Vplyv environmentálnych faktorov na živé organizmy jednotlivo a spoločenstvá ako celok je mnohostranný. Pri posudzovaní vplyvu jedného alebo druhého faktora prostredia je dôležité charakterizovať intenzitu jeho vplyvu na živá hmota: v priaznivých podmienkach hovoria o optimálnom faktore av prípade prebytku alebo nedostatku - limitujúcom faktore.

Teplota. Väčšina druhov je prispôsobená pomerne úzkemu teplotnému rozsahu. Niektoré organizmy, najmä v kľudovom štádiu, sú schopné existovať pri veľmi nízkych teplotách. Napríklad spóry mikróbov znesú ochladenie až na -200 °C. Niektoré druhy baktérií a rias môžu žiť a rozmnožovať sa v horúcich prameňoch pri teplotách od +80 do -88 °C. Rozsah kolísania teploty vo vode je oveľa menší ako na súši, a preto sú limity odolnosti voči kolísaniu teploty vodné organizmy užšie ako tie na súši. Pre vodných aj suchozemských obyvateľov je však optimálna teplota v rozmedzí od +15 do +30 °C.

Existujú organizmy s nestabilnou telesnou teplotou - poikilotermné (z gréčtiny. poikilos- pestré, premenlivé a termo- teplo) a organizmy so stálou telesnou teplotou – homeotermické (z gréc. homoios- podobný a termo- teplý). Telesná teplota poikilotermných organizmov závisí od teploty životné prostredie. Jeho nárast spôsobuje, že zintenzívňujú svoje životné procesy a v určitých medziach urýchľujú svoj vývoj.

V prírode nie je teplota konštantná. Organizmy, ktoré sú zvyčajne vystavené sezónnym teplotným výkyvom, ako sú tie, ktoré sa nachádzajú v miernych pásmach, sú menej schopné tolerovať konštantné teploty. Pre organizmy sú nepriaznivé aj prudké výkyvy teplôt – silné mrazy či horúčavy. Existuje mnoho zariadení na boj proti chladeniu alebo prehrievaniu. S nástupom zimy sa rastliny a poikilotermné živočíchy dostávajú do stavu zimného pokoja. Rýchlosť metabolizmu prudko klesá a v tkanivách sa ukladá veľa tukov a sacharidov. V bunkách klesá množstvo vody, hromadia sa cukry a glycerol, ktoré zabraňujú zamrznutiu. V horúcom období sa aktivujú fyziologické mechanizmy, ktoré chránia pred prehriatím. V rastlinách sa zvyšuje odparovanie vody cez prieduchy, čo vedie k zníženiu teploty listov. U zvierat za týchto podmienok sa tiež zvyšuje odparovanie vody dýchací systém A koža. Okrem toho sa poikilotermné živočíchy vyhýbajú prehriatiu adaptívnym správaním: vyberajú si biotopy s najpriaznivejšou mikroklímou, schovávajú sa v norách alebo pod kameňmi počas horúcich dní dňa, sú aktívne v určitých obdobiach dňa atď.

Teplota prostredia je teda dôležitým a často limitujúcim faktorom životných prejavov.

Homeotermické zvieratá – vtáky a cicavce – sú oveľa menej závislé od teplotných podmienok prostredia. Aromorfné zmeny v štruktúre umožnili týmto dvom triedam zostať aktívne aj pri veľmi prudkých zmenách teploty a kolonizovať takmer všetky biotopy.

Depresívny účinok nízkych teplôt na organizmy zosilňuje silný vietor.

Svetlo. Svetlo vo forme slnečného žiarenia poháňa všetky životné procesy na Zemi (obr. 25.4). Pre organizmy je dôležitá vlnová dĺžka vnímaného žiarenia, jeho intenzita a trvanie expozície (dĺžka dňa, resp. fotoperióda). Ultrafialové lúče s vlnovými dĺžkami väčšími ako 0,3 mikrónu tvoria približne 40 % žiarivej energie dopadajúcej na zemský povrch. V malých dávkach sú potrebné pre zvieratá a ľudí. Pod ich vplyvom sa v tele tvorí vitamín D Hmyz vizuálne rozlišuje ultrafialové lúče a využiť to na orientáciu v zamračenom počasí. Najväčší vplyv na telo má viditeľné svetlo s vlnovou dĺžkou 0,4-0,75 mikrónov. Energia viditeľného svetla predstavuje asi 45 % celkovej energie žiarenia dopadajúcej na Zem. Viditeľné svetlo je najmenej utlmené pri prechode cez husté mraky a vodu. Preto môže fotosyntéza prebiehať za oblačného počasia a pod vrstvou vody určitej hrúbky. Stále sa však len 0,1 až 1 % prichádzajúcej slnečnej energie vynakladá na syntézu biomasy.

Ryža. 25.4.

V závislosti od životných podmienok sa rastliny prispôsobujú tieňu - rastliny odolné voči odtieňom alebo naopak jasnému slnku - svetlomilné rastliny. TO posledná skupina zahŕňajú obilniny.

Mimoriadne dôležitú úlohu pri regulácii činnosti živých organizmov a ich vývoja zohráva dĺžka pôsobenia svetla – fotoperióda. V miernych pásmach, nad a pod rovníkom, je vývojový cyklus rastlín a živočíchov obmedzený na ročné obdobia a príprava na meniace sa teplotné podmienky sa uskutočňuje na základe signálu dĺžky dňa, ktorý na rozdiel od iných sezónnych faktorov , je vždy rovnaký v určitú ročnú dobu na danom mieste. Fotoperióda je ako spúšťací mechanizmus, ktorý sa neustále zapína fyziologické procesy, čo vedie k rastu, kvitnutiu rastlín na jar, plodeniu v lete a opadaniu listov na jeseň, ako aj k prelínaniu a hromadeniu tuku, migrácii a rozmnožovaniu u vtákov a cicavcov a nástupu pokojového štádia u hmyzu .

Okrem sezónnych zmien, zmena dňa a noci určuje denný rytmus činnosti ako celých organizmov, tak aj fyziologických procesov. Schopnosť organizmov vnímať čas, prítomnosť „biologických hodín“ je dôležitou adaptáciou, ktorá zabezpečuje prežitie jedinca v daných podmienkach prostredia.

Infračervené žiarenie predstavuje 45% celkovej energie žiarenia dopadajúcej na Zem. Infračervené lúče zvyšujú teplotu rastlinných a živočíšnych tkanív a sú dobre absorbované neživými predmetmi, vrátane vody.

Pre produktivitu rastlín, t.j. vzdelanie organickej hmoty, najdôležitejším ukazovateľom je celkové priame slnečné žiarenie prijaté za dlhé časové obdobia (mesiace, rok).

Vlhkosť. Voda je nevyhnutnou súčasťou bunky, preto jej množstvo v určitých biotopoch slúži ako limitujúci faktor pre rastliny a živočíchy a určuje charakter flóry a fauny v danej oblasti. Prebytočná voda v pôde vedie k rozvoju močiarnej vegetácie. V závislosti od pôdnej vlhkosti (a ročných zrážok) sa mení druhové zloženie rastlinných spoločenstiev. S ročnými zrážkami 250 mm alebo menej sa rozvíja púštna krajina. Významným limitujúcim faktorom pre organizmy je aj nerovnomerné rozloženie zrážok medzi ročnými obdobiami. V tomto prípade musia rastliny a zvieratá znášať dlhodobé suchá. Počas krátkeho obdobia vysokej pôdnej vlhkosti sa akumuluje primárna produkcia pre komunitu ako celok. Určuje veľkosť ročnej zásoby potravy pre zvieratá a saprofágy (z gr. sapros- hnilé a fagovia - jedlík) - organizmy, ktoré rozkladajú organické zvyšky.

V prírode spravidla dochádza k denným výkyvom vlhkosti vzduchu, ktoré spolu so svetlom a teplotou regulujú činnosť organizmov. Vlhkosť ako faktor prostredia je dôležitá, pretože upravuje vplyv teploty. Teplota má výraznejší vplyv na telo, ak je vlhkosť veľmi vysoká alebo nízka. Podobne sa úloha vlhkosti zvyšuje, ak sa teploty blížia k hraniciam tolerancie daného druhu. Rastlinné a živočíšne druhy žijúce v oblastiach s nedostatočnou vlhkosťou sa procesom prirodzeného výberu účinne adaptovali na nepriaznivé aridné podmienky. Takéto rastliny majú silne vyvinutý koreňový systém, zvýšený osmotický tlak bunková šťava, ktorý pomáha zadržiavať vodu v pletivách, kutikula listu je zhrubnutá, čepeľ listu je značne zmenšená alebo premenená na ostne. V niektorých rastlinách (saxaul) sa listy strácajú a fotosyntéza sa uskutočňuje pomocou zelených stoniek. Pri nedostatku vody sa rast púštnych rastlín zastaví, kým vlhkomilné rastliny v takýchto podmienkach vädnú a odumierajú. Kaktusy sú schopné skladovania veľké množstvo vody v tkanivách a míňajte ju šetrne. Podobná adaptácia bola nájdená u afrických púštnych mliečnikov, čo slúži ako príklad paralelného vývoja nepríbuzných skupín za podobných podmienok prostredia.

Púštne zvieratá majú tiež celý rad fyziologických adaptácií, aby sa vyrovnali s nedostatkom vody. Malé zvieratá - hlodavce, plazy, článkonožce - extrahujú vodu z potravy. Ako zdroj vody slúži aj tuk, ktorý sa u niektorých zvierat hromadí vo veľkom množstve (hrb ťavy). Počas horúceho obdobia sa veľa zvierat (hlodavcov, korytnačiek) ukladá do zimného spánku, ktorý trvá niekoľko mesiacov.

Ionizujúce žiarenie.Žiarenie s veľmi vysokou energiou, ktoré môže viesť k vytvoreniu párov kladných a záporné ióny, sa nazýva ionizujúci. Jeho zdrojom sú rádioaktívne látky obsiahnuté v skaly; Navyše pochádza z vesmíru.

Intenzita ionizujúceho žiarenia v životnom prostredí sa výrazne zvýšila v dôsledku využívania atómovej energie človekom. Testy atómových zbraní, jadrové elektrárne, ich výroba paliva a likvidácia odpadu, lekársky výskum a iné mierové využitie jadrovej energie vytvárajú lokálne „horúce miesta“ a vytvárajú odpad, ktorý sa často uvoľňuje do životného prostredia počas prepravy alebo skladovania.

Z troch typov ionizujúceho žiarenia, ktoré majú dôležitý environmentálny význam, sú dva korpuskulárne žiarenie (častice alfa a beta) a tretie je elektromagnetické (žiarenie gama a súvisiace röntgenové žiarenie).

Korpuskulárne žiarenie pozostáva z prúdu atómových alebo subatomárnych častíc, ktoré prenášajú svoju energiu na čokoľvek, s čím sa stretnú. Alfa žiarenie sú jadrá hélia, ktoré sú v porovnaní s inými časticami obrovské. Dĺžka ich behu vo vzduchu je len niekoľko centimetrov. Beta žiarenie sú rýchle elektróny. Ich rozmery sú oveľa menšie, dĺžka cestovania vo vzduchu je niekoľko metrov a v tkanivách živočíšneho alebo rastlinného organizmu - niekoľko centimetrov. Čo sa týka ionizácie elektromagnetická radiácia, potom je podobné svetlu, len jeho vlnová dĺžka je oveľa kratšia. Vo vzduchu cestuje na veľké vzdialenosti a ľahko preniká hmotou, pričom svoju energiu uvoľňuje pozdĺž dlhej stopy. Napríklad gama žiarenie ľahko preniká do živého tkaniva; toto žiarenie môže prechádzať telom bez akéhokoľvek účinku alebo môže spôsobiť ionizáciu pozdĺž veľkej časti svojej dráhy. Biológovia často označujú radiačné látky, ktoré vyžarujú alfa a beta žiarenie, ako „vnútorné žiariče“, pretože najväčší účinok majú, keď sú absorbované, požité alebo inak zachytené v tele. Rádioaktívne látky, ktoré vyžarujú prevažne gama žiarenie, sú klasifikované ako „vonkajšie žiariče“, pretože toto prenikajúce žiarenie môže pôsobiť, keď je jeho zdroj mimo tela.

Kozmické a ionizujúce žiarenie vyžarované prírodnými rádioaktívnymi látkami obsiahnutými vo vode a pôde tvorí takzvané žiarenie pozadia, na ktoré sú adaptované existujúce živočíchy a rastliny. IN rôzne časti biosféra sa prirodzené pozadie líši 3-4 krát. Jeho najnižšia intenzita sa pozoruje pri hladine mora a najvyššia vo vysokých nadmorských výškach v horách tvorených žulovými skalami. Intenzita kozmického žiarenia stúpa s nadmorskou výškou a žulové horniny obsahujú viac prirodzene sa vyskytujúcich rádionuklidov ako sedimentárne horniny.

Vo všeobecnosti má ionizujúce žiarenie najničivejší účinok na rozvinutejšie a zložitejšie organizmy a ľudia sú obzvlášť citliví.

Veľké dávky prijaté telom počas krátkeho časového obdobia (minúty alebo hodiny) sa nazývajú akútne dávky, na rozdiel od chronických dávok, ktoré by telo mohlo tolerovať počas celého života. životný cyklus. Účinky nízkych chronických dávok sa merajú ťažšie, pretože môžu spôsobiť dlhodobé genetické a somatické účinky. Akékoľvek zvýšenie úrovne žiarenia v prostredí nad pozadím alebo aj vysoké prirodzené pozadie môže zvýšiť frekvenciu škodlivých mutácií.

Vo vyšších rastlinách je citlivosť na ionizujúce žiarenie priamo úmerná veľkosti bunkového jadra. U vyšších živočíchov sa nenašiel taký jednoduchý alebo priamy vzťah medzi citlivosťou a bunkovou štruktúrou; Pre nich je dôležitejšia citlivosť jednotlivých orgánových systémov. Cicavce sú teda veľmi citlivé aj na nízke dávky, pretože rýchlo sa deliace krvotvorné tkanivo, kostná dreň, sa ožiarením ľahko poškodí. Citlivé a tráviaci trakt, a poškodenie neštiepnych nervové bunky pozorované len pri vysokých úrovniach žiarenia.

Keď sa rádionuklidy dostanú do životného prostredia, sú rozptýlené a zriedené, ale môžu rôzne cesty sa hromadia v živých organizmoch, keď sa pohybujú v potravinovom reťazci. Rádioaktívne látky sa môžu hromadiť aj vo vode, pôde, sedimentoch alebo vzduchu, ak rýchlosť uvoľňovania prekročí rýchlosť prirodzeného rádioaktívneho rozpadu.

Znečisťujúce látky.Životné podmienky človeka a stabilita prirodzených biogeocenóz sa v posledných desaťročiach rapídne zhoršujú v dôsledku znečistenia životného prostredia látkami vznikajúcimi pri ľudskej výrobnej činnosti. Tieto látky možno rozdeliť do dvoch skupín: prírodné zlúčeniny, ktoré sú odpadom technologických procesov a umelé zlúčeniny, ktoré sa v prírode nenachádzajú.

Do prvej skupiny patrí oxid siričitý (tavenie medi), oxid uhličitý (tepelné elektrárne), oxidy dusíka, uhlíka, uhľovodíky, zlúčeniny medi, zinku a ortuti atď., minerálne hnojivá (hlavne dusičnany a fosforečnany).

Druhá skupina zahŕňa umelé látky, ktoré majú špeciálne vlastnosti, ktoré uspokojujú ľudské potreby: pesticídy (z lat. pestis - infekcia, zničenie a cido - zabíjať), používané na ničenie živočíšnych škodcov poľnohospodárskych plodín, antibiotiká používané v medicíne a veterinárnej medicíne na liečbu infekčné choroby. Pesticídy zahŕňajú insekticídy (z lat. hmyz- hmyz a cido- zabíjať) - prostriedky na boj proti škodlivému hmyzu a herbicídy (z lat. herba- tráva, rastlina a cido- zabíjať) - znamená ničiť burinu.

Všetky majú pre človeka určitú toxicitu (jedovatú). Zároveň slúžia ako antropogénne abiotické faktory prostredia, ktoré ovplyvňujú významný vplyv o druhovom zložení biogeocenóz. Tento vplyv sa prejavuje v zmenách vlastností pôdy (acidifikácia, prechod toxických prvkov do rozpustného stavu, narušenie štruktúry, vyčerpanie jej druhového zloženia); zmeny vlastností vody (zvýšená mineralizácia, zvýšený obsah dusičnanov a fosforečnanov, acidifikácia, nasýtenie povrchovo aktívnymi látkami); zmena pomeru prvkov v pôde a vode, čo vedie k zhoršeniu vývojových podmienok rastlín a živočíchov.

Takéto zmeny slúžia ako selekčné faktory, v dôsledku ktorých vznikajú nové rastlinné a živočíšne spoločenstvá s ochudobneným druhovým zložením.

Zmeny environmentálnych faktorov z hľadiska ich vplyvu na organizmy môžu byť: 1) pravidelne periodické, napríklad v dôsledku dennej doby, ročného obdobia alebo rytmu prílivov a odlivov v oceáne; 2) nepravidelné, napríklad zmeny poveternostných podmienok v rôznych rokoch, katastrofy (búrky, prehánky, zosuvy pôdy atď.); 3) smerované: počas ochladzovania alebo otepľovania klímy, zarastania vodných plôch atď. Populácie organizmov žijúcich v určitom prostredí sa tejto variabilite prispôsobujú prirodzeným výberom. Rozvíjajú určité morfologické a fyziologické vlastnosti, čo umožňuje človeku existovať presne v týchto a v žiadnych iných podmienkach prostredia. Pre každý faktor ovplyvňujúci telo existuje priaznivá sila vplyvu, nazývaná zóna optima faktora prostredia alebo jednoducho jeho optimum. Pre organizmy tohto druhu inhibuje odchýlka od optimálnej intenzity faktora (zníženie alebo zvýšenie) životnú aktivitu. Hranice, za ktorými nastáva smrť organizmu, sa nazývajú horná a dolná hranica únosnosti (obr. 25.5).

Ryža. 25.5. Intenzita environmentálnych faktorov

Kotviace body

• Väčšina druhov organizmov je prispôsobená životu v úzkom rozmedzí teplôt; Optimálne hodnoty teploty sa pohybujú od +15 do +30 °C.
• Svetlo vo forme slnečného žiarenia poháňa všetky životné procesy na Zemi.
• Kozmické a ionizujúce žiarenie vyžarované prírodnými rádioaktívnymi látkami tvorí žiarenie „pozadia“, ktorému sú prispôsobené existujúce rastliny a živočíchy.
• Znečisťujúce látky majúce toxický účinok na živých organizmoch vyčerpávajú druhové zloženie biocenóz.

Otázky a úlohy na kontrolu

• 1. Čo sú abiotické faktory prostredia?
• 2. Ako sa rastliny a živočíchy prispôsobujú zmenám teploty prostredia?
• 3. Uveďte, ktorú časť spektra viditeľného žiarenia zo Slnka najaktívnejšie pohlcuje chlorofyl zelených rastlín?
• 4. Povedzte nám o adaptácii živých organizmov na nedostatok vody.
• 5. Popíšte vplyv rôznych druhov ionizujúceho žiarenia na živočíšne a rastlinné organizmy.
• 6. Aký je vplyv polutantov na stav biogeocenóz?

Cieľ: odhaliť vlastnosti abiotických faktorov prostredia a zvážiť ich vplyv na živé organizmy.

Úlohy: oboznámiť študentov s environmentálnymi faktormi životného prostredia; odhaliť vlastnosti abiotických faktorov, zvážiť vplyv teploty, svetla a vlhkosti na živé organizmy; identifikovať rôzne skupiny živých organizmov v závislosti od vplyvu rôznych abiotických faktorov na ne; dokončiť praktickú úlohu na identifikáciu skupín organizmov v závislosti od abiotického faktora.

Vybavenie: počítačová prezentácia, skupinové úlohy s obrázkami rastlín a živočíchov, praktická úloha.

POČAS VYUČOVANIA

Všetky živé organizmy obývajúce Zem sú ovplyvnené environmentálnymi faktormi.

Enviromentálne faktory- sú to jednotlivé vlastnosti alebo prvky prostredia, ktoré priamo alebo nepriamo ovplyvňujú živé organizmy aspoň počas jednej z etáp individuálneho vývoja. Faktory prostredia sú rôznorodé. Existuje niekoľko kvalifikácií v závislosti od prístupu. A to z hľadiska vplyvu na životnú činnosť organizmov, z hľadiska miery premenlivosti v čase, z hľadiska dĺžky pôsobenia. Uvažujme o klasifikácii environmentálnych faktorov na základe ich pôvodu.

Budeme uvažovať o vplyve prvého tri abiotické faktory prostredia, keďže ich vplyv je výraznejší - teplota, svetlo a vlhkosť.

Napríklad u májového chrobáka prebieha larválne štádium v ​​pôde. Ovplyvňujú ho abiotické faktory prostredia: pôda, vzduch, nepriamo vlhkosť, chemické zloženie pôda - nie je vôbec ovplyvnená svetlom.

Napríklad baktérie sú schopné prežiť v tých najextrémnejších podmienkach – nachádzajú sa v gejzíroch, sírovodíkových prameňoch, veľmi slanej vode, v hĺbkach Svetového oceánu, veľmi hlboko v pôde, v ľade Antarktídy, na najvyššie vrchy (dokonca Everest 8848 m), v telách živých organizmov.

TEPLOTA

Väčšina druhov rastlín a živočíchov je prispôsobená pomerne úzkemu rozsahu teplôt. Niektoré organizmy, najmä v stave pokoja alebo pozastavenej animácie, sú schopné odolať pomerne nízkym teplotám. Kolísanie teplôt vo vode je zvyčajne menšie ako na súši, preto sú hranice teplotnej tolerancie vodných organizmov horšie ako suchozemských organizmov. Intenzita metabolizmu závisí od teploty. Organizmy v podstate žijú pri teplotách od 0 do +50 na povrchu piesku v púšti a až do -70 v niektorých oblastiach východnej Sibíri. Priemerný teplotný rozsah je od +50 do -50 v suchozemských biotopoch a od +2 do +27 v oceánoch. Napríklad mikroorganizmy vydržia ochladenie až na –200, jednotlivé druhy baktérie a riasy môžu žiť a rozmnožovať sa v horúcich prameňoch pri teplotách + 80, +88.

Rozlišovať živočíšnych organizmov:

1. s konštantnou telesnou teplotou (teplokrvný);
2. s nestabilnou telesnou teplotou (studenokrvný).

Organizmy s nestabilnou telesnou teplotou (ryby, obojživelníky, plazy)

V prírode nie je teplota konštantná. Organizmy, ktoré žijú v miernych zemepisných šírkach a sú vystavené teplotným výkyvom, horšie znášajú konštantné teploty. Prudké výkyvy – teplo, mráz – sú pre organizmy nepriaznivé. Zvieratá si vyvinuli adaptáciu na zvládnutie ochladzovania a prehriatia. Napríklad s nástupom zimy sa rastliny a zvieratá s nestabilnou telesnou teplotou dostávajú do stavu zimného pokoja. Rýchlosť ich metabolizmu sa prudko znižuje. Pri príprave na zimu sa v živočíšnych tkanivách ukladá veľa tukov a sacharidov, klesá množstvo vody vo vláknine, hromadia sa cukry a glycerín, čo zabraňuje zamrznutiu. Tým sa zvyšuje mrazuvzdornosť zimujúcich organizmov.

V horúcom období sa naopak aktivujú fyziologické mechanizmy, ktoré chránia pred prehriatím. V rastlinách sa zvyšuje odparovanie vlhkosti cez prieduchy, čo vedie k zníženiu teploty listov. U zvierat sa odparovanie vody zvyšuje dýchacím systémom a pokožkou.

Organizmy so stálou telesnou teplotou. (vtáky, cicavce)

Tieto organizmy prešli zmenami v vnútorná štruktúra orgánov, čo prispelo k ich adaptácii na stálu telesnú teplotu. Ide napríklad o 4-komorové srdce a prítomnosť jedného aortálneho oblúka, zabezpečujúceho úplné oddelenie arteriálneho a venózneho prietoku krvi, intenzívny metabolizmus vďaka zásobeniu tkanív arteriálnou krvou nasýtenou kyslíkom, perím resp. vlasová línia telo, prispieva k udržaniu tepla, dobre vyvinuté nervová činnosť). To všetko umožnilo zástupcom vtákov a cicavcov zostať aktívnymi počas náhlych zmien teploty a zvládnuť všetky biotopy.

V prírodných podmienkach teplota veľmi zriedka zostáva na úrovni priaznivej pre život. Rastliny a zvieratá si preto vyvíjajú špeciálne úpravy, ktoré oslabujú náhle výkyvy teploty. Zvieratá, ako sú slony, majú väčšie uši ako ich predok, mamut, ktorý žil v chladnom podnebí. Ušnica Okrem sluchového orgánu funguje ako termostat. Na ochranu pred prehriatím si rastliny vytvárajú voskový povlak a hustú kutikulu.

SVETLO

Svetlo zabezpečuje všetky životné procesy vyskytujúce sa na Zemi. Pre organizmy je dôležitá vlnová dĺžka vnímaného žiarenia, jeho trvanie a intenzita expozície. Napríklad v rastlinách vedie zníženie dĺžky dňa a intenzity svetla k jesennému opadu listov.

Autor: Vzťah rastliny k svetlu rozdelený na:

1. fotofilný- majú malé listy, vysoko rozvetvené výhonky, veľa pigmentu - obilniny. Ale zvýšenie intenzity svetla nad optimálnu hodnotu potláča fotosyntézu, takže je ťažké získať dobrú úrodu v trópoch.
2. tieňomilný e - majú tenké listy, veľké, umiestnené horizontálne, s menším počtom prieduchov.
3. odolný voči odtieňom– rastliny schopné života v podmienkach dobrého osvetlenia a tienenia

Dĺžka a intenzita vystavenia svetlu zohráva dôležitú úlohu pri regulácii činnosti živých organizmov a ich vývoja. - fotoperióda. V miernych zemepisných šírkach je vývojový cyklus živočíchov a rastlín obmedzený na ročné obdobia a signálom na prípravu na zmeny teploty je dĺžka denného svetla, ktorá na rozdiel od iných faktorov zostáva v určité miesto a v určitom čase. Fotoperiodizmus je spúšťací mechanizmus, ktorý zahŕňa fyziologické procesy, ktoré vedú k rastu a kvitnutiu rastlín na jar, plodeniu v lete a opadaniu listov na jeseň u rastlín. U zvierat hromadenie tuku do jesene, rozmnožovanie zvierat, ich migrácia, migrácia vtákov a nástup pokojového štádia u hmyzu. ( Správa študenta).

Okrem sezónnych zmien dochádza aj k denným zmenám svetelných podmienok, zmena dňa a noci určuje denný rytmus fyziologickej činnosti organizmov. Dôležitou adaptáciou, ktorá zabezpečuje prežitie jednotlivca, sú akési „biologické hodiny“, schopnosť vnímať čas.

Zvieratá, ktorých činnosť závisí v závislosti od dennej doby, poď s denný, nočný a súmrakový životný štýl.

VLHKOSŤ

Voda je nevyhnutnou súčasťou bunky, preto je jej množstvo v určitých biotopoch limitujúcim faktorom pre rastliny a živočíchy a určuje charakter flóry a fauny daného územia.

Nadmerná vlhkosť v pôde vedie k podmáčaniu a vzniku močiarnej vegetácie. V závislosti od pôdnej vlhkosti (množstva zrážok) sa mení druhové zloženie vegetácie. Širokolisté lesy ustupujú drobnolistej, potom lesostepnej vegetácii. Ďalej je nízka tráva a 250 ml ročne - púšť. Zrážky nemusia počas roka klesať rovnomerne, živé organizmy musia znášať dlhodobé suchá. Napríklad rastliny a živočíchy saván, kde intenzita vegetačného krytu, ako aj intenzívna výživa kopytníkov závisí od obdobia dažďov.

V prírode dochádza k denným výkyvom vlhkosti vzduchu, ktoré ovplyvňujú činnosť organizmov. Medzi vlhkosťou a teplotou existuje úzky vzťah. Teplota má väčší vplyv na telo, keď je vlhkosť vysoká alebo nízka. Rastliny a zvieratá sa prispôsobili rôznym úrovniam vlhkosti. Napríklad u rastlín je vyvinutý silný koreňový systém, kutikula listu je zhrubnutá, čepeľ listu je redukovaná alebo premenená na ihličie a tŕne. V saxaul prebieha fotosyntéza v zelenej časti stonky. Rast rastlín sa v období sucha zastaví. Kaktusy ukladajú vlhkosť v rozšírenej časti stonky namiesto listov, znižujú odparovanie.

Zvieratá si tiež vyvinuli úpravy, ktoré im umožňujú tolerovať nedostatok vlhkosti. Malé zvieratá - hlodavce, hady, korytnačky, článkonožce - získavajú vlhkosť z potravy. Zdrojom vody môže byť látka podobná tuku, napríklad v ťave. V horúcom počasí niektoré zvieratá - hlodavce, korytnačky - zimujú, čo trvá niekoľko mesiacov. Začiatkom leta, po krátkom odkvitnutí, môžu efemérne rastliny zhadzovať listy, odumierať nadzemné časti a zažívať tak obdobie sucha. Zároveň sa cibule a podzemky zachovajú až do ďalšej sezóny.

Autor: vzťah rastliny k vode rozdeliť:

1. vodné rastliny vysoká vlhkosť;
2. polovodné rastliny, suchozemsko-vodné;
3. suchozemské rastliny;
4. rastliny suchých a veľmi suchých miest,žijú na miestach s nedostatočnou vlhkosťou a môžu tolerovať krátkodobé sucho;
5. sukulenty– šťavnaté, hromadia vodu v tkanivách svojho tela.

Vo vzťahu k k vodným živočíchom rozdeliť:

1. zvieratá milujúce vlhkosť;
2. stredná skupina;
3. suchomilné zvieratá.

Typy adaptácií organizmov na kolísanie teploty, vlhkosti a svetla:

1. teplokrvný – udržiavanie konštantnej telesnej teploty telom;
2. hibernácia - predĺžený spánok zvierat v zimnej sezóne;
3. pozastavená animácia - dočasný stav tela, v ktorom sú životné procesy spomalené na minimum a chýbajú všetky viditeľné známky života (pozorované u studenokrvných zvierat a u zvierat v zime a v horúcich obdobiach);
4. mrazuvzdornosť b – schopnosť organizmov tolerovať negatívne teploty;
5. kľudový stav - adaptívna vlastnosť viacročnej rastliny, ktorá sa vyznačuje zastavením viditeľného rastu a životnej aktivity, odumieraním prízemných výhonkov v bylinných formách rastlín a opadaním listov v drevnatých formách;
6. letný pokoj– adaptívna vlastnosť skorých kvitnúcich rastlín (tulipán, šafran) v tropických oblastiach, púšťach, polopúšťach.

(Správy od študentov.)

Poďme na to záver, pre všetky živé organizmy, t.j. Na rastliny a živočíchy vplývajú abiotické faktory prostredia (faktory neživej prírody), najmä teplota, svetlo a vlhkosť. V závislosti od vplyvu faktorov neživej prírody sa rastliny a živočíchy delia do rôznych skupín a vyvíjajú sa adaptácie na vplyv týchto abiotických faktorov.

Praktické úlohy v skupinách:(Príloha 1)

1. ÚLOHA: Z uvedených zvierat vymenujte tie, ktoré sú chladnokrvné (t. j. s nestabilnou telesnou teplotou).

2. ÚLOHA: Z uvedených zvierat vymenujte tie, ktoré sú teplokrvné (t. j. s konštantnou telesnou teplotou).

3. ÚLOHA: vyberte z navrhnutých rastlín tie svetlomilné, tieňomilné a tieňomilné a zapíšte ich do tabuľky.

4. ÚLOHA: vyberte zvieratá, ktoré vedú denný, nočný a súmrakový životný štýl.

5. ÚLOHA: vyberte rastliny patriace do rôznych skupín vo vzťahu k vode.

6. ÚLOHA: vyberte živočíchy patriace do rôznych skupín vo vzťahu k vode.

Zadania na tému „abiotické environmentálne faktory“, odpovede(

Medzi abiotické faktory prostredia patrí substrát a jeho zloženie, vlhkosť, svetlo a iné druhy žiarenia v prírode a jeho zloženie a mikroklíma. Je potrebné poznamenať, že teplota, zloženie vzduchu, vlhkosť a svetlo môžu byť podmienene klasifikované ako „individuálne“ a substrát, klíma, mikroklíma atď. - ako „komplexné“ faktory.

Substrát (doslova) je miesto pripojenia. Napríklad pre drevité a bylinné formy rastlín je to pre pôdne mikroorganizmy pôda. V niektorých prípadoch možno substrát považovať za synonymum biotopu (napríklad pôda je edafický biotop). Substrát sa vyznačuje určitým chemickým zložením, ktoré ovplyvňuje organizmy. Ak sa substrát chápe ako biotop, tak v tomto prípade predstavuje komplex charakteristických biotických a abiotických faktorov, ktorým sa ten či onen organizmus prispôsobuje.

Charakteristika teploty ako abiotického faktora prostredia

Teplota je environmentálny faktor spojený s priemernou kinetickou energiou pohybu častíc a vyjadruje sa v stupňoch na rôznych mierkach. Najbežnejšia stupnica je v stupňoch Celzia (°C), ktorá je založená na rozpínavosti vody (bod varu vody je 100°C). SI prijal absolútnu teplotnú stupnicu, pre ktorú je bod varu vody T bp. voda = 373 K.

Veľmi často je teplota limitujúcim faktorom, ktorý určuje možnosť (nemožnosť) života organizmov v určitom biotope.

Podľa charakteru telesnej teploty sa všetky organizmy delia na dve skupiny: poikilotermné (ich telesná teplota závisí od teploty okolia a je takmer rovnaká ako teplota okolia) a homeotermické (ich telesná teplota nezávisí od vonkajšej teploty a je viac-menej konštantná: ak kolíše, pohybuje sa v malých medziach – zlomkoch stupňa).

Poikilotermné organizmy zahŕňajú rastlinné organizmy, baktérie, vírusy, huby, jednobunkové živočíchy, ako aj živočíchy s relatívne nízky level organizácie (ryby, článkonožce atď.).

Homeotermy zahŕňajú vtáky a cicavce vrátane ľudí. Konštantná teplota telo znižuje závislosť organizmov na teplote vonkajšieho prostredia, umožňuje ich šírenie viac ekologické výklenky v zemepisnej aj vertikálnej distribúcii po celej planéte. Okrem homeotermie si však organizmy vyvíjajú adaptácie na prekonanie účinkov nízkych teplôt.

Podľa charakteru tolerancie voči nízkym teplotám sa rastliny delia na teplomilné a mrazuvzdorné. Medzi teplomilné rastliny patria rastliny juhu (banány, palmy, južné odrody jabloní, hrušky, broskyne, hrozno atď.). Medzi rastliny odolné voči chladu patria rastliny stredných a severných zemepisných šírok, ako aj rastliny rastúce vysoko v horách (napríklad machy, lišajníky, borovica, smrek, jedľa, raž atď.). V strednom Rusku sa pestujú odrody mrazuvzdorných ovocných stromov, ktoré sú špeciálne chované chovateľmi. Prvé veľké úspechy v tejto oblasti dosiahli I.V. Mičurin a ďalší ľudoví chovatelia.

Norma reakcie organizmu na teplotný faktor (pre jednotlivé organizmy) je často úzka, t.j. špecifický organizmus môže normálne fungovať v dosť úzkom teplotnom rozsahu. Morské stavovce teda hynú, keď teplota stúpne na 30-32°C. Ale pre živú hmotu ako celok sú limity teplotného vplyvu, pri ktorých je život zachovaný, veľmi široké. V Kalifornii teda v horúcich prameňoch žije druh rýb, ktorý bežne funguje pri teplote 52 °C a tepelne odolné baktérie žijúce v gejzíroch vydržia teploty až 80 °C (to je „normálna“ teplota pre oni). Niektorí ľudia žijú v ľadovcoch pri teplote -44°C atď.

Úloha teploty ako environmentálneho faktora spočíva v tom, že ovplyvňuje metabolizmus: pri nízkych teplotách sa rýchlosť bioorganických reakcií výrazne spomaľuje a pri vysokých teplotách výrazne stúpa, čo vedie k nerovnováhe v priebehu biochemických procesov, a toto spôsobuje rôzne choroby a niekedy aj smrť.

Vplyv teploty na rastlinné organizmy

Teplota nie je len faktorom určujúcim možnosť života rastlín v určitej oblasti, ale u niektorých rastlín ovplyvňuje proces ich vývoja. Zimné odrody pšenice a raže, ktoré počas klíčenia neprešli procesom „vernalizácie“ (vystavenie nízkym teplotám), teda pri pestovaní v najpriaznivejších podmienkach neprodukujú semená.

Aby rastliny odolali účinkom nízkych teplôt, majú rôzne úpravy.

1. B zimné obdobie cytoplazma stráca vodu a hromadí látky, ktoré majú „nemrznúci“ účinok (sú to monosacharidy, glycerín a iné látky) – koncentrované roztoky takýchto látok zamŕzajú len pri nízkych teplotách.

2. Prechod rastlín do štádia (fázy) odolné voči nízkym teplotám - štádium výtrusov, semien, hľúz, cibúľ, pakoreňov, koreňov a pod.Drevnaté a kríčkové formy rastlín zhadzujú listy, stonky sú pokryté korkom , ktorý má vysoké tepelnoizolačné vlastnosti a v živých bunkách sa hromadia nemrznúce látky.

Vplyv teploty na živočíšne organizmy

Teplota ovplyvňuje poikilotermné a homeotermické živočíchy odlišne.

Poikilotermné živočíchy sú aktívne len počas teplôt, ktoré sú pre ich život optimálne. V období nízkych teplôt sa ukladajú na zimný spánok (obojživelníky, plazy, článkonožce atď.). Niektorý hmyz prezimuje buď ako vajíčka alebo ako kukly. Prítomnosť organizmu v hibernácii je charakterizovaná stavom pozastavenej animácie, v ktorej sú metabolické procesy veľmi inhibované a telo môže dlho zostať bez jedla. Poikilotermné živočíchy môžu prezimovať aj pri vystavení vysokým teplotám. Zvieratá v nižších zemepisných šírkach sú teda v najteplejšej časti dňa v norách a obdobie ich aktívnej životnej aktivity nastáva skoro ráno alebo neskoro večer (alebo sú nočné).

Živočíšne organizmy hibernujú nielen vplyvom teploty, ale aj inými faktormi. Medveď (homotermický živočích) teda v zime hibernuje kvôli nedostatku potravy.

Homeotermné živočíchy sú pri svojich životných aktivitách menej závislé od teploty, ale teplota ich ovplyvňuje z hľadiska dostupnosti (neprítomnosti) ponuky potravy. Tieto zvieratá majú nasledujúce úpravy na prekonanie účinkov nízkych teplôt:

1) živočíchy sa presúvajú z chladnejších oblastí do teplejších (migrácia vtákov, migrácia cicavcov);

2) zmeniť charakter prikrývky (letná srsť alebo operenie sa nahrádza hustejším zimným; hromadí veľkú vrstvu tuku - diviaky, tulene atď.);

3) hibernovať (napríklad medveď).

Homeotermické zvieratá majú prispôsobenia na zníženie účinkov teplôt (vysokých aj nízkych). Ľudia teda majú potné žľazy, ktoré menia povahu sekrécie, keď zvýšené teploty(množstvo sekrécie sa zvyšuje), lumen sa mení cievy v koži (pri nízkych teplotách klesá a pri vysokých zvyšuje) atď.

Žiarenie ako abiotický faktor

Ako v živote rastlín, tak aj v živote živočíchov zohrávajú obrovskú úlohu rôzne žiarenia, ktoré buď vstupujú na planétu zvonka (slnečné lúče), alebo sa uvoľňujú z útrob Zeme. Tu budeme uvažovať hlavne slnečné žiarenie.

Slnečné žiarenie je heterogénne a skladá sa z elektromagnetické vlny rôzne dĺžky, a preto majú rôzne energie. Na zemský povrch dopadajú lúče viditeľného aj neviditeľného spektra. Lúče neviditeľného spektra zahŕňajú infračervené a ultrafialové lúče a lúče viditeľného spektra majú sedem najrozlíšiteľnejších lúčov (od červenej po fialovú). kvantá žiarenia sa zvyšujú z infračerveného na ultrafialové (to znamená, že ultrafialové lúče obsahujú kvantá najkratších vĺn a najvyššiu energiu).

Slnečné lúče majú niekoľko environmentálnych dôležitých funkcií:

1) vďaka slnečným lúčom sa na povrchu Zeme realizuje určitý teplotný režim, ktorý má zemepisný a vertikálny zonálny charakter;

Bez vplyvu človeka sa však zloženie vzduchu môže meniť v závislosti od nadmorskej výšky (s nadmorskou výškou klesá obsah kyslíka a oxidu uhličitého, keďže tieto plyny sú ťažšie ako dusík). Vzduch pobrežných oblastí je obohatený o vodnú paru, ktorá obsahuje morské soli v rozpustenom stave. Ovzdušie lesa sa líši od ovzdušia polí v nečistotách zlúčenín uvoľňovaných rôznymi rastlinami (napríklad vzduch v borovicovom lese obsahuje veľké množstvo živicových látok a esterov, ktoré ničia patogény, takže tento vzduch je liečivý pre pacienti s tuberkulózou).

Najdôležitejším komplexným abiotickým faktorom je klíma.

Klíma je kumulatívny abiotický faktor, ktorý zahŕňa určité zloženie a úroveň slnečného žiarenia, s tým spojenú úroveň vplyvu teploty a vlhkosti a určitý režim vetra. Klíma závisí aj od charakteru vegetácie rastúcej v danej oblasti a od terénu.

Na Zemi existuje určitá zemepisná a vertikálna klimatická zóna. Vyskytujú sa tu vlhké tropické, subtropické, ostro kontinentálne a iné typy podnebia.

Zopakujte informácie o rôzne druhy klíma z učebnice fyzickej geografie. Zvážte klimatické charakteristiky oblasti, kde žijete.

Klíma ako kumulatívny faktor formuje ten či onen druh vegetácie (flóry) a príbuzný druh fauny. Ľudské sídla majú veľký vplyv na klímu. Klíma veľkých miest sa líši od klímy prímestských oblastí.

Porovnajte teplotný režim mesta, v ktorom žijete a teplotný režim oblasti, kde sa mesto nachádza.

Teplota v meste (najmä v centre) je spravidla vždy vyššia ako v regióne.

Mikroklíma úzko súvisí s klímou. Príčinou vzniku mikroklímy sú rozdiely v reliéfe na danom území, prítomnosť nádrží, čo vedie k zmenám podmienok na rôznych územiach danej klimatickej zóny. Dokonca aj v relatívne malej oblasti letnej chaty môžu v niektorých jej častiach nastať problémy. rôzne podmienky pre rast rastlín v dôsledku rôznych svetelných podmienok.

Abiotické, biotické a antropogénne faktory prostredia

Prirodzené prostredie živého organizmu je zložené z mnohých anorganických a organických zložiek, vrátane tých, ktoré vniesli ľudia. Navyše, niektoré z nich môžu byť pre organizmy nevyhnutné, zatiaľ čo iné nehrajú významnú úlohu v ich živote. Napríklad zajac, vlk, líška a akékoľvek iné zviera v lese sú vo vzťahu s obrovským množstvom prvkov. Nezaobídu sa bez takých vecí, ako je vzduch, voda, jedlo, určitá teplota. Iné, napríklad balvan, kmeň stromu, peň, humno, priekopa, sú prvky prostredia, ktoré im môžu byť ľahostajné. Zvieratá s nimi vstupujú do dočasných (úkryt, kríženie), ale nie povinných vzťahov.

Zložky prostredia, ktoré sú dôležité pre život organizmu a s ktorými sa nevyhnutne stretáva, sa nazývajú faktory prostredia.

Environmentálne faktory môžu byť nevyhnutné alebo škodlivé pre živé organizmy, podporujú alebo bránia prežitiu a reprodukcii.

Životné podmienky predstavujú súbor faktorov prostredia, ktoré určujú rast, vývoj, prežívanie a rozmnožovanie organizmov.

Celá škála environmentálnych faktorov sa zvyčajne delí do troch skupín: abiotické, biotické a antropogénne.

Abiotické faktory je súbor vlastností neživej prírody, ktoré sú dôležité pre organizmy. Tieto faktory sa dajú rozdeliť pre chemické(zloženie atmosféry, vody, pôdy) a fyzické(teplota, tlak, vlhkosť, prúdy atď.). Rôznorodosť reliéfu, geologická a klimatické podmienky tiež generujú obrovské množstvo abiotických faktorov.

Prvoradý význam majú klimatický(slnečné svetlo, teplota, vlhkosť); geografické(dĺžka dňa a noci, terén); hydrologické(gr. hydor-voda) - prúdenie, vlny, zloženie a vlastnosti vody; edafický(gr. edaphos - pôda) - zloženie a vlastnosti pôd a pod.

Všetky faktory môžu ovplyvniť organizmy priamo alebo nepriamo. Napríklad terén ovplyvňuje svetelné podmienky, vlhkosť, vietor a mikroklímu.

Biotické faktory- toto je súhrn účinkov životnej činnosti niektorých organizmov na iné. Pre každý organizmus sú všetky ostatné dôležitými environmentálnymi faktormi, ktoré naň nemajú menší vplyv neživej prírode. Tieto faktory sú tiež veľmi rôznorodé.

Celú škálu vzťahov medzi organizmami možno rozdeliť do dvoch hlavných typov: antagonistické(gr. antagonizsma – boj) a neantagonistický.

Predátorstvo- forma vzťahu medzi organizmami rôznych trofických úrovní, v ktorých jeden typ organizmu žije na úkor druhého a požiera ho (+ -)

(obr. 5.1). Dravce sa môžu špecializovať na jednu korisť (rys - zajac) alebo byť polyfágne (vlk). V každej biocenóze sa vyvinuli mechanizmy na reguláciu počtu predátorov aj koristi. Bezdôvodné ničenie predátorov často vedie k zníženiu ich životaschopnosti

Obrázok 5.1 - Predácia

konkurencia( lat. concurrentia - konkurencia) je forma vzťahu, v ktorej organizmy rovnakej trofickej úrovne súťažia o potravu a iné podmienky existencie, pričom sa navzájom potláčajú (- -). Konkurencia je jasne evidentná v rastlinách. Stromy v lese sa snažia svojimi koreňmi pokryť čo najväčší priestor, aby mohli prijímať vodu a živiny. Do výšky siahajú aj smerom k svetlu, snažiac sa predbehnúť svojich konkurentov. Burina upcháva ostatné rastliny (obr. 5.3). Príkladov zo života zvierat je veľa. Intenzívnejšia konkurencia vysvetľuje napríklad nezlučiteľnosť raka riečneho a raka riečneho v jednej nádrži: rak riečny obyčajne vyhráva, pretože je úrodnejší.

Obrázok 5.3-Súťaž

Čím väčšia je podobnosť v požiadavkách dvoch druhov na životné podmienky, tým silnejšia je konkurencia, ktorá môže viesť až k vyhynutiu jedného z nich. Typ interakcií konkrétnych druhov sa môže líšiť v závislosti od podmienok alebo štádií životného cyklu.

Antagonistické vzťahy sú výraznejšie v počiatočné štádiá vývoj komunity. V procese vývoja ekosystému sa objavuje tendencia nahrádzať negatívne interakcie pozitívnymi, ktoré zvyšujú prežitie druhov.

Neantagonistický Vzťahy môžu byť teoreticky vyjadrené v mnohých kombináciách: neutrálne (0 0), vzájomne prospešné (+ +), jednostranné (0 +) atď. Hlavné formy týchto interakcií sú: symbióza, mutualizmus a komenzalizmus.

Symbióza(gr. symbióza - spolužitie) - ide o obojstranne výhodný, nie však povinný vzťah odlišné typy organizmy (++). Príkladom symbiózy je spolužitie kraba pustovníka a sasanky: sasanka sa pohybuje, prisaje sa na chrbát kraba a pomocou sasanky dostáva bohatšiu potravu a ochranu (obr. 5.4).

Obrázok 5.4- Symbióza

Niekedy sa výraz „symbióza“ používa v širšom zmysle – „spoločný život“.

Mutualizmus(lat. mutuus - vzájomný) - vzájomne prospešné a povinné pre rast a prežitie vzťahov medzi organizmami rôznych druhov (+ +). Lišajníky - dobrý príklad pozitívne vzťahy medzi riasami a hubami. Keď hmyz šíri peľ rastlín, oba druhy si vyvinú špecifické úpravy: farbu a vôňu v rastlinách, proboscis v hmyze atď.

Obrázok 5.5 - Mutualizmus

Komenzalizmus(lat. commensa/is - spoločníčka pri jedle) - vzťah, v ktorom jeden z partnerov profituje, ale druhý je ľahostajný (+ 0). V mori sa často pozoruje komenzalizmus: takmer v každej škrupine mäkkýšov a v tele huby sú „nepozvaní hostia“, ktorí ich používajú ako prístrešky. Príkladmi komenzálov sú vtáky a zvieratá, ktoré sa živia zvyškami potravy predátorov (obr. 5.6).

Obrázok 5.6- Komenzalizmus

Napriek konkurencii a iným typom antagonistických vzťahov, v v prírode môže veľa druhov pokojne koexistovať(obr. 5.7). V takýchto prípadoch má vraj každý druh vlastný ekologický priestor(francúzsky výklenok - hniezdo). Termín navrhol v roku 1910 R. Johnson.

Blízko príbuzné organizmy, ktoré majú podobné environmentálne požiadavky, spravidla nežijú v rovnakých podmienkach. Ak žijú na rovnakom mieste, buď využívajú rôzne zdroje, alebo majú iné rozdiely vo funkcii.

Napríklad rôzne druhy ďatľov. Hoci sa všetky živia hmyzom rovnakým spôsobom a hniezdia v dutinách stromov, zdá sa, že majú rôzne špecializácie. Ďateľ veľký hľadá potravu v kmeňoch stromov, ďateľ stredný vo veľkom horné vetvy, ďateľ malý sa nachádza v tenkých konároch, ďateľ zelený loví mravce na zemi a ďateľ trojprstý hľadá odumreté a obhorené kmene stromov, teda rôzne druhy ďatľov majú rôzne ekologické niky.

Ekologická nika je súbor územných a funkčných charakteristík biotopu, ktoré spĺňajú požiadavky daného druhu: potrava, podmienky rozmnožovania, vzťahy s konkurentmi atď.

Niektorí autori používajú termíny „biotop“ alebo „biotop“ namiesto termínu „ekologická nika“. Tie zahŕňajú iba priestor biotopu a ekologická nika navyše určuje funkciu, ktorú druh vykonáva. P. Agess (1982) uvádza nasledujúce definície nika a prostredia: prostredie je adresa, kde organizmus žije, a nika je jeho profesiou(obr. 5.7).

Obrázok 5.7- Pokojné spolužitie rôzne organizmy

Obrázok 5.8-Ekologické výklenky

Antropogénne faktory- je kombináciou rôznych vplyvov človeka na neživé a voľne žijúcich živočíchov. Historickým vývojom ľudstva sa príroda obohatila o kvalitatívne nové javy. Iba svojou fyzickou existenciou majú ľudia citeľný vplyv na životné prostredie: v procese dýchania sa každoročne uvoľňujú do atmosféry 1*10 12 kg CO 2, a konzumujú sa s jedlom asi 5*10 15 kcal. V oveľa väčšej miere je biosféra ovplyvňovaná ľudskou výrobnou činnosťou. Výsledkom je, že reliéf a zloženie zemského povrchu, chemické zloženie atmosféry, zmena klímy, sladká voda sa prerozdeľuje, prírodné ekosystémy zanikajú a vytvárajú sa umelé agro- a technoekosystémy, kultivujú sa pestované rastliny, zvieratá sú domestikované atď.

Ľudský vplyv môže byť priamy a nepriamy. Napríklad rúbanie a klčovanie lesov má nielen priamy efekt (ničenie stromov a kríkov), ale aj nepriamy efekt – menia sa životné podmienky vtákov a zvierat. Odhaduje sa, že od roku 1600 ľudia tak či onak zničili 162 druhov vtákov a viac ako 100 druhov cicavcov. Ale na druhej strane vytvára nové odrody rastlín a plemien zvierat, neustále zvyšuje ich výnos a produktivitu. Umelé premiestňovanie rastlín a živočíchov má veľký vplyv aj na život ekosystémov. Králiky privezené do Austrálie sa tam teda premnožili natoľko, že spôsobili obrovské škody v poľnohospodárstve.

Rýchla urbanizácia (lat. urbanus – urban) – rast miest v poslednom polstoročí – zmenila tvár Zeme viac ako mnohé iné aktivity v histórii ľudstva. Najzrejmejším prejavom antropogénneho vplyvu na biosféru je znečistenie životného prostredia.

Abiotické faktory sú vlastnosti neživej prírody, ktoré priamo alebo nepriamo ovplyvňujú živé organizmy. Na obr. Tabuľka 5 (pozri prílohu) uvádza klasifikáciu abiotických faktorov. Úvahu začnime klimatickými faktormi vonkajšieho prostredia.

Teplota je najdôležitejším klimatickým faktorom. Od toho závisí intenzita metabolizmu organizmov a ich geografické rozmiestnenie. Každý organizmus je schopný žiť v určitom teplotnom rozsahu. A hoci sú tieto intervaly pre rôzne typy organizmov (eurytermické a stenotermické) rôzne, pre väčšinu z nich je zóna optimálnych teplôt, pri ktorej sa vitálne funkcie vykonávajú najaktívnejšie a najefektívnejšie, relatívne malá. Teplotný rozsah, v ktorom môže existovať život, je približne 300 C: od 200 do +100 bC. Ale väčšina druhov a väčšina aktivít je obmedzená na ešte užší rozsah teplôt. Niektoré organizmy, najmä tie, ktoré sú v kľudovom štádiu, môžu prežiť aspoň nejaký čas pri veľmi nízkych teplotách. Niektoré druhy mikroorganizmov, najmä baktérie a riasy, sú schopné žiť a rozmnožovať sa pri teplotách blízkych bodu varu. Horná hranica pre horúce pramenité baktérie je 88 °C, pre modrozelené riasy 80 °C a pre najtolerantnejšie ryby a hmyz okolo 50 °C. Horné hranice faktora sú spravidla kritickejšie ako spodné hranice, aj keď mnohé organizmy fungujú v blízkosti horných hraníc rozsahu tolerancie efektívnejšie.

Vodné živočíchy majú tendenciu mať užší rozsah teplotnej tolerancie ako suchozemské živočíchy, pretože teplotný rozsah vo vode je menší ako na súši.

Teplota je teda dôležitým a veľmi často limitujúcim faktorom. Teplotné rytmy do značnej miery riadia sezónnu a dennú aktivitu rastlín a živočíchov.

Zrážky a vlhkosť sú hlavné veličiny merané pri štúdiu tohto faktora. Množstvo zrážok závisí najmä od dráh a charakteru veľkých pohybov vzdušných hmôt. Napríklad vetry fúkajúce z oceánu zanechávajú väčšinu vlhkosti na svahoch smerujúcich k oceánu, čo vedie k „dažďovému tieňu“ za horami, čo prispieva k vytvoreniu púšte. Pohybom do vnútrozemia vzduch akumuluje určité množstvo vlhkosti a množstvo zrážok sa opäť zvyšuje. Púšte sa zvyčajne nachádzajú za vysokými horskými masívmi alebo pozdĺž pobrežia, kde vetry fúkajú skôr z rozsiahlych suchých vnútrozemských oblastí než z oceánu, ako je púšť Nami v juhozápadnej Afrike. Rozloženie zrážok podľa ročných období je pre organizmy mimoriadne dôležitým limitujúcim faktorom.

Vlhkosť je parameter charakterizujúci obsah vodnej pary vo vzduchu. Absolútna vlhkosť je množstvo vodnej pary na jednotku objemu vzduchu. Vzhľadom na závislosť množstva pary zadržanej vzduchom od teploty a tlaku sa zaviedol pojem relatívna vlhkosť - ide o pomer pary obsiahnutej vo vzduchu k nasýtenej pare pri danej teplote a tlaku. Keďže v prírode existuje denný rytmus vlhkosti, v noci stúpajúca a cez deň klesajúca, a jej kolísanie vertikálne a horizontálne, zohráva tento faktor spolu so svetlom a teplotou dôležitú úlohu pri regulácii aktivity organizmov. Dodávka povrchovej vody pre živé organizmy závisí od množstva zrážok v danej oblasti, ale tieto hodnoty sa nie vždy zhodujú. Využitím podzemných zdrojov, kde voda pochádza z iných oblastí, môžu teda živočíchy a rastliny prijať viac vody ako z jej príjmu so zrážkami. Naopak, dažďová voda sa niekedy okamžite stane pre organizmy nedostupná.

Žiarenie zo Slnka pozostáva z elektromagnetických vĺn rôznych dĺžok. Pre živú prírodu je absolútne nevyhnutný, keďže je hlavným vonkajším zdrojom energie. Treba mať na pamäti, že spektrum elektromagnetického žiarenia zo Slnka je veľmi široké a jeho frekvenčné rozsahy ovplyvňujú živú hmotu rôznymi spôsobmi.

Pre živú hmotu sú dôležitými kvalitatívnymi charakteristikami svetla vlnová dĺžka, intenzita a trvanie expozície.

Ionizujúce žiarenie vyraďuje elektróny z atómov a pripája ich k iným atómom, čím vytvára páry kladných a záporných iónov. Jeho zdrojom sú rádioaktívne látky obsiahnuté v horninách, navyše pochádza z vesmíru.

Rôzne druhy živých organizmov sa značne líšia v schopnosti odolávať veľkým dávkam ožiarenia. Väčšina štúdií ukazuje, že rýchlo sa deliace bunky sú najcitlivejšie na žiarenie.

U vyšších rastlín je citlivosť na ionizujúce žiarenie priamo úmerná veľkosti bunkového jadra, presnejšie objemu chromozómov či obsahu DNA.

Plynné zloženie atmosféry je tiež dôležitým klimatickým faktorom. Asi pred 33,5 miliardami rokov atmosféra obsahovala dusík, čpavok, vodík, metán a vodnú paru a nebol tam voľný kyslík. Zloženie atmosféry do značnej miery určovali sopečné plyny. Kvôli nedostatku kyslíka neexistovala ozónová clona, ​​ktorá by blokovala ultrafialové žiarenie zo Slnka. Postupom času sa v dôsledku abiotických procesov začal v atmosfére planéty hromadiť kyslík a začala sa vytvárať ozónová vrstva.

Vietor môže dokonca zmeniť vzhľad rastlín, najmä na tých biotopoch, napríklad vo vysokohorských oblastiach, kde iné faktory pôsobia obmedzujúco. Experimentálne sa ukázalo, že na otvorených horských stanovištiach vietor obmedzuje rast rastlín: keď bola postavená stena na ochranu rastlín pred vetrom, výška rastlín sa zvýšila. Veľký význam majú búrky, hoci ich účinok je čisto lokálny. Hurikány a obyčajné vetry môžu prenášať zvieratá a rastliny na veľké vzdialenosti a tým meniť zloženie spoločenstiev.

Atmosférický tlak sa nejaví ako priamy limitujúci faktor, ale priamo súvisí s počasím a klímou, ktoré majú priamy limitujúci vplyv.

Vodné podmienky vytvárajú pre organizmy jedinečný biotop, ktorý sa od suchozemských líši predovšetkým hustotou a viskozitou. Hustota vody je približne 800-krát a viskozita je približne 55-krát vyššia ako hustota vzduchu. Spolu s hustotou a viskozitou sú najdôležitejšie fyzikálne a chemické vlastnosti vodné prostredie sú: teplotná stratifikácia, to znamená zmeny teploty pozdĺž hĺbky vodného útvaru a periodické zmeny teploty v priebehu času, ako aj priehľadnosť vody, ktorá určuje svetelný režim pod jej povrchom: fotosyntéza zelených a fialových rias, fytoplanktónu, a vyšších rastlín závisí od priehľadnosti.

Rovnako ako v atmosfére hrá dôležitú úlohu zloženie plynov vodného prostredia. Vo vodných biotopoch sa množstvo kyslíka, oxidu uhličitého a iných plynov rozpustených vo vode, a teda dostupných pre organizmy, v priebehu času značne mení. V nádržiach s vysokým obsahom organických látok je limitujúcim faktorom prvoradého významu kyslík.

Koncentrácia kyslosti vodíkové ióny(pH) úzko súvisí s uhličitanovým systémom. Hodnota pH sa pohybuje v rozmedzí od 0 pH do 14: pri pH = 7 je prostredie neutrálne, pri pH<7 кислая, при рН>7 zásadité. Ak sa kyslosť nepribližuje k extrémnym hodnotám, potom sú spoločenstvá schopné kompenzovať zmeny v tomto faktore tolerancia spoločenstva k rozsahu pH je veľmi významná. Vody s nízkym pH obsahujú málo živín, takže produktivita je extrémne nízka.

Obsah slanosti uhličitanov, síranov, chloridov atď. je ďalším významným abiotickým faktorom vo vodných útvaroch. V sladkých vodách je málo solí, z ktorých asi 80 % tvoria uhličitany. Obsah minerálov vo svetových oceánoch je v priemere 35 g/l. Organizmy otvoreného oceánu sú vo všeobecnosti stenohalínne, zatiaľ čo organizmy pobrežných brakických vôd sú vo všeobecnosti euryhalínne. Koncentrácia soli v telesných tekutinách a tkanivách väčšiny morských organizmov je izotonická s koncentráciou soli v morskej vode, takže nie sú žiadne problémy s osmoreguláciou.

Prúdenie vo veľkej miere ovplyvňuje nielen koncentráciu plynov a živiny, ale priamo pôsobí aj ako limitujúci faktor. Mnohé riečne rastliny a živočíchy sú morfologicky a fyziologicky špeciálne prispôsobené na udržanie svojej polohy v toku: majú presne stanovené hranice tolerancie voči faktoru toku.

Hydrostatický tlak v oceáne má veľký význam. Pri ponorení do vody 10 m sa tlak zvýši o 1 atm (105 Pa). V najhlbšej časti oceánu tlak dosahuje 1000 atm (108 Pa). Mnohé zvieratá sú schopné tolerovať náhle výkyvy tlaku, najmä ak nemajú v tele voľný vzduch. V opačnom prípade sa môže vyvinúť plynová embólia. Vysoké tlaky, charakteristické pre veľké hĺbky, spravidla inhibujú životne dôležité procesy.

Pôda.

Pôda je vrstva hmoty ležiaca na vrchu hornín zemskej kôry. Ruský prírodovedec Vasilij Vasiljevič Dokučajev v roku 1870 ako prvý považoval pôdu za dynamické, nie inertné médium. Dokázal, že pôda sa neustále mení a vyvíja a v jej aktívnej zóne prebiehajú chemické, fyzikálne a biologické procesy. Pôda vzniká komplexnou interakciou podnebia, rastlín, živočíchov a mikroorganizmov. Zloženie pôdy zahŕňa štyri hlavné štrukturálne zložky: minerálna báza (zvyčajne 50 – 60 % z celkového zloženia pôdy), organická hmota (do 10 %), vzduch (1525 %) a voda (2530 %).

Minerálny skelet pôdy je anorganická zložka, ktorá vzniká z materskej horniny v dôsledku jej zvetrávania.

Pôdna organická hmota vzniká rozkladom mŕtvych organizmov, ich častí a exkrementov. Organické zvyšky, ktoré sa úplne nerozložili, sa nazývajú stelivo a finálny produkt rozklad amorfná látka, v ktorom už nie je možné rozpoznať pôvodný materiál, sa nazýva humus. Humus vďaka svojim fyzikálnym a chemickým vlastnostiam zlepšuje štruktúru pôdy a prevzdušňovanie, zvyšuje schopnosť zadržiavať vodu a živiny.

Pôda je domovom mnohých druhov rastlinných a živočíšnych organizmov, ktoré ovplyvňujú jej fyzikálno-chemické vlastnosti: baktérie, riasy, huby alebo prvoky, červy a článkonožce. Ich biomasa v rôznych pôdach je rovnaká (kg/ha): baktérie 10007000, mikroskopické huby 1001000, riasy 100300, článkonožce 1000, červy 3501000.

Hlavným topografickým faktorom je nadmorská výška nad morom. S nadmorskou výškou klesajú priemerné teploty, zvyšujú sa denné teplotné rozdiely, stúpajú zrážky, rýchlosť vetra a intenzita žiarenia, klesá atmosférický tlak a koncentrácie plynov. Všetky tieto faktory ovplyvňujú rastliny a živočíchy a spôsobujú vertikálnu zonáciu.

Pohoria môžu pôsobiť ako klimatické bariéry. Hory slúžia aj ako bariéry šírenia a migrácie organizmov a môžu zohrávať úlohu limitujúceho faktora v procesoch speciácie.

Ďalším topografickým faktorom je expozícia svahu. Na severnej pologuli južne orientované svahy dostávajú viac slnečného svetla, takže intenzita svetla a teplota sú tu vyššie ako na údoliach a na severných svahoch. Na južnej pologuli je situácia opačná.

Dôležitým faktorom reliéfu je aj strmosť svahu. Strmé svahy sa vyznačujú rýchlym odvodňovaním a odplavovaním pôdy, preto sú tu pôdy riedke a suchšie.

Pre abiotické podmienky platia všetky uvažované zákonitosti vplyvu faktorov prostredia na živé organizmy. Poznanie týchto zákonitostí nám umožňuje odpovedať na otázku: prečo sa v rôznych regiónoch planéty vytvorili rôzne ekosystémy? Hlavným dôvodom sú jedinečné abiotické podmienky každého regiónu.

Oblasti rozšírenia a počty organizmov jednotlivých druhov sú limitované nielen podmienkami vonkajšieho neživého prostredia, ale aj ich vzťahmi s organizmami iných druhov. Bezprostredné životné prostredie organizmu tvorí jeho biotické prostredie a faktory tohto prostredia sa nazývajú biotické. Zástupcovia každého druhu sú schopní existovať v prostredí, kde im spojenie s inými organizmami poskytuje normálne životné podmienky.

Uvažujme o charakteristických črtách vzťahov rôznych typov.

Konkurencia je najkomplexnejší typ vzťahu v prírode, v ktorom sa dve populácie alebo dvaja jednotlivci v zápase o podmienky potrebné pre život navzájom negatívne ovplyvňujú.

Konkurencia môže byť vnútrodruhová a medzidruhová.

Vnútrodruhová konkurencia nastáva medzi jedincami toho istého druhu, medzidruhová súťaž nastáva medzi jedincami rôznych druhov. Konkurenčná interakcia sa môže týkať životného priestoru, potravy alebo živín, svetla, prístrešia a mnohých ďalších životne dôležitých faktorov.

Medzidruhová konkurencia, bez ohľadu na jej základ, môže viesť buď k nastoleniu rovnováhy medzi dvoma druhmi, alebo k nahradeniu populácie jedného druhu populáciou iného, ​​alebo k tomu, že jeden druh vytlačí iný na iné miesto. alebo ho prinútiť presunúť sa na iné miesto. Zistilo sa, že dva druhy rovnaké z ekologického hľadiska a potrieb nemôžu koexistovať na jednom mieste a skôr či neskôr jeden konkurent vytlačí druhého. Ide o takzvaný vylučovací princíp alebo Gauseov princíp.

Keďže v štruktúre ekosystému dominujú potravinové interakcie, najcharakteristickejšou formou interakcie medzi druhmi v potravinových reťazcoch je predácia, pri ktorej sa jedinec jedného druhu, nazývaný predátor, živí organizmami (alebo časťami organizmov) iného druhu. , nazývaný korisť, a dravec žije oddelene od koristi. V takýchto prípadoch sa hovorí, že tieto dva druhy sú zapojené do vzťahu predátor-korisť.

Neutralita je typ vzťahu, v ktorom žiadna z populácií nemá vplyv na druhú: nijakým spôsobom neovplyvňuje rast svojich populácií, ktoré sú v rovnováhe, ani ich hustotu. V skutočnosti je však dosť ťažké pozorovaním a pokusmi v prírodných podmienkach overiť, že dva druhy sú od seba absolútne nezávislé.

Ak zhrnieme úvahy o formách biotických vzťahov, môžeme vyvodiť tieto závery:

1) vzťahy medzi živými organizmami sú jedným z hlavných regulátorov počtu a priestorového rozmiestnenia organizmov v prírode;

2) negatívne interakcie medzi organizmami sa objavujú v počiatočných štádiách vývoja spoločenstva alebo v narušených prírodných podmienkach; v nedávno vytvorených alebo nových asociáciách je pravdepodobnosť výskytu silných negatívnych interakcií väčšia ako v starých asociáciách;

3) v procese evolúcie a vývoja ekosystémov sa objavuje tendencia znižovať úlohu negatívnych interakcií na úkor pozitívnych, ktoré zvyšujú prežitie interagujúcich druhov.

Všetky tieto okolnosti musí človek brať do úvahy pri vykonávaní opatrení na riadenie ekologických systémov a jednotlivých populácií, aby ich využil vo svojom záujme, ako aj predvídať nepriame dôsledky, ktoré môžu nastať.