Modele de interacțiune între organisme și mediu. habitat şi acţiunea factorilor de mediu. Proiecte de rețea în domeniul educației pentru mediu Modele de acțiune a factorilor de mediu asupra organismelor

Animal

sol-aer

Apă

Pamantul

Alte organisme

rechin alb

broasca de iarba

alunita comuna

Ascaris uman

Râul cancerului

Stea de mare

dizenteria amibei

Râma

Mallard rață

Râma

Nematod de sfeclă

4. Lumină.

5. Terenul arat.

6. Salinitatea.

7. Lupul în pădure.

8. Tenia de porc în organism.

9. Poluarea apei cu produse petroliere.

10. Purici în blană de animale.

11. Gazele de eșapament ale mașinilor.

12. Îngroparea deșeurilor radioactive în sol.

2. Conversație pe întrebări.

- Ce ai învățat nou la lecție?

Ce ai învățat studiind elementele de bază ale ecologiei?

Unde vă puteți aplica cunoștințele, abilitățile și abilitățile?

3. Determinarea tipurilor de interacțiuni cu mediul (lucrare pe cărți).

V. Tema pentru acasă: manual, rezumat, întocmește diagrame și desene de relații biotice.

Habitat- o parte a naturii (un ansamblu de condiții specifice ale naturii animate și neînsuflețite) care înconjoară direct un organism viu și are un efect direct sau indirect asupra stării sale: creștere, dezvoltare, reproducere, supraviețuire etc.

Condiții de existență este totalitatea vieții factori necesari medii fără de care un organism viu nu poate exista (lumină, căldură, umiditate, aer, sol etc.).

Factorii de mediu și clasificarea lor

Factori de mediu- Acest elemente individuale habitate capabile să influențeze organismele, populațiile și comunitățile naturale, provocând reacții adaptative (adaptări) în acestea.

❖ Clasificarea factorilor de mediu în funcție de natura acțiunii:

■ factori periodici(acţionează constant şi au un ciclu zilnic, sezonier şi anual: schimbarea zilei şi a nopţii, mareele, alternarea anotimpurilor etc.);

■ factori neperiodici(acționează asupra organismelor sau populațiilor brusc, episodic);

❖ Clasificarea factorilor de mediu după origine:

■ factori abiotici- toți factorii de natură neînsuflețită: fizic , sau climatice (lumină, temperatură, umiditate, presiune), edafic , sau sol si pamant (structura mecanică a solului, compoziția sa minerală), topografică, sau orografică (teren), chimică (salinitatea apei, compoziția gazoasă a aerului, pH-ul solului și apei) etc.;

■ factori biotici- diverse forme de influenţă a unor organisme vii asupra activităţii vitale a altora. În același timp, unele organisme pot servi drept hrană pentru altele, pot fi habitatul lor, promovează reproducerea și așezarea, exercită efecte mecanice, chimice și de altă natură;

■ factori antropici- diverse forme de activitate umană care schimbă natura ca habitat pentru alte specii sau le afectează direct viața (poluarea mediului cu deșeuri industriale, vânătoare etc.).

Modele de acțiune a factorilor de mediu asupra organismelor

❖ Natura efectului factorilor de mediu asupra organismelor:

■ cum iritanti provoacă modificări adaptive ale funcțiilor fiziologice și biochimice;

■ cum limitatoare determina imposibilitatea existentei anumitor organisme in conditii date;

■ cum modificatori determina modificări morfologice, structurale-funcționale și anatomice ale organismelor;

■ cum semnale ele indică modificări ale altor factori de mediu.

❖ În funcție de puterea impactului asupra organismului, factorii de mediu se împart în:
■ optim;
■ normal;
■ deprimant (stresant);
■ limită;
■ limitarea.

Limitele rezistenței corpului este intervalul de intensitate a factorului în care este posibilă existența unui organism. Acest interval este limitat de un prag extrem puncte minime și maxime si caracterizeaza toleranţă organism. Când intensitatea factorului este mai mică decât punctul minim (limita inferioară) sau mai mare decât punctul maxim (limita superioară), organismul moare.

optim biologic- intensitatea cea mai favorabilă a factorului pentru organism. Valorile intensității factorilor situate în apropierea optimului biologic sunt zona optima.

Zone de stres, opresiune (sau pesimism) sunt intervale cu o deficiență sau un exces accentuat a factorului; în aceste zone, intensitatea factorului se află în limitele rezistenței, dar depășește limitele optimului biologic.

Zona de activitate normală se află între zona optimului și zona pessimum (stres).

Toleranţă— capacitatea organismelor de a suporta abateri ale factorului de mediu de la valorile lor optime.

■ Aceeași intensitate a unui factor poate fi optimă pentru o specie, deprimantă (stresantă) pentru alta și poate depăși rezistența pentru o a treia.

euribionti- organisme capabile să suporte abateri semnificative de la optimul biologic (adică având limite largi de rezistență); exemplu: carasul este capabil să trăiască în diverse corpuri de apă.

Stenobionti- organisme, pentru existența cărora sunt necesare condiții de mediu strict definite, relativ constante; exemplu: păstrăvul trăiește numai în ape cu conținut ridicat de oxigen.

Valenta ecologica- capacitatea unui organism de a locui într-o varietate de habitate.

Plasticitate ecologică- capacitatea unui organism de a se adapta la o anumită gamă de variabilitate a factorilor de mediu.

Interacțiunea factorilor de mediu. Factor de limitare

Impactul complex al factorilor: factorii de mediu afectează un organism viu într-un mod complex, adică simultan și în comun, iar efectul unui factor depinde într-o anumită măsură de intensitatea celuilalt factor. Exemple: căldura este mai ușor de suportat în aer uscat decât în ​​aer umed; poți îngheța mai repede în îngheț cu vânt puternic decât pe vreme calmă etc.

efect de compensare- fenomenul de compensare parţială a lipsei (excesului) unui factor de mediu prin excesul (deficienţei) altui factor.

Adaptare independentă la acțiunea factorilor: organismele se adaptează la fiecare dintre factorii care acționează într-un mod relativ independent. Gradul de rezistență la orice factor nu înseamnă o rezistență similară cu acțiunea altor factori.

Spectrul ecologic- totalitatea capacităţii organismului de a exista sub influenţa diverşilor factori de mediu.

Factorul limitator (limitator).- acesta este un factor de mediu, ale cărui valori depășesc rezistența organismului, ceea ce face imposibil ca acest organism să existe în aceste condiții.

❖ Rolul factorilor limitatori:
■ definesc ariile geografice ale speciilor;
■ sunt mai puternice decât alţi factori afectează activitatea vitală a organismului şi acţionează după regula minimului;
■ acţiunea lor este vitală pentru organism, în ciuda combinaţiei favorabile a altor factori. Exemple: distribuția organismelor în Arctica este limitată de lipsa căldurii, în deșerturi de lipsa de umiditate etc.

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

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

Proprietățile sau elementele separate ale mediului care afectează organismele sunt numite factori de mediu. Factorii de mediu sunt diverși. Ele pot fi necesare sau, dimpotrivă, dăunătoare ființelor vii, promovează sau împiedică supraviețuirea și reproducerea. Factorii de mediu au o natură și o specificitate diferită de acțiune. Factorii de mediu sunt împărțiți în abiotici și biotici, antropici.

Factori abiotici - temperatura, lumina, radiațiile radioactive, presiunea, umiditatea aerului, compoziția sării apei, vântul, curenții, terenul - toate acestea sunt proprietăți de natură neînsuflețită care afectează direct sau indirect organismele vii.

Factorii biotici sunt forme de influență a ființelor vii unele asupra altora. Fiecare organism experimentează în mod constant influența directă sau indirectă a altor creaturi, intră în contact cu reprezentanții propriei specii și ai altor specii - plante, animale, microorganisme, depinde de ele și are un impact asupra lor. Lumea organică din jur - componentă mediul oricărei ființe vii.

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

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

Deşi omul influenţează animale sălbatice printr-o schimbare a factorilor abiotici și a relațiilor biotice ale speciilor, activitatea oamenilor de pe planetă ar trebui să fie evidențiată ca o forță specială care nu se încadrează în cadrul acestei clasificări. În prezent, aproape întreaga soartă a acoperirii vii a Pământului și a tuturor tipurilor de organisme este în mâinile societății umane și depinde de influența antropică asupra naturii.

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

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

Factorii de mediu de mediu au efecte variate asupra organismelor vii, adică pot acționa ca iritanti care provoacă modificări adaptative ale funcțiilor fiziologice și biochimice; ca limitatori, facand imposibila existenta in aceste conditii; ca modificatori care provoacă modificări anatomice și morfologice în organism; ca semnale care indică modificări ale altor factori de mediu.

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

1. Legea optimului. Fiecare factor are doar anumite limite. impact pozitiv asupra organismelor. Rezultatul acțiunii unui factor variabil depinde în primul rând de puterea manifestării acestuia. Atât acțiunea insuficientă, cât și cea excesivă a factorului afectează negativ viața indivizilor. Forța favorabilă de influență se numește zona optimă a factorului ecologic sau pur și simplu optimul pentru organismele unei specii date. Cu cât abaterile de la optim sunt mai puternice, cu atât este mai pronunțat efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor (zona pessimum). Valorile maxime și minime tolerate ale factorului sunt puncte critice, dincolo de care existența nu mai este posibilă, apare moartea. Limitele de rezistență între punctele critice se numesc valența ecologică a ființelor vii în raport cu un anumit factor de mediu.

Reprezentanții diferitor al-dov diferă foarte mult unul de celălalt atât în ​​ceea ce privește poziția optimului, cât și în valența ecologică. De exemplu, vulpile polare din tundra pot tolera fluctuații ale temperaturii aerului în intervalul de aproximativ 80 ° C (de la +30 la 29 ° C). Aceeași forță de manifestare a unui factor poate fi optimă pentru o specie, pesimală pentru alta și depășește limitele rezistenței pentru a treia.

Valenta ecologica larga a unei specii in raport cu factorii de mediu abiotici este indicata prin adaugarea prefixului "evry" la numele factorului. Specii euritermale - care suportă fluctuații semnificative de temperatură, specii euribatice - o gamă largă de presiune, eurihaline - grade variate de salinitate.

Incapacitatea de a tolera fluctuații semnificative ale factorului, sau o valență ecologică îngustă, este caracterizată de prefixul „steno” - specii stenoterme, stenobatice, stenohaline etc. Într-un sens mai larg, speciile care necesită condiții de mediu strict definite pentru existența lor sunt numit stenobiont, iar cele care sunt capabile să se adapteze la diferite condiții de mediu - eurybiont.

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

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

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

4. La fiecare dintre factorii de mediu, speciile se adaptează într-un mod relativ independent. Gradul de toleranță la orice factor nu înseamnă valența ecologică corespunzătoare a speciei în raport cu alți factori. De exemplu, speciile care tolerează schimbări mari de temperatură nu trebuie să fie, de asemenea, adaptate la fluctuații mari de umiditate sau salinitate. Speciile euritermale pot fi stenohaline, stenobatice sau invers. Valențele ecologice ale unei specii în raport cu diferiți factori pot fi foarte diverse. Acest lucru creează o varietate extraordinară de adaptări în natură. Un set de valențe ecologice în relație cu diverși factori de mediu constituie spectrul ecologic al unei specii.

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

Regula individualității ecologice a speciilor a fost formulată de botanistul rus L. G. Ramensky (1924) în legătură cu plantele, iar apoi a fost confirmată pe scară largă de studiile zoologice.

6. Interacțiunea factorilor. Zona optimă și limitele de rezistență ale organismelor în raport cu orice factor de mediu se pot schimba în funcție de puterea și combinația altor factori care acționează simultan. Acest model se numește interacțiunea factorilor. De exemplu, căldura este mai ușor de suportat în aer uscat, mai degrabă decât în ​​aer umed. Amenințarea de îngheț este mult mai mare în îngheț cu vânturi puternice decât în ​​vreme calmă. Astfel, același factor în combinație cu alții are un impact inegal asupra mediului. Dimpotrivă, același rezultat ecologic poate fi

radiat în moduri diferite. De exemplu, ofilirea plantelor poate fi oprită atât prin creșterea cantității de umiditate din sol, cât și prin scăderea temperaturii aerului, ceea ce reduce evaporarea. Se creează efectul înlocuirii parțiale reciproce a factorilor.

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

Luând în considerare modelele de interacțiune a factorilor de mediu în practica agricolă, este posibil să se mențină cu pricepere condiții optime de viață. plante cultivateși animale de companie.

7. Regula factorilor limitatori. Factorii de mediu care sunt cel mai departe de optim fac ca specia să fie deosebit de dificilă în condiții date. Dacă cel puțin unul dintre factorii de mediu se apropie sau depășește valorile critice, atunci, în ciuda combinației optime a altor condiții, indivizii sunt amenințați cu moartea. O astfel de abatere puternică de la factorii optimi devine de o importanță capitală în viața speciei sau a reprezentanților ei individuali la orice interval de timp anume.

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

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

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