Adaptace těla na různé životní podmínky

Pojem adaptace – podmínky existence – technogenní podmínky – formy adaptace – fenotypová adaptace – krátkodobá a dlouhodobá adaptace – sociální podmínky adaptace člověka

Adaptace (z lat. adaptace- adaptovat, adaptovat) je soubor morfofyziologických, behaviorálních, populačních a dalších charakteristik druhu, poskytujících možnost existence v určitých podmínkách prostředí.

Pojem „adaptace“ zahrnuje:

– procesy, s jejichž pomocí se tělo přizpůsobuje prostředí;

– stav rovnováhy mezi organismem a prostředím;

– implementace normy reakce za specifických podmínek prostředí změnou fenotypu;

– výsledek evolučního procesu– adaptogeneze (výběr a fixace genů kódujících informaci o rozvinutých změnách).

Fenomén biologické adaptace je vlastní všem živým organismům, a zvláště tak vysoce organizovaným, jako jsou lidské bytosti. Podmínky pro existenci jakéhokoli živého organismu mohou být:

– adekvátní(ty, které v současnosti umožňují tělu provádět všechny životně důležité procesy v rámci normálních reakčních limitů);

- nedostačující(ty, které neodpovídají rozsahu vlastností organismu stanovenému reakční normou).

V adekvátních podmínkách tělo zažívá stav pohodlí, tzn. optimální úroveň provozu všech systémů. V neadekvátních podmínkách musí tělo zapnout další mechanismy k zajištění stavu stability (odolnosti) a aktivaci všech procesů. Tento stav se nazývá „napětí“. Pokud s pomocí napětí tělo nedosáhlo stavu stability, rozvíjí se stav „předchoroba“ a poté „nemoc“. Stavy pohodlí, napětí a adaptace představují stav zdraví (ale ne patologii); stav adaptace je normální fyziologická reakce.

Moderní antropogenní (technogenní) podmínky zahrnují zpravidla ne jeden nepříznivý faktor, ale celý komplex faktorů, kterým se tělo musí přizpůsobit. Proto musí být reakce těla nejen vícesložková, ale také integrovaná. Tato integrace je vytvořena propojenou a vzájemně závislou prací regulačních, energetických a nespecifických složek adaptace a tvoří adaptační strategie.

Adaptace je založena na řadě obecných vzorců reakcí v těle. V závislosti na tom, které systémy se podílejí na vytváření stavu adaptace a na rozsahu tohoto procesu, se rozlišují jeho dvě hlavní formy:

– evoluční(nebo genotypová) adaptace; tento proces je základem evoluce, protože stávající komplex dědičných charakteristik druhů se stává výchozím bodem pro změny způsobené podmínkami prostředí a fixované na úrovni genotypu; tento proces trvá tisíce a miliony let;

– fenotypové adaptace (vzniká při individuálním vývoji organismu, v důsledku čehož organismus získává odolnost vůči některým faktorům prostředí).

Fenotypová adaptace je také určována genetickým programem, ale ne ve formě předem naprogramované adaptace, ale ve formě reakční normy, tzn. rozsah metabolických procesů, potenciál pro zajištění reakce těla na změny podmínek prostředí. Zároveň takové potenciální příležitosti proměnit v reálné, tzn. zajištění reakce organismu na požadavky prostředí je rovněž nemožné bez aktivace genetického aparátu (zvýšení syntézy nukleových kyselin, proteinů a dalších sloučenin). Tento jev se nazývá strukturální stopa adaptace. Současně se také zvyšuje hmotnost membránových struktur odpovědných za vnímání signálu, transport iontů a dodávku energie. Po zániku faktoru prostředí se aktivita genetického aparátu snižuje a strukturální stopa adaptace mizí. To naznačuje, že při zajišťování stavu adaptace je klíčovým článkem vztah mezi funkcemi a genetickým aparátem. Je třeba také zdůraznit, že metabolické změny směřující k zajištění stavu fenotypové adaptace tvoří biochemická adaptační strategie, která je jednou z hlavních součástí celkové adaptační strategie.

Existují dvě formy fenotypové adaptace: krátkodobá (včetně okamžité, urgentní) a dlouhodobá (aklimatizace).

Krátkodobá (naléhavá) adaptace:

– nastává bezprostředně po působení podnětu;

– se provádí díky hotovým, dříve vytvořeným strukturám a fyziologickým mechanismům. To znamená, že: a) tělo má vždy určité množství rezervních strukturních prvků, například mitochondrie, lysozomy, ribozomy; b) práce buněk a tkání může být prováděna podle typu duplikace; c) existuje určité množství hotových látek: hormony, nukleové kyseliny, bílkoviny, ATP, enzymy, vitamíny atd.; jedná se o tzv strukturální adaptační rezerva, který může poskytnout okamžitou reakci. Vzhledem k tomu, že tato rezerva je malá, dochází k aktivitě těla na hranici fyziologických možností.

Pro naléhavou adaptaci:

– vedoucími faktory je aktivita nespecifických složek a tvorba stereotypní reakce bez ohledu na povahu podnětu;

– vzniká akutní adaptační syndrom (Hans Selye to nazval „stres“, což v překladu z angličtiny znamená „napětí“) v tomto případě:

Hypotalamo-hypofyzární systém je aktivován;

Zvyšuje se produkce adrenokortikotropního hormonu (ACTH);

Syntéza glukokortikoidů a adrenalinu nadledvinami je zvýšena;

Brzlík a slezina se zmenšují;

Energie a strukturální zdroje jsou mobilizovány;

Stavu adaptace je dosaženo rychle, ale bude stabilní pouze v případě, že faktor přestane působit; pokud faktor nadále funguje, adaptace se ukáže jako nedokonalá, protože rezervy jsou vyčerpány a je třeba je doplnit.

Naléhavá adaptace se projevuje generalizovanými motorickými reakcemi nebo emočním chováním (například útěk zvířete v reakci na bolest; zvýšení produkce tepla v reakci na chlad; zvýšení ztrát tepla v reakci na teplo; zvýšení plicní ventilace a minut objem v reakci na nedostatek kyslíku).

Dlouhodobá adaptace se rozvíjí na základě realizace stadia urgentní adaptace, kdy se aktivují systémy, které reagují na daný podnět, ale neposkytují stabilní stav, nebo pokud podnět dále působí.

Pro dlouhodobou adaptaci:

– vyšší regulační centra aktivují hormonální systém a do hry vstupují specifické adaptační složky;

– dochází k mobilizaci energie a strukturálních zdrojů těla; to je možné pouze s aktivací genetického aparátu, který zajišťuje zesílenou biosyntézu struktur na molekulární (indukce syntézy hormonů, enzymů, RNA, proteinů atd.), organoidní (biosyntéza a hyperplazie buněčných organel), buněčné (zvýšená buněčná reprodukce), tkáň a orgán (zvýšení počtu orgánů a tkáňových složek);

– biochemická strategie adaptace se uskutečňuje prostřednictvím syntézy potřebných látek, koordinace jejich množství a vzájemných přeměn;

– vedoucí roli v zajištění dlouhodobé adaptace hraje centrální nervový systém, hormonální systém a genetický aparát;

– výsledná strukturální stopa adaptace (v důsledku biogeneze struktur) postupně mizí, když ustává zesílená aktivita genetického aparátu; stavu stability je dosaženo díky existenci pozitivní a negativní zpětné vazby;

– výsledkem adaptačního procesu je dosažení stavu stability organismu, který poskytuje organismu možnost existence v nových podmínkách.

Pokud intenzita faktoru překročí adaptační schopnosti organismu a nenastane stav stability, pak organismus přechází do stavu vyčerpání (jeho struktury, systémy, funkce jsou vyčerpány); pak následuje stav před nemocí a nemocí.

Při probírání problematiky adaptačních rysů u člověka je nutné zdůraznit, že člověk má jak biologickou, tak sociální povahu. Proto jsou mechanismy pro dosažení stavu adaptace u lidí složitější než u jiných druhů živých bytostí. Na jedné straně má člověk jako biologická bytost všechny adaptační procesy určené normou reakce a zaměřené na dosažení stability organismu. Přitom lidské tělo, které v procesu evoluce dosáhlo nejvyšší specializace svých orgánů a systémů, nejvyšší úrovně vývoje nervové soustavy, je nejschopnější přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí. Sociální povaha člověka zároveň vytvořila řadu rysů adaptačních procesů, které jsou pro člověka jedinečné:

– počet antropogenních faktorů prostředí v posledních desetiletích prudce vzrostl, zatímco adaptační systémy vznikaly miliony let bez těchto faktorů nebo jejich výrazně nižší intenzity, a proto nejsou v moderních podmínkách prostředí dostatečně účinné;

– člověk je méně spjat s přírodou, méně na ní závislý; podléhá sociálním rytmům, své chování reguluje vědomím; někdy vědomě volí nevhodné chování;

– člověk má další (sociální) adaptační mechanismy (oblečení, obuv, bydlení, organizace práce, lékařství, tělesná výchova, umění atd.);

– druhý signalizační systém hraje vedoucí roli v lidské adaptaci.

Historie znalostí o životním prostředí sahá mnoho staletí zpět. Již primitivní lidé potřebovali mít určité znalosti o rostlinách a zvířatech, jejich způsobu života, vztazích mezi sebou a s prostředím. V rámci všeobecného rozvoje přírodních věd docházelo i ke kumulaci poznatků, které dnes patří do oblasti věd o životním prostředí. Ekologie se jako samostatná disciplína objevila v 19. století.

Termín Ekologie (z řeckého eko - dům, logos - vyučování) zavedl do vědy německý biolog Ernest Haeckel.

V roce 1866 ve své práci „Obecná morfologie organismů“ napsal, že se jedná o „...souhrn znalostí souvisejících s ekonomií přírody: studium celého souboru vztahů mezi živočichem a jeho prostředím, obojí organických. a anorganické, a především její přátelské či nepřátelské vztahy s těmi živočichy a rostlinami, s nimiž přímo či nepřímo přichází do styku.“ Tato definice klasifikuje ekologii jako biologickou vědu. Na počátku 20. stol. formování systematického přístupu a rozvoj nauky o biosféře, což je rozsáhlá oblast poznání, zahrnující mnoho vědních oblastí jak přírodního, tak humanitárního cyklu, včetně obecné ekologie, vedly k rozšíření ekosystémových názorů v ekologii. Hlavním předmětem studia v ekologii se stal ekosystém.

Ekosystém je soubor živých organismů, které interagují mezi sebou a se svým prostředím prostřednictvím výměny hmoty, energie a informací takovým způsobem, že tento jediný systém zůstává stabilní po dlouhou dobu.

Stále se zvyšující vliv člověka na životní prostředí si vynutil znovu rozšířit hranice znalostí o životním prostředí. V druhé polovině 20. stol. Vědeckotechnický pokrok s sebou nese řadu problémů, které získaly globální status, a tak se v oblasti ekologie dostaly do popředí otázky srovnávací analýzy přírodních a umělých systémů a hledání cest jejich harmonického soužití a rozvoje. jasně vyplynulo.

V souladu s tím se struktura environmentální vědy diferencovala a stala se složitější. Nyní jej lze reprezentovat jako čtyři hlavní obory, dále rozdělené: Bioekologie, geoekologie, ekologie člověka, aplikovaná ekologie.

Ekologii tedy můžeme definovat jako vědu o obecných zákonitostech fungování ekosystémů různých řádů, soubor vědeckých a praktických otázek vztahu člověka a přírody.

2. Faktory prostředí, jejich klasifikace, typy působení na organismy

Každý organismus v přírodě zažívá vliv široké škály složek životního prostředí. Jakékoli vlastnosti nebo složky prostředí, které ovlivňují organismy, se nazývají faktory prostředí.

Klasifikace faktorů prostředí. Faktory prostředí (ekologické faktory) jsou rozmanité, mají různou povahu a specifické působení. Rozlišují se tyto skupiny environmentálních faktorů:

1. Abiotické (faktory neživé přírody):

a) klimatické - světelné podmínky, teplotní poměry apod.;

b) edafické (místní) - zásobení vodou, půdní typ, terén;

c) orografické - vzdušné (větrné) a vodní proudy.

2. Biotické faktory jsou všechny formy vzájemného vlivu živých organismů:

Rostliny Rostliny. Rostliny Zvířata. Rostliny Houby. Rostliny Mikroorganismy. Zvířata Zvířata. Zvířata Houby. Zvířata Mikroorganismy. Houby Houby. Houby Mikroorganismy. Mikroorganismy Mikroorganismy.

3. Antropogenní faktory jsou všechny formy činnosti lidské společnosti, které vedou ke změnám biotopů jiných druhů nebo přímo ovlivňují jejich životy. Vliv této skupiny environmentálních faktorů rok od roku rychle roste.

Typy vlivu faktorů prostředí na organismy. Faktory prostředí mají různé dopady na živé organismy. Mohou to být:

Stimuly, které přispívají ke vzniku adaptivních fyziologických a biochemických změn (hibernace, fotoperiodismus);

Omezovače, které mění geografické rozšíření organismů z důvodu nemožnosti existence v daných podmínkách;

Modifikátory, které způsobují morfologické a anatomické změny v organismech;

Signály indikující změny jiných faktorů prostředí.

Obecné vzorce působení faktorů prostředí:

Vzhledem k extrémní rozmanitosti faktorů prostředí na něj různé druhy organismů, prožívající svůj vliv, reagují různě, lze však identifikovat řadu obecných zákonitostí (vzorců) působení faktorů prostředí. Podívejme se na některé z nich.

1. Zákon optima

2. Zákon ekologické individuality druhů

3. Zákon omezujícího (limitujícího) faktoru

4. Zákon nejednoznačného jednání

3. Vzorce působení faktorů prostředí na organismy

1) Optimální pravidlo. Pro ekosystém, organismus nebo jeho určitou fázi

vývoj existuje rozmezí nejpříznivější hodnoty faktoru. Kde

faktory jsou příznivé, hustota osídlení je maximální. 2) Tolerance.

Tyto vlastnosti závisí na prostředí, ve kterém organismy žijí. Pokud ona

stabilní svým způsobem

vaše, má větší šanci pro organismy na přežití.

3) Pravidlo vzájemného působení faktorů. Některé faktory mohou zvýšit popř

zmírnit vliv dalších faktorů.

4) Pravidlo omezujících faktorů. Faktor, který je nedostatečný resp

nadbytek negativně ovlivňuje organismy a omezuje možnost projevu. síla

působení dalších faktorů. 5) Fotoperiodismus. Pod fotoperiodismem

pochopit reakci těla na délku dne. Reakce na změny světla.

6) Přizpůsobení se rytmu přírodních jevů. Adaptace na denní a

sezónní rytmy, slapové jevy, rytmy sluneční aktivity,

měsíční fáze a další jevy, které se s přísnou frekvencí opakují.

Ek. valence (plasticita) - schopnost org. přizpůsobit se zast. environmentální faktory životní prostředí.

Zákonitosti působení faktorů prostředí na živé organismy.

Faktory prostředí a jejich klasifikace. Všechny organismy jsou potenciálně schopné neomezené reprodukce a šíření: i druhy, které vedou připoutaný životní styl, mají alespoň jednu vývojovou fázi, ve které jsou schopny aktivního nebo pasivního šíření. Zároveň se však druhové složení organismů žijících v různých klimatických zónách nemíchá: každý z nich je charakterizován určitým souborem druhů zvířat, rostlin a hub. Vysvětluje se to omezením nadměrného rozmnožování a šíření organismů určitými geografickými bariérami (moře, pohoří, pouště atd.), klimatickými faktory (teplota, vlhkost atd.), jakož i vztahy mezi jednotlivými druhy.

Podle charakteru a charakteristiky působení se faktory prostředí dělí na abiotické, biotické a antropogenní (antropické).

Abiotické faktory jsou složky a vlastnosti neživé přírody, které přímo nebo nepřímo ovlivňují jednotlivé organismy a jejich skupiny (teplota, světlo, vlhkost, plynné složení vzduchu, tlak, složení solí vody atd.).

Samostatnou skupinu environmentálních faktorů tvoří různé formy lidské ekonomické činnosti, které mění stav biotopu různých druhů živých bytostí, včetně člověka samotného (antropogenní faktory). Za relativně krátkou dobu existence člověka jako biologického druhu jeho aktivity radikálně změnily vzhled naší planety a tento dopad na přírodu se každým rokem zvyšuje. Intenzita působení některých faktorů prostředí může zůstat relativně stabilní po dlouhá historická období vývoje biosféry (například sluneční záření, gravitace, slané složení mořské vody, plynné složení atmosféry atd.). Většina z nich má proměnlivou intenzitu (teplota, vlhkost atd.). Stupeň variability každého environmentálního faktoru závisí na vlastnostech stanoviště organismů. Například teplota na povrchu půdy se může výrazně lišit v závislosti na roční nebo denní době, počasí atd., zatímco v nádržích v hloubkách více než několik metrů nejsou téměř žádné teplotní rozdíly.

Změny faktorů prostředí mohou být:

Periodické, v závislosti na denní době, roční době, poloze Měsíce vůči Zemi atd.;

Neperiodické, například sopečné erupce, zemětřesení, hurikány atd.;

Zaměřuje se na významná historická období, například změny zemského klimatu spojené s přerozdělením poměru pevninských ploch a světového oceánu.

Každý z živých organismů se neustále přizpůsobuje celému komplexu faktorů prostředí, tedy stanovišti, regulujícímu životní procesy v souladu se změnami těchto faktorů. Biotop je soubor podmínek, ve kterých žijí určití jedinci, populace nebo seskupení organismů.

Vzorce vlivu faktorů prostředí na živé organismy. Navzdory skutečnosti, že faktory životního prostředí jsou velmi rozmanité a odlišné povahy, jsou zaznamenány některé vzorce jejich vlivu na živé organismy, stejně jako reakce organismů na působení těchto faktorů. Adaptace organismů na podmínky prostředí se nazývají adaptace. Jsou produkovány na všech úrovních organizace živé hmoty: od molekulárních po biogeocenotické. Adaptace nejsou konstantní, protože se v průběhu historického vývoje jednotlivých druhů mění v závislosti na změnách intenzity faktorů prostředí. Každý typ organismu je přizpůsoben určitým životním podmínkám zvláštním způsobem: neexistují dva blízké druhy, které by si byly podobné ve svých adaptacích (pravidlo ekologické individuality). Krtek (série hmyzožravých) a krtonožka (série Hlodavci) jsou tedy přizpůsobeni k existenci v půdě. Ale krtek hloubí chodby pomocí předních končetin a krtek rýpe řezáky a vyhazuje hlínu hlavou.

Dobrá adaptace organismů na určitý faktor neznamená stejnou adaptaci na ostatní (pravidlo relativní nezávislosti adaptace). Například lišejníky, které se mohou usazovat na substrátech chudých na organickou hmotu (jako je hornina) a odolávat suchým obdobím, jsou velmi citlivé na znečištění ovzduší.

Existuje také zákon optima: každý faktor má pozitivní vliv na tělo pouze v určitých mezích. Intenzita vlivu faktoru prostředí příznivá pro organismy určitého typu se nazývá optimální zóna. Čím více se intenzita působení určitého faktoru prostředí v jednom či druhém směru odchyluje od optimálního, tím výraznější bude jeho inhibiční účinek na organismy (zóna pesima). Intenzita vlivu environmentálního faktoru, kvůli kterému je existence organismů nemožná, se nazývá horní a dolní hranice únosnosti (kritické body maxima a minima). Vzdálenost mezi mezemi únosnosti určuje ekologickou valenci určitého druhu vzhledem ke konkrétnímu faktoru. Environmentální valence je tedy rozsah intenzity vlivu environmentálního faktoru, ve kterém je možná existence určitého druhu.

Široká ekologická valence jedinců určitého druhu vzhledem ke konkrétnímu environmentálnímu faktoru se označuje předponou „eur-“. Polární lišky jsou tedy klasifikovány jako eurytermní zvířata, protože dokážou odolat značným teplotním výkyvům (do 80°C). Někteří bezobratlí (houby, hadci, ostnokožci) patří k eurybatherním organismům, a proto se z pobřežní zóny usazují do velkých hloubek, snášejících výrazné kolísání tlaku. Druhy, které mohou žít v širokém spektru kolísání různých faktorů prostředí, se nazývají eurybiontnyma Úzká ekologická valence, tedy neschopnost odolávat významným změnám určitého faktoru prostředí, se označuje předponou „stenotermní“ (například stenotermní , stenobiontny atd.).

Optimum a limity odolnosti těla vůči určitému faktoru závisí na intenzitě působení ostatních. Například v suchém a bezvětrném počasí snáze odolává nízkým teplotám. Optimum a meze odolnosti organismů ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se tedy mohou posunout určitým směrem v závislosti na síle a v jaké kombinaci působí další faktory (fenomén interakce faktorů prostředí).

Vzájemná kompenzace životně důležitých faktorů prostředí má ale určité meze a žádnou nelze nahradit jinými: překročí-li intenzita působení alespoň jednoho faktoru meze únosnosti, znemožní se existence druhu i přes optimální intenzitu akce ostatních. Nedostatek vlhkosti tedy brzdí proces fotosyntézy i při optimálním osvětlení a koncentraci CO2 v atmosféře.

Faktor, jehož intenzita působení přesahuje meze únosnosti, se nazývá limitující. Limitující faktory určují území rozšíření druhu (oblast). Například šíření mnoha živočišných druhů na sever brání nedostatek tepla a světla a na jih podobný nedostatek vláhy.

Přítomnost a prosperita určitého druhu v daném biotopu je tedy dána jeho interakcí s celou řadou faktorů prostředí. Nedostatečná nebo přílišná intenzita působení některého z nich znemožňuje prosperitu a samotnou existenci jednotlivých druhů.

Faktory prostředí jsou jakékoli složky prostředí, které ovlivňují živé organismy a jejich skupiny; dělí se na abiotické (složky neživé přírody), biotické (různé formy interakce mezi organismy) a antropogenní (různé formy hospodářské činnosti člověka).

Adaptace organismů na podmínky prostředí se nazývají adaptace.

Každý faktor prostředí má pouze určité meze pozitivního vlivu na organismy (zákon optima). Hranice intenzity působení činitele, při které se existence organismů stává nemožnou, se nazývají horní a dolní hranice únosnosti.

Optimum a limity odolnosti organismů ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se mohou v určitém směru měnit v závislosti na intenzitě a v jaké kombinaci působí další faktory prostředí (fenomén interakce faktorů prostředí). Jejich vzájemná kompenzace je ale omezená: ani jeden životně důležitý faktor nelze nahradit jinými. Environmentální faktor, který přesahuje meze únosnosti, se nazývá limitující, určuje areál rozšíření určitého druhu.

ekologická plasticita organismů

Ekologická plasticita organismů (ekologická valence) je míra adaptability druhu na změny faktorů prostředí. Vyjadřuje se rozsahem hodnot faktorů prostředí, ve kterém si daný druh udržuje normální životní aktivitu. Čím širší je rozsah, tím větší je plasticita prostředí.

Druhy, které mohou existovat s malými odchylkami faktoru od optima, se nazývají vysoce specializované a druhy, které snesou významné změny faktoru, se nazývají široce adaptované.

Plasticitu prostředí lze uvažovat jak ve vztahu k jedinému faktoru, tak ve vztahu ke komplexu faktorů prostředí. Schopnost druhů tolerovat významné změny v určitých faktorech je označena odpovídajícím termínem s předponou „každý“:

Eurytermní (plast na teplotu)

Eurygolinaceae (slanost vody)

Euryfotický (plast na světlo)

Eurygygric (plast vůči vlhkosti)

Euryoikum (plast k přirozenému prostředí)

Euryfágní (plast do potravy).

Druhy přizpůsobené mírným změnám tohoto faktoru se označují termínem s předponou „steno“. Tyto předpony se používají k vyjádření relativního stupně tolerance (např. u stenothermního druhu jsou ekologické teplotní optimum a pesimum blízko u sebe).

Druhy, které mají širokou ekologickou plasticitu ve vztahu ke komplexu faktorů prostředí, jsou eurybionti; druhy s nízkou individuální adaptabilitou jsou stenobionti. Eurybiontismus a isthenobiontismus charakterizují různé typy adaptace organismů na přežití. Pokud se eurybionti vyvíjejí dlouhou dobu v dobrých podmínkách, pak mohou ztratit ekologickou plasticitu a rozvíjet vlastnosti stenobiontů. Druhy, které existují s výrazným kolísáním faktoru, získávají zvýšenou ekologickou plasticitu a stávají se eurybionty.

Například ve vodním prostředí je více stenobiontů, protože jeho vlastnosti jsou relativně stabilní a amplitudy fluktuací jednotlivých faktorů jsou malé. V dynamičtějším prostředí vzduch-země převažují eurybionti. Teplokrevní živočichové mají širší ekologickou valenci než studenokrevní živočichové. Mladé a staré organismy mají tendenci vyžadovat jednotnější podmínky prostředí.

Eurybionti jsou rozšířeni a stenobiontismus zužuje jejich rozsahy; v některých případech však stenobionti díky své vysoké specializaci vlastní rozsáhlá území. Například rybožravý orel je typickým stenofágem, ale ve vztahu k dalším faktorům prostředí je to eurybiont. Při hledání potřebné potravy je pták schopen létat na velké vzdálenosti, takže zabírá značný rozsah.

Plasticita je schopnost organismu existovat v určitém rozsahu hodnot faktorů prostředí. Plasticita je určena reakční normou.

Podle stupně plasticity ve vztahu k jednotlivým faktorům se všechny typy dělí do tří skupin:

Stenotopy jsou druhy, které mohou existovat v úzkém rozmezí hodnot environmentálních faktorů. Například většina rostlin vlhkých rovníkových lesů.

Eurytopy jsou široce flexibilní druhy schopné kolonizovat různá stanoviště, například všechny kosmopolitní druhy.

Mezotopy zaujímají střední polohu mezi stenotopy a eurytopy.

Je třeba připomenout, že druh může být například podle jednoho faktoru stenotopický a podle jiného eurytopický a naopak. Například člověk je eurytop ve vztahu k teplotě vzduchu, ale stenotop z hlediska obsahu kyslíku v něm.

1. Abiotické faktory. Tato kategorie faktorů zahrnuje všechny fyzikální a chemické vlastnosti prostředí. Jsou to světlo a teplota, vlhkost a tlak, chemismus vody, atmosféry a půdy, charakter reliéfu a složení hornin a větrné podmínky. Nejúčinnější skupina faktorů je sjednocena jako klimatický faktory. Závisí na zeměpisné šířce a poloze kontinentů. Existuje mnoho sekundárních faktorů. Zeměpisná šířka má největší vliv na teplotu a fotoperiodu. Poloha kontinentů je důvodem sucha nebo vlhkosti klimatu. Vnitřní oblasti jsou sušší než periferní, což značně ovlivňuje diferenciaci živočichů a rostlin na kontinentech. Větrný režim jako jedna ze složek klimatického faktoru hraje mimořádně důležitou roli při utváření životních forem rostlin.

Globální klima je klima planety, které určuje fungování a Biodiverzita biosféry. Regionální klima je klima kontinentů a oceánů, stejně jako jejich velké topografické členění. Místní klima – klima podřízených krajinně-regionální sociogeografické struktury: klima Vladivostoku, klima povodí Partizanské. Mikroklima (pod kamenem, venku kamenem, lesíkem, mýtinou).

Nejdůležitější klimatické faktory: světlo, teplota, vlhkost.

Světloje nejdůležitějším zdrojem energie na naší planetě. Pokud je pro zvířata světlo méně důležité než teplota a vlhkost, pak pro fotosyntetické rostliny je nejdůležitější.

Hlavním zdrojem světla je Slunce. Hlavní vlastnosti zářivé energie jako environmentálního faktoru jsou určeny vlnovou délkou. Záření zahrnuje viditelné světlo, ultrafialové a infračervené paprsky, rádiové vlny a pronikavé záření.

Pro rostliny jsou důležité oranžovočervené, modrofialové a ultrafialové paprsky. Žlutozelené paprsky jsou buď odráženy rostlinami, nebo absorbovány v malém množství. Odražené paprsky dodávají rostlinám jejich zelenou barvu. Ultrafialové paprsky působí na živé organismy chemicky (mění rychlost a směr biochemických reakcí), infračervené paprsky působí tepelně.

Mnoho rostlin má fototropní reakci na světlo. Tropismus– jde o směrový pohyb a orientaci rostlin, např. slunečnice „následuje“ slunce.

Kromě kvality světelných paprsků má velký význam i množství světla dopadajícího na rostlinu. Intenzita osvětlení závisí na zeměpisné šířce oblasti, ročním období, denní době, oblačnosti a místní prašnosti atmosféry. Závislost tepelné energie na zeměpisné šířce ukazuje, že světlo je jedním z klimatických faktorů.

Život mnoha rostlin závisí na fotoperiodě. Den ustupuje noci a rostliny přestávají syntetizovat chlorofyl. Polární den vystřídá polární noc a rostliny a mnoho živočichů přestane aktivně fungovat a umrzne (hibernace).

Ve vztahu ke světlu se rostliny dělí do tří skupin: světlomilné, stínomilné a stínomilné. Fotofilní Normálně se mohou vyvíjet pouze při dostatečném osvětlení, nesnášejí nebo nesnášejí ani mírné ztmavení. Stín milující vyskytuje se pouze ve stínovaných oblastech a nikdy se nevyskytuje ve vysokých světelných podmínkách. Odolný vůči stínu rostliny se vyznačují širokou ekologickou amplitudou ve vztahu ke světelnému faktoru.

Teplota je jedním z nejdůležitějších klimatických faktorů. Závisí na ní úroveň a intenzita metabolismu, fotosyntézy a dalších biochemických a fyziologických procesů.

Život na Zemi existuje v širokém rozmezí teplot. Nejpřijatelnější teplotní rozsah pro život je od 0 0 do 50 0 C. Pro většinu organismů jsou to smrtelné teploty. Výjimky: mnoho severských zvířat, kde dochází ke změně ročních období, je schopno odolávat zimním teplotám pod bodem mrazu. Rostliny jsou schopny tolerovat i mínusové zimní teploty, kdy se jejich aktivní činnost zastaví. Některá semena, výtrusy a pyl rostlin, háďátka, vírníky, cysty prvoků v experimentálních podmínkách tolerovaly teploty - 190 0 C a dokonce - 273 0 C. Přesto je většina živých tvorů schopna žít při teplotách mezi 0 a 50 0 C. Tím jsou určeny vlastnosti proteinů a enzymatická aktivita. Jednou z úprav, jak snášet nepříznivé teploty, je anabióza- pozastavení životně důležitých procesů v těle.

Naopak v horkých zemích jsou poměrně vysoké teploty normou. Je známa řada mikroorganismů, které mohou žít ve zdrojích s teplotou nad 70 0 C. Spory některých bakterií snesou krátkodobé zahřátí až na 160–180 0 C.

Eurytermní a stenotermní organismy– organismy, jejichž fungování je spojeno s širokými a úzkými teplotními gradienty, resp. Propastné prostředí (0˚) je nejkonstantnější prostředí.

Biogeografické rajonování(arktické, boreální, subtropické a tropické pásmo) do značné míry určuje složení biocenóz a ekosystémů. Obdobou klimatického rozložení na základě zeměpisného faktoru mohou být horské zóny.

Na základě vztahu mezi tělesnou teplotou zvířete a teplotou okolí se organismy dělí na:

– poikilotermní organismy jsou studená voda s proměnlivou teplotou. Tělesná teplota se blíží teplotě okolí;

– homeotermický– teplokrevné organismy s relativně stálou vnitřní teplotou. Tyto organismy mají velké výhody ve využívání životního prostředí.

Ve vztahu k teplotnímu faktoru se druhy dělí do následujících ekologických skupin:

druhy, které preferují chlad kryofilové A kryofyty.

patří mezi druhy s optimální aktivitou v oblasti vysokých teplot termofilové A termofyty.

Vlhkost vzduchu. Všechny biochemické procesy v organismech probíhají ve vodním prostředí. Voda je nezbytná pro udržení strukturální integrity buněk v celém těle. Přímo se podílí na procesu tvorby primárních produktů fotosyntézy.

Vlhkost je dána množstvím srážek. Rozložení srážek závisí na zeměpisné šířce, blízkosti velkých vodních ploch a terénu. Množství srážek je v průběhu roku nerovnoměrně rozloženo. Kromě toho je nutné vzít v úvahu charakter srážek. Letní mrholení zvlhčuje půdu lépe než déšť, unáší proudy vody, které se nestihnou do půdy vsáknout.

Rostliny žijící v oblastech s různou dostupností vláhy se na nedostatek nebo přebytek vláhy přizpůsobují různě. Regulace vodní bilance v těle rostlin v suchých oblastech se provádí v důsledku rozvoje silného kořenového systému a sací síly kořenových buněk, jakož i snížení odpařovacího povrchu. Mnoho rostlin během suchého období shazuje listy i celé výhony (saxaul), někdy dochází k částečnému nebo dokonce úplnému zmenšení listů. Zvláštní adaptací na suché klima je rytmus vývoje některých rostlin. Pomíjivé rostliny tak s využitím jarní vláhy stihnou ve velmi krátké době (15-20 dní) vyklíčit, vyvinou listy, vykvetou a vytvoří plody a semena, s nástupem sucha odumírají. Schopnost mnoha rostlin akumulovat vlhkost ve svých vegetativních orgánech – listech, stoncích, kořenech – také pomáhá odolávat suchu..

Ve vztahu k vlhkosti se rozlišují následující ekologické skupiny rostlin. Hydrofyty nebo hydrobionti, jsou rostliny, pro které je voda životním prostředím.

Hygrofyty- rostliny žijící v místech, kde je vzduch nasycen vodními parami a půda obsahuje hodně kapénkové vlhkosti - na zaplavovaných loukách, bažinách, na vlhkých stinných místech v lesích, na březích řek a jezer. Hygrofyty odpařují hodně vlhkosti díky průduchům, které se často nacházejí na obou stranách listu. Kořeny jsou řídce větvené, listy velké.

Mezofyty– rostliny středně vlhkých stanovišť. Patří sem luční trávy, všechny listnaté stromy, mnoho polních plodin, zelenina, ovoce a bobule. Mají dobře vyvinutý kořenový systém, velké listy s průduchy na jedné straně.

Xerofyty- rostliny, které se přizpůsobily životu v místech se suchým podnebím. Jsou běžné ve stepích, pouštích a polopouštích. Xerofyty se dělí do dvou skupin: sukulenty a sklerofyty.

Sukulenty(z lat. succulentus- šťavnaté, tučné, tlusté) jsou vytrvalé rostliny se šťavnatými dužnatými stonky nebo listy, ve kterých je uložena voda.

Sklerofyty(z řečtiny skleros– tvrdé, suché) – jedná se o kostřava, pýr, saxaul a další rostliny. Jejich listy a stonky neobsahují zásobu vody, působí spíše suchým dojmem, díky velkému množství mechanické tkáně jsou jejich listy tvrdé a houževnaté.

V distribuci rostlin mohou být důležité i další faktory, např. charakter a vlastnosti půdy. Existují tedy rostliny, pro které je určujícím faktorem prostředí obsah soli v půdě. Tento halofyty. Zvláštní skupinu tvoří milovníci vápenatých půd - kalcifilové. Stejné druhy „spojené s půdou“ jsou rostliny, které žijí na půdách obsahujících těžké kovy.

Mezi faktory prostředí, které ovlivňují život a rozšíření organismů, patří také složení a pohyb vzduchu, charakter reliéfu a mnoho a mnoho dalších.

Základem vnitrodruhového výběru je vnitrodruhový boj. To je důvod, proč, jak věřil Charles Darwin, se rodí více mladých organismů, než dosáhne dospělosti. Převaha počtu narozených organismů nad počtem organismů přežívajících do dospělosti zároveň kompenzuje vysokou úmrtnost v raných fázích vývoje. Proto, jak poznamenal S.A. Severtsove, velikost plodnosti souvisí s perzistencí druhu.

Vnitrodruhové vztahy jsou tedy zaměřeny na reprodukci a šíření druhu.

Ve světě zvířat a rostlin existuje velké množství zařízení, která usnadňují kontakt mezi jednotlivci nebo naopak zabraňují jejich srážce. Takové vzájemné adaptace v rámci druhu se nazývaly S.A. Severtsov kongruence . V důsledku vzájemných adaptací tak mají jedinci charakteristickou morfologii, ekologii a chování, které zajišťuje setkání pohlaví, úspěšné páření, reprodukci a výchovu potomků. Bylo vytvořeno pět skupin kongruencí:

– embrya nebo larvy a rodičovští jedinci (vačnatci);

– jedinci různého pohlaví (genitální aparát mužů a žen);

– jedinci stejného pohlaví, převážně samci (rohy a zuby samců, používané v soubojích o samici);

– bratři a sestry stejné generace v souvislosti se stádovým životním stylem (fleky usnadňující orientaci při útěku);

– polymorfní jedinci u koloniálního hmyzu (specializace jedinců na plnění určitých funkcí).

Celistvost druhu je vyjádřena také v jednotě hnízdící populace, homogenitě jejího chemického složení a jednotě jejího vlivu na životní prostředí.

Kanibalismus– tento typ vnitrodruhových vztahů není v chovech dravců a zvířat neobvyklý. Nejslabší jsou obvykle zničeni silnějšími a někdy i jejich rodiči.

Samovypouštění populace rostlin. Vnitrodruhová konkurence ovlivňuje růst a distribuci biomasy v populacích rostlin. Jak jedinci rostou, zvětšují se, zvyšují se jejich potřeby a v důsledku toho se mezi nimi zvyšuje konkurence, která vede ke smrti. Počet přeživších jedinců a rychlost jejich růstu závisí na hustotě populace. Postupné snižování hustoty rostoucích jedinců se nazývá samotenčení.

Podobný jev je pozorován na lesních plantážích.

Mezidruhové vztahy. Nejdůležitější a často se vyskytující formy a typy mezidruhových vztahů lze nazvat:

Soutěž. Tento typ vztahu určuje Gauseovo pravidlo. Podle tohoto pravidla nemohou dva druhy současně zaujímat stejnou ekologickou niku, a proto se nutně navzájem vytlačují. Například smrk vytlačuje břízu.

Alelopatie- to je chemický účinek některých rostlin na jiné prostřednictvím uvolňování těkavých látek. Nositelem alelopatického účinku jsou účinné látky - Colin. Vlivem těchto látek může dojít k otravě půdy, může se změnit povaha mnoha fyziologických procesů a zároveň se rostliny navzájem poznají pomocí chemických signálů.

Mutualismus– extrémní stupeň asociace mezi druhy, kdy každý těží ze svého spojení s druhým. Například rostliny a bakterie vázající dusík; čepice hub a kořenů stromů.

Komensalismus– forma symbiózy, kdy jeden z partnerů (komenzál) využívá druhého (majitele) k regulaci svých kontaktů s vnějším prostředím, ale nevstupuje s ním do úzkých vztahů. Komenzalismus je široce rozvinutý v ekosystémech korálových útesů - jedná se o bydlení, ochranu (chapadla mořských sasanek chrání ryby), život v těle jiných organismů nebo na jeho povrchu (epifyty).

Predace- jedná se o způsob získávání potravy živočichy (méně často rostlinami), při kterém chytají, zabíjejí a požírá jiné živočichy. Predace se vyskytuje téměř u všech druhů zvířat. V průběhu evoluce mají predátoři dobře vyvinuté nervové systémy a smyslové orgány, které jim umožňují odhalit a rozpoznat kořist, stejně jako prostředky k ulovení, zabíjení, jedení a trávení kořisti (ostré zatahovací drápy u koček, jedovaté žlázy mnoha pavoukovců, bodavé buňky sasanky, enzymy štěpící bílkoviny a další). Vývoj predátorů a kořisti probíhá v tandemu. Během tohoto procesu predátoři zdokonalují své způsoby útoku a oběti zlepšují způsoby obrany.

Identifikace omezujících faktorů má velký praktický význam. Primárně pro pěstování plodin: aplikace potřebných hnojiv, vápnění půdy, rekultivace atd. umožňují zvýšit produktivitu, zvýšit úrodnost půdy a zlepšit existenci kulturních rostlin.

1. Co znamenají předpony „evry“ a „steno“ ve jménu druhu? Uveďte příklady eurybiontů a stenobiontů.

Široký rozsah druhové tolerance ve vztahu k abiotickým faktorům prostředí se označují přidáním předpony k názvu faktoru "každý. Neschopnost tolerovat výrazné výkyvy faktorů nebo nízkou mez únosnosti charakterizuje předpona „stheno“, například stenothermní živočichové. Malé změny teploty mají malý vliv na eurytermní organismy a mohou být pro stenotermní organismy katastrofální. Druh přizpůsobený nízkým teplotám je kryofilní(z řeckého krios - zima) a vysokým teplotám - teplomilné. Podobné vzorce platí i pro další faktory. Rostliny mohou být hydrofilní, tj. náročné na vodu a xerofilní(odolný vůči suchu).

Ve vztahu k obsahu soli v biotopu rozlišují eurygaly a stenogaly (z řeckého gals - sůl), do osvětlení – euryfoty a stenofoty, ve vztahu k na kyselost prostředí– eurionické a stenoiontové druhy.

Vzhledem k tomu, že eurybiontismus umožňuje osídlit různé biotopy a stenobiontismus prudce zužuje rozsah míst vhodných pro tento druh, jsou tyto 2 skupiny často tzv. eury – a stenobionty. Mnoho suchozemských živočichů žijících v kontinentálním podnebí je schopno odolat značným výkyvům teploty, vlhkosti a slunečního záření.

Mezi stenobionty patří- orchideje, pstruzi, tetřev z Dálného východu, hlubokomořské ryby).

Zvířata, která jsou stenobiontní ve vztahu k několika faktorům současně, se nazývají stenobionty v širokém smyslu slova ( ryby, které žijí v horských řekách a potocích, nesnášejí příliš vysoké teploty a nízkou hladinu kyslíku, obyvatelé vlhkých tropů, nepřizpůsobení nízkým teplotám a nízké vlhkosti vzduchu).

Eurybionti zahrnují Mandelinka bramborová, myš, krysy, vlci, švábi, rákos, pšeničná tráva.

1. Adaptace živých organismů na faktory prostředí. Typy adaptace.

Adaptace ( z lat. adaptace - adaptace ) - jedná se o evoluční adaptaci organismů v životním prostředí, vyjádřenou změnami jejich vnějších a vnitřních vlastností.

Jedinci, kteří z nějakého důvodu ztratili schopnost adaptace v podmínkách změn v režimech faktorů prostředí, jsou odsouzeni k odstranění, tj. k zániku.

Typy adaptace: morfologická, fyziologická a behaviorální adaptace.

Morfologie je studium vnějších forem organismů a jejich částí.

1.Morfologická adaptace- jedná se o adaptaci projevující se adaptací na rychlé plavání u vodních živočichů, na přežití v podmínkách vysokých teplot a nedostatku vláhy - u kaktusů a jiných sukulentů.

2.Fyziologické adaptace spočívají ve zvláštnostech enzymatického souboru v trávicím traktu zvířat, daných složením potravy. Například obyvatelé suchých pouští jsou schopni uspokojit svou potřebu vlhkosti biochemickou oxidací tuků.

3.Behaviorální (etologické) adaptace se objevují v široké škále forem. Existují například formy adaptivního chování zvířat zaměřené na zajištění optimální výměny tepla s okolím. Adaptivní chování se může projevit vytvářením úkrytů, pohybem ve směru příznivějších, preferovaných teplotních podmínek a výběrem míst s optimální vlhkostí nebo světlem. Mnoho bezobratlých se vyznačuje selektivním postojem ke světlu, který se projevuje přiblížením nebo vzdáleností od zdroje (taxi). Jsou známy denní a sezónní přesuny savců a ptáků, včetně migrací a letů, stejně jako mezikontinentální přesuny ryb.

Adaptivní chování se může projevit u predátorů během lovu (stopování a pronásledování kořisti) a u jejich obětí (skrývání, matení stopy). Chování zvířat v období páření a při krmení potomstva je mimořádně specifické.

Existují dva typy adaptace na vnější faktory. Pasivní způsob adaptace– tato adaptace podle druhu tolerance (tolerance, vytrvalost) spočívá ve vzniku určitého stupně odolnosti vůči danému faktoru, schopnosti udržet funkce při změně síly jeho vlivu.. Tento typ adaptace se formuje jako charakteristická vlastnost druhu a je realizována na úrovni buněčné tkáně. Druhým typem zařízení je aktivní. V tomto případě tělo pomocí specifických adaptačních mechanismů kompenzuje změny způsobené ovlivňujícím faktorem tak, že vnitřní prostředí zůstává relativně konstantní. Aktivní adaptace jsou adaptace rezistentního typu (rezistence), které udržují homeostázu vnitřního prostředí těla. Příkladem tolerantního typu adaptace jsou poikilosmotická zvířata, příkladem rezistentního typu homoyosmotická zvířata. .

1. Definujte populaci. Vyjmenujte hlavní skupinové charakteristiky populace. Uveďte příklady populací. Rostoucí, stabilní a umírající populace.

Populace- skupina jedinců stejného druhu, kteří se vzájemně ovlivňují a společně obývají společné území. Hlavní charakteristiky populace jsou následující:

1. Početnost - celkový počet jedinců na určitém území.

2. Hustota populace - průměrný počet jedinců na jednotku plochy nebo objemu.

3. Plodnost - počet nových jedinců objevujících se za jednotku času v důsledku rozmnožování.

4. Mortalita - počet mrtvých jedinců v populaci za jednotku času.

5. Populační růst je rozdíl mezi porodností a úmrtností.

6. Tempo růstu - průměrný nárůst za jednotku času.

Obyvatelstvo je charakterizováno určitou organizací, rozložením jedinců na území, poměrem skupin podle pohlaví, věku a charakteristik chování. Vzniká jednak na základě obecných biologických vlastností druhu, jednak vlivem abiotických faktorů prostředí a populace jiných druhů.

Struktura populace je nestabilní. Růst a vývoj organismů, zrození nových, smrt z různých příčin, změny podmínek prostředí, zvýšení či snížení počtu nepřátel – to vše vede ke změnám v různých poměrech uvnitř populace.

Rostoucí nebo rostoucí populace– jde o populaci, ve které převažují mladí jedinci, taková populace roste nebo je zaváděna do ekosystému (například země třetího světa); Častěji převyšuje porodnost nad úmrtností a velikost populace roste do takové míry, že může dojít k propuknutí masové reprodukce. To platí zejména pro malá zvířata.

Při vyvážené intenzitě plodnosti a úmrtnosti a stabilní populace. V takové populaci je úmrtnost kompenzována růstem a její počet, stejně jako její rozsah, jsou udržovány na stejné úrovni . Stabilní populace - Jedná se o populaci, ve které se počet jedinců různého věku mění rovnoměrně a má charakter normálního rozložení (jako příklad můžeme uvést populaci západoevropských zemí).

Klesající (umírající) populace je populace, ve které úmrtnost převyšuje porodnost . Klesající nebo umírající populace je populace, ve které převažují starší jedinci. Příkladem je Rusko v 90. letech 20. století.

Také se však nemůže zmenšovat donekonečna.. Na určité úrovni populace začíná klesat úmrtnost a začíná růst plodnost . V konečném důsledku se klesající populace po dosažení určité minimální velikosti změní ve svůj opak - rostoucí populaci. Porodnost v takové populaci postupně roste a v určitém okamžiku se úmrtnost vyrovnává, to znamená, že se populace na krátkou dobu ustálí. V ubývajících populacích převažují staří jedinci, kteří již nejsou schopni intenzivně se rozmnožovat. Tato věková struktura ukazuje na nepříznivé podmínky.

1. Ekologická nika organismu, pojmy a definice. Místo výskytu. Vzájemné uspořádání ekologických nik. Lidská ekologická nika.

Jakýkoli druh zvířete, rostliny nebo mikroba je schopen normálně žít, krmit se a rozmnožovat se pouze tam, kde mu to evoluce „předepsala“ po mnoho tisíciletí, počínaje jeho předky. K označení tohoto jevu si biologové vypůjčili termín z architektury - slovo „výklenek“ a začali říkat, že každý druh živého organismu zaujímá v přírodě svůj vlastní ekologický výklenek, který je pro něj jedinečný.

Ekologická nika organismu- to je souhrn všech jeho požadavků na podmínky prostředí (složení a režimy faktorů prostředí) a místo, kde jsou tyto požadavky splněny, nebo celý soubor mnoha biologických charakteristik a fyzikálních parametrů prostředí, které určují podmínky existence určitého druhu, jeho přeměna energie, výměna informací s prostředím a jim podobnými.

Koncept ekologické niky se obvykle používá při použití vztahů ekologicky podobných druhů patřících do stejné trofické úrovně. Termín „ekologická nika“ navrhl J. Grinnell v roce 1917 k charakterizaci prostorového rozšíření druhů, to znamená, že ekologická nika byla definována jako koncept blízký biotopu. C. Elton definoval ekologickou niku jako postavení druhu ve společenstvu, přičemž zdůraznil zvláštní význam trofických vztahů. Niku si lze představit jako součást pomyslného vícerozměrného prostoru (hyperobjemu), jehož jednotlivé rozměry odpovídají faktorům nezbytným pro daný druh. Čím více se parametr mění, tzn. Adaptabilita druhu na konkrétní faktor prostředí, tím širší je jeho výklenek. V případě oslabené konkurence se může také zvětšit nika.

Stanoviště druhu- jedná se o fyzický prostor obsazený druhem, organismem, společenstvem, je určen souhrnem podmínek abiotického a biotického prostředí, které zajišťují celý vývojový cyklus jedinců stejného druhu.

Stanoviště druhu lze označit jako „prostorová nika“.

Funkční postavení ve společenství, v drahách zpracování hmoty a energie při výživě se nazývá trofický výklenek.

Obrazně řečeno, je-li biotop jakoby adresou organismů daného druhu, pak je trofická nika povoláním, rolí organismu v jeho biotopu.

Kombinace těchto a dalších parametrů se obvykle nazývá ekologická nika.

Ekologická nika(z francouzského výklenku - výklenek ve zdi) - toto místo obsazené biologickým druhem v biosféře zahrnuje nejen jeho polohu v prostoru, ale také jeho místo v trofických a jiných interakcích ve společenství, jako by „profese“ druhu.

Základní ekologická nika(potenciální) je ekologická nika, ve které může druh existovat bez konkurence jiných druhů.

Ekologická nika realizovaná (skutečná) – ekologická nika, část základní (potenciální) niky, kterou může druh bránit v konkurenci s jinými druhy.

Na základě vzájemné polohy jsou niky těchto dvou druhů rozděleny do tří typů: nesousedící ekologické niky; výklenky dotýkající se, ale nepřekrývající se; dotýkající se a překrývající se výklenky.

Člověk je jedním ze zástupců živočišné říše, biologickým druhem třídy savců. Navzdory tomu, že má mnoho specifických vlastností (inteligence, artikulovaná řeč, pracovní aktivita, biosociálnost atd.), neztratil svou biologickou podstatu a všechny zákony ekologie pro něj platí ve stejné míře jako pro ostatní živé organismy. . Muž má jeho vlastní, vlastní pouze jemu, ekologická nika. Prostor, ve kterém se nachází výklenek člověka, je velmi omezený. Jako biologický druh mohou lidé žít pouze v pevnině rovníkového pásu (tropy, subtropy), kde rodina hominidů vznikla.

1. Formulujte Gauseův základní zákon. Co je to „životní forma“? Jaké ekologické (neboli životní) formy se rozlišují mezi obyvateli vodního prostředí?

V rostlinném i živočišném světě je velmi rozšířená mezidruhová a vnitrodruhová konkurence. Je mezi nimi zásadní rozdíl.

Gauseovo pravidlo (nebo dokonce zákon): dva druhy nemohou současně zaujímat stejnou ekologickou niku, a proto se nutně navzájem vytlačují.

V jednom z experimentů Gause vyšlechtil dva druhy nálevníků – Paramecium caudatum a Paramecium aurelia. Pravidelně dostávali jako potravu druh bakterií, které se v přítomnosti paramecia nerozmnožují. Pokud byl každý typ nálevníku kultivován samostatně, pak jejich populace rostly podle typické sigmoidní křivky (a). V tomto případě byl počet paramecií určen množstvím potravy. Když ale koexistovaly, paramecia začala konkurovat a P. aurelia zcela nahradila svého konkurenta (b).

Rýže. Soutěžení mezi dvěma blízce příbuznými druhy nálevníků, které zaujímají společnou ekologickou niku. a – Paramecium caudatum; b – P. aurelia. 1. – v jedné kultuře; 2. – ve smíšené kultuře

Když byli nálevníci pěstováni společně, po nějaké době zůstal pouze jeden druh. Nálevníci přitom nenapadali jedince jiného typu a nevypouštěli škodlivé látky. Vysvětlením je, že studované druhy měly různé rychlosti růstu. Soutěž o potravu vyhrál nejrychleji se rozmnožující druh.

Při chovu P. caudatum a P. bursaria k takovému přemístění nedošlo, oba druhy byly v rovnováze, přičemž druhý se soustředil na dno a stěny nádoby a první ve volném prostoru, tedy v jiné ekologické nikě. Experimenty s jinými typy nálevníků prokázaly vzorec vztahů mezi kořistí a predátorem.

Gauseuxův princip se nazývá princip výjimečné soutěže. Tento princip vede buď k ekologickému oddělení blízce příbuzných druhů, nebo ke snížení jejich hustoty tam, kde jsou schopny koexistovat. V důsledku konkurence je jeden z druhů vytlačen. Gauseův princip hraje obrovskou roli ve vývoji konceptu niche a také nutí ekology hledat odpovědi na řadu otázek: Jak koexistují podobné druhy, jak velké musí být rozdíly mezi druhy, aby mohly koexistovat? Jak se lze vyhnout konkurenčnímu vyloučení?

Životní forma druhu - jedná se o historicky vyvinutý komplex jeho biologických, fyziologických a morfologických vlastností, který určuje určitou reakci na vlivy prostředí.

Mezi obyvateli vodního prostředí (hydrobionty) rozlišuje klasifikace následující formy života.

1.Neuston(z řeckého neuston - schopný plavat) – sbírka mořských a sladkovodních organismů, které žijí blízko hladiny vody , například larvy komárů, mnoho prvoků, brouci vodní a z rostlin známý okřehek.

2. Žije blíže k hladině vody plankton.

Plankton(z řeckého planktos - vznášející se) - plovoucí organismy schopné provádět vertikální a horizontální pohyby převážně v souladu s pohybem vodních mas. Zvýraznit fytoplanktonu- fotosyntetické volně plovoucí řasy a zooplankton- malí korýši, měkkýši a larvy ryb, medúzy, rybičky.

3.Nekton(z řeckého nektos - plovoucí) - volně plovoucí organismy schopné samostatného vertikálního a horizontálního pohybu. Nektonžije ve vodním sloupci - to jsou ryby, v mořích a oceánech, obojživelníci, velký vodní hmyz, korýši, také plazi (mořští hadi a želvy) a savci: kytovci (delfíni a velryby) a ploutvonožci (tuleň).

4. Perifyton(z řeckého peri - kolem, kolem, fyton - rostlina) - živočichové a rostliny připojené ke stonkům vyšších rostlin a vystupující nad dno (měkkýši, vířníci, mechorosty, hydra atd.).

5. Benthos ( z řečtiny bentos - hloubka, dno) - organismy na dně, které vedou vázaný nebo volný způsob života, včetně těch, které žijí v mocnosti dnového sedimentu. Jedná se především o měkkýše, některé nižší rostliny, larvy lezoucího hmyzu a červy. Spodní vrstvu obývají organismy, které se živí převážně rozkládajícími se troskami.

1. Co je to biocenóza, biogeocenóza, agrocenóza? Struktura biogeocenózy. Kdo je zakladatelem doktríny biocenózy? Příklady biogeocenóz.

Biocenóza(z řeckého koinos - společný bios - život) je společenství vzájemně se ovlivňujících živých organismů, skládající se z rostlin (fytocenóza), živočichů (zoocenóza), mikroorganismů (mikrobocenóza), přizpůsobených ke společnému životu na daném území.

Pojem "biocenóza" - podmíněné, protože organismy nemohou žít mimo své prostředí, ale je vhodné použít v procesu studia ekologických vazeb mezi organismy.V závislosti na oblasti, postoji k lidské činnosti, stupni nasycení, užitečnosti atd. rozlišovat biocenózy země, vody, přírodní a antropogenní, nasycené a nenasycené, úplné a neúplné.

Biocenózy, jako populace - toto je supraorganismální úroveň organizace života, ale vyšší úrovně.

Velikosti biocenotických skupin jsou různé- jedná se o velká společenstva lišejníkových polštářů na kmenech stromů nebo tlejícím pařezu, ale jsou to i populace stepí, lesů, pouští apod.

Společenství organismů se nazývá biocenóza a věda, která studuje společenství organismů - biocenologie.

V.N. Sukačev termín byl navržen (a obecně přijímán) k označení společenství biogeocenóza(z řeckého bios – život, geo – Země, cenosis – společenství) - Jedná se o soubor organismů a přírodních jevů charakteristických pro danou geografickou oblast.

Struktura biogeocenózy zahrnuje dvě složky biotické – společenství živých rostlinných a živočišných organismů (biocenóza) - a abiotické - soubor neživých faktorů prostředí (ekotop, nebo biotop).

Prostor s více či méně homogenními podmínkami, který zaujímá biocenózu, se nazývá biotop (topis - místo) nebo ekotop.

Ecotop obsahuje dvě hlavní složky: klimatop- klima ve všech jeho rozmanitých projevech a edafotop(z řeckého edaphos - půda) - půdy, reliéf, voda.

Biogeocenóza= biocenóza (fytocenóza+zoocenóza+mikrocenóza)+biotop (klimatop+edafotop).

Biogeocenózy – jedná se o přírodní útvary (obsahují prvek „geo“ - Země ) .

Příklady biogeocenózy může zde být rybník, louka, smíšený nebo jednodruhový les. Na úrovni biogeocenózy probíhají v biosféře všechny procesy přeměny energie a hmoty.

Agrocenóza(z lat. agraris a řeckého koikos - obecný) - společenstvo organismů vytvořené člověkem a jím uměle udržované se zvýšeným výnosem (produktivitou) jednoho nebo více vybraných druhů rostlin nebo živočichů.

Agrocenóza se liší od biogeocenózy hlavní komponenty. Nemůže existovat bez lidské podpory, protože jde o uměle vytvořené biotické společenství.

1. Pojem "ekosystém". Tři principy fungování ekosystému.

Ekologický systém- jeden z nejdůležitějších pojmů ekologie, zkráceně ekosystém.

Ekosystém(z řeckého oikos - obydlí a systém) je jakékoli společenství živých bytostí spolu s jejich biotopem, vnitřně propojené složitým systémem vztahů.

Ekosystém - Jedná se o supraorganismy, včetně organismů a neživého (inertního) prostředí, které se vzájemně ovlivňují, bez nichž není možné udržet život na naší planetě. Jedná se o společenství rostlinných a živočišných organismů a anorganického prostředí.

Na základě interakce živých organismů, které mezi sebou a jejich stanovištěm tvoří ekosystém, se v jakémkoli ekosystému rozlišují vzájemně závislé agregáty. biotické(živé organismy) a abiotické(inertní nebo neživá příroda) složky, jakož i faktory prostředí (jako je sluneční záření, vlhkost a teplota, atmosférický tlak), antropogenní faktory a další.

K abiotickým složkám ekosystémů Patří sem anorganické látky - uhlík, dusík, voda, vzdušný oxid uhličitý, minerální látky, organické látky nacházející se především v půdě: bílkoviny, sacharidy, tuky, huminové látky atd., které se do půdy dostávají po smrti organismů.

K biotickým složkám ekosystému zahrnují producenty, autotrofy (rostliny, chemosyntetika), konzumenty (zvířata) a detritivory, rozkladače (zvířata, bakterie, houby).

Kazaňská fyziologická škola. F V. Ovsyannikov, N.O. Kovalevsky, N.A. Mislavský, A.V. Kibjakov

Faktory prostředí je komplex podmínek prostředí ovlivňujících živé organismy. Rozlišovat neživé faktory— abiotické (klimatické, edafické, orografické, hydrografické, chemické, pyrogenní), faktory divoké zvěře— biotické (fytogenní a zoogenní) a antropogenní faktory (dopad lidské činnosti). Mezi limitující faktory patří jakékoli faktory, které omezují růst a vývoj organismů. Adaptace organismu na jeho prostředí se nazývá adaptace. Vnější vzhled organismu, který odráží jeho přizpůsobivost podmínkám prostředí, se nazývá forma života.

Pojem environmentálních faktorů, jejich klasifikace

Jednotlivé složky prostředí, které působí na živé organismy, na které reagují adaptačními reakcemi (adaptacemi), se nazývají faktory prostředí, neboli faktory prostředí. Jinými slovy, komplex podmínek prostředí ovlivňujících život organismů se nazývá environmentální faktory prostředí.

Všechny faktory prostředí jsou rozděleny do skupin:

1. zahrnují složky a jevy neživé přírody, které přímo nebo nepřímo ovlivňují živé organismy. Mezi mnoha abiotickými faktory hraje hlavní roli:

• klimatický(sluneční záření, světelný a světelný režim, teplota, vlhkost, srážky, vítr, atmosférický tlak atd.);
• edafický(mechanická struktura a chemické složení půdy, vlhkostní kapacita, vodní, vzdušné a tepelné poměry půdy, kyselost, vlhkost, složení plynů, hladina podzemní vody atd.);
• orografický(reliéf, expozice svahu, strmost svahu, převýšení, nadmořská výška);
• hydrografický(průhlednost vody, tekutost, průtok, teplota, kyselost, složení plynu, obsah minerálních a organických látek atd.);
• chemikálie(plynové složení atmosféry, slané složení vody);
• pyrogenní(vystavení ohni).

2. - souhrn vztahů mezi živými organismy, jakož i jejich vzájemné vlivy na stanoviště. Vliv biotických faktorů může být nejen přímý, ale i nepřímý, vyjádřený v úpravě abiotických faktorů (například změny složení půdy, mikroklima pod zápojem lesa apod.). Mezi biotické faktory patří:

• fytogenní(vliv rostlin na sebe a na prostředí);
• zoogenní(vliv zvířat na sebe a na prostředí).

3. odrážejí intenzivní vliv člověka (přímo) nebo lidských činností (nepřímo) na životní prostředí a živé organismy. Mezi takové faktory patří všechny formy lidské činnosti a lidské společnosti, které vedou ke změnám v přírodě jako stanovišti pro jiné druhy a přímo ovlivňují jejich životy. Každý živý organismus je ovlivňován neživou přírodou, organismy jiných druhů včetně člověka a má zase vliv na každou z těchto složek.

Vliv antropogenních faktorů v přírodě může být buď vědomý, náhodný, nebo nevědomý. Člověk, orající panenskou a ladem ležící půdu, vytváří zemědělskou půdu, množí vysoce produktivní a nemocem odolné formy, některé druhy rozšiřuje a jiné ničí. Tyto vlivy (vědomé) jsou často negativní, např. bezmyšlenkovité přesídlení mnoha zvířat, rostlin, mikroorganismů, predátorská likvidace řady druhů, znečištění životního prostředí atp.

Biotické faktory prostředí se projevují prostřednictvím vztahů organismů patřících do stejného společenství. V přírodě je mnoho druhů úzce propojeno a jejich vzájemné vztahy jakožto složky životního prostředí mohou být extrémně složité. Pokud jde o vazby mezi komunitou a okolním anorganickým prostředím, jsou vždy obousměrné, vzájemné. Povaha lesa tedy závisí na odpovídajícím typu půdy, ale půda samotná vzniká z velké části vlivem lesa. Podobně teplotu, vlhkost a světlo v lese určuje vegetace, ale převládající klimatické podmínky zase ovlivňují společenstvo organismů žijících v lese.

Vliv faktorů prostředí na organismus

Vliv prostředí je organismy vnímán prostřednictvím faktorů prostředí tzv životního prostředí. Je třeba poznamenat, že environmentální faktor je pouze měnící se prvek prostředí, způsobující v organismech, když se znovu změní, adaptivní ekologické a fyziologické reakce, které jsou dědičně fixovány v procesu evoluce. Dělí se na abiotické, biotické a antropogenní (obr. 1).

Pojmenovávají celý soubor faktorů v anorganickém prostředí, které ovlivňují život a rozšíření živočichů a rostlin. Mezi nimi jsou: fyzikální, chemické a edafické.

Fyzikální faktory - ty, jejichž zdrojem je fyzikální stav nebo jev (mechanický, vlnový atd.). Například teplota.

Chemické faktory- ty, které pocházejí z chemického složení prostředí. Například slanost vody, obsah kyslíku atd.

Edafické (neboli půdní) faktory jsou souborem chemických, fyzikálních a mechanických vlastností půd a hornin, které ovlivňují jak organismy, pro které jsou biotopem, tak kořenový systém rostlin. Například vliv živin, vlhkosti, struktury půdy, obsahu humusu atp. na růst a vývoj rostlin.

Rýže. 1. Schéma vlivu biotopu (prostředí) na organismus

— faktory lidské činnosti ovlivňující přírodní prostředí (hydrosféra, eroze půdy, ničení lesů atd.).

Limitující (limitující) faktory prostředí Jedná se o faktory, které omezují vývoj organismů z důvodu nedostatku nebo přebytku živin oproti potřebě (optimální obsah).

Při pěstování rostlin při různých teplotách tedy bude bod, ve kterém dojde k maximálnímu růstu optimální. Nazývá se celý teplotní rozsah, od minima po maximum, při kterém je ještě možný růst rozsah stability (vytrvalost), nebo tolerance. Body, které to omezují, tzn. maximální a minimální teploty vhodné pro život jsou limity stability. Mezi optimální zónou a limity stability, jak se k nim blíží, rostlina zažívá rostoucí stres, tzn. mluvíme o o stresových zónách nebo zónách útlaku, v rozsahu stability (obr. 2). Jak se pohybujete po stupnici od optima dále dolů a nahoru, stres nejen zesiluje, ale při dosažení hranic odolnosti těla nastává jeho smrt.

Rýže. 2. Závislost působení faktoru prostředí na jeho intenzitě

Pro každý druh rostliny nebo živočicha tedy existuje optimum, stresové zóny a limity stability (nebo odolnosti) ve vztahu ke každému environmentálnímu faktoru. Když je faktor blízko hranic únosnosti, může organismus existovat většinou jen krátkou dobu. V užším okruhu podmínek je možná dlouhodobá existence a růst jedinců. V ještě užším rozsahu dochází k rozmnožování a druh může existovat neomezeně dlouho. Typicky, někde uprostřed rozsahu odolnosti jsou podmínky, které jsou nejpříznivější pro život, růst a reprodukci. Tyto podmínky se nazývají optimální, ve kterých jsou jedinci daného druhu nejvíce fit, tzn. zanechat největší počet potomků. V praxi je obtížné takové stavy identifikovat, takže optimum je obvykle určeno jednotlivými vitálními znaky (rychlost růstu, přežití atd.).

Přizpůsobování spočívá v přizpůsobení těla podmínkám prostředí.

Schopnost adaptace je jednou z hlavních vlastností života vůbec, zajišťující možnost jeho existence, schopnost organismů přežít a rozmnožovat se. Adaptace se projevují na různých úrovních – od biochemie buněk a chování jednotlivých organismů až po strukturu a fungování společenstev a ekologických systémů. Všechny adaptace organismů na existenci v různých podmínkách byly vyvinuty historicky. Výsledkem bylo vytvoření seskupení rostlin a zvířat specifických pro každou zeměpisnou oblast.

Adaptace mohou být morfologické, kdy se mění struktura organismu, dokud nevznikne nový druh, a fyziologický, kdy dochází ke změnám ve fungování těla. S morfologickými adaptacemi úzce souvisí adaptivní zbarvení živočichů, schopnost jej měnit v závislosti na světle (platýs, chameleon aj.).

Široce známými příklady fyziologické adaptace jsou zimní hibernace zvířat, sezónní migrace ptáků.

Pro organismy jsou velmi důležité behaviorální adaptace. Například instinktivní chování určuje činnost hmyzu a nižších obratlovců: ryb, obojživelníků, plazů, ptáků atd. Toto chování je geneticky naprogramováno a zděděno (vrozené chování). Patří sem: způsob budování hnízda u ptáků, páření, výchova potomků atd.

Existuje také získaný příkaz, který jedinec obdrží v průběhu svého života. Vzdělání(nebo učení se) - hlavní způsob přenosu získaného chování z jedné generace na druhou.

Schopnost jedince řídit své kognitivní schopnosti přežít nečekané změny ve svém prostředí je inteligence. Role učení a inteligence v chování se zvyšuje se zlepšováním nervového systému – nárůstem mozkové kůry. Pro lidi je to určující mechanismus evoluce. Schopnost druhů přizpůsobit se určitému rozsahu environmentálních faktorů je označena pojmem ekologická mystika druhu.

Kombinovaný účinek faktorů prostředí na tělo

Faktory prostředí obvykle nepůsobí jeden po druhém, ale komplexně. Účinek jednoho faktoru závisí na síle vlivu ostatních. Kombinace různých faktorů má znatelný vliv na optimální životní podmínky organismu (viz obr. 2). Působení jednoho faktoru nenahrazuje působení jiného. Při komplexním vlivu prostředí však lze často pozorovat „substituční efekt“, který se projevuje podobností výsledků vlivu různých faktorů. Světlo tedy nelze nahradit přebytkem tepla nebo nadbytkem oxidu uhličitého, ale ovlivněním teplotních změn je možné zastavit například fotosyntézu rostlin.

Při komplexním působení prostředí je vliv různých faktorů na organismy nestejný. Lze je rozdělit na hlavní, doprovodné a vedlejší. Hlavní faktory jsou různé pro různé organismy, i když žijí na stejném místě. Roli vedoucího faktoru v různých fázích života organismu může hrát ten či onen prvek prostředí. Například v životě mnoha kulturních rostlin, jako jsou obiloviny, je hlavním faktorem v období klíčení teplota, v období rašení a květu - vlhkost půdy a během období zrání - množství živin a vlhkost vzduchu. Role vedoucího faktoru se může v různých obdobích roku měnit.

Vedoucí faktor může být odlišný pro stejný druh žijící v různých fyzických a geografických podmínkách.

Pojem vedoucích faktorů by neměl být zaměňován s pojmem. Faktor, jehož úroveň se z kvalitativního nebo kvantitativního hlediska (nedostatek nebo přebytek) blíží limitům odolnosti daného organismu, nazývané omezující. Působení limitujícího faktoru se projeví i v případě, kdy jsou ostatní faktory prostředí příznivé nebo dokonce optimální. Jako limitující faktory mohou působit jak vedoucí, tak sekundární faktory prostředí.

Koncept limitujících faktorů zavedl v roce 1840 chemik 10. Liebig. Při studiu vlivu obsahu různých chemických prvků v půdě na růst rostlin formuloval princip: „Látka nacházející se v minimu kontroluje výnos a určuje velikost a stabilitu posledně jmenovaného v průběhu času. Tento princip je známý jako Liebigův zákon minima.

Limitujícím faktorem může být nejen nedostatek, jak upozornil Liebig, ale také nadbytek faktorů, jako je například teplo, světlo a voda. Jak bylo uvedeno dříve, organismy se vyznačují ekologickými minimy a maximy. Rozsah mezi těmito dvěma hodnotami se obvykle nazývá meze stability nebo tolerance.

Obecně složitost vlivu faktorů prostředí na organismus odráží zákon tolerance V. Shelforda: nepřítomnost či nemožnost blahobytu je dána nedostatkem nebo naopak přebytkem některého z řady faktorů, tzv. jehož hladina se může blížit limitům tolerovaným daným organismem (1913). Tyto dvě meze se nazývají meze tolerance.

Byly provedeny četné studie o „ekologii tolerance“, díky nimž byly známy limity existence mnoha rostlin a zvířat. Takovým příkladem je vliv látek znečišťujících ovzduší na lidský organismus (obr. 3).

Rýže. 3. Vliv látek znečišťujících ovzduší na lidský organismus. Max - maximální vitální aktivita; Dodatečná - přípustná životně důležitá činnost; Opt je optimální (neovlivňující životní činnost) koncentrace škodlivé látky; MPC je maximální přípustná koncentrace látky, která významně nemění životně důležitou aktivitu; Roky - smrtelná koncentrace

Koncentrace ovlivňujícího faktoru (škodlivé látky) na Obr. 5.2 je označeno symbolem C. Při hodnotách koncentrace C = C let člověk zemře, ale při výrazně nižších hodnotách C = C MPC dojde k nevratným změnám v jeho těle. V důsledku toho je rozsah tolerance přesně omezen hodnotou C MPC = C limit. Proto musí být Cmax stanovena experimentálně pro každou znečišťující látku nebo jakoukoli škodlivou chemickou sloučeninu a její Cmax nesmí být překročena ve specifickém prostředí (životním prostředí).

Při ochraně životního prostředí je to důležité horní hranice odporu těla na škodlivé látky.

Skutečná koncentrace znečišťující látky C aktuální by tedy neměla překročit C maximální přípustnou koncentraci (C fact ≤ C maximální přípustná hodnota = C lim).

Hodnota konceptu limitujících faktorů (Clim) je v tom, že dává ekologovi výchozí bod při studiu složitých situací. Pokud je organismus charakterizován širokým rozsahem tolerance vůči faktoru, který je relativně konstantní, a je přítomen v prostředí v mírném množství, pak je nepravděpodobné, že by takový faktor byl omezující. Naopak, pokud je známo, že určitý organismus má úzký rozsah tolerance k nějakému variabilnímu faktoru, pak je to právě tento faktor, který si zaslouží pečlivé prostudování, protože může být limitující.