Evolution der belebten Natur. Entwicklung evolutionärer Ideen. Die Bedeutung der Evolutionstheorie von Charles Darwin. Wechselbeziehung der treibenden Kräfte der Evolution. Formen der natürlichen Auslese, Arten des Existenzkampfes. Synthetische Evolutionstheorie. Elementare Faktoren der Evolution. Recherchiert

Im Zusammenhang mit Umweltmanagement und Umweltschutzaktivitäten wird häufig die Notwendigkeit erwähnt, die Gesetze der natürlichen Entwicklung zu berücksichtigen. Gewalt Homo sapiens Es geht nicht darum, die Natur umzustrukturieren, indem man seine Macht zeigt, sondern darum, die Gesetze ihrer Entwicklung richtig zu verstehen und ihnen zu folgen. Die Gesetze der Naturentwicklung sind für den Menschen Gesetze höherer Ordnung im Vergleich zu den Gesetzen der Gesellschaftsentwicklung. Das sind objektive Gesetze. Durch ihr Wirken und dank ihnen ist der Mensch entstanden und kann existieren.

Die Berücksichtigung der Naturgesetze bei der Planung und Umsetzung umweltschädlicher Aktivitäten und deren Einhaltung sollte als Hauptkriterium für die Umweltgültigkeit und Zulässigkeit solcher Aktivitäten dienen. Ihre Kenntnisse und Berücksichtigung sind besonders wichtig bei der Umsetzung solcher rechtlicher Maßnahmen zum Umweltschutz, wie z. B. Normung maximal zulässiger Auswirkungen auf die Umwelt, Bewertung der Auswirkungen geplanter Aktivitäten auf die Umwelt, Umweltverträglichkeitsprüfung, Planung von Maßnahmen zum Schutz der Umwelt natürliche Umwelt usw. Bei der Ausarbeitung von Gesetzentwürfen zum Umweltschutz müssen auch die Gesetze der natürlichen Entwicklung berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung und Einhaltung der Naturgesetze bei wirtschaftlichen, betriebswirtschaftlichen und anderen umweltbedeutsamen Entscheidungen ist eine der Voraussetzungen, die methodische Grundlage für die Bewältigung der Umweltkrise.

1. Gesetz der biogenen Migration von Atomen(W. I. Wernadski). Die Migration chemischer Elemente auf der Erdoberfläche und in der gesamten Biosphäre erfolgt entweder unter direkter Beteiligung lebender Materie (biogene Migration) oder findet in einer Umgebung statt, deren geochemische Eigenschaften (O 2, CO 2, H 2 usw.) .) werden durch die direkte Beteiligung lebender Materie bestimmt – sowohl derjenigen, die derzeit in der Biosphäre lebt, als auch derjenigen, die sich im Laufe der Erdgeschichte auf der Erde befand.

2. Gesetz des inneren dynamischen Gleichgewichts. Die Substanz, Energie, Information und dynamischen Qualitäten einzelner natürlicher Systeme und ihre Hierarchie sind so miteinander verbunden, dass jede Änderung eines dieser Indikatoren begleitende funktionelle strukturelle qualitative und quantitative Veränderungen zur Folge hat, die die Gesamtsumme der Substanz-Energie, Information und dynamischen Qualitäten bewahren des Systems, in dem diese Änderungen stattfinden, oder in ihrer Hierarchie.

Empirische Konsequenzen dieses Gesetzes:

a) Jede Veränderung der Umwelt führt unweigerlich zur Entwicklung natürlicher Kettenreaktionen, die darauf abzielen, die Veränderung oder die Bildung neuer natürlicher Systeme zu neutralisieren, deren Entstehung bei erheblichen Veränderungen der Umwelt irreversibel werden kann;

b) das Zusammenspiel materieller und energieökologischer Komponenten, Informationen und dynamischer Qualitäten natürlicher Systeme ist quantitativ nicht linear;

c) Die in großen Ökosystemen hervorgerufenen Veränderungen sind relativ irreversibel: Sie durchlaufen die Hierarchie von unten nach oben – vom Ort des Einflusses bis zur Biosphäre als Ganzes, verändern sie globale Prozesse und übertragen sie dadurch auf eine neue Evolutionsebene;

d) Jede lokale Transformation der Natur führt zu Reaktionen in der globalen Gesamtheit der Biosphäre und in ihren größten Teilbereichen, die zu einer relativen Konstanz des ökologischen und wirtschaftlichen Potenzials führen, deren Steigerung nur durch eine deutliche Steigerung der Energieinvestitionen möglich ist.

3. Alles-oder-Nichts-Gesetz(H. Boulich). Schwache Einflüsse können im natürlichen System erst dann Reaktionen hervorrufen, wenn sie sich angesammelt haben und zur Entwicklung eines heftigen dynamischen Prozesses führen.

4. Gesetz der Konstanz(W. I. Wernadski). Die Menge an lebender Materie für eine bestimmte geologische Epoche ist eine Konstante.

5. Gesetz des Minimums(Yu. Liebig). Die Ausdauer eines Organismus wird durch das schwächste Glied in der Kette seiner Umweltbedürfnisse bestimmt.

6. Gesetz der begrenzten natürlichen Ressourcen. Alle natürlichen Ressourcen (und Bedingungen) der Erde sind endlich. Da der Planet ein natürlich begrenztes Ganzes ist, können auf ihm keine unendlichen Teile existieren.

7. Das Gesetz der Entwicklung eines natürlichen Systems auf Kosten seiner Umwelt. Jedes natürliche System kann sich nur durch die Nutzung der Material-, Energie- und Informationskapazitäten seiner Umgebung entwickeln. Eine völlig isolierte Selbstentwicklung ist nicht möglich.

8. Das Gesetz zur Reduzierung der Energieeffizienz des Umweltmanagements. Im Laufe der historischen Zeit wird bei der Gewinnung nützlicher Produkte aus natürlichen Systemen im Durchschnitt immer mehr Energie pro Einheit aufgewendet.

9. Gesetz der abnehmenden (natürlichen) Fruchtbarkeit. Aufgrund der ständigen Ernte und Störung natürlicher Bodenbildungsprozesse sowie der langfristigen Monokultur infolge der Anreicherung von Giftstoffen, die von Pflanzen freigesetzt werden, kommt es auf Kulturflächen zu einem allmählichen Rückgang der natürlichen Bodenfruchtbarkeit.

10. Das Gesetz der physikalischen und chemischen Einheit lebender Materie(W. I. Wernadski). Alle lebende Materie auf der Erde ist physikalisch und chemisch vereint. Leben ist ein chemisches Derivat der Erdkruste.

11. Gesetz der ökologischen Korrelation. In einem Ökosystem wie in jeder anderen integralen natürlichen Systemformation, insbesondere in einer biotischen Gemeinschaft, sind alle darin enthaltenen lebenden Arten und abiotischen ökologischen Komponenten funktionell konsistent miteinander.

12. „Alles ist mit allem verbunden“(B. Commoner). Spiegelt die Existenz einer komplexen Beziehungskette in der Ökosphäre wider.

13. „Alles muss irgendwohin“(B. Commoner). Es folgt aus dem Grundgesetz der Erhaltung der Materie. Ermöglicht uns einen neuen Blick auf das Problem der materiellen Produktions- und Verbrauchsabfälle.

14. " Die Natur weiß es am besten“(B. Commoner). Es geht davon aus, dass die Struktur der Organe von Lebewesen oder Organismen moderner natürlicher Ökosysteme die beste in dem Sinne ist, dass sie aus einer Reihe anderer erfolgloser Alternativen ausgewählt wurden; Jede neue Option wird höchstwahrscheinlich schlechter sein als die aktuellen.

15. „Nichts ist umsonst“(B. Commoner). Vereint die vorherigen drei Gesetze, denn die Biosphäre als globales Ökosystem ist ein einziges Ganzes, in dem nichts gewonnen oder verloren werden kann und das nicht Gegenstand einer allgemeinen Verbesserung sein kann.

1. Formulieren Sie mehrere Fragen, die Sie beim Studium dieses Themas beantwortet haben möchten.

Antwort: Welche Wissenschaften untersuchen den menschlichen Körper? Wie unterscheidet sich der menschliche Körper vom Körper anderer Lebewesen? Wie funktioniert der menschliche Körper, welche Eigenschaften hat er? Woher kam der erste Mensch auf der Erde?

2. Lesen Sie das Lehrbuch „Einführung“. Notieren Sie die Ähnlichkeiten zwischen dem menschlichen Körper und anderen Organismen in der linken Spalte der Tabelle und die Unterschiede in der rechten Spalte.

3. Denken Sie darüber nach, welche Vorteile die Zivilisation den Menschen bringt, welche negativen Folgen und Kosten sie mit sich bringt. Halten Sie Ihre Erkenntnisse in einer Tabelle fest. Vergleichen Sie sie mit den Ansichten der Autoren des Artikels „Einführung“.

4. Lesen Sie § 1 des Lehrbuchs. Notieren Sie in der linken Spalte der Tabelle die Namen der biologischen Wissenschaften über den Menschen, in der rechten Spalte die Methoden, die in ihnen für die Forschung verwendet werden.

5. Lesen Sie § 2. Tragen Sie in die Tabelle die Namen zweier Denker der Antike und zweier Wissenschaftler der Renaissance ein und geben Sie deren Beitrag zur Wissenschaft an.

Antwort: Ich habe etwas über die Wissenschaften gelernt, die den menschlichen Körper erforschen, und über die Wissenschaftler, die zur Entwicklung dieser Wissenschaften beigetragen haben. Abgesehen davon, dass dieses Wissen für meine allgemeine Entwicklung von Nutzen sein wird, wird es mir auch im Leben helfen. So kann man sich beispielsweise vor vielen Krankheiten schützen, wenn man die einfachsten Hygieneregeln kennt. Kenntnisse auf dem Gebiet der Anatomie und Physiologie werden mir helfen, meinen Körper besser zu verstehen, und auf dem Gebiet der Psychologie – mich selbst und die Menschen um mich herum.

7. Kreuzworträtsel Nr. 1 lösen

Im Zusammenhang mit Umweltmanagement und Umweltschutzaktivitäten hört man oft von der Notwendigkeit, die Gesetze der natürlichen Entwicklung zu berücksichtigen. Der Mensch, der seine Rolle in der Biosphäre nur als eine der vielen Arten erkannt hat, die ihre Vielfalt bilden, als Teil davon, muss wie alle anderen den Naturgesetzen gehorchen. Gleichzeitig liegt die Stärke des Homo Sapiens nicht darin, die Natur durch die Demonstration ihrer Macht umzustrukturieren, sondern darin, die Gesetze ihrer Entwicklung richtig zu verstehen und ihnen zu folgen. Die Gesetze der Entwicklung der Natur sind für den Menschen Gesetze höherer Ordnung im Vergleich zu den Gesetzen der Entwicklung der Gesellschaft. Das sind objektive Gesetze. Durch ihr Wirken und dank ihnen ist der Mensch entstanden und kann existieren. Die Gesetze der Gesellschaft werden vom Menschen zu seinem eigenen sozialen, politischen und wirtschaftlichen Zweck sowie zur Organisation und Gewährleistung des Gemeinschaftslebens geschrieben.

Die Kenntnis und Beachtung der Gesetze der natürlichen Entwicklung im Handeln von Mensch und Gesellschaft ist von entscheidender Bedeutung und wird als zwingend angesehen. Die Gesetze der Naturentwicklung, die sich im Zusammenspiel von Gesellschaft und Natur manifestieren, schaffen die naturwissenschaftlichen und philosophischen Grundlagen für verschiedene Aktivitäten im Umweltmanagement und Umweltschutz, auch auf dem Gebiet der Rechtswissenschaften. Die Berücksichtigung der Naturgesetze bei der Planung und Umsetzung umweltschädlicher Aktivitäten und deren Einhaltung sollte als Hauptkriterium für die Umweltgültigkeit und Zulässigkeit solcher Aktivitäten dienen. Ihre Kenntnisse und Berücksichtigung sind besonders wichtig bei der Umsetzung solcher rechtlicher Maßnahmen zum Naturschutz wie der Normung maximal zulässiger Eingriffe in die Natur, der Bewertung der Auswirkungen geplanter Aktivitäten auf die Umwelt, der Umweltverträglichkeitsprüfung, der Planung von Naturschutzmaßnahmen usw. Die Gesetze Bei der Ausarbeitung von Gesetzentwürfen zum Umweltschutz sollten auch Aspekte der Naturentwicklung berücksichtigt werden. Die Berücksichtigung und Einhaltung der Naturgesetze bei wirtschaftlichen, betriebswirtschaftlichen und anderen umweltbedeutsamen Entscheidungen ist eine der Voraussetzungen, die methodische Grundlage für die Bewältigung der Umweltkrise.

Betrachten wir einige Grundgesetze der Naturentwicklung, wie sie von einem der führenden Umweltwissenschaftler Russlands, Professor N.F., interpretiert werden. Reimers.

Gesetz der biogenen Migration von Atomen (V. I. Wernadski). Die Migration chemischer Elemente auf der Erdoberfläche und in der gesamten Biosphäre erfolgt entweder unter direkter Beteiligung lebender Materie (biogene Migration) oder findet in einer Umgebung statt, deren geochemische Eigenschaften (O 2, C0 2, H 2 usw.) .) werden durch lebende Materie bestimmt – sowohl diejenige, die derzeit in der Biosphäre lebt, als auch diejenige, die sich im Laufe der Erdgeschichte auf der Erde befand.

Nach diesem Gesetz, das eine wichtige theoretische und praktische Bedeutung hat, ist das Verständnis der allgemeinen chemischen Prozesse erforderlich, die auf der Erdoberfläche, in der Atmosphäre und in den Tiefen der Lithosphäre und in den von Organismen bewohnten Gewässern stattgefunden haben und ablaufen Die Untersuchung geologischer Schichten, die aus früheren Aktivitäten von Organismen bestehen, ist ohne Berücksichtigung biotischer und biogener Faktoren, einschließlich evolutionärer Faktoren, nicht möglich. Da der Mensch in erster Linie Einfluss auf die Biosphäre und ihre lebende Bevölkerung nimmt, verändert er damit die Bedingungen der biogenen Migration von Atomen und schafft so die Voraussetzungen für noch tiefergehende chemische Veränderungen in historischer Perspektive. Somit kann sich der Prozess selbst entwickeln, unabhängig von menschlichen Wünschen und praktisch im globalen Maßstab unkontrollierbar werden. Daher besteht eine der dringendsten Notwendigkeiten darin, die belebte Erdoberfläche in einem relativ unveränderten Zustand zu erhalten. Dasselbe Gesetz bestimmt auch die Notwendigkeit, bei allen Naturumwandlungsprojekten die Auswirkungen auf die Biota zu berücksichtigen. In diesen Fällen kommt es zu regionalen und lokalen Veränderungen chemischer Prozesse, die zu schwerwiegenden Fehlern bei der Umweltzerstörung – der Wüstenbildung – führen.

Gesetz des inneren dynamischen Gleichgewichts. Materie, Energie, Information und dynamische Qualitäten einzelner natürlicher Systeme und ihrer Hierarchie sind so miteinander verbunden, dass jede Änderung eines dieser Indikatoren begleitende funktionelle strukturelle qualitative und quantitative Veränderungen zur Folge hat, die die Gesamtsumme der materiellen Energie, Information und dynamischen Qualitäten des Systems bewahren Systeme, in denen diese Änderungen auftreten, oder in ihrer Hierarchie.

Eine Reihe von Konsequenzen dieses Gesetzes wurden empirisch nachgewiesen:

• a) Jede Veränderung der Umwelt (Stoffe, Energie, Informationen, dynamische Eigenschaften von Ökosystemen) führt unweigerlich zur Entwicklung natürlicher Kettenreaktionen, die darauf abzielen, die Veränderung oder die Bildung neuer natürlicher Systeme zu neutralisieren, deren Bildung mit erheblichen Veränderungen einhergeht die Umwelt, kann irreversibel werden;
• b) das Zusammenspiel von stofflich-energetischen Umweltkomponenten (Energie, Gase, Flüssigkeiten etc.), Informationen und dynamischen Eigenschaften natürlicher Systeme ist nicht quantitativ linear, d.h. eine schwache Auswirkung oder Änderung eines der Indikatoren kann zu starken Abweichungen bei anderen (und im gesamten System als Ganzes) führen;
• c) Die in großen Ökosystemen hervorgerufenen Veränderungen sind relativ irreversibel. Indem sie die Hierarchie von unten nach oben durchlaufen – vom Ort des Aufpralls bis zur Biosphäre als Ganzes – verändern sie globale Prozesse und überführen sie dadurch auf eine neue Evolutionsebene;
• d) Jede lokale Transformation der Natur führt zu Reaktionen in der globalen Gesamtheit der Biosphäre und in ihren größten Teilbereichen, die zu einer relativen Konstanz des ökologischen und wirtschaftlichen Potenzials führen („Trishkin-Kaftan-Regel“), deren Steigerung nur durch a möglich ist deutlicher Anstieg der Energieinvestitionen.

Das Gesetz des inneren dynamischen Gleichgewichts ist eine der zentralen Bestimmungen des Umweltmanagements. Während Umweltveränderungen schwach sind und sich auf ein relativ kleines Gebiet auswirken, sind sie entweder auf einen bestimmten Ort beschränkt oder „verschwinden“ in der Kette der Ökosystemhierarchie. Sobald aber Veränderungen für große Ökosysteme ein signifikantes Ausmaß erreichen, beispielsweise auf der Skala großer Flusseinzugsgebiete, führen sie zu erheblichen Verschiebungen in diesen riesigen natürlichen Formationen und durch sie, gemäß Folger b), im gesamten Biosphäre der Erde.

Das „Alles oder Nichts“-Gesetz (X. Boulich). Schwache Einflüsse können im natürlichen System erst dann Reaktionen hervorrufen, wenn sie sich angesammelt haben und zur Entwicklung eines heftigen dynamischen Prozesses führen. Das Gesetz ist bei Umweltprognosen nützlich.

Gesetz der Konstanz (V.I. Wernadski). Die Menge an lebender Materie in der Natur (für einen bestimmten geologischen Zeitraum) ist eine Konstante. Jede Änderung der Menge an lebender Materie in einer der Regionen der Biosphäre führt zwangsläufig zu einer Änderung gleicher Größe in jeder Region, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen. Polarveränderungen können in Naturmanagementprozessen genutzt werden, es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass nicht immer ein ausreichender Ersatz erfolgt. Typischerweise werden hochentwickelte Arten und Ökosysteme durch andere auf einer relativ evolutionär niedrigeren Ebene ersetzt (große Organismen durch kleinere) und Formen, die für den Menschen nützlich sind, werden durch weniger nützliche, neutrale oder sogar schädliche Formen ersetzt.

Gesetz des Minimums (J. Liebig). Die Ausdauer eines Organismus wird durch das schwächste Glied in der Kette seiner Umweltbedürfnisse bestimmt, d. h. Die Lebenschancen werden durch Umweltfaktoren eingeschränkt, deren Quantität und Qualität nahezu dem für den Organismus oder das Ökosystem erforderlichen Minimum entsprechen. ihre weitere Reduzierung führt zum Absterben des Organismus oder zur Zerstörung des Ökosystems.

Gesetz der begrenzten natürlichen Ressourcen. Alle natürlichen Ressourcen (und Bedingungen) der Erde sind endlich. Das Gesetz basiert auf der Tatsache, dass der Planet ein natürlich begrenztes Ganzes ist und auf ihm keine unendlichen Teile existieren können. Folglich entstand die Kategorie der „unerschöpflichen“ natürlichen Ressourcen aufgrund eines Missverständnisses.

Das Gesetz der Entwicklung eines natürlichen Systems auf Kosten seiner Umwelt. Jedes natürliche System kann sich nur durch die Nutzung der Material-, Energie- und Informationskapazitäten seiner Umgebung entwickeln. Eine völlig isolierte Selbstentwicklung ist unmöglich. Dasselbe Gesetz hat aufgrund seiner wichtigsten Konsequenzen eine äußerst wichtige theoretische und praktische Bedeutung:

• a) eine absolut abfallfreie Produktion ist unmöglich;
• b) jedes höher organisierte biotische System (z. B. eine lebende Art), das die Lebensumgebung nutzt und verändert, stellt eine potenzielle Bedrohung für weniger organisierte Systeme dar;
• c) Die Biosphäre der Erde als System entwickelt sich nicht nur auf Kosten der Ressourcen des Planeten, sondern indirekt auf Kosten und unter dem kontrollierten Einfluss von Weltraumsystemen (vor allem dem solaren).

Nach der ersten Folgerung können wir nur mit einer abfallarmen Produktion rechnen. Daher sollte die erste Stufe bei der Entwicklung von Technologien ihre geringe Ressourcenintensität sein (sowohl am Input als auch am Output – Wirtschaftlichkeit und geringe Emissionen), die zweite Stufe wird die Schaffung einer zyklischen Produktion sein (Abfälle einiger können Rohstoffe für andere sein). ) und drittens – die Organisation einer angemessenen Entsorgung unvermeidlicher Rückstände und der Neutralisierung nicht entfernbarer Energieabfälle. Die Vorstellung, dass die Biosphäre nach dem Prinzip der Verschwendungslosigkeit funktioniert, ist falsch, da sie immer Stoffe ansammelt, die dem biologischen Kreislauf entzogen sind und Sedimentgesteine ​​bilden.

Nach der zweiten Folge des betrachteten Gesetzes erfordert der menschliche Einfluss auf die Natur Maßnahmen zur Neutralisierung dieser Einflüsse, da sie für die übrige Natur zerstörerisch sein können und gemäß der Regel der Übereinstimmung der Umweltbedingungen mit der genetischen Vorbestimmung des Organismus , die Person selbst bedrohen. In dieser Hinsicht ist Naturschutz einer der zwingenden Bestandteile der sozioökonomischen Entwicklung einer hochentwickelten Gesellschaft.

Die dritte Implikation des Gesetzes ist für langfristige Prognosen von besonderer Bedeutung. Dies muss bei der Betrachtung aller auf der Erde ablaufenden Prozesse berücksichtigt werden.

Gesetz (Muster) zur Reduzierung der Umweltintensität von Fertigprodukten. Der spezifische Gehalt an Naturstoffen in der durchschnittlichen Einheit eines gesellschaftlichen Produkts nimmt historisch gesehen stetig ab. Dies bedeutet nicht, dass weniger natürliche Stoffe in den Produktionsprozess einbezogen werden. Im Gegenteil, seine Menge nimmt zu – bis zu 95–98 % des bei der Produktion verbrauchten Naturstoffs werden weggeworfen. Allerdings enthalten die Endprodukte der gesellschaftlichen Produktion heute wahrscheinlich im Durchschnitt weniger natürliche Substanz als in der fernen Vergangenheit. Dies wird durch die Miniaturisierung von Produkten, den Ersatz natürlicher Materialien und Produkte durch synthetische sowie andere Phänomene erklärt. Da genaue Berechnungen noch nicht vorliegen (sie sind methodisch schwierig), hat dieses Gesetz den Charakter einer Expertenmeinung.

Das Gesetz zur Reduzierung der Energieeffizienz des Umweltmanagements. Im Laufe der historischen Zeit wird bei der Gewinnung nützlicher Produkte aus natürlichen Systemen im Durchschnitt immer mehr Energie pro Einheit aufgewendet.

Der Energieverbrauch pro Person (in kcal/Tag) betrug in der Steinzeit etwa 4.000, in einer Agrargesellschaft 12.000, im Industriezeitalter 7.000 und in den fortgeschrittenen Industrieländern der Gegenwart 230-250.000 . , d.h. 58-62-mal mehr als bei entfernten Vorfahren. Seit Beginn dieses Jahrhunderts ist der Energieaufwand für eine Einheit landwirtschaftlicher Produkte in den Industrieländern um das Acht- bis Zehnfache gestiegen. Die Gesamtenergieeffizienz der landwirtschaftlichen Produktion (das Verhältnis von Energieeinsatz und Energie aus Fertigprodukten) ist in Industrieländern etwa 30-mal niedriger als unter Bedingungen der primitiven Landwirtschaft. In einigen Fällen führt eine Verzehnfachung der Energiekosten für Düngemittel und Feldbewirtschaftung nur zu einer sehr geringen (10-15 %) Steigerung des Ertrags. Dies ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, parallel zur Verbesserung der Agrartechnologie die allgemeine Umweltsituation und die damit verbundenen Einschränkungen zu berücksichtigen. In den frühen 80ern. Der spezifische Energieverbrauch pro Einheit des Bruttosozialprodukts (BSP) konnte durch energische Energiesparmaßnahmen in den Industrieländern um 15 % gesenkt werden. Im letzten Jahrzehnt ist das BSP hier um 20 % und der Energieverbrauch nur um 2 % gestiegen (dies wurde durch die Beseitigung ungerechtfertigter Energieverluste möglich).

Gesetz der abnehmenden (natürlichen) Fruchtbarkeit. Aufgrund der ständigen Ernte und Störung natürlicher Bodenbildungsprozesse sowie der langfristigen Monokultur infolge der Anreicherung von Giftstoffen, die von Pflanzen freigesetzt werden, kommt es auf Kulturflächen zu einem allmählichen Rückgang der natürlichen Bodenfruchtbarkeit. Dieser Prozess wird teilweise durch die Ansammlung von Biomasse in den unterirdischen Teilen der Kulturpflanzen, hauptsächlich aber durch die Ausbringung von Düngemitteln (Schaffung künstlicher Fruchtbarkeit) neutralisiert. Bisher ist die Fruchtbarkeit auf etwa 50 % aller Ackerflächen der Welt (von 1,5 bis 1,6 bis 2 Milliarden Hektar) bis zu einem gewissen Grad zurückgegangen, wobei die durchschnittliche Verlustrate in den 70er Jahren lag. 6,8, in den 80er Jahren - etwa 7 Millionen Hektar pro Jahr. Die Intensivierung der Landwirtschaft ermöglicht es, mit weniger menschlicher Arbeit immer größere Erträge zu erzielen und die Wirkung des Gesetzes der sinkenden Erträge teilweise zu neutralisieren, gleichzeitig sinkt jedoch die Energieeffizienz der Produktion.

Das Gesetz der physikalischen und chemischen Einheit der lebenden Materie (W. I. Wernadski). Alle lebende Materie auf der Erde ist physikalisch und chemisch vereint. Aus dem Gesetz ergibt sich natürlich eine Konsequenz: Was für einen Teil einer lebenden Substanz schädlich ist, kann für einen anderen Teil davon nicht gleichgültig sein, oder: Was für einige Arten von Lebewesen schädlich ist, ist auch für andere schädlich. Daher können alle physikalischen und chemischen Wirkstoffe, die für einige Organismen tödlich sind (z. B. Schädlingsbekämpfungsmittel), eine schädliche Wirkung auf andere Organismen haben. Der einzige Unterschied besteht im Grad der Resistenz der Art gegenüber dem Mittel. Da es in jeder großen Population immer Individuen unterschiedlicher Qualität gibt, darunter auch solche, die gegen physikalisch-chemische Einflüsse weniger oder resistenter sind, ist die Selektionsrate für die Ausdauer von Populationen gegenüber einem schädlichen Agens direkt proportional zur Reproduktionsrate von Organismen und deren Geschwindigkeit Generationswechsel. Auf dieser Grundlage wird mit der zunehmenden Wirkung eines physikalisch-chemischen Faktors, gegen den ein Organismus mit einem relativ langsamen Generationswechsel resistent ist, auf eine weniger stabile, aber sich schneller reproduzierende Art ihre Fähigkeit, dem betreffenden Faktor zu widerstehen, gleich. Deshalb ist der langfristige Einsatz chemischer Methoden zur Bekämpfung von Pflanzenschädlingen und Krankheitserregern von Menschen und Warmblütern aus ökologischer Sicht nicht akzeptabel. Mit der Selektion resistenter Individuen schnell reproduzierender Arthropoden müssen die Behandlungsraten erhöht werden. Allerdings erweisen sich auch diese erhöhten Konzentrationen als wirkungslos, haben jedoch gravierende Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen und Wirbeltieren.

Gesetz der ökologischen Korrelation. In einem Ökosystem wie in jeder anderen integralen natürlichen Systemformation, insbesondere in einer biotischen Gemeinschaft, sind alle darin enthaltenen lebenden Arten und abiotischen ökologischen Komponenten funktionell konsistent miteinander. Der Verlust eines Systemteils (z. B. die Vernichtung einer Art) führt zwangsläufig zum Ausschluss aller anderen mit diesem Systemteil eng verbundenen Systemteile und zu einer funktionalen Veränderung des Ganzen im Rahmen des Gesetz des inneren dynamischen Gleichgewichts. Das Gesetz der ökologischen Korrelation ist besonders wichtig für die Erhaltung lebender Arten, die niemals isoliert verschwinden, sondern immer in einer verbundenen Gruppe. Die Wirkung des Gesetzes führt zu abrupten Veränderungen der ökologischen Nachhaltigkeit: Wenn die Schwelle der Veränderung der funktionalen Integrität erreicht wird, kommt es zu einem (oft unerwarteten) Zusammenbruch – das Ökosystem verliert seine Eigenschaft der Zuverlässigkeit. Beispielsweise führt ein mehrfacher Anstieg der Konzentration eines Schadstoffes möglicherweise nicht zu katastrophalen Folgen, ein unbedeutender Anstieg führt jedoch zu einer Katastrophe.

Der berühmte amerikanische Umweltwissenschaftler B. Commoner reduziert die Grundgesetze der Ökologie auf Folgendes: 1) Alles ist mit allem verbunden; 2) alles muss irgendwohin gehen; 3) die Natur „weiß“ es besser; 4) Nichts wird umsonst gegeben.

Lebensraum - Dies ist der Teil der Natur, der einen lebenden Organismus umgibt und mit dem er direkt interagiert. Die Bestandteile und Eigenschaften der Umwelt sind vielfältig und veränderlich. Jedes Lebewesen lebt in einer komplexen, sich verändernden Welt, passt sich ständig an sie an und reguliert seine Lebensaktivität entsprechend ihren Veränderungen.

Als einzelne Eigenschaften oder Elemente der Umwelt werden bezeichnet, die auf Organismen einwirken Umweltfaktoren. Umweltfaktoren sind vielfältig. Sie können für Lebewesen notwendig oder umgekehrt schädlich sein, das Überleben und die Fortpflanzung fördern oder behindern. Umweltfaktoren haben unterschiedliche Natur und spezifische Wirkungen. Unter ihnen sind abiotisch Und biotisch, anthropogen.

Abiotischen Faktoren - Temperatur, Licht, radioaktive Strahlung, Druck, Luftfeuchtigkeit, Salzzusammensetzung des Wassers, Wind, Strömungen, Gelände – das sind alles Eigenschaften der unbelebten Natur, die direkt oder indirekt auf lebende Organismen einwirken.

Biotische Faktoren - das sind Formen der gegenseitigen Beeinflussung von Lebewesen. Jeder Organismus erfährt ständig den direkten oder indirekten Einfluss anderer Lebewesen, kommt mit Vertretern seiner eigenen Art und anderer Arten – Pflanzen, Tieren, Mikroorganismen – in Kontakt, ist von ihnen abhängig und beeinflusst sie selbst. Die umgebende organische Welt ist ein integraler Bestandteil der Umwelt jedes Lebewesens.

Gegenseitige Verbindungen zwischen Organismen sind die Grundlage für die Existenz von Biozönosen und Populationen; Ihre Betrachtung gehört zum Bereich der Syn-Ökologie.

Anthropogene Faktoren - Hierbei handelt es sich um Aktivitätsformen der menschlichen Gesellschaft, die zu Veränderungen in der Natur als Lebensraum anderer Arten führen oder deren Leben unmittelbar beeinflussen. Im Laufe der Menschheitsgeschichte hat die Entwicklung zunächst der Jagd, dann der Landwirtschaft, der Industrie und des Transportwesens die Natur unseres Planeten stark verändert. Die Bedeutung anthropogener Einflüsse auf die gesamte Lebenswelt der Erde nimmt weiterhin rasant zu.

Obwohl der Mensch die belebte Natur durch Veränderungen abiotischer Faktoren und biotischer Beziehungen der Arten beeinflusst, sollte die menschliche Aktivität auf dem Planeten als eine besondere Kraft identifiziert werden, die nicht in den Rahmen dieser Klassifizierung passt. Derzeit liegt das Schicksal der lebenden Erdoberfläche, aller Arten von Organismen, in den Händen der menschlichen Gesellschaft und hängt vom anthropogenen Einfluss auf die Natur ab.

Derselbe Umweltfaktor hat im Leben zusammenlebender Organismen verschiedener Arten unterschiedliche Bedeutung. Beispielsweise sind starke Winde im Winter für große, offen lebende Tiere ungünstig, für kleinere, die sich in Höhlen oder unter dem Schnee verstecken, jedoch wirkungslos. Die Salzzusammensetzung des Bodens ist für die Pflanzenernährung wichtig, für die meisten Landtiere usw. jedoch gleichgültig.

Veränderungen der Umweltfaktoren im Laufe der Zeit können sein: 1) regelmäßig periodisch, wobei sich die Stärke der Auswirkungen in Abhängigkeit von der Tageszeit, der Jahreszeit oder dem Rhythmus der Gezeiten im Ozean ändert; 2) unregelmäßig, ohne klare Periodizität, zum Beispiel Änderungen der Wetterbedingungen in verschiedenen Jahren, katastrophale Phänomene – Stürme, Regenschauer, Erdrutsche usw.; 3) über bestimmte, manchmal lange Zeiträume gerichtet, zum Beispiel bei Abkühlung oder Erwärmung des Klimas, Überwucherung von Gewässern, ständiger Beweidung von Nutztieren im gleichen Gebiet usw.

Unter Umweltfaktoren werden Ressourcen und Bedingungen unterschieden. Ressourcen Organismen nutzen und verbrauchen die Umwelt und verringern dadurch ihre Zahl. Zu den Ressourcen gehören Nahrung, Wasser, wenn es knapp ist, Unterkünfte, geeignete Orte zur Fortpflanzung usw. Bedingungen - das sind Faktoren, an die sich Organismen anpassen müssen, die sie aber meist nicht beeinflussen können. Derselbe Umweltfaktor kann für einige Arten eine Ressource und für andere eine Bedingung sein. Beispielsweise ist Licht für Pflanzen eine lebenswichtige Energiequelle und für sehende Tiere eine Voraussetzung für die visuelle Orientierung. Wasser kann für viele Organismen sowohl Lebensbedingung als auch Ressource sein.

Als Anpassungen von Organismen an ihre Umwelt werden bezeichnet Anpassung. Anpassungen sind alle Veränderungen in der Struktur und Funktion von Organismen, die ihre Überlebenschancen erhöhen.

Die Fähigkeit zur Anpassung ist eine der Haupteigenschaften des Lebens im Allgemeinen, da sie die Möglichkeit seiner Existenz, die Fähigkeit von Organismen zum Überleben und zur Fortpflanzung bietet. Anpassungen manifestieren sich auf verschiedenen Ebenen: von der Biochemie der Zellen und dem Verhalten einzelner Organismen bis hin zur Struktur und Funktionsweise von Gemeinschaften und Ökosystemen. Anpassungen entstehen und entwickeln sich im Laufe der Evolution der Arten.

Grundlegende Anpassungsmechanismen auf Organismusebene: 1) biochemisch– manifestieren sich in intrazellulären Prozessen, beispielsweise einer Änderung der Arbeit von Enzymen oder einer Änderung ihrer Menge; 2) physiologisch– zum Beispiel verstärktes Schwitzen bei steigender Temperatur bei einer Reihe von Arten; 3) morphoanatomisch– Merkmale der Struktur und Form des Körpers im Zusammenhang mit dem Lebensstil; 4) Verhalten– zum Beispiel Tiere, die nach günstigen Lebensräumen suchen, Höhlen, Nester usw. anlegen; 5) ontogenetisch– Beschleunigung oder Verlangsamung der individuellen Entwicklung, Förderung des Überlebens, wenn sich die Bedingungen ändern.

Ökologische Umweltfaktoren haben vielfältige Auswirkungen auf lebende Organismen, d. h. sie können beide beeinflussen Reizstoffe, Verursacht adaptive Veränderungen der physiologischen und biochemischen Funktionen; Wie Begrenzer, die Unmöglichkeit der Existenz unter diesen Bedingungen verursachen; Wie Modifikatoren, morphologische und anatomische Veränderungen in Organismen verursachen; Wie Signale, Dies weist auf Veränderungen anderer Umweltfaktoren hin.

Trotz der großen Vielfalt an Umweltfaktoren lassen sich eine Reihe allgemeiner Muster in der Art ihrer Auswirkungen auf Organismen und in den Reaktionen von Lebewesen erkennen.

1. Gesetz des Optimums.

Jeder Faktor hat bestimmte Grenzen des positiven Einflusses auf Organismen (Abb. 1). Das Ergebnis eines variablen Faktors hängt in erster Linie von der Stärke seiner Ausprägung ab. Sowohl eine unzureichende als auch eine übermäßige Wirkung des Faktors wirkt sich negativ auf die Lebensaktivität des Einzelnen aus. Die wohltuende Kraft des Einflusses wird genannt Zone mit optimalem Umweltfaktor oder einfach Optimum für Organismen dieser Art. Je größer die Abweichung vom Optimum ist, desto ausgeprägter ist die hemmende Wirkung dieses Faktors auf Organismen. (Pessimumzone). Die maximal und minimal übertragbaren Werte des Faktors betragen kritische Punkte, hinter Jenseits dessen keine Existenz mehr möglich ist, tritt der Tod ein. Man nennt die Dauerfestigkeitsgrenzen zwischen kritischen Punkten ökologische Wertigkeit Lebewesen in Bezug auf einen bestimmten Umweltfaktor.

Reis. 1. Schema der Wirkung von Umweltfaktoren auf lebende Organismen

Vertreter verschiedener Arten unterscheiden sich sowohl in der Position des Optimums als auch in der ökologischen Wertigkeit stark voneinander. Beispielsweise können Polarfüchse in der Tundra Schwankungen der Lufttemperatur im Bereich von mehr als 80 °C (von +30 bis -55 °C) tolerieren, während Warmwasserkrebse (Copilia mirabilis) Schwankungen der Wassertemperatur in diesem Bereich standhalten können von nicht mehr als 6 °C (von +23 bis +29 °C). Die gleiche Stärke der Manifestation eines Faktors kann für eine Art optimal, für eine andere pessimal sein und für eine dritte die Grenzen der Belastbarkeit überschreiten (Abb. 2).

Die breite ökologische Wertigkeit einer Art in Bezug auf abiotische Umweltfaktoren wird durch die Hinzufügung des Präfixes „eury“ zum Namen des Faktors angezeigt. Eurythermisch Arten, die starke Temperaturschwankungen tolerieren, Eurybaten– großer Druckbereich, Euryhalin– unterschiedliche Grade des Salzgehalts der Umwelt.

Reis. 2. Lage optimaler Kurven auf der Temperaturskala für verschiedene Arten:

1, 2 - stenotherme Spezies, Kryophile;

3–7 – eurythermale Arten;

8, 9 - stenotherme Arten, Thermophile

Die Unfähigkeit, erhebliche Schwankungen eines Faktors oder eine enge Umweltvalenz zu tolerieren, wird durch das Präfix „steno“ gekennzeichnet – Stenotherm, Stenobat, Stenohalin Arten usw. Im weiteren Sinne werden Arten bezeichnet, deren Existenz streng definierte Umweltbedingungen erfordert stenobiontisch, und solche, die sich an unterschiedliche Umweltbedingungen anpassen können - Eurybiont.

Als Bedingungen werden Bedingungen bezeichnet, die sich aufgrund eines oder mehrerer Faktoren gleichzeitig kritischen Punkten nähern extrem.

Die Lage der optimalen und kritischen Punkte auf dem Faktorgradienten kann sich durch den Einfluss von Umweltbedingungen in gewissen Grenzen verschieben. Dies geschieht bei vielen Arten regelmäßig im Wechsel der Jahreszeiten. Im Winter beispielsweise halten Spatzen starken Frösten stand, im Sommer sterben sie an Kälte bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt. Man nennt das Phänomen einer Verschiebung des Optimums in Bezug auf einen beliebigen Faktor Akklimatisierung. In Bezug auf die Temperatur handelt es sich um einen bekannten Prozess der thermischen Verhärtung des Körpers. Die Temperaturakklimatisierung erfordert einen erheblichen Zeitraum. Der Mechanismus ist eine Veränderung von Enzymen in Zellen, die die gleichen Reaktionen, aber bei unterschiedlichen Temperaturen (die sogenannten) katalysieren Isozyme). Jedes Enzym wird von einem eigenen Gen kodiert, daher ist es notwendig, einige Gene auszuschalten und andere zu aktivieren, Transkription, Übersetzung, Aufbau einer ausreichenden Menge neuen Proteins usw. Der Gesamtprozess dauert durchschnittlich etwa zwei Wochen und wird stimuliert durch Veränderungen in der Umgebung. Akklimatisierung oder Abhärtung ist eine wichtige Anpassung von Organismen, die unter sich allmählich annähernden ungünstigen Bedingungen oder beim Eindringen in Gebiete mit einem anderen Klima erfolgt. In diesen Fällen ist es ein integraler Bestandteil des allgemeinen Akklimatisierungsprozesses.

2. Mehrdeutigkeit der Wirkung des Faktors auf verschiedene Funktionen.

Jeder Faktor beeinflusst unterschiedliche Körperfunktionen unterschiedlich (Abb. 3). Das Optimum für einige Prozesse kann für andere ein Pessimum sein. So erhöht eine Lufttemperatur von +40 bis +45 °C bei Kaltblütern die Stoffwechselvorgänge im Körper erheblich, hemmt jedoch die motorische Aktivität und die Tiere geraten in thermische Betäubung. Für viele Fische ist die für die Reifung der Fortpflanzungsprodukte optimale Wassertemperatur ungünstig für das Laichen, das in einem anderen Temperaturbereich stattfindet.

Reis. 3. Schema der Temperaturabhängigkeit der Photosynthese und Pflanzenatmung (nach V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max– Temperaturminimum, -optimum und -maximum für das Pflanzenwachstum (schattierter Bereich)

Der Lebenszyklus, in dem der Organismus zu bestimmten Zeiten hauptsächlich bestimmte Funktionen ausführt (Ernährung, Wachstum, Fortpflanzung, Ansiedlung usw.), steht immer im Einklang mit jahreszeitlichen Veränderungen eines Komplexes von Umweltfaktoren. Mobile Organismen können auch ihren Lebensraum verändern, um alle ihre lebenswichtigen Funktionen erfolgreich zu erfüllen.

3. Vielfalt individueller Reaktionen auf Umweltfaktoren. Ausdauergrad, kritische Punkte, optimale und pessimale Zonen einzelner Individuen stimmen nicht überein. Diese Variabilität wird sowohl durch die erblichen Eigenschaften der einzelnen Personen als auch durch Geschlecht, Alter und physiologische Unterschiede bestimmt. Beispielsweise hat die Mühlenmotte, einer der Schädlinge von Mehl- und Getreideprodukten, eine kritische Mindesttemperatur für Raupen von -7 °C, für adulte Formen von -22 °C und für Eier von -27 °C. Frost von -10 °C tötet Raupen, ist aber für die erwachsenen Tiere und Eier dieses Schädlings ungefährlich. Folglich ist die ökologische Wertigkeit einer Art immer umfassender als die ökologische Wertigkeit jedes einzelnen Individuums.

4. Relative Unabhängigkeit der Anpassung von Organismen an verschiedene Faktoren. Der Grad der Toleranz gegenüber einem Faktor bedeutet nicht die entsprechende ökologische Wertigkeit der Art im Verhältnis zu anderen Faktoren. Beispielsweise müssen Arten, die große Temperaturschwankungen tolerieren, nicht unbedingt auch große Schwankungen der Luftfeuchtigkeit oder des Salzgehalts tolerieren können. Eurythermale Arten können stenohalin, stenobatisch oder umgekehrt sein. Die ökologischen Wertigkeiten einer Art in Bezug auf verschiedene Faktoren können sehr unterschiedlich sein. Dadurch entsteht eine außergewöhnliche Vielfalt an Anpassungen in der Natur. Die Menge der Umweltvalenzen in Bezug auf verschiedene Umweltfaktoren ist ökologisches Spektrum der Art.

5. Diskrepanz in den ökologischen Spektren einzelner Arten. Jede Art ist in ihren ökologischen Fähigkeiten spezifisch. Selbst bei Arten, die sich in ihren Anpassungsmethoden an die Umwelt ähneln, gibt es Unterschiede in ihrer Einstellung zu einigen einzelnen Faktoren.

Reis. 4. Veränderungen der Beteiligung einzelner Pflanzenarten an Wiesengrasbeständen in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit (nach L. G. Ramensky et al., 1956): 1 - Rotklee; 2 – Schafgarbe; 3 – Delyavins Kellerei; 4 – Wiesen-Bluegrass; 5 – Schwingel; 6 – echtes Labkraut; 7 – frühe Segge; 8 – Mädesüß; 9 – Hügelgeranie; 10 – Feldbusch; 11 – Kurznasen-Schwarzwurzel

Regel der ökologischen Individualität der Arten vom russischen Botaniker L. G. Ramensky (1924) in Bezug auf Pflanzen formuliert (Abb. 4), dann wurde es durch zoologische Forschung weitgehend bestätigt.

6. Zusammenspiel von Faktoren. Die optimale Zone und die Grenzen der Ausdauer von Organismen in Bezug auf jeden Umweltfaktor können sich je nach Stärke und Kombination anderer Faktoren gleichzeitig verschieben (Abb. 5). Dieses Muster heißt Zusammenwirken von Faktoren. Beispielsweise ist Hitze in trockener Luft besser zu ertragen als in feuchter Luft. Bei kaltem Wetter mit starkem Wind ist die Frostgefahr deutlich größer als bei ruhigem Wetter. Somit hat derselbe Faktor in Kombination mit anderen unterschiedliche Umweltauswirkungen. Im Gegenteil, das gleiche Umweltergebnis kann auf unterschiedliche Weise erzielt werden. Beispielsweise kann das Welken von Pflanzen gestoppt werden, indem sowohl die Feuchtigkeit im Boden erhöht als auch die Lufttemperatur gesenkt wird, wodurch die Verdunstung verringert wird. Es entsteht der Effekt einer teilweisen Substitution von Faktoren.

Reis. 5. Sterblichkeit der Eier der Kiefernseidenraupe Dendrolimus pini bei verschiedenen Kombinationen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Gleichzeitig sind der gegenseitigen Kompensation von Umweltfaktoren gewisse Grenzen gesetzt und es ist unmöglich, einen von ihnen vollständig durch einen anderen zu ersetzen. Das völlige Fehlen von Wasser oder mindestens einem der Grundelemente der Mineralernährung macht das Leben der Pflanze trotz der günstigsten Kombination anderer Bedingungen unmöglich. Das extreme Wärmedefizit in den Polarwüsten kann weder durch reichlich Feuchtigkeit noch durch 24-Stunden-Beleuchtung ausgeglichen werden.

Unter Berücksichtigung der Wechselwirkungsmuster von Umweltfaktoren in der landwirtschaftlichen Praxis ist es möglich, optimale Lebensbedingungen für Kulturpflanzen und Haustiere gekonnt aufrechtzuerhalten.

7. Regel der begrenzenden Faktoren. Die Existenzmöglichkeiten von Organismen werden vor allem durch diejenigen Umweltfaktoren begrenzt, die am weitesten vom Optimum entfernt sind. Wenn sich mindestens einer der Umweltfaktoren kritischen Werten nähert oder diese überschreitet, droht den Individuen trotz optimaler Kombination anderer Bedingungen der Tod. Alle Faktoren, die stark vom Optimum abweichen, erlangen im Leben einer Art oder ihrer einzelnen Vertreter zu bestimmten Zeiträumen eine überragende Bedeutung.

Begrenzende Umweltfaktoren bestimmen das geografische Verbreitungsgebiet einer Art. Die Natur dieser Faktoren kann unterschiedlich sein (Abb. 6). So kann die Ausbreitung der Art nach Norden durch Wärmemangel und in trockene Regionen durch Feuchtigkeitsmangel oder zu hohe Temperaturen eingeschränkt werden. Auch biotische Beziehungen können als limitierende Faktoren für die Verbreitung dienen, beispielsweise die Besetzung eines Territoriums durch einen stärkeren Konkurrenten oder ein Mangel an Bestäubern für Pflanzen. Somit hängt die Bestäubung von Feigen ausschließlich von einer einzigen Insektenart ab – der Wespe Blastophaga psenes. Die Heimat dieses Baumes ist das Mittelmeer. In Kalifornien eingeführte Feigen trugen keine Früchte, bis dort bestäubende Wespen eingeführt wurden. Die Verbreitung von Hülsenfrüchten in der Arktis wird durch die Verbreitung der Hummeln, die sie bestäuben, begrenzt. Auf Dikson Island, wo es keine Hummeln gibt, kommen keine Hülsenfrüchte vor, obwohl die Existenz dieser Pflanzen aufgrund der Temperaturbedingungen dort immer noch zulässig ist.

Reis. 6. Die tiefe Schneedecke ist ein begrenzender Faktor bei der Verbreitung von Hirschen (nach G. A. Novikov, 1981).

Um festzustellen, ob eine Art in einem bestimmten geografischen Gebiet existieren kann, muss zunächst festgestellt werden, ob Umweltfaktoren außerhalb ihrer ökologischen Wertigkeit liegen, insbesondere in der gefährdetsten Entwicklungsphase.

Die Identifizierung limitierender Faktoren ist in der landwirtschaftlichen Praxis sehr wichtig, da man durch die Ausrichtung der Hauptanstrengungen auf deren Beseitigung schnell und effektiv den Pflanzenertrag oder die Tierproduktivität steigern kann. So kann auf stark sauren Böden der Weizenertrag durch verschiedene agronomische Einflüsse leicht gesteigert werden, die beste Wirkung wird jedoch nur durch eine Kalkung erzielt, die die begrenzenden Auswirkungen des Säuregehalts beseitigt. Die Kenntnis limitierender Faktoren ist daher der Schlüssel zur Steuerung der Lebensaktivitäten von Organismen. In verschiedenen Lebensabschnitten des Einzelnen wirken verschiedene Umweltfaktoren als limitierende Faktoren, daher ist eine geschickte und ständige Regulierung der Lebensbedingungen von Kulturpflanzen und Tieren erforderlich.

In der Ökologie machen die Vielfalt und Vielfalt der Methoden und Möglichkeiten der Anpassung an die Umwelt eine Mehrfachklassifizierung erforderlich. Anhand eines einzelnen Kriteriums ist es unmöglich, alle Aspekte der Anpassungsfähigkeit von Organismen an die Umwelt abzubilden. Ökologische Klassifizierungen spiegeln die Gemeinsamkeiten wider, die bei Vertretern sehr unterschiedlicher Gruppen entstehen, wenn sie verwendet werden ähnliche Anpassungsmöglichkeiten. Wenn wir beispielsweise Tiere nach ihren Bewegungsarten klassifizieren, dann umfasst die ökologische Gruppe von Arten, die sich reaktiv im Wasser bewegen, Tiere, die sich in ihrer systematischen Position so unterscheiden, wie Quallen, Kopffüßer, einige Ciliaten und Flagellaten, die Larven von a Anzahl der Libellen usw. (Abb. 7). Umweltklassifizierungen können auf einer Vielzahl von Kriterien basieren: Ernährungsmethoden, Bewegung, Einstellung zu Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Salzgehalt, Druck usw. Die Einteilung aller Organismen in Eurybionten und Stenobionten entsprechend der Breite der Anpassungsmöglichkeiten an die Umwelt ist ein Beispiel für die einfachste ökologische Klassifizierung.

Reis. 7. Vertreter der ökologischen Gruppe von Organismen, die sich reaktiv im Wasser bewegen (nach S. A. Zernov, 1949):

1 – begeißelte Medusochloris phiale;

2 – Wimpertier Craspedotella Pileosus;

3 – Qualle Cytaeis vulgaris;

4 – pelagische holothurische Pelagothuria;

5 – Larve der Rocky Libelle;

6 – Schwimmender Oktopus Octopus vulgaris:

A– Richtung des Wasserstrahls;

B– Bewegungsrichtung des Tieres

Ein weiteres Beispiel ist die Einteilung von Organismen in Gruppen je nach Art der Ernährung.Autotrophe sind Organismen, die anorganische Verbindungen als Quelle für den Aufbau ihres Körpers nutzen. Heterotrophe– alle Lebewesen, die Nahrung biologischen Ursprungs benötigen. Autotrophe wiederum werden unterteilt in Phototrophen Und Chemotrophe. Erstere nutzen die Energie des Sonnenlichts, um organische Moleküle zu synthetisieren, letztere nutzen die Energie chemischer Bindungen. Heterotrophe werden unterteilt in Saprophyten, Verwendung von Lösungen einfacher organischer Verbindungen und Holozoen. Holozoen verfügen über einen komplexen Satz an Verdauungsenzymen und können komplexe organische Verbindungen verbrauchen und sie in einfachere Bestandteile zerlegen. Holozoen werden unterteilt in Saprophagen(Ernähren Sie sich von abgestorbenen Pflanzenresten) Phytophagen(Verzehrer lebender Pflanzen), Zoophagen(brauchen Lebendfutter) und Nekrophagen(Fleischfresser). Jede dieser Gruppen kann wiederum in kleinere Gruppen unterteilt werden, die ihre eigenen spezifischen Ernährungsmuster haben.

Andernfalls können Sie eine Klassifizierung erstellen je nach Art der Nahrungsgewinnung. Unter Tieren gibt es beispielsweise Gruppen wie Filter(kleine Krebstiere, Zahnlose, Wale usw.), Weideformen(Huftiere, Blattkäfer), Sammler(Spechte, Maulwürfe, Spitzmäuse, Hühner), Jäger sich bewegender Beute(Wölfe, Löwen, Kriebelmücken usw.) und eine Reihe anderer Gruppen. Trotz der großen Unterschiede in der Organisation führt die gleiche Methode zur Beherrschung der Beute bei Löwen und Motten zu einer Reihe von Analogien in ihren Jagdgewohnheiten und allgemeinen Strukturmerkmalen: Schlankheit des Körpers, starke Muskelentwicklung, die Fähigkeit, kurze Muskeln zu entwickeln. Begriff hohe Geschwindigkeit usw.

Ökologische Klassifizierungen helfen dabei, Möglichkeiten in der Natur für Organismen zu identifizieren, sich an die Umwelt anzupassen.

Der Stoffwechsel ist eine der wichtigsten Eigenschaften des Lebens, die die enge stofflich-energetische Verbindung von Organismen mit der Umwelt bestimmt. Der Stoffwechsel zeigt eine starke Abhängigkeit von den Lebensbedingungen. In der Natur beobachten wir zwei Hauptzustände des Lebens: aktives Leben und Frieden. Während des aktiven Lebens ernähren sich Organismen, wachsen, bewegen sich, entwickeln sich, vermehren sich und zeichnen sich durch einen intensiven Stoffwechsel aus. Ruhezeiten können in ihrer Tiefe und Dauer variieren; viele Körperfunktionen werden schwächer oder werden überhaupt nicht ausgeführt, da der Stoffwechsel unter dem Einfluss äußerer und innerer Faktoren sinkt.

Im Zustand tiefer Ruhe, also eines reduzierten Stoff-Energie-Stoffwechsels, werden Organismen unabhängiger von der Umwelt, erlangen ein hohes Maß an Stabilität und sind in der Lage, Bedingungen zu ertragen, denen sie im aktiven Leben nicht standhalten könnten. Diese beiden Zustände wechseln sich im Leben vieler Arten ab und stellen eine Anpassung an Lebensräume mit instabilem Klima und starken saisonalen Veränderungen dar, die für den größten Teil des Planeten typisch sind.

Bei einer starken Unterdrückung des Stoffwechsels zeigen Organismen möglicherweise überhaupt keine sichtbaren Lebenszeichen. Die Frage, ob es möglich ist, den Stoffwechsel vollständig zu stoppen und anschließend in ein aktives Leben zurückzukehren, also eine Art „Auferstehung von den Toten“, wird in der Wissenschaft seit mehr als zwei Jahrhunderten diskutiert.

Erstmaliges Phänomen imaginärer Tod wurde 1702 von Anthony van Leeuwenhoek, dem Entdecker der mikroskopischen Welt der Lebewesen, entdeckt. Als die Wassertropfen trockneten, schrumpften die von ihm beobachteten „Tiere“ (Räderchentiere), sahen tot aus und konnten lange Zeit in diesem Zustand bleiben (Abb. 8). Wieder ins Wasser gelegt, schwollen sie an und begannen ein aktives Leben. Leeuwenhoek erklärte dieses Phänomen damit, dass der Panzer der „Animalcules“ offenbar „nicht die geringste Verdunstung zulässt“ und sie unter trockenen Bedingungen am Leben bleiben. Doch bereits wenige Jahrzehnte später diskutierten Naturforscher über die Möglichkeit, dass „das Leben vollständig gestoppt werden“ und „in 20, 40, 100 Jahren oder mehr“ wieder wiederhergestellt werden könne.

In den 70er Jahren des 18. Jahrhunderts. Das Phänomen der „Auferstehung“ nach dem Trocknen wurde durch zahlreiche Experimente an einer Reihe anderer kleiner Organismen entdeckt und bestätigt – Weizenaale, frei lebende Nematoden und Bärtierchen. J. Buffon wiederholte die Experimente von J. Needham mit Aalen und argumentierte, dass „diese Organismen so oft wie gewünscht sterben und wieder zum Leben erweckt werden können“. L. Spallanzani machte als erster auf die tiefe Ruhephase von Samen und Sporen von Pflanzen aufmerksam und betrachtete diese als deren Erhaltung über die Zeit.

Reis. 8. Rädertierchen Philidina roseola in verschiedenen Trocknungsstadien (nach P. Yu. Schmidt, 1948):

1 – aktiv; 2 – Beginn der Kontraktion; 3 – vor dem Trocknen vollständig zusammengezogen; 4 - in einem Zustand suspendierter Animation

Mitte des 19. Jahrhunderts. Es wurde überzeugend festgestellt, dass die Widerstandsfähigkeit trockener Rädertiere, Bärtierchen und Nematoden gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen, Sauerstoffmangel oder -mangel proportional zum Grad ihrer Dehydrierung zunimmt. Es blieb jedoch die Frage offen, ob dies zu einer völligen Unterbrechung des Lebens oder nur zu seiner tiefen Unterdrückung führte. 1878 stellte Claude Bernal das Konzept vor „verborgenes Leben“ was er durch das Aufhören des Stoffwechsels und „einen Bruch in der Beziehung zwischen Sein und Umwelt“ charakterisierte.

Dieses Problem wurde erst im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts mit der Entwicklung der Tiefvakuum-Dehydratisierungstechnologie endgültig gelöst. Die Experimente von G. Ram, P. Becquerel und anderen Wissenschaftlern zeigten die Möglichkeit vollständiger reversibler Lebensuntergang. Im trockenen Zustand, wenn nicht mehr als 2 % des Wassers in chemisch gebundener Form in den Zellen verblieben, hielten Organismen wie Rädertiere, Bärtierchen, kleine Nematoden, Samen und Sporen von Pflanzen, Sporen von Bakterien und Pilzen der Einwirkung von flüssigem Sauerstoff stand ( -218,4 °C), flüssiger Wasserstoff (-259,4 °C), flüssiges Helium (-269,0 °C), also Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. In diesem Fall verhärtet sich der Inhalt der Zellen, selbst die thermische Bewegung der Moleküle fehlt und der gesamte Stoffwechsel kommt auf natürliche Weise zum Erliegen. Unter normalen Bedingungen entwickeln sich diese Organismen weiter. Bei einigen Arten ist es möglich, den Stoffwechsel bei extrem niedrigen Temperaturen ohne Trocknung zu stoppen, vorausgesetzt, das Wasser gefriert nicht in einem kristallinen, sondern in einem amorphen Zustand.

Als völlige vorübergehende Lebensunterbrechung wird bezeichnet Scheintod. Der Begriff wurde bereits 1891 von V. Preyer vorgeschlagen. Im Zustand der Ruhephase werden Organismen resistent gegen verschiedenste Einflüsse. Beispielsweise hielten Bärtierchen in einem Experiment 24 Stunden lang ionisierender Strahlung von bis zu 570.000 Röntgenstrahlen stand. Dehydrierte Larven einer der afrikanischen Chironomus-Mücken, Polypodium vanderplanki, behalten die Fähigkeit zur Wiederbelebung, nachdem sie einer Temperatur von +102 °C ausgesetzt wurden.

Der Zustand der suspendierten Animation erweitert die Grenzen der Lebenserhaltung erheblich, auch zeitlich. Beispielsweise wurden bei Tiefenbohrungen im Gletscher der Antarktis Mikroorganismen (Sporen von Bakterien, Pilzen und Hefen) entdeckt, die sich anschließend auf gewöhnlichen Nährböden entwickelten. Das Alter der entsprechenden Eishorizonte beträgt 10–13.000 Jahre. Sporen einiger lebensfähiger Bakterien wurden auch Hunderttausende Jahre alt aus tieferen Schichten isoliert.

Anabiose ist jedoch ein eher seltenes Phänomen. Dies ist nicht bei allen Arten möglich und stellt einen extremen Ruhezustand in der belebten Natur dar. Seine notwendige Voraussetzung ist die Erhaltung intakter feiner intrazellulärer Strukturen (Organellen und Membranen) während der Trocknung oder Tiefenkühlung von Organismen. Dieser Zustand ist für die meisten Arten, die über eine komplexe Organisation von Zellen, Geweben und Organen verfügen, unmöglich.

Die Fähigkeit zur Anabiose findet sich bei Arten, die eine einfache oder vereinfachte Struktur haben und unter Bedingungen starker Feuchtigkeitsschwankungen leben (Austrocknung kleiner Gewässer, oberer Bodenschichten, Moos- und Flechtenpolster usw.).

Andere Formen der Ruhe, die mit einem Zustand verminderter Vitalaktivität infolge einer teilweisen Hemmung des Stoffwechsels einhergehen, sind in der Natur weitaus weiter verbreitet. Jede Reduzierung des Stoffwechsels erhöht die Stabilität von Organismen und ermöglicht ihnen einen sparsameren Energieeinsatz.

Ruheformen im Zustand verminderter Vitalaktivität werden unterteilt in Hypobiose Und Kryptobiose, oder erzwungener Frieden Und physiologische Ruhe. Bei der Hypobiose kommt es unter dem direkten Druck ungünstiger Bedingungen zu einer Hemmung der Aktivität oder Erstarrung und hört fast sofort auf, nachdem sich diese Bedingungen wieder normalisiert haben (Abb. 9). Eine solche Unterdrückung lebenswichtiger Prozesse kann bei einem Mangel an Wärme, Wasser, Sauerstoff, einem Anstieg des osmotischen Drucks usw. auftreten. Entsprechend dem führenden äußeren Faktor gibt es erzwungene Ruhe Kryobiose(bei niedrigen Temperaturen), Anhydrobiose(bei Wassermangel), Anoxybiose(unter anaeroben Bedingungen), Hyperosmobiose(mit hohem Salzgehalt im Wasser) usw.

Nicht nur in der Arktis und Antarktis, sondern auch in den mittleren Breiten überwintern einige frostbeständige Arthropodenarten (Collembolen, eine Reihe von Fliegen, Laufkäfern usw.) in einem Zustand der Erstarrung, tauen schnell auf und gehen unter Aktivität über Sonnenstrahlen ausgesetzt und verlieren dann wieder ihre Beweglichkeit, wenn die Temperatur sinkt. Pflanzen, die im Frühjahr schlüpfen, stoppen ihr Wachstum und ihre Entwicklung und nehmen nach Abkühlung und Erwärmung wieder auf. Nach Regenfällen wird der kahle Boden aufgrund der schnellen Vermehrung von Bodenalgen, die sich in einem erzwungenen Ruhezustand befanden, oft grün.

Reis. 9. Pagon – ein Stück Eis mit eingefrorenen Süßwasserbewohnern (aus S. A. Zernov, 1949)

Die Tiefe und Dauer der Stoffwechselunterdrückung während der Hypobiose hängt von der Dauer und Intensität des Hemmfaktors ab. Eine erzwungene Ruhephase findet in jedem Stadium der Ontogenese statt. Die Vorteile einer Hypobiose liegen in der schnellen Wiederherstellung eines aktiven Lebens. Dies ist jedoch ein relativ instabiler Zustand von Organismen und kann über einen längeren Zeitraum aufgrund des Ungleichgewichts der Stoffwechselprozesse, der Erschöpfung der Energieressourcen, der Ansammlung unteroxidierter Stoffwechselprodukte und anderer ungünstiger physiologischer Veränderungen schädlich sein.

Bei der Kryptobiose handelt es sich um eine grundlegend andere Form der Ruhephase. Es ist mit einem Komplex endogener physiologischer Veränderungen verbunden, die im Voraus auftreten, bevor ungünstige saisonale Veränderungen eintreten, und Organismen sind darauf vorbereitet. Kryptobiose ist eine Anpassung in erster Linie an die saisonale oder andere Periodizität abiotischer Umweltfaktoren, ihre regelmäßige Zyklizität. Es ist Teil des Lebenszyklus von Organismen und tritt nicht in irgendeinem Stadium auf, sondern in einem bestimmten Stadium der individuellen Entwicklung, das zeitlich auf kritische Perioden des Jahres abgestimmt ist.

Der Übergang in einen physiologischen Ruhezustand braucht Zeit. Dem gehen die Ansammlung von Reservestoffen, eine teilweise Austrocknung von Geweben und Organen, eine Abnahme der Intensität oxidativer Prozesse und eine Reihe anderer Veränderungen voraus, die im Allgemeinen den Gewebestoffwechsel reduzieren. Im Zustand der Kryptobiose werden Organismen um ein Vielfaches resistenter gegen widrige Umwelteinflüsse (Abb. 10). Die wichtigsten biochemischen Umlagerungen sind in diesem Fall weitgehend bei Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen üblich (z. B. die Umstellung des Stoffwechsels in unterschiedlichem Ausmaß auf den glykolytischen Weg aufgrund von Reservekohlenhydraten usw.). Der Ausstieg aus der Kryptobiose erfordert ebenfalls Zeit und Energie und kann nicht durch einfaches Stoppen der negativen Wirkung des Faktors erreicht werden. Dies erfordert besondere Bedingungen, die für verschiedene Arten unterschiedlich sind (z. B. Gefrieren, Vorhandensein von flüssigem Tröpfchenwasser, eine bestimmte Länge der Tageslichtstunden, eine bestimmte Lichtqualität, obligatorische Temperaturschwankungen usw.).

Kryptobiose als Überlebensstrategie unter periodisch ungünstigen Bedingungen für ein aktives Leben ist ein Produkt langfristiger Evolution und natürlicher Selektion. Es ist in der Tierwelt weit verbreitet. Der Zustand der Kryptobiose ist beispielsweise charakteristisch für Pflanzensamen, Zysten und Sporen verschiedener Mikroorganismen, Pilze und Algen. Diapause von Arthropoden, Winterschlaf von Säugetieren und tiefe Ruhe von Pflanzen sind ebenfalls verschiedene Arten der Kryptobiose.

Reis. 10. Ein Regenwurm im Zustand der Diapause (nach V. Tishler, 1971)

Die Zustände Hypobiose, Kryptobiose und Anabiose sichern das Überleben von Arten unter natürlichen, oft extremen Bedingungen unterschiedlicher Breitengrade, ermöglichen die Erhaltung von Organismen über lange ungünstige Zeiträume, siedeln sich im Weltraum an und verschieben in vielerlei Hinsicht die Grenzen der Möglichkeit und Verbreitung von Leben Im Algemeinen.

Der Lebensraum des Lebens entsteht durch den ständigen Informationsaustausch auf der Grundlage des Energieflusses in der Gesamteinheit der Umwelt und der darin lebenden Organismen.

40. Gesetz des Minimums(Liebig): Die im Minimum vorhandene Substanz steuert die Ausbeute, bestimmt deren Größe und Stabilität über die Zeit.

41. Bürgerliche Gesetze:

„Alles ist mit allem verbunden“;

„Alles muss irgendwohin“;

„Nichts ist umsonst“;

„Die Natur weiß es am besten.“

42. Gesetz des Maximums(Shelford): Das Gedeihen eines Organismus wird durch Zonen des Maximums und Minimums bestimmter Umweltfaktoren begrenzt; Dazwischen liegt eine Zone des ökologischen Optimums, in der der Körper normal auf Umweltbedingungen reagiert.

43. Verschlechterung der Biosphäre - Dabei handelt es sich um die Zerstörung oder erhebliche Störung ökologischer Zusammenhänge in der Natur, einhergehend mit einer Verschlechterung der Lebensbedingungen des Menschen, verursacht durch Naturkatastrophen oder die wirtschaftliche Tätigkeit des Menschen selbst, die ohne Berücksichtigung der Kenntnis der Gesetze der natürlichen Entwicklung erfolgt.

44. Stadien der Verschlechterung der Biosphäre:

Verwendung von Feuer (Frühpaläolithikum);

landwirtschaftliche Entwicklung;

Industrielle Revolution.

ökologische Krise.

45. Quellen der Biosphärenzerstörung kann natürlich (natürlich) und künstlich (anthropogen) sein. Natürliche Betriebssystemverschmutzung verursacht durch natürliche Prozesse (Staubstürme, Vulkanismus, Waldbrände usw.). Künstliche Verschmutzung Zusammenhänge mit Emissionen verschiedener Schadstoffe in die Umwelt bei menschlichen Aktivitäten (Landwirtschaft, Verkehr, Industrie usw.)

46. ​​​​Folgen der Biosphärenzerstörung:

Ein spürbarer Rückgang der Artenvielfalt des Ökosystems, die Zerstörung und Zerstörung noch verbliebener Gebiete wilder Vegetation, die barbarische Zerstörung von Wäldern und Sümpfen, ein Rückgang der Zahl wilder Tiere, das Verschwinden vieler Vertreter der Flora und Fauna. Als Ergebnis all dieser Maßnahmen erreichten die anthropogenen Auswirkungen auf die Biosphäre in ihrer Bedeutung bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts die gleiche Ebene wie die natürlichen und erreichten ein planetarisches Ausmaß. Somit ist die Menschheit zu einem der wichtigsten geoökologischen Schicksalsfaktoren in der Entwicklung des Planeten geworden.

47. Verschmutzung– jede Einführung in ein bestimmtes Ökosystem (Biozönose) lebender oder nicht lebender Bestandteile, die für dieses nicht charakteristisch sind, alle Veränderungen, die die Zirkulations- und Stoffwechselprozesse sowie Energieflüsse unterbrechen oder stören und deren Folge eine Verringerung der Produktivität ist oder Zerstörung dieses Systems.

48.Hauptschadstoffe:

Kohlendioxid (CO 2);

Kohlenmonoxid (CO);

Schwefeldioxid (SO 2);

Stickoxide (NO, NO 2, N 2 O);

Schwermetalle und vor allem Quecksilber, Blei und Cadmium;

krebserregende Stoffe, insbesondere Benzopyren;

Pestizide;

• Radionuklide und andere radioaktive Stoffe;

  Dioxide (Chlorkohlenwasserstoffe);

  feste Verunreinigungen (Aerosole): Staub, Ruß, Rauch;

  Öl und Erdölprodukte.

49. Nach Aggregatzustand Es gibt 3 Arten von Schadstoffen: feste, flüssige und gasförmige.

50. Nach Herkunft Art, Aggregatzustand, Verbreitungsmaßstab, verursachte Folgen, Grad der Toxizität

51. Von Natur aus Schadstoffe werden in folgende Gruppen eingeteilt: chemische, physikalische, biologische und ästhetische.