Dependența organismelor de factorii de mediu. Probleme de mediu asociate cu situația demografică. Probleme de ecologie în regiuni mari. Strategii de dezvoltare ecologică.

1. Introducere
2. Resursele biosferei și problemele demografice moderne
3. Tipare de dependență a organismelor de factorii de mediu
4. Esența conceptului de risc de mediu
5. Caracteristici ale ecologiei orașelor și zonelor agricole mari
6. Conceptul de strategie pentru dezvoltarea durabilă a mediului
7. Concluzii și rezultate
8. Referințe

Lucrarea conține 1 fișier

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE

UNIVERSITATEA DE STAT DE SERVICII ȘI ECONOMIE SAINT PETERSBURG

Departamentul de Ecologie

„MODELE DE RELAȚII ÎNTRE ORGANISME ȘI MEDIU”

Lucrarea a fost realizată de un elev în anul I

Specialitatea 0608y _____ grup

Bogdanovich Anastasia Alexandrovna

Lucrarea a fost verificată de __________________

St.Petersburg

2010

1. Introducere
2. Resursele biosferei și problemele demografice moderne
3. Tipare de dependență a organismelor de factorii de mediu
4. Esența conceptului de risc de mediu
5. Caracteristici ale ecologiei orașelor și zonelor agricole mari
6. Conceptul de strategie de dezvoltare durabilă a mediului
7. Concluzii și rezultate
8. Bibliografie

Introducere

În lucrarea mea voi încerca să descriu problema interacțiunii omului cu mediul și invers. Luați în considerare dependența organismelor de factorii de mediu. Descrieți problemele de mediu asociate cu situația demografică. Spuneți despre posibilitatea riscurilor de mediu asociate cu activitatea economică umană. Ridicați problema problemelor de mediu în regiuni mari. Descrie strategii de dezvoltare a mediului.

Resursele biosferei și problemele demografice moderne.

Schimbările demografice semnificative sunt caracteristice secolelor XX și XXI. Populația a crescut de la 1 miliard 630 de milioane la aproape 6 miliarde de oameni. În cele trei secole precedente (1600 - 1900) populația a crescut de 3 ori, iar într-unul (1900 - 2000) - de aproape 4 ori. O creștere semnificativă a populației are loc în toate regiunile lumii, dar populația crește mai ales rapid în Asia, Africa, America Latină, India și China. Cu toate acestea, în Rusia până la începutul secolului al XXI-lea. situatia este alta, aici pierderea (depopularea) populatiei este cea mai mare.La inceputul anului 2003 in Rusia traiau 143,1 milioane de oameni. Prognozele demografilor sunt dezamăgitoare: până în 2010 populația din Federația Rusă va fi de aproximativ 138-139 milioane de oameni. Prognozele pe termen lung indică faptul că, dacă tendințele actuale continuă, atunci în 5-6 decenii în a doua jumătate a secolului XXI. , populația Rusiei va fi redusă la aproximativ jumătate.

Dar pentru a crește nivelul de trai al oamenilor cu creșterea populației, pentru a menține un mediu curat, este necesară o combinație de creștere a populației cu creșterea economică și culturală.

Populația în continuă creștere pune problema furnizării oamenilor de hrană pentru multe țări, în special pentru cele în curs de dezvoltare. Aproximativ 2 milioane de oameni mor de foame în fiecare an în lume. Odată cu soluționarea problemei alimentare, devin importante și problemele de a asigura omenirii cu apă, de conservare a aerului atmosferic și de păstrarea fertilității solului. Într-o serie de regiuni, există deja probleme asociate cu lipsa apei, în special apă dulce, și cu poluarea mediului. Populația în creștere a planetei trebuie să fie asigurată cu căldură și electricitate. Potrivit oamenilor de știință, combustibilii clasici (cărbune, petrol, gaze naturale, turbă, șisturi bituminoase) asigură omenirii nivelul de consum în 1980 pentru 300-320 de ani, iar cu nivelul de consum în 2000 - pentru 140-150 de ani. În acest sens, în economia națională ar trebui să iasă în prim-plan metode alternative de obținere a energiei, în special atomică, hidrogen etc.. O cantitate imensă de energie poate fi obținută de om prin rezolvarea problemei complexe a controlului fuziunii termonucleare.

Acoperirea nevoilor crescânde ale omului presupune dezvoltarea intensivă a forțelor productive și a resurselor naturale din ce în ce mai diverse, ceea ce determină o creștere a influenței noocenozei asupra mediului natural. În aceste condiții, interacțiunea în sistemul „om – societate – natură” ar trebui să se bazeze pe aplicarea strictă a legilor de mediu, ținând cont de perspectivele de dezvoltare a biosferei și a societății umane, și nu de beneficiile de moment în gestionarea economiei.

Resursele alimentare ale oamenilor și oceanelor pot servi ca o sursă semnificativă de hrană umană. Dar atunci când le folosesc, este necesar să se dezvolte relații în sistemul „societate - natură”, bazate pe cunoștințele ecologice, în special, legile minimului, factorilor limitatori și valenței ecologice, toleranței, optimului, relației dintre om și populațiile industriale. , legea echilibrului dinamic intern și consecințele acesteia.

Tipare de dependență a organismelor de factorii de mediu.

În legătură cu activitatea materiei vii a planetei, se formează compoziția chimică modernă a atmosferei și substanța dizolvată a hidrosferei. Întrucât toate zonele biosferei se formează ca urmare a activității materiei vii, este firesc ca evoluția biologică ca proces ireversibil să determină ireversibilitatea evoluției tuturor învelișurilor biosferei: atmosfera, hidrosfera și litosfera.

Cefalizarea în ordinea primatelor a creat terenul pentru apariția inteligenței, când toate schimbările din biosferă trebuie controlate de conștiință - munca creativă a creierului uman.

În evoluția lumii organizate se disting următoarele etape:

1) apariția unei biosfere primare cu ciclu biotic;

2) perioada de biogeneză - complicarea structurii organismelor pluricelulare conform legilor pur biologice;

3) perioada noogenezei - apariția societății umane, a cărei activitate rațională contribuie la transformarea biosferei în noosferă.

Perioada noogenezei se caracterizează prin transformarea biosferei ca urmare a activității de muncă intenționate a omenirii.

Organismele vii, inclusiv oamenii, locuiesc teritorii cu condiții diferite de habitat și experimentează acțiunea unei varietăți de factori. Tiparele relațiilor dintre organisme și mediul lor sunt studiate de o știință biologică specială - ecologia.

Tiparele ecologice se manifestă la nivelul unui individ, al unei populații de indivizi, al unei biocenoze, al unei biogeocenoze.

Totalitatea elementelor care afectează un organism viu în habitatul său este habitat.

Elementele mediului care pot avea un impact direct asupra unui organism viu se numesc factori de mediu, care sunt împărțiți în biotici și abiotici.

Biotic- acestea sunt toate influențele posibile pe care un organism viu le experimentează de la ființele vii din jurul lui.

Factori abiotici- acestea sunt toate elementele de natură neînsuflețită care afectează corpul.

În perioada noogenezei, a devenit oportun să se evidențieze un grup de factori antropici care se manifestă în influența activă a omului asupra naturii.

Acțiunea factorilor de mediu este determinată de ritmul proceselor cosmofizice. În conformitate cu aceasta, factorii de mediu sunt împărțiți în primari și secundari, periodici și neperiodici.

la factorii primari. includ pe cele pe care obiectele biologice le-au întâlnit în stadiile incipiente ale evoluției: temperatura, modificarea poziției Pământului față de Soare. Sub influența acestor factori, a apărut o periodicitate zilnică, sezonieră, anuală a proceselor biologice.

Factori periodici secundari sunt derivate ale celor primare. De exemplu, nivelul de umiditate depinde de temperatură; unde temperatura este mai scăzută, atmosfera conține mai puțini vapori de apă.

Factori neperiodici acționează asupra organismelor, populațiilor de organisme brusc, episodic; de exemplu - erupții vulcanice, tornade, uragane, inundații; prădătorul atacă brusc prada.

Fluctuațiile în intensitatea factorilor de mediu se manifestă printr-o modificare a numărului sau dispariția speciilor din anumite teritorii, o modificare a ratei natalității și mortalității. Fluctuațiile în intensitatea factorilor de mediu determină organizarea temporală a biosistemelor. Influența factorilor de mediu determină ritmurile biologice în evoluția sistemelor vii.

Ritmurile biologice sunt fluctuații în modificarea și intensitatea reacțiilor fiziologice, care se bazează pe modificări ale metabolismului sistemelor biologice ca urmare a influenței factorilor externi și interni.

Factorii externi includ: modificări ale iluminării (fotoperiodism), temperatură (termoperiodism), câmp magnetic, intensitatea radiației cosmice, maree, influențe sezoniere și solar-lunar.

Factorii interni sunt procese neuroumorale care au loc într-un anumit ritm și ritm ereditar fixat.

Multe procese fiziologice din corpul uman suferă fluctuații periodice.

Ritmurile fiziologice sunt fluctuații ciclice în diferite sisteme ale corpului. Principalele caracteristici ale ritmurilor fiziologice sunt: ​​perioada sau frecvența oscilațiilor pe unitatea de timp, amplitudinea (valoarea abaterii maxime de la medie), nivelul, faza și forma. Ritmurile fiziologice sunt de asemenea clasificate în raport cu modificările periodice ale mediului.

Dacă perioada ritmurilor nu coincide cu modificări periodice ale factorilor geofizici, aceștia sunt desemnați ca funcționali (ritmul respirator, ritmurile activității fizice).

Dacă perioada ritmurilor coincide cu perioadele ciclurilor geofizice, este apropiată sau un multiplu al acestora, ele se numesc adaptative sau ecologice.

În biologie, ritmurile adaptative sunt considerate din punctul de vedere al adaptării generale a organismelor la mediu, iar în fiziologie, din punctul de vedere al identificării mecanismelor interne de adaptare și al studierii dinamicii proceselor fiziologice pe o perioadă lungă de timp.

Ritmurile fiziologice adaptative s-au format în procesul de evoluție ca formă de adaptare la condițiile de mediu în continuă schimbare. Cel mai adesea sunt justificate energetic. Organismul uman se caracterizează printr-o creștere a timpului de zi și o scădere a funcțiilor fiziologice pe timp de noapte care îi asigură activitatea fiziologică (ritmul cardiac, volumul minutelor de sânge, tensiunea arterială, temperatura corpului, consumul de oxigen, scăderea zahărului din sânge).

La animale, metabolismul, activitatea motrică, temperatura corpului (hibernare, somn de iarnă, animație suspendată) scad iarna; în perioada primăvară-vară - activitatea proceselor fiziologice crește.

Contabilitatea ritmurilor fiziologice este necesară la elaborarea regimurilor de muncă și odihnă, deoarece creșterea activității fiziologice este direct legată de creșterea capacității de muncă; contabilizarea ritmurilor fiziologice este importantă în fiziologia travaliului și medicina sportivă.

Dispozitivele care compensează fluctuațiile periodice și aperiodice ale condițiilor de mediu sunt foarte diverse.

Pe lângă reacțiile comportamentale, fiziologice și morfogenetice, acestea includ caracteristici ale morfologiei organismelor care contribuie la economisirea sau disiparea energiei, diapauză, hibernare, ritmul activității zilnice, migrațiile sezoniere și depozitarea alimentelor.

Habitat - aceasta este acea parte a naturii care înconjoară un organism viu și cu care interacționează direct. Componentele și proprietățile mediului sunt diverse și schimbătoare. Orice ființă vie trăiește într-o lume complexă, în schimbare, adaptându-se constant la ea și reglându-și activitatea de viață în conformitate cu schimbările sale.

Se numesc proprietăți sau elemente separate ale mediului care afectează organismele factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au o natură și o specificitate diferită de acțiune. Printre ei se numără abioticși biotic, antropic.

Factori abiotici - temperatura, lumina, radiatiile radioactive, presiunea, umiditatea aerului, compozitia sarata a apei, vant, curenti, teren - toate acestea sunt proprietati de natura neanimata care afecteaza direct sau indirect organismele vii.

Factori biotici - acestea sunt forme de influență ale ființelor vii unele asupra celeilalte. Fiecare organism experimentează în mod constant influența directă sau indirectă a altor creaturi, intră în contact cu reprezentanții propriei specii și ai altor specii - plante, animale, microorganisme, depinde de ele și are un impact asupra lor. Lumea organică din jur este o parte integrantă a mediului fiecărei ființe vii.

Legăturile reciproce ale organismelor stau la baza existenței biocenozelor și populațiilor; luarea în considerare a acestora ține de domeniul sinecologiei.

Factori antropogeni - sunt forme de activitate ale societatii umane care duc la o schimbare a naturii ca habitat pentru alte specii sau le afecteaza direct viata. De-a lungul istoriei omenirii, dezvoltarea mai întâi a vânătorii, apoi a agriculturii, industriei și transporturilor a schimbat foarte mult natura planetei noastre. Semnificația impactului antropic asupra întregii lumi vii a Pământului continuă să crească rapid.

Deși omul influențează viața sălbatică printr-o schimbare a factorilor abiotici și a relațiilor biotice ale speciilor, activitățile oamenilor de pe planetă ar trebui evidențiate ca o forță specială care nu se încadrează în cadrul acestei clasificări. În prezent, practic, soarta acoperirii vii a Pământului, tot felul de organisme, este în mâinile societății umane, depinde de influența antropică asupra naturii.

Același factor de mediu are o semnificație diferită în viața organismelor conviețuitoare din diferite specii. De exemplu, un vânt puternic iarna este nefavorabil pentru animalele mari, deschise, dar nu le afectează pe cele mai mici care se refugiază în vizuini sau sub zăpadă. Compoziția de sare a solului este importantă pentru nutriția plantelor, dar este indiferentă față de majoritatea animalelor terestre etc.

Modificările factorilor de mediu de-a lungul timpului pot fi: 1) regulat-periodice, modificând puterea impactului în legătură cu momentul zilei, sau anotimpul anului sau ritmul mareelor ​​în ocean; 2) neregulate, fără o periodicitate clară, de exemplu, schimbări ale condițiilor meteorologice în diferiți ani, fenomene catastrofale - furtuni, averse, alunecări de teren etc.; 3) direcționate pe perioade de timp cunoscute, uneori lungi, de exemplu, în timpul unei răcire sau încălzire a climei, supraîncălzire a corpurilor de apă, pășunat constant în aceeași zonă etc.

Dintre factorii de mediu se disting resursele și condițiile. Resurse mediu, organismele folosesc, consumă, reducându-le astfel numărul. Resursele includ hrana, apa atunci cand este rara, adaposturi, locuri convenabile pentru reproducere etc. Condiții - aceștia sunt factori la care organismele sunt forțate să se adapteze, dar de obicei nu le pot influența. Unul și același factor de mediu poate fi o resursă pentru unii și o condiție pentru alte specii. De exemplu, lumina este o resursă energetică vitală pentru plante, iar pentru animalele cu vedere, este o condiție pentru orientarea vizuală. Apa pentru multe organisme poate fi atât o condiție a vieții, cât și o resursă.

2.2. Adaptări ale organismului

Adaptările organismelor la mediul lor se numesc adaptare. Adaptările sunt orice modificări ale structurii și funcțiilor organismelor care cresc șansele lor de supraviețuire.

Capacitatea de adaptare este una dintre principalele proprietăți ale vieții în general, deoarece oferă însăși posibilitatea existenței sale, capacitatea organismelor de a supraviețui și de a se reproduce. Adaptările se manifestă la diferite niveluri: de la biochimia celulelor și comportamentul organismelor individuale până la structura și funcționarea comunităților și a sistemelor ecologice. Adaptările apar și se dezvoltă în cursul evoluției speciilor.

Principalele mecanisme de adaptare la nivelul organismului: 1) biochimic- se manifestă în procese intracelulare, cum ar fi o modificare a activității enzimelor sau o modificare a numărului acestora; 2) fiziologic– de exemplu, transpirație crescută odată cu creșterea temperaturii la un număr de specii; 3) morfo-anatomice- caracteristici ale structurii și formei corpului asociate stilului de viață; 4) comportamental- de exemplu, căutarea de habitate favorabile de către animale, crearea de vizuini, cuiburi etc.; 5) ontogenetic- accelerarea sau încetinirea dezvoltării individuale, contribuind la supraviețuirea în condiții schimbătoare.

Factorii de mediu de mediu au efecte diferite asupra organismelor vii, adică pot afecta modul în care iritanți, provocând modificări adaptative ale funcțiilor fiziologice și biochimice; la fel de limitatoare, provocând imposibilitatea existenței în aceste condiții; la fel de modificatori, provocând modificări morfologice și anatomice în organism; la fel de semnale, indicând modificări ale altor factori de mediu.

2.3. Legile generale ale acțiunii factorilor de mediu asupra organismelor

În ciuda varietății mari de factori de mediu, o serie de modele generale pot fi identificate în natura impactului lor asupra organismelor și în răspunsurile ființelor vii.

1. Legea optimului.

Fiecare factor are anumite limite de influență pozitivă asupra organismelor (Fig. 1). Rezultatul acțiunii unui factor variabil depinde în primul rând de puterea manifestării acestuia. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ viața indivizilor. Efectul benefic se numește zona de factor ecologic optim sau pur și simplu optim pentru organismele acestei specii. Cu cât abaterea de la optim este mai puternică, cu atât efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor este mai pronunțat. (zona pessimum). Valorile maxime și minime tolerate ale factorului sunt puncte critice in spate dincolo de care existența nu mai este posibilă, apare moartea. Se numesc limitele de anduranță între punctele critice valența mediului ființe vii în raport cu un anumit factor de mediu.

Orez. unu. Schema acțiunii factorilor de mediu asupra organismelor vii

Reprezentanții diferitelor specii diferă foarte mult unul de celălalt atât în ​​ceea ce privește poziția optimului, cât și în valența ecologică. De exemplu, vulpile arctice din tundra pot tolera fluctuații ale temperaturii aerului în intervalul de peste 80 °C (de la +30 la -55 °C), în timp ce crustaceele de apă caldă Copilia mirabilis rezistă la schimbările de temperatură a apei în intervalul de nu mai mult de 6 °C (de la +23 până la +29 °C). Una și aceeași forță de manifestare a unui factor poate fi optimă pentru o specie, pesimală pentru alta și poate depăși limitele rezistenței pentru a treia (Fig. 2).

Valenta ecologica larga a unei specii in raport cu factorii de mediu abiotici este indicata prin adaugarea prefixului "evry" la numele factorului. euritermală specii - suportând fluctuații semnificative de temperatură, euribatic- gamă largă de presiune, eurihalină– grad diferit de salinizare a mediului.

Orez. 2. Poziția curbelor optime pe scara temperaturii pentru diferite specii:

1, 2 - specii stenoterme, criofile;

3–7 – specii euritermale;

8, 9 - specii stenoterme, termofile

Incapacitatea de a suporta fluctuații semnificative ale factorului sau valența ecologică îngustă este caracterizată de prefixul "steno" - stenotermic, stenobat, stenohalin specii etc. Într-un sens mai larg, speciile a căror existență necesită condiții de mediu strict definite sunt numite stenobiont, și cei care sunt capabili să se adapteze la diferite condiții de mediu - euribiotic.

Sunt numite condiții care se apropie de punctele critice în unul sau mai mulți factori simultan extrem.

Poziția punctelor optime și critice pe gradientul factorului poate fi deplasată în anumite limite prin acțiunea condițiilor de mediu. Acest lucru se întâmplă în mod regulat la multe specii pe măsură ce anotimpurile se schimbă. Iarna, de exemplu, vrăbiile rezistă la înghețuri severe, iar vara mor din cauza răcirii la temperaturi chiar sub zero. Se numește fenomenul de deplasare a optimului față de orice factor aclimatizare. În ceea ce privește temperatura, acesta este un proces binecunoscut de întărire termică a corpului. Aclimatizarea la temperatură necesită o perioadă semnificativă de timp. Mecanismul este modificarea celulelor a enzimelor care catalizează aceleași reacții, dar la temperaturi diferite (așa-numitele izoenzime). Fiecare enzimă este codificată de propria sa genă, prin urmare, este necesar să se dezactiveze unele gene și să se activeze altele, transcripția, traducerea, asamblarea unei cantități suficiente dintr-o nouă proteină etc. Procesul general durează în medie aproximativ două săptămâni și este stimulată de schimbările din mediu. Aclimatizarea, sau întărirea, este o adaptare importantă a organismelor care are loc în condiții nefavorabile iminente treptat sau când acestea intră în teritorii cu o climă diferită. În aceste cazuri, este o parte integrantă a procesului general de aclimatizare.

2. Ambiguitatea actiunii factorului asupra diferitelor functii.

Fiecare factor afectează diferite funcții ale corpului în mod diferit (Fig. 3). Optimul pentru unele procese poate fi pessimum pentru altele. Astfel, temperatura aerului de la +40 la +45 ° C la animalele cu sânge rece crește foarte mult rata proceselor metabolice din organism, dar inhibă activitatea motorie, iar animalele cad într-o stupoare termică. Pentru mulți pești, temperatura apei care este optimă pentru maturarea produselor de reproducere este nefavorabilă pentru depunerea icrelor, care are loc la un interval de temperatură diferit.

Orez. 3. Schema dependenței fotosintezei și respirației unei plante de temperatură (după V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max– temperatura minima, optima si maxima pentru cresterea plantelor (zona umbrita)

Ciclul de viață, în care în anumite perioade organismul îndeplinește preponderent anumite funcții (nutriție, creștere, reproducere, relocare etc.), este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere ale complexului de factori de mediu. De asemenea, organismele mobile pot schimba habitatele pentru implementarea cu succes a tuturor funcțiilor lor de viață.

3. Varietate de reacții individuale la factorii de mediu. Gradul de rezistență, punctele critice, zonele optime și pesimile ale indivizilor individuali nu coincid. Această variabilitate este determinată atât de calitățile ereditare ale indivizilor, cât și de sex, vârstă și diferențele fiziologice. De exemplu, la fluturele morii, unul dintre dăunătorii produselor din făină și cereale, temperatura minimă critică pentru omizi este -7 ° C, pentru formele adulte -22 ° C și pentru ouă -27 ° C. Înghețul la -10 °C ucide omizile, dar nu este periculos pentru adulți și ouăle acestui dăunător. În consecință, valența ecologică a unei specii este întotdeauna mai largă decât valența ecologică a fiecărui individ.

4. Independența relativă a adaptării organismelor la diferiți factori. Gradul de toleranță la orice factor nu înseamnă valența ecologică corespunzătoare a speciei în raport cu alți factori. De exemplu, speciile care tolerează schimbări mari de temperatură nu trebuie să fie, de asemenea, adaptate la fluctuații mari de umiditate sau salinitate. Speciile euritermale pot fi stenohaline, stenobatice sau invers. Valențele ecologice ale unei specii în raport cu diferiți factori pot fi foarte diverse. Acest lucru creează o varietate extraordinară de adaptări în natură. Setul de valențe ecologice în raport cu diverși factori de mediu este spectrul ecologic al speciei.

5. Necoincidența spectrelor ecologice ale speciilor individuale. Fiecare specie este specifică prin capacitățile sale ecologice. Chiar și printre speciile care sunt apropiate în ceea ce privește modalitățile de adaptare la mediu, există diferențe în atitudinea lor față de orice factor individual.

Orez. 4. Modificări ale participării anumitor specii de plante la arboretele de iarbă de luncă în funcție de umiditate (conform L. G. Ramensky și colab., 1956): 1 – trifoi de luncă; 2 - șoricel comun; 3 - beciul Delyavinei; 4 – iarbă de luncă; 5 - tipchak; 6 - paie adevărată; 7 – rogoz timpuriu; 8 - dulce de luncă obișnuit; 9 - muscata de deal; 10 – barnacle de câmp; 11 - barbă-capră cu nasul scurt

Regula individualității ecologice a speciilor formulată de botanistul rus L. G. Ramensky (1924) în raport cu plantele (Fig. 4), apoi a fost pe larg confirmată de studii zoologice.

6. Interacțiunea factorilor. Zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor de mediu se pot schimba în funcție de puterea și combinația altor factori care acționează simultan (Fig. 5). Acest model a fost numit interacțiunile factorilor. De exemplu, căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât în ​​aer umed. Amenințarea înghețului este mult mai mare în îngheț cu vânturi puternice decât în ​​vreme calmă. Astfel, același factor în combinație cu alții are un impact inegal asupra mediului. Dimpotrivă, același rezultat ecologic poate fi obținut în moduri diferite. De exemplu, ofilirea plantelor poate fi oprită atât prin creșterea cantității de umiditate din sol, cât și prin scăderea temperaturii aerului, ceea ce reduce evaporarea. Se creează efectul înlocuirii parțiale reciproce a factorilor.

Orez. 5. Mortalitatea ouălor de vierme de mătase de pin Dendrolimus pini la diferite combinații de temperatură și umiditate

În același timp, compensarea reciprocă a acțiunii factorilor de mediu are anumite limite și este imposibil să înlocuiți complet unul dintre ei cu altul. Absența completă a apei, sau chiar unul dintre elementele principale ale nutriției minerale, face imposibilă viața plantei, în ciuda celei mai favorabile combinații de alte condiții. Lipsa extremă de căldură din deșerturile polare nu poate fi compensată nici prin abundență de umiditate, nici prin iluminare non-stop.

Luând în considerare modelele de interacțiune a factorilor de mediu în practica agricolă, este posibil să se mențină cu pricepere condiții optime pentru activitatea vitală a plantelor cultivate și a animalelor domestice.

7. Regula factorilor limitatori. Posibilitățile de existență a organismelor sunt limitate în primul rând de acei factori de mediu care sunt cel mai îndepărtați de optim. Dacă cel puțin unul dintre factorii de mediu se apropie sau depășește valorile critice, atunci, în ciuda combinației optime a altor condiții, indivizii sunt amenințați cu moartea. Orice factori care se abat puternic de la optim capătă o importanță capitală în viața speciei sau a reprezentanților ei individuali în anumite perioade de timp.

Factorii limitatori de mediu determină aria geografică a unei specii. Natura acestor factori poate fi diferită (Fig. 6). Astfel, deplasarea unei specii spre nord poate fi limitată de lipsa căldurii, iar în regiunile aride de lipsa de umiditate sau de temperaturi prea ridicate. Relațiile biotice, de exemplu, ocuparea unui teritoriu de către un concurent mai puternic sau lipsa polenizatorilor pentru plante, pot servi și ca factor de limitare a distribuției. Astfel, polenizarea smochinelor depinde în întregime de o singură specie de insecte - viespea Blastophaga psenes. Acest copac este originar din Marea Mediterană. Smochinele aduse în California nu au dat roade până când viespile polenizatoare au fost aduse acolo. Distribuția leguminoaselor în Arctica este limitată de distribuția bondarilor care le polenizează. Pe insula Dixon, unde nu există bondari, nici leguminoase nu se găsesc, deși existența acestor plante acolo este totuși permisă din cauza condițiilor de temperatură.

Orez. 6. Stratul adânc de zăpadă este un factor limitator în distribuția cerbului (conform lui G. A. Novikov, 1981)

Pentru a determina dacă o specie poate exista într-o anumită zonă geografică, trebuie mai întâi să aflăm dacă vreun factor de mediu depășește valența sa ecologică, mai ales în perioada cea mai vulnerabilă de dezvoltare.

Identificarea factorilor limitatori este foarte importantă în practica agriculturii, întrucât, prin direcţionarea principalelor eforturi de eliminare a acestora, se poate creşte rapid şi eficient randamentele culturilor sau productivitatea animalelor. Deci, pe solurile foarte acide, randamentul grâului poate fi oarecum crescut prin aplicarea diferitelor influențe agronomice, dar cel mai bun efect se va obține doar ca urmare a vărării, care va elimina efectele limitative ale acidității. Cunoașterea factorilor limitatori este astfel cheia controlului vieții organismelor. În diferite perioade de viață ale indivizilor, diverși factori de mediu acționează ca factori limitatori, prin urmare, este necesară o reglare abil și constantă a condițiilor de viață ale plantelor și animalelor cultivate.

2.4. Principiile clasificării ecologice a organismelor

În ecologie, diversitatea și varietatea modalităților și mijloacelor de adaptare la mediu creează necesitatea unor clasificări multiple. Folosind un singur criteriu, este imposibil să reflectăm toate aspectele adaptării organismelor la mediu. Clasificările ecologice reflectă asemănările care apar între membrii unor grupuri foarte diferite dacă folosesc moduri similare de adaptare. De exemplu, dacă clasificăm animalele în funcție de metodele de mișcare, atunci grupul ecologic de specii care se mișcă în apă cu jet înseamnă animale cu poziții sistematice diferite precum meduze, cefalopode, unii ciliați și flagelați, larve ale unui număr de libelule. , etc. (Fig. 7). Clasificările ecologice se pot baza pe o varietate de criterii: metode de nutriție, mișcare, atitudine față de temperatură, umiditate, salinitate, presiune etc. Împărțirea tuturor organismelor în euribiont și stenobiont în funcție de lărgimea gamei de adaptări la mediu este un exemplu de clasificare ecologică cea mai simplă.

Orez. 7. Reprezentanți ai grupului ecologic de organisme care se mișcă în apă într-un mod cu jet (conform S. A. Zernov, 1949):

1 – Medusochloris phiale flagelar;

2 – Craspedotella pileosus ciliată;

3 – meduză Cytaeis vulgaris;

4 – Pelagothuria holoturie pelagică;

5 - o larvă a unei libelule-legănoase;

6 – caracatiță înotătoare Octopus vulgaris:

A- directia jetului de apa;

b- directia de miscare a animalului

Un alt exemplu este împărțirea organismelor în grupuri prin natura nutriţiei.Autotrofi- Acestea sunt organisme care folosesc compuși anorganici ca sursă pentru construirea corpului lor. Heterotrofe- toate fiintele vii care au nevoie de hrana de origine organica. La rândul lor, autotrofii sunt împărțiți în fototrofeși chimiotrofe. Primul pentru sinteza moleculelor organice utilizează energia luminii solare, al doilea - energia legăturilor chimice. Heterotrofele sunt împărțite în saprofiti, folosind soluții de compuși organici simpli și Holozoic. Holozoarele au un set complex de enzime digestive și pot mânca compuși organici complecși, descompunându-i în constituenți mai simpli. Holozoicele sunt împărțite în saprofage(se hrănește cu plante moarte) fitofagi(consumatori de plante vii), zoofag(având nevoie de hrană vie) și necrofage(animale carnivore). La rândul lor, fiecare dintre aceste grupe poate fi subdivizată în altele mai mici, care au propriile lor specificuri în natura alimentației.

În caz contrar, puteți construi o clasificare prin obținerea de mâncare. Printre animale, de exemplu, grupuri precum filtratoare(crustacee mici, fără dinți, balenă etc.), forme de pășunat(ungulate, gândaci de frunze), colecționari(ciocănitoare, alunițe, scorpie, pui), vânători de pradă în mișcare(lupi, lei, muște ktyr etc.) și o serie de alte grupuri. Deci, în ciuda marii diferențe în organizare, același mod de a stăpâni prada la lei și muște duce la o serie de analogii în obiceiurile lor de vânătoare și caracteristicile structurale generale: suplețea corpului, dezvoltarea puternică a mușchilor, capacitatea de a dezvolta viteză mare. pentru scurt timp etc.

Clasificările ecologice ajută la identificarea modalităților posibile din natură de a adapta organismele la mediu.

2.5. Viață activă și ascunsă

Metabolismul este una dintre cele mai importante proprietăți ale vieții, care determină legătura strânsă material-energie a organismelor cu mediul. Metabolismul arată o dependență puternică de condițiile de existență. În natură, observăm două stări principale ale vieții: viața activă și odihna. Cu viata activa, organismele se hranesc, cresc, se misca, se dezvolta, se inmultesc, fiind caracterizate printr-un metabolism intens. Odihna poate fi diferită în profunzime și durată, în timp ce multe funcții ale corpului sunt slăbite sau nu sunt îndeplinite deloc, deoarece nivelul metabolismului cade sub influența factorilor externi și interni.

Într-o stare de repaus profund, adică un metabolism material-energetic redus, organismele devin mai puțin dependente de mediu, dobândesc un grad ridicat de stabilitate și sunt capabile să suporte condiții pe care nu le-ar putea rezista în timpul vieții active. Aceste două stări alternează în viața multor specii, fiind o adaptare la habitate cu o climă instabilă, schimbări sezoniere abrupte, ceea ce este tipic pentru cea mai mare parte a planetei.

Cu o suprimare profundă a metabolismului, este posibil ca organismele să nu prezinte deloc semne vizibile de viață. Întrebarea dacă o oprire completă a metabolismului este posibilă cu o revenire ulterioară la viața activă, adică un fel de „înviere din morți”, a fost discutată în știință de mai bine de două secole.

Prima dată fenomen moarte imaginară a fost descoperit în 1702 de Anthony van Leeuwenhoek, descoperitorul lumii microscopice a ființelor vii. „animalculele” (rotifere) observate de el, când picăturile de apă s-au uscat, s-au încrețit, păreau moarte și puteau rămâne în această stare mult timp (Fig. 8). Puși ​​din nou în apă, s-au umflat și au trecut la o viață activă. Leeuwenhoek a explicat acest fenomen prin faptul că învelișul „animalculelor” în mod evident „nu permite nici cea mai mică evaporare” și rămân în viață în condiții uscate. Cu toate acestea, câteva decenii mai târziu, oamenii de știință natural se certau deja despre posibilitatea ca „viața să poată fi oprită complet” și restabilită din nou „în 20, 40, 100 de ani sau mai mult”.

În anii 70 ai secolului al XVIII-lea. fenomenul de „înviere” după uscare a fost descoperit și confirmat de numeroase experimente cu o serie de alte organisme mici - anghilă de grâu, nematode cu viață liberă și tardigrade. J. Buffon, repetând experimentele lui J. Needham cu acneea, a susținut că „aceste organisme pot fi făcute să moară și să prindă viață de câte ori doriți la rând”. L. Spallanzani a atras mai întâi atenția asupra repausului profund al semințelor și sporilor plantelor, considerând-o conservarea lor în timp.

Orez. opt. Rotifer Philidina roseola în diferite stadii de uscare (conform lui P. Yu. Schmidt, 1948):

1 – activ; 2 - incepe sa se micsoreze 3 – complet redus înainte de uscare; 4 - in stare de animatie suspendata

La mijlocul secolului al XIX-lea. s-a stabilit în mod convingător că rezistența rotiferelor uscate, tardigradelor și nematodelor la temperaturi ridicate și scăzute, lipsa sau absența oxigenului crește proporțional cu gradul de deshidratare a acestora. Cu toate acestea, întrebarea a rămas deschisă dacă a existat o întrerupere completă a vieții sau doar o asuprire profundă a acesteia. În 1878, Claude Bernal a prezentat conceptul "viata ascunsa" pe care l-a caracterizat prin încetarea metabolismului și „o rupere a relației dintre ființă și mediu”.

Această problemă a fost rezolvată în cele din urmă abia în prima treime a secolului al XX-lea, odată cu dezvoltarea tehnologiei de deshidratare în vid profund. Experimentele lui G. Rama, P. Becquerel și alți oameni de știință au arătat posibilitatea încetarea completă reversibilă a vieții.În stare uscată, când nu mai mult de 2% din apă a rămas în celule într-o formă legată chimic, organisme precum rotifere, tardigrade, nematode mici, semințe și spori de plante, spori de bacterii și ciuperci au supraviețuit în oxigen lichid (- 218,4 °C), hidrogen lichid (-259,4 °C), heliu lichid (-269,0 °C), adică temperaturi apropiate de zero absolut. În același timp, conținutul celulelor se întărește, nu există nici măcar o mișcare termică a moleculelor și orice metabolism, desigur, este oprit. Odată plasate în condiții normale, aceste organisme continuă să se dezvolte. La unele specii, oprirea metabolismului la temperaturi ultra-scăzute este posibilă chiar și fără uscare, cu condiția ca apa să înghețe nu în stare cristalină, ci în stare amorfă.

Se numește suspendarea completă temporară a vieții animatie suspendata. Termenul a fost propus de W. Preyer încă din 1891. Într-o stare de animație suspendată, organismele devin rezistente la o mare varietate de influențe. De exemplu, tardigradele au rezistat la radiații ionizante de până la 570 de mii de roentgen timp de 24 de ore într-un experiment. Larvele deshidratate ale unuia dintre țânțarii africani chironomus - Polypodium vanderplanki - își păstrează capacitatea de a revigora după expunerea la o temperatură de +102 ° C.

Starea de anabioză extinde foarte mult granițele conservării vieții, inclusiv în timp. De exemplu, în grosimea ghețarului din Antarctica, în timpul forajelor adânci, au fost găsite microorganisme (spori de bacterii, ciuperci și drojdie), care s-au dezvoltat ulterior pe medii nutritive obișnuite. Vârsta orizontului de gheață corespunzătoare ajunge la 10-13 mii de ani. Sporii unor bacterii viabile au fost, de asemenea, izolați din straturile mai profunde vechi de sute de mii de ani.

Anabioza, totuși, este o apariție destul de rară. Este departe de a fi posibil pentru toate speciile și este o stare extremă de odihnă a vieții sălbatice. Condiția sa necesară este păstrarea structurilor intracelulare subțiri intacte (organele și membrane) în timpul uscării sau răcirii profunde a organismelor. Această condiție nu este fezabilă pentru majoritatea speciilor care au o organizare complexă a celulelor, țesuturilor și organelor.

Capacitatea de anabioză se găsește la speciile care au o structură simplă sau simplificată și trăiesc în condiții de fluctuații bruște ale umidității (uscarea corpurilor de apă puțin adânci, straturile superioare de sol, perne de mușchi și licheni etc.).

Mult mai răspândite în natură sunt alte forme de repaus asociate cu o stare de activitate vitală redusă ca urmare a inhibării parțiale a metabolismului. Orice grad de reducere a nivelului metabolismului crește rezistența organismelor și permite utilizarea mai economică a energiei.

Formele de odihnă în stare de activitate vitală redusă se împart în hipobioză și criptobioza, sau odihnă forțată și repaus fiziologic. În hipobioză, inhibarea activității sau torporul are loc sub presiunea directă a condițiilor nefavorabile și se oprește aproape imediat după ce aceste condiții revin la normal (Fig. 9). O astfel de suprimare a proceselor vitale poate apărea cu o lipsă de căldură, apă, oxigen, cu o creștere a presiunii osmotice etc. În conformitate cu factorul extern principal al repausului forțat, criobioza(la temperaturi scăzute), anhidrobioza(cu lipsa apei), anoxibioza(în condiții anaerobe), hiperosmobioza(cu un conținut ridicat de sare în apă), etc.

Nu numai în Arctica și Antarctica, ci și la latitudinile mijlocii, unele specii de artropode rezistente la îngheț (coda de primăvară, o serie de muște, gândaci de pământ etc.) hibernează în stare de stupoare, dezghețându-se rapid și trecând la activitate sub razele soarelui și apoi își pierd din nou mobilitatea când temperatura scade. Plantele care încolțesc primăvara se opresc și își reiau creșterea și dezvoltarea după răcire și încălzire. După o ploaie, solul gol devine adesea verde din cauza reproducerii rapide a algelor din sol, care se aflau în repaus forțat.

Orez. nouă. Pagon - o bucată de gheață cu locuitori de apă dulce înghețați în ea (din S. A. Zernov, 1949)

Adâncimea și durata suprimării metabolismului în timpul hipobiozei depind de durata și intensitatea factorului inhibitor. Repausul forțat apare în orice stadiu al ontogenezei. Beneficiile hipobiozei sunt restabilirea rapidă a vieții active. Cu toate acestea, această stare relativ instabilă a organismelor poate fi dăunătoare pentru o lungă perioadă de timp din cauza dezechilibrului proceselor metabolice, a epuizării resurselor energetice, a acumulării de produse metabolice suboxidate și a altor modificări fiziologice nefavorabile.

Criptobioza este un tip de repaus fundamental diferit. Este asociat cu un complex de rearanjamente fiziologice endogene care apar în prealabil, înainte de debutul schimbărilor sezoniere adverse, iar organismele sunt pregătite pentru acestea. Criptobioza este o adaptare în primul rând la periodicitatea sezonieră sau de altă natură a factorilor de mediu abiotici, ciclicitatea lor regulată. Face parte din ciclul de viață al organismelor; nu are loc în niciuna, ci într-un anumit stadiu al dezvoltării individuale, cronometrat pentru a coincide cu experiența perioadelor critice ale anului.

Trecerea la o stare de repaus fiziologic necesită timp. Este precedat de acumularea de substanțe de rezervă, deshidratarea parțială a țesuturilor și organelor, scăderea intensității proceselor oxidative și o serie de alte modificări care, în general, scad metabolismul tisular. În starea de criptobioză, organismele devin de multe ori mai rezistente la influențele negative ale mediului (Fig. 10). În acest caz, principalele rearanjamente biochimice sunt în multe privințe comune pentru plante, animale și microorganisme (de exemplu, trecerea metabolismului într-un grad diferit la calea glicolizei datorită carbohidraților de rezervă etc.). Ieșirea din criptobioză necesită, de asemenea, timp și energie și nu poate fi realizată pur și simplu prin oprirea efectului negativ al factorului. Acest lucru necesită condiții speciale care sunt diferite pentru diferite specii (de exemplu, înghețul, prezența apei lichide prin picurare, o anumită durată a orelor de zi, o anumită calitate a luminii, fluctuațiile obligatorii de temperatură etc.).

Criptobioza ca strategie de supraviețuire în condiții periodic nefavorabile pentru viața activă este un produs al evoluției îndelungate și al selecției naturale. Este larg răspândit în natură. Starea de criptobioză este tipică, de exemplu, pentru semințele de plante, chisturile și sporii diferitelor microorganisme, ciuperci, alge. Diapauza artropodelor, hibernarea mamiferelor, repausul profund al plantelor sunt, de asemenea, diferite tipuri de criptobioză.

Orez. zece. Un râme în stare de diapauză (după V. Tishler, 1971)

Stările de hipobioză, criptobioză și anabioză asigură supraviețuirea speciilor în condiții naturale de diferite latitudini, adesea extreme, permit organismelor să supraviețuiască perioade lungi nefavorabile, să se stabilească în spațiu și în multe feluri împing limitele posibilității și răspândirii vieții. în general.

Un organism viu în condiții naturale este expus simultan nu unuia, ci multor factori de mediu, iar fiecare factor este solicitat de organism în anumite cantități sau doze.

Plantele au nevoie de cantități semnificative de umiditate, nutrienți (azot, fosfor, potasiu), dar alte substanțe, precum borul sau molibdenul, sunt necesare în cantități neglijabile. Cu toate acestea, lipsa sau absența oricărei substanțe (atât macro, cât și microelemente) afectează negativ starea organismului, chiar dacă toate celelalte sunt prezente în cantitățile necesare.

Legea factorului limitator (limitator) sau legea lui Liebig a minimului este una dintre legile fundamentale în ecologie, care afirmă că factorul care se abate cel mai mult de la valoarea sa optimă este cel mai semnificativ pentru un organism. Prin urmare, în timpul prognozării condițiilor de mediu sau al efectuării examinărilor, este foarte important să se determine veriga slabă din viața organismelor.

1. Legea toleranței (Legea lui Shelford)

Cu toate acestea, la începutul secolului al XX-lea, omul de știință american V. Shelford a arătat că o substanță (sau orice alt factor) prezentă nu doar în minim, ci și în exces față de nivelul cerut de organism, poate duce la apariția unor efecte nedorite. consecințe pentru organism.

De exemplu, chiar și o ușoară abatere a conținutului de mercur din organism (în principiu, un element inofensiv) de la o anumită normă duce la tulburări funcționale severe (cunoscuta „boală Minamata”). Lipsa de umiditate în sol face ca nutrienții prezenți în acesta să fie inutili pentru plantă, dar umiditatea excesivă duce la consecințe similare din motive, de exemplu, „sufocarea” rădăcinilor, acidificarea solului și apariția proceselor anaerobe. Multe microorganisme, inclusiv cele utilizate în stațiile de epurare biologică a apelor uzate, sunt foarte sensibile la limitele conținutului de ioni liberi de hidrogen, adică la aciditatea mediului (pH).

Să analizăm ce se întâmplă cu organismul în condițiile dinamicii regimului unuia sau altui factor de mediu. Dacă plasați orice animal sau plantă într-o cameră experimentală și modificați temperatura aerului în ea, atunci starea (toate procesele de viață) a organismului se va schimba. În acest caz, va fi dezvăluit cel mai bun nivel (optim) al acestui factor (Sup) pentru organism. la care activitatea sa (A) va fi maximă (Fig. 2.). Dar dacă regimurile factorului deviază de la optim într-o direcție sau alta (mai mare sau mai mică), atunci activitatea va scădea. La atingerea unei anumite valori maxime sau minime, factorul va deveni incompatibil cu procesele vieții. În organism vor avea loc schimbări care îi provoacă moartea. Aceste niveluri vor fi astfel letale sau letale (Tlet și T'let).

Din toate cele de mai sus rezultă legea lui W. Shelford, sau așa-numita lege a toleranței: orice organism viu are anumite limite superioare și inferioare de rezistență (toleranță) moștenite evolutiv, la orice factor de mediu.

1. Toleranţă

Teoretic, rezultate similare, deși nu absolut asemănătoare, pot fi obținute în experimente cu modificarea altor factori: umiditatea aerului, conținutul de diverse săruri din apă, aciditatea mediului etc. (vezi Fig. 2, b). Cu cât este mai mare amplitudinea fluctuațiilor factorului la care organismul poate rămâne viabil, cu atât este mai mare stabilitatea acestuia, adică toleranța la unul sau altul factor (de la lat. toleranţă- răbdare).

Toleranță - rezistența unei specii în raport cu fluctuațiile oricărui factor de mediu.

Intervalul dintre minimul ecologic și maximul factorului este limita de toleranță.

Organismele tolerante sunt organisme care sunt rezistente la schimbările negative ale mediului.

Orez. 2. Impactul factorului de mediu asupra organismului

Prin urmare, cuvântul „tolerant” este tradus ca stabil, tolerant, iar toleranța poate fi definită ca fiind capacitatea unui organism de a rezista la abaterile factorilor de mediu de la valorile optime pentru activitatea sa de viață.

Orice element al mediului poate acționa ca un factor limitator de mediu dacă nivelul său provoacă modificări patologice ireversibile în organism și îl transferă (organismul) într-o stare ireversibil pesimală, din care organismul nu este capabil să iasă, chiar dacă nivelul de acest factor revine la optim.

Orice organism viu are praguri (limite) superioare și inferioare de rezistență la orice factor de mediu, dincolo de care acest factor provoacă abateri funcționale ireversibile, persistente în organism în anumite organe și procese fiziologice (biochimice), fără a duce direct la moarte.

A proteja mediul înconjurător înseamnă a asigura compoziția și regimurile factorilor de mediu în limitele toleranței moștenite a unui organism viu (în primul rând uman), i.e. gestionează-l în așa fel încât niciun factor să nu fie limitativ în raport cu acesta.

Ecologie(din limba greacă „oikos” – locuință și „logos” – știință) – o știință care studiază modelele de relații dintre organisme și mediu, modul de viață al animalelor și plantelor, productivitatea acestora, modificări ale numărului, compoziția speciilor.

Factori de mediu

Mediul de viață face parte din natura în care trăiesc organismele. Există trei medii de viață - apă, aer, sol. Apa este mediul principal pentru ființele vii, deoarece în ea și-a luat naștere viața. Organismele pot trăi într-un singur mediu (pește - în apă), în două (plante terestre în aer și sol) și chiar în trei medii (plante acvatice de coastă - în sol, apă și aer). Unele organisme se deplasează periodic dintr-un mediu în altul (insecte cu larve acvatice, amfibieni). Elementele individuale ale mediului care interacționează cu organismele sunt numite factori de mediu.

Prin natura lor, se disting două grupuri de factori:

1. anorganice, sau factori abiotici: temperatura, lumina, apa, aerul, vantul, salinitatea si densitatea mediului, radiatii ionizante;
2. factori biotici, asociat cu conviețuirea, influența reciprocă a animalelor și plantelor unele asupra altora.
3. Alocați de asemenea factor antropic- impactul omului asupra naturii. Fiecare dintre factorii de mediu este de neînlocuit. Așadar, lipsa căldurii nu poate fi înlocuită cu o abundență de lumină, elementele minerale necesare nutriției plantelor nu pot fi înlocuite cu apă.

Intensitatea factorului, cel mai favorabil vieții, se numește optimă sau optimă.

Granițele dincolo de care existența unui organism este imposibilă sunt numite inferioare și superioare limitele de anduranta.

Factori abiotici

radiatie solara servește drept sursă principală de energie pentru toate procesele care au loc pe Pământ. Efectul biologic al luminii este divers și este determinat de compoziția sa spectrală, intensitatea și periodicitatea iluminării.

Spectrul radiației solare include razele ultraviolete, vizibile și infraroșii.

Razele ultraviolete cu o lungime de undă de 0,29 microni sunt dăunătoare tuturor viețuitoarelor, sunt întârziate de stratul de ozon al atmosferei. Razele ultraviolete mai lungi (0,3-0,4 microni) au o activitate chimică ridicată. În doze mici, razele ultraviolete sunt benefice.

Razele vizibile (lungime de undă 0,4-0,75 microni) sunt de o importanță deosebită pentru organisme. Plantele verzi sintetizează materia organică. Pentru majoritatea animalelor, lumina vizibilă este unul dintre factorii importanți de mediu.

Razele infrarosii (lungime de unda peste 0,75 microni) sunt o sursa importanta de energie termica.

Temperatura- un factor important care afectează procesele vitale ale organismelor: creșterea, dezvoltarea, reproducerea, respirația, sinteza substanțelor organice etc. Temperatura optimă depinde de condițiile de habitat ale speciei; pentru majoritatea animalelor și plantelor terestre, variază în limite destul de înguste (15-30°C). Se numesc organisme cu temperatură variabilă a corpului Cu sînge rece. În ele, o creștere a temperaturii determină o accelerare a proceselor fiziologice. Aceste organisme au însă adaptări de la supraîncălzire (prezența stomatelor la plante, evaporarea prin piele la animale).

Cea mai perfectă termoreglare în procesul de evoluție a fost dobândită de păsări și mamifere, adică. cu sânge cald animale, datorită formării unei inimi cu patru camere. Acest lucru le-a asigurat existența indiferent de condițiile de temperatură ale mediului și le-a permis să se stabilească pe tot globul.

Apă- o componentă indispensabilă a viețuitoarelor, un factor climatic important, deoarece servește drept mijloc principal de reglare a temperaturii la suprafața Pământului. Adaptarea la experiența cu o lipsă de umiditate este pronunțată la locuitorii din stepele aride și deșerturile (frunze spinoase modificate, un sistem radicular bine dezvoltat, presiune osmotică ridicată). Unele plante (agave, stonecrop, tinere) au frunze și tulpini cărnoase și sunt capabile să rețină apa pentru o perioadă lungă de timp. Alte plante (lalele, maci, ceapa de gâscă etc.) au timp să crească și să înflorească într-o primăvară scurtă, când în sol este încă suficientă umiditate. Capacitatea acestor plante de a se scufunda într-o stare de repaus fiziologic profund are o mare importanță adaptativă.

Schimbările sezoniere ale condițiilor externe sunt asociate cu modificări ale celor mai importanți factori ai vieții - temperatură, iluminare, umiditate. Locuitorii din latitudinile temperate se caracterizează prin manifestarea ciclurilor sezoniere de dezvoltare.

Primăvara, odată cu creșterea temperaturii și a luminii, se observă o activitate vitală activă a organismelor: plantele cresc și înfloresc, sosesc păsările etc. Vara, semințele plantelor se coc, majoritatea animalelor dau urmași. Toamna începe pregătirea organismelor pentru condiții nefavorabile de iarnă: nutrienții se depun în plante, la animale are loc năpârlirea etc. Iarna, la temperaturi scăzute, se instalează odihna profundă. Acest fenomen este caracteristic mai ales plantelor și unor animale.

Fiecare organism are anumite adaptări pentru a rezista la temperaturi scăzute. Mai mult, rezistenta la inghet a plantelor si insectelor creste in timpul iernii. Se numeste întărire la rece. Răcirea profundă provoacă o oprire temporară reversibilă a vieții. O astfel de stare se numește animatie suspendata. La păsări și mamifere, starea de animație complet suspendată nu are loc, deoarece acestea nu sunt adaptate la hipotermie. Au dezvoltat alte adaptări pentru transferul sezonului de iarnă (migrații sezoniere etc.).

În reglarea ciclurilor sezoniere la majoritatea plantelor și animalelor, rolul principal revine modificărilor duratei zilei și nopții. Se numește răspunsul la durata perioadei de lumină a zilei fotoperiodism.

fotoperiodism- aceasta este o adaptare comună, importantă, care reglează fenomenele sezoniere într-o mare varietate de organisme. O modificare a duratei zilei este întotdeauna strâns legată de cursul anual al temperaturii și precede schimbarea acesteia, în urma scurtării zilei, temperatura scade și ea. Pe parcursul anului, lungimea zilei se modifică strict în mod regulat și nu este supusă fluctuațiilor aleatorii. Prin urmare, lungimea zilei servește ca un precursor astronomic precis al schimbărilor sezoniere. Elucidarea rolului lungimii zilei și reglarea fenomenelor sezoniere deschide mari oportunități pentru înțelegerea științifică a dezvoltării plantelor și animalelor.

Habitat- aceasta este acea parte a naturii care înconjoară un organism viu și cu care interacționează direct. Componentele și proprietățile mediului sunt diverse și schimbătoare. Orice ființă vie trăiește într-o lume complexă în schimbare, adaptându-se constant la ea și reglându-și activitatea de viață în conformitate cu schimbările sale.

Adaptările organismelor la mediul lor se numesc adaptări. Capacitatea de adaptare este una dintre principalele proprietăți ale vieții în general, deoarece oferă însăși posibilitatea existenței sale, capacitatea organismelor de a supraviețui și de a se reproduce. Adaptările se manifestă la diferite niveluri: de la biochimia celulelor și comportamentul organismelor individuale până la structura și funcționarea comunităților și a sistemelor ecologice. Adaptările apar și se schimbă în timpul evoluției speciilor. Proprietățile sau elementele separate ale mediului care afectează organismele sunt numite factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au o natură și o specificitate diferită de acțiune. Factorii de mediu sunt împărțiți în abiotici și biotici, antropici.

În complexul de acțiune al factorilor, se pot distinge unele modele care sunt în mare măsură universale (comune) în raport cu organismele. Aceste modele includ regula optimului, regula interacțiunii factorilor, regula factorilor limitatori și altele.

Regulă optimă.În conformitate cu această regulă, pentru un organism sau o anumită etapă a dezvoltării sale, există o gamă a valorii celei mai favorabile (optimale) a factorului. Cu cât abaterea acțiunii factorului de la optim este mai semnificativă, cu atât acest factor inhibă mai mult activitatea vitală a organismului. Acest interval se numește zona de opresiune. Valorile maxime și minime tolerate ale factorului sunt puncte critice dincolo de care existența unui organism nu mai este posibilă.

Densitatea maximă a populației este de obicei limitată la zona optimă. Zonele optime pentru diferite organisme nu sunt aceleași. Cu cât este mai mare amplitudinea fluctuațiilor factorului, la care organismul poate rămâne viabil, cu atât stabilitatea acestuia este mai mare, adică. toleranţă la cutare sau cutare factor (din lat. toleranţă – răbdare). Organismele cu o amplitudine mare de rezistență aparțin grupului de euribionți (greacă euri - larg, bios - viață). Sunt numite organisme cu o gamă restrânsă de adaptare la factori stenobionte(Stenos grecesc - îngust). Este important de subliniat că zonele optime în raport cu diverși factori diferă și, prin urmare, organismele își arată pe deplin potențialele capabilități dacă există în condițiile întregului spectru de factori cu valori optime.

Regula interacțiunii factorilor. Esența sa constă în faptul că unii factori pot spori sau atenua forța altor factori. De exemplu, un exces de căldură poate fi oarecum atenuat de umiditatea scăzută a aerului, o lipsă de lumină pentru fotosinteza plantelor poate fi compensată printr-un conținut crescut de dioxid de carbon în aer etc. Totuși, nu rezultă că factorii pot fi interschimbați. Nu sunt interschimbabile.

Regula factorilor limitatori. Esența acestei reguli constă în faptul că un factor care se află în deficiență sau exces (aproape de punctele critice) afectează negativ organismele și, în plus, limitează posibilitatea de manifestare a puterii altor factori, inclusiv a celor la optim. Factorii limitatori determină de obicei limitele de distribuție a speciilor, intervalele lor. Productivitatea organismelor depinde de ele.

O persoană prin activitatea sa încalcă adesea aproape toate modelele de factori enumerate. Acest lucru este valabil mai ales pentru factorii limitatori (distrugerea habitatelor, încălcarea regimului de apă și nutriție minerală etc.).