الگوهای کلی تأثیر عوامل محیطی بر موجودات زنده (قوانین اساسی محیطی)

در میان انواع مختلف عوامل محیطی، هیچ یک وجود ندارد که به یک شکل بر موجودات زنده تأثیر بگذارد. با این حال، با همه اینها، بوم شناسان مدت هاست الگوهای کلی را شناسایی کرده اند که بر اساس آن عوامل بر موجودات زنده تأثیر می گذارند.

عوامل به خودی خود به هیچ وجه عمل نمی کنند. از نظر ماهیت آنها قابل تعویض هستند و مقیاس اندازه گیری خاصی دارند: دما بر حسب درجه، رطوبت - بر حسب درصد بخار آب، روشنایی - در لوکس، شوری در ppm، فشار - بر حسب میلی بار، اسیدیته خاک (آب) - در هیدروژن اندازه گیری می شود. شاخص و غیره این همان چیزی است که بر این واقعیت تأکید می کند که عامل با نیروی خاصی عمل می کند که مقدار آن قابل اندازه گیری است.

قانون بهینه

هر عامل محیطی می تواند توسط بدن به صورت مثبت یا منفی، بسته به دوز، درک شود. مطلوب ترین دوز یک عامل محیطی که تحت تأثیر آن یک گونه (یا ارگانیسم) حداکثر فعالیت حیاتی را از خود نشان می دهد. دوز بهینهکارشناسان محیط زیست مدت هاست که به این موضوع اشاره کرده اند هر ارگانیسم دوز بهینه خود را از یک یا آن عامل دارد.این یکی از قوانین بدیهی اکولوژی است - قانون بهینه

دوزهای بهینه عوامل محیطی برای انواع خاصی از موجودات را می توان با استفاده از روش های مختلف مورد مطالعه قرار داد: مشاهده و آزمایش. اثبات وجود شرایط بهینه برای وجود موجودات، رشد شدید و تولید مثل آنها در حداکثر مقادیر است. با اندازه گیری دوزهای معینی از عوامل و مقایسه آنها با تجلی فعالیت حیاتی موجودات، می توان به طور تجربی بهینه برخی از عوامل را تعیین کرد.

قانون شلفورد و حدود تحمل

اگرچه دوز بهینه یک عامل برای موجودات مطلوب ترین است، اما همه موجودات همیشه این فرصت را ندارند که عوامل محیطی را در دوزهای بهینه مصرف کنند. بنابراین، ممکن است برخی از عوامل برای آنها نامطلوب باشد، اما همچنان موجودات زنده باید در این شرایط زنده بمانند.

وی. شلفورد (1913) اثر دوزهای نامطلوب عوامل محیطی را بر موجودات مورد مطالعه قرار داد. نشان داده شده است که هر موجود زنده دارای محدودیت های استقامتی در رابطه با هر عاملی است - حداقل و حداکثر، که بین آنها یک بهینه اکولوژیکی وجود دارد (شکل 1.2.1). فراتر از محدودیت های استقامت، موجودات زنده نمی توانند یک عامل محیطی را درک کنند. این مرزها نقاط کشنده ای هستند. وجود موجودات خارج از آنها غیرممکن است. بین دوزهای بهینه و کشنده عامل محیطی مناطقی وجود دارد بدبین- سرکوب فعالیت حیاتی موجودات. موجودات زنده می توانند در شرایط بد وجود داشته باشند، اما فعالیت حیاتی خود را به طور کامل نشان نمی دهند (آنها ضعیف رشد می کنند، تولید مثل نمی کنند، و غیره). از زمان تأسیس قانون شلفورد گذشتیک دوره زمانی طولانی که در طی آن داده های زیادی در مورد تحمل گونه ها جمع آوری شده است. امروزه بوم شناسان بر اساس این مواد مقرراتی را تدوین کرده اند که مکمل قانون مدارا هستند.

نشان داده شده است که موجودات زنده می توانند طیف وسیعی از تحمل را برای یک عامل و در عین حال محدوده باریکی برای عامل دیگر داشته باشند. این اصل، زمانی که درجه مقاومت در برابر هر عاملی به معنای مقاومت یکسان در برابر عوامل دیگر نباشد، به عنوان شناخته می شود قانون استقلال نسبی انطباق.بنابراین، موجوداتی که می توانند تغییرات زیاد دما را تحمل کنند، لزوماً به خوبی با تغییرات گسترده در رطوبت یا شوری سازگار نیستند.

برنج. 1.2.1. V

ارگانیسم هایی که طیف وسیعی از تحمل به عوامل بسیاری دارند، رایج ترین هستند.

اگر شرایط یک عامل برای یک گونه بهینه نباشد، به این دلایل ممکن است منطقه استقامت در سایر عوامل محیطی باریک شود. به عنوان مثال، مشخص است که کمبود نیتروژن در خاک، مقاومت غلات به خشکی را کاهش می دهد.

دوره تولید مثل بحرانی ترین دوره برای موجودات است. برخی از عوامل در این دوره بر موجودات تأثیرگذارتر می شوند. منطقه تحمل برای افرادی که تولید مثل می کنند، دانه ها، تخم ها، جنین ها، نهال ها، لاروها و غیره نسبت به افرادی که تولید مثل نمی کنند باریک تر است. به عنوان مثال، ماهی قزل آلا دریایی برای تخم ریزی وارد رودخانه ها می شود، زیرا تخم ها و لاروهای ماهی آنها نمی توانند شوری آب دریا را تحمل کنند. یعنی تأثیر نامطلوب یک عامل ممکن است در تمام مراحل رشد ارگانیسم خود را نشان ندهد، اما فقط در مراحل خاصی که آسیب پذیری در برابر عامل بیشترین است. این ویژگی زیربنای آن است الف. قوانین Tinneman (1926) - عوامل محیطی ضروری تراکم جمعیت یک گونه خاص را تعیین می کند و در مرحله رشد این ارگانیسم که با بیشترین آسیب پذیری مشخص می شود عمل می کند.

به طور طبیعی، مناطق تحمل موجودات مختلف به عوامل مختلف متفاوت خواهد بود. با مقایسه موجودات، می توان از بین آنها موجوداتی را شناسایی کرد که تحمل گسترده ای در برابر بسیاری از عوامل دارند. در اکولوژی معمولاً به آن می گویند یوروبیونتسو برعکس، بر خلاف اولی، موجوداتی وجود دارند که استقامت آنها در برابر عوامل محیطی بسیار کم است - آنها با دوزهای محدودی از عوامل سازگار شده اند. دومی نامیده می شوند stenobionts.

برای مثال، ترماتومای رنگارنگ ماهی قطب جنوب می تواند نوسانات دمای آب را در محدوده های نسبتاً باریکی از -2 درجه سانتیگراد تا + 2 درجه سانتیگراد تحمل کند. این یک مورد شدید تنگی نفس است. ماهی ها قادر به زندگی در دمای خارج از این محدوده نیستند. اما بیشتر ماهیان دریاچه و برکه ما قادر به تحمل دمای 3-4 درجه سانتیگراد تا 20-25 درجه سانتیگراد هستند. آنها eurybionts هستند.

ماهی های اعماق دریا (ابیسال) نیز از نظر دما و فشار، تنگی هستند.

پرندگانی که کلنی های پرندگان را بر روی صخره های دریاهای شمالی تشکیل می دهند، در طول دوره لانه سازی خود را به صورت موجودات تنگی ظاهر می کنند. آنها صخره های شیب دار را برای لانه خود انتخاب می کنند و فقط در اینجا تولید مثل می کنند.

ظرفیت اکولوژیکی

یک منطقه وسیع یا باریک استقامت (تحمل) بدن در برابر هر عامل فردی یا کل مجموعه عوامل این امکان را فراهم می کند که خود را اثبات کند. پلاستیک،یا ظرفیت اکولوژیکییک گونه از نظر اکولوژیکی سازگارتر در نظر گرفته می شود، به عنوان مثال، با دما، اگر منطقه تحمل آن در مورد این عامل به اندازه کافی گسترده باشد، یعنی اگر یک eurybiont باشد. گفته می شود که این گونه پلاستیکی است یا از ظرفیت اکولوژیکی بالایی برخوردار است. واضح است که ارگانیسم های استنوبیونت پلاستیک کمتری دارند زیرا ظرفیت اکولوژیکی پایینی دارند.

ارگانیسم های با ظرفیت اکولوژیکی بالا، به عنوان یک قاعده، به راحتی با اکثر شرایط زندگی سازگار می شوند. این در توزیع و تعداد آنها منعکس شده است. بنابراین، آنها متمایز می شوند جهان وطنانو ubiquistgv.اولی شامل گونه هایی است که تقریباً در سراسر جهان پراکنده هستند، اما در زیستگاهی که مشخصه آنهاست. یک جهان وطنی معمولی در میان گیاهان قاصدک است و در میان حیوانات موش خاکستری است. آنها در تمام قاره ها یافت می شوند. همه جا پراکندگی جهانی نیز دارند، اما در هر محیطی با شرایط زندگی متنوع زندگی می کنند. به عنوان مثال، گرگ در جنگل های مخروطی و برگریز، استپ ها، کوه ها و تندرا زندگی می کند.

گونه هایی که پراکنش وسیع و فراوانی بالایی دارند از نظر بیولوژیکی پیشرفته محسوب می شوند.

گونه های باریک تخصصی هرگز پراکنش گسترده و تعداد زیادی نداشته اند. آنها را نمی توان به عنوان پیشروی بیولوژیکی طبقه بندی کرد، اما در شرایط خاص خود وجود دارند، که در آن هیچ رقیبی ندارند، و حتی اگر یک رقیب وجود داشته باشد، گونه های باریک سازگار همیشه دارای مزیت هستند و بنابراین برنده باقی می مانند. اینجا معتبر است قانون تخصص مترقی،که در سال 1876 توسط پی. Depere. طبق این قاعده، گونه یا گروهی از گونه هایی که مسیر تخصصی شدن را در پیش گرفته اند، در توسعه بیشتر، تخصص خود را عمیق تر می کنند و سازگاری خود را با شرایط خاص زندگی بهبود می بخشند.این امر بدیهی است زیرا گروه های تخصصی از قبل در شرایطی که خود را با آن سازگار کرده اند همیشه برنده خواهند بود و با هر مرحله تکاملی جدید آنها بیشتر و بیشتر تخصصی می شوند. برای مثال، به سختی رقیبی برای خفاش‌هایی که در آسمان شب سلطنت می‌کنند، یا خال‌هایی که سبک زندگی زیرزمینی دارند، وجود ندارد.

بنابراین، یکی از مواردی که وجود چنین گونه هایی را تهدید می کند، تغییرات در شرایط اکولوژیکی محیط است. هر گونه اختلال جدی در محیط زیست می تواند برای گونه های بسیار تخصصی غم انگیز باشد. بنابراین، برای بادبادک slimacoid، این تخلیه مکرر باتلاق های Everglades است که در نتیجه حلزون ها، غذای اصلی این پرندگان شکاری، ناپدید می شوند.

اثرات مستقیم و غیر مستقیم عوامل.

بیشتر عواملی که توسط بوم شناسان به دقت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند، تأثیر مستقیمی بر بدن دارند. این تعجب آور نیست، زیرا از طریق واکنش فوری یا فوری به عمل یک عامل است که می توان ماهیت عمل آن را قضاوت کرد.

اما در طبیعت به ندرت شرایطی وجود دارد که تحت آن تنها یک عامل بتواند تغییر کند. بنابراین، به نظر می رسد که یک مطالعه ساده در شرایط میدانی عمل یک یا آن عامل هرگز نتایج کافی را به دست نمی دهد. اجتناب از تأثیر عوامل دیگر و انجام آزمایش‌های میدانی «خالص» برای محققان دشوار است.

حتی اگر محقق موفق به انجام یک آزمایش "پاک" شود، باید مطمئن باشد که در این مورد اثر خود را نشان نمی دهد. قانون عملکرد مبهم یک عامل بر روی عملکردهای مختلف) یعنی: هر عامل محیطی تأثیر نابرابر بر عملکردهای مختلف بدن دارد - بهینه برای برخی از فرآیندها می تواند برای برخی دیگر بدبین شود.

به عنوان مثال، تعدادی از شرایط نامساعد فصل تابستان (تعداد روزهای آفتابی ناکافی، هوای بارانی، دمای نسبتاً پایین و ...) تأثیر کمی بر زندگی پرندگانی مانند جغدها دارد و نور خورشید مستقیماً غیر ضروری است به خوبی توسط پوشش پر از رطوبت و انتقال حرارت بیش از حد محافظت می شود). اما با توجه به چنین عواملی، جمعیت این پرندگان شکاری شبانه در شرایط مطلوبی قرار نخواهد گرفت. جغدها تأثیر مستقیم عوامل جوی نامساعد را نسبتاً به راحتی نسبت به شرایط نامساعد تأمین غذا تحمل می کنند. شرایط آب و هوایی بر پوشش گیاهی گیاهان و جمعیت جوندگان موش مانند تأثیر منفی گذاشت (برداشت غلات وجود نداشت). فصل برای موش ها نامطلوب بود و جغدها که عمدتاً از آنها تغذیه می کردند از کمبود غذا برای خود و جوجه هایشان رنج می بردند. بنابراین از طریق تعدادی از عوامل دیگر، پس از مدتی تأثیر اساسی ترین عواملی که مستقیماً تأثیری ندارند، احساس می شود.

اثر تجمعی عوامل محیطی.

محیطی که موجودات در آن زندگی می کنند ترکیبی از عوامل محیطی مختلف است که در دوزهای مختلف نیز خود را نشان می دهند. تصور اینکه بدن هر عامل را به طور جداگانه درک می کند دشوار است. در طبیعت، بدن به عملکرد مجموعه ای از عوامل واکنش نشان می دهد. به همین ترتیب، اکنون با خواندن این کتاب، به طور غیرارادی کلیت آن عوامل محیطی را که بر ما تأثیر می گذارد، درک می کنیم. ما متوجه نیستیم که در شرایط دمایی خاصی قرار داریم، رطوبت، گرانش، میدان الکترومغناطیسی زمین، روشنایی، ترکیب شیمیایی معینی از هوا، سر و صدا و غیره. اگر شرایط خوبی را برای کتابخوانی انتخاب کرده باشیم، به تأثیر عوامل توجه نمی کنیم. تصور کنید که در این لحظه یکی از عوامل به شدت تغییر کرد و ناکافی شد (اجازه دهید تاریک شود) یا شروع به تأثیرگذاری بیش از حد روی ما کند (مثلاً اتاق بسیار گرم یا پر سر و صدا شد). سپس ما نسبت به کل مجموعه عواملی که ما را احاطه کرده اند واکنش متفاوتی نشان خواهیم داد. اگرچه بیشتر عوامل در دوزهای بهینه تأثیر می گذارند، اما این دیگر ما را راضی نمی کند. بنابراین، عمل پیچیده عوامل محیطی، مجموع ساده ای از عمل هر یک از آنها نیست. در موارد مختلف، برخی از عوامل می توانند درک دیگران را تقویت کنند (صورت فلکی عوامل)،یا حتی اثر آنها را تضعیف کند (محدود کردن اثر عوامل).

اثر تجمعی طولانی مدت عوامل محیطی باعث سازگاری های خاصی در موجودات و حتی تغییرات آناتومیکی و مورفولوژیکی در ساختار بدن می شود. ترکیبی از تنها دو عامل اصلی، رطوبت و دما، و حتی دوزهای مختلف، انواع مختلف آب و هوا را در سطح زمین در مقیاس جهانی از پیش تعیین می کند که به نوبه خود، پوشش گیاهی و مناظر خاصی را شکل می دهد.

با داشتن دانش اولیه از تاریخ طبیعی، می توان حدس زد که در شرایط دماهای پایین و رطوبت بالا یک منطقه تندرا، در شرایط رطوبت و دمای بالا منطقه جنگل های بارانی استوایی و در شرایط دماهای بالا و رطوبت کم یک منطقه تشکیل می شود. منطقه بیابانی تشکیل می شود.

ترکیب دوتایی از عوامل دیگر و اثرات طولانی مدت آنها بر موجودات می تواند باعث ایجاد تغییرات آناتومیکی و مورفولوژیکی خاصی در موجودات شود. به عنوان مثال، مشاهده شد که در ماهی ها (شاه ماهی، ماهی کاد و غیره) که در آب های با شوری بالا و دمای پایین زندگی می کنند، تعداد مهره ها افزایش می یابد (در قسمت دمی اسکلت). این به عنوان سازگاری با حرکات در یک محیط متراکم تر عمل می کند (حکومت اردن).

همچنین تعمیم های دیگری در مورد اثرات طولانی مدت پیچیده عوامل بر موجودات در مقیاس جهانی وجود دارد. آنها بیشتر به عنوان قوانین جغرافیایی یا قوانین شناخته می شوند.

قانون گلوگر(1833) بیان می کند که نژادهای جغرافیایی حیواناتی که در مناطق گرم و مرطوب زندگی می کنند دارای رنگدانه شدیدتر بدن (معمولا سیاه یا قهوه ای تیره) نسبت به ساکنان مناطق سرد و خشک (روشن یا سفید) هستند.

حکومت هسیاشاره می کند که افراد از جمعیت های حیوانی در مناطق شمالی با توده قلبی نسبتاً بزرگتر در مقایسه با افراد مناطق جنوبی مشخص می شوند.

همانطور که قبلاً اشاره شد، عوامل هرگز جدا از یکدیگر بر روی بدن تأثیر نمی گذارند و اثر ترکیبی آنها هرگز مجموع ساده ای از عملکرد هر یک از آنها نیست. اغلب اتفاق می افتد که با عملکرد ترکیبی عوامل، تأثیر هر یک می تواند تشدید شود. به خوبی شناخته شده است که یخبندان های بزرگ در هوای خشک راحت تر از یخبندان های کوچک در هوای مرطوب تحمل می شوند. همچنین، احساس سرما در هنگام باران گرم تابستان، اما در حضور باد، بیشتر از هوای آرام خواهد بود. تحمل گرما با رطوبت زیاد هوا دشوارتر از هوای خشک است.

عوامل محدود کننده قانون لیبیگ

نقطه مقابل اثر عمل ترکیبی عوامل، محدودیت درک برخی از عوامل از طریق برخی دیگر است. این پدیده در سال 1840 توسط شیمیدان کشاورزی آلمانی جی لیبیگ کشف شد. لیبیگ با مطالعه شرایطی که تحت آن می توان به عملکرد بالای محصولات غلات دست یافت، نشان داد که رشد گیاهان، اندازه و پایداری عملکرد آنها به ماده ای بستگی دارد که غلظت آن در حداقل است. یعنی جی. لیبیگ دریافت که عملکرد دانه اغلب نه توسط آن دسته از مواد مغذی که در مقادیر زیاد مورد نیاز هستند، مانند دی اکسید کربن، نیتروژن و آب، بلکه توسط موادی که در مقادیر کم مورد نیاز هستند محدود می شود (مثلاً بور)، اما تعداد کمی از آنها وجود دارد. این اصل نامیده می شود قانون حداقل لیبیگ: مقاومت یک موجود زنده توسط ضعیف ترین حلقه در زنجیره نیازهای محیطی آن تعیین می شود.

قانون لیبیگ به صورت تجربی بر روی گیاهان ایجاد شد و بعداً به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گرفت. برخی از نویسندگان طیف عواملی را که می توانند فرآیندهای بیولوژیکی در طبیعت را محدود کنند، گسترش داده اند و تعدادی از عوامل دیگر مانند دما و زمان را در میان مواد مغذی گنجانده اند.

عمل نشان داده است که برای اجرای موفق قانون لیبیگ باید دو اصل کمکی به آن اضافه کرد.

اولی محدود کننده است. قانون لیبیگ را فقط می توان تحت شرایط ثابت اعمال کرد، به عنوان مثال. زمانی که دریافت انرژی و مواد با خروجی آنها متعادل باشد.

اصل کمکی دیگر مربوط به تبادل عوامل است. بنابراین، غلظت زیاد یا در دسترس بودن یک ماده یا عمل عامل دیگری می تواند میزان دریافت حداقل ماده مغذی را تغییر دهد. گاهی اوقات اتفاق می‌افتد که بدن قادر است ماده‌ای که از دست رفته است را با ماده‌ای که از نظر شیمیایی مشابه است و به اندازه کافی در محیط وجود دارد جایگزین کند. این اصل اساس را تشکیل داد قانون جبران عوامل (قانون تعویض پذیری عوامل)،همچنین از سال 1930 به نام نویسنده E. Rübel شناخته می شود. بنابراین، نرم تنان که در مکان هایی زندگی می کنند که استرانسیوم زیادی وجود دارد، تا حدی از آن برای ساختن دریچه ها (پوسته) خود در صورت کمبود کلسیم استفاده می کنند. روشنایی ناکافی گلخانه را می توان با افزایش غلظت دی اکسید کربن یا با اثر تحریکی برخی از مواد فعال بیولوژیکی (به عنوان مثال، جیبرلین ها - محرک های رشد) جبران کرد.

اما ما نباید وجود را فراموش کنیم قانون غیر قابل تعویض عوامل اساسی (یاقانون ویلیامز 1949). با توجه به اوفقدان کامل عوامل اکولوژیکی اساسی (نور، آب، دی اکسید کربن، مواد مغذی) در محیط را نمی توان با عوامل دیگر جایگزین کرد (جبران کرد).

عامل محدود کننده (محدود کننده)، همانطور که بعداً مشخص شد، می تواند نه تنها عاملی باشد که در حداقل است، بلکه حتی آن چیزی است که بیش از حد است (دوز بالای تحمل). حداقل و حداکثر دوز یک عامل (محدودیت تحمل) درک دوزهای بهینه سایر عوامل را محدود می کند. یعنی هیچ عامل ناراحتی به درک طبیعی سایر عوامل بهینه کمک نمی کند.

بنابراین، قانون مدارا (قانون شلفورد) را می توان اینگونه تعریف کرد: عامل محدود کننده (محدود کننده) در شکوفایی یک موجود زنده می تواند حداقل یا حداکثر تأثیر محیطی باشد که محدوده بین آن میزان استقامت (تحمل) ارگانیسم را نسبت به یک عامل معین تعیین می کند.

با این حال، با همه اینها، یک مرحله دیگر در بررسی اثر ترکیبی عوامل باید در نظر گرفته شود. در سال 1909، آگروشیمیدان آلمانی و فیزیولوژیست گیاهی A. Mitscherlich یک سری آزمایشات را پس از لیبیگ انجام داد و نشان داد که مقدار برداشت نه تنها به یک عامل (حتی محدود کننده)، بلکه به کل مجموعه عواملی که به طور همزمان عمل می کنند بستگی دارد.این الگو نامیده شد قانون بازده عاملی، اما در سال 1918 B. Baule آن را تغییر نام داد قانون عمل ترکیبی عوامل طبیعی (به همین دلیل است که گاهی اوقات به آن می گویند قانون میچرلیخ-بول). بنابراین، مشخص شده است که در طبیعت یک عامل محیطی می تواند بر دیگری تأثیر بگذارد. بنابراین موفقیت یک گونه در محیط خود به تأثیر متقابل عوامل بستگی دارد. به عنوان مثال، افزایش دما باعث تبخیر بیشتر رطوبت می شود و کاهش روشنایی منجر به کاهش نیاز گیاه به روی و غیره می شود. این قانون را می توان به عنوان اصلاحیه قانون حداقل لیبیگ در نظر گرفت.

موجودات زنده تعادل خاصی را با محیط از طریق خود تنظیمی حفظ می کنند. توانایی موجودات زنده (جمعیت ها، اکوسیستم ها) برای حفظ خواص خود در یک سطح مشخص و نسبتاً پایدار، هموستاز نامیده می شود.

بنابراین، حضور و رونق یک گونه خاص در زیستگاه آن با تعامل آن با مجموعه ای از عوامل محیطی تعیین می شود. شدت عمل ناکافی یا بیش از حد هر یک از آنها رشد و حتی وجود گونه های منفرد را غیرممکن می کند.

عوامل محیطی پویا، متغیر در زمان و مکان هستند. فصل گرم به طور مرتب جای خود را به فصل سرد می دهد، نوسانات دما و رطوبت در طول روز مشاهده می شود، روز به دنبال شب و غیره. همه اینها تغییرات طبیعی (طبیعی) در عوامل محیطی هستند. همچنین، همانطور که در بالا ذکر شد، افراد می توانند در آنها مداخله کنند، یا رژیم های عوامل محیطی (مقادیر مطلق یا پویایی) یا ترکیب آنها را تغییر دهند (به عنوان مثال، توسعه، تولید و استفاده از محصولات محافظت از گیاهان که قبلاً در طبیعت وجود نداشتند). کودهای معدنی و غیره).

علیرغم تنوع عوامل محیطی، ماهیت متفاوت منشأ آنها، تنوع آنها در زمان و مکان، می توان الگوهای کلی تأثیر آنها را بر موجودات زنده شناسایی کرد.

مفهوم بهینه. قانون حداقل لیبیگ

هر ارگانیسم، هر اکوسیستم تحت ترکیب خاصی از عوامل رشد می کند: رطوبت، نور، گرما، وجود و ترکیب منابع غذایی. همه عوامل به طور همزمان روی بدن اثر می گذارند. واکنش بدن نه به خود عامل بلکه به مقدار (دوز) آن بستگی دارد. برای هر ارگانیسم، جمعیت، اکوسیستم، طیف وسیعی از شرایط محیطی وجود دارد - دامنه ای از ثبات که در آن فعالیت زندگی اشیا رخ می دهد. شکل 2).

شکل 2.

در فرآیند تکامل، موجودات نیازهای خاصی را برای شرایط محیطی ایجاد کرده اند. دوز عواملی که در آن بدن به بهترین رشد و حداکثر بهره وری دست می یابد با شرایط مطلوب مطابقت دارد. با تغییر این دوز به سمت کاهش یا افزایش، ارگانیسم افسرده می شود و هر چه انحراف مقادیر فاکتورها از حد مطلوب بیشتر باشد، میزان زنده ماندن تا زمان مرگ آن بیشتر کاهش می یابد. شرایطی که تحت آن فعالیت حیاتی حداکثر سرکوب می شود، اما ارگانیسم هنوز وجود دارد، بد نامیده می شود. به عنوان مثال، در جنوب عامل محدود کننده در دسترس بودن رطوبت است. بنابراین، در جنوب پریموریه، شرایط جنگلی مطلوب برای دامنه‌های شمالی کوه‌ها در قسمت میانی آن‌ها، و شرایط بد، مشخصه دامنه‌های خشک جنوبی با سطح محدب است.

این واقعیت که محدود کردن دوز (یا عدم وجود) هر یک از مواد لازم برای گیاه، مربوط به عناصر ماکرو و میکرو، منجر به یک نتیجه می شود - کاهش سرعت رشد و نمو، توسط شیمیدان آلمانی Eustace von کشف و مطالعه شد. لیبیگ قانونی که او در سال 1840 تدوین کرد، قانون حداقل لیبیگ نامیده می شود: بیشترین تأثیر را بر استقامت گیاه آن دسته از عواملی اعمال می کنند که حداقل در یک زیستگاه مشخص هستند. یک بشکه با سوراخ ترسیم کرد و نشان داد که سوراخ پایین بشکه سطح مایع را در آن تعیین می کند.

قانون حداقل در مورد گیاهان و حیوانات از جمله انسان صدق می کند که در شرایط خاص مجبور به مصرف آب معدنی یا ویتامین برای جبران کمبود هر عنصری در بدن هستند.

عاملی که سطح آن نزدیک به حد استقامت یک ارگانیسم خاص باشد، محدود کننده نامیده می شود. و در وهله اول بدن با این عامل تطبیق می یابد (سازگاری ایجاد می کند). به عنوان مثال، بقای طبیعی گوزن سیکا در پریموریه تنها در جنگل‌های بلوط در دامنه‌های جنوبی رخ می‌دهد، زیرا در اینجا ضخامت برف ناچیز است و غذای کافی برای فصل زمستان را برای آهوها فراهم می کند. عامل محدود کننده گوزن برف عمیق است.

متعاقباً توضیحاتی در مورد قانون لیبیگ داده شد. یک اصلاح و اضافه مهم قانون عملکرد مبهم (انتخابی) یک عامل بر روی عملکردهای مختلف بدن است: هر عامل محیطی تأثیر ناهمواری بر عملکردهای بدن دارد، بهینه برای برخی از فرآیندها، مانند تنفس، وجود ندارد بهینه برای دیگران، مانند هضم، و بالعکس.

E. Rübel در سال 1930 قانون (اثر) جبران (تغییرپذیری) عوامل را ایجاد کرد: فقدان یا کمبود برخی از عوامل محیطی را می توان با یک عامل نزدیک (مشابه) دیگر جبران کرد.

به عنوان مثال، کمبود نور را می توان با مقدار زیادی دی اکسید کربن برای گیاه جبران کرد، و هنگامی که صدف ها پوسته می سازند، کلسیم از دست رفته را می توان با استرانسیوم جایگزین کرد. با این حال، قابلیت های جبرانی عوامل محدود است. هیچ عاملی را نمی توان به طور کامل جایگزین عامل دیگری کرد و اگر ارزش حداقل یکی از آنها از حد بالایی یا پایینی استقامت بدن فراتر رود، وجود دومی غیرممکن می شود، هر اندازه که عوامل دیگر مساعد باشند.

در سال 1949 V.R. ویلیامز قانون غیر قابل جایگزینی عوامل بنیادی را فرموله کرد: فقدان کامل عوامل محیطی اساسی (نور، آب و غیره) در محیط را نمی توان با عوامل دیگر جایگزین کرد.

این گروه از اصلاحات قانون لیبیگ شامل قاعده کمی متفاوت از واکنش های فازی "نفع - ضرر" است: غلظت های پایین یک ماده سمی بر روی بدن در جهت افزایش عملکرد آن (تحریک آنها) عمل می کند، در حالی که غلظت های بالاتر مانع یا حتی منجر به مرگ آن

این الگوی سم شناسی برای بسیاری صادق است (به عنوان مثال، خواص دارویی غلظت های کوچک زهر مار شناخته شده است)، اما نه همه مواد سمی.

سخنرانی شماره 5

موضوع: قاعده مندی های کلی اثر عوامل اکولوژیکی بر ارگانیسم ها

طرح:

1. تأثیر تجمعی عوامل محیطی.

2. قانون حداقل لیبیگ.

3. قانون عوامل محدود کننده شلفورد.

4. واکنش موجودات زنده به تغییرات سطح عوامل محیطی.

5. تغییرپذیری.

6. سازگاری.

7. طاقچه اکولوژیکی ارگانیسم.

7.1. مفاهیم و تعاریف.

7.2. سوله های اکولوژیکی تخصصی و عمومی.

8. اشکال اکولوژیکی.

عوامل محیطی پویا، متغیر در زمان و مکان هستند. فصل گرم به طور مرتب جای خود را به فصل سرد می دهد، نوسانات دما و رطوبت در طول روز مشاهده می شود، روز به دنبال شب و ... همه اینها تغییرات طبیعی در عوامل محیطی هستند، اما انسان می تواند در آنها دخالت کند. تأثیر انسانی بر محیط طبیعی در تغییر رژیم های عوامل محیطی (مقادیر مطلق یا پویایی) یا ترکیب عوامل (به عنوان مثال، توسعه، تولید و استفاده از محصولات محافظت از گیاهان که قبلاً وجود نداشتند) آشکار می شود. طبیعت، کودهای معدنی و غیره).

1. تجمیع اثرات زیست محیطی عوامل

عوامل محیطی محیطی به طور همزمان و مشترک بر بدن تأثیر می گذارند. تأثیر تجمعی عوامل - یک صورت فلکی، به یک درجه یا دیگری، ماهیت تأثیر هر عامل جداگانه را تغییر می دهد. تأثیر رطوبت هوا بر درک حیوانات از دما به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. با افزایش رطوبت، سرعت تبخیر رطوبت از سطح پوست کاهش می یابد که عملکرد یکی از موثرترین مکانیسم های سازگاری با دماهای بالا را پیچیده می کند. دمای پایین نیز در یک جو خشک که رسانایی حرارتی کمتری دارد (خواص عایق حرارتی بهتر) به راحتی قابل تحمل است. بنابراین، رطوبت محیط درک ذهنی از دما را در حیوانات خونگرم از جمله انسان تغییر می دهد.

در کنش پیچیده عوامل محیطی، اهمیت تک تک عوامل محیطی نابرابر است. در میان آنها عوامل پیشرو (اصلی) و فرعی متمایز می شوند.

عوامل پیشرو آنهایی هستند که برای زندگی ضروری هستند، ثانویه عوامل موجود یا پس زمینه هستند. به طور معمول، موجودات مختلف عوامل محرک متفاوتی دارند، حتی اگر موجودات زنده در یک مکان زندگی کنند. علاوه بر این، تغییر در عوامل پیشرو در طول انتقال یک موجود زنده به دوره دیگری از زندگی خود مشاهده می شود. بنابراین، در طول دوره گلدهی، عامل پیشرو برای گیاه می تواند نور باشد، و در طول دوره تشکیل بذر - رطوبت و مواد مغذی.

گاهی کمبود یک عامل تا حدی با تقویت عامل دیگر جبران می شود. به عنوان مثال، در قطب شمال، ساعات طولانی نور روز کمبود گرما را جبران می کند.

2. قانون کمترین لیبیگ

هر موجود زنده ای به دما، رطوبت، مواد معدنی و آلی یا به طور کلی هر عامل دیگری نیاز ندارد، بلکه به رژیم خاص خود نیاز دارد. پاسخ بدن به مقدار (دوز) عامل بستگی دارد. علاوه بر این، یک موجود زنده در شرایط طبیعی به طور همزمان در معرض بسیاری از عوامل محیطی (اعم از غیر زنده و زنده) قرار می گیرد. گیاهان به مقادیر قابل توجهی رطوبت و مواد مغذی (نیتروژن، فسفر، پتاسیم) و در عین حال مقادیر نسبتاً ناچیزی از عناصر مانند بور و مولیبدن نیاز دارند.

هر نوع حیوان یا گیاهی گزینش پذیری واضحی برای ترکیب غذا دارد: هر گیاه به عناصر معدنی خاصی نیاز دارد. هر نوع حیوانی در نوع خود از نظر کیفیت غذا خواستار است. بدن برای اینکه به طور طبیعی وجود داشته باشد و رشد کند باید مجموعه ای از عوامل لازم را در شرایط بهینه و به مقدار کافی داشته باشد.

این واقعیت که محدود کردن دوز (یا عدم وجود) هر یک از مواد لازم برای گیاه، مربوط به عناصر کلان و ریز، منجر به یک نتیجه می شود - رشد کندتر، توسط یکی از بنیانگذاران شیمی کشاورزی کشف و مورد مطالعه قرار گرفت. شیمیدان آلمانی یوستاس فون لیبیگ. قاعده ای که او در سال 1840 تدوین کرد نامیده می شود قانون حداقل لیبیگ: اندازه برداشت با مقدار عنصر غذایی در خاک تعیین می شود که کمترین نیاز گیاه به آن برآورده می شود.

در همان زمان، یو لیبیگ یک بشکه با سوراخ ترسیم کرد و نشان داد که سوراخ پایینی در بشکه سطح مایع را در آن تعیین می کند. قانون حداقل در مورد گیاهان و حیوانات از جمله انسان صدق می کند که در شرایط خاص مجبور به مصرف آب معدنی یا ویتامین برای جبران کمبود هر عنصری در بدن هستند.

متعاقباً توضیحاتی در مورد قانون لیبیگ داده شد. یک اصلاح و الحاق مهم است قانون مبهماثر (انتخابی) عامل بر عملکردهای مختلف بدن: هر عامل محیطی به طور متفاوتی بر عملکرد بدن تأثیر می گذارد، بهینه برای برخی از فرآیندها، مانند تنفس، برای برخی دیگر، مانند هضم، بهینه نیست و بالعکس.

توسط E. Rubel در سال 1930 تاسیس شد قانون (اثر) جبران (قابلیت تعویض) عوامل: نبود یا کمبود برخی از عوامل محیطی را می توان با یک عامل نزدیک (مشابه) دیگر جبران کرد.

به عنوان مثال، کمبود نور را می توان با مقدار فراوانی دی اکسید کربن برای گیاه جبران کرد و زمانی که صدف ها پوسته می سازند، کلسیم از دست رفته را می توان با استرانسیوم جایگزین کرد.

با این حال، چنین امکاناتی بسیار محدود است. در سال 1949 فرموله کرد قانون غیر قابل تعویض عوامل اساسی: فقدان کامل عوامل محیطی اساسی (نور، آب، مواد مغذی و ...) در محیط را نمی توان با عوامل دیگر جایگزین کرد.

این گروه از اصلاحات قانون لیبیگ شامل چیزی است که کمی متفاوت از سایرین است. قانون واکنش های فازی "مزایا"- صدمه": غلظت های کم یک ماده سمی در جهت تقویت عملکرد آن (تحریک آنها) بر روی بدن اثر می گذارد، در حالی که غلظت های بالاتر باعث کاهش یا حتی مرگ آن می شود.

این الگوی سم شناسی برای بسیاری صادق است (به عنوان مثال، خواص دارویی غلظت های کوچک زهر مار شناخته شده است)، اما نه همه مواد سمی.

3. قانون عوامل محدود کننده شلفورد

یک عامل محیطی توسط بدن نه تنها در صورت کمبود آن احساس می شود. مشکلات همچنین زمانی به وجود می آیند که هر یک از عوامل محیطی بیش از حد باشد. از روی تجربه مشخص است که وقتی کمبود آب در خاک وجود دارد، جذب عناصر غذایی معدنی توسط گیاه دشوار است، اما آب اضافی منجر به عواقب مشابهی می شود: مرگ ریشه ها، وقوع فرآیندهای بی هوازی، اسیدی شدن خاک و غیره امکان پذیر است فعالیت حیاتی ارگانیسم در مقادیر کم و با قرار گرفتن بیش از حد در معرض عوامل غیر زنده مانند دما به میزان قابل توجهی مهار می شود.

یک عامل محیطی تنها در یک مقدار متوسط ​​معین که برای یک ارگانیسم بهینه است، به طور مؤثر بر روی یک موجود زنده عمل می کند. هر چه دامنه نوسانات هر عاملی که تحت آن یک ارگانیسم می تواند زنده ماندن را حفظ کند، بیشتر است، پایداری، یعنی تحمل یک ارگانیسم به عامل مربوطه (از لاتین tolerantia - صبر) بالاتر است. بدین ترتیب، تحمل- این توانایی بدن برای مقاومت در برابر انحراف عوامل محیطی از مقادیر بهینه برای زندگی است.

برای اولین بار فرض در مورد محدود کردن (محدود کردن)تأثیر حداکثر مقدار یک عامل بر روی همتراز با حداقل مقدار در سال 1913 توسط جانورشناس آمریکایی وی. شلفورد بیان شد، که قانون اساسی بیولوژیکی تحمل را ایجاد کرد: هر موجود زنده دارای حدود بالایی و پایینی معینی است که از نظر تکاملی به ارث رسیده است. مقاومت (تحمل) در برابر هر عامل محیطی.

فرمول دیگری از قانون وی. شلفورد توضیح می دهد که چرا قانون تحمل را قانون عوامل محدود کننده نیز می نامند: حتی یک عامل منفرد در خارج از منطقه بهینه آن منجر به یک وضعیت استرس زا در بدن و در نهایت به مرگ آن می شود.

بنابراین عامل محیطی که سطح آن به هر حدی از دامنه استقامت ارگانیسم نزدیک می شود یا از این حد فراتر می رود، عامل محدود کننده نامیده می شود. قانون مدارا با مفاد بوم شناس آمریکایی یو.

ارگانیسم ها ممکن است طیف وسیعی از تحمل برای یک عامل محیطی و دامنه کم برای دیگری داشته باشند.

ارگانیسم هایی با طیف وسیعی از تحمل در همه عوامل محیطی معمولاً رایج ترین هستند.

اگر شرایط یک عامل محیطی برای بدن مطلوب نباشد، دامنه تحمل ممکن است در رابطه با سایر عوامل محیطی نیز محدود شود.

بسیاری از عوامل محیطی در طول دوره‌های مهم (بحرانی) حیات موجودات، به ویژه در دوره تولید مثل، محدود کننده (محدود کننده) می‌شوند.

این مقررات همچنین مربوط به قانون Mitscherlich-Baule، به نام A. Thienemann است. قانون عمل تجمعی: ترکیبی از عوامل به شدت بر مراحل رشد موجودات تأثیر می گذارد که کمترین شکل پذیری را دارند - حداقل توانایی سازگاری.

4. واکنش ارگانیسم ها بر تغییرات سطح محیطی

عوامل

یک عامل می تواند تأثیر بهینه ای بر موجودات مختلف در مقادیر مختلف داشته باشد. بنابراین، برخی از گیاهان خاک بسیار مرطوب را ترجیح می دهند، در حالی که برخی دیگر خاک نسبتا خشک را ترجیح می دهند. برخی از حیوانات گرمای شدید را دوست دارند، برخی دیگر دمای محیطی متوسط ​​را بهتر تحمل می کنند و غیره.

علاوه بر این، موجودات زنده به موجوداتی تقسیم می شوند که می توانند در محدوده وسیع یا باریکی از تغییرات در هر عامل محیطی وجود داشته باشند. موجودات زنده با هر عامل محیطی به روشی نسبتاً مستقل سازگار می شوند. یک ارگانیسم ممکن است با محدوده باریکی از یک عامل و طیف وسیعی از عوامل دیگر سازگار باشد. برای بدن، نه تنها دامنه، بلکه سرعت نوسان یک عامل خاص نیز مهم است.

اگر تأثیر شرایط محیطی به مقادیر شدید نرسد، موجودات زنده با اعمال خاصی به آن واکنش نشان می دهند یا در حالت خود تغییر می کنند که در نهایت منجر به بقای گونه می شود. غلبه بر اثرات نامطلوب توسط حیوانات از دو طریق امکان پذیر است:

با دوری از آنها؛

با کسب استقامت.

روش اول توسط حیواناتی استفاده می شود که تحرک کافی دارند و به لطف آن مهاجرت می کنند، پناهگاه می سازند و غیره.

تقاضا و تحمل به عوامل محیطی تعیین کننده منطقه پراکندگی جغرافیایی افراد گونه مورد نظر، بدون توجه به درجه پایداری زیستگاه آنها، یعنی مساحت گونه است.

اساس پاسخ های گیاهی ایجاد تغییرات تطبیقی ​​در ساختار و فرآیندهای زندگی آنها است. در موقعیت‌های اقلیمی که به‌طور ریتمیک تکرار می‌شوند، گیاهان و حیوانات می‌توانند با ایجاد سازماندهی زمانی مناسب فرآیندهای زندگی سازگار شوند، در نتیجه دوره‌های عملکرد فعال بدن را با دوره‌های خواب زمستانی (تعدادی از حیوانات) یا با حالتی از وضعیت تناوب می‌کنند. استراحت (گیاهان).

5. تغییرپذیری

تغییرپذیری- یکی از ویژگی های اصلی موجودات زنده در سطوح مختلف سازمان آن است. برای هر گونه، تنوع افراد تشکیل دهنده آن مهم است. به عنوان مثال، افراد از نظر قد، هیکل، رنگ چشم و پوست با یکدیگر تفاوت دارند و توانایی های متفاوتی از خود نشان می دهند. تنوع درون گونه ای مشابه در همه موجودات ذاتی است: فیل، مگس، بلوط، گنجشک و دیگران.

افراد هر گونه از نظر خصوصیات بیرونی و درونی با یکدیگر متفاوت هستند. امضا کردن- هر ویژگی یک موجود زنده، هم در ظاهر خارجی (اندازه، شکل، رنگ و غیره) و هم در ساختار درونی آن. مقاومت در برابر بیماری، درجه حرارت پایین یا بالا، توانایی شنا، پرواز و غیره همگی ویژگی هایی هستند که بسیاری از آنها را می توان با تمرین یا تمرین تغییر داد یا توسعه داد. با این حال، ویژگی اصلی آنها ریشه ژنتیکی، یعنی ارثی آنها است. هر موجودی با مجموعه ای از ویژگی های خاص متولد می شود.

مطالعات نشان داده است که اساس ارثی صفات هر گونه در مولکول های DNA رمزگذاری شده است، یعنی در ژن های یک موجود زنده، که به مجموع آن ژنوتیپ آن می گویند. ژنوتیپ تقریباً همه موجودات، از جمله انسان، نه با یک، بلکه توسط دو مجموعه ژن نشان داده می شود. رشد بدن با تقسیم سلولی همراه است که طی آن هر سلول جدید یک کپی دقیق از هر دو مجموعه ژن دریافت می کند. با این حال، تنها یک مجموعه از هر یک از والدین به نسل بعدی منتقل می شود و بنابراین کودکان ترکیبات جدیدی از ژن ها را ایجاد می کنند که با والدین متفاوت است. بنابراین، همه فرزندان، و در نتیجه، افراد گونه (به استثنای دوقلوهای همسان) در ژنوتیپ خود متفاوت هستند.

تنوع ژنتیکی اساس تنوع ارثی صفات است. منبع دیگر تنوع ارثی، جهش DNA است که بر هر ژن یا گروهی از ژن ها تأثیر می گذارد.

تفاوت هایی که در نتیجه یادگیری، آموزش یا صرفاً آسیب ایجاد می شود، ایجاد یک صفت ذاتی است، اما اساس ژنتیکی آن را تغییر نمی دهد.

اگر تنوع ارثی در حین تولید مثل جنسی اجتناب ناپذیر باشد، در طی تولید مثل غیرجنسی افراد، یعنی در طول شبیه سازی، تصویر متفاوتی مشاهده می شود. بنابراین، هنگامی که گیاهان قلمه می گیرند، یک ارگانیسم جدید در نتیجه تقسیم سلولی ساده ظاهر می شود که با یک کپی دقیق از DNA مادر همراه است. بنابراین، تمام افراد کلون (به استثنای جهش یافته ها) از نظر ژنتیکی یکسان هستند. استخر ژنی مجموعه‌ای از نمونه‌های ژنی از همه افراد گروه خاصی از ارگانیسم‌های یک گونه است. مخزن ژنی یک گونه ثابت نیست، می تواند از نسلی به نسل دیگر تغییر کند. اگر افراد دارای صفات نادر تولید مثل نکنند، بخشی از مخزن ژن کاهش می یابد.

در طبیعت، مخزن ژنی یک گونه دائماً از طریق انتخاب طبیعی در حال تغییر است که اساس فرآیند تکامل است. هر نسل برای بقا و تولیدمثل در معرض انتخاب قرار می گیرد، بنابراین تقریباً تمام ویژگی های موجودات، به یک درجه یا دیگری، در خدمت بقا و تولید مثل گونه ها هستند.

با این حال، مخزن ژن را می توان به طور هدفمند از طریق انتخاب مصنوعی تغییر داد. نژادهای مدرن حیوانات اهلی و انواع گیاهان زراعی از اجداد وحشی به این روش پرورش داده شدند. همچنین ممکن است در هنگام تلاقی گونه های نزدیک به هم در مخزن ژن تداخل ایجاد شود (گونه های غیر نزدیک فرزندان تولید نمی کنند). این روش هیبریداسیون نامیده می شود و به فرزندان هیبرید می گویند.

آخرین دستاوردهای علم با توسعه فناوری مهندسی ژنتیک همراه است که شامل به دست آوردن ژن های خاص (بخش های DNA) یک گونه و معرفی مستقیم آنها به گونه دیگر بدون تلاقی است. این امکان هیبرید کردن هر گونه، نه فقط گونه های نزدیک به هم را فراهم می کند، و بنابراین به دلیل غیرقابل پیش بینی بودن نتایج نهایی چنین مداخله رادیکالی در استخرهای ژنی موجودات زنده، بحث های جدی ایجاد می کند.

6. انطباق

حیوانات و گیاهان مجبورند خود را با عوامل زیادی در شرایط زندگی در حال تغییر وفق دهند. پویایی عوامل محیطی در زمان و مکان به فرآیندهای نجومی، هلیوکلیمی و زمین شناسی بستگی دارد که نقش کنترل کننده ای در ارتباط با موجودات زنده دارند.

صفاتی که باعث بقای یک موجود زنده می شود، به تدریج تحت تأثیر انتخاب طبیعی افزایش می یابد تا زمانی که حداکثر سازگاری با شرایط موجود حاصل شود. سازگاری می‌تواند در سطح سلول‌ها، بافت‌ها و حتی کل ارگانیسم رخ دهد و بر شکل، اندازه، رابطه اندام‌ها و غیره تأثیر بگذارد. شرایط، یعنی سازگاری.

انطباق- سازگاری موجودات (و گونه ها) با محیط زیست از ویژگی های اساسی طبیعت زنده است. زیستگاه هر موجود زنده از یک سو به آرامی و پیوسته در طول زندگی بسیاری از نسل‌های گونه‌های بیولوژیکی مربوطه تغییر می‌کند و از سوی دیگر، خواسته‌های مختلفی را برای بدن ایجاد می‌کند که در دوره‌های کوتاه زندگی فردی تغییر می‌کند. بنابراین، سه سطح از فرآیند سازگاری متمایز می شود.

سطح ژنتیکی. این سطح انطباق و حفظ حیات گونه را در طول نسل ها بر اساس ویژگی تنوع ژنتیکی تضمین می کند.

تغییرات متابولیک عمیق. سازگاری با چرخه های طبیعی فصلی و سالانه از طریق تغییرات عمیق در متابولیسم انجام می شود. در حیوانات، مکانیسم‌های عصبی-هومورال نقش اصلی را در این فرآیندها ایفا می‌کنند، برای مثال، آماده‌سازی برای فصل تولید مثل یا خواب زمستانی توسط محرک‌های عصبی «روشن» می‌شود و به دلیل تغییرات در وضعیت هورمونی بدن انجام می‌شود. در گیاهان، تغییرات فصلی و سایر تغییرات طولانی مدت با کار فیتوهورمون ها و عوامل رشد تضمین می شود.

تغییرات سریع در پاسخ به انحرافات کوتاه مدت در عوامل محیطی.در حیوانات، آنها توسط مکانیسم های عصبی مختلفی انجام می شوند که منجر به تغییر در رفتار و تغییر سریع متابولیسم برگشت پذیر می شود. در گیاهان، نمونه ای از تغییرات سریع، پاسخ به تغییرات نور است.

تقریباً تمام الگوهای مشخصه موجودات زنده دارای اهمیت تطبیقی ​​هستند. در جریان انتخاب طبیعی، گونه ها دگرگون می شوند و به طور فزاینده ای بهتر با زیستگاه خود سازگار می شوند. به عنوان مثال، زرافه ها به تدریج با خوردن برگ های بالای درختان سازگار شدند. با افزایش سازگاری موجودات با زیستگاه، سرعت تغییر آنها کاهش می یابد.

در مورد روابط شکارچی و شکار، انتخاب طبیعی، اول از همه، بر ژن‌هایی تأثیر می‌گذارد که به بهترین نحو ممکن از دشمن دوری کند، و در شکارچیان، ژن‌هایی که توانایی‌های شکار آن را افزایش می‌دهند. این برای تمام فعل و انفعالات زیستی صادق است. موجوداتی که به دلایلی توانایی خود را از دست داده اند، محکوم به انقراض هستند.

بنابراین، هنگامی که شرایط وجود تغییر می کند (مقدار یک یا چند عامل محیطی فراتر از محدوده نوسانات عادی منحرف می شود)، برخی از گونه ها سازگار می شوند و تبدیل می شوند، در حالی که گونه های دیگر می میرند. این به تعدادی از شرایط بستگی دارد. شرط اصلی سازگاری، بقا و تولیدمثل حداقل چند فرد در شرایط جدید است که با تنوع ژنتیکی مخزن ژنی و میزان تغییرات محیطی همراه است. با وجود یک مخزن ژنی متنوع تر، حتی در صورت تغییرات شدید محیطی، برخی از افراد می توانند زنده بمانند، در حالی که با تنوع کم مخزن ژن، حتی نوسانات جزئی در عوامل محیطی می تواند منجر به انقراض یک گونه شود.

اگر تغییرات در شرایط نامحسوس باشد یا به تدریج رخ دهد، بیشتر گونه ها می توانند سازگار شوند و زنده بمانند. هرچه این تغییر چشمگیرتر باشد، تنوع بیشتری در مخزن ژنی برای بقا مورد نیاز است. در صورت تغییرات فاجعه بار (مثل جنگ هسته ای)، این امکان وجود دارد که هیچ گونه ای زنده بماند. مهمترین اصل اکولوژیکی بیان می کند که بقای یک گونه با تنوع ژنتیکی و نوسانات ضعیف عوامل محیطی تضمین می شود.

عامل دیگری که می توان به تنوع ژنتیکی و تنوع محیطی اضافه کرد، توزیع جغرافیایی است. هرچه یک گونه پراکنده تر باشد (هرچه دامنه آن بیشتر باشد)، تنوع ژنتیکی آن بیشتر است و بالعکس. علاوه بر این، با یک توزیع جغرافیایی گسترده، برخی از بخش‌های محدوده ممکن است از مناطقی که شرایط زندگی در آنها مختل شده است، حذف یا جدا شود. در این مناطق، گونه حتی اگر از مکان های دیگر ناپدید شود، باقی می ماند.

اگر برخی از افراد در شرایط جدید زنده بمانند، انطباق بیشتر و بازیابی اعداد به سرعت تولید مثل بستگی دارد، زیرا تغییرات در ویژگی ها تنها از طریق انتخاب در هر نسل رخ می دهد. به عنوان مثال، یک جفت حشره صدها فرزند دارد که در عرض چند هفته چرخه زندگی را طی می کنند. در نتیجه، نرخ تولیدمثل آنها هزار برابر بیشتر از پرندگانی است که تنها 2-6 جوجه در سال تغذیه می کنند، به این معنی که همان سطح سازگاری با شرایط جدید به همان اندازه سریعتر توسعه می یابد. به همین دلیل است که حشرات به سرعت در برابر انواع "محصولات محافظت از گیاه" سازگار شده و مقاوم می شوند، در حالی که سایر گونه های وحشی از این درمان ها می میرند.

توجه به این نکته ضروری است که آفت کش ها به خودی خود جهش های مفیدی ایجاد نمی کنند. تغییر به طور تصادفی اتفاق می افتد. صفات تطبیقی ​​به دلیل تنوع ارثی موجود در مخزن ژنی گونه ایجاد می شود. اندازه بدن نیز مهم است. مگس ها حتی می توانند در سطل زباله وجود داشته باشند و حیوانات بزرگ برای زنده ماندن به مناطق وسیعی نیاز دارند.

سازگاری دارای ویژگی های زیر است:

سازگاری با یک عامل محیطی، به عنوان مثال رطوبت زیاد، سازگاری یکسانی را با سایر شرایط محیطی (دما و غیره) به بدن نمی دهد. این الگو نامیده می شود قانون استقلال نسبی سازگاری: انطباق زیاد با یکی از عوامل محیطی، میزان سازگاری یکسانی را با سایر شرایط زندگی فراهم نمی کند.

هر نوع ارگانیسم به روش خاص خود در محیط در حال تغییر زندگی سازگار است. این با آنچه در سال 1924 فرموله شد بیان می شود. قانون فردیت اکولوژیکی: هر گونه از نظر قابلیت های سازگاری با محیط زیست خاص است. هیچ دو گونه ای یکسان نیستند

قاعده انطباق شرایط محیطی با پیش تعیین ژنتیکی یک موجود زنده بیان می کند: یک گونه از موجودات می تواند وجود داشته باشد تا زمانی که محیط آن با قابلیت های ژنتیکی سازگاری با نوسانات و تغییرات آن مطابقت داشته باشد.

انتخابفرآیند تغییر مخزن ژنی یک گونه موجود است. نه انسان و نه طبیعت مدرن نمی توانند یک مخزن ژنی جدید یا گونه ای جدید از هیچ، از ابتدا ایجاد کنند. فقط آنچه از قبل وجود دارد تغییر می کند.

7. زیست محیطی موقعیت مناسب، جایگاه بدن

7.1. مفاهیم و تعاریف

هر موجود زنده ای با شرایط محیطی خاصی سازگار (سازگار) است. تغییر پارامترهای آن، فراتر رفتن آنها از مرزهای خاص، فعالیت حیاتی موجودات را سرکوب می کند و می تواند باعث مرگ آنها شود. الزامات یک موجود زنده به عوامل محیطی محیطی محدوده (مرزهای توزیع) گونه هایی را که ارگانیسم به آن تعلق دارد و در محدوده - زیستگاه های خاص تعیین می کند.

زیستگاه- مجموعه ای از شرایط محیطی محدود به لحاظ فضایی (غیر زیستی و زیستی) که کل چرخه رشد و تولید مثل افراد (یا گروه هایی از افراد) از یک گونه را تضمین می کند. به عنوان مثال، پرچین، حوض، بیشه، ساحل سنگی و غیره است. در عین حال، در داخل زیستگاه، مکان هایی با شرایط خاص قابل شناسایی است (مثلاً، زیر پوست تنه درخت پوسیده در یک بیشه)، در برخی موارد میکروسکوپ نامیده می شود.

جی گرینل، دانشمند آمریکایی، برای ویژگی های کلی فضای فیزیکی اشغال شده توسط ارگانیسم های یک گونه، نقش عملکردی آنها در زیستگاه زیستی، از جمله روش تغذیه (وضعیت تغذیه ای)، سبک زندگی و روابط با گونه های دیگر، اصطلاح " را معرفی کرد. طاقچه اکولوژیکی» در سال 1928. تعریف مدرن آن به شرح زیر است.

طاقچه اکولوژیکی- این کلیت است:

کلیه الزامات بدن برای شرایط محیطی (ترکیب و رژیم عوامل محیطی) و مکانی که این الزامات برآورده می شود.

مجموعه ای از خصوصیات بیولوژیکی و پارامترهای فیزیکی محیط که شرایط وجود یک گونه خاص، تبدیل انرژی آن، تبادل اطلاعات با محیط و نوع خود را تعیین می کند.

بنابراین، طاقچه اکولوژیکی درجه تخصصی شدن بیولوژیکی یک گونه را مشخص می کند. می توان ادعا کرد که زیستگاه یک موجود زنده «نشانی» آن است، در حالی که جایگاه اکولوژیکی «شغل» یا «سبک زندگی» یا «حرفه» آن است.

ویژگی اکولوژیکی گونه ها مورد تاکید قرار گرفته است اصل سازگاری اکولوژیکی: هر گونه با مجموعه ای کاملاً تعریف شده و خاص از شرایط زندگی سازگار است - یک طاقچه اکولوژیکی.

از آنجایی که گونه‌های موجودات از نظر اکولوژیکی فردی هستند، آنها دارای سوله‌های اکولوژیکی خاصی نیز هستند.

بنابراین، همانطور که بسیاری از گونه های موجودات زنده روی زمین وجود دارند، به همان اندازه سوله های اکولوژیکی وجود دارد.

جانداران با سبک زندگی مشابه به دلیل رقابت بین گونه ای تمایل به زندگی در مکان های مشابه ندارند. بر اساس آنچه در سال 1934 توسط یک زیست شناس شوروی (1910-1986) تأسیس شد. اصل طرد متقابل رقابتی: این دو گونه جایگاه اکولوژیکی یکسانی را اشغال نمی کنند.

در طبیعت نیز کار می کند قانون پر کردن اجباری سوله های زیست محیطی: یک طاقچه اکولوژیکی خالی همیشه و قطعا پر خواهد شد.

حکمت عامه این دو فرض را اینگونه فرموله می کند: «دو خرس نمی توانند در یک لانه همزیستی داشته باشند» و «طبیعت از خلاء بیزار است».

این مشاهدات سیستمیک در شکل گیری جوامع زیستی و بیوسنوزها تحقق می یابد. طاقچه های زیست محیطی همیشه پر می شوند، اگرچه این امر گاهی زمان قابل توجهی می گیرد. تعبیر "طاقچه اکولوژیکی آزاد" به این معنی است که در یک مکان خاص رقابت ضعیفی برای هر نوع غذایی وجود دارد و مجموع شرایط دیگر برای گونه خاصی که بخشی از سیستم های طبیعی مشابه است، اما در آن وجود ندارد، وجود ندارد. تحت نظر گرفتن.

هنگام تلاش برای مداخله در یک موقعیت موجود (یا موجود در یک مکان خاص) به منظور ایجاد شرایط مطلوب تر برای انسان، توجه به الگوهای طبیعی به ویژه مهم است. بنابراین، زیست شناسان موارد زیر را ثابت کرده اند: در شهرها، زمانی که منطقه با زباله های غذایی بیشتر آلوده می شود، تعداد کلاغ ها افزایش می یابد. هنگام تلاش برای بهبود وضعیت، به عنوان مثال، از طریق تخریب فیزیکی آنها، جمعیت ممکن است با این واقعیت روبرو شود که طاقچه اکولوژیکی در محیط شهری که توسط کلاغ ها خالی شده است، به سرعت توسط گونه ای که دارای طاقچه اکولوژیکی مشابهی است، یعنی موش ها، اشغال می شود. . چنین نتیجه ای را به سختی می توان یک پیروزی تلقی کرد.

7.2. تخصصی و معمول هستندمحیطیسوله ها

سوله های اکولوژیکی همه موجودات زنده به تخصصی و عمومی تقسیم می شوند. این تقسیم بندی به منابع غذایی اصلی گونه مربوطه، اندازه زیستگاه و حساسیت به عوامل محیطی غیرزیست بستگی دارد.

سوله های تخصصی. بیشتر گونه های گیاهی و جانوری فقط در محدوده محدودی از شرایط آب و هوایی و سایر ویژگی های محیطی وجود دارند و از طیف محدودی از گیاهان یا حیوانات تغذیه می کنند. چنین گونه هایی دارای یک طاقچه تخصصی هستند که زیستگاه آنها را در محیط طبیعی تعیین می کند.

بنابراین، پاندا غول پیکر دارای یک طاقچه بسیار تخصصی است، زیرا 99٪ از برگ ها و شاخه های بامبو تغذیه می کند. تخریب گسترده انواع خاصی از بامبو در مناطقی از چین که پاندا در آن زندگی می کرد، این حیوان را به سمت انقراض کشاند.

تنوع گونه‌ها و اشکال گیاهی و جانوری که در جنگل‌های بارانی استوایی وجود دارد با وجود تعدادی سوله‌های اکولوژیکی تخصصی در هر یک از لایه‌های کاملاً مشخص پوشش گیاهی جنگل همراه است. بنابراین جنگل زدایی شدید این جنگل ها باعث انقراض میلیون ها گونه تخصصی گیاهی و جانوری شده است.

سوله های مشترک. گونه هایی با سوله های مشترک با سازگاری آسان با تغییرات عوامل محیطی مشخص می شوند. آنها می توانند با موفقیت در مکان های مختلف وجود داشته باشند، غذاهای متنوعی بخورند و در برابر نوسانات شدید در شرایط طبیعی مقاومت کنند. سوله های اکولوژیکی رایج در میان مگس ها، سوسک ها، موش ها، موش ها، انسان ها و غیره یافت می شوند.

برای گونه هایی با سوله های اکولوژیکی عمومی، خطر انقراض به طور قابل توجهی کمتر از گونه هایی با سوله های تخصصی وجود دارد.

8. محیط زیست تشکیل می دهد

محیط طبیعی فنوتیپ موجودات را شکل می دهد - مجموعه ای از ویژگی های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و رفتاری. گونه هایی که در شرایط مشابه (با مجموعه ای از عوامل محیطی مشابه) زندگی می کنند، سازگاری مشابهی با این شرایط دارند، حتی اگر در طبقه بندی گیاهان و جانوران به دسته های مختلف تعلق داشته باشند. بوم شناسی با طبقه بندی موجودات به اشکال مختلف اکولوژیکی (حیات) این موضوع را در نظر می گیرد. در این مورد، شکل زندگی یک گونه مجموعه ای از خواص بیولوژیکی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی آن است که پاسخ خاصی به تأثیرات محیطی را تعیین می کند. دسته بندی های زیادی از موجودات بر اساس اشکال حیات وجود دارد. به عنوان مثال، ژئوبیونت ها - ساکنان خاک، دندروبیونت ها - مرتبط با گیاهان چوبی، کورتوبیونت ها - ساکنان چمن و خیلی بیشتر وجود دارند.

هیدروبیونت ها- ساکنان محیط آبی معمولاً به اشکال اکولوژیکی مانند بنتوس، پری فیتون، پلانکتون، نکتون، نوستون تقسیم می شوند.

بنتوس(از بنتوس یونانی - عمق) - موجودات پایینی که سبک زندگی متصل یا آزاد را هدایت می کنند، از جمله آنهایی که در لایه رسوب پایین زندگی می کنند. اینها عمدتاً نرم تنان، برخی از گیاهان پایین تر و لارو حشرات خزنده هستند.

پری فیتون- حیوانات و گیاهانی که به ساقه گیاهان بالاتر چسبیده و از پایین بالا می روند.

پلانکتون(از یونانی plagktos - در حال افزایش) - موجودات شناور قادر به انجام حرکات عمودی و افقی عمدتاً مطابق با حرکت توده های محیط آبی هستند. مرسوم است که فیتوپلانکتون را که به عنوان تولید کننده طبقه بندی می شود و زئوپلانکتون که به عنوان مصرف کننده طبقه بندی می شود و از فیتوپلانکتون تغذیه می کند، تشخیص می دهد.

نکتون(از یونانی nektos - شناور) - موجوداتی که آزادانه و مستقل شنا می کنند - عمدتاً ماهی ها، دوزیستان، حشرات بزرگ آبزی، سخت پوستان.

نیوستون- مجموعه ای از موجودات دریایی و آب شیرین که در نزدیکی سطح آب زندگی می کنند. به عنوان مثال، لارو پشه، راهروهای آب، از گیاهان - علف اردک و غیره.

شکل اکولوژیکی بازتابی از سازگاری طیف گسترده ای از موجودات با عوامل محیطی فردی است که در روند تکامل محدود می شود. بنابراین، تقسیم گیاهان به هیگروفیت ها (رطوبت دوست)، مزوفیت ها (متوسط ​​رطوبت طلب) و خشکوفیت ها (خشک دوست) نشان دهنده پاسخ آنها به یک عامل محیطی خاص - رطوبت است. در عین حال، گیاهان خشروفیتی یک شکل اکولوژیکی واحد را با حیوانات و خشروبیونت ها نشان می دهند، زیرا هر دو در بیابان ها زندگی می کنند و سازگاری های خاصی دارند که از از دست دادن رطوبت جلوگیری می کند (به عنوان مثال، به دست آوردن آب از چربی ها).

تست ها سوالات و وظایف

1. چه قوانینی از عملکرد کلی عوامل محیطی می دانید؟

2. قانون حداقل چگونه تدوین می شود؟ چه توضیحاتی برای آن وجود دارد؟

3. قانون مدارا را تدوین کنید. چه کسی این الگو را ایجاد کرد؟

4. استفاده از قوانین حداقل و تسامح در عمل را مثال بزنید.

5. چه مکانیسم هایی به موجودات زنده اجازه می دهد تا اثرات عوامل محیطی را جبران کنند؟

6. تفاوت بین زیستگاه و طاقچه اکولوژیکی چیست؟

7. شکل زندگی موجودات چیست؟ اهمیت اشکال حیات در سازگاری موجودات چیست؟

تاریخچه دانش زیست محیطی به قرن ها قبل باز می گردد. افراد بدوی نیاز داشتند تا دانش خاصی در مورد گیاهان و حیوانات، شیوه زندگی آنها، روابط با یکدیگر و با محیط زیست داشته باشند. به عنوان بخشی از توسعه عمومی علوم طبیعی، انباشتی از دانش نیز وجود داشت که اکنون به حوزه علوم محیطی تعلق دارد. اکولوژی به عنوان یک رشته مستقل در قرن نوزدهم ظهور کرد.

اصطلاح اکولوژی (از یونانی eco - house، logos - آموزش) توسط زیست شناس آلمانی ارنست هکل وارد علم شد.

در سال 1866، در کار خود "مورفولوژی عمومی ارگانیسم ها"، او نوشت که این "... مجموع دانش مربوط به اقتصاد طبیعت است: مطالعه کل مجموعه ای از روابط بین یک حیوان و محیط آن، هر دو ارگانیک. و غیر آلی و بالاتر از همه روابط دوستانه یا خصمانه آن با حیوانات و گیاهانی که مستقیم یا غیرمستقیم با آنها در تماس است.» این تعریف اکولوژی را به عنوان یک علم بیولوژیکی طبقه بندی می کند. در آغاز قرن بیستم. شکل گیری یک رویکرد سیستماتیک و توسعه دکترین زیست کره، که یک حوزه دانش گسترده است، شامل بسیاری از حوزه های علمی از هر دو چرخه طبیعی و بشردوستانه، از جمله بوم شناسی عمومی، منجر به گسترش دیدگاه های اکوسیستمی در اکولوژی شد. موضوع اصلی مطالعه در اکولوژی، اکوسیستم شده است.

اکوسیستم مجموعه ای از موجودات زنده است که از طریق تبادل ماده، انرژی و اطلاعات با یکدیگر و با محیط اطراف خود تعامل دارند به گونه ای که این سیستم واحد برای مدت طولانی پایدار بماند.

تأثیر روزافزون انسان بر محیط زیست، لزوم گسترش مجدد مرزهای دانش زیست محیطی را ضروری ساخته است. در نیمه دوم قرن بیستم. پیشرفت علمی و فناوری مشکلات متعددی را در پی داشته است که جایگاه جهانی پیدا کرده است، از این رو در حوزه اکولوژی، مسائل تحلیل تطبیقی ​​سیستم‌های طبیعی و انسان‌ساخته و جستجوی راه‌های همزیستی و توسعه هماهنگ آن‌ها مطرح شده است. به وضوح پدیدار شد.

بر این اساس، ساختار علم محیط زیست متمایز و پیچیده تر شد. اکنون می توان آن را به عنوان چهار شاخه اصلی ارائه کرد که بیشتر تقسیم می شوند: زیست بوم شناسی، ژئواکولوژی، اکولوژی انسانی، اکولوژی کاربردی.

بنابراین، می‌توان اکولوژی را به عنوان علمی در مورد قوانین کلی عملکرد اکوسیستم‌های مرتبه‌های مختلف، مجموعه‌ای از مسائل علمی و عملی رابطه بین انسان و طبیعت تعریف کرد.

2. عوامل محیطی، طبقه بندی آنها، انواع اثرات بر موجودات

هر موجودی در طبیعت تأثیر طیف گسترده ای از اجزای محیطی را تجربه می کند. هر ویژگی یا اجزای محیطی که بر موجودات زنده تأثیر می گذارد، عوامل محیطی نامیده می شود.

طبقه بندی عوامل محیطی عوامل محیطی (عوامل اکولوژیکی) متنوع، دارای ماهیت های متفاوت و کنش های خاص هستند. گروه های زیر از عوامل محیطی متمایز می شوند:

1. غیر زنده (عوامل طبیعت بی جان):

الف) آب و هوا - شرایط روشنایی، شرایط دما و غیره؛

ب) ادافیک (محلی) - تامین آب، نوع خاک، زمین؛

ج) اوروگرافی - جریان هوا (باد) و آب.

2. عوامل بیوتیک همه اشکال تأثیر موجودات زنده بر یکدیگر هستند:

گیاهان گیاهان. گیاهان حیوانات. گیاهان قارچ. میکروارگانیسم های گیاهی حیوانات حیوانات. حیوانات قارچ. حیوانات میکروارگانیسم ها. قارچ قارچ. میکروارگانیسم های قارچی میکروارگانیسم ها میکروارگانیسم ها.

3. عوامل انسان زایی، همه اشکال فعالیت جامعه بشری است که منجر به تغییر در زیستگاه گونه های دیگر می شود یا مستقیماً بر زندگی آنها تأثیر می گذارد. تاثیر این گروه از عوامل محیطی سال به سال به سرعت در حال افزایش است.

انواع تاثیر عوامل محیطی بر موجودات. عوامل محیطی تأثیرات مختلفی بر موجودات زنده دارند. ممکنه باشند:

محرک هایی که به ظهور تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی سازگار (خواب زمستانی، دوره نوری) کمک می کنند.

محدود کننده هایی که توزیع جغرافیایی موجودات را به دلیل عدم امکان وجود در شرایط معین تغییر می دهند.

اصلاح کننده هایی که باعث تغییرات مورفولوژیکی و تشریحی در موجودات می شوند.

سیگنال هایی که تغییرات در سایر عوامل محیطی را نشان می دهد.

الگوهای کلی عمل عوامل محیطی:

با توجه به تنوع شدید عوامل محیطی، انواع مختلف ارگانیسم ها، با تجربه تأثیر خود، به طور متفاوتی به آن واکنش نشان می دهند، با این حال، می توان تعدادی از قوانین (الگوهای) کلی از عملکرد عوامل محیطی را شناسایی کرد. بیایید به برخی از آنها نگاه کنیم.

1. قانون بهینه

2. قانون فردیت اکولوژیکی گونه ها

3. قانون عامل محدود کننده (محدود کننده).

4. قانون عمل مبهم

3. الگوهای اثر عوامل محیطی بر موجودات

1) قانون بهینه برای یک اکوسیستم، یک ارگانیسم یا مرحله خاصی از آن

توسعه طیف وسیعی از مطلوب ترین ارزش عامل وجود دارد. جایی که

فاکتورهای مطلوب هستند. 2) مدارا

این ویژگی ها به محیطی که موجودات در آن زندگی می کنند بستگی دارد. اگر او

در نوع خود پایدار است

مال شما، شانس بیشتری برای زنده ماندن موجودات دارد.

3) قاعده تعامل عوامل. برخی از عوامل ممکن است باعث افزایش یا

کاهش اثر عوامل دیگر

4) قاعده عوامل محدود کننده. عاملی که کمبود دارد یا

بیش از حد بر ارگانیسم ها تأثیر منفی می گذارد و امکان تظاهرات را محدود می کند. استحکام - قدرت

عمل عوامل دیگر 5) پریودیسم نوری. تحت نور پریودیسم

واکنش بدن به طول روز را درک کنید. واکنش به تغییرات نور.

6) انطباق با ریتم پدیده های طبیعی. سازگاری با روزانه و

ریتم های فصلی، پدیده های جزر و مدی، ریتم های فعالیت خورشیدی،

فازهای قمری و سایر پدیده هایی که با فرکانس شدید تکرار می شوند.

اک. ظرفیت (پلاستیسیته) - توانایی سازماندهی. سازگاری با عمق فاکتورهای محیطی محیط.

الگوهای اثر عوامل محیطی بر موجودات زنده.

عوامل محیطی و طبقه بندی آنها. همه موجودات به طور بالقوه قادر به تولیدمثل و پراکندگی نامحدود هستند: حتی گونه هایی که سبک زندگی وابسته ای دارند حداقل یک مرحله رشدی دارند که در آن قادر به پراکندگی فعال یا غیرفعال هستند. اما در عین حال، ترکیب گونه های موجودات زنده در مناطق مختلف آب و هوایی مخلوط نمی شود: هر یک از آنها با مجموعه خاصی از گونه های حیوانات، گیاهان و قارچ ها مشخص می شود. این با محدودیت تولید مثل و پراکندگی بیش از حد موجودات توسط موانع جغرافیایی خاص (دریاها، رشته کوه ها، بیابان ها و غیره)، عوامل آب و هوایی (دما، رطوبت و غیره) و همچنین روابط بین گونه های فردی توضیح داده می شود.

بسته به ماهیت و ویژگی های عمل، عوامل محیطی به غیر زنده، زیستی و انسانی (انتروپیک) تقسیم می شوند.

عوامل غیر زنده اجزا و ویژگی های طبیعت بی جان هستند که به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر تک تک موجودات و گروه های آنها (دما، نور، رطوبت، ترکیب گاز هوا، فشار، ترکیب نمک آب و غیره) تأثیر می گذارند.

گروه جداگانه ای از عوامل محیطی شامل اشکال مختلف فعالیت اقتصادی انسان است که وضعیت زیستگاه گونه های مختلف موجودات زنده، از جمله خود انسان (عوامل انسانی) را تغییر می دهد. در طول دوره نسبتاً کوتاه وجود انسان به عنوان یک گونه بیولوژیکی، فعالیت های آن به طور اساسی ظاهر سیاره ما را تغییر داده است و این تأثیر بر طبیعت هر سال در حال افزایش است. شدت عمل برخی از عوامل محیطی می تواند در طول دوره های طولانی تاریخی توسعه بیوسفر (به عنوان مثال، تابش خورشیدی، گرانش، ترکیب نمک آب دریا، ترکیب گاز جو و غیره) نسبتاً ثابت بماند. اکثر آنها دارای شدت متغیر (دما، رطوبت و غیره) هستند. درجه تغییرپذیری هر عامل محیطی به ویژگی های زیستگاه موجودات بستگی دارد. به عنوان مثال، دمای سطح خاک بسته به زمان سال یا روز، آب و هوا و غیره می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد، در حالی که در مخازن در عمق بیش از چندین متر تقریباً هیچ تفاوت دما وجود ندارد.

تغییرات در عوامل محیطی می تواند به شرح زیر باشد:

دوره ای، بسته به زمان روز، زمان سال، موقعیت ماه نسبت به زمین و غیره.

غیر دوره ای، به عنوان مثال، فوران های آتشفشانی، زلزله، طوفان، و غیره.

برای مثال، تغییرات در آب و هوای زمین که با توزیع مجدد نسبت مساحت زمین و اقیانوس جهانی همراه است، در دوره‌های تاریخی مهمی هدایت می‌شود.

هر یک از موجودات زنده به طور مداوم با کل مجموعه عوامل محیطی، یعنی با زیستگاه سازگار می شوند و فرآیندهای زندگی را مطابق با تغییرات این عوامل تنظیم می کنند. زیستگاه مجموعه ای از شرایط است که در آن افراد، جمعیت ها یا گروه هایی از موجودات خاص زندگی می کنند.

الگوهای تأثیر عوامل محیطی بر موجودات زنده علیرغم اینکه عوامل محیطی از نظر ماهیت بسیار متنوع و متفاوت هستند، به برخی از الگوهای تأثیر آنها بر موجودات زنده و همچنین واکنش موجودات به عمل این عوامل اشاره می شود. سازگاری موجودات با شرایط محیطی را سازگاری می گویند. آنها در تمام سطوح سازماندهی ماده زنده تولید می شوند: از مولکولی تا بیوژئوسنوتیک. سازگاری ها ثابت نیستند زیرا در طول رشد تاریخی گونه های فردی بسته به تغییرات شدت عوامل محیطی تغییر می کنند. هر نوع ارگانیسم به روشی خاص با شرایط زندگی خاص سازگار است: هیچ دو گونه نزدیک وجود ندارد که در سازگاری های خود مشابه باشند (قاعده فردیت اکولوژیکی). بنابراین، مول (سری Insectivorous) و موش مول (سری Rodents) برای وجود در خاک سازگار هستند. اما خال با کمک اندام های جلویی خود راه ها را حفر می کند و موش صحرایی با دندان های ثنایا خود حفر می کند و خاک را با سر خود به بیرون پرتاب می کند.

سازگاری خوب موجودات با یک عامل خاص به معنای سازگاری یکسان با دیگران نیست (قاعده استقلال نسبی سازگاری). به عنوان مثال، گلسنگ ها که می توانند روی بسترهای فقیر از نظر مواد آلی (مانند سنگ) بنشینند و دوره های خشک را تحمل کنند، به آلودگی هوا بسیار حساس هستند.

قانون بهینه نیز وجود دارد: هر عامل فقط در محدوده خاصی بر بدن تأثیر مثبت دارد. شدت تأثیر یک عامل محیطی که برای موجودات از یک نوع خاص مطلوب است، منطقه بهینه نامیده می شود. هر چه شدت عمل یک عامل محیطی خاص از یک جهت یا جهت دیگر از حالت بهینه منحرف شود، اثر بازدارندگی آن بر موجودات (منطقه بد) بارزتر خواهد بود. شدت تأثیر یک عامل محیطی که به دلیل آن وجود موجودات غیرممکن می شود، حد بالا و پایین استقامت (نقاط بحرانی حداکثر و حداقل) نامیده می شود. فاصله بین حدود استقامت، ظرفیت اکولوژیکی یک گونه خاص را نسبت به یک عامل خاص تعیین می کند. در نتیجه، ظرفیت محیطی محدوده شدت تأثیر یک عامل محیطی است که در آن وجود گونه خاصی امکان پذیر است.

ظرفیت اکولوژیکی گسترده افراد یک گونه خاص نسبت به یک عامل محیطی خاص با پیشوند "eur-" نشان داده می شود. بنابراین، روباه های قطبی به عنوان حیوانات یورترمیک طبقه بندی می شوند، زیرا می توانند نوسانات دمایی قابل توجهی (در 80 درجه سانتیگراد) را تحمل کنند. برخی از بی مهرگان (اسفنج ها، سرپانتین ها، خارپوستان) متعلق به ارگانیسم های eurybatherous هستند و بنابراین از ناحیه ساحلی تا اعماق زیاد مستقر می شوند و در برابر نوسانات فشار قابل توجهی مقاومت می کنند. گونه هایی که می توانند در طیف گسترده ای از نوسانات عوامل محیطی مختلف زندگی کنند، ظرفیت اکولوژیکی باریک نامیده می شوند، یعنی عدم توانایی در مقاومت در برابر تغییرات قابل توجه در یک عامل محیطی خاص، با پیشوند "stenothermic" نشان داده می شود (به عنوان مثال، تنگی گرما). ، stenobiontny و غیره).

حد و اندازه بهینه استقامت بدن نسبت به یک عامل خاص به شدت عمل دیگران بستگی دارد. به عنوان مثال، در هوای خشک و بدون باد، تحمل دمای پایین آسان تر است. بنابراین بهینه و حدود استقامت موجودات در رابطه با هر عامل محیطی بسته به قدرت و ترکیب عوامل دیگر (پدیده برهمکنش عوامل محیطی) می تواند در جهت معینی تغییر کند.

اما جبران متقابل عوامل حیاتی محیطی دارای حدود معینی است و هیچ یک را نمی توان با دیگران جایگزین کرد: اگر شدت عمل حداقل یک عامل از حد استقامت فراتر رود، وجود گونه با وجود شدت بهینه غیر ممکن می شود. عمل دیگران بنابراین، کمبود رطوبت، فرآیند فتوسنتز را حتی با روشنایی بهینه و غلظت CO2 در جو مهار می کند.

عاملی که شدت عمل آن بیش از حد تحمل باشد، محدود کننده نامیده می شود. عوامل محدود کننده قلمرو پراکنش یک گونه (منطقه) را تعیین می کند. به عنوان مثال، گسترش بسیاری از گونه های جانوری به شمال به دلیل کمبود گرما و نور، و به سمت جنوب به دلیل کمبود رطوبت مشابه با مشکل مواجه می شود.

بنابراین، حضور و رونق یک گونه خاص در یک زیستگاه معین با تعامل آن با طیف وسیعی از عوامل محیطی تعیین می شود. شدت عمل ناکافی یا بیش از حد هر یک از آنها، شکوفایی و وجود گونه های منفرد را غیرممکن می کند.

عوامل محیطی هر یک از اجزای محیطی است که بر موجودات زنده و گروه های آنها تأثیر می گذارد. آنها به غیر زنده (اجزای طبیعت بی جان)، زیستی (اشکال مختلف تعامل بین موجودات) و انسان زا (اشکال مختلف فعالیت اقتصادی انسان) تقسیم می شوند.

سازگاری موجودات با شرایط محیطی را سازگاری می گویند.

هر عامل محیطی فقط محدودیت های خاصی از تأثیر مثبت بر موجودات دارد (قانون بهینه). حدود شدت عمل عاملی که در آن وجود موجودات غیرممکن می شود، حد بالا و پایین استقامت نامیده می شود.

بهینه و حدود استقامت موجودات در رابطه با هر عامل محیطی بسته به شدت و ترکیب سایر عوامل محیطی (پدیده برهمکنش عوامل محیطی) می تواند در جهت خاصی متفاوت باشد. اما جبران متقابل آنها محدود است: هیچ یک از عوامل حیاتی را نمی توان با دیگران جایگزین کرد. یک عامل محیطی که از حد استقامت فراتر می رود، محدود کننده نامیده می شود، محدوده یک گونه خاص را تعیین می کند.

شکل پذیری اکولوژیکی موجودات

شکل پذیری اکولوژیکی موجودات (ظرفیت اکولوژیکی) درجه سازگاری یک گونه با تغییرات عوامل محیطی است. این با طیفی از مقادیر عوامل محیطی بیان می شود که در آن یک گونه خاص فعالیت زندگی عادی را حفظ می کند. هرچه دامنه وسیع تر باشد، انعطاف پذیری محیطی بیشتر است.

گونه هایی که می توانند با انحرافات کوچک فاکتور از حد مطلوب وجود داشته باشند، بسیار تخصصی و گونه هایی که می توانند تغییرات قابل توجهی در عامل را تحمل کنند، سازگاری گسترده نامیده می شوند.

پلاستیسیته محیطی را می توان هم در رابطه با یک عامل واحد و هم در رابطه با مجموعه ای از عوامل محیطی در نظر گرفت. توانایی گونه ها برای تحمل تغییرات قابل توجه در برخی عوامل با عبارت مربوطه با پیشوند "هر" نشان داده می شود:

اوریترمیک (پلاستیک به دما)

Eurygolinaceae (شوری آب)

Euryphotic (پلاستیک به نور)

Eurygygric (پلاستیک به رطوبت)

Euryoic (پلاستیک به زیستگاه)

Euryphagous (پلاستیک به غذا).

گونه هایی که با تغییرات جزئی در این فاکتور سازگار شده اند با اصطلاح با پیشوند "steno" مشخص می شوند. این پیشوندها برای بیان درجه نسبی تحمل استفاده می شوند (به عنوان مثال، در گونه های تنگ گرما، دمای اکولوژیکی بهینه و بد نزدیک به هم هستند).

گونه هایی که انعطاف پذیری اکولوژیکی گسترده ای در رابطه با مجموعه ای از عوامل محیطی دارند، یوریبیونت ها هستند. گونه‌هایی با سازگاری فردی کم، استنوبیونت‌ها هستند. Eurybiontism و ishenobiontism انواع مختلفی از سازگاری موجودات را با بقا مشخص می کند. اگر eurybionts برای مدت طولانی در شرایط خوب رشد کنند، می توانند انعطاف پذیری اکولوژیکی خود را از دست بدهند و ویژگی های stenobionts را توسعه دهند. گونه هایی که با نوسانات قابل توجه در فاکتور وجود دارند، انعطاف پذیری اکولوژیکی افزایش یافته و تبدیل به یوریبیونت می شوند.

به عنوان مثال، استنوبیونت ها در محیط آبی بیشتر هستند، زیرا خواص آن نسبتاً پایدار است و دامنه نوسانات عوامل فردی کوچک است. در یک محیط هوا-زمین پویاتر، eurybionts غالب هستند. حیوانات خونگرم ظرفیت اکولوژیکی وسیع تری نسبت به حیوانات خونسرد دارند. موجودات جوان و پیر تمایل به شرایط محیطی یکنواخت تری دارند.

Eurybionts گسترده هستند و تنگناگرایی دامنه آنها را محدود می کند. با این حال، در برخی موارد، به دلیل تخصص بالای خود، استنوبیونت ها دارای سرزمین های وسیعی هستند. به عنوان مثال، ماهی‌ماهی پرنده ماهی‌خوار یک تنگی معمولی است، اما در رابطه با سایر عوامل محیطی یک یوریبیونت است. در جستجوی غذای لازم، پرنده قادر به پرواز در مسافت های طولانی است، بنابراین محدوده قابل توجهی را اشغال می کند.

پلاستیسیته توانایی یک موجود زنده برای وجود در محدوده معینی از مقادیر فاکتورهای محیطی است. پلاستیسیته توسط هنجار واکنش تعیین می شود.

با توجه به درجه انعطاف پذیری در رابطه با عوامل فردی، همه انواع به سه گروه تقسیم می شوند:

استنوتوپ ها گونه هایی هستند که می توانند در محدوده باریکی از مقادیر فاکتورهای محیطی وجود داشته باشند. به عنوان مثال، بیشتر گیاهان جنگل های استوایی مرطوب.

یوریتوپ ها گونه های گسترده ای انعطاف پذیر هستند که قادر به استعمار زیستگاه های مختلف هستند، به عنوان مثال، همه گونه های جهان وطنی.

مزوتوپ ها یک موقعیت میانی بین استنوتوپ ها و یوریتوپ ها را اشغال می کنند.

لازم به یادآوری است که یک گونه می تواند به عنوان مثال، با توجه به یک عامل، تنگی و با توجه به عامل دیگر، اوریتوپیک باشد و بالعکس. به عنوان مثال، یک فرد نسبت به دمای هوا یک یوریتوپ است، اما از نظر محتوای اکسیژن موجود در آن یک استنوتوپ است.

با وجود تنوع گسترده عوامل محیطی، تعدادی از الگوهای کلی را می توان در ماهیت تأثیر آنها بر موجودات زنده و در واکنش موجودات زنده شناسایی کرد.

1. قانون بهینه.

هر عامل دارای محدودیت های خاصی از تأثیر مثبت بر موجودات است (شکل 1). نتیجه یک عامل متغیر در درجه اول به قدرت تجلی آن بستگی دارد. هم عمل ناکافی و هم بیش از حد این عامل بر فعالیت زندگی افراد تأثیر منفی می گذارد. نیروی تأثیرگذار مفید نامیده می شود منطقه فاکتور محیطی بهینه یا به سادگی حالت مطلوب برای موجودات این گونه هر چه انحراف از حد مطلوب بیشتر باشد، اثر بازدارندگی این عامل بر موجودات زنده بیشتر می شود. (منطقه بد). حداکثر و حداقل مقادیر قابل انتقال فاکتور می باشد نقاط بحرانی، پشتفراتر از آن وجود دیگر ممکن نیست، مرگ رخ می دهد. حد استقامت بین نقاط بحرانی نامیده می شود ظرفیت اکولوژیکی موجودات زنده در رابطه با یک عامل محیطی خاص.

برنج. 1. طرح عمل عوامل محیطی بر موجودات زنده

نمایندگان گونه های مختلف هم در موقعیت بهینه و هم از نظر ظرفیت زیست محیطی با یکدیگر تفاوت زیادی دارند. به عنوان مثال، روباه های قطبی در تاندرا می توانند نوسانات دمای هوا را در محدوده بیش از 80 درجه سانتی گراد (از 30+ تا 55- درجه سانتی گراد) تحمل کنند، در حالی که سخت پوستان آب گرم Copilia mirabilis می توانند تغییرات دمای آب را در محدوده تحمل کنند. بیش از 6 درجه سانتیگراد (از +23 تا +29 درجه سانتیگراد). همان قدرت تجلی یک عامل می تواند برای یک گونه بهینه، برای گونه دیگر بدبینانه باشد و برای یک سوم از مرزهای استقامت فراتر رود (شکل 2).

ظرفیت اکولوژیکی گسترده یک گونه در رابطه با عوامل محیطی غیرزیست با افزودن پیشوند "eury" به نام عامل نشان داده می شود. اوریترمیکگونه هایی که نوسانات دمایی قابل توجهی را تحمل می کنند، eurybates- دامنه فشار گسترده، اوری هالین- درجات مختلف شوری محیطی

برنج. 2. موقعیت منحنی های بهینه در مقیاس دما برای گونه های مختلف:

1, 2 - گونه های گرمازا، کرایوفیل ها؛

3-7 - گونه های اوریترمیک؛

8, 9 - گونه های گرمازا، ترموفیل ها

ناتوانی در تحمل نوسانات قابل توجه در یک عامل، یا ظرفیت محیطی محدود، با پیشوند "steno" مشخص می شود - stenothermic، stenobate، stenohalineگونه ها و غیره در معنای وسیع تر، گونه هایی که وجود آنها مستلزم شرایط محیطی کاملاً تعریف شده است نامیده می شوند استنوبیونتیک، و آنهایی که قادر به سازگاری با شرایط مختلف محیطی هستند - eurybiont

شرایط نزدیک به نقاط بحرانی به دلیل یک یا چند عامل در یک زمان نامیده می شود مفرط.

موقعیت نقاط بهینه و بحرانی بر روی گرادیان عامل را می توان در محدوده خاصی با عمل شرایط محیطی تغییر داد. این به طور منظم در بسیاری از گونه ها با تغییر فصل اتفاق می افتد. به عنوان مثال، در زمستان، گنجشک ها در برابر یخبندان های شدید مقاومت می کنند و در تابستان در دمای زیر صفر از سرما می میرند. پدیده جابجایی در بهینه نسبت به هر عاملی نامیده می شود سازگاری. از نظر دما، این یک فرآیند شناخته شده سخت شدن حرارتی بدن است. سازگاری با دما به مدت زمان قابل توجهی نیاز دارد. مکانیسم تغییر در آنزیم‌ها در سلول‌ها است که واکنش‌های مشابهی را کاتالیز می‌کنند، اما در دماهای مختلف (به اصطلاح ایزوآنزیم ها).هر آنزیم توسط ژن خاص خود کدگذاری می شود، بنابراین، باید برخی از ژن ها را خاموش کرد و برخی دیگر را فعال کرد، رونویسی، ترجمه، جمع آوری مقدار کافی پروتئین جدید و غیره. فرآیند کلی به طور متوسط ​​حدود دو هفته طول می کشد و تحریک می شود. با تغییرات محیطی سازگاری یا سخت شدن، سازگاری مهم موجودات است که در شرایط نامساعد تدریجی نزدیک یا هنگام ورود به مناطقی با آب و هوای متفاوت رخ می دهد. در این موارد، بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند همنوایی عمومی است.

2. ابهام تأثیر عامل بر عملکردهای مختلف.

هر عامل به طور متفاوتی بر عملکردهای مختلف بدن تأثیر می گذارد (شکل 3). بهینه برای برخی فرآیندها ممکن است برای برخی دیگر بدبین باشد. بنابراین دمای هوا از 40+ تا 45+ درجه سانتیگراد در حیوانات خونسرد سرعت فرآیندهای متابولیک را در بدن بسیار افزایش می‌دهد، اما فعالیت حرکتی را مهار می‌کند و حیوانات در حالت بی‌حسی حرارتی قرار می‌گیرند. برای بسیاری از ماهی ها، دمای آب که برای بلوغ محصولات تولید مثلی بهینه است، برای تخم ریزی نامطلوب است که در محدوده دمایی متفاوتی اتفاق می افتد.

برنج. 3. طرح وابستگی فتوسنتز و تنفس گیاه به دما (با توجه به V. Larcher، 1978): t min، t opt، t max- دمای حداقل، بهینه و حداکثر برای رشد گیاه (منطقه سایه دار)

چرخه زندگی، که در آن ارگانیسم در دوره های معینی در درجه اول عملکردهای خاصی (تغذیه، رشد، تولید مثل، سکونت و غیره) را انجام می دهد، همیشه با تغییرات فصلی در مجموعه ای از عوامل محیطی سازگار است. موجودات متحرک همچنین می توانند زیستگاه ها را برای انجام موفقیت آمیز تمام عملکردهای حیاتی خود تغییر دهند.

3. تنوع واکنش های فردی به عوامل محیطی.درجه استقامت، نقاط بحرانی، مناطق بهینه و بدبین افراد منفرد با هم منطبق نیستند. این تنوع هم با ویژگی های ارثی افراد و هم بر اساس جنسیت، سن و تفاوت های فیزیولوژیکی تعیین می شود. به عنوان مثال، پروانه پروانه آسیاب، یکی از آفات آرد و محصولات غلات، دارای حداقل دمای بحرانی برای کرمها 7- درجه سانتیگراد، برای فرمهای بالغ -22 درجه سانتیگراد و برای تخمها -27 درجه سانتیگراد است. یخبندان 10- درجه سانتیگراد کاترپیلارها را می کشد، اما برای بالغین و تخم های این آفت خطرناک نیست. در نتیجه، ظرفیت اکولوژیکی یک گونه همیشه گسترده تر از ظرفیت اکولوژیکی هر فرد است.

4. استقلال نسبی سازگاری موجودات با عوامل مختلف.درجه تحمل به هر عاملی به معنای ظرفیت اکولوژیکی مربوط به گونه در رابطه با سایر عوامل نیست. برای مثال، گونه‌هایی که تغییرات گسترده دما را تحمل می‌کنند، لزوماً نیازی به تحمل تغییرات گسترده در رطوبت یا شوری ندارند. گونه های Eurythermal می توانند stenohaline، stenobatic یا بالعکس باشند. ظرفیت های اکولوژیکی یک گونه در رابطه با عوامل مختلف می تواند بسیار متنوع باشد. این تنوع خارق العاده ای از سازگاری ها را در طبیعت ایجاد می کند. مجموعه ظرفیت های محیطی در ارتباط با عوامل مختلف محیطی است طیف اکولوژیکی گونه

5. اختلاف در طیف های اکولوژیکی تک تک گونه ها.هر گونه از نظر قابلیت های زیست محیطی خاص خود است. حتی در میان گونه هایی که از نظر روش های سازگاری با محیط مشابه هستند، تفاوت هایی در نگرش آنها به برخی عوامل فردی وجود دارد.

برنج. 4. تغییرات در مشارکت گونه‌های گیاهی منفرد در توده‌های چمنزار بسته به رطوبت (طبق نظر L. G. Ramensky و همکاران، 1956): 1 - شبدر علفزار؛ 2 - بومادران معمولی؛ 3 - کرفس دلیاوین; 4 - چمنزار آبی؛ 5 - فسکیو؛ 6 - کاه تخت واقعی؛ 7 - سج زودرس؛ 8 - شیرین علفزار؛ 9 - شمعدانی تپه؛ 10 - بوته صحرایی؛ 11 - بینی کوتاه سالسیفیک

قانون فردیت اکولوژیکی گونه هاتوسط گیاه شناس روسی L. G. Ramensky (1924) در رابطه با گیاهان فرموله شد (شکل 4)، سپس به طور گسترده توسط تحقیقات جانورشناسی تأیید شد.

6. تعامل عوامل.منطقه بهینه و حدود استقامت موجودات در رابطه با هر عامل محیطی می تواند بسته به قدرت و ترکیبی از عوامل دیگر به طور همزمان تغییر کند (شکل 5). این الگو نامیده می شود تعامل عوامل به عنوان مثال، تحمل گرما در هوای خشک به جای مرطوب راحت تر است. خطر یخ زدگی در هوای سرد با بادهای شدید بسیار بیشتر از هوای آرام است. بنابراین، همان عامل در ترکیب با عوامل دیگر اثرات زیست محیطی متفاوتی دارد. برعکس، یک نتیجه زیست محیطی یکسان را می توان به روش های مختلف به دست آورد. به عنوان مثال، پژمردگی گیاهان را می توان با افزایش میزان رطوبت در خاک و کاهش دمای هوا که تبخیر را کاهش می دهد، متوقف کرد. اثر جایگزینی جزئی عوامل ایجاد می شود.

برنج. 5. مرگ و میر تخم کرم ابریشم کاج دندرولیموس پینی تحت ترکیبات مختلف دما و رطوبت

در عین حال، جبران متقابل عوامل محیطی دارای حدود خاصی است و جایگزینی کامل یکی از آنها با دیگری غیرممکن است. فقدان کامل آب یا حداقل یکی از عناصر اساسی تغذیه معدنی، زندگی گیاه را با وجود مطلوب ترین ترکیب شرایط دیگر غیرممکن می کند. کمبود گرمای شدید در بیابان های قطبی را نمی توان نه با رطوبت فراوان و نه با نور 24 ساعته جبران کرد.

با در نظر گرفتن الگوهای اثر متقابل عوامل محیطی در عمل کشاورزی، می توان به طرز ماهرانه ای شرایط زندگی بهینه را برای گیاهان زراعی و حیوانات اهلی حفظ کرد.

7. قاعده عوامل محدود کننده.احتمال وجود موجودات در درجه اول توسط آن دسته از عوامل محیطی محدود می شود که از بهینه دورتر هستند. اگر حداقل یکی از عوامل محیطی به مقادیر بحرانی نزدیک شود یا فراتر رود، با وجود ترکیب بهینه سایر شرایط، افراد در معرض تهدید مرگ قرار می گیرند. هر عاملی که شدیداً از حد مطلوب منحرف شود، در زندگی یک گونه یا نمایندگان منفرد آن در دوره‌های زمانی خاص اهمیت زیادی پیدا می‌کند.

عوامل محیطی محدود کننده محدوده جغرافیایی یک گونه را تعیین می کند. ماهیت این عوامل ممکن است متفاوت باشد (شکل 6). بنابراین، حرکت گونه به سمت شمال ممکن است به دلیل کمبود گرما، و به مناطق خشک به دلیل کمبود رطوبت یا دمای بسیار بالا محدود شود. روابط بیوتیک همچنین می تواند به عنوان عوامل محدود کننده توزیع عمل کند، به عنوان مثال، اشغال یک قلمرو توسط یک رقیب قوی تر یا کمبود گرده افشان برای گیاهان. بنابراین، گرده افشانی انجیر به طور کامل به یک گونه از حشره بستگی دارد - زنبور Blastophaga psenes. زادگاه این درخت مدیترانه است. انجیرهای آورده شده به کالیفرنیا تا زمانی که زنبورهای گرده افشان در آنجا معرفی نشدند میوه نداشتند. توزیع حبوبات در قطب شمال به دلیل پراکندگی زنبورهایی که آنها را گرده افشانی می کنند محدود می شود. در جزیره دیکسون، جایی که زنبور بامبلی وجود ندارد، حبوبات یافت نمی شود، اگرچه به دلیل شرایط دمایی وجود این گیاهان هنوز مجاز است.

برنج. 6. پوشش عمیق برف یک عامل محدود کننده در توزیع گوزن است (طبق گفته G. A. Novikov، 1981)

برای تعیین اینکه آیا یک گونه می تواند در یک منطقه جغرافیایی معین وجود داشته باشد، ابتدا لازم است مشخص شود که آیا هر یک از عوامل محیطی از محدودیت های ظرفیت اکولوژیکی آن فراتر می رود، به ویژه در طول آسیب پذیرترین دوره توسعه.

شناسايي عوامل محدود كننده در عمل كشاورزي بسيار مهم است، زيرا با هدايت تلاشهاي اصلي در جهت حذف آنها مي توان به سرعت و به طور موثر عملكرد گياه و يا بهره وري دام را افزايش داد. بنابراین در خاکهای بسیار اسیدی می توان با استفاده از تأثیرات مختلف زراعی عملکرد گندم را اندکی افزایش داد، اما بهترین اثر فقط در نتیجه آهک زدن حاصل می شود که اثرات محدود کننده اسیدیته را از بین می برد. بنابراین آگاهی از عوامل محدود کننده کلید کنترل فعالیت های زندگی موجودات است. در دوره های مختلف زندگی افراد، عوامل محیطی مختلفی به عنوان عوامل محدود کننده عمل می کنند، بنابراین تنظیم ماهرانه و مستمر شرایط زندگی گیاهان و حیوانات زراعی ضروری است.

| |
2.2. سازگاری موجودات2.4. اصول طبقه بندی اکولوژیکی موجودات