Vzorce interakcie medzi organizmami a prostredím. biotop a pôsobenie environmentálnych faktorov. Sieťové projekty v oblasti environmentálnej výchovy Vzorce pôsobenia faktorov prostredia na organizmy

Zviera

zem-vzduch

Voda

Pôda

Iné organizmy

biely žralok

žaba tráva

krtka obyčajná

Ascaris človek

Rakovina rieka

Hviezdica

Amébová dyzentéria

Dážďovka

kačica divá

Dážďovka

Háďatko repné

4. Svetlo.

5. Orba pôdy.

6. Slanosť.

7. Vlk v lese.

8. Bravčová pásomnica v tele.

9. Znečistenie vôd ropnými produktmi.

10. Blchy v srsti zvierat.

11. Výfukové plyny automobilov.

12. Ukladanie rádioaktívneho odpadu do pôdy.

2. Konverzácia na otázky.

- Čo nové ste sa naučili v lekcii?

Čo ste sa naučili štúdiom základov ekológie?

Kde môžete uplatniť svoje vedomosti, zručnosti a schopnosti?

3. Určenie typov environmentálnych interakcií (práca na kartách).

V. Domáca úloha: učebnica, abstrakt, zostavovanie schém a nákresov biotických vzťahov.

Habitat- časť prírody (súbor špecifických podmienok živej a neživej prírody), ktorá priamo obklopuje živý organizmus a má priamy alebo nepriamy vplyv na jeho stav: rast, vývoj, rozmnožovanie, prežívanie a pod.

Podmienky existencie je totalita života potrebné faktory prostredia, bez ktorých nemôže existovať živý organizmus (svetlo, teplo, vlhkosť, vzduch, pôda atď.).

Faktory prostredia a ich klasifikácia

Enviromentálne faktory- toto je jednotlivé prvky biotopy schopné ovplyvňovať organizmy, populácie a prírodné spoločenstvá, vyvolávať v nich adaptačné reakcie (adaptácie).

❖ Klasifikácia environmentálnych faktorov podľa charakteru pôsobenia:

■ periodické faktory(pôsobia neustále a majú denný, sezónny a ročný cyklus: zmena dňa a noci, príliv a odliv, striedanie ročných období atď.);

■ neperiodické faktory(pôsobí na organizmy alebo populácie náhle, epizodicky);

❖ Klasifikácia environmentálnych faktorov podľa pôvodu:

■ abiotické faktory- všetky faktory neživej prírody: fyzické , alebo klimatický (svetlo, teplota, vlhkosť, tlak), edafický , alebo pôda a zem (mechanická stavba pôdy, jej minerálne zloženie), topografická, prípadne orografická (terén), chemická (slanosť vody, plynné zloženie vzduchu, pH pôdy a vody) atď.;

■ biotické faktory- rôzne formy vplyvu niektorých živých organizmov na životnú činnosť iných. Niektoré organizmy môžu zároveň slúžiť ako potrava pre iné, byť ich biotopom, podporovať rozmnožovanie a usadzovanie, vyvíjať mechanické, chemické a iné účinky;

■ antropogénne faktory- rôzne formy ľudskej činnosti, ktoré menia prírodu ako biotop pre iné druhy alebo priamo ovplyvňujú ich život (znečistenie životného prostredia priemyselným odpadom, poľovníctvo a pod.).

Vzorce pôsobenia faktorov prostredia na organizmy

❖ Povaha účinku environmentálnych faktorov na organizmy:

■ ako dráždivé látky spôsobujú adaptačné zmeny fyziologických a biochemických funkcií;

■ ako obmedzovačov určiť nemožnosť existencie určitých organizmov v daných podmienkach;

■ ako modifikátory určiť morfologické, štruktúrno-funkčné a anatomické zmeny v organizmoch;

■ ako signály naznačujú zmeny v iných faktoroch prostredia.

❖ Podľa sily vplyvu na organizmus sa environmentálne faktory delia na:
■ optimálne;
■ normálne;
■ depresívne (stresujúce);
■ limit;
■ obmedzujúce.

Hranice odolnosti tela je rozsah intenzity faktora, v rámci ktorého je možná existencia organizmu. Tento rozsah je obmedzený extrémnym prahom minimálny a maximálny počet bodov a charakterizuje tolerancie organizmu. Keď je intenzita faktora menšia ako minimálny bod (dolná hranica) alebo väčšia ako maximálny bod (horná hranica), organizmus odumiera.

biologické optimum- pre organizmus najpriaznivejšia intenzita faktora. Hodnoty intenzity faktorov ležiace blízko biologického optima sú optimálna zóna.

Zóny stresu, útlaku (alebo pesimizmus) sú rozsahy s ostrým nedostatkom alebo nadbytkom faktora; v týchto zónach intenzita faktora leží v medziach únosnosti, ale presahuje hranice biologického optima.

Zóna bežnej činnosti leží medzi zónou optima a zónou pesima (stresu).

Tolerancia— schopnosť organizmov znášať odchýlky environmentálneho faktora od ich optimálnych hodnôt.

■ Rovnaká intenzita faktora môže byť pre jeden druh optimálna, pre iný deprimujúca (stresujúca) a pre tretí presahuje únosnosť.

eurybiontov- organizmy schopné odolávať významným odchýlkam od biologického optima (t. j. majúce široké limity odolnosti); príklad: karas je schopný žiť v rôznych vodných útvaroch.

Stenobionti- organizmy, pre existenciu ktorých sú nevyhnutné prísne definované, relatívne stále podmienky prostredia; príklad: pstruh žije len vo vodách s vysokým obsahom kyslíka.

Ekologická valencia- schopnosť organizmu osídľovať rôzne biotopy.

Ekologická plasticita- schopnosť organizmu prispôsobiť sa určitému rozsahu premenlivosti faktorov prostredia.

Interakcia faktorov prostredia. Limitujúci faktor

Komplexný vplyv faktorov: faktory prostredia pôsobia na živý organizmus komplexne, t.j. súčasne a spoločne a pôsobenie jedného faktora do určitej miery závisí od intenzity druhého faktora. Príklady: teplo sa ľahšie znáša v suchom vzduchu ako vo vlhkom vzduchu; v mraze so silným vetrom môžete rýchlejšie zamrznúť ako v bezvetria atď.

kompenzačný efekt- jav čiastočnej kompenzácie nedostatku (prebytku) jedného faktora životného prostredia prebytkom (nedostatkom) iného faktora.

Nezávislé prispôsobenie sa pôsobeniu faktorov: organizmy sa prispôsobujú každému z pôsobiacich faktorov relatívne nezávisle. Stupeň odolnosti voči akémukoľvek faktoru neznamená podobnú odolnosť voči pôsobeniu iných faktorov.

Ekologické spektrum- súhrn schopnosti tela existovať pod vplyvom rôznych faktorov prostredia.

Limitujúci (obmedzujúci) faktor- je to environmentálny faktor, ktorého hodnoty presahujú únosnosť organizmu, čo znemožňuje existenciu tohto organizmu v týchto podmienkach.

❖ Úloha obmedzujúcich faktorov:
■ definujú geografické rozsahy druhov;
■ sú silnejšie ako iné faktory ovplyvňujú životnú činnosť organizmu a pôsobia podľa pravidla minima;
■ ich pôsobenie je pre organizmus životne dôležité aj napriek priaznivej kombinácii iných faktorov. Príklady: rozšírenie organizmov v Arktíde obmedzuje nedostatok tepla, v púšťach nedostatok vlahy atď.

Biotop je tá časť prírody, ktorá obklopuje živý organizmus a s ktorou priamo interaguje. Zložky a vlastnosti prostredia sú rôznorodé a premenlivé. Každá živá bytosť žije v zložitom a meniacom sa svete, neustále sa mu prispôsobuje a reguluje svoju životnú činnosť v súlade so svojimi zmenami.

Adaptácie organizmov na ich prostredie sa nazývajú adaptácie. Schopnosť prispôsobiť sa je jednou z hlavných vlastností života vôbec, keďže poskytuje samotnú možnosť jeho existencie, schopnosť organizmov prežiť a rozmnožovať sa. Adaptácie sa prejavujú na rôznych úrovniach: od bunkovej biochémie a správania jednotlivé organizmy k štruktúre a fungovaniu spoločenstiev a ekologických systémov. Adaptácie vznikajú a menia sa v priebehu evolúcie druhov.

Jednotlivé vlastnosti alebo prvky prostredia, ktoré ovplyvňujú organizmy, sa nazývajú faktory prostredia. Faktory prostredia sú rôznorodé. Môžu byť nevyhnutné alebo, naopak, škodlivé pre živé bytosti, podporujú alebo bránia prežitiu a reprodukcii. Faktory prostredia majú rôznu povahu a špecifickosť pôsobenia. Faktory prostredia sa delia na abiotické a biotické, antropogénne.

Abiotické faktory – teplota, svetlo, rádioaktívne žiarenie, tlak, vlhkosť vzduchu, soľné zloženie vody, vietor, prúdenie, terén – to všetko sú vlastnosti neživej prírody, ktoré priamo alebo nepriamo ovplyvňujú živé organizmy.

Biotické faktory sú formy vzájomného vplyvu živých bytostí. Každý organizmus neustále zažíva priamy alebo nepriamy vplyv iných tvorov, vstupuje do kontaktu so zástupcami vlastného druhu a iných druhov - rastlín, živočíchov, mikroorganizmov, závisí od nich a sám na nich má vplyv. Okolitý organický svet - komponent prostredia každej živej bytosti.

Vzájomné prepojenia organizmov sú základom pre existenciu biocenóz a populácií; ich zvažovanie patrí do oblasti synekológie.

Antropogénne faktory sú formy činnosti ľudskej spoločnosti, ktoré vedú k zmene prírody ako biotopu pre iné druhy alebo priamo ovplyvňujú ich život. V priebehu ľudskej histórie rozvoj najprv poľovníctva a potom poľnohospodárstva, priemyslu a dopravy výrazne zmenil charakter našej planéty. Význam antropogénnych vplyvov na celý živý svet Zeme stále rýchlo rastie.

Hoci človek ovplyvňuje divokú prírodu prostredníctvom zmeny abiotických faktorov a biotických vzťahov druhov, aktivity ľudí na planéte treba vyčleniť ako zvláštnu silu, ktorá nezapadá do rámca tejto klasifikácie. V súčasnosti je takmer celý osud živej pokrývky Zeme a všetkých druhov organizmov v rukách ľudskej spoločnosti a závisí od antropogénneho vplyvu na prírodu.

Ten istý faktor prostredia má v živote spolubývajúcich organizmov iný význam. odlišné typy. Napríklad silný vietor v zime je nepriaznivý pre veľké zvieratá žijúce v otvorenom priestore, no nepostihuje tie menšie, ktoré sa ukrývajú v norách alebo pod snehom. Zloženie soli v pôde je dôležité pre výživu rastlín, ale je ľahostajné pre väčšinu suchozemských živočíchov atď.

Zmeny environmentálnych faktorov v priebehu času môžu byť: 1) pravidelne-periodické, meniace silu vplyvu v súvislosti s dennou dobou alebo ročným obdobím alebo rytmom prílivu a odlivu v oceáne; 2) nepravidelné, bez jasnej periodicity, napríklad zmeny poveternostných podmienok v rôznych rokoch, katastrofické javy - búrky, lejaky, zosuvy pôdy atď.; 3) nasmerované na známe, niekedy dlhé časové obdobia, napríklad počas ochladzovania alebo otepľovania klímy, zarastania vodných plôch, neustáleho pasenia sa v tej istej oblasti atď.

Environmentálne faktory prostredia majú rôzne účinky na živé organizmy, to znamená, že môžu pôsobiť ako dráždivé látky, ktoré spôsobujú adaptívne zmeny vo fyziologických a biochemických funkciách; ako obmedzovače, ktoré znemožňujú existenciu v týchto podmienkach; ako modifikátory spôsobujúce anatomické a morfologické zmeny v organizmoch; ako signály naznačujúce zmeny iných faktorov prostredia.

Napriek širokej škále environmentálnych faktorov možno identifikovať množstvo všeobecných vzorcov v povahe ich vplyvu na organizmy a v reakciách živých bytostí.

1. Zákon optima. Každý faktor má len určité hranice. pozitívny vplyv na organizmoch. Výsledok pôsobenia premenlivého faktora závisí predovšetkým od sily jeho prejavu. Nedostatočné aj nadmerné pôsobenie faktora negatívne ovplyvňuje život jedincov. Priaznivá sila vplyvu sa nazýva zóna optima ekologického faktora alebo jednoducho optimum pre organizmy daného druhu. Čím silnejšie sú odchýlky od optima, tým výraznejší je inhibičný účinok tohto faktora na organizmy (zóna pesima). Maximálne a minimálne tolerované hodnoty faktora sú kritické body, za ktorými už nie je možná existencia, nastáva smrť. Hranice odolnosti medzi kritickými bodmi sa nazývajú ekologická valencia živých bytostí vo vzťahu ku konkrétnemu environmentálnemu faktoru.

Zástupcovia rôznych al-dov sa od seba výrazne líšia tak v polohe optima, ako aj v ekologickej valencii. Napríklad polárne líšky z tundry môžu tolerovať kolísanie teploty vzduchu v rozmedzí asi 80 ° С (od +30 do 29 ° C). Rovnaká sila prejavu faktora môže byť pre jeden druh optimálna, pre iný pesimálna a pre tretí presahuje hranice únosnosti.

Široká ekologická valencia druhu vo vzťahu k abiotickým environmentálnym faktorom je označená pridaním predpony „evry“ k názvu faktora. Eurytermné druhy – znášajú výrazné výkyvy teplôt, eurybatické druhy – široký rozsah tlaku, euryhalinné – rôzne stupne salinity.

Neschopnosť tolerovať výrazné kolísanie faktora, alebo úzku ekologickú valenciu charakterizuje predpona „steno“ – stenotermické, stenobatické, stenohalinné druhy a pod.. V širšom zmysle sú druhy, ktoré pre svoju existenciu vyžadujú prísne definované podmienky prostredia. nazývané stenobiont a tie, ktoré sú schopné prispôsobiť sa rôznym podmienkam prostredia - eurybiont.

2. Nejednoznačnosť pôsobenia faktora na rôzne funkcie. Každý faktor ovplyvňuje rôzne funkcie tela rôznymi spôsobmi. Optimum pre niektoré procesy môže byť pesimum pre iné. Teplota vzduchu od 40 do 45 ° C u studenokrvných zvierat teda výrazne zvyšuje rýchlosť metabolických procesov v tele, ale inhibuje motorickú aktivitu a zvieratá upadajú do tepelnej strnulosti. Pre mnohé ryby je teplota vody, ktorá je optimálna na dozrievanie reprodukčných produktov, nepriaznivá pre trenie, ku ktorému dochádza pri inom teplotnom rozsahu.

Životný cyklus, v ktorom organizmus v určitých obdobiach plní prevažne určité funkcie (výživa, rast, rozmnožovanie, presídľovanie atď.), je vždy v súlade so sezónnymi zmenami v komplexe environmentálnych faktorov. Mobilné organizmy môžu tiež meniť biotopy pre úspešné vykonávanie všetkých svojich životných funkcií.

3. Variabilita, variabilita a rôznorodosť reakcií na pôsobenie faktorov prostredia u jednotlivých jedincov druhu. Stupeň vytrvalosti, kritické body, optimálne a pesimálne zóny jednotlivých jedincov sa nezhodujú. Táto variabilita je určená jednak dedičnými vlastnosťami jedincov, jednak rozdielmi pohlavia, veku a fyziologických rozdielov. Napríklad u motýľa mlynského, jedného zo škodcov múky a obilných produktov, je kritická minimálna teplota pre húsenice -7 ° C, pre dospelé formy - 22 ° C a pre vajcia -27 ° C. Mráz pri 10 ° C zabíja húsenice, ale nie je nebezpečný pre dospelých jedincov a vajíčka tohto škodcu. V dôsledku toho je ekologická valencia druhu vždy širšia ako ekologická valencia každého jednotlivca.

4. Každému z faktorov prostredia sa druhy prispôsobujú relatívne nezávisle. Miera tolerancie k akémukoľvek faktoru neznamená zodpovedajúcu ekologickú valenciu druhu vo vzťahu k iným faktorom. Napríklad druhy, ktoré tolerujú veľké teplotné zmeny, nemusia byť prispôsobené aj veľkým výkyvom vlhkosti alebo slanosti. Eurytermálne druhy môžu byť stenohalínne, stenobatické alebo naopak. Ekologické valencie druhu vo vzťahu k rôznym faktorom môžu byť veľmi rôznorodé. To vytvára mimoriadnu rozmanitosť prispôsobení v prírode. Ekologické spektrum druhu tvorí súbor ekologických valencií vo vzťahu k rôznym environmentálnym faktorom.

5. Nezhoda ekologických spektier jednotlivých druhov. Každý druh je špecifický svojimi ekologickými schopnosťami. Dokonca aj medzi druhmi, ktoré sú si blízke v spôsoboch prispôsobenia sa prostrediu, existujú rozdiely v ich postoji k jednotlivým faktorom.

Pravidlo ekologickej individuality druhov sformuloval ruský botanik L. G. Ramenskij (1924) vo vzťahu k rastlinám a potom bolo široko potvrdené zoologickými štúdiami.

6. Interakcia faktorov. Optimálna zóna a limity odolnosti organizmov vo vzťahu k akémukoľvek faktoru prostredia sa môžu posúvať v závislosti od sily a kombinácie ďalších faktorov pôsobiacich súčasne. Tento vzorec sa nazýva interakcia faktorov. Napríklad teplo sa ľahšie znáša v suchom ako vo vlhkom vzduchu. Hrozba zamrznutia je oveľa vyššia v mrazoch so silným vetrom ako v pokojnom počasí. Rovnaký faktor v kombinácii s inými má teda nerovnaký vplyv na životné prostredie. Naopak, rovnaký ekologický výsledok môže byť

žiarili rôznymi spôsobmi. Napríklad vädnutie rastlín možno zastaviť zvýšením množstva vlhkosti v pôde a znížením teploty vzduchu, čím sa zníži výpar. Vytvára sa efekt čiastočnej vzájomnej substitúcie faktorov.

Vzájomná kompenzácia pôsobenia environmentálnych faktorov má zároveň určité limity a jeden z nich nie je možné úplne nahradiť iným. Úplná absencia vody alebo dokonca jedného z hlavných prvkov minerálnej výživy znemožňuje život rastliny, napriek najpriaznivejšej kombinácii iných podmienok. Extrémny nedostatok tepla v polárnych púštiach nemožno nahradiť ani množstvom vlhkosti, ani nepretržitým osvetlením.

Berúc do úvahy vzorce interakcie faktorov prostredia v poľnohospodárskej praxi, je možné šikovne udržiavať optimálne životné podmienky. pestované rastliny a domáce zvieratá.

7. Pravidlo limitujúcich faktorov. Environmentálne faktory, ktoré sú najviac vzdialené od optima, sťažujú existenciu druhu v daných podmienkach. Ak sa aspoň jeden z environmentálnych faktorov približuje alebo prekračuje kritické hodnoty, potom aj napriek optimálnej kombinácii iných podmienok sú jednotlivci ohrození smrťou. Takéto silné odchýlky od optima sa stávajú prvoradými v živote druhu alebo jeho jednotlivých predstaviteľov v akomkoľvek konkrétnom časovom intervale.

Environmentálne limitujúce faktory určujú geografický rozsah druhu. Povaha týchto faktorov môže byť odlišná. Pohyb druhu na sever teda môže byť obmedzený nedostatkom tepla a do suchých oblastí nedostatkom vlahy alebo príliš vysokými teplotami. Biotické vzťahy, napríklad obsadenie územia silnejším konkurentom alebo nedostatok opeľovačov pre rastliny, môžu tiež slúžiť ako faktor obmedzujúci rozšírenie. Opelenie fíg teda úplne závisí od jediného druhu hmyzu - osy Blastophaga psenes. Tento strom pochádza zo Stredomoria. Figy, zavlečené do Kalifornie, nepriniesli ovocie, kým tam nepriniesli opeľovacie osy. Rozšírenie strukovín v Arktíde je obmedzené rozšírením čmeliakov, ktoré ich opeľujú. Na ostrove Dikson, kde nie sú žiadne čmeliaky, sa však strukoviny nenachádzajú teplotné podmienky existencia týchto rastlín je tam stále prípustná.

Aby sme určili, či druh môže existovať v danej geografickej oblasti, musíme najprv zistiť, či nejaké environmentálne faktory presahujú jeho ekologickú valenciu, najmä v najzraniteľnejšom období vývoja.

Identifikácia limitujúcich faktorov je v poľnohospodárskej praxi veľmi dôležitá, pretože zameraním hlavného úsilia na ich elimináciu je možné rýchlo a efektívne zvýšiť výnosy rastlín alebo produktivitu zvierat. Na silne kyslých pôdach sa teda dá úroda pšenice o niečo zvýšiť uplatnením rôznych agrotechnických vplyvov, no najlepší efekt dosiahneme až vápnením, ktoré odstráni obmedzujúce účinky kyslosti. Poznanie limitujúcich faktorov je teda kľúčom k riadeniu života organizmov. V rôznych obdobiach života jednotlivcov pôsobia rôzne faktory prostredia ako limitujúce faktory, preto je potrebná zručná a neustála regulácia životných podmienok pestovaných rastlín a zvierat.