Factorii de mediu și adaptarea organismelor la efectele lor

Curs 3. viață medii. Corpul și mediul

3.2. Factorii de mediu și adaptarea organismelor la efectele lor. legile și reglementările de mediu

Factorul de mediu - este orice element al mediului, care poate avea un impact direct asupra organismelor vii, cel puțin una dintre etapele de dezvoltare individuală.

Factorii de mediu pot avea o natură diferită și specificitate de acțiune. Acestea afectează organisme ca iritanți vii, determinând modificări adaptive în funcții fiziologice și biochimice; limitatori, face imposibil să existe în aceste condiții, iar semnalele indică modificărilor altor factori de mediu.

Factorii de mediu sunt împărțite în abiotice, biotice și antropice.

Factori abiotici - proprietăți ale naturii neinsufletite (natura totalității condițiilor anorganice), care au un impact direct sau indirect asupra organismelor vii.

Acestea includ: climă (temperatură, umiditate, presiune); edafic (textura, permeabilitatea, densitatea solului); de relief; chimice (compoziția gazoasă a aerului, compoziția de apă sărată, concentrare, aciditate); fizice (zgomot, câmp magnetic, conductivitate termică, radioactivitatea și radiația cosmică).

În toate cazurile, factorii abiotici acționează în mod unilateral. Organismul se poate adapta la ele, dar nu într-o poziție pentru a inversa efectul.

Factorii biotici - o formă de expunere a ființelor vii unul de altul, sau tot felul de influențe care experimentează un organism viu din ființele din jur.

Printre acestea sunt de obicei disting:

1. Efectul organismelor vegetale (factori fitogenice).

2. Impactul organismelor animale (factori zoogenic).

3. Expunerea la microbi (mikrobogennye factori).

interacțiunile directe de contact între plante: mecanice (biciuire ramuri epifitizm (decontarea plantelor asupra altor plante, dar nu parazitare pe ele și să le folosească doar ca un punct de atașare, cum ar fi orhidee), presiune și aderență de trunchiuri și rădăcini, fiziologice (mutualism, și parazitism poluparazitizm) fuziune a rădăcinilor;

relațiile indirecte - la animale și microorganisme, concurența, allelopathy (influența unor specii de organisme din alte prin izolarea diferitelor substanțe organisme în mediu).

Factori Zoogenic - comunicarea cu alte organisme - o condiție necesară pentru hrănire și reproducere, capacitatea de a proteja, atenua condițiile nefavorabile de mediu, iar pe cealaltă parte și amenințarea directă la existența individului. Diverse organisme vii se găsesc pe planetă, în orice combinație și să formeze o anumită comunitate, care include specii adaptate la coabitarea.

Interacțiunile dintre indivizi din aceeași specie apar în grup și efectul de masă. efect de grup - îmbunătățirea proceselor fiziologice ale organismului, creșterea viabilității acestora în coexistența, adică unirea animalelor în grupuri de două sau mai multe persoane ... efect de grup este în multe specii care pot reproduce în mod normal, și de a supraviețui numai în cazul în care au prezentat populații destul de mari (elefanți - cel puțin 25 de specii, ren - 300-400 de capete). Principiul „dimensiunea minimă a populației“, explică de ce este imposibil de a salva speciile care au devenit prea rare.

Mass Effect - un efect cauzat de mediu supraaglomerare. De obicei, efectul de masă are consecințe dăunătoare pentru animale, în timp ce efectul asupra grupului efectele lor benefice.

O altă formă de interacțiune între indivizi din aceeași specie - competiție intraspecifice.

Factorul Zoogenic este definit ca influenta animalelor asupra rudelor acestora, precum și plantele. Animalele au un efect mecanic asupra plantelor, călcând vegetației. Polenizarea de insecte, păsări, plante șoareci volatile promovează dispersarea plantelor.

Prin interacțiunile biotice între populațiile din cele două specii includ: concurența (intra- și interspecifice), prădarea, parazitismul, amensalizm, mutualism, comensualitate și neutralism.

Factorii biotici au un efect diferit. Acționând asupra organismelor din alte specii, ele sunt, în același timp, sunt supuse impactului asupra partea lor (influență în ambele sensuri).

Un organism viu în mediul natural, în același timp, expuse la factorii biotici și abiotici, dar rolul principal este jucat de abiotice.

Factori antropici (anthropos de la gr. - Omul, geneza - originea) - sunt factori care au loc sub influența activităților umane sau făcute pentru a schimba natura activităților umane care afectează lumea organică.

Acțiunea omului ca factor ecologic în natură este foarte mare și extrem de diversă. În prezent, nici unul dintre factorii de mediu nu au o astfel de E. Influența planetară substanțială și universală, adică., Ca un om, deși factorul antropic este cel mai tânăr dintre toți actorii de pe natura.

Toți factorii de mediu existente în natură afectează viața organismelor în moduri diferite și au diferite grade de importanță pentru diferite specii. Un set de factori și semnificația lor pentru organismele vii depind de habitat.

Toți factorii afecteaza in mod natural corpul în același timp. Aceasta nu este doar suma, și relația interactivă.

Limitarea factor - factor care poate întârzia potențialul de creștere ca un organism separat și ecosistemul ca întreg, sau deficit factor sau exces, care este aproape de limita suportabilității a organismului.

(- Răbdare, rezistenta la c Tolerantia.) - Toleranta capacitatea de a rezista la schimbările de organisme condiții (de exemplu, fluctuațiile de temperatură, umiditate, lumină, etc.) care trăiesc. Fig. 1 este o curbă ce caracterizează viteza unui procedeu conform unuia dintre factorii de mediu.

Pentru a cuantifica caracteristicile impactului factorilor de mediu asupra exemplarelor vitale, cum ar fi rata de creștere, dezvoltare, fertilitate, mortalitate, hrană și altele. D. Prezentați conceptul funcțiilor de răspuns. De obicei, funcțiile de răspuns program privat pentru a schimba factorul are forma unei curbe convexe crescând uniform de la o valoare factor minim (limita inferioară de toleranță) la un maxim la factor optim valori și monoton descrescătoare a apropierii de limita superioară a toleranței (Fig. 1).

Fig. 1. Dependența rezultatul acțiunii factorilor de mediu asupra intensității

Intensitatea factorilor de mediu (de exemplu, temperatură, cea mai favorabilă pentru viața organismului) este optim. Zona de inhibare (pessimum) - acestea sunt condițiile în care este inhibată durata maximă a organismului, dar poate exista în continuare. Întreaga gamă de condiții în care creșterea este încă posibil, numit gama de durabilitate. Puncte min și max, o creștere a limita, - limitele de stabilitate la orice factor de mediu - valență ecologică, sau plasticitatea ecologică a speciei. Gama largă de fluctuații ale factorilor de mediu în care pot exista acest factor, mai mare plasticitatea sa ecologică.

Curbe similare cu cele prezentate în Fig. 1, curbele numite toleranță, acestea pot fi obținute în studiul diferiților factori.

Pentru fiecare specie de organisme vii există zone de stres optime și limitele de rezistență sau de rezistenta pentru fiecare factorii de mediu.

specii pentru mediu Hardy numit eurybiontic (eyros - larg, fluctuații semnificative ale factorilor - răspândite); malovynoslivye - stenobiontic (stenos -, condiții stabile înguste - intervale limitate).

Fig. 2. Limitele de toleranță și eurybionts stenobiont (de Yu Odum, 1986)

Vedere de la o stabilitate largă a amplitudinii poate fi considerată ca eurythermic și celelalte două în Fig. 2 - Cum stenothermal. tip în plus adaptat la temperaturi joase, este criofil (de la kryos c. - rece) și la cel mai mare - termofile. specii Eurythermal sunt capabile să crească și să rămână activă la factorul de fluctuațiile mari și stenothermal reduc activitatea lor chiar și la mici abateri de optim. Organisme cu privire la conținutul de săruri în mediu și numit stenogalami evrigalami (de la hals c - sare.); la lumină - și stenofotami evrifotami; în ceea ce privește aciditatea mediului - și evriionnymi vederi stenoionnymi.

Prin stenobiont includ paraziți, multe adâncimi animale ocean, locuitorii din peșteri, păduri tropicale, orhidee, păstrăv, cocoșii și Orientul Îndepărtat, pește de mare adâncime. Eurybionts - acest gândacul Colorado, șoareci, șobolani, lupi, gândaci, stuf, iarbă de grâu.

Unul dintre fondatorii Agrochimie - (. 1803-1873 gg) savantul german J. von Liebig a formulat teoria nutriției minerale a plantelor. El a descoperit că dezvoltarea plantei sau a stării sale nu depind de elementele chimice (sau substanțe), t. E. Factorii care sunt prezente în sol, în cantități suficiente, iar cele care lipsesc. Concluziile lor J. von Liebig (1840), rezumate în legea minimă: substanță prezentă într-un minimum, recolta controlată este determinată de valoarea timpului și stabilitate. Interpretarea modernă a dreptului Liebig este: rezistenta organismului este determinată de cea mai slabă verigă în lanțul de nevoile sale de mediu, adică, limitând șansele de viață ale factorului de mediu, a cărei valoare este aproape de minim, și o scădere în continuare ceea ce duce la moartea unui organism sau ecosistem de degradare ...

legea minimă este valabil nu numai pentru plante, ci și toate organismele vii, inclusiv oameni.

În viitor, conceptul de factori de limitare a fost extins. Ideea ca un picior de egalitate cu factorul minim de limitare poate fi cel mai Introdus în 1913, zoologul american V. Shelford. El a arătat că substanța sau orice alt factor care este prezent nu numai la minim, dar în exces față de nivelul cerut al corpului, poate duce la consecințe nedorite pentru organism. toleranță Ulterior, legea a fost formulată, sau legea factor limitativ Shelford: un factor de limitare în viața organismului (specii) poate fi la un nivel minim și maxim a impactului asupra mediului, intervalul dintre care determină valoarea rezistenta, toleranța organismului la acest factor. Sensul legii este clar: aproximativ vorbind, subalimentare rău și și supraalimentare.

Principiul de factori de limitare este valabilă pentru toate tipurile de organisme vii - plante, animale, microorganisme. El se referă la ambii factori abiotici și biotici.

La plasarea corpului în noul mediu după ce acesta sa se obisnuiasca ceva timp, să se adapteze la ele. Consecința este o schimbare într-un optim fiziologic sau deplasează cupola de toleranță curba. Astfel de modificări sunt numite adaptare.

Adaptarea - o adaptare a organismelor la mediu. Capacitatea de a se adapta - una dintre principalele caracteristici ale vieții, în general, oferind posibilitatea existenței sale, și anume posibilitatea de a organismelor de a supraviețui și a se multiplica ...

Mostrele pentru un motiv oarecare a pierdut capacitatea de a se adapta la schimbarea condițiilor de mediu, factorii legați de modul de eliminare, adică. E. La dispariție.

Forme de organisme de a se adapta la mediul:

adaptarea morfologică - o adaptare, care se manifestă în schimbarea formei sau a structurii unui organism. De exemplu, țestoasele coajă tare, care oferă protecție împotriva animalelor de pradă; Dispozitiv cactusii sau alte plante suculente pentru a supraviețui în condiții de temperatură ridicată și a deficitului de apă și altele.

Adaptarea fiziologică - o adaptare referitoare la procesele chimice din organism. De exemplu, un parfum de flori poate fi folosit pentru a atrage insectele și de a promova polenizare. Locuitorii deserturile uscate sunt capabile să regleze nevoia de umiditate datorită oxidării biochimice a grăsimilor. Procesul biochimic al fotosintezei in plante reflecta capacitatea lor de a crea materie organică din materie inertă.

Behavioral adaptare - o adaptare asociată cu un aspect specific al funcțiilor vitale ale animalului (creând adăposturi, mișcarea în direcția de condiții de temperatură mai favorabile, alegerea scaunelor cu conținut optim de umiditate sau de luminozitate, etc ...). Multe nevertebrate particularități proprii raport selectiv la lumina, cum se arată în mai aproape sau mai departe de sursa (Taxis). Cunoscut zilnic și migrații sezoniere de mamifere și păsări, inclusiv migrația și zborurile și mișcările intercontinentale de pește. Comportamentul adaptiv se poate manifesta în timpul prădători de vânătoare (urmărire și extracția de persecuție) și victimele lor (spectatori, urme de entanglement). Comportamentul excepțional specific al animalelor în timpul perioadei de împerechere și în timpul creșterii puilor.

Cea mai simplă formă este adaptarea aclimatizare - un dispozitiv care să îndure căldură și frig.

Temperatura este cel mai important factor climatic. Orice organism poate trăi într-un anumit interval de temperatură. Intervalul de temperatură în care poate exista viata este in jur de 300 ° C -200-100 ° C, dar cele mai multe specii și cele mai multe activități sunt limitate la un interval mai îngust de temperaturi (0-50 ° C). Anumite specii de microorganisme, în principal bacterii și alge, sunt capabile să trăiască și să se reproducă la temperaturi apropiate de punctul de fierbere. Limita superioară pentru bacterii izvoare calde este de 88 ° C, iar pentru pești și insecte mai durabile - aproximativ 50 ° C

Temperatura afectează caracteristicile anatomice și morfologice ale organismelor (de obicei, Bergman, regula lui Allen), cursul proceselor fiziologice de creștere, de dezvoltare, de comportament, și în multe cazuri determină distribuția geografică a plantelor și animalelor. Pe baza proceselor fiziologice ale multor organisme sunt capabile, în anumite limite pentru a schimba temperatura corpului. Această capacitate se numește termoreglare.

regula lui Bergmann. într-o specie sau un grup suficient de omogen de specii strâns înrudite de animale (cu sânge cald), cu dimensiuni mai mari ale corpului se găsesc în regiunile mai reci (confirmate la vertebrate, din care 75-90% dintre păsări, 50% din cazuri).

Acest model se explică prin regulatori: producerea de energie termică este proporțională cu volumul corpului, iar caldura - suprafața sa. Suprafața specifică a corpului (raportul dintre suprafață la volum) mai puțin la animale mai mari. Prin urmare, în nord util să fie de mare pentru a produce mai multă căldură și mai puțin pentru a da, și la sud - bine.

Regula lui Allen: (. Membrele, coada, urechi, etc.), părți proeminente ale corpului animalelor cu sânge cald relativ crește ca una se mută de la nord la sud în intervalul de la aceeași specie.

regula Gloger lui. Animalele care trăiesc în zone umede și reci și au un corp de pigmentare mai intensă (de obicei, un negru sau maro închis) decât locuitorii calde și uscate, permițându-le să acumuleze căldură suficientă.

Aceste reguli sunt adesea denumite legi care reglementează adaptări de mamifere.

În ceea ce privește temperatura animalelor este împărțită în două grupe: poikilothermic și homeoterme.

animale Poikilothermic (din c poikilos -. Different, alternantă și therme - căldură) - animalele cu sânge rece, cu temperatura corpului intern non-constantă, care variază în funcție de temperatura mediului ambiant. Ele sunt caracterizate prin intensitate scăzută a schimbului și absența mecanismului de conservare a căldurii. Animalele sunt mai dependente de căldura furnizată din exterior decât de căldura produsă în procesele metabolice.

Prin poichiloterm includ toate nevertebrate și reptile, cu excepția păsărilor și mamiferelor. aceste animale de temperatura corpului este de obicei doar 1-2 din temperatura ambiantă mai mare sau egală cu ea. Ea se ridică sub influența absorbția căldurii solare (șerpi, șopârle) sau de lucru musculare (insecte zburătoare, pește înot rapid). La ridicarea sau coborârea temperaturii ambiante în afara optimul acestor animale cad într-o stupoare, sau pier. Sporii și semințe de plante și la animale - ciliate, rotifere, ploșnițe, acarieni, etc -. Poate fi mai mulți ani într-o stare de animație suspendată - o stare în care a redus drastic metabolismul, și nu există manifestări vizibile ale vieții.

Homeotermi (din homoios c -. La fel ca si therme - caldura) - animalele cu sânge sprijină temperatura internă a corpului la un nivel relativ constant, independent de temperatura mediului ambiant.

Acestea includ păsări și mamifere. Mecanismele fizice sunt termoreglarea haină (blană, pene, strat de grăsime), activitatea glandelor sudoripare, evaporarea umezelii izolant în timpul respirației. Aceste animale suferă condiții nefavorabile, folosind adăposturile, astfel încât acestea depind de mediul înconjurător într-un grad mai mic de protecție. În timpul o creștere excesivă a temperaturii într-un deșert animale adaptat pentru a transfera căldura prin scufundare într-o hibernare de vară sau îngropate în nisip (rozătoarele). Plante deșert și primăvară semi-desert pentru o perioadă foarte scurtă de timp după terminarea vegetației și a semințelor maturarea frunzelor vărsat, care intră în faza de repaus (lalelelor și colab.).

Unele păsări (pasări colibri, lăstuni), și multe mamifere (lilieci, mici rozătoare, marsupialele, ariciul, ursi) - l geterotermye animale. Ei ocupă o poziție intermediară între animalele poikilothermic și homeoterme. Temperatura corpului în stare activă este menținut relativ ridicată și constantă și inactive diferă puțin din exterior. In timpul somnului sau somn scade rata metabolice profunde și temperatura corpului doar puțin peste temperatura ambiantă.