Адаптиране на организма към различни условия на живот

Концепцията за адаптация – условия на съществуване – техногенни условия – форми на адаптация – фенотипна адаптация – краткосрочна и дългосрочна адаптация – социални условия на адаптация на човека

Адаптация (от лат. адаптация- адаптиране, адаптиране) е набор от морфофизиологични, поведенчески, популационни и други характеристики на вида, осигуряващи възможност за съществуване в определени условия на околната среда.

Понятието "адаптация" включва:

– процеси,с помощта на които тялото се адаптира към околната среда;

– състояние на балансмежду организма и околната среда;

– изпълнение на нормата за реакцияпри специфични условия на околната среда чрез промяна на фенотипа;

– резултат от еволюционния процес– адаптогенеза (подбор и фиксиране на гени, кодиращи информация за настъпили промени).

Феноменът на биологичната адаптация е присъщ на всички живи организми и особено на такъв високо организиран като човека. Условията за съществуване на всеки жив организъм могат да бъдат:

– адекватен(тези, които в момента позволяват на тялото да извършва всички жизнени процеси в границите на нормалната реакция);

– неадекватен(тези, които не отговарят на набора от свойства на организма, определен от нормата на реакция).

В адекватни условия тялото изпитва състояние на комфорт, т.е. оптимално ниво на работа на всички системи. При неадекватни условия тялото трябва да включи допълнителни механизми, за да осигури състояние на стабилност (резистентност) и да активира всички процеси. Това състояние се нарича "напрежение". Ако с помощта на напрежението тялото не е достигнало състояние на стабилност, тогава се развива състояние на „предболест“ и след това „болест“. Състоянията на комфорт, напрежение и адаптация представляват здравословно състояние (но не патология); състоянието на адаптация е нормална физиологична реакция.

Съвременните антропогенни (техногенни) условия включват като правило не един неблагоприятен фактор, а цял комплекс от фактори, към които тялото трябва да се адаптира. Следователно реакцията на тялото трябва да бъде не само многокомпонентна, но и интегрирана. Тази интеграция се създава от взаимосвързаната и взаимозависима работа на регулаторните, енергийните и неспецифичните компоненти на адаптацията и представлява адаптационна стратегия.

Адаптацията се основава на редица общи модели на реакции в тялото. В зависимост от това кои системи участват в създаването на състоянието на адаптация и степента на този процес се разграничават две основни форми:

– еволюционен(или генотипна) адаптация; този процес е в основата на еволюцията, тъй като съществуващият комплекс от наследствени характеристики на вида става отправна точка за промени, въведени от условията на околната среда и фиксирани на ниво генотип; този процес отнема хиляди и милиони години;

– фенотипниадаптация (възникваща по време на индивидуалното развитие на организма, в резултат на което организмът придобива устойчивост към определени фактори на околната среда).

Фенотипната адаптация също се определя от генетична програма, но не под формата на предварително програмирана адаптация, а под формата на норма на реакция, т.е. гамата от метаболитни процеси, възможността за осигуряване на реакция на организма към промените в условията на околната среда. В същото време превръщането на такива потенциални възможности в реални, т.е. осигуряването на реакция на организма към изискванията на околната среда също е невъзможно без активиране на генетичния апарат (увеличаване на синтеза на нуклеинови киселини, протеини и други съединения). Това явление се нарича структурна следа от адаптация.В същото време се увеличава и масата на мембранните структури, отговорни за възприемането на сигнала, транспорта на йони и доставката на енергия. След прекратяване на действието на фактора на околната среда активността на генетичния апарат намалява и структурната следа на адаптацията изчезва. Това показва, че при осигуряването на състоянието на адаптация връзката между функциите и генетичния апарат е ключова връзка. Трябва също така да се подчертае, че метаболитните промени, насочени към осигуряване на състояние на фенотипна адаптация, представляват стратегия за биохимична адаптация,което е един от основните компоненти на цялостната стратегия за адаптация.

Има две форми на фенотипна адаптация: краткосрочна (включително незабавна, спешна) и дългосрочна (аклиматизация).

Краткосрочна (спешна) адаптация:

– възниква непосредствено след действието на дразнителя;

– осъществява се благодарение на готови, предварително формирани структури и физиологични механизми. Това означава, че: а) тялото винаги има определено количество резервни структурни елементи, например митохондрии, лизозоми, рибозоми; б) работата на клетките и тъканите може да се извършва според вида на дублирането; в) има известно количество готови вещества: хормони, нуклеинови киселини, протеини, АТФ, ензими, витамини и др.; това е т.нар резерв за структурна адаптация,което може да осигури незабавен отговор. Поради факта, че този резерв е малък, активността на тялото се извършва на границата на физиологичните възможности.

За спешна адаптация:

– водещите фактори са активността на неспецифичните компоненти и формирането на стереотипна реакция, независимо от естеството на стимула;

– развива се синдром на остра адаптация (Ханс Сели го нарече „стрес“, което в превод от английски означава „напрежение“) в този случай:

Хипоталамо-хипофизната система се активира;

Увеличава се производството на адренокортикотропен хормон (ACTH);

Повишава се синтеза на глюкокортикоиди и адреналин от надбъбречните жлези;

Тимусът и далакът се свиват;

Мобилизират се енергийни и структурни ресурси;

Състоянието на адаптация се постига бързо, но ще бъде стабилно само ако факторът е престанал да действа; ако факторът продължава да действа, тогава адаптацията се оказва несъвършена, тъй като резервите са изчерпани и трябва да бъдат попълнени.

Спешната адаптация се проявява чрез генерализирани двигателни реакции или емоционално поведение (например полет на животно в отговор на болка; увеличаване на производството на топлина в отговор на студ; увеличаване на загубата на топлина в отговор на топлина; увеличаване на белодробната вентилация и минута обем в отговор на липса на кислород).

Дългосрочна адаптациясе развива на базата на изпълнението на етапа на спешна адаптация, когато системите, които реагират на даден стимул, се активират, но не осигуряват стабилно състояние, или ако стимулът продължава да действа.

За дългосрочна адаптация:

– висшите регулаторни центрове активират хормоналната система и влизат в действие специфични адаптационни компоненти;

– настъпва мобилизиране на енергийните и структурните ресурси на тялото; това е възможно само при активиране на генетичния апарат, който осигурява засилен биосинтез на структури на молекулярния (индуциране на синтеза на хормони, ензими, РНК, протеин и др.), органоидния (биосинтеза и хиперплазия на клетъчните органели), клетъчния (повишена клетъчна репродукция), нива на тъкани и органи (увеличаване на органни и тъканни компоненти);

– биохимичната стратегия на адаптация се осъществява чрез синтеза на необходимите вещества, съгласуване на техните количества и взаимни трансформации;

– водеща роля в осигуряването на дългосрочна адаптация играят централната нервна система, хормоналната система и генетичният апарат;

– получената структурна следа от адаптация (поради биогенезата на структурите) постепенно изчезва, когато престане засилената активност на генетичния апарат; състоянието на стабилност се постига поради наличието на положителна и отрицателна обратна връзка;

– резултатът от процеса на адаптация е постигането на организма в състояние на стабилност, което му дава възможност да съществува в нови условия.

Ако интензитетът на фактора надвишава адаптивните възможности на организма и състоянието на стабилност не настъпва, тогава организмът преминава в състояние на изтощение (изтощават се неговите структури, системи, функции); след това следва състоянието на предболест и болест.

Когато се обсъжда въпросът за характеристиките на адаптацията при хората, трябва да се подчертае, че хората имат както биологична, така и социална природа. Следователно механизмите за постигане на състояние на адаптация при хората са по-сложни, отколкото при другите видове живи същества. От една страна, човек, като биологично същество, има всички адаптивни процеси, определени от нормата на реакция и насочени към постигане на стабилност на организма. В същото време човешкото тяло, което в процеса на еволюцията е постигнало най-високата специализация на своите органи и системи, най-високото ниво на развитие на нервната система, е най-способно да се адаптира към променящите се условия на околната среда. В същото време социалната природа на човека е създала редица характеристики на процесите на адаптация, които са уникални за хората:

– броят на антропогенните фактори на околната среда рязко се е увеличил през последните десетилетия, докато системите за адаптация са се формирали в продължение на милиони години при отсъствието на тези фактори или тяхната значително по-ниска интензивност и поради това не са достатъчно ефективни в съвременните условия на околната среда;

– човек е по-малко свързан с природата, по-малко зависим от нея; подчинен е на социалните ритми, регулира поведението си със съзнанието; понякога умишлено избира неподходящо поведение;

– човек има допълнителни (социални) механизми за адаптация (облекло, обувки, жилище, организация на работа, медицина, физическо възпитание, изкуство и др.);

– втората сигнална система играе водеща роля в адаптацията на човека.

Историята на знанието за околната среда датира от много векове. Още примитивните хора трябваше да имат определени знания за растенията и животните, техния начин на живот, взаимоотношения помежду си и с околната среда. Като част от общото развитие на природните науки имаше и натрупване на знания, които сега принадлежат към областта на науката за околната среда. Екологията възниква като самостоятелна дисциплина през 19 век.

Терминът Екология (от гръцки eco - къща, logos - учение) е въведен в науката от немския биолог Ернест Хекел.

През 1866 г. в работата си „Обща морфология на организмите“ той пише, че това е „... сумата от знания, свързани с икономиката на природата: изучаването на целия набор от връзки между животно и неговата среда, както органични и неорганични, и най-вече неговите приятелски или враждебни отношения с тези животни и растения, с които влиза пряко или косвено в контакт. Това определение класифицира екологията като биологична наука. В началото на 20в. формирането на систематичен подход и развитието на доктрината за биосферата, която е обширна област на познание, включваща много научни области както от природния, така и от хуманитарния цикъл, включително общата екология, доведе до разпространението на екосистемните възгледи в екологията. Основният обект на изучаване на екологията е екосистемата.

Екосистемата е съвкупност от живи организми, които взаимодействат помежду си и със своята среда чрез обмен на материя, енергия и информация по такъв начин, че тази единична система да остане стабилна за дълго време.

Постоянно нарастващото човешко въздействие върху околната среда наложи отново да се разширят границите на познанието за околната среда. През втората половина на 20в. Научно-техническият прогрес доведе до редица проблеми, които получиха глобален статус, като по този начин в полезрението на екологията се появиха въпросите за сравнителния анализ на природните и създадените от човека системи и търсенето на начини за тяхното хармонично съвместно съществуване и развитие. ясно се появи.

Съответно структурата на науката за околната среда се диференцира и става по-сложна. Сега тя може да бъде представена като четири основни клона, допълнително разделени: биоекология, геоекология, човешка екология, приложна екология.

По този начин можем да определим екологията като наука за общите закони на функциониране на екосистеми от различни порядки, набор от научни и практически въпроси на връзката между човека и природата.

2. Фактори на околната среда, тяхната класификация, видове въздействия върху организмите

Всеки организъм в природата изпитва влиянието на голямо разнообразие от компоненти на околната среда. Всички свойства или компоненти на околната среда, които влияят на организмите, се наричат ​​фактори на околната среда.

Класификация на факторите на околната среда. Факторите на околната среда (екологичните фактори) са разнообразни, имат различно естество и специфично действие. Разграничават се следните групи фактори на околната среда:

1. Абиотични (фактори от неживата природа):

а) климатични - светлинни условия, температурни условия и др.;

б) едафични (локални) - водоснабдяване, тип почва, терен;

в) орографски - въздушни (вятърни) и водни течения.

2. Биотичните фактори са всички форми на влияние на живите организми един върху друг:

Растения Растения. Растения Животни. Растения Гъби. Растителни микроорганизми. Животни Животни. Животни Гъби. Животни Микроорганизми. Гъби Гъби. Гъбички Микроорганизми. Микроорганизми Микроорганизми.

3. Антропогенните фактори са всички форми на дейност на човешкото общество, които водят до промени в местообитанията на други видове или пряко засягат живота им. Въздействието на тази група фактори на околната среда бързо нараства от година на година.

Видове въздействие на факторите на околната среда върху организмите. Факторите на околната среда оказват различно въздействие върху живите организми. Те могат да бъдат:

Стимули, които допринасят за появата на адаптивни физиологични и биохимични промени (хибернация, фотопериодизъм);

Ограничители, които променят географското разпространение на организмите поради невъзможността за съществуване при дадени условия;

Модификатори, които предизвикват морфологични и анатомични промени в организмите;

Сигнали, показващи промени в други фактори на околната среда.

Общи модели на действие на факторите на околната среда:

Поради изключителното разнообразие от фактори на околната среда, различните видове организми, изпитвайки тяхното влияние, реагират на него по различен начин, но е възможно да се идентифицират редица общи закони (модели) на действието на факторите на околната среда. Нека разгледаме някои от тях.

1. Закон за оптимума

2. Законът за екологичната индивидуалност на видовете

3. Закон за ограничаващия (ограничаващ) фактор

4. Законът за двусмисленото действие

3. Модели на действие на факторите на околната среда върху организмите

1) Оптимално правило. За екосистема, организъм или определен етап от него

развитие има диапазон от най-благоприятната стойност на фактора. Където

факторите са благоприятни, гъстотата на населението е максимална. 2) Толерантност.

Тези характеристики зависят от средата, в която живеят организмите. Ако тя

стабилен по свой начин

твоето има по-голям шанс организмите да оцелеят.

3) Правило за взаимодействие на факторите. Някои фактори могат да подобрят или

смекчаване на ефекта от други фактори.

4) Правило на ограничаващите фактори. Фактор, който е в дефицит или

излишъкът се отразява негативно на организмите и ограничава възможността за проявление. сила

действието на други фактори. 5) Фотопериодизъм. При фотопериодизъм

разберете реакцията на тялото към продължителността на деня. Реакция на промени в светлината.

6) Адаптиране към ритъма на природните явления. Адаптиране към ежедневни и

сезонни ритми, приливни явления, ритми на слънчева активност,

лунни фази и други явления, които се повтарят със строга честота.

Ек. валентност (пластичност) – способност за орг. адаптират се към деп. фактори на околната среда заобикаляща среда.

Модели на действие на факторите на околната среда върху живите организми.

Фактори на околната среда и тяхната класификация. Всички организми са потенциално способни на неограничено размножаване и разпръскване: дори видове, водещи привързан начин на живот, имат поне една фаза на развитие, в която са способни на активно или пасивно разпръскване. Но в същото време видовият състав на организмите, живеещи в различни климатични зони, не се смесва: всеки от тях се характеризира с определен набор от видове животни, растения и гъби. Това се обяснява с ограничаването на прекомерното размножаване и разпръскването на организмите от определени географски бариери (морета, планински вериги, пустини и др.), климатични фактори (температура, влажност и др.), както и взаимоотношения между отделните видове.

В зависимост от характера и особеностите на действие факторите на околната среда се делят на абиотични, биотични и антропогенни (антропни).

Абиотичните фактори са компоненти и свойства на неживата природа, които пряко или косвено влияят върху отделните организми и техните групи (температура, светлина, влажност, газов състав на въздуха, налягане, солев състав на водата и др.).

Отделна група фактори на околната среда включва различни форми на икономическа дейност на човека, които променят състоянието на местообитанията на различни видове живи същества, включително самите хора (антропогенни фактори). За сравнително краткия период на съществуване на човека като биологичен вид дейността му коренно промени облика на нашата планета и това въздействие върху природата се увеличава всяка година. Интензивността на действието на някои фактори на околната среда може да остане относително стабилна за дълги исторически периоди от развитието на биосферата (например слънчева радиация, гравитация, солен състав на морската вода, газов състав на атмосферата и др.). Повечето от тях са с променлив интензитет (температура, влажност и др.). Степента на променливост на всеки фактор на околната среда зависи от характеристиките на местообитанието на организмите. Например, температурата на повърхността на почвата може да варира значително в зависимост от времето на годината или деня, времето и т.н., докато в резервоари на дълбочина повече от няколко метра почти няма температурни разлики.

Промените във факторите на околната среда могат да бъдат:

Периодични, в зависимост от времето на деня, времето от годината, положението на Луната спрямо Земята и др.;

Непериодични, например вулканични изригвания, земетресения, урагани и др.;

Насочени към значителни исторически периоди от време, например промени в климата на Земята, свързани с преразпределение на съотношението на земните площи и Световния океан.

Всеки от живите организми постоянно се адаптира към целия комплекс от фактори на околната среда, тоест към местообитанието, регулирайки жизнените процеси в съответствие с промените в тези фактори. Местообитанието е набор от условия, при които живеят определени индивиди, популации или групи от организми.

Модели на влияние на факторите на околната среда върху живите организми. Въпреки факта, че факторите на околната среда са много разнообразни и различни по природа, се отбелязват някои модели на тяхното влияние върху живите организми, както и реакциите на организмите към действието на тези фактори. Приспособленията на организмите към условията на средата се наричат ​​адаптации. Те се произвеждат на всички нива на организация на живата материя: от молекулярно до биогеоценотично. Адаптациите не са постоянни, тъй като те се променят в хода на историческото развитие на отделните видове в зависимост от промените в интензивността на факторите на средата. Всеки вид организъм е адаптиран към определени условия на живот по специален начин: няма два близки вида, които да са сходни в своите адаптации (правилото на екологичната индивидуалност). Така къртицата (серия Насекомоядни) и къртицата (серия Гризачи) са адаптирани да съществуват в почвата. Но къртицата копае проходи с помощта на предните си крайници, а къртицата копае с резците си, изхвърляйки пръстта с главата си.

Добрата адаптация на организмите към определен фактор не означава същата адаптация към други (правилото за относителна независимост на адаптацията). Например лишеите, които могат да се установят върху субстрати, бедни на органични вещества (като скали) и да издържат на сухи периоди, са много чувствителни към замърсяването на въздуха.

Съществува и законът на оптимума: всеки фактор има положителен ефект върху тялото само в определени граници. Интензивността на въздействието на фактор на околната среда, който е благоприятен за организми от определен тип, се нарича оптимална зона. Колкото повече интензитетът на действие на даден фактор на околната среда се отклонява от оптималния в една или друга посока, толкова по-изразен ще бъде неговият инхибиращ ефект върху организмите (зона на песимум). Интензивността на въздействието на фактор на околната среда, поради което съществуването на организмите става невъзможно, се нарича горна и долна граница на издръжливост (критични точки на максимум и минимум). Разстоянието между границите на издръжливост определя екологичната валентност на определен вид спрямо определен фактор. Следователно валентността на околната среда е диапазонът на интензивност на въздействието на фактор на околната среда, в който е възможно съществуването на определен вид.

Широката екологична валентност на индивиди от определен вид по отношение на специфичен фактор на околната среда се обозначава с префикса „eur-“. По този начин арктическите лисици се класифицират като евритермни животни, тъй като могат да издържат на значителни температурни колебания (в рамките на 80 ° C). Някои безгръбначни (гъби, серпентини, бодлокожи) принадлежат към еврибатерни организми и следователно се заселват от крайбрежната зона на големи дълбочини, издържайки на значителни колебания в налягането. Видовете, които могат да живеят в широк диапазон от колебания на различни фактори на околната среда, се наричат ​​eurybiontnyms , Тясната екологична валентност, тоест неспособността да издържат на значителни промени в определен фактор на околната среда, се обозначава с префикса „стенотермичен“ (например стенотермичен , стенобионтен и др.).

Оптимумът и границите на издръжливостта на организма спрямо определен фактор зависят от интензивността на действието на другите. Например, при сухо, безветрено време е по-лесно да издържате на ниски температури. Така че оптимумът и границите на издръжливост на организмите по отношение на всеки фактор на околната среда могат да се изместят в определена посока в зависимост от силата и в каква комбинация действат други фактори (феноменът на взаимодействие на факторите на околната среда).

Но взаимното компенсиране на жизненоважни фактори на околната среда има определени граници и никой не може да бъде заменен с друг: ако интензивността на действието на поне един фактор надхвърли границите на издръжливостта, съществуването на вида става невъзможно, въпреки оптималната интензивност на действието на другите. По този начин липсата на влага инхибира процеса на фотосинтеза дори при оптимално осветление и концентрация на CO2 в атмосферата.

Фактор, чиято интензивност на действие надхвърля границите на издръжливост, се нарича ограничаващ. Лимитиращите фактори определят територията на разпространение на даден вид (ареал). Например разпространението на много животински видове на север се затруднява от липсата на топлина и светлина, а на юг от подобна липса на влага.

По този начин присъствието и просперитета на определен вид в дадено местообитание се определя от взаимодействието му с цял набор от фактори на околната среда. Недостатъчната или прекомерната интензивност на действие на някой от тях прави невъзможно просперитета и самото съществуване на отделните видове.

Факторите на околната среда са всички компоненти на околната среда, които влияят на живите организми и техните групи; делят се на абиотични (компоненти на неживата природа), биотични (различни форми на взаимодействие между организмите) и антропогенни (различни форми на стопанска дейност на човека).

Приспособленията на организмите към условията на средата се наричат ​​адаптации.

Всеки фактор на околната среда има само определени граници на положително въздействие върху организмите (законът на оптимума). Границите на интензивността на действие на даден фактор, при които съществуването на организмите става невъзможно, се наричат ​​горна и долна граница на издръжливост.

Оптимумът и границите на издръжливост на организмите по отношение на всеки фактор на околната среда могат да варират в определена посока в зависимост от интензивността и в каква комбинация действат други фактори на околната среда (феноменът на взаимодействие на факторите на околната среда). Но тяхната взаимна компенсация е ограничена: нито един жизненоважен фактор не може да бъде заменен с други. Фактор на околната среда, който надхвърля границите на издръжливост, се нарича ограничаващ, той определя обхвата на определен вид.

екологична пластичност на организмите

Екологичната пластичност на организмите (екологична валентност) е степента на адаптивност на вида към промените във факторите на околната среда. Изразява се чрез диапазона от стойности на факторите на околната среда, в рамките на които даден вид поддържа нормална жизнена активност. Колкото по-широк е диапазонът, толкова по-голяма е екологичната пластичност.

Видовете, които могат да съществуват с малки отклонения на фактора от оптимума, се наричат ​​високоспециализирани, а видовете, които могат да издържат на значителни промени във фактора, се наричат ​​широко адаптирани.

Екологичната пластичност може да се разглежда както по отношение на отделен фактор, така и по отношение на комплекс от фактори на околната среда. Способността на видовете да понасят значителни промени в определени фактори се обозначава със съответния термин с префикса „всеки“:

Евритермичен (пластичен към температура)

Eurygolinaceae (соленост на водата)

Еврифотичен (пластичен към светлина)

Eurygygric (пластмаса до влага)

Евриой (пластмаса към местообитание)

Еврифаг (пластмаса към храна).

Видовете, адаптирани към леки промени в този фактор, се обозначават с термина с представката „стено“. Тези префикси се използват за изразяване на относителната степен на толерантност (например при стенотермни видове екологичният температурен оптимум и песимум са близки).

Видове, които имат широка екологична пластичност по отношение на комплекс от фактори на околната среда, са еврибионти; видовете с ниска индивидуална адаптивност са стенобионти. Еврибионтизмът и истенобионтизмът характеризират различни видове адаптация на организмите към оцеляване. Ако еврибионтите се развиват дълго време при добри условия, тогава те могат да загубят екологична пластичност и да развият чертите на стенобионтите. Видовете, които съществуват със значителни флуктуации на фактора, придобиват повишена екологична пластичност и стават еврибионти.

Например във водната среда има повече стенобионти, тъй като нейните свойства са относително стабилни и амплитудите на колебанията на отделните фактори са малки. В по-динамична въздушно-земна среда преобладават еврибионтите. Топлокръвните животни имат по-широка екологична валентност от студенокръвните животни. Младите и старите организми са склонни да изискват по-еднакви условия на околната среда.

Еврибионтите са широко разпространени, а стенобионтизмът стеснява ареалите им; но в някои случаи, поради високата си специализация, стенобионтите притежават огромни територии. Например рибоядната птица скопа е типичен стенофаг, но по отношение на други фактори на околната среда е еврибионт. В търсене на необходимата храна, птицата е в състояние да лети на дълги разстояния, така че заема значителен обхват.

Пластичността е способността на организма да съществува в определен диапазон от стойности на фактори на околната среда. Пластичността се определя от нормата на реакцията.

Според степента на пластичност по отношение на отделните фактори всички видове се разделят на три групи:

Стенотопите са видове, които могат да съществуват в тесен диапазон от стойности на фактори на околната среда. Например повечето растения от влажни екваториални гори.

Евритопите са широко гъвкави видове, способни да колонизират различни местообитания, например всички космополитни видове.

Мезотопите заемат междинно положение между стенотопи и евритопи.

Трябва да се помни, че един вид може да бъде например стенотопен според един фактор и евритопен според друг и обратно. Например, човек е евритоп по отношение на температурата на въздуха, но стенотоп по отношение на съдържанието на кислород в него.

1. Абиотични фактори. Тази категория фактори включва всички физични и химични характеристики на околната среда. Това са светлина и температура, влажност и налягане, химичния състав на водата, атмосферата и почвата, естеството на релефа и състава на скалите и условията на вятъра. Най-мощната група фактори се обединява като климатичнифактори. Те зависят от географската ширина и положението на континентите. Има много вторични фактори. Географската ширина оказва най-голямо влияние върху температурата и фотопериода. Разположението на континентите е причина за сухотата или влажността на климата. Вътрешните райони са по-сухи от периферните, което значително влияе върху диференциацията на животните и растенията на континентите. Вятърният режим, като един от компонентите на климатичния фактор, играе изключително важна роля при формирането на жизнените форми на растенията.

Глобалният климат е климатът на планетата, който определя функционирането и Биоразнообразие на биосферата. Регионалният климат е климатът на континентите и океаните, както и техните големи топографски подразделения. Местен климат – климат на подчиненителандшафтно-регионални социално-географски структури: климат на Владивосток, климат на басейна на река Партизанская. Микроклимат (под камък, извън камък, горичка, поляна).

Най-важните климатични фактори: светлина, температура, влажност.

Светлинае най-важният източник на енергия на нашата планета. Ако за животните светлината отстъпва по значение на температурата и влажността, то за фотосинтезиращите растения тя е най-важна.

Основният източник на светлина е Слънцето. Основните свойства на лъчистата енергия като фактор на околната среда се определят от дължината на вълната. Радиацията включва видима светлина, ултравиолетови и инфрачервени лъчи, радиовълни и проникваща радиация.

Оранжево-червените, синьо-виолетовите и ултравиолетовите лъчи са важни за растенията. Жълто-зелените лъчи се отразяват от растенията или се абсорбират в малки количества. Отразените лъчи придават на растенията техния зелен цвят. Ултравиолетовите лъчи имат химичен ефект върху живите организми (променят скоростта и посоката на биохимичните реакции), а инфрачервените лъчи имат термичен ефект.

Много растения имат фототропна реакция към светлина. Тропизъм– това е насоченото движение и ориентация на растенията, например слънчогледът „следва“ слънцето.

В допълнение към качеството на светлинните лъчи, голямо значение има и количеството светлина, което пада върху растението. Интензитетът на осветеност зависи от географската ширина на района, сезона, времето на деня, облачността и местната запрашеност на атмосферата. Зависимостта на топлинната енергия от географската ширина показва, че светлината е един от климатичните фактори.

Животът на много растения зависи от фотопериода. Денят отстъпва място на нощта и растенията спират да синтезират хлорофил. Полярният ден се заменя с полярна нощ и растенията и много животни спират да функционират активно и замръзват (хибернация).

По отношение на светлината растенията се делят на три групи: светлолюбиви, сенколюбиви и сенкоиздръжливи. СветлолюбивТе могат да се развиват нормално само при достатъчно осветление, не понасят или не понасят дори леко затъмняване. Сенколюбивсреща се само в сенчести зони и никога не се среща при условия на силна светлина. Устойчив на сянкарастенията се характеризират с широка екологична амплитуда по отношение на светлинния фактор.

температурае един от най-важните климатични фактори. От него зависят нивото и интензивността на метаболизма, фотосинтезата и други биохимични и физиологични процеси.

Животът на земята съществува в широк диапазон от температури. Най-приемливият температурен диапазон за живот е от 0 0 до 50 0 C. За повечето организми това са смъртоносни температури. Изключения: много северни животни, където има смяна на сезоните, могат да издържат на зимни температури под нулата. Растенията са в състояние да понасят минусови зимни температури, когато активната им дейност спре. При експериментални условия някои семена, спори и цветен прашец на растения, нематоди, ротифери, протозойни цисти понасят температури от -190 0 C и дори - 273 0 C. Но все пак по-голямата част от живите същества могат да живеят при температури между 0 и 50 0 С. Това се определя от свойствата на протеините и ензимната активност. Една от адаптациите за издържане на неблагоприятни температури е анабиоза– спиране на жизнените процеси в организма.

Напротив, в горещите страни сравнително високите температури са норма. Известни са редица микроорганизми, които могат да живеят в източници с температура над 70 0 С. Спорите на някои бактерии могат да издържат на краткотрайно нагряване до 160-180 0 С.

Евритермни и стенотермни организми– организми, чието функциониране е свързано съответно с широки и тесни температурни градиенти. Абисалната среда (0˚) е най-постоянната среда.

Биогеографско райониране(арктически, бореален, субтропичен и тропически пояси) до голяма степен определя състава на биоценозите и екосистемите. Аналог на климатичното разпределение на базата на географската ширина могат да бъдат планинските зони.

Въз основа на връзката между телесната температура на животното и температурата на околната среда организмите се разделят на:

– пойкилотермиченорганизмите са студеноводни с променливи температури. Температурата на тялото се доближава до температурата на околната среда;

– хомеотермичен– топлокръвни организми с относително постоянна вътрешна температура. Тези организми имат големи предимства при използването на околната среда.

Във връзка с температурния фактор видовете се разделят на следните екологични групи:

видове, които предпочитат студ са криофилиИ криофити.

принадлежат видове с оптимална активност в зоната на високи температури термофилиИ термофити.

Влажност. Всички биохимични процеси в организмите протичат във водна среда. Водата е необходима за поддържане на структурната цялост на клетките в цялото тяло. Той участва пряко в процеса на образуване на първичните продукти на фотосинтезата.

Влажността се определя от количеството на валежите. Разпределението на валежите зависи от географската ширина, близостта на големи водни басейни и релефа. Количеството на валежите е неравномерно разпределено през годината. Освен това е необходимо да се вземе предвид естеството на валежите. Лятният дъждец овлажнява почвата по-добре от дъжда, носейки потоци вода, които нямат време да попият в почвата.

Растенията, живеещи в райони с различна наличност на влага, се адаптират по различен начин към липса или излишък на влага. Регулирането на водния баланс в тялото на растенията в сухите райони се извършва поради развитието на мощна коренова система и всмукателната сила на кореновите клетки, както и намаляване на повърхността на изпаряване. Много растения отделят листа и дори цели издънки (саксаул) по време на сухия период; понякога се наблюдава частично или дори пълно намаляване на листата. Своеобразна адаптация към сух климат е ритъмът на развитие на някои растения. Така ефемерите, използвайки пролетна влага, успяват за много кратко време (15-20 дни) да покълнат, да се разлистят, да цъфтят и да образуват плодове и семена; с настъпването на суша те умират. Способността на много растения да натрупват влага във вегетативните си органи - листа, стъбла, корени - също помага да издържат на суша..

Във връзка с влажността се разграничават следните екологични групи растения. Хидрофити, или хидробионти, са растения, за които водата е жизнена среда.

Хигрофити- растения, живеещи на места, където въздухът е наситен с водна пара и почвата съдържа много капково-течна влага - в наводнени ливади, блата, във влажни сенчести места в горите, по бреговете на реки и езера. Хигрофитите изпаряват много влага поради устицата, които често са разположени от двете страни на листа. Корените са слабо разклонени, листата са едри.

Мезофити– растения от умерено влажни местообитания. Те включват ливадни треви, всички широколистни дървета, много полски култури, зеленчуци, плодове и плодове. Имат добре развита коренова система, големи листа с устицата от едната страна.

Ксерофити- растения, които са се адаптирали към живот в места със сух климат. Те са често срещани в степи, пустини и полупустини. Ксерофитите се делят на две групи: сукуленти и склерофити.

Сукуленти(от лат. сукулентус- сочни, дебели, дебели) са многогодишни растения със сочни месести стъбла или листа, в които се съхранява вода.

Склерофити(от гръцки склероза– твърди, сухи) – това са власатка, перушина, саксаул и други растения. Листата и стъблата им не съдържат запас от вода, изглеждат доста сухи, поради голямото количество механична тъкан, листата им са твърди и жилави.

Други фактори също могат да бъдат важни за разпространението на растенията, напр. природа и свойства на почвата. По този начин има растения, за които определящият екологичен фактор е съдържанието на сол в почвата. Това халофити. Специална група се състои от любители на варовити почви - калцифили. Същите „свързани с почвата“ видове са растения, които живеят на почви, съдържащи тежки метали.

Факторите на околната среда, които влияят върху живота и разпространението на организмите, включват също състава и движението на въздуха, естеството на релефа и много, много други.

В основата на вътревидовата селекция е вътревидовата борба. Ето защо, както вярваше Чарлз Дарвин, се раждат повече млади организми, отколкото достигат зряла възраст. В същото време преобладаването на броя на родените организми над броя на организмите, оцелели до зрялост, компенсира високата смъртност в ранните етапи на развитие. Следователно, както отбелязва S.A. Северцов, големината на плодовитостта е свързана с устойчивостта на вида.

По този начин вътревидовите взаимоотношения са насочени към размножаването и разпространението на вида.

В света на животните и растенията има голям брой устройства, които улесняват контакта между индивидите или, обратно, предотвратяват техния сблъсък. Такива взаимни адаптации в рамките на един вид бяха наречени S.A. Северцов конгруенции . По този начин, в резултат на взаимни адаптации, индивидите имат характерна морфология, екология и поведение, които осигуряват срещата на половете, успешно чифтосване, размножаване и отглеждане на потомство. Установени са пет групи конгруенции:

– ембриони или ларви и родителски индивиди (торбести);

– индивиди от различен пол (генитален апарат на мъже и жени);

– лица от един и същи пол, предимно мъжки (рога и зъби на мъжки, използвани в битки за женската);

– братя и сестри от едно поколение във връзка със стадния начин на живот (петна, улесняващи ориентацията при бягство);

– полиморфни индивиди при колониалните насекоми (специализация на индивидите за изпълнение на определени функции).

Целостта на вида се изразява и в единството на гнездовата популация, еднородността на нейния химичен състав и единството на въздействието й върху околната среда.

Канибализъм– този тип вътрешновидови взаимоотношения не са необичайни в потомствата на хищни птици и животни. Най-слабите обикновено се унищожават от по-силните, а понякога и от родителите си.

Самооттичане растителни популации. Вътрешновидовата конкуренция влияе върху растежа и разпределението на биомасата в растителните популации. Тъй като индивидите растат, те се увеличават по размер, нуждите им нарастват и в резултат на това нараства конкуренцията между тях, което води до смърт. Броят на оцелелите индивиди и темпът на растеж зависи от гъстотата на популацията. Постепенното намаляване на плътността на нарастващите индивиди се нарича самоизтъняване.

Подобно явление се наблюдава и в горските насаждения.

Междувидови взаимоотношения. Най-важните и често срещани форми и видове междувидови взаимоотношения могат да бъдат наречени:

Конкуренция. Този тип отношения определят Правилото на Гаузе. Според това правило два вида не могат едновременно да заемат една и съща екологична ниша и следователно непременно да се изместват един друг. Например смърчът измества брезата.

Алелопатия- това е химическият ефект на едни растения върху други чрез отделяне на летливи вещества. Носители на алелопатично действие са активните вещества - Колин. Поради влиянието на тези вещества, почвата може да бъде отровена, естеството на много физиологични процеси може да се промени и в същото време растенията се разпознават чрез химически сигнали.

Мутуализъм– изключителна степен на асоциация между видовете, при която всеки се възползва от асоциацията си с другия. Например растения и азотфиксиращи бактерии; шапка гъби и корени на дървета.

Коменсализъм– форма на симбиоза, при която единият от партньорите (коменсал) използва другия (собственика) за регулиране на контактите си с външната среда, но не влиза в близки отношения с него. Коменсализмът е широко развит в екосистемите на кораловия риф - това е жилище, защита (пипалата на морските анемони защитават рибата), живот в тялото на други организми или на повърхността му (епифити).

Хищничество- това е начин за получаване на храна от животни (по-рядко растения), при който те хващат, убиват и ядат други животни. Хищничеството се среща при почти всички видове животни. По време на еволюцията хищниците имат добре развита нервна система и сетивни органи, които им позволяват да откриват и разпознават плячка, както и средства за улавяне, убиване, изяждане и смилане на плячка (остри прибиращи се нокти при котки, отровни жлези на много паякообразни, жилещи клетки на морски анемонии, ензими, които разграждат протеини и други). Еволюцията на хищници и плячка се случва в тандем. По време на този процес хищниците подобряват методите си за атака, а жертвите подобряват методите си за защита.

Идентифицирането на ограничаващите фактори е от голямо практическо значение. Предимно за отглеждане на култури: прилагане на необходимите торове, варуване на почви, мелиорация и др. ви позволяват да увеличите производителността, да увеличите плодородието на почвата и да подобрите съществуването на култивирани растения.

1. Какво означават представките „еври” и „стено” в името на вида? Дайте примери за еврибионти и стенобионти.

Широка гама толерантност на видоветепо отношение на абиотичните фактори на околната среда, те се обозначават чрез добавяне на префикс към името на фактора "всеки. Неспособността да се толерират значителни колебания във факторите или ниска граница на издръжливост се характеризира с префикса "стено", например, стенотермични животни. Малките промени в температурата имат малък ефект върху евритермните организми и могат да бъдат пагубни за стенотермните организми. Вид, адаптиран към ниски температури е криофилен(от гръцки krios - студ), и до високи температури - топлолюбив.Подобни модели се прилагат и за други фактори. Растенията могат да бъдат хидрофилен, т.е. взискателни към водата и ксерофилен(сухоустойчив).

Във връзка със съдържанието солив местообитанието разграничават евригали и стеногали (от гръцки галс - сол), до осветление –еврифоти и стенофоти, във връзка с до киселинността на околната среда– еврийонни и стенойонни видове.

Тъй като еврибионтизмът дава възможност за заселване на различни местообитания, а стенобионтизмът рязко стеснява кръга от места, подходящи за вида, тези 2 групи често се наричат еври – и стенобионти. Много сухоземни животни, живеещи в континентален климат, са в състояние да издържат на значителни колебания в температурата, влажността и слънчевата радиация.

Стенобионтите включват- орхидеи, пъстърва, далекоизточна лещарка, дълбоководни риби).

Наричат ​​се животни, които са стенобионти по отношение на няколко фактора едновременно стенобионти в широкия смисъл на думата (риби, които живеят в планински реки и потоци, не могат да понасят твърде високи температури и ниски нива на кислород, обитатели на влажните тропици, неадаптирани към ниски температури и ниска влажност на въздуха).

Еврибионтите включватКолорадски бръмбар, мишка, плъхове, вълци, хлебарки, тръстика, метличина.

1. Адаптация на живите организми към факторите на околната среда. Видове адаптация.

адаптация (от лат. адаптация - адаптация ) - това е еволюционна адаптация на организмите от околната среда, изразяваща се в промени в техните външни и вътрешни характеристики.

Индивидите, които по някаква причина са загубили способността си да се адаптират, в условията на промени в режимите на факторите на околната среда, са обречени на елиминиране, т.е. до изчезване.

Видове адаптация: морфологична, физиологична и поведенческа адаптация.

Морфологията еизучаването на външните форми на организмите и техните части.

1.Морфологична адаптация- това е адаптация, проявяваща се в адаптация към бързо плуване при водни животни, за оцеляване при условия на високи температури и липса на влага - при кактуси и други сукуленти.

2.Физиологични адаптациисе крият в особеностите на ензимния набор в храносмилателния тракт на животните, обусловени от състава на храната. Например обитателите на сухите пустини могат да задоволят нуждите си от влага чрез биохимично окисление на мазнините.

3.Поведенчески (етологични) адаптациисе появяват в голямо разнообразие от форми. Например, има форми на адаптивно поведение на животните, насочени към осигуряване на оптимален топлообмен с околната среда. Адаптивното поведение може да се прояви в създаването на убежища, движения в посока на по-благоприятни, предпочитани температурни условия и избор на места с оптимална влажност или светлина. Много безгръбначни се характеризират със селективно отношение към светлината, което се проявява в подходи или разстояния от източника (такси). Известни са ежедневни и сезонни движения на бозайници и птици, включително миграции и полети, както и междуконтинентални движения на риби.

Адаптивното поведение може да се прояви при хищници по време на лов (проследяване и преследване на плячка) и при техните жертви (крие се, обърква следата). Поведението на животните по време на брачния период и по време на храненето на потомството е изключително специфично.

Има два вида адаптация към външни фактори. Пасивен начин на адаптация– тази адаптация според типа толерантност (толерантност, издръжливост) се състои в появата на определена степен на устойчивост към даден фактор, способността да се поддържат функции, когато силата на неговото влияние се промени.. Този тип адаптация се формира като характерно видово свойство и се реализира на клетъчно-тъканно ниво. Вторият тип устройство е активен. В този случай тялото, с помощта на специфични адаптивни механизми, компенсира промените, причинени от въздействащия фактор, така че вътрешната среда остава относително постоянна. Активните адаптации са адаптации от устойчив тип (резистентност), които поддържат хомеостазата на вътрешната среда на тялото. Пример за толерантен тип адаптация са пойкилосмотичните животни, пример за резистентен тип са хомойосмотичните животни. .

1. Определете населението. Посочете основните групови характеристики на населението. Дайте примери за популации. Нарастващи, стабилни и умиращи популации.

Население- група индивиди от един и същи вид, взаимодействащи помежду си и обитаващи съвместно обща територия. Основните характеристики на населението са както следва:

1. Изобилие - общият брой на индивидите на определена територия.

2. Плътност на популацията - среден брой индивиди на единица площ или обем.

3. Плодовитост - броят на новите индивиди, появяващи се за единица време в резултат на размножаването.

4. Смъртност - броят на умрелите индивиди в популация за единица време.

5. Нарастването на населението е разликата между раждаемостта и смъртността.

6. Скорост на растеж - средно увеличение за единица време.

Популацията се характеризира с определена организация, разпределението на индивидите по територията, съотношението на групите по пол, възраст и поведенчески характеристики. Той се формира, от една страна, на базата на общите биологични свойства на вида, а от друга, под въздействието на абиотичните фактори на средата и популацията на други видове.

Структурата на населението е нестабилна. Растежът и развитието на организмите, раждането на нови, смъртта по различни причини, промените в условията на околната среда, увеличаването или намаляването на броя на враговете - всичко това води до промени в различни съотношения в популацията.

Увеличаване или нарастване на населението– това е популация, в която преобладават млади индивиди, такава популация нараства на брой или се внедрява в екосистемата (например страни от третия свят); По-често има превишаване на раждаемостта над смъртността и размерът на населението нараства до такава степен, че може да възникне избухване на масово размножаване. Това важи особено за малките животни.

С балансиран интензитет на раждаемост и смъртност, a стабилно население.В такава популация смъртността се компенсира от растеж и нейният брой, както и ареалът й се поддържат на същото ниво . Стабилно население –Това е популация, в която броят на индивидите от различни възрасти варира равномерно и има характер на нормално разпределение (като пример можем да посочим населението на западноевропейските страни).

Намаляващо (умиращо) населениее население, при което смъртността надвишава раждаемостта . Намаляваща или умираща популация е популация, в която преобладават по-възрастните индивиди. Пример е Русия през 90-те години на 20 век.

Той обаче също не може да се свива безкрайно.. При определено ниво на населението смъртността започва да намалява и плодовитостта започва да се увеличава . В крайна сметка намаляващото население, достигайки определен минимален размер, се превръща в своята противоположност - нарастващо население. Раждаемостта в такава популация постепенно нараства и в определен момент се изравнява със смъртността, тоест населението се стабилизира за кратък период от време. В намаляващите популации преобладават старите индивиди, които вече не могат да се размножават интензивно. Тази възрастова структура показва неблагоприятни условия.

1. Екологична ниша на организма, понятия и определения. Среда на живот. Взаимно подреждане на екологични ниши. Човешка екологична ниша.

Всеки вид животно, растение или микроб е способен да живее нормално, да се храни и да се възпроизвежда само там, където еволюцията го е „предписала“ в продължение на много хилядолетия, като се започне от неговите предци. За да обозначат това явление, биолозите са взели назаем термин от архитектурата - думата "ниша"и започнаха да казват, че всеки вид жив организъм заема своя екологична ниша в природата, уникална за него.

Екологична ниша на организма- това е съвкупността от всички негови изисквания към условията на околната среда (състав и режими на факторите на околната среда) и мястото, където тези изисквания са изпълнени, или целият набор от много биологични характеристики и физически параметри на околната среда, които определят условията на съществуване на даден вид, неговата трансформация на енергия, обмен на информация с околната среда и други подобни.

Концепцията за екологична ниша обикновено се използва, когато се използват връзките на екологично подобни видове, принадлежащи към едно и също трофично ниво. Терминът "екологична ниша" е предложен от J. Grinnell през 1917 гза характеризиране на пространственото разпределение на видовете, тоест екологичната ниша беше дефинирана като понятие, близко до местообитанието. К. Елтъндефинира екологична ниша като позиция на вид в общност, подчертавайки специалното значение на трофичните връзки. Нишата може да се представи като част от въображаемо многомерно пространство (хиперобем), чиито индивидуални измерения съответстват на факторите, необходими за вида. Колкото повече варира параметърът, т.е. Приспособимостта на един вид към конкретен фактор на околната среда, толкова по-широка е неговата ниша. Нишата може да се увеличи и в случай на отслабена конкуренция.

Местообитание на вида- това е физическото пространство, заето от вид, организъм, общност, то се определя от съвкупността от условия на абиотичната и биотичната среда, които осигуряват целия цикъл на развитие на индивиди от един и същи вид.

Местообитанието на вида може да се обозначи като „пространствена ниша“.

Нарича се функционалната позиция в общността, в пътищата за обработка на материя и енергия по време на хранене трофична ниша.

Образно казано, ако местообитанието е, така да се каже, адресът на организмите от даден вид, тогава трофичната ниша е професия, ролята на организма в неговото местообитание.

Комбинацията от тези и други параметри обикновено се нарича екологична ниша.

Екологична ниша(от френската ниша - вдлъбнатина в стената) - това място, заето от биологичен вид в биосферата, включва не само неговата позиция в пространството, но и мястото му в трофичните и други взаимодействия в общността, сякаш „професията“ на вида.

Фундаментална екологична ниша(потенциал) е екологична ниша, в която даден вид може да съществува при липса на конкуренция от други видове.

Реализирана екологична ниша (реална) –екологична ниша, част от фундаменталната (потенциална) ниша, която даден вид може да защити в конкуренция с други видове.

Въз основа на взаимното разположение нишите на двата вида се делят на три типа: несъседни екологични ниши; ниши се докосват, но не се припокриват; докосващи се и припокриващи се ниши.

Човекът е един от представителите на животинското царство, биологичен вид от класа на бозайниците. Въпреки факта, че има много специфични свойства (интелигентност, артикулирана реч, трудова дейност, биосоциалност и др.), Той не е загубил своята биологична същност и всички закони на екологията са валидни за него в същата степен, както и за други живи организми. . Човекът имасвой, присъщ само на него, екологична ниша.Пространството, в което е локализирана нишата на човек, е много ограничено. Като биологичен вид хората могат да живеят само в рамките на сушата на екваториалния пояс (тропици, субтропици), където е възникнало семейството на хоминидите.

1. Формулирайте основния закон на Гаузе. Какво е "форма на живот"? Какви екологични (или жизнени) форми се отличават сред обитателите на водната среда?

Както в растителния, така и в животинския свят междувидовата и вътревидовата конкуренция е много разпространена. Между тях има фундаментална разлика.

Правилото на Гаузе (или дори закон):два вида не могат едновременно да заемат една и съща екологична ниша и следователно непременно да се изместват един друг.

В един от експериментите Гауз отглежда два вида реснички - Paramecium caudatum и Paramecium aurelia. Те редовно получавали като храна вид бактерии, които не се възпроизвеждат в присъствието на парамеций. Ако всеки тип реснички се култивира отделно, тогава техните популации растат според типична сигмоидна крива (а). В този случай броят на парамециите се определя от количеството храна. Но когато те съществуват съвместно, paramecia започва да се конкурира и P. aurelia напълно заменя своя конкурент (b).

Ориз. Конкуренция между два тясно свързани вида реснички, заемащи обща екологична ниша. а – Paramecium caudatum; b – P. aurelia. 1. – в една култура; 2. – в смесена култура

Когато ресничките се отглеждат заедно, след известно време остава само един вид. В същото време ресничките не са атакували индивиди от друг вид и не са отделяли вредни вещества. Обяснението е, че изследваните видове са имали различна скорост на растеж. По-бързо размножаващите се видове печелят съревнованието за храна.

При размножаване P. caudatum и P. bursariaтакова изместване не е настъпило, и двата вида са били в равновесие, като вторият е концентриран на дъното и стените на съда, а първият в свободното пространство, т.е., в различна екологична ниша. Експериментите с други видове реснички демонстрираха модела на взаимоотношения между плячка и хищник.

Принцип на Gauseuxсе нарича принцип състезания по изключение. Този принцип води или до екологично разделяне на тясно свързани видове, или до намаляване на тяхната плътност, където те могат да съществуват съвместно. В резултат на конкуренцията един от видовете е изместен. Принципът на Гаузе играе огромна роля в развитието на концепцията за ниша и също така принуждава еколозите да търсят отговори на редица въпроси: Как съжителстват подобни видове? Колко големи трябва да са разликите между видовете, за да съществуват? Как може да се избегне конкурентното изключване?

Жизнена форма на вида –това е исторически развит комплекс от неговите биологични, физиологични и морфологични свойства, който определя определен отговор на въздействието на околната среда.

Сред обитателите на водната среда (хидробионти) класификацията разграничава следните форми на живот.

1.Neuston(от гръцки neuston - способен да плува) – колекция от морски и сладководни организми, които живеят близо до повърхността на водата , например ларви на комари, много протозои, водни щитовидни буболечки и сред растенията добре познатата водна леща.

2. Живее по-близо до повърхността на водата планктон.

Планктон(от гръцки planktos - реещ се) - плаващи организми, способни да извършват вертикални и хоризонтални движения главно в съответствие с движението на водните маси. Маркирайте фитопланктон- фотосинтезиращи свободно плаващи водорасли и зоопланктон- дребни ракообразни, ларви на мекотели и риби, медузи, малки риби.

3.Нектон(от гръцки nektos - плаващ) - свободно плаващи организми, способни на самостоятелно вертикално и хоризонтално движение. Нектонживее във водния стълб - това са риби, в моретата и океаните, земноводни, големи водни насекоми, ракообразни, също влечуги (морски змии и костенурки) и бозайници: китоподобни (делфини и китове) и перконоги (тюлени).

4. Перифитон(от гръцки peri - около, около, phyton - растение) - животни и растения, прикрепени към стъблата на висши растения и издигащи се над дъното (мекотели, ротифери, бриозои, хидра и др.).

5. Бентос (от гръцки бентос - дълбочина, дъно) - дънни организми, водещи прикрепен или свободен начин на живот, включително тези, живеещи в дебелината на дънния седимент. Това са предимно мекотели, някои по-ниски растения, пълзящи ларви на насекоми и червеи. Долният слой е обитаван от организми, които се хранят главно с разлагащи се отломки.

1. Какво е биоценоза, биогеоценоза, агроценоза? Структура на биогеоценозата. Кой е основателят на учението за биоценозата? Примери за биогеоценози.

Биоценоза(от гръцки koinos - общ bios - живот) е съобщество от взаимодействащи си живи организми, състоящо се от растения (фитоценоза), животни (зооценоза), микроорганизми (микробоценоза), пригодени за съвместен живот на дадена територия.

Понятието "биоценоза" -условно, тъй като организмите не могат да живеят извън околната среда, но е удобно да се използва в процеса на изучаване на екологичните връзки между организмите.В зависимост от района, отношението към човешката дейност, степента на наситеност, полезност и др. разграничават биоценози на земя, вода, естествени и антропогенни, наситени и ненаситени, пълни и непълни.

Биоценози, като популации -това е надорганизмово ниво на организация на живота, но от по-висок ранг.

Размерите на биоценотичните групи са различни- това са големи съобщества от възглавнички от лишеи върху стволове на дървета или гниещ пън, но те също са населението на степи, гори, пустини и др.

Общност от организми се нарича биоценоза и науката, която изучава общността от организми - биоценология.

В.Н. Сукачевтерминът е предложен (и общоприет) за обозначаване на общности биогеоценоза(от гръцки bios – живот, geo – земя, cenosis – общност) - Това е съвкупност от организми и природни феномени, характерни за дадена географска област.

Структурата на биогеоценозата включва два компонента биотичен –общност от живи растителни и животински организми (биоценоза) – и абиотични –набор от неживи фактори на околната среда (екотоп или биотоп).

пространствос повече или по-малко хомогенни условия, която заема една биоценоза, се нарича биотоп (topis - място) или екотоп.

Екотопвключва два основни компонента: климатик- климат във всичките му разнообразни проявления и едафотоп(от гръцки edaphos - почва) - почви, релеф, вода.

Биогеоценоза= биоценоза (фитоценоза+зооценоза+микробоценоза)+биотоп (климатоп+едафотоп).

Биогеоценози –това са естествени образувания (те съдържат елемента „гео“ - Земя ) .

Примери биогеоценозиможе да има езерце, ливада, смесена или едновидова гора. На ниво биогеоценоза всички процеси на трансформация на енергия и материя протичат в биосферата.

Агроценоза(от лат. agraris и гръц. koikos – общ) – съобщество от организми, създадено от човека и изкуствено поддържано от него с повишен добив (продуктивност) на един или повече избрани видове растения или животни.

Агроценозата се различава от биогеоценозатаглавни компоненти. Тя не може да съществува без човешка подкрепа, тъй като е изкуствено създадена биотична общност.

1. Понятието "екосистема". Три принципа на функциониране на екосистемата.

Екологична система- едно от най-важните понятия на екологията, съкратено екосистема.

Екосистема(от гръцки oikos - жилище и система) е всяка общност от живи същества заедно с тяхното местообитание, свързани вътрешно чрез сложна система от взаимоотношения.

Екосистема -Това са надорганични асоциации, включително организми и нежива (инертна) среда, които взаимодействат, без които е невъзможно да се поддържа живот на нашата планета. Това е общност от растителни и животински организми и неорганична среда.

Въз основа на взаимодействието на живите организми, които образуват екосистема помежду си и тяхното местообитание, във всяка екосистема се разграничават взаимозависими агрегати биотичен(живи организми) и абиотиченкомпоненти (инертна или нежива природа), както и фактори на околната среда (като слънчева радиация, влажност и температура, атмосферно налягане), антропогенни фактории други.

Към абиотичните компоненти на екосистемитеТе включват неорганични вещества - въглерод, азот, вода, атмосферен въглероден диоксид, минерали, органични вещества, намиращи се главно в почвата: протеини, въглехидрати, мазнини, хуминови вещества и др., които навлизат в почвата след смъртта на организмите.

Към биотичните компоненти на екосистематавключват производители, автотрофи (растения, хемосинтетици), консуматори (животни) и детритиви, разлагащи (животни, бактерии, гъби).

Казанска физиологична школа. Ф.В. Овсянников, Н.О. Ковалевски, Н.А. Миславски, А.В. Кибяков

Фактори на околната средае комплекс от условия на околната среда, засягащи живите организми. Разграничете неживи фактори— абиотични (климатични, едафични, орографски, хидрографски, химически, пирогенни), фактори на дивата природа— биотични (фитогенни и зоогенни) и антропогенни фактори (въздействие на човешката дейност). Ограничаващите фактори включват всички фактори, които ограничават растежа и развитието на организмите. Приспособяването на организма към околната среда се нарича адаптация. Външният вид на организма, отразяващ неговата адаптивност към условията на околната среда, се нарича форма на живот.

Концепцията за екологичните фактори на околната среда, тяхната класификация

Отделните компоненти на околната среда, които влияят на живите организми, на които те реагират с адаптивни реакции (адаптации), се наричат ​​фактори на околната среда или фактори на околната среда. С други думи се нарича комплексът от условия на околната среда, влияещи върху живота на организмите околната среда фактори на околната среда.

Всички фактори на околната среда са разделени на групи:

1. включват компоненти и явления от неживата природа, които пряко или косвено засягат живите организми. Сред многото абиотични фактори основна роля играят:

• климатични(слънчева радиация, светлина и светлинни условия, температура, влажност, валежи, вятър, атмосферно налягане и др.);
• едафичен(механична структура и химичен състав на почвата, влагоемкост, водни, въздушни и топлинни условия на почвата, киселинност, влажност, газов състав, ниво на подпочвените води и др.);
• орографски(релеф, изложение на склона, стръмност на склона, денивелация, надморска височина);
• хидрографски(прозрачност на водата, течливост, поток, температура, киселинност, газов състав, съдържание на минерални и органични вещества и др.);
• химически(газов състав на атмосферата, солев състав на водата);
• пирогенен(излагане на огън).

2. - съвкупността от взаимоотношения между живите организми, както и взаимното им влияние върху местообитанието. Ефектът на биотичните фактори може да бъде не само пряк, но и косвен, изразяващ се в корекция на абиотичните фактори (например промени в състава на почвата, микроклимата под горския навес и др.). Биотичните фактори включват:

• фитогенен(влиянието на растенията едно върху друго и върху околната среда);
• зоогенен(влиянието на животните едно върху друго и върху околната среда).

3. отразяват интензивното влияние на човека (пряко) или човешката дейност (непряко) върху околната среда и живите организми. Такива фактори включват всички форми на човешка дейност и човешкото общество, които водят до промени в природата като местообитание за други видове и пряко засягат техния живот. Всеки жив организъм се влияе от неживата природа, организми от други видове, включително и човека, и от своя страна оказва влияние върху всеки един от тези компоненти.

Въздействието на антропогенните фактори в природата може да бъде съзнателно, случайно или несъзнателно. Човекът, разоравайки девствени и угарни земи, създава земеделски земи, отглежда високопродуктивни и устойчиви на болести форми, разпространява едни видове и унищожава други. Тези влияния (съзнателни) често са отрицателни, например необмисленото преселване на много животни, растения, микроорганизми, хищническо унищожаване на редица видове, замърсяване на околната среда и др.

Биотичните фактори на околната среда се проявяват чрез взаимоотношенията на организмите, принадлежащи към една и съща общност. В природата много видове са тясно свързани помежду си и техните взаимоотношения помежду си като компоненти на околната среда могат да бъдат изключително сложни. Що се отнася до връзките между общността и околната неорганична среда, те винаги са двупосочни, реципрочни. По този начин природата на гората зависи от съответния тип почва, но самата почва до голяма степен се формира под влиянието на гората. По същия начин температурата, влажността и светлината в гората се определят от растителността, но преобладаващите климатични условия на свой ред влияят на общността от организми, живеещи в гората.

Въздействие на факторите на околната среда върху тялото

Въздействието на околната среда се възприема от организмите чрез факторите на околната среда, т.нар околната среда.Трябва да се отбележи, че факторът на околната среда е само променящ се елемент от средата, предизвиквайки в организмите, когато се промени отново, адаптивни екологични и физиологични реакции, които са наследствено фиксирани в процеса на еволюцията. Те се делят на абиотични, биотични и антропогенни (фиг. 1).

Те назовават цялата съвкупност от фактори в неорганичната среда, които влияят върху живота и разпространението на животните и растенията. Сред тях има: физични, химични и едафични.

Физически фактори -такива, чийто източник е физическо състояние или явление (механично, вълново и др.). Например, температура.

Химични фактори- тези, които произтичат от химическия състав на околната среда. Например солеността на водата, съдържанието на кислород и др.

Едафични (или почвени) факториса съвкупност от химични, физични и механични свойства на почвите и скалите, които влияят както на организмите, за които те са местообитание, така и на кореновата система на растенията. Например влиянието на хранителните вещества, влажността, структурата на почвата, съдържанието на хумус и др. върху растежа и развитието на растенията.

Ориз. 1. Схема на въздействието на местообитанието (средата) върху тялото

— фактори на човешката дейност, влияещи върху природната среда (хидросфера, ерозия на почвата, унищожаване на гори и др.).

Ограничаващи (ограничаващи) фактори на околната средаТова са фактори, които ограничават развитието на организмите поради липса или излишък на хранителни вещества спрямо необходимостта (оптимално съдържание).

По този начин, когато се отглеждат растения при различни температури, точката, в която се наблюдава максимален растеж, ще бъде оптимално.Целият температурен диапазон, от минимум до максимум, при който все още е възможен растеж, се нарича диапазон на стабилност (издръжливост),или толерантност.Ограничаващите го точки, т.е. максималните и минималните температури, подходящи за живот, са границите на стабилност. Между оптималната зона и границите на стабилност, приближавайки се до последната, растението изпитва нарастващ стрес, т.е. ние говорим за за зоните на стрес или зоните на потисничество,в границите на стабилност (фиг. 2). С напредване нагоре и надолу по скалата от оптимума стресът не само се засилва, но и когато се достигнат границите на съпротивителните сили на организма, настъпва неговата смърт.

Ориз. 2. Зависимост на действието на фактор на средата от неговата интензивност

Така за всеки вид растение или животно има оптимум, зони на стрес и граници на стабилност (или издръжливост) по отношение на всеки фактор на околната среда. Когато факторът е близо до границите на издръжливост, организмът обикновено може да съществува само за кратко време. В по-тесен диапазон от условия е възможно дългосрочно съществуване и растеж на индивидите. В още по-тесен диапазон се извършва размножаване и видът може да съществува неограничено време. Обикновено някъде в средата на обхвата на съпротивление има условия, които са най-благоприятни за живот, растеж и размножаване. Оптимални се наричат ​​тези условия, при които индивидите от даден вид са най-пригодни, т.е. оставят най-голям брой потомци. На практика е трудно да се идентифицират такива състояния, така че оптимумът обикновено се определя от индивидуалните жизнени показатели (скорост на растеж, степен на преживяемост и др.).

Адаптациясе състои в адаптиране на тялото към условията на околната среда.

Способността за адаптиране е едно от основните свойства на живота като цяло, осигурявайки възможността за неговото съществуване, способността на организмите да оцеляват и да се възпроизвеждат. Адаптациите се проявяват на различни нива - от биохимията на клетките и поведението на отделните организми до структурата и функционирането на съобществата и екологичните системи. Всички адаптации на организмите към съществуване в различни условия са разработени исторически. В резултат на това се формират групи от растения и животни, специфични за всяка географска зона.

Възможно е да има адаптации морфологичен,когато структурата на един организъм се променя до образуването на нов вид и физиологичен,когато настъпят промени във функционирането на тялото. Тясно свързана с морфологичните адаптации е адаптивното оцветяване на животните, способността да се променя в зависимост от светлината (камбала, хамелеон и др.).

Широко известни примери за физиологична адаптация са зимната хибернация на животните, сезонните миграции на птиците.

Много важни за организмите са поведенчески адаптации.Например, инстинктивното поведение определя действието на насекоми и низши гръбначни животни: риби, земноводни, влечуги, птици и др. Това поведение е генетично програмирано и се предава по наследство (вродено поведение). Това включва: метода за изграждане на гнездо при птици, чифтосване, отглеждане на потомство и др.

Има и придобита команда, получена от индивида в хода на неговия живот. образование(или изучаване на) -основният начин за предаване на придобито поведение от едно поколение на друго.

Способността на индивида да управлява когнитивните си способности, за да оцелее при неочаквани промени в околната среда е интелигентност.Ролята на ученето и интелигентността в поведението нараства с подобряването на нервната система - увеличаване на мозъчната кора. За хората това е определящият механизъм на еволюцията. Способността на видовете да се адаптират към определен набор от фактори на околната среда се обозначава с понятието екологична мистика на вида.

Комбинираният ефект на факторите на околната среда върху тялото

Факторите на околната среда обикновено действат не един по един, а комплексно. Ефектът на един фактор зависи от силата на влиянието на другите. Комбинацията от различни фактори има осезаемо влияние върху оптималните условия на живот на организма (виж фиг. 2). Действието на един фактор не замества действието на друг. Въпреки това, при комплексното влияние на околната среда, често може да се наблюдава „ефект на заместване“, който се проявява в сходството на резултатите от влиянието на различни фактори. По този начин светлината не може да бъде заменена с излишна топлина или изобилие от въглероден диоксид, но чрез повлияване на температурните промени е възможно да се спре, например, фотосинтезата на растенията.

При комплексното въздействие на околната среда влиянието на различните фактори върху организмите е неравномерно. Те могат да бъдат разделени на основни, съпътстващи и второстепенни. Водещите фактори са различни за различните организми, дори и да живеят на едно и също място. Ролята на водещ фактор в различни етапи от живота на организма може да играе един или друг елемент на околната среда. Така например в живота на много културни растения, като например житните, водещ фактор през периода на покълване е температурата, през периода на брашне и цъфтеж - влажността на почвата, а през периода на зреене - количеството хранителни вещества и влажността на въздуха. Ролята на водещия фактор може да се променя през различните периоди от годината.

Водещият фактор може да е различен за един и същ вид, живеещ в различни физически и географски условия.

Понятието водещи фактори не трябва да се бърка с понятието за. Фактор, чието ниво в качествено или количествено отношение (недостиг или излишък) се оказва близко до границите на издръжливост на даден организъм, наречена ограничаваща.Ефектът на ограничаващия фактор ще се прояви и в случай, че други фактори на околната среда са благоприятни или дори оптимални. Както водещите, така и вторичните фактори на околната среда могат да действат като ограничаващи фактори.

Концепцията за ограничаващи фактори е въведена през 1840 г. от химика 10. Liebig. Изследвайки влиянието на съдържанието на различни химични елементи в почвата върху растежа на растенията, той формулира принципа: „Веществото, което се намира в минимума, контролира добива и определя размера и стабилността на последния във времето.“ Този принцип е известен като закон на минимума на Либих.

Ограничаващият фактор може да бъде не само дефицит, както посочи Либих, но и излишък от фактори като например топлина, светлина и вода. Както беше отбелязано по-рано, организмите се характеризират с екологични минимуми и максимуми. Диапазонът между тези две стойности обикновено се нарича граници на стабилност или толерантност.

Като цяло, сложността на влиянието на факторите на околната среда върху тялото се отразява от закона на толерантността на В. Шелфорд: липсата или невъзможността за просперитет се определя от дефицит или, обратно, излишък на някой от редица фактори, чието ниво може да бъде близко до границите, поносими от даден организъм (1913). Тези две граници се наричат ​​граници на толерантност.

Проведени са множество изследвания върху „екологията на толерантността“, благодарение на които са станали известни границите на съществуване на много растения и животни. Такъв пример е въздействието на замърсителите на въздуха върху човешкия организъм (фиг. 3).

Ориз. 3. Влиянието на замърсителите на въздуха върху човешкия организъм. Max - максимална жизнена активност; Допълнителна - допустима жизнена активност; Opt е оптималната (не засягаща жизнената дейност) концентрация на вредно вещество; MPC е максимално допустимата концентрация на вещество, което не променя значително жизнената активност; Години - смъртоносна концентрация

Концентрацията на въздействащия фактор (вредно вещество) на фиг. 5.2 се обозначава със символа C. При стойности на концентрация C = C години, човек ще умре, но необратими промени в тялото му ще настъпят при значително по-ниски стойности на C = C MPC. Следователно обхватът на допустимото отклонение е ограничен точно от стойността C MPC = C limit. Следователно Cmax трябва да се определи експериментално за всеки замърсител или всяко вредно химическо съединение и неговата Cmax не трябва да бъде превишавана в конкретно местообитание (среда на живот).

За опазването на околната среда е важно горни граници на устойчивост на тялотокъм вредни вещества.

По този начин действителната концентрация на замърсителя C действителен не трябва да надвишава C максимално допустима концентрация (C fact ≤ C максимално допустима стойност = C lim).

Стойността на концепцията за ограничаващите фактори (Clim) е, че тя дава на еколога отправна точка при изучаване на сложни ситуации. Ако един организъм се характеризира с широк диапазон на толерантност към фактор, който е относително постоянен и той присъства в околната среда в умерени количества, тогава такъв фактор едва ли ще бъде ограничаващ. Напротив, ако е известно, че даден организъм има тесен диапазон на толерантност към някакъв променлив фактор, тогава именно този фактор заслужава внимателно проучване, тъй като може да бъде ограничаващ.