Det är möjligt att identifiera de huvudsakliga verkningsmönstren för miljöfaktorer. Interaktion mellan faktorer. begränsande faktor Allmänna mönster av miljöpåverkan
Optimums lag. Miljömiljöfaktorer har kvantitativa uttryck. Varje faktor har vissa gränser för positiv inverkan på organismer (Fig. 2). Både otillräcklig och överdriven verkan av faktorn påverkar individers livsaktivitet negativt.
I förhållande till varje faktor kan man urskilja en optimal zon (zon för normal livsaktivitet), en pessimumzon (depressionszon), övre och nedre gränser för kroppens uthållighet.
Optimal zon, eller optimal (från lat. optimalt- den ädlaste, den bästa), - en sådan mängd miljöfaktor vid vilken intensiteten av den vitala aktiviteten hos organismer är maximal.
Pessimum zon, eller pessimum (från lat. pessimum - orsaka skada, lida skada) - en sådan mängd miljöfaktor vid vilken intensiteten av den vitala aktiviteten hos organismer undertrycks.
Övre uthållighetsgräns - den maximala mängd miljöfaktor vid vilken förekomsten av en organism är möjlig.
Ris. 2.
Nedre uthållighetsgräns - den minsta mängd miljöfaktor vid vilken förekomsten av en organism är möjlig.
Bortom uthållighetens gränser är existensen av en organism omöjlig.
Kurvan kan vara bred eller smal, symmetrisk eller asymmetrisk. Dess form beror på arten av organismen, på arten av faktorn och på vilken av kroppens reaktioner som väljs som ett svar och i vilket utvecklingsstadium.
Levande organismers förmåga att i en eller annan grad tolerera kvantitativa fluktuationer i verkan av en miljöfaktor kallas ekologisk valens (tolerans, stabilitet, plasticitet).
Miljöfaktorvärdena mellan de övre och nedre uthållighetsgränserna kallas toleranszon.
Arter med en bred toleranszon kallas eurybiont (från grekiska euris - bred), med smala - stenobiont (från grekiska stjälkar - smal) (Fig. 3 och 4).
Organismer som kan tolerera betydande temperaturfluktuationer kallas eurytermisk och anpassad till ett smalt temperaturområde - stenotermisk. På samma sätt, i förhållande till tryck, skiljer de sig eury- och stenobate organismer, i förhållande till fuktighet - eury- och stenohydric, i förhållande till graden av
Ris. 3.1 - eurybiont: 2 - stenobiont
Ris. 4.
saltning miljö - eury- och stenohalin, i förhållande till syrehalten i vatten - eury- och stenoxybiont, i förhållande till att skriva - eury- och stenofagous, i förhållande till livsmiljön - eury- och steno-oic, etc.
Riktningen och intensiteten av en miljöfaktors verkan beror alltså på de kvantiteter som den tas i och i kombination med vilka andra faktorer den verkar. Det finns inga absolut fördelaktiga eller skadliga miljöfaktorer: allt är en fråga om kvantitet. Till exempel, om den omgivande temperaturen är för låg eller för hög, det vill säga bortom uthållighetsgränserna för levande organismer, är detta dåligt för dem. Endast optimala värden är gynnsamma. Samtidigt kan miljöfaktorer inte betraktas isolerade från varandra. Till exempel, om kroppen upplever brist på vatten, då är det svårare för den att tolerera höga temperaturer.
Fenomenet acklimatisering. Placeringen av optimerings- och uthållighetsgränserna på faktorgradienten kan förskjutas inom vissa gränser. Till exempel kan en person lättare tolerera lägre omgivningstemperaturer på vintern än på sommaren och högre temperaturer, vice versa. Detta fenomen kallas acklimatisering (eller acklimatisering). Acklimatisering sker när årstiderna ändras eller när man går in i ett område med ett annat klimat.
Tvetydigheten i faktorns effekt på olika kroppsfunktioner.
Samma mängd faktor har olika effekter på olika kroppsfunktioner. Det optimala för vissa processer kan vara ett pessimum för andra. Till exempel, i växter, observeras den maximala intensiteten av fotosyntes vid en lufttemperatur på +25...+35 °C och andning - +55 °C (fig. 5). Följaktligen kommer det att ske en ökning av växtbiomassan vid lägre temperaturer, och vid högre temperaturer kommer det att ske en förlust av biomassa. Hos kallblodiga djur ökar en temperaturökning till +40 °C eller mer avsevärt hastigheten för metaboliska processer i kroppen, men hämmar motorisk aktivitet, och djuren faller i termisk stupor. Hos människor är testiklarna placerade utanför bäckenet, eftersom spermatogenes kräver lägre temperaturer. För många fiskar är den vattentemperatur som är optimal för könsmognad ogynnsam för lek, som sker vid en annan temperatur.
Livscykeln, där organismen under vissa perioder i första hand utför vissa funktioner (näring, tillväxt, reproduktion, bosättning etc.), är alltid förenlig med säsongsmässiga förändringar i ett komplex av miljöfaktorer. Mobila organismer kan
Ris. 5.t MUH, t onm, t MaKC- temperatur minimum, optimum och maximum för växttillväxt (skuggigt område)
också ändra livsmiljöer för ett framgångsrikt genomförande av alla deras vitala funktioner.
Artens ekologiska valens. De ekologiska valenserna hos enskilda individer sammanfaller inte. De beror på de ärftliga och ontogenetiska egenskaperna hos enskilda individer: kön, ålder, morfologiska, fysiologiska etc. Därför är den ekologiska valensen för en art bredare än den ekologiska valensen för varje enskild individ. Till exempel, för mjölnarmalen - en av skadedjuren av mjöl och spannmålsprodukter - är den kritiska lägsta temperaturen för larver -7 °C, för vuxna former - 22 °C,
och för ägg - 27 °C. Frost på -10 °C dödar larver, men är inte farlig för
imago och ägg av detta skadedjur.
Artens ekologiska spektrum. Uppsättningen av ekologiska valenser för en art i relation till olika miljöfaktorer är artens ekologiska spektrum. De ekologiska spektra av olika arter skiljer sig från varandra. Detta gör att olika arter kan ockupera olika livsmiljöer. Kunskap om en arts ekologiska spektrum möjliggör framgångsrik introduktion av växter och djur.
Interaktion mellan faktorer. I naturen samverkar miljöfaktorer, det vill säga på ett komplext sätt. Den kombinerade effekten av flera miljöfaktorer på kroppen kallas konstellation. Den optimala zonen och gränserna för uthållighet hos organismer i förhållande till någon miljöfaktor kan förändras beroende på styrkan med vilken och i vilken kombination andra faktorer verkar samtidigt. Till exempel är höga temperaturer svårare att tolerera när det är ont om vatten, stark vind ökar effekten av kyla, värme är lättare att tolerera i torr luft osv. Samma faktor i kombination med andra har alltså olika miljöpåverkan (Fig. 6). Följaktligen kan samma miljöresultat erhållas på olika sätt. Till exempel kan kompensation för brist på fukt ske genom att vattna eller sänka temperaturen. Effekten av partiellt utbyte av faktorer skapas. Emellertid har ömsesidig kompensation av miljöfaktorer vissa gränser, och det är omöjligt att helt ersätta en av dem med en annan.
Ris. 6. Dödlighet av tall silkesmask ägg dendrolimuspini vid olika kombinationer av temperatur och luftfuktighet (enligt N.M. Chernova, A.M. Bylova, 2004)
Således kan den absoluta frånvaron av något av de obligatoriska livsvillkoren inte ersättas av andra miljöfaktorer, men bristen eller överskottet av vissa miljöfaktorer kan kompenseras genom inverkan av andra miljöfaktorer. Till exempel kan den fullständiga (absoluta) frånvaron av vatten inte kompenseras av andra miljöfaktorer. Men om andra miljöfaktorer är optimala är det lättare att tolerera brist på vatten än när andra faktorer är i brist eller överskott.
Lagen om begränsande faktor. Möjligheterna för organismers existens begränsas i första hand av de miljöfaktorer som ligger längst bort från det optimala. En ekologisk faktor, vars kvantitativa värde går utöver artens uthållighet, kallas begränsande (begränsande) faktor. En sådan faktor kommer att begränsa artens existens (utbredning) även om alla andra faktorer är gynnsamma (fig. 7).
Ris.
Begränsande faktorer avgör artens geografiska utbredningsområde. Till exempel kan en arts avancemang till polerna begränsas av brist på värme och till torra områden av brist på fukt eller för höga temperaturer.
Människans kunskap om de begränsande faktorerna för en viss typ av organism gör det möjligt att, genom att ändra miljöförhållanden, antingen undertrycka eller stimulera dess utveckling.
Levnadsvillkor och levnadsvillkor. Komplexet av faktorer under påverkan av vilka alla grundläggande livsprocesser för organismer, inklusive normal utveckling och reproduktion, utförs kallas levnadsvillkor. Tillstånd där reproduktion inte sker kallas existensvillkor.
Läs också:
|
Ett visst tryck i omgivningen” Hur förstår du detta påstående?
Uppgift nr 6. För närvarande producerar varje invånare på vår planet i genomsnitt cirka 1 ton sopor per år (MSW - fast hushållsavfall), och detta räknar inte miljontals slitna och trasiga bilar. Det finns tre huvudalternativ för hantering av fast avfall: 1 – nedgrävning, förbränning, sortering och återvinning. Vilken av dessa metoder är mest miljövänlig? Komma med bevis.
Välj ett rätt svar
Enade naturliga komplex bildade av organismer och livsmiljöer
1) ekosystem
2) biosfär
3) befolkningar
4) biomassa
En gren av ekologin som studerar individuella kopplingar mellan enskilda organismer (arter, individer) med miljön
1) Autekologi
2) biokemi
3) geoekologi
4) synekologi
5) demekologi
3. Ett system av högre ordning, som täcker alla livsfenomen på vår planet
1) biosfär
2) atmosfär
3) stratosfären
4) apobiosfär
5) aerobiosfär
Den svåraste livsmiljön
1) mark-luft
3) atmosfärisk
4) social miljö
5) ekologisk miljö
5. Alla möjliga former av påverkan från levande organismer på varandra och på miljön är:
1) biotiska faktorer
2) biologiska faktorer
3) symbiotiska faktorer
4) edafiska faktorer
5) extrema faktorer
Ohållbart ekosystem med artificiellt skapade och utarmade arter som producerar jordbruksprodukter
1) agorocenos
2) biogeocenos
3) agrobiogeocenos
4) biocenos
5) agroforestry komplex
7. Stabiliteten av biogeocenos bestäms huvudsakligen av:
1) konsumenter
2) producenter - fotosyntetik
3) stor artmångfald
4) nedbrytare
5) kemosyntetiska producenter
Ekosystemproducenter - organismer som syntetiserar organiska ämnen från oorganiska ämnen kallas
1) heterotrofer
2) autotrofer
3) symbionter
4) anaeroba bakterier
5) konsumenter
Globala miljökatastrofer i biosfären har uppstått
1) före människans utseende
2) denna period är inte exakt definierad
3) efter människans utseende
4) under uppkomsten av biosfären
5) efter istiden
Succession präglas
1) förändring av ekosystembiotop
4) säsongsmässiga förändringar av samhällen
5) förändring av fytokenos
När de utsätts för en lågintensiv miljöfaktor, de flesta individer i befolkningen
1) anpassar sig
2) håller på att ersättas
3) är i dekompensationsstadiet
4) dör
5) aktivt reproducerar
Endemiska sjukdomar inkluderar
1) fluoros
3) ascariasis
4) fascioliasis
5) tuberkulos
En miljöfaktor som går över uthållighetsgränserna kallas
1) stimulerande
2) abiotisk
3) begränsande
4) antropogen
5) biotisk
1 | |
Trots den stora variationen av miljöfaktorer kan ett antal allmänna mönster identifieras i naturen av deras inverkan på organismer och i reaktionerna från levande varelser.
Toleranslagen (optimumlagen eller W. Shelfords lag) – Varje faktor har vissa gränser för positiv inverkan på organismer. Både otillräcklig och överdriven verkan av faktorn påverkar individers livsaktivitet negativt (för mycket "bra" är också "inte bra").
Miljöfaktorer har kvantitativa uttryck. I förhållande till varje faktor kan man urskilja optimal zon (zon för normal livsaktivitet), pessimum zon (förtryckszon) och uthållighetsgränser kropp. Optimal är mängden miljöfaktor vid vilken intensiteten av vital aktivitet hos organismer är maximal. I pessimumzonen undertrycks organismernas vitala aktivitet. Bortom uthållighetens gränser är existensen av en organism omöjlig. Det finns nedre och övre gränser för uthållighet.
Levande organismers förmåga att tolerera kvantitativa fluktuationer i verkan av en miljöfaktor i en eller annan grad kallas ekologisk valens (tolerans, stabilitet, plasticitet).
Miljöfaktorvärdena mellan de övre och nedre uthållighetsgränserna kallas toleranszon. Arter med en bred toleranszon kallas eurybiont, med en smal stenobiont . Organismer som kan tolerera betydande temperaturfluktuationer kallas eurytermisk, och anpassad till ett smalt temperaturintervall – stenotermisk. På samma sätt, i förhållande till tryck, skiljer de sig evry- och stenobatera organismer, i förhållande till miljöns salthalt - evry- Och stenohalin, i förhållande till näring evry- Och stenotrofer(i förhållande till djur används termerna evry- Och stenofager) etc.
Individers miljövärden sammanfaller inte. Därför är den ekologiska valensen för en art bredare än den ekologiska valensen för varje enskild individ.
En arts ekologiska valens till olika miljöfaktorer kan skilja sig markant. Uppsättningen av miljövärden i relation till olika miljöfaktorer är artens ekologiska spektrum.
En ekologisk faktor, vars kvantitativa värde går utöver artens uthållighet, kallas begränsande (begränsande) faktor.
2. Tvetydighet i faktorns inverkan på olika funktioner – Varje faktor påverkar olika kroppsfunktioner på olika sätt. Det optimala för vissa processer kan vara ett pessimum för andra. För många fiskar är således den vattentemperatur som är optimal för mognad av reproduktionsprodukter ogynnsam för lek.
3. Mångfald av individuella reaktioner på miljöfaktorer – graden av uthållighet, kritiska punkter, optimala och pessimala zoner hos enskilda individer av samma art sammanfaller inte. Denna variation bestäms både av individers ärftliga egenskaper och av kön, ålder och fysiologiska skillnader. Till exempel har malfjärilen, en av mjöl- och spannmålsprodukternas skadedjur, en kritisk lägsta temperatur för larver på -7 °C, för vuxna former -22 °C och för ägg -27 °C. Frost på -10 °C dödar larver, men är inte farligt för vuxna och ägg av denna skadegörare. Följaktligen är den ekologiska valensen hos en art alltid bredare än den ekologiska valensen för varje enskild individ.
4. Relativt oberoende av anpassning av organismer till olika faktorer– graden av tolerans mot någon faktor betyder inte artens motsvarande ekologiska valens i förhållande till andra faktorer. Till exempel behöver arter som tål stora variationer i temperatur inte nödvändigtvis också kunna tolerera stora variationer i luftfuktighet eller salthalt. Eurytermiska arter kan vara stenohalin, stenobatisk eller vice versa.
5. Diskrepans mellan enskilda arters ekologiska spektra– varje art är specifik i sin ekologiska förmåga. Även bland arter som är lika i sina metoder för anpassning till miljön finns det skillnader i deras attityder till vissa individuella faktorer.
6. Interaktion mellan faktorer– den optimala zonen och gränserna för uthållighet hos organismer i förhållande till någon miljöfaktor kan förändras beroende på styrkan och i vilken kombination andra faktorer verkar samtidigt. Till exempel är värme lättare att bära i torr snarare än fuktig luft. Risken för att frysa är mycket större vid kallt väder med hård vind än vid lugnt väder.
7. Minimumets lag (J. Liebigs lag eller regeln om begränsande faktorer) – Möjligheterna för organismers existens begränsas i första hand av de miljöfaktorer som ligger längst ifrån det optimala. Om åtminstone en av miljöfaktorerna närmar sig eller går utöver kritiska värden, så hotas individerna av döden, trots den optimala kombinationen av andra tillstånd. Således kan artens rörelse norrut begränsas (begränsas) av brist på värme och in i torra områden av brist på fukt eller för höga temperaturer. Att identifiera begränsande faktorer är mycket viktigt i jordbruket.
8. Hypotes om fundamentala faktorers oersättlighet (V. R. Williamson)– fullständig frånvaro i miljön av grundläggande miljöfaktorer (fysiologiskt nödvändiga; till exempel ljus, vatten, koldioxid, näringsämnen) kan inte kompenseras (ersättas) av andra faktorer. Enligt Guinness rekordbok kan en person alltså leva upp till 10 minuter utan luft, 10–15 dagar utan vatten och upp till 100 dagar utan mat.
I naturen samverkar miljöfaktorer, det vill säga på ett komplext sätt. Komplexet av faktorer under påverkan av vilka alla grundläggande livsprocesser för organismer, inklusive normal utveckling och reproduktion, utförs kallas levnadsvillkor. Tillstånd där reproduktion inte sker kallas existensvillkor.
Miljöfaktorer har ett kvantitativt uttryck (Figur 6). I förhållande till varje faktor kan man urskilja optimal zon (zon för normal livsaktivitet), pessimum zon(förtryckszon) och uthållighetsgränser kropp. Optimal är mängden miljöfaktor vid vilken intensiteten av vital aktivitet hos organismer är maximal. I pessimumzonen undertrycks organismernas vitala aktivitet. Bortom uthållighetens gränser är existensen av en organism omöjlig. Det finns nedre och övre gränser för uthållighet.
Figur 6: Beroende av en miljöfaktors verkan på dess verkan
Levande organismers förmåga att tolerera kvantitativa fluktuationer i verkan av en miljöfaktor V i en eller annan grad kallas ekologisk valens (tolerans, stabilitet, plasticitet). Arter med en bred toleranszon kallas eurybiont, med en smal - stenobiont (Figur 7 och Figur 8).
Figur 7: Arters ekologiska valens (plasticitet):
1- eurybiont; 2 - stenobiont
Figur 8: Arters ekologiska valens (plasticitet).
(enligt Yu. Odum)
Organismer som tolererar betydande temperaturfluktuationer kallas eurytermiska, medan de som är anpassade till ett smalt temperaturområde kallas stenotermiska. På samma sätt, i förhållande till tryck, särskiljs eury- och stenobate organismer, i förhållande till graden av salthalt i miljön - eury - och stenohalin, etc.
Individers miljövärden sammanfaller inte. Därför är den ekologiska valensen för en art bredare än den ekologiska valensen för varje enskild individ.
En arts ekologiska valens till olika miljöfaktorer kan skilja sig markant. Uppsättningen av miljövärden i relation till olika miljöfaktorer är ekologiskt spektrum snäll.
En ekologisk faktor, vars kvantitativa värde går utöver artens uthållighet, kallas begränsande (begränsande faktor. Denna faktor kommer att begränsa artens spridning även om alla andra faktorer är gynnsamma. Begränsande faktorer bestämmer artens geografiska utbredningsområde. Människans kunskap om de begränsande faktorerna för en viss typ av organism gör det möjligt att, genom att ändra miljöförhållanden, antingen undertrycka eller stimulera dess utveckling.
Vi kan lyfta fram de viktigaste handlingsmönstren för miljöfaktorer:
relativitetslagen för miljöfaktorer - riktningen och intensiteten av en miljöfaktors verkan beror på i vilka kvantiteter den tas och i kombination med vilka andra faktorer den verkar. Det finns inga absolut fördelaktiga eller skadliga miljöfaktorer: allt är en fråga om kvantitet. Till exempel, om den omgivande temperaturen är för låg eller för hög, dvs. går utöver uthålligheten hos levande organismer, detta är dåligt för dem. Endast optimala värden är gynnsamma. Samtidigt kan miljöfaktorer inte betraktas isolerade från varandra. Till exempel, om kroppen upplever ett vattenbrist är det svårare för den att tolerera höga temperaturer;
lagen om relativ utbytbarhet och absolut oersättlighet för miljöfaktorer - Den absoluta frånvaron av något av de obligatoriska livsvillkoren kan inte ersättas av andra miljöfaktorer, men bristen eller överskottet av vissa miljöfaktorer kan kompenseras genom inverkan av andra miljöfaktorer. Till exempel, kan den fullständiga (absoluta) frånvaron av vatten inte kompenseras av andra miljöfaktorer. Men om andra miljöfaktorer är optimala är det lättare att tolerera brist på vatten än när andra faktorer är i brist eller överskott.
2. Allmänna mönster för miljöpåverkan
faktorer på kroppen. Optimal regel.
I all mångfald av påverkande miljöfaktorer och adaptiva reaktioner på deras påverkan från organismernas sida kan ett antal generella mönster identifieras.
Effekten av en miljöfaktor på kroppen beror inte bara på naturen, utan också på intensiteten av dess påverkan, d.v.s. på mängden miljöfaktor som uppfattas av kroppen.
I evolutionsprocessen har alla organismer utvecklat anpassningar för att uppfatta naturliga miljöfaktorer i vissa kvantiteter som är nödvändiga för deras normala funktion, medan en minskning eller ökning av denna mängd minskar deras vitala aktivitet, och när ett maximum eller minimum uppnås, är möjligheten att existensen av organismer är helt utesluten.
Figur 1 visar ett diagram över effekten av en miljöfaktor på kroppen.
Abskissaxeln plottas mängd miljöfaktor (till exempel temperatur, belysning, fuktighet, salthalt, etc.), och längs ordinataaxeln - intensiteten av kroppens reaktion på en miljöfaktor, dvs. intensiteten av kroppens vitala aktivitet (till exempel intensiteten av en viss fysiologisk process - fotosyntes, andning, tillväxt, etc.; morfologiska egenskaper - storleken på organismen eller dess organ; eller antalet individer per ytenhet, etc.).
Som framgår av figur 1, kurva 1, ökar intensiteten av organismens vitala aktivitet när mängden miljöfaktor ökar till en viss nivå och minskar sedan igen.
Mängden miljöfaktor bestäms huvudsakligen av tre värden som presenteras i diagrammet tre kardinalpunkter:
(1) - minimipunkt; (2) - optimal punkt; (3) - högsta poäng.
Minsta poäng (1) - motsvarar en mängd miljöfaktor som ännu inte är tillräcklig för organismens existens under de givna förhållandena.
Optimal poäng (2) - motsvarar mängden miljöfaktor vid vilken intensiteten av organismens vitala aktivitet når maximalt möjliga värden.
Maxpoäng (3) - motsvarar den maximala mängden miljöfaktor vid vilken intensiteten av organismens vitala aktivitet är noll.
Schema för verkan av en miljöfaktor på organismers livsaktivitet:
1, 2. 3 - punkter med minimum, optimum respektive maximum;
I, II, III-zoner av pessimum, norm respektive optimum.
II, III – zon för normal livsaktivitet
Figur 1. Schema för verkan av en miljöfaktor på kroppen.
Optimal zon kallas zonen omedelbart intill den optimala punkten (2).
I den optimala zonen motsvarar mängden miljöfaktor helt kroppens behov och ger de mest gynnsamma förutsättningarna för dess liv, d.v.s. är optimal.
I den optimala zonen är kroppen maximalt anpassad till miljöfaktorns verkan, därför är adaptiva mekanismer avstängda i denna zon och energi spenderas endast på grundläggande livsprocesser.
Normala zoner zonerna omedelbart intill den optimala zonen anropas. Det finns två sådana zoner, som motsvarar avvikelsen av miljöfaktorvärdena från det optimala mot en brist eller dess överskott.
Normalzonen motsvarar mängden miljöfaktor i vilken alla vitala processer fortgår normalt, men ytterligare energikostnader krävs för att hålla dem på denna nivå.
Detta förklaras av det faktum att när faktorvärdena går utöver det optimala, aktiveras adaptiva mekanismer, vars funktion är förknippad med vissa energikostnader, och ju längre faktorvärdet avviker från det optimala, desto mer energi spenderas om anpassning (kurva 2).
Den optimala zonen och den normala zonen kallas ofta zon för kroppens normala funktion.
Zonerna omedelbart intill zonen för normal livsaktivitet kallas zoner av pessimism eller zoner av förtryck.
Pessimiska zoner motsvarar en sådan mängd miljöfaktorer som minskar effektiviteten hos adaptiva mekanismer och som ett resultat stör organismens vitala funktioner.
Inom ekologi kallas ofta miljöförhållanden där någon faktor (eller uppsättning faktorer) går utanför zonen för normal livsaktivitet och har en deprimerande effekt extrem.
Nedre och övre gränser för uthållighet Minimi- och maximivärdena för en miljöfaktor kallas där den vitala aktiviteten hos organismer fortfarande är möjlig.
Uthållighetszon är intervallet av värden för en miljöfaktor bortom vilken livet för organismer blir omöjligt.
Bortom uthållighet är dödliga zoner, som motsvarar en sådan mängd miljöfaktorer att verkan av alla adaptiva mekanismer är ineffektiv och livet blir omöjligt.
Till exempel är den optimala temperaturen för människor 36,6 0 C; gränserna för zonen för normal livsaktivitet - 36,4-37,0 0 C; pessimumzoner bestäms av värden på 36,4 - 34,5 0 C och 37,0 - 42,0 0 C; utanför de angivna värdena i de dödliga zonerna (34,5 0 C och 42,0 0 C) inträffar mänsklig död.
En graf över beroendet av den vitala aktiviteten hos individer av en given art på intensiteten hos en miljöfaktor kan erhållas experimentellt eller som ett resultat av observationer i naturen.
1) Som illustration kan vi citera data från experiment med djur placerade i en termogradient. Anordningen är ett rör, vars ena ände är placerad i is och den andra är nedsänkt i ett vattenbad, vilket resulterar i en temperaturgradient inuti röret.
Insekter eller andra smådjur placeras i röret, varefter mönstret för deras fördelning i röret studeras. Det visar sig att de flesta insekter koncentrerar sig på ett område.
När det avbildas grafiskt kommer detta mönster att se ut som en parabel, där området med den högsta koncentrationen av insekter motsvarar den optimala zonen.
2) Placera djur i förhållanden med olika temperaturer och beräkna procentandelen av deras överlevnad under en viss tidsperiod. Baserat på resultaten av experimentet är kurvan överstruken, och en central zon identifieras på den, som motsvarar den temperaturoptimala zonen.
3) För var och en av oss kan ett ganska vanligt faktum, nämligen inomhusväxter och deras skötsel, tjäna som ett gott exempel. Alla vet att de utvecklas bäst om mängden vattning är av en viss karaktär: både ett uppehåll i vattningen och en överdriven mängd vatten leder till hämning av inomhusväxter, och ibland till döden.
Liknande data erhölls om belysning och temperatur för inomhusväxter och för djur, växter och mikroorganismer i den ”vilda naturen”.
Det bör noteras att begreppet optimum inte är tillämpligt på vissa faktorer, till exempel joniserande strålning, eftersom vid vilket värde som helst över den naturliga bakgrundsstrålningen är ogynnsam för kroppen.
Allmänna mönster av miljöfaktorers påverkan på kroppen.
1) vid vissa värden av miljöfaktorn skapas förhållanden som är mest gynnsamma för organismers liv; dessa förhållanden kallas optimal, och motsvarande yta på skalan av faktorvärden är optimal zon;
2) ju mer faktorvärdena avviker från de optimala, desto mer hämmas den vitala aktiviteten hos organismer; i detta avseende sticker den ut deras zon normal livsaktivitet;
3) omfattningen av värden för miljöfaktorn, bortom vilken livsaktiviteten för organismer blir omöjlig, kallas uthållighetszon; skilja nedre och övre uthållighetsgränserna.
Mönstren för påverkan av miljöfaktorer på levande organismer och arten av de senares svar som diskuterats ovan är kända som "optimal regel".
Ekologisk valens (eller miljötolerans) är organismers förmåga att anpassa sig till ett visst spektrum av fluktuationer i miljöfaktorer.
Ju bredare intervallet av fluktuationer av miljöfaktorn inom vilken en given organism kan existera, desto större är dess miljövalens (eller miljötolerans), desto bredare är dess uthållighetszon.
För att uttrycka den relativa graden av miljövalens (tolerans) används termer med prefix "evry" och "steno".
Organismer som tolererar stora avvikelser av faktorn från optimala värden betecknas med en term som innehåller namnet på faktorn med prefixet evry- (från grekiskan "wide").
Organismer som kan existera med små avvikelser av faktorn från det optimala värdet betecknas med en term som innehåller namnet på faktorn med prefixet steno- (från grekiskan "smala").
Detta kan visas schematiskt enligt följande (Fig. 2):
Fig.2. Former av organismer i förhållande till vibrationsintervall
miljöfaktor.
Till exempel, eurytermisk och stenotermisk former är organismer som är resistenta respektive instabila mot temperaturfluktuationer.
Exempel eurytermisk djur och växter:
- Fjällrävar på tundran kan tolerera lufttemperaturfluktuationer i intervallet cirka 85 0 C (från +30 0 Från till -55 0 MED);
- Karp i sötvattensområden tål temperaturfluktuationer från 0 0 upp till 35 0 MED;
- växter i tempererade klimatzoner tolererar ett område av temperaturförändringar på cirka 60 i aktivt tillstånd 0 C, och i ett tillstånd av stupor till och med upp till 90 0 C. Så lärk i Yakutia tål frost ner till -70 0 MED.
Exempel stenotermisk djur och växter:
- varmvattenskräftdjur tål förändringar i vattentemperaturen inom intervallet högst 6 0 C (från +23 0 Från till 29 0 MED);
- vissa arter av antarktisk fisk är anpassade till låga temperaturer (från -2 0 Från till +2 0 MED); när temperaturen stiger slutar de att röra sig och faller i termisk stupor;
- tropiska skogsväxter tål smala temperaturintervall, för dem är temperaturen cirka +5 0 C - +8 0 C kan redan vara katastrofalt.
Eury- och stenohygrid Formerna av organismer skiljer sig åt i deras svar på fluktuationer i luftfuktighet.
Eury- och stenohalin Formerna av organismer skiljer sig i deras svar på fluktuationer i vattnets salthalt.
Eury- och stenoxybiont Formerna av organismer skiljer sig i deras svar på syrehalten i vatten.
Om vi menar organismers motståndskraft mot förändringar i ett komplex av faktorer, då talar vi om eurybiont och stenobiont former av organismer .
- människan i relation till abiotiska miljöfaktorer –eurybiont (teknik), men som biologisk art i förhållande till temperatur är det en stenoterm organism.
Eurybiontism och stenobiontism kännetecknar olika typer av anpassning av organismer till överlevnad.
Arter som har funnits under lång tid under betydande fluktuationer i miljöfaktorer får ökad ekologisk valens och blir eurybiont , dvs. arter med ett brett spektrum av tolerans, medan arter som utvecklas under relativt stabila förhållanden förlorar ekologisk valens och utvecklar egenskaper stenobiontism. Allmänt, eurybiontism främjar den breda spridningen av organismer i naturen, och stenobiontism begränsar deras utbredningsområde.
Organismer kan också skilja sig åt i positionen för optimum på skalan av kvantitativa förändringar i faktorn (Fig. 3).
Fig.3. Former av organismer som skiljer sig i positionen för det optimala.
Organismer som är anpassade till höga doser av en given miljöfaktor betecknas med termens slut -Phil (från grekiska "kärlek"), till exempel:
- termofiler - termofila organismer;
- oxifiler - kräver hög syrehalt;
- hygrofiler - invånare på platser med hög luftfuktighet.
Organismer som lever under motsatta förhållanden betecknas med en term som slutar -fobb (från grekiskan "rädsla"), till exempel:
- halofober - invånare i sötvattenförekomster som inte kan tolerera saltvatten;
- chionofober - organismer som undviker djup snö.
Information om de optimala värdena för individuella miljöfaktorer och omfånget av deras tolererade fluktuationer karakteriserar helt kroppens inställning till varje studerad faktor.
Det bör dock komma ihåg att kategorierna som betraktas endast ger en allmän uppfattning om kroppens svar på påverkan av individuella faktorer. Detta är viktigt för artens allmänna ekologiska egenskaper och är användbart för att lösa ett antal tillämpade ekologiska problem (till exempel problemet med acklimatisering av arten under nya förhållanden), men bestämmer inte den fulla omfattningen av interaktionen mellan arten med miljöförhållanden i en komplex naturmiljö.
