybos	– –	skėriai – graužikai – žolėdžiai; piktžolės yra kultūriniai augalai.
b) grobuoniškumas	+ –	vilkai, ereliai, krokodilai, šlepetės blakstienas, plėšrieji augalai, kanibalizmas.
	+ –	utėlės, apvaliosios kirmėlės, kaspinuočiai.
G) amensalizmas (alelopatija)	0 –	vienos rūšies individai, išskirdami medžiagas, slopina kitų rūšių individus: antibiotikus, fitoncidus.

Tarprūšiniai santykiai

Trofinis	Aktualus	Foriška	Gamykla
komunikacijos
Maistas.	Vieno tipo aplinkos kūrimas kitai.	Viena rūšis platina kitą.	Viena rūšis stato konstrukcijas naudodama negyvus palaikus.

Gyvenamoji aplinka

Gyvenamoji aplinka – sąlygų visuma, užtikrinanti organizmo gyvybę.

1. Vandens aplinka

vienalytis, mažai kintantis, stabilus, svyruoja t – 500, tankus.

ribiniai veiksniai:

O2, šviesa,ρ, druskos režimas, υ srautas.

Hidrobiontai:

planktonas – laisvai plaukiojantis,

nekton - aktyviai juda,

bentosas - dugno gyventojai,

Pelagos - vandens stulpelio gyventojai,

neustonas – viršutinės plėvelės gyventojai.

2. Žemė-oras aplinka	sudėtingas, įvairus, reiklus aukštas lygis organizacijos, mažas ρ, dideli svyravimai t (1000), didelis atmosferos mobilumas.
ribiniai veiksniai:	tir drėgmė, šviesos intensyvumas, klimato sąlygos.
Aerobiontai

3. Dirvožemio aplinka	jungia vandens ir žemės-oro aplinkos savybes, vibracijas t mažas, didelio tankio.
ribiniai veiksniai:	t (amžinasis įšalas), drėgmė (sausra, pelkė), deguonis.
Geobiontai, edafobiontai
4. Organizmo aplinka	maisto gausa, sąlygų stabilumas, apsauga nuo neigiamo poveikio.
ribiniai veiksniai:
simbiontai