Factori biotici.

Factorii biotici sunt un set de influențe ale activității vitale a unor organisme asupra activității vieții altora, precum și asupra naturii neînsuflețite.

Clasificarea interacțiunilor biotice:

1. Neutralitate – nici una dintre populații nu o influențează pe cealaltă.

2. Concurența este utilizarea resurselor (hrană, apă, lumină, spațiu) de către un organism, ceea ce reduce astfel disponibilitatea acestei resurse pentru un alt organism.

Concurența poate fi intraspecifică și interspecifică. Dacă dimensiunea populației este mică, atunci competiția intraspecifică este slabă și resursele sunt disponibile din abundență. La densitate mareÎntr-o populație, concurența intraspecifică intensă reduce disponibilitatea resurselor la un nivel care inhibă creșterea ulterioară, reglând astfel dimensiunea populației.

Competiția interspecifică este o interacțiune între populații care le afectează în mod negativ creșterea și supraviețuirea. Când veverița Carolina a fost adusă în Marea Britanie din America de Nord, numărul veverițelor comune a scăzut, deoarece. veverița din Carolina s-a dovedit a fi mai competitivă.

Concurența poate fi directă și indirectă.

Direct este competiția intraspecifică asociată cu lupta pentru habitat, în special cu protecția zonelor individuale la păsări sau animale, exprimată în ciocniri directe. Dacă există o lipsă de resurse, este posibil să se mănânce animale din propria specie (lupi, râși, gândaci prădători, păianjeni, șobolani, știucă, biban etc.)

Indirect - între tufișuri și plante erbaceeîn California. Tipul care se stabilește primul îl exclude pe celălalt tip. Ierburile cu creștere rapidă, cu rădăcini adânci, au redus conținutul de umiditate a solului la niveluri nepotrivite pentru arbuști. Iar tufișurile înalte au umbrit ierburile, împiedicându-le să crească din cauza lipsei de lumină.

În interiorul proprietarului. Viruși, bacterii, ciuperci primitive - plante. Viermii sunt animale. Fertilitate mare. Nu duce la moartea proprietarului, dar inhibă procesele vitale

4. Predare - mâncarea unui organism (pradă) de către un alt organism (prădător).

Prădătorii pot mânca ierbivore și, de asemenea, prădători slabi. Prădătorii au gamă largă hrana, trece cu usurinta de la o prada la alta mai accesibila.

Prădătorii atacă adesea prada slabă. Nurca distruge șobolanii bolnavi și bătrâni, dar nu atacă adulții.

Echilibrul ecologic este menținut între populațiile de pradă-prădători.

5. Simbioza este coabitarea a două organisme de specii diferite în care organismele se beneficiază reciproc. În funcție de gradul de parteneriat, simbioza este:

Comensalism - un organism se hrănește în detrimentul altuia, fără a-i face rău. Raci - anemonă de mare. Anemona de mare se atașează de coajă, protejând-o de inamici și se hrănește cu resturile de mâncare.

Mutualism - ambele organisme beneficiază, dar nu pot exista unul fără celălalt. Lichen - ciupercă + alge. Ciuperca protejează algele, iar algele le hrănesc.

În condiții naturale, o specie nu va duce la distrugerea altei specii.

Tipare generale efectele factorilor de mediu

Datorită diversității extreme a factorilor de mediu, diferitele tipuri de organisme, care experimentează influența lor, răspund la aceasta în mod diferit, cu toate acestea, este posibil să se identifice o serie de legi (modele) generale ale acțiunii factorilor de mediu. Să ne uităm la unele dintre ele.

1. Legea optimului se exprimă în faptul că orice factor de mediu are limite influență pozitivă asupra organismelor vii.

Impactul factorilor de mediu este în continuă schimbare. Numai în anumite locuri de pe planetă valorile unora dintre ele sunt mai mult sau mai puțin constante (constante). De exemplu: în fundul oceanelor, în adâncurile peșterilor, temperatura și regimuri de apă, modul de iluminare.

Să luăm în considerare funcționarea legii optimului folosind un exemplu specific: animalele și plantele nu tolerează atât căldura extremă, cât și înghețul sever sunt optime pentru ele - așa-numita zonă optimă; Cu cât abaterea de la optim este mai mare, cu atât acest factor de mediu inhibă mai mult activitatea vitală a organismului. Această zonă se numește zona pessimum. Are puncte critice - „valoarea factorului maxim” și „valoarea factorului minim”; dincolo de limitele lor, are loc moartea organismelor. Distanța dintre valorile minime și maxime ale factorului se numește valența ecologică sau toleranța organismului (Fig. 1).

Un exemplu de manifestare a acestei legi: ouăle de viermi rotunzi se dezvoltă la t° = 12-36°, iar temperatura optimă pentru dezvoltarea lor este t° = 30°. Adică, toleranța ecologică a viermilor rotunzi în ceea ce privește temperatura variază de la 12° la 36°.

Prin natura toleranței următoarele tipuri:

Eurybiont - având o valență ecologică largă în raport cu factorii de mediu abiotici; sunt împărțite în euritermic (tolerând fluctuații semnificative de temperatură), euribat (tolerând o gamă largă de indicatori de presiune), eurihalină (tolerând grade diferite salinitatea mediului).

Stenobiont - incapabil de a tolera fluctuații semnificative în manifestarea unui factor (de exemplu, urșii polari și pinipedele care trăiesc la temperaturi scăzute sunt stenotermi).

2. Legea individualității ecologice a speciilor a fost formulată în 1924 de botanistul rus L.G. Ramensky: spectrele ecologice (toleranța) diferitelor specii nu coincid, fiecare specie este specifică în felul său oportunități de mediu. Această lege poate fi ilustrată în Fig. 2.

3. Legea factorului limitativ (limitator) spune că cel mai semnificativ factor pentru organism este cel care se abate cel mai mult de la valoarea sa optimă. Legea a fost stabilită în 1905 de omul de știință englez Blacker.

De acest factor de mediu reprezentat minim (sau maxim) la un moment dat depinde supraviețuirea organismului. Alteori, alți factori pot limita. În timpul vieții, indivizii speciilor se confruntă cu o varietate de limitări ale activităților lor de viață. Astfel, factorul care limitează răspândirea căprioarelor este adâncimea stratului de zăpadă; molii de vierme de iarnă (dăunător al legumelor și culturilor de cereale) - temperatura de iarnă etc.

Această lege este luată în considerare în practica agricolă. Chimistul german J. Liebig a stabilit că productivitatea plantelor cultivate depinde în primul rând de nutrientul (elementul mineral) cel mai slab reprezentat în sol. De exemplu, dacă fosforul din sol conține doar 20% din norma necesară, iar calciul - 50%, atunci factorul limitator va fi lipsa de fosfor; Este necesar, în primul rând, să adăugați în sol îngrășăminte care conțin fosfor.

J. Liebig a numit această regulă „regula minimului”, deoarece a studiat efectul dozelor insuficiente de îngrășăminte. S-a descoperit ulterior că excesul saruri mineraleîn mugure reduce, de asemenea, randamentul, deoarece acest lucru perturbă capacitatea rădăcinilor de a absorbi soluțiile de sare.

Factorii limitativi de mediu determină aria geografică a unei specii. Natura acestor factori poate fi diferită. Astfel, deplasarea speciei spre nord poate fi limitată de lipsa căldurii, iar în regiunile aride de lipsa de umiditate sau de temperaturi prea ridicate. Relațiile biotice pot servi și ca factori limitatori pentru distribuție, de exemplu, ocuparea unui teritoriu de către un concurent mai puternic sau lipsa polenizatorilor pentru plante. Astfel, polenizarea smochinelor depinde în întregime de o singură specie de insectă - viespea Blastophaga psenes. Patria acestui copac este Mediterana. Smochinele introduse în California nu au dat roade până când viespile polenizatoare au fost introduse acolo. Distribuția leguminoaselor în Arctica este limitată de distribuția bondarilor care le polenizează. Pe insula Dikson, unde nu există bondari, nu se găsesc leguminoase, deși din cauza condițiilor de temperatură existența acestor plante este încă permisă.

Pentru a determina dacă o specie poate exista într-o anumită zonă geografică, este necesar mai întâi să se determine dacă vreun factor de mediu depășește limitele valenței sale ecologice, în special în perioada cea mai vulnerabilă de dezvoltare.

Identificarea factorilor limitanți este foarte importantă în practica agricolă, deoarece prin direcționarea eforturilor principale către eliminarea acestora se poate crește rapid și eficient randamentul plantelor sau productivitatea animalelor. Astfel, pe solurile foarte acide, randamentul grâului poate fi ușor crescut prin utilizarea diferitelor influențe agronomice, dar cel mai bun efect se va obtine numai ca urmare a vararii, care va inlatura efectele limitative ale aciditatii. Cunoașterea factorilor limitatori este astfel cheia controlului activităților vitale ale organismelor. În diferite perioade ale vieții indivizilor, diverși factori de mediu acționează ca factori limitatori, astfel încât este necesară o reglare abil și constantă a condițiilor de viață ale plantelor și animalelor cultivate.

4. Legea acțiunii ambigue: efectul fiecărui factor de mediu este ambiguu asupra diferite etape dezvoltarea organismului. Exemple de manifestare a acestuia pot fi următoarele date:

Apa este vitală pentru dezvoltarea mormolocilor, dar nu este vitală pentru o broască adultă. o condiție importantă;

Temperatura minimă critică pentru moliile adulte este de -22°, iar pentru omizile acestei specii temperatura critică este t = -7°.

Fiecare factor are un impact diferit asupra diferite funcții corp. Optimul pentru unele procese poate fi un pessimum pentru altele. Astfel, temperatura aerului de la +40 la +45°C la animalele cu sânge rece crește foarte mult viteza procesele metaboliceîn organism, dar inhibă activitatea motorie, iar animalele cad în 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.

Ciclul de viață, în care în anumite perioade organismul îndeplinește în primul rând anumite funcții (nutriție, creștere, reproducere, așezare etc.), este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere într-un complex de factori de mediu. De asemenea, organismele mobile pot schimba habitatele pentru a-și îndeplini cu succes toate funcțiile vitale.

5. Legea factorilor direcţi şi indirecti: factorii de mediu, în funcţie de impactul lor asupra organismelor, se împart în direcţi şi indirecţi.

Factorii direcți de mediu acționează asupra organismelor în mod direct, direct (vânt, ploaie sau zăpadă, compoziția componentelor minerale ale solului etc.).

Factorii de mediu indirecti acţionează indirect, redistribuind factorii direcţi. De exemplu: relieful (factorul indirect) „redistribuie” acțiunea unor factori direcți precum vântul, precipitațiile, nutrienți; proprietăți fizice sol (compoziție mecanică, capacitate de umiditate etc.) ca factori indirecti„redistribuiți” acțiunea factorilor direcți - proprietăți chimice.

6. Legea interacțiunii factorilor de mediu: zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor se pot deplasa în funcție de combinația cu care alți factori se exercită influența.

Astfel, căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât umed; inghetul este mai putin tolerat in combinatie cu vremea vantoasa etc.

Acest model este luat în considerare în practica agricolă pentru a menține condiții optime de viață pentru plantele cultivate. De exemplu, dacă există o amenințare de îngheț pe sol, care apare în banda de mijloc chiar și în luna mai, plantele sunt udate abundent noaptea.

7. V. Legea toleranței a lui Shelfold.

Pe deplin și în cea mai generală formă, întreaga complexitate a factorilor de mediu asupra unui organism este reflectată de legea toleranței: absența sau imposibilitatea prosperității este determinată de o deficiență (în termeni calitativi sau cantitativi) sau, dimpotrivă, de un exces. a oricăruia dintre o serie de factori, al căror nivel poate fi apropiat de limitele tolerate de un anumit organism. Aceste două limite se numesc limite de toleranță.

În ceea ce privește acțiunea unui factor, această lege poate fi ilustrată astfel: un anumit organism este capabil să existe la temperaturi de la -5°C la 25°C, adică. intervalul său de toleranță se află în aceste temperaturi. Organismele a căror viață necesită condiții limitate la un interval îngust de toleranță la temperatură sunt numite stenoterme, iar cele capabile să trăiască într-o gamă largă de temperaturi sunt numite euriterme.

Similar temperaturii, alți factori limitatori acționează, iar organismele, în raport cu natura influenței lor, se numesc, respectiv, stenobionte și euribionte. De exemplu, ei spun: un organism este stenobiotic în raport cu umiditatea, sau euribiontic în raport cu factorii climatici. Organismele care sunt euribionte față de principalii factori climatici sunt cele mai răspândite pe Pământ.

Gama de toleranță a organismului nu rămâne constantă - se îngustează, de exemplu, dacă vreunul dintre factori este aproape de orice limită sau în timpul reproducerii organismului, când mulți factori devin limitatori. Aceasta înseamnă că natura acțiunii factorilor de mediu în anumite condiții se poate schimba, adică. poate fi sau nu limitativ.

9. Clasificarea organismelor vii după natura nutriției (autotrofe, heterotrofe, mixotrofe), prin metoda de obținere a alimentelor. Forme de viață ale plantelor (fanerofite, camefite, criptofite etc.). Forme de viață ale animalelor. Clasificarea organismelor după participarea la ciclul biologic (producători, consumatori, descompozitori).

Idei moderne despre populațiile de plante și animale. Clasificarea și structura populațiilor. Dinamica populației.

Anumite tipuri de structuri externe, care au apărut ca adaptări la condițiile ecologice ale habitatului, sunt numite forme de viață ale organismelor.

Dintre adaptările organismelor la condițiile de mediu care au apărut ca urmare a evoluției, cele mai evidente pot fi considerate adaptări (adaptări) care se manifestă în trăsăturile structurii externe a plantelor și animalelor. Ele sunt numite morfologice (din forma greacă morphe?). Anumite tipuri de structuri externe, care au apărut ca adaptări la condițiile ecologice ale habitatelor, sunt numite forme de viață ale organismelor.

Formele de viață ale plantelor și animalelor sunt foarte diverse. Ele se disting printr-o combinație de caracteristici structurale și stil de viață. Deci, care sunt cele mai răspândite forme de viață ale plantelor? copaci, arbuști, ierburi. Acestea din urmă sunt împărțite în acvatice și terestre, dintre care, la rândul lor, se disting și diverse forme. Exemple vii adaptările la condițiile dure de mediu sunt asigurate de astfel de forme de viață ale plantelor ca suculente (în climatele aride), liane (cu lipsă de lumină), copaci pitici și plante pernă (în tundra, zone muntoase cu temperaturi scăzute și uscăciune cu vânturi puternice).

Formele de viață ale animalelor se disting în funcție de diferite caracteristici pentru diferite grupuri sistematice. Astfel, pentru animale, una dintre principalele caracteristici de identificare a formelor de viață, pe lângă habitat, este considerată a fi metodele de mișcare (mers, alergare, sărituri, înot, târăre). Caracteristici Structura externă a săritorilor la sol, de exemplu, sunt membrele posterioare lungi, cu mușchii foarte dezvoltați ai coapselor, o coadă lungă și un gât scurt. Acestea includ de obicei locuitori din spații deschise: jerboi asiatici, canguri australieni, săritori africani și alte mamifere săritoare care trăiesc pe diferite continente.

Formele de viață ale păsărilor se disting prin tipul habitatului lor și prin metoda de obținere a hranei, dar la pești? în principal după forma corpului. Formele de viață ale locuitorilor rezervoarelor se disting și prin tipul habitatului lor. Astfel, în coloana de apă, organisme mici formează plancton (din grecescul planktos? rătăcitor), adică o colecție de organisme care trăiesc în suspensie și incapabile să reziste curenților. Locuitorii solului formează bentos (din grecescul bentos? adâncime). Formele de viață individuale includ organisme care trăiesc lângă pelicula de suprafață a apei sau pe diferite substraturi solide.

Forme de viață similare au apărut ca urmare a evoluției care au avut loc în condiții ecologice similare în mod sistematic diferite organisme: de exemplu, canguri și jerboi, delfini și pești, păsări și lilieci, viermi și șerpi etc.

Nu se poate presupune că, suferind o serie de schimbări profunde în procesul de evoluție și realizând o mare diversitate, natura vie a înghețat într-un aspect neschimbat. Ea continuă să se schimbe. Și această capacitate a organismelor de a se schimba este cel mai important factor care asigură conformitatea dintre organisme și mediul lor.

Populație - o colecție de indivizi din aceeași specie, care ocupă o anumită zonă, care se încrucișează liber între ei, având origine comună, baza genetică și, într-o măsură sau alta, izolat de alte populații ale unei anumite specii.

Cea mai importantă proprietate a populațiilor este auto-reproducția. Chiar și în ciuda separării spațiale, populațiile sunt capabile să își mențină existența într-un anumit habitat pe termen nelimitat. Sunt grupări de indivizi din aceeași specie care sunt stabile în timp și spațiu. Termenul „populație” nu se aplică unui stol de pești sau vrăbii. Astfel de grupuri se pot dezintegra cu ușurință sub influența factorilor externi sau se pot amesteca cu altele. Cu alte cuvinte, ei nu sunt capabili să se reproducă în mod durabil. Acest lucru este posibil doar pentru grupurile mari care au proprietățile de bază ale speciei și sunt reprezentate de toate categoriile de indivizi care o compun. Acestea sunt, de exemplu, toți bibanii dintr-un lac sau toți pinii dintr-o pădure.

Evident, seturile de condiții din diferite habitate pot diferi oarecum. Sub influența diferitelor condiții, proprietățile care le deosebesc unele de altele pot apărea și se pot acumula în populații individuale. Acest lucru se poate manifesta prin ușoare abateri ale structurii organismelor aparținând diferitelor populații, ale acestora indicatori fiziologici(amintiți-vă de fenomenul de aclimatizare) alte caracteristici. Astfel, populațiile, ca și organismele individuale, prezintă variabilitate. Ca și în rândul organismelor, printre populații este imposibil să găsești două complet identice.

Variabilitatea, după cum știți deja, cel mai important factor evoluţie. Variabilitatea populației crește diversitatea internă a unei specii. Aceasta, la rândul său, crește rezistența speciei la schimbările locale (locale) ale condițiilor de viață, îi permite să pătrundă și să capete un punct de sprijin în condiții și zone noi. Putem spune că existența sub formă de populații îmbogățește specia, îi asigură integritatea și autoîntreținerea constantă a proprietăților de bază ale speciei.

Populațiile care trăiesc în diverse zone gamă de specii (zona generală de distribuție a speciei), nu trăiesc izolat. Interacționează cu populațiile altor specii, formând cu ele comunități biotice? sisteme complete și mai mult nivel inalt organizatii. În fiecare comunitate, populația unei specii date își joacă rolul atribuit, ocupând o anumită nișă ecologică și, împreună cu populațiile altor specii, asigurând funcționarea durabilă a comunității.

Ecologiști care studiază sisteme ecologice, consideră populațiile drept elementele lor de bază. Prin funcționarea populațiilor se creează condițiile care susțin viața.

Natura și amploarea utilizării sunt determinate nu de organisme individuale, ci de populații. tipuri variate resurse. Circulația substanțelor și schimbul de energie între natura vie și cea neînsuflețită depind de populații. Activitatea comună a populațiilor determină multe proprietăți importante ale comunităților biotice și ale sistemelor ecologice.

Pe baza celor de mai sus, putem da o definiție mai largă a populației. Populație? un grup relativ izolat de organisme din aceeași specie, care are capacitatea de a-și întreține proprietățile speciilor și de a efectua un anumit rolîntr-o comunitate de organisme vii.

Populația are nu numai proprietăți biologice organismele sale constitutive, dar și propriile sale, care sunt inerente numai acestui grup de indivizi în ansamblu. La fel ca un organism individual, o populație crește, se îmbunătățește și se întreține. Cu toate acestea, proprietățile grupului, de exemplu abundența, fertilitatea, mortalitatea, compoziția pe vârstă, pot caracteriza populația în ansamblu și nu sunt aplicabile indivizilor ei individuali.

Organismele care alcătuiesc o populație sunt legate între ele prin diverse relații: participă în comun la reproducere, pot concura unele cu altele pentru anumite tipuri de resurse, se pot mânca între ele sau se pot apăra împreună de un prădător. Relațiile interne în cadrul populațiilor sunt foarte complexe. Prin urmare, reacțiile indivizilor la modificările anumitor factori de mediu și reacțiile populației adesea nu coincid. Moartea organismelor individuale (de exemplu, de la prădători) poate îmbunătăți compoziția calitativă a populației (cei slabi mor, cei puternici rămân) și poate crește capacitatea acesteia de a se autosusține în număr. Aici ne confruntăm cu unul foarte regula importanta, aplicabil obiectelor ecologice constând din multe elemente legate între ele prin diverse relații: starea unui obiect ecologic (fie el o populație, comunitate sau ecosistem) nu poate fi întotdeauna judecată după starea elementelor sale individuale.

Indicatori demografici. Caracteristicile populației, cum ar fi abundența, fertilitatea, mortalitatea și compoziția pe vârstă sunt numite indicatori demografici. Cunoașterea acestora este foarte importantă pentru înțelegerea legilor care guvernează viața populațiilor și pentru a prezice schimbările constante care au loc în ele.

Studiul indicatorilor demografici este de mare importanță semnificație practică. Astfel, la recoltarea lemnului, este foarte important să se cunoască ritmul de refacere a pădurii pentru a planifica corect intensitatea tăierii. Unele populații de animale sunt folosite pentru a obține hrană valoroasă sau materii prime pentru blană. Studiul altor populații (de exemplu, rozătoarele mici, printre care circulă agenți patogeni ai bolilor periculoase pentru om) este important din punct de vedere medical.

În toate aceste cazuri, ne interesează în primul rând schimbările din populația în ansamblu, predicția acestor schimbări și reglementarea lor (de exemplu, reducerea numărului dăunătorilor agricoli). Esențială pentru aceasta este cunoașterea cauzelor și ratelor schimbărilor populației, precum și capacitatea de a măsura aceste obiecte naturale.

11. 300 mii – 3 milioane

Obiectul de studiu al demecologiei sau al ecologiei populației este populația. Este definit ca un grup de organisme din aceeași specie (în cadrul căruia indivizii pot face schimb de informații genetice), ocupând un spațiu specific și funcționând ca parte a unei comunități biotice. Fiecare individ al populației este purtător al unui complex adaptativ unic, dar din moment ce există interacțiune între membrii populației, întregul grup în ansamblu, adică. populația influențează proprietățile comunității biotice. Putem spune că speciile care alcătuiesc o comunitate biotică participă la activitatea sa de viață sub formă de populații.

Populația se caracterizează printr-o serie de caracteristici; singurul lor purtător este grupul, dar nu indivizii din acest grup. Cea mai importantă proprietate a unei populații este densitatea, adică. numărul de indivizi alocați unei anumite unități de spațiu.

Principalele rezultate ale revizuirii factorilor care controlează densitatea populației pot fi formulate sub forma a patru concluzii.

1. Factorii de dinamică a populației se împart în modificatori și reglatori. Factorii modificatori pot acționa direct și indirect (de exemplu, prin modificări ale mărimii populației unui prădător). Factorii abiotici au adesea un efect modificator.

2. După natura reacțiilor la factorii dinamicii populației, trebuie să se distingă, pe de o parte, populațiile de echilibru și, pe de altă parte, pe cele oportuniste. Primele se caracterizează prin fertilitate scăzută, speranță lungă de viață a indivizilor, rate scăzute de reînnoire a populației și independență relativă a indivizilor față de condițiile climatice. Populațiile oportuniste, dimpotrivă, se disting prin fertilitatea ridicată a indivizilor, speranța de viață mai scurtă a indivizilor, adesea un număr mare de generații pe an și dependența mai mare a indivizilor de condițiile climatice.

Reglarea numărului de populații de echilibru este determinată în primul rând de factori biotici. Printre acestea, principalul factor este adesea competiția intraspecifică, ca, de exemplu, la păsările care luptă pentru locuri convenabile pentru cuibărit.

Reglarea numărului de populații oportuniste este determinată în primul rând de factori abiotici. Când este favorabil condiții climatice dezvoltarea rapidă a indivizilor le permite să se înmulțească foarte mult într-o perioadă scurtă de timp; spre sfârșitul perioadei favorabile, efectele combinate ale climei, prădătorilor și bolilor reduc rapid dimensiunea populației.

3. În zonele cu un climat relativ stabil și favorabil pentru reproducere, factorii biotici joacă un rol major; în zonele cu o climă mai puțin favorabilă și mai ales cu o perioadă de iarnă distinctă, factorii climatici joacă un rol decisiv.

4. În fine, stabilitatea populațiilor depinde de gradul de complexitate al ecosistemului. Cu cât ecosistemul este mai complex, cu atât număr mai mare specii care interacționează, cu atât populațiile sunt mai stabile.

12. Comunitatea este o colecție de organisme din toate speciile care trăiesc pe un anumit teritoriu și interacționează între ele.

Proprietăți -

1) Compoziția speciei

2) Raportul speciilor după abundență

3) Tipuri – răspândite, comune, rare, izolate.

4) Raportul speciilor în funcție de tipul de nutriție: producători, consumatori, ierbivore, prădători, scobitori, descompozitori.

Informații conexe.

În prezent, numărul factorilor de mediu care au unul sau altul efect asupra organismelor vii este destul de mare. Și dacă acțiunea unora (temperatura mediu inconjurator, umiditate etc.) oamenii de știință știu deja foarte bine, atunci, de exemplu, schimbarea forțelor gravitaționale nu a fost încă studiată pe deplin. În același timp, o serie de modele pot fi urmărite în natura impactului tuturor factorilor de mediu.

Conceptul legii optiumului

Legea optimului formulată de V. Shelford descrie prezența unei valori optime a unui factor de mediu la care este posibilă existența unui organism individual sau a unei biocenoze în ansamblu. În afara zonei optime există zone de opresiune, dincolo de care existența vieții nu este posibilă.

Diferitele atitudini ale organismelor față de efectele diferiților factori de mediu sunt foarte importante. Astfel, corpul își manifestă capacitățile maxime atunci când factorii ating în mod cuprinzător punctul optim.

După cum se arată în figură, între punctele critice există o anumită zonă de toleranță la mediu, în care organismul poate încă să existe cumva. În cea mai mare măsură, această caracteristică depinde de habitatul organismelor vii.

Diversitatea reacțiilor individuale ale organismelor la factorii de mediu

După cum se știe, zonele optime pentru diverse organisme sunt în limite diferite. Acele organisme pentru care au o gamă semnificativă sunt numite eurybionts. Organismele cu un interval de toleranță îngust sunt numite stenobionte. De exemplu, într-un mediu relativ stabil în proprietățile sale predomină stenobiontele, în timp ce într-un mediu dinamic cantitate mare euribionții au șansa de a supraviețui.

Cu toate acestea, de regulă, valența de mediu nu rămâne aceeași pentru un organism pe tot parcursul vieții sale. De exemplu, larvele de insecte sunt stenobionte în raport cu temperatura, în timp ce insectele adulte pot fi euribionte.

Nota 1

Este de remarcat faptul că efectul fiecărui factor de mediu are un efect diferit asupra funcțiilor organismului. De exemplu, temperatura ridicată la organismele cu sânge rece poate crește rata metabolică, dar, în același timp, le poate inhiba activitatea motrică. Larvele de crab nu pot trăi în apă dulce, în timp ce crabii adulți se găsesc foarte des în zona estuarină a râurilor.

Interacțiunea factorilor de mediu

Oamenii de știință au demonstrat de multă vreme posibilitatea de a schimba limitele de anduranță în raport cu orice factor de mediu, în funcție de puterea influenței simultane a altor factori. De exemplu, speciile care s-au adaptat pentru a trăi într-o gamă largă de condiții de temperatură ar putea să nu poată rezista fluctuațiilor de umiditate a solului sau de salinitatea apei. În același timp, unii factori de mediu pot îmbunătăți sau atenua cu ușurință efectul altor factori. De exemplu, reducerea umidității aerului poate atenua excesul de căldură. Și o creștere a cantității de umiditate și o scădere a temperaturii aerului pot încetini procesul de ofilire a plantelor.

Concentrare crescută dioxid de carbonîn aer poate compensa lipsa de lumină pentru a asigura fotosinteza etc. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că factorii sunt interschimbabili. De exemplu, condițiile optime din sol nu vor putea compensa lipsa completă de lumină, care va duce în curând la moartea plantei.

Nota 2

Pe baza tuturor celor de mai sus, rezultă că existența organismelor vii pe planeta noastră este posibilă doar cu un echilibru optim al factorilor de mediu.

Numărul posibililor factori de mediu este potențial nelimitat. În ciuda influenței diverse a factorilor de mediu asupra organismelor, este posibil să se identifice caracter general(modele) impactului lor.

Gama de acțiune sau zona de toleranță (rezistență) a unui factor de mediu este limitată de valorile de prag extreme (puncte minime și maxime) la care este posibilă existența unui organism. Cu cât este mai larg gama de fluctuații ale factorului de mediu, în care acest tip poate exista, cu atât gama de rezistență (toleranță) este mai largă.

În conformitate cu limitele de rezistență ale organismelor, se disting o zonă de activitate normală a vieții (vitală), o zonă de opresiune (subletală), urmată de limitele inferioare și superioare ale activității vieții. Dincolo de aceste limite se află zona letală, unde are loc moartea organismului. Punctul de pe axa x care corespunde celui mai bun indicator al activității vitale a corpului (valoarea optimă a factorului) este punctul optim.

Condițiile de mediu în care orice factor (sau o combinație a acestora) depășește zona de confort și are un efect deprimant sunt numite extreme.

Factorii nu sunt egali în ceea ce privește gradul de impact asupra organismelor. Prin urmare, atunci când le analizăm, cele mai semnificative sunt întotdeauna evidențiate. Factorii care limitează dezvoltarea organismelor din cauza unei deficiențe sau exces față de nevoi (conținut optim) se numesc limitatori. Pentru fiecare factor există o gamă de rezistență, dincolo de care corpul nu este capabil să existe. În consecință, orice factor poate acționa ca factor limitator, dacă este absent sau situat mai jos nivel critic sau depășește cel mai înalt nivel posibil.

Pentru existența și rezistența organismului, factorul care este prezent în cantități minime pentru organism are o importanță decisivă. Această idee a stat la baza legii minimului, formulată de chimistul german J. Liebig: „Rezistența corpului este determinată de cel mai mult. verigă slabăîn lanțul nevoilor sale de mediu.”

De exemplu: Pe insula Dikson, unde nu există bondari, nu există plante leguminoase. Lipsa căldurii împiedică răspândirea unor tipuri de plante fructifere spre nord (piersici, nuc).

Din practică se știe că factorul limitativ poate fi nu doar o deficiență, ci și un exces de factori precum căldura, lumina, apa. În consecință, organismele se caracterizează printr-un minim ecologic și un maxim ecologic. Această idee a fost exprimată pentru prima dată de omul de știință american V. Shelford, care a stat la baza legii toleranței: „Factorul limitator în prosperitatea unui organism poate fi atât un minim, cât și un maxim al impactului asupra mediului, intervalul dintre care determină cantitatea de rezistență (toleranță) a organismului față de un anumit factor.” În baza acestei legi se pot formula o serie de prevederi, și anume:

Organismele pot avea o gamă largă de toleranță pentru un factor și o gamă îngustă pentru altul;

Organismele cu o gamă largă de toleranță la toți factorii sunt de obicei cele mai răspândite;

Dacă condițiile pentru un factor de mediu nu sunt optime pentru o specie, atunci intervalul de toleranță la alți factori de mediu se poate restrânge;

Perioada de reproducere este de obicei critică în această perioadă, mulți factori de mediu devin adesea limitatori;

Fiecare factor are anumite limite de influență pozitivă asupra organismelor. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ activitatea de viață a indivizilor. Cu cât abaterea de la optim este mai puternică într-o direcție sau alta, cu atât efectul inhibitor al factorului asupra organismului este mai pronunțat. Acest model se numește regula optimului: „Fiecare tip de organism are propriile sale valori optime ale acțiunii factorilor de mediu și propriile limite de rezistență, între care se află optimul său ecologic.”

De exemplu: vulpea arctică din tundra poate tolera fluctuații de temperatură a aerului de aproximativ 80°C (de la +30 la -50°C crustaceele de apă caldă nu pot rezista nici măcar la fluctuații ușoare de temperatură). Temperatura lor se situează în intervalul 23-29 ° C, care este de aproximativ 6 ° C.

Factorii de mediu nu acționează individual, ci reciproc. Interacţiune diverși factori este că modificarea intensității unuia dintre ele poate îngusta limita rezistenței la un alt factor sau, dimpotrivă, o poate crește.

De exemplu: Temperatura optimă crește toleranța la lipsa de umiditate și alimente; căldura este tolerată mai ușor dacă aerul este mai uscat decât umed; înghețul sever fără vânt este mai ușor de tolerat de oameni sau animale, dar pe vremea vântului cu îngheț sever există o probabilitate foarte mare de degerături etc. Dar, în ciuda influenței reciproce a factorilor, aceștia încă nu se pot înlocui unul pe altul, ceea ce se reflectă în legea independenței factorilor prin V.R. Williams: „Condițiile de viață sunt echivalente niciunul dintre factorii vieții nu poate fi înlocuit cu altul”. De exemplu, efectul umidității (apei) nu poate fi înlocuit cu efectul dioxidului de carbon sau al luminii solare.

3. Idei de bază despre adaptările organismelor.

Condițiile unice ale fiecărui mediu de viață au determinat unicitatea organismelor vii. În procesul de evoluție, toate organismele au dezvoltat adaptări specifice, morfologice, fiziologice, comportamentale și de altă natură la viața în mediul lor de viață și la diferite condiții particulare.

Adaptarea organismelor la mediul lor se numește adaptare. Se dezvoltă sub influența a trei factori principali - variabilitatea, ereditatea și selecția naturală (artificială). Pe calea lor istorică și evolutivă, organismele s-au adaptat la factorii primari și secundari periodici.

Factorii primari periodici sunt cei care au existat înainte de apariția vieții (temperatură, lumină, maree etc.). Adaptarea la acești factori este cea mai perfectă. Factorii secundari periodici sunt o consecință a modificărilor celor primari (umiditatea aerului, în funcție de temperatură; hrana plantelor, în funcție de ciclicitatea și dezvoltarea plantelor etc.) conditii normale Doar factorii periodici ar trebui să fie prezenți în habitat, iar factorii neperiodici ar trebui să fie absenți.

Factorii non-periodici au un efect catastrofal, provocând îmbolnăvirea sau chiar moartea organismelor vii. Omul, pentru a distruge organismele dăunătoare pentru el, de exemplu, insectele, introduce factori non-periodici - pesticide.

Principalele metode de adaptare:

Calea activă (rezistență) - întărirea rezistenței, activând procese care permit ca totul să fie realizat funcții fiziologice. De exemplu: menținerea unei anumite temperaturi corporale de către animalele cu sânge cald.

Calea pasivă (supunerea) este subordonarea funcțiilor vitale ale corpului față de modificările factorilor de mediu. Este caracteristic tuturor plantelor și animalelor cu sânge rece și se exprimă în creștere și dezvoltare mai lentă, ceea ce permite o utilizare mai economică a resurselor.

Printre animalele cu sânge cald (mamifere și păsări), adaptările pasive în perioade nefavorabile sunt folosite de speciile care cad în toropeală, hibernare și somn de iarnă.

Evitarea influențelor adverse (evitarea) - desfășurarea unor astfel de cicluri de viață în care cele mai vulnerabile stadii de dezvoltare sunt finalizate în perioadele cele mai favorabile ale anului.

La animale - forme de comportament: deplasarea animalelor în locuri cu temperaturi mai favorabile (zboruri, migrații); modificarea timpului de activitate (hibernare iarna, comportament nocturn în deșert); izolarea adăposturilor, cuiburilor cu puf, frunzelor uscate, adâncirea găurilor etc.;

La plante – modificări ale proceselor de creștere; De exemplu, nanismul plantelor de tundră ajută la utilizarea căldurii stratului de sol.

Capacitatea organismelor de a supraviețui perioadelor nefavorabile (schimbări de temperatură, lipsă de umiditate etc.) într-o stare în care metabolismul scade brusc și nu există manifestări vizibile viață, numită animație suspendată (semințe, spori bacterieni, nevertebrate, amfibieni etc.)

Gama de adaptare a speciei la diverse conditii Mediul se caracterizează prin valență ecologică (plasticitate) (Fig. 3).

Ecologic non-plastic, de ex. speciile cu rezistență scăzută se numesc stenobionts (stenos - îngust) - păstrăv, pește de adâncime, urs polar.

Cele mai rezistente sunt eurybionts (eurus - lat) - lup, urs brun, stuf.

În plus, deși speciile sunt în general adaptate să trăiască într-o anumită gamă de condiții, există locuri în raza de acțiune a unei specii care au condiții de mediu diferite. Populațiile sunt împărțite în ecotipuri (subpopulații).

Ecotipul este o colecție de organisme din orice specie care au proprietăți pronunțate adaptarea la habitat.

Ecotipurile de plante diferă în cicluri anuale de creștere, perioade de înflorire, caracteristici externe și alte caracteristici.

La animale, de exemplu oi, se disting 4 ecotipuri:

rase engleze de carne și lână de carne (nord-vestul Europei);

Worsted și Merino (mediteraneeană);

Fat-tailed și fat-tailed (stepe, deșerturi, semi-deserturi);

Coada scurtă (zona forestieră a Europei și a regiunilor de nord)

Utilizarea ecotipurilor de plante și animale poate juca un rol important în dezvoltarea producției vegetale și zootehnice, în special în justificarea ecologică a zonei soiurilor și raselor în regiuni cu condiții naturale și climatice diverse.

4. Conceptul de „formă de viață” și „nișă ecologică”

Organismele și mediul în care trăiesc sunt într-o interacțiune constantă. Rezultatul este o corespondență izbitoare între două sisteme: organismul și mediul. Această corespondență este de natură adaptativă. Dintre adaptările organismelor vii, adaptările morfologice joacă cel mai important rol. Modificările afectează cel mai mult organele care sunt în contact direct cu Mediul extern. Ca urmare, la diferite specii se observă convergența (adunarea) caracterelor morfologice (externe). În același timp, caracteristicile structurale interne ale organismelor, lor plan general clădirile rămân neschimbate.

Tipul morfologic (morfofiziologic) de adaptare a unui animal sau plante la anumite condiții de viață și un anumit mod de viață se numește forma de viață a unui organism.

(Convergența este apariția unor caracteristici externe similare în diferite forme neînrudite, ca urmare a unui stil de viață similar).

În același timp, aceeași vedere în conditii diferite pot dobândi diferite forme de viață: de exemplu, zada și molidul în nordul îndepărtat formează forme târâtoare.

Studiul formelor de viață a fost început de A. Humboldt (1806). O direcție specială în studiul formelor de viață îi aparține lui K. Raunkier. Cea mai completă bază pentru clasificarea formelor de viață ale organismelor vegetale a fost dezvoltată în studiile lui I.G. Serebryakova.

Organismele animale au diverse forme de viață. Din pacate, nu sistem unificat, clasificând diversitatea formelor de viață ale animalelor și nu abordare comună la definirea lor.

Conceptul de „formă de viață” este strâns legat de conceptul de „nișă ecologică”. Conceptul de „nișă ecologică” a fost introdus în ecologie de I. Grinnell (1917) pentru a determina rolul unei anumite specii într-o comunitate.

O nișă ecologică este poziția unei specii pe care o ocupă în sistemul comunitar, complexul conexiunilor sale și cerințele pentru factorii de mediu abiotici.

Y. Odum (1975) a prezentat la figurat o nișă ecologică ca „profesia” unui organism din sistemul de specii din care aparține, iar habitatul său este „adresa” speciei. Sensul unei nișe ecologice ne permite să răspundem la întrebările cum, unde și ce mănâncă o specie, a cui pradă este, cum și unde se odihnește și se reproduce.

De exemplu, planta verde, participând la formarea comunității, asigură existența unui număr de nișe ecologice:

1 – gândaci de rădăcină; 2 – consumul de secreții de rădăcină; 3 – gândaci de frunze; 4 – gândaci de tulpină; 5 – mâncători de fructe; 6 – mâncători de semințe; 7 – gândaci de flori; 8 – mâncători de polen; 9 – mâncători de sucuri; 10 – mâncători de muguri.

În același timp, aceeași specie poate ocupa nișe ecologice diferite în diferite perioade de dezvoltare. De exemplu, un mormoloc se hrănește cu alimente vegetale, o broască adultă este un frugivor tipic, deci se caracterizează prin nișe ecologice diferite.

Nu există două specii diferite care să ocupe aceleași nișe ecologice, dar există specii strâns înrudite, adesea atât de asemănătoare încât necesită aceeași nișă. În acest caz, apare o competiție interspecifică severă pentru spațiu, hrană, nutrienți etc. Rezultatul competiției interspecifice poate fi fie adaptarea reciprocă a 2 specii, fie populația unei specii este înlocuită cu o populație a altei specii, iar prima este forțată să se mute în alt loc sau să treacă la altă hrană. Fenomenul de separare ecologică a speciilor strâns înrudite (sau similare în alte caracteristici) se numește principiul excluderii competitive sau principiul lui Gause (în onoarea savantului rus Gause, care și-a dovedit existența experimental în 1934).

Introducerea unei populații în comunități noi este posibilă numai dacă există conditii adecvateși oportunitatea de a ocupa nișa ecologică corespunzătoare. Introducerea conștientă sau involuntară de noi populații într-o nișă ecologică liberă, fără a lua în considerare toate trăsăturile existenței, duce adesea la reproducerea rapidă, deplasarea sau distrugerea altor specii și perturbarea echilibrului ecologic. Exemplu consecințe nocive relocarea artificială a organismelor sunt gândacul cartofului Colorado - cel mai periculos dăunător al cartofilor. Patria lui este America de Nord. La începutul secolului al XX-lea. a fost adus cu cartofi în Franța. Acum locuiește în toată Europa. Este foarte prolific, se mișcă ușor, are puțini inamici naturali, distrugând până la 40% din recoltă.

Legea optimului.Factori de mediu mediile au o expresie cantitativă. Fiecare factor are anumite limite de influență pozitivă asupra organismelor (Fig. 2). Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ activitatea de viață a indivizilor.

În raport cu fiecare factor, se poate distinge o zonă optimă (zonă de activitate normală a vieții), o zonă pessimum (zonă de depresie), limite superioare și inferioare ale rezistenței organismului.

Zona optimă sau optimă (din lat. optim- cel mai nobil, cel mai bun), - o astfel de cantitate de factor de mediu la care intensitatea activității vitale a organismelor este maximă.

Pessimum zone, sau pessimum (din lat. pessimum - cauza rău, suferi daune) - o astfel de cantitate de factor de mediu la care intensitatea activității vitale a organismelor este suprimată.

Limita superioară de anduranță - cantitatea maximă de factor de mediu la care este posibilă existența unui organism.

Orez. 2.

Limită inferioară de rezistență - cantitatea minimă de factor de mediu la care este posibilă existența unui organism.

Dincolo de limitele rezistenței, existența unui organism este imposibilă.

Curba poate fi lată sau îngustă, simetrică sau asimetrică. Forma sa depinde de specia organismului, de natura factorului și de care dintre reacțiile corpului este aleasă ca răspuns și în ce stadiu de dezvoltare.

Capacitatea organismelor vii de a tolera fluctuațiile cantitative ale acțiunii unui factor de mediu într-un grad sau altul se numește valență ecologică (toleranță, stabilitate, plasticitate).

Se numesc valorile factorului de mediu dintre limitele superioare și inferioare de anduranță zona de toleranta.

Sunt numite specii cu o zonă de toleranță largă eurybiont (din greaca euris - lat), cu îngust - stenobiont (din greaca tulpini - îngust) (Fig. 3 și 4).

Sunt numite organisme care tolerează fluctuații mari de temperatură euritermic și adaptat la un interval de temperatură îngust - stenotermic. La fel, în raport cu presiunea, se disting eury- și stenobat organisme, în raport cu umiditatea - eury- și stenohidric, în raport cu gradul de

Orez. 3.1 - eurybiont: 2 - stenobiont

Orez. 4.

mediu de sărare - eury- și stenohalină,în raport cu conținutul de oxigen din apă - eury- și stenoxibiont, in legatura cu scrisul - eury- și stenofag,în raport cu habitatul - eury- și steno-oic, etc.

Astfel, direcția și intensitatea acțiunii unui factor de mediu depind de cantitățile în care este luat și în combinație cu ce alți factori acționează. Nu există factori de mediu absolut benefici sau dăunători: totul este o chestiune de cantitate. De exemplu, dacă temperatura ambientală este prea scăzută sau prea mare, adică dincolo de limitele de rezistență ale organismelor vii, acest lucru este rău pentru ele. Doar valorile optime sunt favorabile. În același timp, factorii de mediu nu pot fi luați în considerare izolat unul de celălalt. De exemplu, dacă organismul se confruntă cu o deficiență de apă, atunci este mai greu de tolerat temperatura ridicata.

Fenomenul de aclimatizare. Poziția limitelor optime și de anduranță pe gradientul factorului se poate schimba în anumite limite. De exemplu, o persoană poate tolera mai ușor temperaturile ambientale mai scăzute iarna decât vara și temperaturile mai ridicate, invers. Acest fenomen se numește aclimatizare (sau aclimatizare). Aclimatizarea are loc atunci când se schimbă anotimpurile sau la intrarea într-o zonă cu o climă diferită.

Ambiguitatea efectului factorului asupra diferitelor funcții ale corpului.

Aceeași cantitate de factor are efecte diferite asupra diferitelor funcții ale corpului. Optimul pentru unele procese poate fi un pessimum pentru altele. De exemplu, la plante, intensitatea maximă a fotosintezei se observă la o temperatură a aerului de +25...+35 °C, iar respirația - +55 °C (Fig. 5). În consecință, cu mai mult temperaturi scăzute ah va exista o creștere a biomasei vegetale, iar la valori mai mari va exista o pierdere de biomasă. La animalele cu sânge rece, o creștere a temperaturii la +40 °C sau mai mult crește rata proceselor metabolice din organism, dar inhibă activitatea motorie, iar animalele cad în stupoare termică. La om, testiculele sunt situate în afara pelvisului, deoarece spermatogeneza necesită temperaturi mai scăzute. Pentru mulți pești, temperatura apei care este optimă pentru maturarea gameților este nefavorabilă pentru depunerea icrelor, care are loc la o temperatură diferită.

Ciclul de viață, în care în anumite perioade organismul îndeplinește în primul rând anumite funcții (nutriție, creștere, reproducere, așezare etc.), este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere într-un complex de factori de mediu. Organismele mobile pot

Orez. 5.t MUH, t onm, t MaKC- temperatura minima, optima si maxima pentru cresterea plantelor (zona umbrita)

schimbă, de asemenea, habitatele pentru implementarea cu succes a tuturor funcțiilor lor vitale.

Valența ecologică a speciei. Valențele ecologice ale indivizilor individuali nu coincid. Ele depind de caracteristicile ereditare și ontogenetice ale indivizilor individuali: sex, vârstă, morfologice, fiziologice etc. Prin urmare, valența ecologică a unei specii este mai largă decât valența ecologică a fiecărui individ în parte. De exemplu, pentru molia morar - unul dintre dăunătorii produselor din făină și cereale - temperatura minimă critică pentru omizi este -7 °C, pentru formele adulte - 22 °C,

iar pentru ouă - 27 °C. Înghețul de -10 °C ucide omizile, dar nu este periculos pentru

imago și ouă ale acestui dăunător.

Spectrul ecologic al speciei. Setul de valențe ecologice ale unei specii în raport cu diverși factori de mediu este spectrul ecologic al speciei. Spectrele ecologice ale diferitelor specii diferă unele de altele. Acest lucru permite diferitelor specii să ocupe habitate diferite. Cunoașterea spectrului ecologic al unei specii permite introducerea cu succes a plantelor și animalelor.

Interacțiunea factorilor.În natură, factorii de mediu acționează împreună, adică într-o manieră complexă. Acțiune cumulativă asupra organismului de mai mulți factori de mediu se numește constelaţie. Zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor de mediu se pot schimba în funcție de puterea cu care și în ce combinație acționează simultan alți factori. De exemplu, temperaturile ridicate sunt mai greu de tolerat atunci când există o lipsă de apă, vântul puternic crește efectul frigului, căldura este mai ușor de tolerat în aer uscat etc. Astfel, același factor în combinație cu alții are impacturi diferite asupra mediului (Fig. 6). În consecință, același rezultat de mediu poate fi obținut în moduri diferite. De exemplu, compensarea lipsei de umiditate se poate face prin udare sau scăderea temperaturii. Se creează efectul schimbului parțial de factori. Cu toate acestea, compensarea reciprocă a factorilor de mediu are anumite limite și este imposibil să înlocuiți complet unul dintre ei cu altul.

Orez. 6. Mortalitatea ouălor de viermi de mătase de pin Dendrolimuspini la diferite combinații de temperatură și umiditate (după N.M. Chernova, A.M. Bylova, 2004)

Astfel, absența absolută a oricăruia dintre conditii obligatorii Este imposibil să înlocuiești viața cu alți factori de mediu, dar deficiența sau excesul unor factori de mediu poate fi compensată prin acțiunea altor factori de mediu. De exemplu, absența completă (absolută) a apei nu poate fi compensată de alți factori de mediu. Cu toate acestea, dacă alți factori de mediu sunt optimi, atunci este mai ușor să tolerați lipsa apei decât atunci când alți factori sunt în deficiență sau în exces.

Legea factorului limitator. Posibilitățile de existență a organismelor sunt limitate în primul rând de acei factori de mediu care sunt cel mai departe de optim. Se numește un factor ecologic, a cărui valoare cantitativă depășește rezistența speciei factor limitator (limitator). Un astfel de factor va limita existența (distribuția) speciei chiar dacă toți ceilalți factori sunt favorabili (Fig. 7).

Orez.

Factorii limitatori determină aria geografică a speciei. De exemplu, avansarea unei specii la poli poate fi limitată de lipsa căldurii, iar în regiunile aride de lipsa de umiditate sau de temperaturi prea ridicate.

Cunoașterea umană a factorilor limitatori pentru un anumit tip de organism permite, prin schimbarea condițiilor de mediu, fie suprimarea, fie stimularea dezvoltării acestuia.

Condiții de viață și condiții de viață. Complexul de factori sub influența cărora se desfășoară toate procesele de viață de bază ale organismelor, inclusiv dezvoltarea și reproducerea normală, se numește conditii de viata. Se numesc condițiile în care reproducerea nu are loc conditii de existenta.

Modele de acțiune a factorilor de mediu

În ciuda varietății factorilor de mediu și natură diferită originea lor, sunt unele reguli generaleși modelele impactului lor asupra organismelor vii. Orice factor de mediu poate afecta organismul în felul următor:

· modificarea distribuției geografice a speciilor;

· modificarea fertilităţii şi mortalităţii speciilor;

· provoacă migrație;

· promovează apariția calităților adaptative și adaptărilor la specii.

Acțiunea unui factor este cea mai eficientă la o anumită valoare a factorului care este optimă pentru organism, și nu la valorile sale critice. Să luăm în considerare modelele de acțiune a factorului asupra organismelor.

Dependența rezultatului acțiunii unui factor de mediu de intensitatea acestuia se numește zona de optim (activitate normală de viață); Cu cât abaterea acțiunii factorului de la optim este mai semnificativă, cu atât mai mare acest factor inhibă activitatea vitală a populaţiei. Acest interval se numește zona de depresie (pessimum). Valorile maxime și minime transferabile ale unui factor sunt puncte critice dincolo de care existența unui organism sau a unei populații nu mai este posibilă. Gama de acțiune a unui factor între punctele critice se numește zonă de toleranță (rezistență) a organismului în raport cu acest factor. Punctul de pe axa x, care corespunde celui mai bun indicator al activității vitale a organismului, înseamnă valoarea optimă a factorului și se numește punct optim. Deoarece este dificil să se determine punctul optim, de obicei vorbim despre zona optimă sau zona de confort. Astfel, punctele de minim, maxim și optim constituie trei puncte cardinale care determină posibile reacții organism la acest factor. Condițiile de mediu în care orice factor (sau set de factori) depășește zona de confort și are un efect deprimant sunt numite extreme în ecologie.

Modelele luate în considerare sunt numite „regula optimă” (Figura 29).

Figura 29. Reprezentarea grafică a „Legii optimului”

Pentru ca organismele să trăiască, este necesară o anumită combinație de condiții. Dacă toate condițiile de mediu sunt favorabile, cu excepția uneia, atunci această condiție devine decisivă pentru viața organismului în cauză. Limitează (limitează) dezvoltarea organismului, de aceea se numește factor limitator. Acea. factor limitator - un factor de mediu a cărui semnificație depășește limitele de supraviețuire ale speciei.

De exemplu, peștii ucide în corpurile de apă în timpul iernii sunt cauzate de lipsa de oxigen, crapii nu trăiesc în ocean (; Apă sărată), migrarea viermilor din sol este cauzată de excesul de umiditate și lipsa de oxigen.

Inițial, s-a constatat că dezvoltarea organismelor vii este limitată de lipsa oricărei componente, de exemplu, săruri minerale, umiditate, lumină etc. La mijlocul secolului al XIX-lea, chimistul organic german Eustace Liebig a fost primul care a demonstrat experimental că creșterea plantelor depinde de elementul nutritiv care este prezent în cantități relativ minime. El a numit acest fenomen legea minimului; în onoarea autorului se mai numește și legea lui Liebig. (Buot Liebig) (Figura 30).

Figura 30. Reprezentarea grafică a legii minimului.

În formularea sa modernă, legea minimului sună astfel: rezistența unui organism este determinată de cea mai slabă verigă din lanțul nevoilor sale de mediu. Cu toate acestea, după cum s-a dovedit mai târziu, nu numai o deficiență, ci și un exces de factor poate limita, de exemplu, pierderea recoltei din cauza ploii, suprasaturarea solului cu îngrășăminte etc. Conceptul că, alături de un minim, un maxim poate fi și un factor limitativ a fost introdus la 70 de ani după Liebig de zoologul american W. Shelford, care a formulat legea toleranței. Conform legii toleranței, factorul limitator în prosperitatea unei populații (organism) poate fi fie un impact minim sau maxim asupra mediului, iar intervalul dintre ele determină cantitatea de rezistență (limita de toleranță) sau valența ecologică a organismului. la un factor dat.

Principiul factorilor limitatori este valabil pentru toate tipurile de organisme vii - plante, animale, microorganisme și se aplică atât factorilor abiotici, cât și biotici.

De exemplu, concurența din partea unei alte specii poate deveni un factor limitator pentru dezvoltarea organismelor unei anumite specii. În agricultură, dăunătorii și buruienile devin adesea factorul limitativ, iar pentru unele plante factorul limitator în dezvoltare este lipsa (sau absența) reprezentanților unei alte specii. De exemplu, au fost aduse în California din Marea Mediterană noul fel smochine, dar nu au rodit până nu a fost adusă de acolo singura specie de albine polenizatoare pentru ei.

În conformitate cu legea toleranței, orice exces de materie sau energie se dovedește a fi un poluant.

Astfel, excesul de apă chiar și în zonele aride este dăunător și apa poate fi considerată un poluant comun, deși este absolut necesar în cantități optime. În special, excesul de apă previne formarea normală a solului în zona de cernoziom.

Figura 31. Valența (plasticitatea) ecologică a speciilor: 1 – eurybiont, 2 – stenobiont.

Valența ecologică largă a unei specii în raport cu factorii de mediu abiotici este indicată prin adăugarea prefixului „eury-” și a prefixului îngust „steno-” la numele factorului. Speciile a căror existență necesită condiții de mediu strict definite sunt numite stenobionte, iar speciile care se adaptează la o situație ecologică cu o gamă largă de modificări ale parametrilor sunt numite euribionte.

De exemplu, animalele care pot tolera fluctuații semnificative de temperatură sunt numite euriterme, un interval de temperatură îngust este caracteristic organismelor stenoterme. (Diapozitiv). Micile schimbări de temperatură au un efect redus asupra organismelor euritermale și pot fi dezastruoase pentru organismele stenoterme. Organismele eurihidroide și stenohidroide diferă în răspunsul lor la fluctuațiile umidității. Eurihalina și stenohalina au reacții diferite la gradul de salinitate al mediului. Organismele eurioice sunt capabile să trăiască în locuri diferite, în timp ce organismele stenoice prezintă cerințe stricte pentru alegerea habitatului.

În raport cu presiunea, toate organismele sunt împărțite în euribați și stenobați sau stopobați (pești de adâncime).

În raport cu oxigenul, se disting eurioxibionte (caras, crap) și stenooxibionte (lipan).

În raport cu teritoriul (biotopul) – euritopic (pițigoi mare) și stenotopic (pârâul).

În ceea ce privește hrana - eurifage (corvide) și stenofage, dintre care se pot distinge ihtiofagi (păsăracul), entomofage (sopar, iuteș, rândunică), herpetofagi (pasăre secretară).

Valențele ecologice ale unei specii în raport cu diferiți factori pot fi foarte diverse, ceea ce creează o varietate de adaptări în natură. Totalitatea valențelor de mediu în raport cu diverși factori de mediu constituie spectrul ecologic al unei specii.

Limita de toleranță a organismului se modifică în timpul trecerii de la o etapă de dezvoltare la alta. Adesea, organismele tinere se dovedesc a fi mai vulnerabile și mai pretențioase față de condițiile de mediu decât indivizii adulți.

Cel mai critic din punct de vedere al impactului diverși factori este sezonul de reproducere: în această perioadă mulți factori devin limitativi. Valenta ecologica pentru reproducerea indivizilor, semintelor, embrionii, larvelor, oualor este de obicei mai ingusta decat pentru plantele adulte nereproductive sau animalele din aceeasi specie.

De exemplu, multe animale marine pot tolera salmastru sau apa dulce cu un continut ridicat de cloruri, deci patrund adesea in raurile din amonte. Dar larvele lor nu pot trăi în astfel de ape, așa că specia nu se poate reproduce în râu și nu își stabilește aici un habitat permanent. Multe păsări zboară pentru a-și crește puii în locuri cu un climat mai cald etc.

Până acum am vorbit despre limita de toleranță a unui organism viu în raport cu un singur factor, dar în natură toți factorii de mediu acționează împreună.

Zona optimă și limitele rezistenței organismului în raport cu orice factor de mediu se pot deplasa în funcție de combinația în care alți factori acționează simultan. Acest model se numește interacțiunea factorilor de mediu (constelație).

De exemplu, se știe că căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât în ​​aer umed; Riscul de îngheț este semnificativ mai mare la temperaturi scăzute cu vânturi puternice decât pe vreme calmă. Pentru creșterea plantelor, în special, un element precum zincul este adesea factorul limitativ; Dar pentru plantele care cresc la umbră, nevoia este mai mică decât pentru cele aflate la soare. Există o așa-numită compensare a factorilor.

Cu toate acestea, compensarea reciprocă are anumite limite și este imposibil să înlocuiți complet unul dintre factori cu altul. Absența completă a apei sau a cel puțin unuia dintre elementele necesare nutriției minerale face imposibilă viața plantelor, în ciuda celor mai favorabile combinații ale altor condiții. De aici rezultă că toate condițiile de mediu necesare pentru a susține viața joacă un rol egal și orice factor poate limita posibilitățile de existență a organismelor - aceasta este legea echivalenței tuturor condițiilor de viață.

Se știe că fiecare factor are efecte diferite asupra diferitelor funcții ale corpului. Condițiile care sunt optime pentru unele procese, de exemplu, pentru creșterea unui organism, se pot dovedi a fi o zonă de opresiune pentru alții, de exemplu, pentru reproducere și depășesc limitele toleranței, adică duc la moarte. , pentru ceilalti. Prin urmare, ciclul de viață, conform căruia un organism îndeplinește în primul rând anumite funcții în anumite perioade - nutriție, creștere, reproducere, așezare - este întotdeauna în concordanță cu schimbările sezoniere ale factorilor de mediu, cum ar fi sezonalitatea în lumea plantelor, ca urmare a schimbării anotimpuri.

Dintre legile care determină interacțiunea unui individ sau individ cu mediul său, evidențiază regula conformității condițiilor de mediu cu predeterminarea genetică a organismului. Afirmă că o specie de organisme poate exista atâta timp cât mediul natural care o înconjoară corespunde capacităților genetice de adaptare a acestei specii la fluctuațiile și schimbările sale. Fiecare specie de viețuitoare a apărut într-un anumit mediu, adaptat la acesta într-un grad sau altul, iar existența ulterioară a speciei este posibilă numai în acest mediu sau într-un mediu similar. O schimbare bruscă și rapidă a mediului de viață poate duce la faptul că capacitățile genetice ale unei specii vor fi insuficiente pentru a se adapta la noile condiții. Aceasta, în special, stă la baza uneia dintre ipotezele dispariției reptilelor mari cu schimbare bruscă condiții abiotice de pe planetă: organismele mari sunt mai puțin variabile decât cele mici, așa că au nevoie de mult mai mult timp pentru a se adapta. În acest sens, transformările radicale ale naturii sunt periculoase pentru speciile existente, inclusiv pentru oamenii înșiși.