Istorija znanja o životnoj sredini seže mnogo vekova unazad. Već primitivni ljudi morali su imati određena znanja o biljkama i životinjama, njihovom načinu života, međusobnim odnosima i okolini. U okviru opšteg razvoja prirodnih nauka došlo je i do akumulacije znanja koje danas pripada oblasti nauke o životnoj sredini. Ekologija se kao samostalna disciplina pojavila u 19. vijeku.

Pojam ekologija (od grčkog eco - kuća, logos - učenje) u nauku je uveo njemački biolog Ernest Haeckel.

Godine 1866, u svom djelu “Opća morfologija organizama” napisao je da je to “... zbir znanja vezanog za ekonomiju prirode: proučavanje cjelokupnog skupa odnosa između životinje i njenog okruženja, oba organskog i neorganski, a prije svega prijateljski ili neprijateljski odnosi s onim životinjama i biljkama s kojima direktno ili indirektno dolazi u dodir.” Ova definicija klasifikuje ekologiju kao biološku nauku. Početkom 20. vijeka. formiranje sistematskog pristupa i razvoj doktrine o biosferi, koja je ogromno polje znanja, uključujući mnoge naučne oblasti kako prirodnog tako i humanitarnog ciklusa, uključujući i opštu ekologiju, dovelo je do širenja ekosistemskih pogleda u ekologiji. Glavni predmet proučavanja u ekologiji postao je ekosistem.

Ekosistem je skup živih organizama koji međusobno djeluju i sa svojom okolinom razmjenom materije, energije i informacija na takav način da ovaj jedinstveni sistem ostaje stabilan dugo vremena.

Sve veći ljudski uticaj na životnu sredinu učinio je neophodnim da se ponovo prošire granice ekološkog znanja. U drugoj polovini 20. veka. Naučno-tehnološki napredak povukao je niz problema koji su dobili globalni status, pa su se u ekološkom pogledu postavila pitanja komparativne analize prirodnih i stvorenih sistema i traženja načina njihovog skladnog suživota i razvoja. jasno isplivala.

Shodno tome, struktura nauke o životnoj sredini se diferencirala i postala složenija. Sada se može predstaviti kao četiri glavne grane, dalje podijeljene: bioekologija, geoekologija, humana ekologija, primijenjena ekologija.

Dakle, ekologiju možemo definirati kao nauku o općim zakonitostima funkcionisanja ekosistema različitih redova, skupu naučnih i praktičnih pitanja odnosa čovjeka i prirode.

2. Faktori životne sredine, njihova klasifikacija, vrste uticaja na organizme

Svaki organizam u prirodi doživljava uticaj širokog spektra komponenti životne sredine. Bilo koja svojstva ili komponente životne sredine koje utiču na organizme nazivaju se faktori životne sredine.

Klasifikacija faktora sredine. Faktori okoline (ekološki faktori) su raznoliki, imaju različite prirode i specifično djelovanje. Razlikuju se sljedeće grupe faktora okoline:

1. Abiotički (faktori nežive prirode):

a) klimatski - uslovi osvetljenja, temperaturni uslovi itd.;

b) edafski (lokalni) - vodosnabdijevanje, tip tla, teren;

c) orografske - strujanja vazduha (vetar) i vode.

2. Biotički faktori su svi oblici uticaja živih organizama jedni na druge:

Biljke Biljke. Biljke Životinje. Biljke gljive. Biljke Mikroorganizmi. Životinje Životinje. Životinje gljive. Životinje Mikroorganizmi. Mushrooms Mushrooms. Mikroorganizmi gljiva. Mikroorganizmi Mikroorganizmi.

3. Antropogeni faktori su svi oblici aktivnosti ljudskog društva koji dovode do promjena u staništu drugih vrsta ili direktno utiču na njihov život. Uticaj ove grupe faktora životne sredine se iz godine u godinu ubrzano povećava.

Vrste uticaja faktora sredine na organizme. Faktori životne sredine imaju različite uticaje na žive organizme. Oni mogu biti:

Podražaji koji doprinose pojavi adaptivnih fizioloških i biohemijskih promjena (hibernacija, fotoperiodizam);

Ograničenja koja mijenjaju geografsku rasprostranjenost organizama zbog nemogućnosti postojanja u datim uslovima;

Modifikatori koji uzrokuju morfološke i anatomske promjene u organizmima;

Signali koji ukazuju na promjene u drugim faktorima okoline.

Opšti obrasci djelovanja faktora okoline:

Zbog izuzetne raznolikosti faktora životne sredine, različite vrste organizama, doživljavajući njihov uticaj, različito reaguju na njega, međutim, moguće je identifikovati niz opštih zakonitosti (obrazaca) delovanja faktora sredine. Pogledajmo neke od njih.

1. Zakon optimuma

2. Zakon ekološke individualnosti vrsta

3. Zakon ograničavajućeg (ograničavajućeg) faktora

4. Zakon dvosmislenog djelovanja

3. Obrasci djelovanja faktora okoline na organizme

1) Optimalno pravilo. Za ekosistem, organizam ili određenu njegovu fazu

razvoja postoji raspon najpovoljnije vrijednosti faktora. Gdje

faktori su povoljni; gustina naseljenosti je maksimalna. 2) Tolerancija.

Ove karakteristike zavise od sredine u kojoj organizmi žive. Ako ona

stabilan na svoj način

vaš, ima veće šanse da organizmi prežive.

3) Pravilo interakcije faktora. Neki faktori mogu pojačati ili

ublažiti uticaj drugih faktora.

4) Pravilo ograničavajućih faktora. Faktor koji je manjkav ili

višak negativno utiče na organizme i ograničava mogućnost ispoljavanja. snagu

djelovanje drugih faktora. 5) Fotoperiodizam. Pod fotoperiodizmom

razumjeti reakciju tijela na dužinu dana. Reakcija na promjene svjetla.

6) Prilagođavanje ritmu prirodnih pojava. Prilagođavanje svakodnevnom i

sezonski ritmovi, fenomeni plime i oseke, ritmovi solarne aktivnosti,

lunarne faze i druge pojave koje se ponavljaju sa strogom frekvencijom.

Ek. valencija (plastičnost) - sposobnost org. prilagođavati se dep. faktori životne sredine okruženje.

Obrasci djelovanja okolišnih faktora na žive organizme.

Faktori okoline i njihova klasifikacija. Svi organizmi su potencijalno sposobni za neograničenu reprodukciju i disperziju: čak i vrste koje vode privržen način života imaju barem jednu razvojnu fazu u kojoj su sposobne za aktivno ili pasivno širenje. Ali u isto vrijeme, sastav vrsta organizama koji žive u različitim klimatskim zonama se ne miješa: svaki od njih karakterizira određeni skup vrsta životinja, biljaka i gljiva. To se objašnjava ograničenjem prekomjerne reprodukcije i rasprostranjenosti organizama određenim geografskim barijerama (mora, planinski lanci, pustinje itd.), klimatskim faktorima (temperatura, vlažnost, itd.), kao i odnosima između pojedinih vrsta.

U zavisnosti od prirode i karakteristika delovanja, faktori životne sredine se dele na abiotičke, biotičke i antropogene (antropske).

Abiotički faktori su komponente i svojstva nežive prirode koja direktno ili indirektno utiču na pojedine organizme i njihove grupe (temperatura, svetlost, vlažnost, gasni sastav vazduha, pritisak, slani sastav vode itd.).

Posebnu grupu faktora životne sredine čine različiti oblici ljudske ekonomske aktivnosti koji menjaju stanje staništa različitih vrsta živih bića, uključujući i samog čoveka (antropogeni faktori). U relativno kratkom periodu postojanja čovjeka kao biološke vrste, svojim djelovanjem radikalno je promijenio izgled naše planete, a taj utjecaj na prirodu svake godine je sve veći. Intenzitet djelovanja nekih okolišnih faktora može ostati relativno stabilan tokom dugih istorijskih perioda razvoja biosfere (na primjer, sunčevo zračenje, gravitacija, slani sastav morske vode, plinoviti sastav atmosfere itd.). Većina njih ima promjenjiv intenzitet (temperatura, vlažnost itd.). Stepen varijabilnosti svakog faktora životne sredine zavisi od karakteristika staništa organizama. Na primjer, temperatura na površini tla može značajno varirati u zavisnosti od doba godine ili dana, vremena i sl., dok u akumulacijama na dubinama većim od nekoliko metara temperaturnih razlika gotovo da i nema.

Promjene faktora okoline mogu biti:

Periodično, zavisno od doba dana, doba godine, položaja Meseca u odnosu na Zemlju itd.;

Neperiodične, na primjer, vulkanske erupcije, potresi, uragani, itd.;

Usmjereno na značajne povijesne periode, na primjer, promjene u Zemljinoj klimi povezane s preraspodjelom omjera kopnenih površina i Svjetskog okeana.

Svaki od živih organizama stalno se prilagođava čitavom kompleksu faktora životne sredine, odnosno staništu, regulišući životne procese u skladu sa promenama ovih faktora. Stanište je skup uslova u kojima žive određene jedinke, populacije ili grupe organizama.

Obrasci uticaja faktora sredine na žive organizme. Unatoč činjenici da su okolišni faktori vrlo raznoliki i različite prirode, uočeni su neki obrasci njihovog utjecaja na žive organizme, kao i reakcije organizama na djelovanje ovih faktora. Adaptacije organizama na uslove okoline nazivaju se adaptacije. Nastaju na svim nivoima organizacije žive materije: od molekularnog do biogeocenotskog. Adaptacije nisu stalne jer se menjaju tokom istorijskog razvoja pojedinih vrsta u zavisnosti od promene intenziteta faktora sredine. Svaka vrsta organizma je na poseban način prilagođena određenim životnim uslovima: ne postoje dvije bliske vrste koje su slične po svojim adaptacijama (pravilo ekološke individualnosti). Tako su krtica (serija Insektivorous) i krtica (serija Glodavci) prilagođeni da postoje u tlu. Ali krtica kopa prolaze uz pomoć svojih prednjih udova, a krtica kopa sjekutićima, izbacujući zemlju glavom.

Dobra adaptacija organizama na određeni faktor ne znači isto prilagođavanje drugim (pravilo relativne nezavisnosti adaptacije). Na primjer, lišajevi, koji se mogu smjestiti na podloge siromašne organskom tvari (kao što su stijene) i izdržati sušne periode, vrlo su osjetljivi na zagađenje zraka.

Postoji i zakon optimuma: svaki faktor ima pozitivan učinak na organizam samo u određenim granicama. Intenzitet uticaja faktora sredine koji je povoljan za organizme određene vrste naziva se optimalna zona. Što intenzitet djelovanja određenog faktora okoliša više odstupa od optimalnog u jednom ili drugom smjeru, to će biti izraženije njegovo inhibitorno djelovanje na organizme (zona pesimuma). Intenzitet utjecaja okolišnog faktora, zbog kojeg postojanje organizama postaje nemoguće, naziva se gornja i donja granica izdržljivosti (kritične tačke maksimuma i minimuma). Udaljenost između granica izdržljivosti određuje ekološku valenciju određene vrste u odnosu na određeni faktor. Shodno tome, valencija životne sredine je opseg intenziteta uticaja ekološkog faktora u kojem je moguće postojanje određene vrste.

Široka ekološka valencija jedinki određene vrste u odnosu na određeni faktor životne sredine označava se prefiksom „eur-“. Dakle, arktičke lisice su klasifikovane kao euritermne životinje, jer mogu izdržati značajne temperaturne fluktuacije (unutar 80°C). Neki beskičmenjaci (spužve, serpentine, bodljikaši) pripadaju eurybatherous organizmima, pa se stoga naseljavaju iz obalnog pojasa do velikih dubina, izdržavajući značajne fluktuacije pritiska. Vrste koje mogu živjeti u širokom rasponu fluktuacija različitih okolišnih faktora nazivaju se euribiontnimima. Uska ekološka valencija, odnosno nemogućnost da se izdrže značajne promjene u određenom okolišnom faktoru, označava se prefiksom "stenotermni" (na primjer, stenotermni). , stenobiontny, itd.).

Optimum i granice izdržljivosti tijela u odnosu na određeni faktor zavise od intenziteta djelovanja drugih. Na primjer, u suhom vremenu bez vjetra lakše je podnijeti niske temperature. Dakle, optimum i granice izdržljivosti organizama u odnosu na bilo koji faktor sredine mogu se pomerati u određenom pravcu u zavisnosti od snage i u kojoj kombinaciji deluju drugi faktori (fenomen interakcije faktora sredine).

Ali međusobna kompenzacija vitalnih faktora sredine ima određene granice i nijedan se ne može zamijeniti drugim: ako intenzitet djelovanja barem jednog faktora pređe granice izdržljivosti, postojanje vrste postaje nemoguće, uprkos optimalnom intenzitetu akcija drugih. Dakle, nedostatak vlage inhibira proces fotosinteze čak i pri optimalnom osvjetljenju i koncentraciji CO2 u atmosferi.

Faktor čiji intenzitet djelovanja prelazi granice izdržljivosti naziva se ograničavajući. Ograničavajući faktori određuju teritoriju rasprostranjenosti vrste (područje). Na primjer, širenje mnogih životinjskih vrsta na sjever otežava nedostatak topline i svjetlosti, a na jug sličan nedostatak vlage.

Dakle, prisustvo i prosperitet određene vrste u datom staništu je determinisano njenom interakcijom sa čitavim nizom faktora životne sredine. Nedovoljan ili prevelik intenzitet djelovanja bilo koje od njih onemogućuje prosperitet i samo postojanje pojedinih vrsta.

Faktori životne sredine su sve komponente životne sredine koje utiču na žive organizme i njihove grupe; dijele se na abiotičke (komponente nežive prirode), biotičke (različiti oblici interakcije između organizama) i antropogene (razni oblici ljudske ekonomske aktivnosti).

Adaptacije organizama na uslove okoline nazivaju se adaptacije.

Svaki faktor sredine ima samo određene granice pozitivnog uticaja na organizme (zakon optimuma). Granice intenziteta djelovanja faktora pri kojima postojanje organizama postaje nemoguće nazivaju se gornja i donja granica izdržljivosti.

Optimum i granice izdržljivosti organizama u odnosu na bilo koji faktor sredine mogu varirati u određenom pravcu u zavisnosti od intenziteta i u kojoj kombinaciji deluju drugi faktori sredine (fenomen interakcije faktora sredine). Ali njihova međusobna kompenzacija je ograničena: nijedan vitalni faktor ne može se zamijeniti drugim. Faktor životne sredine koji prelazi granice izdržljivosti naziva se ograničavajućim;

ekološka plastičnost organizama

Ekološka plastičnost organizama (ekološka valencija) je stepen prilagodljivosti vrste na promjene faktora okoline. Izražava se rasponom vrijednosti okolišnih faktora unutar kojih određena vrsta održava normalnu životnu aktivnost. Što je raspon širi, to je veća plastičnost okoliša.

Vrste koje mogu postojati uz mala odstupanja faktora od optimalnog nazivaju se visoko specijaliziranim, a vrste koje mogu izdržati značajne promjene faktora nazivaju se široko adaptiranim.

Plastičnost životne sredine može se posmatrati iu odnosu na jedan faktor iu odnosu na kompleks faktora sredine. Sposobnost vrste da tolerira značajne promjene određenih faktora označena je odgovarajućim terminom s prefiksom "svaki":

Euritermni (od plastike do temperature)

Eurygolinaceae (slanost vode)

Eurifotično (plastika prema svjetlosti)

Eurygygric (plastika do vlage)

Eurioik (plastika do staništa)

Eurifag (plastika prema hrani).

Vrste prilagođene malim promjenama ovog faktora označene su terminom s prefiksom “steno”. Ovi prefiksi se koriste za izražavanje relativnog stepena tolerancije (na primjer, kod stenotermnih vrsta, ekološki temperaturni optimum i pesimum su bliski).

Vrste koje imaju široku ekološku plastičnost u odnosu na kompleks faktora životne sredine su euribioti; vrste sa niskom individualnom prilagodljivošću su stenobioti. Euribiontizam i istenobiontizam karakterišu različite vrste adaptacije organizama na preživljavanje. Ako se euribionti razvijaju dugo vremena u dobrim uvjetima, onda mogu izgubiti ekološku plastičnost i razviti osobine stenobionta. Vrste koje postoje sa značajnim fluktuacijama faktora stječu povećanu ekološku plastičnost i postaju euribionti.

Na primjer, u vodenoj sredini ima više stenobionta, jer su njegova svojstva relativno stabilna, a amplitude fluktuacija pojedinih faktora male. U dinamičnijoj sredini vazduh-zemlja, preovlađuju euribionti. Toplokrvne životinje imaju širu ekološku valenciju od hladnokrvnih životinja. Mladi i stari organizmi imaju tendenciju da zahtevaju ujednačenije uslove životne sredine.

Euribionti su široko rasprostranjeni, a stenobiontizam sužava njihov raspon; međutim, u nekim slučajevima, zbog svoje visoke specijalizacije, stenobioti posjeduju ogromne teritorije. Na primjer, ptičja oružica koja se hrani ribom je tipičan stenofag, ali u odnosu na druge faktore okoline je euribiont. U potrazi za potrebnom hranom, ptica može letjeti na velike udaljenosti, tako da zauzima značajan domet.

Plastičnost je sposobnost organizma da postoji u određenom rasponu vrijednosti faktora okoline. Plastičnost je određena reakcijskom normom.

Prema stepenu plastičnosti u odnosu na pojedinačne faktore, sve vrste se dijele u tri grupe:

Stenotopi su vrste koje mogu postojati u uskom rasponu vrijednosti faktora okoline. Na primjer, većina biljaka vlažnih ekvatorijalnih šuma.

Euritopi su široko fleksibilne vrste sposobne kolonizirati različita staništa, na primjer, sve kosmopolitske vrste.

Mezotopi zauzimaju srednju poziciju između stenotopa i euritopa.

Treba imati na umu da vrsta može biti, na primjer, stenotopična prema jednom faktoru, a euritopična prema drugom i obrnuto. Na primjer, osoba je euritop u odnosu na temperaturu zraka, ali stenotop u smislu sadržaja kisika u njemu.

Uticaj faktora sredine na žive organizme karakterišu određeni kvantitativni i kvalitativni obrasci.

Njemački agrohemičar J. Liebig, promatrajući djelovanje kemijskih gnojiva na biljke, otkrio je da ograničavanje doze bilo kojeg od njih dovodi do usporavanja rasta. Ova zapažanja su omogućila naučniku da formuliše pravilo koje se zove zakon minimuma (1840).

Zakon minimuma : vitalne sposobnosti organizma (žetva, proizvodnja) zavise od faktora čija je količina i kvaliteta blizu minimuma koji organizam ili ekosistem zahteva (uprkos činjenici da drugi faktori mogu biti prisutni u suvišku i da nisu u potpunosti iskorišćeni ). ekološka adaptacija abiotskog tla

Iste supstance, kada su u višku, takođe smanjuju prinos. Nastavljajući svoja istraživanja, američki biolog V. Shelford je 1913. godine formulisao zakon tolerancije.

Zakon tolerancije: Vitalne sposobnosti organizma određuju faktori okoline, koji su ne samo na minimumu, već i na maksimumu, odnosno i nedostatak i višak faktora sredine mogu odrediti vitalnost organizma. Na primjer, nedostatak vode otežava biljci asimilaciju minerala, a višak uzrokuje truljenje i zakiseljavanje tla.

Faktori koji ometaju razvoj organizma zbog svog manjka ili viška u odnosu na potrebu (optimalni sadržaj) nazivaju se ograničavajući .

U prirodi uticaja faktora sredine na organizam i u odgovorima, može se identifikovati niz opštih obrazaca koji se uklapaju u određenu opštu šemu delovanja faktora sredine na životnu aktivnost organizma (Sl. 3. ).

Na sl. 3, osa apscise prikazuje intenzitet faktora (na primjer, temperatura, osvjetljenje, itd.), a osa ordinata prikazuje odgovor tijela na utjecaj faktora okoline (na primjer, stopa rasta, produktivnost, itd.) .

Raspon djelovanja okolišnog faktora ograničen je graničnim vrijednostima (tačke A i D), na kojima je postojanje organizma još uvijek moguće. Ovo su donja (A) i gornja (D) granica života. Tačke B i C odgovaraju granicama normalnog života.

Djelovanje okolišnog faktora karakterizira prisustvo tri zone formirane od karakterističnih graničnih tačaka:

• 1 - optimalna zona - zona normalne životne aktivnosti,
• 2 - zone stresa (minimalna zona i maksimalna zona) - zone disfunkcije zbog nedostatka ili viška faktora,
• 3 - zona smrti.

Rice. 3.

1 - optimum, zona normalne životne aktivnosti, 2 - zona smanjene vitalne aktivnosti (depresija), 3 - zona smrti

Sa minimalnim i maksimalnim faktorom tijelo može živjeti, ali ne dostiže svoj vrhunac (stresne zone). Raspon između minimuma i maksimuma faktora određuje količinu tolerancije (stabilnosti) za dati faktor ( tolerancije - sposobnost tijela da toleriše odstupanja vrijednosti faktora okoline od optimalnih vrijednosti za njega).

Adaptacija živih organizama na faktore sredine

Adaptacija - Ovo je proces prilagođavanja organizma određenim uslovima sredine. Umiru pojedinci koji nisu prilagođeni datim ili promjenjivim uvjetima.

Glavne vrste adaptacije:

• ? adaptacija ponašanja (skrivanje u žrtvama, praćenje plijena u grabežljivcima);
• ? fiziološka adaptacija (zimovanje - hibernacija, migracija ptica);
• ? morfološka adaptacija (promjene životnih oblika biljaka i životinja - biljke u pustinji nemaju lišće, vodeni organizmi imaju građu tijela prilagođenu za plivanje).

Ekološka niša

Ekološka niša - to je ukupnost svih faktora i uslova sredine u okviru kojih vrsta može postojati u prirodi.

Fundamentalna ekološka niša određena fiziološkim karakteristikama organizama.

Implementirana niša predstavlja uslove pod kojima se vrsta zaista pojavljuje u prirodi, ona je dio osnovne niše.

Obrasci djelovanja faktora okoline

Uprkos raznovrsnosti faktora životne sredine i različitoj prirodi njihovog porekla, postoje neka opšta pravila i obrasci njihovog uticaja na žive organizme. Bilo koji faktor životne sredine može uticati na telo na sledeći način:

· promijeniti geografsku rasprostranjenost vrsta;

· promijeniti plodnost i mortalitet vrsta;

· izazvati migraciju;

· promoviraju pojavu adaptivnih kvaliteta i adaptacija u vrstama.

Djelovanje faktora je najefikasnije pri određenoj vrijednosti faktora koja je optimalna za organizam, a ne pri njegovim kritičnim vrijednostima. Razmotrimo obrasce djelovanja faktora na organizme.

Ovisnost rezultata djelovanja nekog okolišnog faktora od njegovog intenziteta naziva se zona optimuma (normalna životna aktivnost). Što je značajnije odstupanje djelovanja faktora od optimalnog, to ovaj faktor više inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se naziva zona depresije (pesimum). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke iza kojih više nije moguće postojanje organizma ili populacije. Raspon djelovanja faktora između kritičnih tačaka naziva se zona tolerancije (izdržljivosti) tijela u odnosu na ovaj faktor. Tačka na x-osi, koja odgovara najboljem pokazatelju vitalne aktivnosti organizma, označava optimalnu vrijednost faktora i naziva se optimalnom tačkom. Pošto je teško odrediti optimalnu tačku, obično govorimo o optimalnoj zoni ili zoni komfora. Dakle, tačke minimuma, maksimuma i optimala čine tri kardinalne tačke koje određuju moguće reakcije organizma na dati faktor. Uvjeti okoline u kojima bilo koji faktor (ili skup faktora) prevazilazi zonu udobnosti i djeluje depresivno, u ekologiji se nazivaju ekstremnim.

Razmatrani obrasci se nazivaju „optimalno pravilo“ (slika 29).

Slika 29. Grafički prikaz “Zakona Optimuma”

Da bi organizmi živeli, neophodna je određena kombinacija uslova. Ako su svi uslovi sredine povoljni, osim jednog, onda ovo stanje postaje odlučujuće za život dotičnog organizma. Ograničava (ograničava) razvoj organizma, pa se naziva ograničavajući faktor. To. ograničavajući faktor - faktor sredine čiji značaj prevazilazi granice opstanka vrste.

Na primjer, uginuće ribe u vodenim tijelima zimi uzrokovano je nedostatkom kisika, šaran ne živi u oceanu (slana voda), a migracija zemljanih crva uzrokovana je viškom vlage i nedostatkom kisika.

U početku je utvrđeno da je razvoj živih organizama ograničen nedostatkom bilo koje komponente, na primjer, mineralnih soli, vlage, svjetlosti itd. Sredinom 19. vijeka, njemački organski hemičar Eustace Liebig bio je prvi koji je eksperimentalno dokazao da rast biljaka zavisi od hranljivog elementa koji je prisutan u relativno minimalnim količinama. On je ovu pojavu nazvao zakonom minimuma; u čast autora naziva se i Liebigov zakon. (Liebigova cijev) (Slika 30).

Slika 30. Grafički prikaz zakona minimuma.

U svojoj modernoj formulaciji, zakon minimuma zvuči ovako: izdržljivost organizma određena je najslabijom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba. Međutim, kako se kasnije pokazalo, ne samo nedostatak, već i višak faktora može biti ograničavajući, na primjer, gubitak usjeva zbog kiše, prezasićenost tla gnojivima itd. Koncept da, uz minimum, maksimum može biti i ograničavajući faktor, uveo je 70 godina nakon Liebiga američki zoolog W. Shelford, koji je formulisao zakon tolerancije. Prema zakonu tolerancije, ograničavajući faktor prosperiteta populacije (organizma) može biti ili minimalni ili maksimalni uticaj na životnu sredinu, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valenciju organizma. na dati faktor.

Princip ograničavajućih faktora važi za sve vrste živih organizama – biljke, životinje, mikroorganizme i odnosi se i na abiotičke i na biotičke faktore.

Na primjer, konkurencija druge vrste može postati ograničavajući faktor za razvoj organizama date vrste. U poljoprivredi često ograničavajući faktor postaju štetočine i korovi, a kod nekih biljaka ograničavajući faktor u razvoju je nedostatak (ili odsustvo) predstavnika druge vrste. Na primjer, nova vrsta smokve je u Kaliforniju donesena sa Mediterana, ali nije urodila plodom sve dok odatle nije donesena jedina vrsta pčela oprašivača za nju.

U skladu sa zakonom tolerancije, svaki višak materije ili energije ispostavlja se kao zagađivač.

Dakle, višak vode čak i u sušnim područjima je štetan i voda se može smatrati uobičajenim zagađivačem, iako je apsolutno neophodna u optimalnim količinama. Konkretno, višak vode sprečava normalno formiranje tla u zoni černozema.

Slika 31. Ekološka valencija (plastičnost) vrsta: 1 – euribiont, 2 – stenobiont.

Široka ekološka valencija vrste u odnosu na abiotske faktore životne sredine ukazuje se dodavanjem prefiksa “eury-” i uskog prefiksa “steno-” imenu faktora. Vrste za čije postojanje su potrebni strogo definirani uvjeti okoline nazivaju se stenobiontima, a vrste koje se prilagođavaju ekološkoj situaciji sa širokim rasponom promjena parametara nazivaju se euribiontima.

Na primjer, životinje koje mogu tolerirati značajne temperaturne fluktuacije nazivaju se euritermnim; uzak temperaturni raspon karakterističan je za stenotermne organizme. (Slajd). Male promjene temperature imaju mali učinak na euritermne organizme i mogu biti pogubne za stenotermne organizme. Eurihidroidni i stenohidroidni organizmi razlikuju se po svom odgovoru na fluktuacije vlažnosti. Eurihalin i stenohalin imaju različite reakcije na stepen saliniteta životne sredine. Eurioični organizmi mogu živjeti na različitim mjestima, dok stenoični organizmi imaju stroge zahtjeve za izbor staništa.

U odnosu na pritisak, svi organizmi se dijele na euribate i stenobate ili stopobate (dubokomorske ribe).

U odnosu na kiseonik razlikuju se eurioksibionti (karaš, šaran) i stenooksibionti (lipljen).

U odnosu na teritorij (biotop) – euritop (velika sjenica) i stenotop (ospre).

U odnosu na hranu - eurifagi (corvids) i stenofagi, među kojima se mogu razlikovati ihtiofagi (osprey), entomofagi (mišar, brza, lasta), herpetofagi (ptica tajnica).

Ekološke valencije vrste u odnosu na različite faktore mogu biti vrlo raznolike, što stvara različite adaptacije u prirodi. Ukupnost valencija životne sredine u odnosu na različite faktore sredine čini ekološki spektar vrste.

Granica tolerancije tijela se mijenja tokom prelaska iz jedne faze razvoja u drugu. Često se ispostavi da su mladi organizmi ranjiviji i zahtjevniji prema uvjetima okoline od odraslih jedinki.

Najkritičniji period sa stanovišta uticaja različitih faktora je period razmnožavanja: tokom tog perioda mnogi faktori postaju ograničavajući. Ekološka valencija za reprodukciju jedinki, sjemena, embrija, ličinki, jaja obično je uža nego za odrasle biljke ili životinje iste vrste koje se ne razmnožavaju.

Na primjer, mnoge morske životinje mogu tolerirati bočatu ili slatku vodu s visokim sadržajem klorida, pa često ulaze u uzvodne rijeke. Ali njihove ličinke ne mogu živjeti u takvim vodama, tako da se vrsta ne može razmnožavati u rijeci i ovdje ne uspostavlja stalno stanište. Mnoge ptice lete da odgajaju svoje piliće na mjestima sa toplijom klimom, itd.

Do sada smo govorili o granici tolerancije živog organizma u odnosu na jedan faktor, ali u prirodi svi faktori životne sredine deluju zajedno.

Optimalna zona i granice izdržljivosti tijela u odnosu na bilo koji okolišni faktor mogu se mijenjati ovisno o kombinaciji u kojoj drugi faktori djeluju istovremeno. Ovaj obrazac se naziva interakcija faktora okoline (konstelacija).

Na primjer, poznato je da se toplina lakše podnosi u suhom, a ne vlažnom zraku; Rizik od smrzavanja je znatno veći pri niskim temperaturama sa jakim vjetrom nego u mirnom vremenu. Za rast biljaka, posebno je neophodan element kao što je cink, on je često ograničavajući faktor. Ali za biljke koje rastu u sjeni, potreba za tim je manja nego za one na suncu. Javlja se takozvana kompenzacija faktora.

Međutim, međusobna kompenzacija ima određena ograničenja i nemoguće je u potpunosti zamijeniti jedan od faktora drugim. Potpuno odsustvo vode ili barem jednog od neophodnih elemenata mineralne ishrane onemogućava život biljaka, uprkos najpovoljnijim kombinacijama drugih uslova. Iz ovoga proizilazi da svi uslovi okoline neophodni za održavanje života imaju jednaku ulogu i bilo koji faktor može ograničiti mogućnost postojanja organizama - to je zakon ekvivalencije svih životnih uslova.

Poznato je da svaki faktor ima različite efekte na različite tjelesne funkcije. Uvjeti koji su optimalni za neke procese, na primjer, za rast organizma, mogu se pokazati kao zona ugnjetavanja za druge, na primjer, za reprodukciju, i prevazići granice tolerancije, odnosno dovesti do smrti , za druge. Stoga je životni ciklus, prema kojem organizam u određenim periodima prvenstveno obavlja određene funkcije - ishranu, rast, razmnožavanje, naseljavanje - uvijek u skladu sa sezonskim promjenama faktora okoline, kao što je sezonalnost u biljnom svijetu, uzrokovana promjenom godišnja doba.

Među zakonitostima koje određuju interakciju pojedinca ili pojedinca sa njegovom okolinom izdvajamo pravilo usklađenosti uslova sredine sa genetskom predodređenošću organizma. U njemu se navodi da vrsta organizama može postojati sve dok prirodno okruženje koje je okružuje odgovara genetskim mogućnostima prilagođavanja ove vrste njenim fluktuacijama i promjenama. Svaka vrsta živih bića nastala je u određenoj sredini, prilagođena joj u ovoj ili drugoj mjeri, a daljnje postojanje vrste moguće je samo u ovoj ili sličnoj sredini. Oštra i brza promjena životnog okruženja može dovesti do činjenice da će genetske sposobnosti vrste biti nedovoljne da se prilagode novim uvjetima. To je, posebno, osnova za jednu od hipoteza za izumiranje velikih gmizavaca s oštrom promjenom abiotskih uvjeta na planeti: veliki organizmi su manje varijabilni od malih, pa im je potrebno mnogo više vremena da se prilagode. U tom smislu, radikalne transformacije prirode su opasne za postojeće vrste, uključujući i same ljude.

Uprkos širokom spektru faktora životne sredine, može se identifikovati niz opštih obrazaca u prirodi njihovog uticaja na organizme i u odgovorima živih bića.

1. Zakon optimuma.

Svaki faktor ima određene granice pozitivnog uticaja na organizme (slika 1). Rezultat promjenljivog faktora prvenstveno ovisi o jačini njegove manifestacije. I nedovoljno i prekomjerno djelovanje faktora negativno utječe na životnu aktivnost pojedinca. Blagotvorna sila uticaja se zove zona optimalnog faktora sredine ili jednostavno optimalno za organizme ove vrste. Što je veće odstupanje od optimalnog, to je izraženije inhibitorno dejstvo ovog faktora na organizme. (zona pesimuma). Maksimalne i minimalne prenosive vrijednosti faktora su kritične tačke, iza iza koje postojanje više nije moguće, nastupa smrt. Zovu se granice izdržljivosti između kritičnih tačaka ekološka valencija živih bića u odnosu na određeni faktor životne sredine.

Rice. 1. Šema djelovanja faktora okoline na žive organizme

Predstavnici različitih vrsta uvelike se razlikuju jedni od drugih kako po položaju optimuma tako i po ekološkoj valentnosti. Na primjer, arktičke lisice u tundri mogu tolerirati fluktuacije temperature zraka u rasponu od više od 80 °C (od +30 do -55 °C), dok toplovodni rakovi Copilia mirabilis mogu izdržati promjene temperature vode u rasponu ne više od 6 °C (od +23 do +29 °C). Ista snaga ispoljavanja nekog faktora može biti optimalna za jednu vrstu, pesimalna za drugu, a za treću prelazi granice izdržljivosti (slika 2).

Široka ekološka valencija vrste u odnosu na abiotičke faktore životne sredine ukazuje se dodavanjem prefiksa “eury” imenu faktora. Euritermna vrste koje tolerišu značajne temperaturne fluktuacije, euribati- širok raspon pritiska, euryhaline- različiti stepen saliniteta životne sredine.

Rice. 2. Položaj optimalnih krivulja na temperaturnoj skali za različite vrste:

1, 2 - stenotermne vrste, kriofili;

3-7 - euritermalne vrste;

8, 9 - stenotermne vrste, termofili

Nemogućnost da se tolerišu značajne fluktuacije faktora, ili uska valencija životne sredine, karakteriše prefiks "steno" - stenotermni, stenobatni, stenohalin vrste itd. U širem smislu nazivaju se vrste za čije postojanje su potrebni strogo definisani uslovi životne sredine stenobiotski, i oni koji su u stanju da se prilagode različitim uslovima sredine - eurybiont.

Zovu se uslovi koji se približavaju kritičnim tačkama zbog jednog ili više faktora odjednom ekstremno.

Položaj optimalnih i kritičnih tačaka na gradijentu faktora može se pomjeriti u određenim granicama djelovanjem uslova okoline. To se redovno dešava kod mnogih vrsta kako se godišnja doba mijenjaju. Zimi, na primjer, vrapci podnose jake mrazeve, a ljeti umiru od hlađenja na temperaturama ispod nule. Fenomen pomaka optimuma u odnosu na bilo koji faktor naziva se aklimatizacija. Što se tiče temperature, ovo je dobro poznat proces termičkog očvršćavanja tijela. Privikavanje na temperaturu zahtijeva značajan vremenski period. Mehanizam je promjena enzima u stanicama koji kataliziraju iste reakcije, ali na različitim temperaturama (tzv. izozimi). Svaki enzim je kodiran svojim genom, stoga je potrebno isključiti neke gene i aktivirati druge, transkripciju, translaciju, sklapanje dovoljne količine novog proteina itd. Ukupan proces u prosjeku traje oko dvije sedmice i stimuliše se promjenama u okruženju. Aklimatizacija, odnosno stvrdnjavanje, važna je adaptacija organizama koja nastaje u postupnim približavanju nepovoljnih uvjeta ili pri ulasku na područja s drugačijom klimom. U tim slučajevima je sastavni dio općeg procesa aklimatizacije.

2. Dvosmislenost utjecaja faktora na različite funkcije.

Svaki faktor različito utiče na različite tjelesne funkcije (slika 3). Optimum za neke procese može biti pesimum za druge. Dakle, temperatura zraka od +40 do +45 °C kod hladnokrvnih životinja uvelike povećava brzinu metaboličkih procesa u tijelu, ali inhibira motoričku aktivnost, a životinje padaju u toplinski stupor. Za mnoge ribe, temperatura vode koja je optimalna za sazrijevanje reproduktivnih proizvoda nepovoljna je za mrijest, što se događa u različitom temperaturnom rasponu.

Rice. 3. Shema zavisnosti fotosinteze i disanja biljaka o temperaturi (prema V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max- minimalna, optimalna i maksimalna temperatura za rast biljaka (zasjenjeno područje)

Životni ciklus, u kojem organizam u određenim periodima prvenstveno obavlja određene funkcije (ishrana, rast, reprodukcija, naseljavanje itd.), uvijek je u skladu sa sezonskim promjenama u kompleksu faktora okoline. Pokretni organizmi također mogu mijenjati staništa kako bi uspješno obavljali sve svoje vitalne funkcije.

3. Raznolikost individualnih reakcija na faktore sredine. Stepen izdržljivosti, kritične tačke, optimalne i pesimalne zone pojedinih jedinki se ne poklapaju. Ova varijabilnost je određena kako nasljednim kvalitetima pojedinaca, tako i spolom, godinama i fiziološkim razlikama. Na primjer, leptir mlinski moljac, jedan od štetočina brašna i proizvoda od žitarica, ima kritičnu minimalnu temperaturu za gusjenice od -7 °C, za odrasle oblike -22 °C, a za jaja -27 °C. Mraz od -10 °C ubija gusjenice, ali nije opasan za odrasle jedinke i jajašca ove štetočine. Prema tome, ekološka valencija vrste uvijek je šira od ekološke valencije svake pojedinačne jedinke.

4. Relativna nezavisnost adaptacije organizama na različite faktore. Stepen tolerancije na bilo koji faktor ne znači odgovarajuću ekološku valenciju vrste u odnosu na druge faktore. Na primjer, vrste koje toleriraju velike varijacije u temperaturi ne moraju nužno biti u stanju tolerirati velike varijacije u vlažnosti ili salinitetu. Euritermalne vrste mogu biti stenohalne, stenobatske ili obrnuto. Ekološke valencije vrste u odnosu na različite faktore mogu biti vrlo raznolike. Ovo stvara izuzetnu raznolikost adaptacija u prirodi. Skup valencija sredine u odnosu na različite faktore sredine je ekološki spektar vrste.

5. Neslaganje u ekološkim spektrima pojedinih vrsta. Svaka vrsta je specifična po svojim ekološkim mogućnostima. Čak i među vrstama koje su slične po načinu prilagođavanja na okolinu, postoje razlike u njihovom odnosu prema pojedinim faktorima.

Rice. 4. Promjene u učešću pojedinih biljnih vrsta u sastojinama livadske trave u zavisnosti od vlage (prema L. G. Ramensky et al., 1956): 1 - livadska djetelina; 2 - obični stolisnik; 3 - Deljavinov celer; 4 - livada plava trava; 5 - vlasuljak; 6 - prava slama; 7 - rani šaš; 8 - livada; 9 - brdski geranijum; 10 - poljski grm; 11 - kratak nos

Pravilo ekološke individualnosti vrsta koju je formulisao ruski botaničar L. G. Ramensky (1924) u odnosu na biljke (slika 4), onda je to naširoko potvrđeno zoološkim istraživanjima.

6. Interakcija faktora. Optimalna zona i granice izdržljivosti organizama u odnosu na bilo koji faktor sredine mogu se pomerati u zavisnosti od snage i u kojoj kombinaciji drugi faktori deluju istovremeno (slika 5). Ovaj obrazac se zove interakcija faktora. Na primjer, toplinu je lakše podnijeti u suhom, a ne vlažnom zraku. Rizik od smrzavanja je mnogo veći u hladnom vremenu sa jakim vjetrom nego u mirnom vremenu. Dakle, isti faktor u kombinaciji sa drugim ima različite uticaje na životnu sredinu. Naprotiv, isti ekološki rezultat može se dobiti na različite načine. Na primjer, uvenuće biljaka može se zaustaviti povećanjem količine vlage u tlu i snižavanjem temperature zraka, što smanjuje isparavanje. Stvara se efekat parcijalne supstitucije faktora.

Rice. 5. Smrtnost jaja borove svilene bube Dendrolimus pini pod različitim kombinacijama temperature i vlažnosti

Istovremeno, međusobna kompenzacija uticaja faktora sredine ima određene granice i nemoguće je jedan od njih u potpunosti zameniti drugim. Potpuno odsustvo vode ili barem jednog od osnovnih elemenata mineralne ishrane onemogućava život biljke, uprkos najpovoljnijim kombinacijama drugih uslova. Ekstremni toplotni deficit u polarnim pustinjama ne može se nadoknaditi ni obiljem vlage ni 24-satnim osvetljenjem.

Uzimajući u obzir obrasce interakcije faktora okoline u poljoprivrednoj praksi, moguće je vješto održavati optimalne životne uvjete za uzgojno bilje i domaće životinje.

7. Pravilo ograničavajućih faktora. Mogućnosti postojanja organizama prvenstveno su ograničene onim faktorima sredine koji su najdalje od optimuma. Ako se barem jedan od faktora okoline približi ili pređe kritične vrijednosti, tada, uprkos optimalnoj kombinaciji drugih uslova, pojedincima prijeti smrt. Svi faktori koji snažno odstupaju od optimalnog dobijaju od najveće važnosti u životu vrste ili njenih pojedinačnih predstavnika u određenim vremenskim periodima.

Ograničavajući faktori životne sredine određuju geografski raspon vrste. Priroda ovih faktora može biti različita (slika 6). Dakle, kretanje vrste prema sjeveru može biti ograničeno nedostatkom topline, a u sušne regije nedostatkom vlage ili previsokim temperaturama. Biotički odnosi također mogu poslužiti kao ograničavajući faktori za distribuciju, na primjer, zauzimanje teritorije od strane jače konkurencije ili nedostatak oprašivača za biljke. Dakle, oprašivanje smokava u potpunosti ovisi o jednoj vrsti insekata - osi Blastophaga psenes. Domovina ovog drveta je Mediteran. Smokve donesene u Kaliforniju nisu dale plod dok tamo nisu uvedene ose koje oprašuju. Rasprostranjenost mahunarki na Arktiku ograničena je distribucijom bumbara koji ih oprašuju. Na ostrvu Dikson, gdje nema bumbara, mahunarke se ne nalaze, iako je zbog temperaturnih uslova postojanje ovih biljaka i dalje dozvoljeno.

Rice. 6. Duboki snježni pokrivač je ograničavajući faktor u rasprostranjenosti jelena (prema G. A. Novikov, 1981.)

Da bi se utvrdilo da li vrsta može postojati na datom geografskom području, potrebno je prvo utvrditi da li neki faktori životne sredine prelaze granice njene ekološke valentnosti, posebno tokom najranjivijeg perioda razvoja.

Identifikacija ograničavajućih faktora je veoma važna u poljoprivrednoj praksi, jer se usmeravanjem glavnih napora na njihovo eliminisanje može brzo i efikasno povećati prinos biljaka ili produktivnost životinja. Tako se na visoko kiselim zemljištima prinos pšenice može neznatno povećati upotrebom različitih agronomskih uticaja, ali će se najbolji efekat postići samo vapnenjem, čime će se otkloniti ograničavajući efekti kiselosti. Poznavanje ograničavajućih faktora je stoga ključ za kontrolu životnih aktivnosti organizama. U različitim periodima života pojedinaca, različiti faktori sredine deluju kao ograničavajući faktori, pa je potrebno vešto i stalno regulisanje uslova života gajenih biljaka i životinja.

| |
2.2. Adaptacije organizama2.4. Principi ekološke klasifikacije organizama

Opšti obrasci djelovanja faktora okoline na organizme

Ukupan broj okolišnih faktora koji utječu na tijelo ili biocenozu je ogroman, neki od njih su dobro poznati i shvaćeni, na primjer, učinak drugih, na primjer, promjena gravitacije, tek je počeo da se proučava . Uprkos širokom spektru faktora životne sredine, može se identifikovati niz obrazaca u prirodi njihovog uticaja na organizme i u odgovorima živih bića.

Zakon optimuma (tolerancija)

Prema ovom zakonu, koji je prvi formulisao V. Shelford, za biocenozu, organizam ili određenu fazu njegovog razvoja, postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti faktora. Izvan optimalne zone postoje zone ugnjetavanja koje se pretvaraju u kritične tačke iza kojih je postojanje nemoguće.

Maksimalna gustina naseljenosti obično je ograničena na optimalnu zonu. Optimalne zone za različite organizme nisu isti. Za neke imaju značajan raspon. Takvi organizmi pripadaju grupi euribiontima(grč. eury – širok; bios – život).

Organizmi sa uskim rasponom adaptacije na faktore nazivaju se stenobiontima(grčki stenos - uzak).

Vrste koje mogu postojati u širokom rasponu temperatura nazivaju se euritermni, i oni koji su u stanju živjeti samo u uskom rasponu temperaturnih vrijednosti - stenotermni.

Sposobnost života u uslovima sa različitim salinitetom vode naziva se euryhaline, na raznim dubinama - eurybacy, na mjestima sa različitom vlažnošću tla - eurihigričnost itd. Važno je naglasiti da se optimalne zone u odnosu na različite faktore razlikuju, te stoga organizmi u potpunosti pokazuju svoj potencijal ako cijeli niz faktora ima optimalne vrijednosti za njih.

Dvosmislenost uticaja faktora okoline na različite telesne funkcije

Svaki faktor okoline ima drugačiji učinak na različite tjelesne funkcije. Optimum za neke procese može biti opresivan za druge. Na primjer, temperatura zraka od + 40 do + 45 ° C kod hladnokrvnih životinja uvelike povećava brzinu metaboličkih procesa u tijelu, ali istovremeno inhibira motoričku aktivnost, što u konačnici dovodi do toplinske torpor. Za mnoge ribe, temperatura vode koja je optimalna za sazrijevanje reproduktivnih proizvoda pokazuje se da je nepovoljna za mrijest.

Životni ciklus, u kojem organizam u određenim vremenskim periodima prvenstveno obavlja određene funkcije (ishrana, rast, reprodukcija, naseljavanje, itd.), uvijek je u skladu sa sezonskim promjenama u ukupnosti faktora sredine. Istovremeno, mobilni organizmi mogu mijenjati svoja staništa kako bi uspješno ispunili sve potrebe svog života.

Raznolikost individualnih reakcija na faktore okoline

Sposobnost izdržavanja, kritične tačke, zone optimalne i normalne životne aktivnosti se često menjaju tokom životnog ciklusa pojedinca. Ova varijabilnost je određena kako nasljednim kvalitetima, tako i godinama, spolom i fiziološkim razlikama. Na primjer, odrasle vrste slatkovodnih šarana i grgeča, kao što su šaran, evropski smuđ, itd., prilično su sposobne za život u vodi kopnenih morskih zaljeva sa salinitetom do 5-7 g/l, ali se mrijeste tereni se nalaze samo u jako desaliniziranim područjima, oko ušća rijeka, jer se ikra ovih riba mogu normalno razvijati pri slanosti vode ne većoj od 2 g/l. Larve rakova ne mogu živjeti u slatkoj vodi, ali odrasli rakovi se nalaze u estuarijima rijeka, gdje obilje organskog materijala nošenog riječnim tokom stvara dobru opskrbu hranom. Leptir mlinski moljac, jedan od opasnih štetnika brašna i proizvoda od žitarica, ima kritičnu minimalnu temperaturu za život gusjenica od -7 °C, za odrasle oblike -22 °C, a za jaja -27 °C. Pad temperature zraka na -10 °C poguban je za gusjenice, ali nije opasan za odrasle oblike i jaja ove vrste. Dakle, ekološka tolerancija karakteristična za vrstu u cjelini ispada šira od tolerancije svakog pojedinca u datoj fazi njenog razvoja.

Relativna nezavisnost adaptacije organizama na različite faktore sredine

Stepen izdržljivosti organizma na određeni faktor ne znači prisustvo slične tolerancije u odnosu na drugi faktor. Vrste koje mogu preživjeti u širokom rasponu temperaturnih uvjeta možda neće moći izdržati velike fluktuacije u salinitetu vode ili vlažnosti tla. Drugim riječima, euritermalne vrste mogu biti stenohaline ili stenohirične. Skup tolerancija (osjetljivosti) okoline na različite faktore okoline naziva se ekološki spektar vrste.

Interakcija faktora sredine

Optimalna zona i granice izdržljivosti u odnosu na bilo koji faktor okoline mogu se mijenjati ovisno o snazi ​​i kombinaciji drugih faktora koji djeluju istovremeno. Neki faktori mogu pojačati ili ublažiti efekte drugih faktora. Na primjer, višak topline može se donekle ublažiti niskom vlažnošću zraka. Uvenuće biljke može se zaustaviti kako povećanjem količine vlage u tlu, tako i snižavanjem temperature zraka, čime se smanjuje isparavanje. Nedostatak svjetlosti za biljnu fotosintezu može se nadoknaditi povećanim sadržajem ugljičnog dioksida u zraku itd. Iz ovoga, međutim, ne proizlazi da faktori mogu biti zamjenjivi. Oni nisu zamjenjivi. Potpuni nedostatak svjetla dovest će do brze smrti biljke, čak i ako su vlažnost tla i količina svih hranjivih tvari u njemu optimalni. Zajedničko djelovanje više faktora, pri čemu se efekat njihovog utjecaja međusobno pojačava, naziva se sinergija. Sinergizam se jasno očituje u kombinacijama teških metala (bakar i cink, bakar i kadmijum, nikl i cink, kadmij i živa, nikl i hrom), kao i amonijak i bakar, sintetički surfaktanti. Kombiniranim djelovanjem parova ovih supstanci, njihov toksični učinak se značajno povećava. Kao rezultat, čak i male koncentracije ovih supstanci mogu biti pogubne za mnoge organizme. Primjer sinergije može biti i povećana opasnost od smrzavanja tokom mraza sa jakim vjetrovima nego u mirnom vremenu.

Za razliku od sinergije, mogu se identifikovati određeni faktori čiji uticaj smanjuje snagu nastalog efekta. Toksičnost soli cinka i olova smanjuje se u prisustvu spojeva kalcija, a cijanovodonične kiseline - u prisustvu željeznog oksida i željeznog oksida. Ovaj fenomen se zove antagonizam. U isto vrijeme, znajući koja supstanca ima antagonistički učinak na određeni zagađivač, možete postići značajno smanjenje njegovog negativnog utjecaja.

Pravilo ograničavajućih faktora sredine i zakon minimuma

Suština pravila ograničavanja faktora sredine je da faktor koji je u nedostatku ili višku negativno utiče na organizme i, pored toga, ograničava mogućnost ispoljavanja snage drugih faktora, uključujući i one u optimalnom stanju. Na primjer, ako tlo sadrži u izobilju sve osim jednog od kemijskih ili fizičkih faktora okoliša neophodnih za biljku, tada će rast i razvoj biljke ovisiti upravo o veličini ovog faktora. Ograničavajući faktori obično određuju granice rasprostranjenosti vrsta (populacija) i njihovih staništa. O njima zavisi produktivnost organizama i zajednica.

Pravilo ograničavanja faktora sredine omogućilo je da se dođe do opravdanja takozvanog „zakona minimuma“. Pretpostavlja se da je zakon minimuma prvi formulisao nemački agronom J. Liebig 1840. Prema ovom zakonu, rezultat uticaja skupa faktora sredine na produktivnost poljoprivrednih kultura zavisi prvenstveno ne od tih elemenata. životne sredine koje su obično prisutne u dovoljnim količinama, ali na onima za koje su karakteristične minimalne koncentracije (bor, bakar, gvožđe, magnezijum itd.). Na primjer, nestašica bor naglo smanjuje otpornost biljaka na sušu.

U modernom tumačenju, ovaj zakon glasi ovako: izdržljivost organizma određena je najslabijom karikom u lancu njegovih ekoloških potreba. Odnosno, vitalne sposobnosti organizma su ograničene faktorima okoline, čija je količina i kvaliteta blizu minimuma potrebnog za dati organizam. Dalje smanjenje ovih faktora dovodi do do smrti organizma.

Adaptivne sposobnosti organizama

Do danas, organizmi su savladali četiri glavna okruženja svog staništa, koja se značajno razlikuju u fizičko-hemijskim uslovima. To je vodeno, kopno-vazdušno, zemljišno okruženje, kao i okruženje koje čine sami živi organizmi. Osim toga, živi organizmi se nalaze u slojevima organskih i organomeralnih tvari koje se nalaze duboko pod zemljom, u podzemnim i arteškim vodama. Tako su specifične bakterije pronađene u nafti koja se nalazi na dubinama većim od 1 km. Dakle, Sfera života uključuje ne samo sloj tla, već se, pod povoljnim uslovima, može proširiti mnogo dublje u zemljinu koru. U ovom slučaju, glavni faktor koji ograničava prodiranje u dubine Zemlje je, očigledno, temperatura okoline, koja raste kako se povećava dubina od površine tla. Smatra se aktivnim na temperaturama iznad 100 °C život je nemoguć.

Prilagođavanja organizama na faktore sredine u kojoj žive nazivaju se adaptacije. Adaptacije se odnose na sve promjene u strukturi i funkciji organizama koje povećavaju njihove šanse za preživljavanje. Sposobnost prilagođavanja može se smatrati jednim od glavnih svojstava života općenito, budući da pruža sposobnost organizmima da prežive i održivo se razmnožavaju. Adaptacije se manifestuju na različitim nivoima: od biohemije ćelija i ponašanja pojedinačnih organizama do strukture i funkcionisanja zajednica i čitavih ekoloških sistema.

Glavne vrste adaptacija na nivou organizma su sljedeće:

· biohemijski - manifestiraju se u unutarćelijskim procesima i mogu se odnositi na promjene u radu enzima ili njihove ukupne količine;

· fiziološki - na primjer, povećana frekvencija disanja i otkucaja srca tokom intenzivnog kretanja, pojačano znojenje pri porastu temperature kod brojnih vrsta;

· morfoanatomski- karakteristike strukture i oblika tijela povezane sa životnim stilom i okolinom;

· ponašanja - na primjer, izgradnja gnijezda i jazbina od strane nekih vrsta;

· ontogenetski - ubrzanje ili usporavanje individualnog razvoja, podstičući preživljavanje kada se uslovi promene.

Organizmi se najlakše prilagođavaju onim faktorima okoline koji se jasno i postojano mijenjaju.