Umweltfaktoren, die Entwicklung ermöglichen. Umweltfaktoren. Ursachen für Ozonlöcher

Ein Umweltfaktor ist jede Umweltbedingung, die einen direkten oder indirekten Einfluss auf einen lebenden Organismus zumindest in einem seiner individuellen Entwicklungsstadien haben kann. Der Körper reagiert auf Umweltfaktoren mit spezifischen Anpassungsreaktionen.

Umweltfaktoren werden in zwei Kategorien unterteilt:

Abiotisch – Faktoren der unbelebten Natur (gr. „bios“ – Leben);

Biotisch – Faktoren der belebten Natur.

Abiotische Faktoren werden in folgende Gruppen eingeteilt:

Klima: Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung, Druck;

Edafogen („edaphos“ – Boden): mechanischer Zustand des Bodens, Feuchtigkeitskapazität, Luftdurchlässigkeit, Dichte;

Orographisch (gr. „oros“ – Berg): Relief, Höhe über dem Meeresspiegel, Hanglage;

Chemisch: Gaszusammensetzung der Luft, Salzzustand des Wassers, Konzentration, Säuregehalt und Zusammensetzung der Bodenlösungen.

Unter biotischen Faktoren versteht man die Gesamtheit der Einflüsse der Lebenstätigkeit einiger Organismen auf andere. Die Interaktionen zwischen Pflanzen und Tieren sind äußerst vielfältig. Unter direkten Wechselwirkungen versteht man den direkten Einfluss eines Organismus auf einen anderen. Indirekte Wechselwirkungen sind Veränderungen abiotischer Faktoren, die sich auf andere Organismen auswirken.

Aus allgemeinökologischer Sicht sind alle Organismen füreinander notwendig. Unter natürlichen Bedingungen strebt keine Art danach, eine andere Art vollständig zu zerstören. All dies muss der Mensch bei der Planung der Interaktion zwischen Natur und Mensch berücksichtigen.

Biotische Faktoren werden in Gruppen eingeteilt:

Phytogen, verursacht durch den Einfluss pflanzlicher Organismen;

Zoogen, verursacht durch den Kontakt mit tierischen Organismen;

Mikrobiogen – Exposition gegenüber Viren, Bakterien, Protozoen;

Anthropogen – menschlicher Einfluss.

Es gibt andere Klassifizierungen von Umweltfaktoren. Beispielsweise können wir zwischen Faktoren unterscheiden, die von der Anzahl der Individuen in der Population abhängen und nicht davon abhängen. Organismen können in Lebensraumbereiche eingeteilt werden. Von besonderer Bedeutung ist die Einteilung der Umweltfaktoren in permanente und periodische. Anpassung, d.h. Anpassung ist nur an periodische Umweltfaktoren möglich.

Wichtigste abiotische Faktoren:

1. Strahlungsenergie der Sonne. 99 % der Sonnenenergie, die die Erde erreicht, stammt aus ultravioletten, sichtbaren und infraroten Strahlen. Darüber hinaus machen ultraviolette Strahlen 7 %, sichtbare Strahlen 48 % und Infrarotstrahlen 45 % der Energie aus. Der Wärmehaushalt des Planeten wird durch Infrarotstrahlung unterstützt. Pflanzen nutzen orangerote und ultraviolette Strahlen zur Photosynthese.

Lebende Organismen haben tägliche Aktivitätszyklen, die mit dem Wechsel von Tag und Nacht verbunden sind. Die Menge der Sonnenenergie hängt von der Tageslänge, dem Einfallswinkel und der Transparenz der Luft ab. Frisch gefallener Schnee reflektiert bis zu 95 % der Sonnenstrahlung, kontaminierter Schnee – bis zu 45–50 %, schwarzer Boden – bis zu 5 % der Sonnenstrahlen, Nadelwälder – 10–15 %, leichter Boden – 35–45 %.

2. Abiotische Faktoren der Atmosphäre. Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Die unteren Schichten der Atmosphäre sind am feuchtigkeitsreichsten. Die Luftschicht bis zu einer Höhe von 1,5 km enthält etwa 50 % der gesamten Luftfeuchtigkeit. Das Feuchtigkeitsdefizit ist die Differenz zwischen maximaler und gegebener Sättigung. Feuchtigkeitsmangel ist ein wichtiger Umweltfaktor, da er zwei Parameter gleichzeitig charakterisiert: die Lufttemperatur T und seine Luftfeuchtigkeit W. Je höher das Feuchtigkeitsdefizit, desto wärmer ist es. Die Analyse der Dynamik des Feuchtigkeitsmangels ermöglicht es uns, verschiedene Phänomene in der Welt der tierischen Organismen vorherzusagen.

Niederschlag ist das Ergebnis der Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf. Niederschlagsmuster sind der wichtigste Faktor, der die Migration von Schadstoffen in die Atmosphäre reguliert.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre ist relativ konstant. Erst in den letzten Jahrzehnten ist die Konzentration von Stickstoff, Schwefel und Kohlenoxiden gestiegen. Mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel verändert sich die Zusammensetzung der Atmosphäre. Der Gehalt an leichten Gasen wie Wasserstoff und Helium nimmt zu.

Die Bewegung von Luftmassen erfolgt durch ungleiche Erwärmung der Erdoberfläche. Der Wind trägt Verunreinigungen der atmosphärischen Luft. Ein Hochdruckgebiet ist ein Gebiet mit hohem Luftdruck, das dazu neigt, sich in ein Gebiet mit niedrigerem Druck zu bewegen.

3. Abiotische Faktoren der Bodenbedeckung. Dazu gehören die mechanische Zusammensetzung des Bodens, die Wasserdurchlässigkeit, die Fähigkeit, Feuchtigkeit zu speichern, die Möglichkeit des Eindringens von Wurzeln usw.

Alle Bodenhorizonte sind eine Mischung aus organischen und mineralischen Verbindungen. Über 50 % der mineralischen Zusammensetzung des Bodens bestehen aus Siliziumoxiden SiO 2. Der restliche Teil des Bodens besteht aus folgenden Oxiden: 1-25 % Al 2 Ö 3 ; 1-10 % FeO; 0,1-5,0 % MgO, K 2 Ö, P 2 Ö 5 , CaO. Organische Stoffe gelangen mit Pflanzenresten in den Boden. Im Boden werden diese Rückstände zerstört (mineralisiert) oder in eine komplexere organische Verbindung umgewandelt: Humus oder Humus

Im Boden finden verschiedene Prozesse statt, die mit dem Leben von Bakterien verbunden sind. Es gibt viele davon und ihre Funktionen sind vielfältig. Einige Bakterien nehmen an Transformationszyklen eines Elements teil ( R), andere Bakterien verarbeiten Verbindungen mehrerer Elemente ( MIT, Ca usw).

Pflanzen nutzen Bodenmineralien, um Stängel, Zweige und Blätter zu bilden. Verluste an Bodenmineralien werden in der Regel durch Mineraldünger ausgeglichen. Pflanzen können diese Düngemittel erst nutzen, nachdem Mikroben sie in eine biologisch zugängliche Form umgewandelt haben. Die meisten Mikroorganismen kommen in Bodenschichten bis zu einer Tiefe von 40 cm vor.

In der Industrie wird Boden zur Abwasserbehandlung in Bewässerungsfeldern und Filterfeldern genutzt. Unter aktiver Beteiligung der Bodenflora und -fauna werden schädliche organische Stoffe oxidiert.

4. Abiotische Faktoren der aquatischen Umwelt. Dies sind Dichte, Viskosität, Mobilität, Konzentration an gelöstem Sauerstoff, Temperaturschichtung, d. h. Temperaturänderung mit der Tiefe. Die Wassertemperatur variiert in einem relativ engen Bereich von 2 bis 37 °C. Die Dynamik von Wassertemperaturschwankungen ist viel geringer als die von Luft.

Ein wichtiger Faktor ist der Salzgehalt des Wassers. Im Süßwasser liegen Salze in Form von Carbonaten vor, im Meerwasser als Chloride und teilweise als Sulfate. Der Salzgehalt im offenen Ozean beträgt 35 g pro 1 Liter Wasser, im Schwarzen Meer 19 g/l und im Kaspischen Meer 14 g/l. Wasserverschmutzung durch Industrieabwässer verändert den pH-Wert des Wassers, was zum Absterben von Wasserorganismen (Wasserorganismen) oder zur Verdrängung einiger Arten durch andere führt.

Gemeinschaften) untereinander und mit ihrer Umwelt. Dieser Begriff wurde erstmals 1869 vom deutschen Biologen Ernst Haeckel vorgeschlagen. Er entstand zu Beginn des 20. Jahrhunderts zusammen mit Physiologie, Genetik und anderen als eigenständige Wissenschaft. Das Anwendungsgebiet der Ökologie sind Organismen, Populationen und Gemeinschaften. Die Ökologie betrachtet sie als lebenden Bestandteil eines Systems, das Ökosystem genannt wird. In der Ökologie haben die Konzepte der Population – Gemeinschaft und Ökosystem – klare Definitionen.

Eine Population (aus ökologischer Sicht) ist eine Gruppe von Individuen derselben Art, die ein bestimmtes Territorium besetzen und normalerweise bis zu einem gewissen Grad von anderen ähnlichen Gruppen isoliert sind.

Eine Gemeinschaft ist eine Gruppe von Organismen verschiedener Arten, die im selben Gebiet leben und über trophische (Nahrung) oder räumliche Verbindungen miteinander interagieren.

Ein Ökosystem ist eine Gemeinschaft von Organismen mit ihrer Umwelt, die miteinander interagieren und eine ökologische Einheit bilden.

Alle Ökosysteme der Erde sind in der Ökosphäre vereint. Es ist klar, dass es absolut unmöglich ist, die gesamte Biosphäre der Erde mit Forschung abzudecken. Daher ist der Anwendungspunkt der Ökologie das Ökosystem. Allerdings besteht ein Ökosystem, wie aus den Definitionen hervorgeht, aus Populationen, Einzelorganismen und allen Faktoren der unbelebten Natur. Darauf aufbauend sind verschiedene Ansätze zur Untersuchung von Ökosystemen möglich.

Ökosystemansatz.Beim Ökosystemansatz untersucht der Ökologe den Energiefluss im Ökosystem. Das größte Interesse gilt dabei der Beziehung der Organismen untereinander und mit der Umwelt. Dieser Ansatz ermöglicht es, die komplexe Struktur der Zusammenhänge in einem Ökosystem zu erklären und Empfehlungen für ein rationales Umweltmanagement zu geben.

Gemeinschaften studieren. Mit diesem Ansatz werden die Artenzusammensetzung von Gemeinschaften und die Faktoren, die die Verbreitung bestimmter Arten einschränken, detailliert untersucht. Dabei werden klar unterscheidbare biotische Einheiten (Wiese, Wald, Sumpf etc.) untersucht.
ein Ansatz. Der Anwendungspunkt dieses Ansatzes ist, wie der Name schon sagt, die Bevölkerung.
Lebensraumstudie. Dabei wird ein relativ homogener Bereich der Umwelt untersucht, in dem ein bestimmter Organismus lebt. Es wird in der Regel nicht separat als eigenständiges Forschungsgebiet genutzt, liefert aber das notwendige Material für das Verständnis des Ökosystems als Ganzes.
Es ist zu beachten, dass alle oben genannten Ansätze idealerweise in Kombination verwendet werden sollten, dies ist jedoch derzeit aufgrund des erheblichen Umfangs der untersuchten Objekte und der begrenzten Anzahl von Feldforschern praktisch unmöglich.

Die Ökologie als Wissenschaft nutzt eine Vielzahl von Forschungsmethoden, um objektive Informationen über die Funktionsweise natürlicher Systeme zu erhalten.

Methoden der Umweltforschung:

• Überwachung
• Experiment
• Bevölkerungszählung
• Modellierungsmethode

Dabei handelt es sich um alle Umweltfaktoren, auf die der Körper mit adaptiven Reaktionen reagiert.

Die Umwelt ist eines der wichtigsten ökologischen Konzepte, d. h. ein Komplex von Umweltbedingungen, die das Leben von Organismen beeinflussen. Im weitesten Sinne wird unter Umwelt die Gesamtheit der materiellen Körper, Phänomene und Energien verstanden, die auf den Körper einwirken. Es ist auch möglich, die Umwelt als die unmittelbare Umgebung eines Organismus – seinen Lebensraum – spezifischer und räumlich zu verstehen. Der Lebensraum ist alles, womit ein Organismus lebt; er ist ein Teil der Natur, der lebende Organismen umgibt und einen direkten oder indirekten Einfluss auf sie hat. Diese. Elemente der Umwelt, die einem bestimmten Organismus oder einer bestimmten Art nicht gleichgültig sind und ihn auf die eine oder andere Weise beeinflussen, sind Faktoren in Bezug auf ihn.

Die Bestandteile der Umwelt sind vielfältig und veränderlich, daher passen sich lebende Organismen ständig an und regulieren ihre Lebensaktivitäten entsprechend den auftretenden Schwankungen der Parameter der äußeren Umgebung. Solche Anpassungen von Organismen werden Adaptation genannt und ermöglichen ihnen das Überleben und die Fortpflanzung.

Alle Umweltfaktoren werden unterteilt in

• Abiotische Faktoren sind Faktoren unbelebter Natur, die sich direkt oder indirekt auf den Körper auswirken – Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, chemische Zusammensetzung der Luft-, Wasser- und Bodenumgebung usw. (d. h. Eigenschaften der Umwelt, deren Vorkommen und Auswirkungen nicht der Fall sind). hängen direkt von der Aktivität lebender Organismen ab).
• Unter biotischen Faktoren versteht man alle Formen der Einflussnahme umgebender Lebewesen auf den Körper (Mikroorganismen, Einfluss von Tieren auf Pflanzen und umgekehrt).
• Anthropogene Faktoren sind verschiedene Formen der Aktivität der menschlichen Gesellschaft, die zu Veränderungen in der Natur als Lebensraum anderer Arten führen oder deren Leben direkt beeinflussen.

Umweltfaktoren beeinflussen lebende Organismen

• als Reizstoffe, die adaptive Veränderungen in physiologischen und biochemischen Funktionen verursachen;
• als Einschränkungen, die es unmöglich machen, unter bestimmten Bedingungen zu existieren;
• als Modifikatoren, die strukturelle und funktionelle Veränderungen in Organismen verursachen, und als Signale, die auf Veränderungen anderer Umweltfaktoren hinweisen.

In diesem Fall ist es möglich, die allgemeine Natur der Auswirkungen von Umweltfaktoren auf einen lebenden Organismus festzustellen.

Jeder Organismus verfügt über spezifische Anpassungen an Umweltfaktoren und existiert nur innerhalb bestimmter Grenzen seiner Variabilität sicher. Das günstigste Niveau des Faktors für das Leben wird als optimal bezeichnet.

Bei kleinen Werten oder bei übermäßiger Exposition gegenüber dem Faktor sinkt die Vitalaktivität von Organismen stark (spürbar gehemmt). Der Wirkungsbereich eines Umweltfaktors (der Toleranzbereich) wird durch die den Extremwerten dieses Faktors entsprechenden Minimal- und Maximalpunkte begrenzt, bei denen die Existenz des Organismus möglich ist.

Das obere Niveau des Faktors, ab dem die lebenswichtige Aktivität von Organismen unmöglich wird, wird als Maximum und das untere Niveau als Minimum bezeichnet (Abb.). Natürlich zeichnet sich jeder Organismus durch eigene Maxima, Optimum und Minima der Umweltfaktoren aus. Beispielsweise kann eine Stubenfliege Temperaturschwankungen von 7 bis 50 °C aushalten, der menschliche Spulwurm lebt jedoch nur bei menschlicher Körpertemperatur.

Die optimalen, minimalen und maximalen Punkte bilden drei Kardinalpunkte, die die Fähigkeit des Körpers bestimmen, auf einen bestimmten Faktor zu reagieren. Die Extrempunkte der Kurve, die den Zustand der Unterdrückung bei einem Mangel oder Überschuss eines Faktors ausdrücken, werden Pessimumbereiche genannt; sie entsprechen den Pessimalwerten des Faktors. In der Nähe der kritischen Punkte gibt es subletale Werte des Faktors und außerhalb der Toleranzzone gibt es tödliche Zonen des Faktors.

Umweltbedingungen, unter denen ein Faktor oder deren Kombination über die Komfortzone hinausgeht und eine deprimierende Wirkung hat, werden in der Ökologie oft als extrem, grenzwertig (extrem, schwierig) bezeichnet. Sie charakterisieren nicht nur Umweltsituationen (Temperatur, Salzgehalt), sondern auch Lebensräume, in denen die Bedingungen für Pflanzen und Tiere nahe an der Existenzgrenze liegen.

Jeder lebende Organismus wird gleichzeitig von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, von denen jedoch nur einer einschränkend ist. Ein Faktor, der den Rahmen für die Existenz eines Organismus, einer Art oder einer Gemeinschaft festlegt, wird als limitierend (limitierend) bezeichnet. Beispielsweise wird die Verbreitung vieler Tiere und Pflanzen im Norden durch mangelnde Wärme eingeschränkt, während im Süden für dieselbe Art der limitierende Faktor ein Mangel an Feuchtigkeit oder notwendiger Nahrung sein kann. Die Grenzen der körperlichen Belastbarkeit im Verhältnis zum limitierenden Faktor hängen jedoch von der Höhe anderer Faktoren ab.

Das Leben einiger Organismen erfordert Bedingungen, die durch enge Grenzen begrenzt sind, das heißt, der optimale Bereich ist für die Art nicht konstant. Die optimale Wirkung des Faktors ist bei verschiedenen Arten unterschiedlich. Die Spannweite der Kurve, also der Abstand zwischen den Schwellenpunkten, zeigt den Einflussbereich des Umweltfaktors auf den Körper (Abb. 104). Unter Bedingungen nahe der Schwellenwirkung des Faktors fühlen sich Organismen deprimiert; Sie können existieren, erreichen aber nicht ihre volle Entwicklung. Die Pflanzen tragen normalerweise keine Früchte. Bei Tieren hingegen beschleunigt sich die Pubertät.

Die Größe des Wirkungsbereichs des Faktors und insbesondere der optimalen Zone ermöglicht es, die Ausdauer von Organismen in Bezug auf ein bestimmtes Element der Umwelt zu beurteilen und zeigt ihre ökologische Amplitude an. In diesem Zusammenhang werden Organismen, die unter ziemlich unterschiedlichen Umweltbedingungen leben können, Zvrybionten (von griechisch „Euros“ – breit) genannt. Ein Braunbär beispielsweise lebt in kalten und warmen Klimazonen, in trockenen und feuchten Gebieten und frisst eine Vielzahl pflanzlicher und tierischer Nahrung.

In Bezug auf private Umweltfaktoren wird ein Begriff verwendet, der mit demselben Präfix beginnt. Beispielsweise werden Tiere, die in einem breiten Temperaturbereich leben können, als eurythermisch bezeichnet, während Organismen, die nur in einem engen Temperaturbereich leben können, als stenotherm bezeichnet werden. Nach dem gleichen Prinzip kann ein Organismus je nach seiner Reaktion auf Feuchtigkeitsschwankungen Euryhydrid oder Stenohydrid sein; Euryhalin oder Stenohalin – je nach Verträglichkeit unterschiedlicher Salzgehalte usw.

Es gibt auch die Konzepte der ökologischen Valenz, die die Fähigkeit eines Organismus darstellt, in einer Vielzahl von Umgebungen zu leben, und der ökologischen Amplitude, die die Breite des Bereichs eines Faktors oder die Breite der optimalen Zone widerspiegelt.

Die quantitativen Muster der Reaktion von Organismen auf die Einwirkung eines Umweltfaktors unterscheiden sich entsprechend ihren Lebensbedingungen. Stenobiontizität oder Eurybiontizität charakterisieren nicht die Spezifität einer Art in Bezug auf einen Umweltfaktor. Beispielsweise sind einige Tiere auf einen engen Temperaturbereich beschränkt (d. h. stenotherm) und können gleichzeitig in einem weiten Bereich des Salzgehalts der Umgebung (Euryhalin) existieren.

Umweltfaktoren beeinflussen einen lebenden Organismus gleichzeitig und gemeinsam, und die Wirkung eines von ihnen hängt in gewissem Maße vom quantitativen Ausdruck anderer Faktoren ab – Licht, Feuchtigkeit, Temperatur, umgebende Organismen usw. Dieses Muster wird als Wechselwirkung von Faktoren bezeichnet. Manchmal wird der Mangel an einem Faktor teilweise durch die erhöhte Aktivität eines anderen ausgeglichen; Es zeigt sich eine teilweise Substituierbarkeit der Auswirkungen von Umweltfaktoren. Gleichzeitig kann keiner der für den Körper notwendigen Faktoren vollständig durch einen anderen ersetzt werden. Phototrophe Pflanzen können ohne Licht unter optimalen Temperatur- und Ernährungsbedingungen nicht wachsen. Wenn also der Wert mindestens eines der notwendigen Faktoren den Toleranzbereich überschreitet (unter das Minimum oder über das Maximum), wird die Existenz des Organismus unmöglich.

Umweltfaktoren, die unter bestimmten Bedingungen einen pessimalen Wert haben, d. h. solche, die am weitesten vom Optimum entfernt sind, erschweren insbesondere die Möglichkeit, dass die Arten trotz der optimalen Kombination anderer Bedingungen unter diesen Bedingungen existieren. Diese Abhängigkeit wird als Gesetz der limitierenden Faktoren bezeichnet. Solche vom Optimum abweichenden Faktoren erlangen im Leben einer Art oder einzelner Individuen eine überragende Bedeutung und bestimmen deren geografische Verbreitung.

Die Identifizierung limitierender Faktoren ist in der landwirtschaftlichen Praxis sehr wichtig, um die ökologische Wertigkeit festzustellen, insbesondere in den anfälligsten (kritischsten) Phasen der Ontogenese von Tieren und Pflanzen.

Aus ökologischer Sicht Mittwoch - Dies sind natürliche Körper und Phänomene, mit denen der Organismus in direkter oder indirekter Beziehung steht. Die einen Organismus umgebende Umgebung zeichnet sich durch eine enorme Vielfalt aus, die aus vielen zeitlich und räumlich dynamischen Elementen, Phänomenen und Bedingungen besteht, die als betrachtet werden Faktoren .

Umweltfaktor - das ist irgendein Umweltbedingung, die in der Lage sind, zumindest während einer Phase ihrer individuellen Entwicklung einen direkten oder indirekten Einfluss auf lebende Organismen auszuüben. Auf den Umweltfaktor wiederum reagiert der Körper mit spezifischen Anpassungsreaktionen.

Auf diese Weise, Umweltfaktoren- Dies sind alles Elemente der natürlichen Umwelt, die die Existenz und Entwicklung von Organismen beeinflussen und auf die Lebewesen mit Anpassungsreaktionen reagieren (über die Anpassungsfähigkeit hinaus tritt der Tod ein).

Es ist zu beachten, dass Umweltfaktoren in der Natur auf komplexe Weise wirken. Dies ist besonders wichtig bei der Beurteilung der Auswirkungen chemischer Schadstoffe. In diesem Fall verändert der „gesamte“ Effekt, wenn die negative Wirkung einer Substanz die negative Wirkung anderer Substanzen überlagert und dazu noch der Einfluss einer Stresssituation, Lärm und verschiedener physikalischer Felder hinzukommt, die MPC-Werte erheblich ​​in Nachschlagewerken angegeben. Dieser Effekt wird als synergistisch bezeichnet.

Das wichtigste Konzept ist Begrenzungsfaktor, das heißt, einer, dessen Niveau (Dosis) sich der Grenze der körperlichen Belastbarkeit nähert, dessen Konzentration niedriger oder höher als optimal ist. Dieses Konzept wird durch Liebigs Minimumgesetze (1840) und Shelfords Toleranzgesetze (1913) definiert. Die häufigsten limitierenden Faktoren sind Temperatur, Licht, Nährstoffe, Strömungen und Druck in der Umgebung, Brände usw.

Die häufigsten Organismen sind solche mit einer breiten Toleranz gegenüber allen Umweltfaktoren. Die höchste Toleranz ist für Bakterien und Blaualgen charakteristisch, die in einem weiten Bereich von Temperaturen, Strahlung, Salzgehalt, pH-Wert usw. überleben.

Ökologische Studien zur Bestimmung des Einflusses von Umweltfaktoren auf die Existenz und Entwicklung bestimmter Arten von Organismen sowie die Beziehung des Organismus zur Umwelt sind Gegenstand der Wissenschaft Autökologie . Der Zweig der Ökologie wird als Zweig der Ökologie bezeichnet, der die Assoziationen von Populationen verschiedener Pflanzen-, Tier- und Mikroorganismenarten (Biozönosen), die Art und Weise ihrer Entstehung und Interaktion mit der Umwelt untersucht Synökologie . Innerhalb der Grenzen der Synökologie gibt es Phytozönologie oder Geobotanik (Untersuchungsgegenstand sind Pflanzengruppierungen) und Biozönologie (Tiergruppierungen).

Somit ist der Begriff eines Umweltfaktors einer der allgemeinsten und äußerst weit gefassten Begriffe der Ökologie. Dementsprechend erweist sich die Aufgabe, Umweltfaktoren zu klassifizieren, als sehr schwierig, so dass es noch keine allgemein akzeptierte Lösung gibt. Gleichzeitig besteht Einigkeit darüber, ob es sinnvoll ist, bestimmte Merkmale bei der Klassifizierung von Umweltfaktoren heranzuziehen.

Traditionell wurden drei Gruppen von Umweltfaktoren identifiziert:

1) abiotisch (anorganische Bedingungen – chemisch und physikalisch, wie z. B. die Zusammensetzung von Luft, Wasser, Boden, Temperatur, Licht, Feuchtigkeit, Strahlung, Druck usw.);

2) biotisch (Formen der Interaktion zwischen Organismen);

3) anthropogen (Formen menschlicher Aktivität).

Heute gibt es zehn Gruppen von Umweltfaktoren (die Gesamtzahl beträgt etwa sechzig), zusammengefasst in einer speziellen Klassifizierung:

nach Zeit - Zeitfaktoren (evolutionär, historisch, aktiv), Periodizität (periodisch und nichtperiodisch), primär und sekundär;

nach Herkunft (Weltraum, abiotisch, biotisch, natürlich, technogen, anthropogen);

nach Herkunftsumgebung (Atmosphäre, Wasser, Geomorphologie, Ökosystem);

von Natur aus (informativ, physikalisch, chemisch, energetisch, biogen, komplex, klimatisch);

nach Einflussobjekt (Individuum, Gruppe, Art, sozial);

nach Grad des Einflusses (tödlich, extrem, einschränkend, störend, mutagen, teratogen);

je nach Wirkungsbedingungen (dichteabhängig oder unabhängig);

je nach Wirkungsspektrum (selektive oder allgemeine Wirkung).

Zunächst werden Umweltfaktoren unterteilt extern (exogen oder entopisch) Und intern (endogen) in Bezug auf ein bestimmtes Ökosystem.

ZU extern Dazu gehören Faktoren, deren Wirkung in gewissem Maße die im Ökosystem auftretenden Veränderungen bestimmt, die jedoch selbst praktisch keinen umgekehrten Einfluss erfahren. Dies sind Sonneneinstrahlung, Niederschlagsintensität, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Strömungsgeschwindigkeit usw.

Im Gegensatz zu ihnen interne Faktoren korrelieren mit den Eigenschaften des Ökosystems selbst (oder seiner einzelnen Komponenten) und bilden tatsächlich dessen Zusammensetzung. Dies sind die Anzahl und Biomasse der Populationen, Reserven verschiedener Stoffe, Eigenschaften der Bodenschicht aus Luft, Wasser oder Bodenmasse usw.

Das zweite gängige Klassifizierungsprinzip ist die Einteilung der Faktoren in biotisch Und abiotisch . Die erste umfasst verschiedene Variablen, die die Eigenschaften lebender Materie charakterisieren, und die zweite umfasst die nicht lebenden Komponenten des Ökosystems und seiner äußeren Umgebung. Die Einteilung der Faktoren in endogen – exogen und biotisch – abiotisch stimmt nicht überein. Insbesondere gibt es sowohl exogene biotische Faktoren, beispielsweise die Intensität der Einbringung von Samen einer bestimmten Art in das Ökosystem von außen, als auch endogene abiotische Faktoren, beispielsweise die Konzentration von O 2 oder CO 2 in der Bodenschicht Luft oder Wasser.

Die Klassifizierung der Faktoren nach die allgemeine Natur ihrer Herkunft oder Objekt der Einflussnahme. Zu den exogenen Faktoren zählen beispielsweise meteorologische (klimatische), geologische, hydrologische, migrationsbezogene (biogeografische), anthropogene Faktoren und zu den endogenen Faktoren mikrometeorologische (bioklimatische), bodenbezogene (edaphische), wasserbezogene und biotische Faktoren.

Ein wichtiger Klassifizierungsindikator ist Natur der Dynamik Umweltfaktoren, insbesondere das Vorhandensein oder Fehlen ihrer Häufigkeit (täglich, lunar, saisonal, mehrjährig). Dies liegt daran, dass die Anpassungsreaktionen von Organismen auf bestimmte Umweltfaktoren durch den Grad der Konstanz des Einflusses dieser Faktoren, also deren Häufigkeit, bestimmt werden.

Biologe A.S. Monchadsky (1958) unterschied primäre periodische Faktoren, sekundäre periodische Faktoren und nichtperiodische Faktoren.

ZU primäre periodische Faktoren Dazu gehören vor allem Phänomene, die mit der Erdrotation zusammenhängen: der Wechsel der Jahreszeiten, tägliche Veränderungen der Beleuchtung, Gezeitenphänomene usw. Diese Faktoren, die durch regelmäßige Periodizität gekennzeichnet sind, wirkten bereits vor der Entstehung des Lebens auf der Erde, und neu entstehende Lebewesen mussten sich sofort an sie anpassen.

Sekundäre periodische Faktoren Folge primärer periodischer Ereignisse: zum Beispiel Feuchtigkeit, Temperatur, Niederschlag, Dynamik der Pflanzennahrung, Gehalt an gelösten Gasen im Wasser usw.

ZU Nicht periodisch Dazu gehören Faktoren, die nicht die richtige Periodizität oder Zyklizität aufweisen. Dies sind Bodenfaktoren und verschiedene Arten von Naturphänomenen. Anthropogene Einflüsse auf die Umwelt sind häufig nichtperiodische Faktoren, die plötzlich und unregelmäßig auftreten können. Da die Dynamik natürlicher periodischer Faktoren eine der treibenden Kräfte der natürlichen Selektion und Evolution ist, haben lebende Organismen in der Regel keine Zeit, adaptive Reaktionen zu entwickeln, beispielsweise auf eine starke Änderung des Gehalts bestimmter Verunreinigungen in der Umfeld.

Eine besondere Rolle unter den Umweltfaktoren kommt dabei zu summativ (additive) Faktoren, die die Anzahl, Biomasse oder Populationsdichte von Organismen sowie Reserven oder Konzentrationen verschiedener Formen von Materie und Energie charakterisieren und deren zeitliche Veränderungen den Naturschutzgesetzen unterliegen. Solche Faktoren werden genannt Ressourcen . Sie sprechen zum Beispiel über die Ressourcen Wärme, Feuchtigkeit, organische und mineralische Lebensmittel usw. Im Gegensatz dazu werden Faktoren wie Intensität und spektrale Zusammensetzung der Strahlung, Lärmpegel, Redoxpotential, Wind- oder Strömungsgeschwindigkeit, Größe und Form von Nahrungsmitteln usw., die einen großen Einfluss auf Organismen haben, nicht als Ressourcen eingestuft, d. h. .To. Für sie gelten keine Naturschutzgesetze.

Die Zahl möglicher Umweltfaktoren scheint potenziell unbegrenzt. Hinsichtlich des Ausmaßes der Auswirkungen auf Organismen sind sie jedoch bei weitem nicht gleichwertig, weshalb in Ökosystemen unterschiedlicher Art einige Faktoren als die bedeutendsten hervorstechen bzw Imperativ . Zu den exogenen Faktoren zählen in terrestrischen Ökosystemen meist die Intensität der Sonneneinstrahlung, die Lufttemperatur und -feuchtigkeit, die Intensität des Niederschlags, die Windgeschwindigkeit, die Geschwindigkeit der Einschleppung von Sporen, Samen und anderen Embryonen oder der Zustrom erwachsener Tiere aus anderen Ökosystemen sowie alle Arten von Formen anthropogener Einflüsse. Endogene zwingende Faktoren in terrestrischen Ökosystemen sind die folgenden:

1) mikrometeorologisch – Beleuchtung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Bodenluftschicht, der Gehalt an CO 2 und O 2 darin;

2) Boden – Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bodenbelüftung, physikalische und mechanische Eigenschaften, chemische Zusammensetzung, Humusgehalt, Verfügbarkeit mineralischer Nährstoffe, Redoxpotential;

3) biotisch – Populationsdichte verschiedener Arten, ihre Alters- und Geschlechtszusammensetzung, morphologische, physiologische und Verhaltensmerkmale.

Umweltfaktoren- Eigenschaften des Lebensraums, die irgendeine Auswirkung auf den Körper haben. Zum Beispiel das Vorhandensein von Mineralien, Sauerstoffzugang, Bodenfeuchtigkeit, Bodentemperatur, Bodenlockerheit. Indifferente Elemente der Umwelt, beispielsweise Inertgase, sind keine Umweltfaktoren.

Modi

Aufgrund der Art der Wirkung

• Direktes Handeln
• Indirekt wirkend
• Bedingt gültig- Einfluss von Ökosystemelementen (Biogeozänose), der durch die Wirkung anderer Umweltfaktoren verstärkt oder abgeschwächt wird

Nach Herkunft

• Abiotisch- Faktoren unbelebter Natur:
  • klimatisch
  • edaphisch (edaphogen)
  • orographisch
  • chemisch
  • körperlich: Lärm, Magnetfelder, Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, Radioaktivität, Intensität der Sonnenstrahlung ***** hydrographisch: Wasserdichte, Strömung, Transparenz usw.
    • pyrogen: Brandfaktoren[ Quelle nicht angegeben 824 Tage] (Odum, 1975, 1986)
• Biotisch
  • phytogen- Einfluss von Pflanzen
  • mykogen- Einfluss von Pilzen
  • zoogen- Einfluss von Tieren
  • mikrobiogen- Einfluss von Mikroorganismen
• Anthropogener (anthropischer) Faktor:
  • Im Jahr 1912 gründete der russische Wissenschaftler Prof. G. F. Morozov definierte in seinem Buch „The Study of Forests“ den menschlichen Einfluss auf die Natur als einen separaten Umweltfaktor und unterteilte ihn entsprechend der Art des Einflusses auf die natürliche Umwelt in direkte, indirekte und bedingte anthropogene Auswirkungen [Morozov, 1949].
  • Direkte anthropogene Auswirkungen– direkter menschlicher Einfluss auf die Bestandteile des Ökosystems (Biogeozänose). Dazu gehört das Sammeln von Beeren, Pilzen, das Fällen von Bäumen usw.
  • Indirekte anthropogene Auswirkungen– Menschlicher Einfluss durch die Zwischenebene. Dies sind Veränderungen des Grundwasserspiegels, Veränderungen der Temperaturbedingungen, Strahlenbelastung usw.
  • Bedingter anthropogener Einfluss– ist der Einfluss biotischer und abiotischer Faktoren, der durch menschlichen Einfluss verstärkt oder abgeschwächt wird.
  • Im Jahr 1981 wurde die Definition „Anthropogener Faktor [anthropogener Einfluss] ist jede Auswirkung auf die Umwelt [natürliche] Umwelt, die sowohl mit bewusster als auch unbewusster menschlicher Aktivität verbunden ist und zu quantitativen und qualitativen Veränderungen ihrer Komponenten führt“ [Popa, 1981].
  • Im Jahr 2011 wurde eine am Beispiel der Laubwälder der Steppenzone entwickelte Skala der anthropogenen Abweichung von Biogeozänosen (Ökosystemen) veröffentlicht, die 12 Stadien der Zerstörung der natürlichen Umwelt durch den Menschen aus dem Zustand bedingt ungestörter Ökosysteme umfasst bis hin zum vollständigen Verlust lebenswichtiger Funktionen durch Biogeozänosen [Popa, 2011].

Durch Ausgaben

• Ressourcen
• Bedingungen

Nach Richtung

• Vektorisiert
• Mehrjährig-zyklisch

• Monodominanz
• Synergie
• Antagonismus
• Provokation

extreme Werte

Lebenskurve einer mehrjährigen Pflanze. Einjährige Pflanzen können nicht in einen Ruhezustand verfallen und ihr Lebensbereich fällt mit dem Lebensbereich zusammen.

Plastik

Lebenskurve Punkte Und Zonen:

• Himmelsrichtungen:
  • Punkte Minimum Und maximal
  • Punkt Optimum
• Zonen:
  • Zone Optimum
  • Zonen Pessimum
  • Zone lebenswichtige Aktivität
  • Zonen Frieden
  • Zone Leben

Reaktionsnorm

Fülle oder Häufigkeit des Auftretens

Literaturverzeichnis

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• Popa Yu.N. Wiederherstellung von Biogeozänosen in anthropogen veränderten Ökotopen in der Steppenzone: Monographie. bearbeitet von Mitgliedskorr. NAS der Ukraine, Doktor der Biologie. Wissenschaften, Prof. A. P. Travleeva; Nationale Luftfahrtuniversität. - Kiew: Ukrainischer Bestseller, 2011. - 437 S.

Umweltfaktoren

Anpassung von Organismen an die Umwelt

Grundlegende Lebensumgebungen

Umweltfaktoren

Organismus und Umwelt

Vorlesung 6. Grundlagen der Autökologie. Organismus und Umwelt

Die Autökologie untersucht die Beziehung zwischen Vertretern einer Art und ihrer Umwelt. Basierend auf der Untersuchung der Anpassungsprozesse von Arten an die Umwelt (faktorielle Ökologie). Die Humanökologie untersucht auch den Einfluss (Normalisierung) von Umweltfaktoren und deren extreme Auswirkungen auf den Körper.

Die lebende Welt um uns herum besteht aus Organismen, die sich ständig vermehren. Eine Blattlaus kann im Sommer mehr als 300 Millionen Nachkommen hinterlassen. Die Fähigkeit zur unbegrenzten Reproduktion ist inhärent. Es gibt jedoch kein unbegrenztes zahlenmäßiges Wachstum; der Hauptbegrenzer ist der Mangel an Ressourcen. Für Pflanzen - Mineralsalze, Kohlendioxid, Wasser, Licht. Für Tiere - Nahrung, Wasser. Reserven dieser Ressourcen hemmen die Fortpflanzung. Der zweite Begrenzer ist der Einfluss verschiedener ungünstiger Bedingungen, die Wachstum und Fortpflanzung verlangsamen. Das Pflanzenwachstum hängt vom Wetter ab. Die Fortpflanzung von Wasserlebewesen wird durch den geringen Sauerstoffgehalt im Wasser gehemmt. Darüber hinaus kommt es zur Ausscheidung und zum Tod bereits erzeugter Embryonen oder junger Individuen. Beispielsweise keimen nicht alle Eicheln. Eine hohe Fruchtbarkeit zeichnet sich durch Arten aus, bei denen der Tod von Individuen in der Natur sehr hoch ist.

Der Körper, der das Bedürfnis nach Energie- und Informationszufluss verspürt, ist vollständig von der Umwelt abhängig

Gesetz – Die Ergebnisse der Entwicklung eines Organismus werden durch das Verhältnis seiner inneren Eigenschaften und der Eigenschaften der Umgebung, in der er sich befindet, bestimmt.

Eine evolutionäre Anpassung von Organismen an Umweltbedingungen, die sich in Veränderungen ihrer äußeren und inneren Eigenschaften äußert – Anpassung. Das Prinzip von Le Chatelier: „Die Entwicklung jedes Systems geht in die Richtung, potenzielle Gefahren zu reduzieren.“ Nach diesem Prinzip trägt die Evolution eines Organismus zu seiner Anpassung an sich ändernde äußere Einflüsse bei.

Umweltfaktoren– Dabei handelt es sich um bestimmte Bedingungen und Elemente der Umwelt, die eine spezifische Wirkung auf den Körper haben.

Umweltfaktoren: 1- abiotisch. 2 – biotisch. 3- anthropogen.

Abiotischen Faktoren– eine Reihe von Faktoren in der anorganischen Umwelt, die das Leben und die Verbreitung von Tieren und Pflanzen beeinflussen

Abiotischen Faktoren

physikalisch-chemisch edaphisch (Boden)

Biotische Faktoren– die Gesamtheit der Einflüsse der Lebenstätigkeit einiger Organismen auf die Lebenstätigkeit anderer sowie auf die unbelebte Umwelt

Biotische Faktoren

intraspezifischer interspezifischer Einfluss auf

Wechselwirkungen Wechselwirkungen abiotische Faktoren

(Commonwealth)

Kommensalismus

(man profitiert)

Amensalismus

(Eine Art hemmt das Wachstum einer anderen)

Anthropogene Faktoren– Vom Menschen verursachte und die Umwelt beeinflussende Faktoren (Verschmutzung, Bodenerosion, Waldzerstörung usw.)

Die allgemeine Art der Wirkung von Umweltfaktoren.

Im Lebensprozess basiert die Interaktion von Organismen mit ihrem Lebensraum und seinen Bestandteilen untereinander auf der Übertragung von Massenströmen von Materie und ihren Verbindungen, Energien aller Art und Informationen zwischen Elementen des Systems. In Übereinstimmung mit dem Gesetz zur Erhaltung des Lebens von Yu. N. Kurazhkovsky: „Leben kann nur im Prozess der Bewegung von Materie-, Energie- und Informationsflüssen durch einen lebenden Körper existieren.“

Die Interaktion eines Organismus mit seiner Umwelt unterliegt den folgenden Gesetzmäßigkeiten. Hauptgesetz optimal (Toleranz). Liebigs Gesetz Dies drückt sich darin aus, dass jeder Umweltfaktor in bestimmten Grenzen einen positiven Einfluss auf den Körper hat. Bei einer Abweichung von diesen Grenzwerten ändert sich das Vorzeichen der Wirkung ins Gegenteil. So vertragen Tiere beispielsweise Hitze und starken Frost nicht gut; Dürre und starke Regenfälle wirken sich negativ auf die Ernte aus. Die optimalen Kurven für jeden Faktor werden für verschiedene Arten nicht übereinstimmen. Kamele und Springmäuse vertragen die Bedingungen der nördlichen Wüsten nicht, und Rentiere und Lemminge vertragen die heißen südlichen Wüsten nicht. Eine Reihe von Arten können in einem engen Bereich des Optimums leben, während andere in einem weiten Bereich leben können. Die Impatiens-Pflanze stirbt, wenn die Luft nicht feucht ist; das Federgras stirbt auch bei Trockenheit nicht ab. Das Optimum und die Grenzen der Ausdauer sind nicht während des gesamten Lebens des Organismus konstant. Das Optimum kann verschoben werden (Temperaturhärtung).

Gemäß der Regel des Optimums für einen Organismus gibt es einen Bereich des günstigsten (optimalen) Faktorwerts. Jenseits des Optimums gibt es Zonen der Unterdrückung, die zu kritischen Punkten werden. Für einige Organismen weist die optimale Zone eine große Bandbreite auf. Sie heißen - Eurybionten(Griechisch: weit, Leben). Organismen mit einem engen Verbreitungsgebiet – Stenobionten(eng).

Der Bereich der Faktorwerte (zwischen kritischen Punkten) wird aufgerufen ökologische Wertigkeit. Synonym für Wertigkeit Toleranz.( Lat-Toleranz - Geduld) oder Plastizität (Variabilität). Wenn die Umgebung relativ konstant und wenig variabel ist, gibt es mehr Stenobionten darin (z. B. in einer aquatischen Umgebung). Wenn die Umgebung dynamisch ist, zum Beispiel Wasser-Luft, haben Eurybionten darin eine größere Überlebenschance. Die optimale Zone und die ökologische Wertigkeit sind bei Warmblütern breiter.

Einfluss des Temperaturfaktors. Liegt der Toleranzbereich in einem weiten Bereich (-5; +25), so nennt man solche Organismen eurythermisch, bei engem Bereich stenothermisch. Möglicherweise Euryhalin (Salzgehalt)

Reis. 1. Abhängigkeit des Lebenspotenzials von der Intensität des Impact-Faktors

1. – Zone des Optimums (Komfort);

2. – Zone der zulässigen Lebensaktivität;

3. – Zone der Unterdrückung;

4. – Todeszone.

Toleranz – die Fähigkeit des Körpers, die negativen Auswirkungen des einen oder anderen Umweltfaktors zu tolerieren.

Optimale Zone mit einem Komfortpunkt (dem Punkt des Maximums – Lebenspotential) – dem Bereich der optimalen Lebensaktivität.

Zonen zulässiger Lebensaktivität – Die Werte der zulässigen Werte des Impact-Faktors liegen im Bereich der normalen Lebensaktivität.

Zonen der Unterdrückung – Zonen mit großen Abweichungen des Faktors vom Optimum, in denen der Körper eine Unterdrückung lebenswichtiger Funktionen erfährt.

Todeszone – Die Toleranzgrenzen für den Einflussfaktor stimmen mit den Werten des Minimums und Maximums des Faktors überein, jenseits derer die Existenz des Organismus nicht möglich ist.

Es muss berücksichtigt werden, dass einige Faktoren die Wirkung anderer verstärken oder abschwächen können. Überschüssige Hitze kann durch niedrige Luftfeuchtigkeit gemildert werden. . Das Gesetz der Unabhängigkeit der Faktoren von V. R. Williams: „Lebensbedingungen sind gleichwertig, keiner der Lebensfaktoren kann durch einen anderen ersetzt werden“

2. Hauptsatz – limitierender Faktor. Der wichtigste Faktor ist derjenige, der am stärksten von den optimalen Werten abweicht. Ein Faktor, der im Mangel oder Überschuss (in der Nähe kritischer Punkte) vorliegt, wirkt sich negativ auf den Körper aus. Begrenzende Faktoren bestimmen die Grenzen der Artenverteilung – Verbreitungsgebiet. Die Produktivität von Organismen und Gemeinschaften hängt von ihnen ab.

Limitierende Faktorregel in der Agronomie. Fehlen dem Boden Mineralsalze (50 % Phosphor, 20 % Kalzium), fällt die Ernte fünfmal geringer aus. Wenn man Kalzium hinzufügt, beträgt die Ausbeute 59 %.

Menschliche Aktivitäten verstoßen oft gegen alle Wirkungsgesetze von Faktoren – Zerstörung von Lebensräumen, Störung der Wasser- und Mineralernährung.

Das Gesetz des optimalen und limitierenden Faktors kann in einem Gesetz ausgedrückt werden V. Shelfords Toleranzgesetz:„Der begrenzende Faktor für den Wohlstand einer Population (Organismus) kann entweder eine minimale oder maximale Umweltbelastung sein, und der Bereich dazwischen bestimmt die Ausdauer (Toleranzgrenze) des Organismus gegenüber einem bestimmten Faktor.“

Umweltfaktoren sind:

Umweltfaktoren

Umweltfaktoren- Eigenschaften des Lebensraums, die irgendeine Auswirkung auf den Körper haben. Indifferente Elemente der Umwelt, beispielsweise Inertgase, sind keine Umweltfaktoren.

Umweltfaktoren weisen erhebliche zeitliche und räumliche Schwankungen auf. Beispielsweise schwankt die Temperatur an der Landoberfläche stark, am Meeresboden oder tief in Höhlen ist sie jedoch nahezu konstant.

Derselbe Umweltfaktor hat im Leben zusammenlebender Organismen unterschiedliche Bedeutung. Beispielsweise spielt der Salzhaushalt des Bodens eine primäre Rolle für die Mineralernährung von Pflanzen, ist für die meisten Landtiere jedoch gleichgültig. Die Intensität der Beleuchtung und die spektrale Zusammensetzung des Lichts sind im Leben phototropher Organismen (die meisten Pflanzen und photosynthetischen Bakterien) äußerst wichtig, und im Leben heterotropher Organismen (Pilze, Tiere, ein erheblicher Teil der Mikroorganismen) hat Licht keine Bedeutung spürbare Auswirkung auf die Lebensaktivität.

Umweltfaktoren können als Reizstoffe wirken, die adaptive Veränderungen der physiologischen Funktionen verursachen; als Begrenzer, die es bestimmten Organismen unmöglich machen, unter bestimmten Bedingungen zu existieren; als Modifikatoren, die morphoanatomische und physiologische Veränderungen in Organismen bestimmen.

Organismen werden nicht durch statische, unveränderliche Faktoren beeinflusst, sondern durch ihre Modi- Abfolge von Änderungen über einen bestimmten Zeitraum.

Klassifizierungen von Umweltfaktoren

Aufgrund der Art der Wirkung

• Direktes Handeln- wirkt sich direkt auf den Körper aus, hauptsächlich auf den Stoffwechsel
• Indirekt wirkend- indirekt wirkend, durch Veränderungen direkt wirkender Faktoren (Relief, Exposition, Höhe usw.)

Nach Herkunft

• Abiotisch- Faktoren unbelebter Natur:
  • klimatisch: Jahressumme der Temperaturen, durchschnittliche Jahrestemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck
  • edaphisch (edaphogen): mechanische Bodenzusammensetzung, Bodenatmungsfähigkeit, Bodensäuregehalt, chemische Bodenzusammensetzung
  • orographisch: Relief, Höhe, Steilheit und Hangneigung
  • chemisch: Gaszusammensetzung der Luft, Salzzusammensetzung des Wassers, Konzentration, Säuregehalt
  • körperlich: Lärm, Magnetfelder, Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität, Radioaktivität, Intensität der Sonnenstrahlung
• Biotisch- im Zusammenhang mit den Aktivitäten lebender Organismen:
  • phytogen- Einfluss von Pflanzen
  • mykogen- Einfluss von Pilzen
  • zoogen- Einfluss von Tieren
  • mikrobiogen- Einfluss von Mikroorganismen
• :
  • körperlich: Nutzung der Kernenergie, Reisen in Zügen und Flugzeugen, Einfluss von Lärm und Vibrationen
  • chemisch: Einsatz von Mineraldüngern und Pestiziden, Verschmutzung der Erdhüllen durch Industrie- und Verkehrsabfälle
  • biologisch: Lebensmittel; Organismen, für die der Mensch Lebensraum oder Nahrungsquelle sein kann
  • Sozial- im Zusammenhang mit Beziehungen zwischen Menschen und dem Leben in der Gesellschaft

Durch Ausgaben

• Ressourcen- Elemente der Umwelt, die der Körper verbraucht und deren Versorgung in der Umwelt verringert (Wasser, CO 2, O 2, Licht)
• Bedingungen- Umweltelemente, die der Körper nicht aufnimmt (Temperatur, Luftbewegung, Bodensäuregehalt)

Nach Richtung

• Vektorisiert- Richtungswechselfaktoren: Staunässe, Bodenversalzung
• Mehrjährig-zyklisch- mit abwechselnden mehrjährigen Perioden der Verstärkung und Abschwächung des Faktors, beispielsweise Klimawandel im Zusammenhang mit dem 11-jährigen Sonnenzyklus
• Oszillierend (Impuls, Fluktuation)- Schwankungen in beide Richtungen ab einem bestimmten Durchschnittswert (Tagesschwankungen der Lufttemperatur, Veränderungen des durchschnittlichen monatlichen Niederschlags über das ganze Jahr hinweg)

Die Wirkung von Umweltfaktoren auf den Körper

Umweltfaktoren wirken nicht einzeln, sondern in Kombination auf den Körper; dementsprechend ist jede Reaktion des Körpers multifaktoriell bedingt. Gleichzeitig ist der integrale Einfluss von Faktoren nicht gleich der Summe der Einflüsse einzelner Faktoren, da zwischen ihnen verschiedene Arten von Wechselwirkungen auftreten, die sich in vier Haupttypen einteilen lassen:

• Monodominanz- Einer der Faktoren unterdrückt die Wirkung der anderen und sein Ausmaß ist für den Körper von entscheidender Bedeutung. Somit verhindert das völlige Fehlen oder Vorhandensein von mineralischen Nährstoffen im Boden bei starkem Mangel oder Überschuss die normale Aufnahme anderer Elemente durch Pflanzen.
• Synergie- gegenseitige Verstärkung mehrerer Faktoren durch positives Feedback. Beispielsweise verbessern Bodenfeuchtigkeit, Nitratgehalt und Beleuchtung zwar die Bereitstellung eines dieser Faktoren, verstärken jedoch die Wirkung der anderen beiden.
• Antagonismus- gegenseitige Unterdrückung mehrerer Faktoren aufgrund negativer Rückkopplungen: Eine Zunahme der Heuschreckenpopulation trägt zu einer Verringerung der Nahrungsressourcen bei und ihre Population nimmt ab.
• Provokation- eine Kombination aus positiven und negativen Einflüssen auf den Körper, wobei der Einfluss des letzteren durch den Einfluss des ersteren verstärkt wird. Je früher also das Tauwetter eintritt, desto stärker leiden die Pflanzen unter Folgefrösten.

Der Einfluss von Faktoren hängt auch von der Art und dem aktuellen Zustand des Organismus ab, daher haben sie unterschiedliche Auswirkungen auf verschiedene Arten und auf einen Organismus in verschiedenen Stadien der Ontogenese: niedrige Luftfeuchtigkeit ist schädlich für Hydrophyten, aber harmlos für Xerophyten; Niedrige Temperaturen werden von ausgewachsenen Nadelbäumen der gemäßigten Zone problemlos vertragen, sind für junge Pflanzen jedoch gefährlich.

Faktoren können sich teilweise gegenseitig ersetzen: Wenn die Beleuchtung abnimmt, ändert sich die Intensität der Photosynthese nicht, wenn die Kohlendioxidkonzentration in der Luft zunimmt, was normalerweise in Gewächshäusern der Fall ist.

Das Ergebnis des Einflusses von Faktoren hängt von der Dauer und Wiederholung ihrer Wirkung ab extreme Werte während des gesamten Lebens des Organismus und seiner Nachkommen: Kurzfristige Expositionen haben möglicherweise keine Konsequenzen, während langfristige Expositionen durch den Mechanismus der natürlichen Selektion zu qualitativen Veränderungen führen.

Die Reaktion des Körpers auf Veränderungen der Umweltfaktoren

Lebenskurve einer mehrjährigen Pflanze. Einjährige Pflanzen können nicht in einen Ruhezustand verfallen und ihr Lebensbereich fällt mit dem Lebensbereich zusammen.
Hinweis: 1 – optimaler Punkt, 2 – minimale und maximale Punkte, 3 – tödliche Punkte

Organismen, insbesondere solche, die ein gebundenes Leben wie Pflanzen führen oder einen sesshaften Lebensstil führen, sind gekennzeichnet durch Plastik- die Fähigkeit, in mehr oder weniger breiten Bereichen von Umweltfaktoren zu existieren. Bei unterschiedlichen Werten des Faktors verhält sich der Körper jedoch unterschiedlich.

Dementsprechend wird sein Wert bestimmt, in dem sich der Körper in dem angenehmsten Zustand befindet – schnell wachsen, sich vermehren und Wettbewerbsfähigkeiten zeigen. Steigt oder sinkt der Faktorwert gegenüber dem günstigsten Wert, kommt es im Körper zu einer Depression, die sich in einer Schwächung seiner Vitalfunktionen äußert und bei extremen Werten des Faktors zum Tod führen kann.

Grafisch wird im Formular eine ähnliche Reaktion des Körpers auf eine Änderung der Faktorwerte dargestellt Lebenskurve(ökologische Kurve), bei deren Analyse wir einige hervorheben können Punkte Und Zonen:

• Himmelsrichtungen:
  • Punkte Minimum Und maximal - Extremwerte des Faktors, bei dem die lebenswichtige Aktivität des Organismus möglich ist
  • Punkt Optimum - der günstigste Faktorwert
• Zonen:
  • Zone Optimum - schränkt den Bereich der günstigsten Faktorwerte ein
  • Zonen Pessimum (oben und unten) – Bereiche von Faktorwerten, in denen der Körper starke Depressionen erfährt
  • Zone lebenswichtige Aktivität - der Bereich der Faktorwerte, in dem es seine lebenswichtigen Funktionen aktiv manifestiert
  • Zonen Frieden (oben und unten) - extrem ungünstige Werte des Faktors, bei denen der Organismus am Leben bleibt, aber in einen Ruhezustand übergeht
  • Zone Leben - der Bereich der Faktorwerte, in dem der Organismus am Leben bleibt

Außerhalb der Grenzen der Lebenszone gibt es tödliche Werte des Faktors, bei denen der Organismus nicht existieren kann.

Veränderungen, die in einem Organismus im Bereich der Plastizität auftreten, sind immer phänotypisch, während der Genotyp nur ein Maß für mögliche Veränderungen kodiert – Reaktionsnorm, die den Grad der Plastizität des Organismus bestimmt.

Basierend auf der individuellen Lebenskurve ist es auch möglich, die Lebenskurve der Art vorherzusagen. Da es sich bei einer Art jedoch um ein komplexes supraorganismisches System handelt, das aus vielen Populationen besteht, die in verschiedenen Lebensräumen mit unterschiedlichen Umweltbedingungen verteilt sind, werden bei der Beurteilung ihrer Ökologie verallgemeinerte Daten nicht für einzelne Individuen, sondern für ganze Populationen herangezogen. Auf dem Gradienten eines Faktors werden verallgemeinerte Klassen seiner Werte hinterlegt, die bestimmte Arten von Lebensräumen repräsentieren, und am häufigsten werden Umweltreaktionen berücksichtigt Fülle oder Häufigkeit des Auftretens Art. In diesem Fall sollten wir nicht mehr von der Vitalaktivitätskurve sprechen, sondern von der Verteilungskurve von Abundanzen bzw. Häufigkeiten.

Abschnitt 1. Theoretische Aspekte der Ökologie

Thema 1.1. Autoökologie (faktorielle Ökologie)

Autoökologie ist ein Zweig der Ökologie, der die Beziehung eines Organismus zur Umwelt untersucht. Dieser Abschnitt widmet sich der Untersuchung artspezifischer Merkmale der Reaktion tierischer und pflanzlicher Organismen auf Umweltfaktoren und den Lebensstil der Art.

Im Rahmen dieses Themas beschäftigen wir uns heute mit folgenden Fragen:

Die wichtigsten Existenzumgebungen von Organismen

Einflussmuster von Umweltfaktoren auf lebende Organismen

Umweltfaktoren und ihre Klassifizierung

Der Begriff „Lebensraum“ unterscheidet sich vom Begriff der „Lebensbedingungen“ – eine Reihe lebenswichtiger Umweltfaktoren, ohne die lebende Organismen nicht existieren können (Licht, Wärme, Feuchtigkeit, Luft, Boden). Andere Umweltfaktoren haben zwar erhebliche Auswirkungen auf Organismen, sind für sie jedoch nicht lebenswichtig (z. B. Wind, natürliche und künstliche ionisierende Strahlung, atmosphärische Elektrizität usw.).

2 . Beliebig Organismus kann nur in einem bestimmten Temperaturbereich existieren. Wenn die Umgebungstemperatur zu niedrig oder zu hoch ist, stirbt der Organismus. Wo die Temperatur nahe an den Extremwerten liegt, sind Vertreter dieser Art selten, aber wenn sich die Temperatur dem für sie optimalen Durchschnittswert nähert, nimmt ihre Zahl zu. Dieses Muster gilt für jedes andere Faktor a, den Verlauf bestimmter Lebensprozesse beeinflussen (Luftfeuchtigkeit, Windstärke, Strömungsgeschwindigkeit usw.).

Wenn Sie in einem Diagramm eine Kurve zeichnen, die die Geschwindigkeit eines bestimmten Prozesses (Atmung, Bewegung, Ernährung usw.) in Abhängigkeit von einem der Umweltfaktoren charakterisiert (natürlich vorausgesetzt, dass dieser Faktor die wichtigsten Lebensprozesse beeinflusst), dann ist dies der Fall Die Kurve wird fast immer glockenförmig sein (Abb. 1). Solche Kurven werden Toleranzkurven genannt (vom lateinischen tolerahtia – Geduld). Die Position ihrer Oberseite zeigt die optimalen Bedingungen für einen bestimmten Prozess an. Einige Arten zeichnen sich durch Kurven mit sehr scharfen Spitzen aus; Das bedeutet, dass der Bereich optimaler Bedingungen für sie sehr eng ist. Glatte Kurven entsprechen einem breiten Toleranzbereich, d. h. Widerstand gegenüber einem bestimmten Faktor.

Organismen mit weiten Resistenzgrenzen gegenüber vielen Faktoren haben natürlich die Chance, sich weiter auszubreiten.

Bei weit verbreiteten Arten Populationen Menschen, die in klimatisch unterschiedlichen Zonen leben, erweisen sich häufig als am besten an die Bedingungen eines bestimmten Gebiets angepasst. Dies liegt an ihrer Fähigkeit, lokale Formen oder Ökotypen zu bilden, die durch unterschiedliche Widerstandsgrenzen gegenüber Temperatur, Licht oder anderen Faktoren gekennzeichnet sind.

Betrachten Sie als Beispiel die Ökotypen einer der Quallenarten. Wie Sie wissen, bewegen sich Quallen wie eine Rakete durch das Wasser – mit rhythmischen Kontraktionen Muskeln, wodurch Wasser aus dem zentralen Hohlraum gedrückt wird. Die optimale Pulsationsgeschwindigkeit beträgt 15-20 Kontraktionen pro Minute. Individuen einer in nördlichen Breiten lebenden Quallenart bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie Quallen derselben Art in südlichen Breiten, obwohl die Wassertemperatur im Norden um 20 °C niedriger sein kann. Das bedeutet, dass sich beide Quallenformen bestens an die örtlichen Gegebenheiten anpassen konnten.

Gesetz des Minimums.

Die Intensität bestimmter biologischer Prozesse hängt häufig von zwei oder mehr Umweltfaktoren ab. In diesem Fall wird der Faktor ausschlaggebend sein, der im Hinblick auf die Bedürfnisse des Körpers in der minimalen Menge verfügbar ist. Diese einfache Regel wurde erstmals vom Begründer der Mineraldüngerwissenschaft, dem deutschen Chemiker und Agrarchemiker Justus Liebig (1803-1873), formuliert und genannt Gesetz des Minimums . Yu. Liebig entdeckte, dass der Pflanzenertrag durch jedes einzelne Grundnahrungselement begrenzt werden kann, es sei denn, dieses Element fehlt im Boden.

Verschiedene Umweltfaktoren können zusammenwirken, d. h. ein Mangel an einem Stoff kann zu einem Mangel an anderen Stoffen führen. Beispielsweise schränkt ein Mangel an Feuchtigkeit im Boden die Versorgung der Pflanzen mit allen anderen für ihre Ernährung notwendigen Stoffen ein. Daher kann im Allgemeinen das Gesetz des Minimums sein wie folgt formulieren : Das erfolgreiche Überleben lebender Organismen hängt von einer Reihe von Bedingungen ab. Ein begrenzender oder limitierender Faktor ist jeder Zustand der Umgebung, der sich der Stabilitätsgrenze nähert oder darüber hinausgeht. Organismen dieser Art.

Umweltfaktoren. Als Elemente der Umwelt werden Anpassungsreaktionen (Anpassungen) in lebenden Organismen und ihren Lebensgemeinschaften bezeichnet Umweltfaktoren.

Nach Herkunft und Art der Wirkung Umweltfaktoren klassifiziert: abiotisch (Elemente anorganischer oder unbelebter Natur); biotisch (Formen der Beeinflussung von Lebewesen aufeinander); anthropogen ( alle Formen menschlicher Aktivität, die Lebewesen beeinflussen Familie).

Abiotischen Faktoren sind geteilt in körperlich , oder klimatisch (Licht, Luft- und Wassertemperatur, Luft- und Bodenfeuchtigkeit, Wind); edaphisch, oder Boden-Boden (Mechanische Zusammensetzung von Böden, ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften); topographisch, oder orographisch (Beschaffenheit des Geländes); chemisch

Anthropogen (anthropogen) Faktoren sind alle Aktivitätsformen der menschlichen Gesellschaft, die die Natur als Lebensraum lebender Organismen verändern oder deren Leben unmittelbar beeinflussen. Die Einteilung anthropogener Faktoren in eine eigene Gruppe ist darauf zurückzuführen, dass das Schicksal der Erdvegetation und aller heute existierenden Organismenarten praktisch in den Händen der menschlichen Gesellschaft liegt.

Umweltfaktoren wirken sich auf unterschiedliche Weise auf Organismen aus. Sie können als handeln Reizstoffe, Verursacht adaptive Veränderungen der physiologischen Funktionen; Wie Begrenzer, die Unmöglichkeit der Existenz bestimmter Organismen unter bestimmten Bedingungen verursachen; Wie Modifikatoren,

/ Ökologie 1 Vorlesung

Vorlesung 1

GRUNDLAGEN DER ÖKOLOGIE

Gegenstand, Aufgaben und Methoden der Ökologie

Lebensraum und Lebensbedingungen von Organismen

Umweltfaktoren

Wirkungsmuster von Umweltfaktoren auf den Körper

Wechselwirkung von Umweltfaktoren

Einfluss der wichtigsten abiotischen Faktoren auf lebende Organismen

Biotische Umgebung.

Trophische (Nahrungs-)Kette

Formen biotischer Beziehungen.

Energiekreisläufe in Ökosystemen

Gegenstand, Aufgaben und Methoden der Ökologie .Ökologie(Griechisch, oikos – Wohnung, Aufenthalt, logos – Wissenschaft) – biologische Wissenschaft über die Beziehungen zwischen lebenden Organismen und ihren Lebensräumen. Dieser Begriff wurde vorgeschlagen im Jahr 1866. Deutscher Zoologe Ernst Haeckel.

Bereich(lateinisches Gebiet – Fläche, Raum) – Teil der Land- oder Wasserfläche, innerhalb derer Individuen einer bestimmten Art (Gattung, Familie oder bestimmte Art von Gemeinschaft) verteilt sind und den gesamten Zyklus ihrer Entwicklung durchlaufen.

Ökologische Objekte sind überwiegend Systeme oberhalb der Ebene von Organismen, d. h. die Untersuchung der Organisation und Funktionsweise supraorganismischer Systeme: Populationen, Biozönosen(Gemeinschaften), Biogeozänosen(Ökosysteme) und Biosphäre im Allgemeinen. Mit anderen Worten, das Hauptziel des Studiums der Ökologie ist Ökosysteme, d. h. einheitliche natürliche Komplexe, die aus lebenden Organismen und ihrem Lebensraum bestehen.

Bevölkerung- (lat. populus – Volk, Bevölkerung). Eine Gruppe von Individuen derselben Art, die über einen langen Zeitraum einen bestimmten Teil des Verbreitungsgebiets bewohnen, sich frei kreuzen und relativ isoliert von anderen Gruppen derselben Art sind, wird als Population bezeichnet

Sicht- eine Gruppe von Organismen, die gemeinsame Merkmale in der Körperstruktur, Physiologie und Art der Interaktion mit der Umwelt aufweisen und die in der Lage sind, sich untereinander zu kreuzen, um fruchtbare Nachkommen zu bilden, jedoch nicht in der Lage, dies mit Organismen anderer Arten zu tun.

Biozönose- eine Reihe von Organismen, die ein Ökosystem bewohnen und durch Stoffwechsel, Energie und Information miteinander verbunden sind.

Biogeozänose - Ökosystem

Biosphäre Nach der Definition von V. I. Wernadski ist dies die Umgebung unseres Lebens, dies ist die „Natur“, die uns umgibt.

Biosphärenbestandteil der Stadt umfasst neben dem Menschen auch alle Arten von Grünflächen und städtischen Tierpopulationen. (Tauben, Spatzen, Krähen, Dohlen, Wasservögel, die in aufgetauten Bereichen von Gewässern überwintern, Ratten und Mäuse, „domestizierte“ Insekten wie Fliegen, Mücken, Flöhe und Kakerlaken, Bettwanzen und schließlich die mikrobielle und virale Population mehrstöckiger Tiere Gebäude und Stadtwohnungen).

heim theoretische und praktische Aufgabe der Ökologie- aufzudecken allgemeine Muster der Lebensorganisation und auf dieser Grundlage Prinzipien entwickeln rationeller Umgang mit natürlichen Ressourcen unter Bedingungen zunehmenden menschlichen Einflusses auf die Biosphäre.

Das wichtigste Problem unserer Zeit Interaktion zwischen menschlicher Gesellschaft und Natur, da die Situation, die sich in der Beziehung zwischen Mensch und Natur entwickelt, oft kritisch wird. Die Reserven an Süßwasser und Mineralien (Öl, Gas, Nichteisenmetalle usw.) werden erschöpft, der Zustand von Böden, Wasser- und Luftbecken verschlechtert sich, es kommt zur Wüstenbildung riesiger Gebiete und der Kampf gegen Krankheiten und Schädlinge Der Anbau landwirtschaftlicher Nutzpflanzen wird immer schwieriger.

Anthropogene Veränderungen beeinflusste fast alle Ökosysteme des Planeten, die Gaszusammensetzung der Atmosphäre und die Energiebilanz der Erde. Das bedeutet es Das menschliche Handeln ist mit der Natur in Konflikt geraten, was in vielen Teilen der Welt zur Folge hat verletzt ihr dynamisches Gleichgewicht.

Für Lösungen diese globale Probleme und vor allem vereint die Ökologie die Probleme der Intensivierung und rationellen Nutzung, Erhaltung und Reproduktion der Biosphärenressourcen in der wissenschaftlichen Forschung die Bemühungen aller Spezialisten der Biologie. Das Spektrum der Umweltprobleme umfasst auch Probleme Umwelterziehung und -bewusstsein, moralische, ethische, philosophische und sogar rechtliche Fragen. Folglich wird Ökologie Wissenschaft nicht nur biologisch, aber auch Sozial.

Ökologische Methoden sind geteilt in:

Feld(Untersuchung des Lebens von Organismen und ihrer Gemeinschaften unter natürlichen Bedingungen, d. h. Langzeitbeobachtung in der Natur mit verschiedenen Geräten) und

Experimental-(Experimente in stationären Laboratorien, bei denen es möglich ist, den Einfluss beliebiger Faktoren auf lebende Organismen nach einem vorgegebenen Programm nicht nur zu variieren, sondern auch streng zu kontrollieren).

Dabei operieren Ökologen nicht nur biologisch, sondern auch moderne physikalische und chemische Methoden, verwenden Modellierung biologischer Phänomene, d. h. Reproduktion verschiedener Prozesse, die in der lebenden Natur ablaufen, in künstlichen Ökosystemen. Durch Modellierung ist es möglich, das Verhalten jedes Systems zu untersuchen, um die möglichen Konsequenzen der Anwendung verschiedener Strategien und Methoden des Ressourcenmanagements, z. B. für Umweltprognosen, abzuschätzen.

Es wird auch häufig zur Untersuchung und Vorhersage natürlicher Prozesse eingesetzt. mathematische Modellierungsmethode. Solche Ökosystemmodelle basieren auf zahlreichen Informationen, die unter Feld- und Laborbedingungen gesammelt wurden.

Gleichzeitig richtig konstruiert Mathematische Modelle helfen Sehen Sie, was was experimentell nur schwer oder gar nicht zu testen ist. Die Kombination von Feld- und experimentellen Forschungsmethoden ermöglicht es dem Ökologen, alle Aspekte der Beziehung zwischen lebenden Organismen und zahlreichen Umweltfaktoren zu klären, was nicht nur das dynamische Gleichgewicht der Natur wiederherstellt, sondern auch Ökosysteme verwaltet.

Lebensraum und Lebensbedingungen von Organismen . Ein Teil der Natur (eine Reihe spezifischer abiotischer und biotischer Bedingungen), der lebende Organismen direkt umgibt und einen direkten oder indirekten Einfluss auf deren Zustand, Wachstum, Entwicklung, Fortpflanzung und Überleben hat Lebensraum genannt.

Aus dem Konzept „ Lebensraum„Es ist notwendig, den Begriff zu unterscheiden“ Existenzbedingungen" - Das eine Reihe lebenswichtiger Umweltfaktoren, ohne die lebende Organismen nicht existieren können(Licht, Wärme, Feuchtigkeit, Luft, Boden). Im Gegensatz dazu haben andere Umweltfaktoren zwar einen erheblichen Einfluss auf Organismen, sind für sie jedoch nicht lebenswichtig (z. B. Wind, natürliche und künstliche ionisierende Strahlung, atmosphärische Elektrizität usw.).

Umweltfaktoren - Das Elemente der Umwelt, die bei lebenden Organismen und ihren Gemeinschaften Anpassungsreaktionen (Anpassungen) hervorrufen.

Aufgrund ihrer Herkunft und Art ihrer Wirkung werden Umweltfaktoren in unterteilt abiotisch(Elemente anorganischer oder unbelebter Natur), biotisch(Formen der Beeinflussung von Lebewesen aufeinander) und anthropogen(alle Formen menschlichen Handelns, die sich auf die belebte Natur auswirken).

Abiotischen Faktoren geteilt durch körperlich, oder klimatisch(Licht, Lufttemperatur und Wasser, Luft- und Bodenfeuchtigkeit, Wind), edaphisch, oder Boden-Boden(Mechanische Zusammensetzung von Böden, ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften), topographisch, oder orographisch(Beschaffenheit des Geländes), chemisch(Salzgehalt von Wasser, Gaszusammensetzung von Wasser und Luft, pH-Wert von Boden und Wasser usw.).

Anthropogene (anthropische) Faktoren- Das alle Formen der Aktivität der menschlichen Gesellschaft, die die Natur als Lebensraum lebender Organismen verändern oder sich direkt auf deren Leben auswirken. Die Einteilung anthropogener Faktoren in eine eigene Gruppe ist darauf zurückzuführen, dass das Schicksal der Erdvegetation und aller heute existierenden Organismenarten praktisch in den Händen der menschlichen Gesellschaft liegt.

Eins und das gleiche Faktor Umgebung hat andere Bedeutung im Leben zusammenlebender Organismen. Beispielsweise spielt der Salzhaushalt des Bodens eine primäre Rolle für die Mineralernährung von Pflanzen, ist für die meisten Landtiere jedoch gleichgültig. Lichtintensität und die spektrale Zusammensetzung des Lichts ist ausschließlich wichtig im Leben phototropher Pflanzen, und im Leben heterotropher Organismen (Pilze und Wassertiere) hat Licht keinen spürbaren Einfluss auf ihre Lebensaktivität.

Umweltfaktoren sind am Werk auf Organismen unterschiedlich. Sie können als Reizstoffe wirken, die verursachen adaptive Veränderungen physiologische Funktionen; Wie Begrenzer, was dazu führt, dass bestimmte Organismen unter bestimmten Bedingungen nicht existieren können; Wie Modifikatoren, Bestimmung morphologischer und anatomischer Veränderungen in Organismen.

Wirkungsmuster von Umweltfaktoren auf den Körper . Die Reaktion von Organismen auf den Einfluss abiotischer Faktoren. Der Einfluss von Umweltfaktoren auf einen lebenden Organismus ist sehr vielfältig. Manche Faktoren haben einen stärkeren Einfluss, andere eine schwächere Wirkung; Einige beeinflussen alle Aspekte des Lebens, andere beeinflussen einen bestimmten Lebensprozess. Dennoch lassen sich in der Art ihrer Wirkung auf den Körper und in den Reaktionen von Lebewesen eine Reihe allgemeiner Muster erkennen, die in ein bestimmtes allgemeines Schema der Wirkung eines Umweltfaktors auf die lebenswichtige Aktivität des Organismus passen. Der Wirkungsbereich des Umweltfaktors wird durch die entsprechenden extremen Schwellenwerte begrenzt(Minimal- und Maximalpunkte), bei denen die Existenz eines Organismus noch möglich ist. Diese Punkte werden aufgerufen untere und obere Grenze der Belastbarkeit (Toleranz) Lebewesen in Bezug auf einen bestimmten Umweltfaktor.

Die besten Indikatoren für die lebenswichtigen Funktionen des Körpers- Das Punkt Optimum . Für die meisten Organismen ist es oft schwierig, den optimalen Wert eines Faktors mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen, daher ist es üblich, darüber zu sprechen optimale Zone.

Extreme Zustände der Unterdrückung von Organismen mit einem starken Mangel oder Überschussfaktor, angerufen Regionen Pessimum oder Stress . Nahezu kritische Punkte Lüge subtödlich Faktorgröße, A außerhalb der Überlebenszone - tödlich.

Dieses Reaktionsmuster von Organismen auf den Einfluss von Umweltfaktoren ermöglicht es uns, es als grundlegendes biologisches Prinzip zu betrachten: Für jede Pflanzen- und Tierart gibt es ein Optimum, eine Zone normaler Lebensaktivität, Pessimalzonen und Ausdauergrenzen in Bezug auf jeden Umweltfaktor(Abb. 1)

7 6 2 1 3 5 8

1- optimaler Punkt; 2-3 - optimale Zone ; 3-5 - 2-6 - Grenzen der Ausdauer (Toleranz); 5.8 - 6,7 - extreme Zustände der Unterdrückung von Organismen - Bereiche mit Pessimismus oder Stress.

Verschiedene Arten lebender Organismen unterscheiden sich sowohl in der Position des Optimums als auch in den Grenzen der Ausdauer deutlich voneinander. Beispielsweise können Polarfüchse in der Tundra Schwankungen der Lufttemperatur im Bereich von etwa 80 °C (von +30 bis -55 °C) tolerieren, einige Warmwasserkrebse können Schwankungen der Wassertemperatur im Bereich von nicht mehr standhalten über 6°C (von 23 bis 29°C) Das Cyanobacterium oscillatorium, das auf der Insel Java in Wasser mit einer Temperatur von 64°C lebt, stirbt bei 68°C innerhalb von 5-10 Minuten ab.

Organismen, für deren Existenz es notwendig ist streng definierte, relativ konstante Umgebungsbedingungen, angerufen Stenobiont(Griechisch Stenos – eng, bion – lebend) und diejenigen, die darin leben breites Spektrum an Umgebungsvariabilität, - Eurybiont (Griechisch eurys – breit). In diesem Fall können Organismen derselben Art im Verhältnis zu einem Faktor eine enge Amplitude und im Verhältnis zu einem anderen eine große Amplitude aufweisen (z. B. Anpassungsfähigkeit an einen engen Temperaturbereich und einen weiten Bereich des Wassersalzgehalts). Darüber hinaus kann die gleiche Dosis eines Faktors für eine Art optimal, für eine andere ungünstig und für eine dritte Art jenseits der Erträglichkeitsgrenzen sein.

Die Fähigkeit von Organismen, sich an einen bestimmten Bereich der Faktorvariabilität anzupassen Umfeld angerufen ökologische Plastizität. Diese Eigenschaft ist eine der wichtigsten Eigenschaften aller Lebewesen: Durch die Regulierung ihrer Lebensaktivität entsprechend veränderten Umweltbedingungen erwerben Organismen die Fähigkeit zu überleben und Nachkommen zu hinterlassen. Eurybionte Organismen sind umweltfreundlich am flexibelsten, das sie bereitstellt breite Verwendung, A Stenobiont, im Gegenteil, sie unterscheiden sich schwache ökologische Plastizität und das ist in der Regel der Fall begrenzte Verbreitungsgebiete.

Wechselwirkung von Umweltfaktoren . Umweltfaktoren beeinflussen einen lebenden Organismus gemeinsam und gleichzeitig. Dabei Die Wirkung hängt von einem Faktor ab Weil mit welcher Stärke und in welcher Kombination andere Faktoren gleichzeitig wirken. Dieses Muster wurde erhalten Nennen Sie das Zusammenwirken von Faktoren. Beispielsweise sind Hitze oder Frost in trockener Luft besser zu ertragen als in feuchter Luft. Die Geschwindigkeit der Wasserverdunstung aus Pflanzenblättern (Transpiration) ist viel höher, wenn die Lufttemperatur hoch und das Wetter windig ist.

Jedoch, wenn der Wert mindestens eines der Vitalwerte ist Umweltfaktoren nähert sich auf einen kritischen Wert oder geht darüber hinaus(unterhalb des Minimums oder über dem Maximum), dann trotz der optimalen Kombination anderer Bedingungen, Einzelpersonen sind vom Tod bedroht. Solche Faktoren werden genannt einschränkend(einschränkend).

Limitierende Faktoren Umfeld Bestimmen Sie das geografische Verbreitungsgebiet der Art. So kann die Bewegung der Art nach Norden durch Wärmemangel und in Wüsten- und Trockensteppengebiete durch Feuchtigkeitsmangel oder zu hohe Temperaturen eingeschränkt werden. Biotische Beziehungen können auch als Faktor dienen, der die Verbreitung von Organismen einschränkt, beispielsweise die Besetzung eines Territoriums durch einen stärkeren Konkurrenten oder der Mangel an Bestäubern für Blütenpflanzen. Die Identifizierung limitierender Faktoren und die Beseitigung ihrer Auswirkungen, d. h. die Optimierung des Lebensraums lebender Organismen, ist ein wichtiges praktisches Ziel zur Steigerung der Produktivität landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und der Produktivität von Haustieren.

Einfluss der wichtigsten abiotischen Faktoren auf lebende Organismen . Eigenschaften von Licht als Umweltfaktor. Die belebte Natur kann ohne Licht nicht existieren, da die Sonnenstrahlung, die die Erdoberfläche erreicht, praktisch die einzige Energiequelle ist, um das thermische Gleichgewicht des Planeten aufrechtzuerhalten, die Bildung organischer Substanzen durch phototrophe Organismen der Biosphäre, die letztendlich für die Bildung sorgt eine Umgebung, die in der Lage ist, die lebenswichtigen Bedürfnisse aller Lebewesen zu befriedigen.

Biologische Wirkungen des Sonnenlichts hängt von seiner spektralen Zusammensetzung, Dauer, Intensität, täglichen und saisonalen Häufigkeit ab.

Sonnenstrahlung ist elektromagnetische Strahlung in einem breiten Wellenbereich, aus dem das kontinuierliche Spektrum besteht von 290 bis 3.000 nm.

Ultraviolette Strahlung(UVL) kürzer als 290 nm, schädlich für lebende Organismen, werden von der Ozonschicht absorbiert und erreichen die Erde nicht.

Die Länder werden hauptsächlich erreicht Infrarot(ca. 50 % der Gesamtstrahlung) und sichtbar (45%) Spektrumstrahlen. UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von 290–380 nm machen 5 % der Strahlungsenergie aus. Langwellige UV-Strahlen mit hoher Photonenenergie zeichnen sich durch eine hohe chemische Aktivität aus. In kleinen Dosen haben sie eine starke bakterizide Wirkung, fördern die Synthese bestimmter Vitamine und Pigmente in Pflanzen sowie von Vitamin D bei Tieren und Menschen; Darüber hinaus bewirken sie beim Menschen eine Bräunung, eine Schutzreaktion der Haut. Infrarotstrahlen mit Wellenlängen größer 710 nm haben eine thermische Wirkung.

Aus ökologischer Sicht ist der sichtbare Bereich des Spektrums von größter Bedeutung.(390-710 nm) oder photosynthetisch aktive Strahlung (PAR), die von Chloroplastenpigmenten absorbiert wird und daher für das Pflanzenleben von entscheidender Bedeutung ist. Grüne Pflanzen benötigen sichtbares Licht für die Bildung von Chlorophyll, der Bildung der Chloroplastenstruktur; Es reguliert die Funktion des Spaltöffnungsapparates, beeinflusst den Gasaustausch und die Transpiration, stimuliert die Biosynthese von Proteinen und Nukleinsäuren und erhöht die Aktivität einer Reihe lichtempfindlicher Enzyme. Licht beeinflusst auch die Zellteilung und -verlängerung, Wachstumsprozesse und die Pflanzenentwicklung, bestimmt den Zeitpunkt der Blüte und Fruchtbildung und hat eine prägende Wirkung.

Die Lichtverhältnisse auf unserem Planeten sind extrem vielfältig: von so stark beleuchteten Gebieten wie Hochland, Wüsten, Steppen bis hin zur Dämmerungsbeleuchtung in Wassertiefen und Höhlen.

Als Reaktion von Organismen auf den täglichen Lichtrhythmus wird die Reaktion bezeichnet, die sich in Veränderungen in den Prozessen des Vertrauens und der Entwicklung äußert Photoperiodismus. Die Regelmäßigkeit und ständige Wiederholbarkeit dieses Phänomens von Jahr zu Jahr ermöglichte es Organismen im Laufe der Evolution, ihre wichtigsten Lebensprozesse auf den Rhythmus dieser Zeitintervalle abzustimmen. Unter photoperiodische Kontrolle Nahezu alle Stoffwechselvorgänge, die mit dem Wachstum, der Entwicklung, der Lebenstätigkeit und der Fortpflanzung von Pflanzen und Tieren verbunden sind, sind darin angesiedelt.

Die photoperiodische Reaktion ist sowohl für Pflanzen als auch für Pflanzen charakteristisch und Tiere.

Der saisonale Rhythmus bei Tieren zeigt sich am deutlichsten in der Veränderung des Gefieders bei Vögeln und des Fells bei Säugetieren, der Häufigkeit der Fortpflanzung und Migration, dem Winterschlaf einiger Tiere usw.

Auch biologische Rhythmen sind charakteristisch für den Menschen. Zirkadiane Rhythmen äußern sich im Wechsel von Schlaf und Wachheit, Schwankungen der Körpertemperatur innerhalb von 0,7-0,8 °C (im Morgengrauen nimmt sie ab, mittags steigt sie an, am Abend erreicht sie ein Maximum und nimmt dann wieder ab, besonders schnell nach a der Mensch schläft ein), Aktivitätszyklen des Herzens und der Nieren usw.

Lebewesen sind in der Lage, in der Zeit zu navigieren, d. h. sie verfügen über eine biologische Uhr. Mit anderen Worten: Viele Organismen zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, Tages-, Gezeiten-, Mond- und Jahreszyklen zu spüren, was es ihnen ermöglicht, sich im Voraus auf bevorstehende Umweltveränderungen vorzubereiten.

Temperaturgrenzen des Lebens. Der Bedarf an Wärme für die Existenz von Organismen ist vor allem darauf zurückzuführen, dass alle Lebensprozesse nur vor einem bestimmten thermischen Hintergrund möglich sind, der durch die Wärmemenge und die Dauer ihrer Einwirkung bestimmt wird. Die Temperatur der Organismen und damit die Geschwindigkeit und Art aller chemischen Reaktionen, die den Stoffwechsel ausmachen, hängen von der Umgebungstemperatur ab.

Die Grenzen der Existenz des Lebens sind Temperaturbedingungen, unter denen keine Denaturierung von Proteinen, irreversible Veränderungen der kolloidalen Eigenschaften des Zytoplasmas, Störungen der Enzymaktivität und der Atmung auftreten. Für die meisten Organismen liegt dieser Temperaturbereich zwischen 0 und +500. Eine Reihe von Organismen verfügen jedoch über spezielle Enzymsysteme und sind an ein aktives Leben bei Temperaturen außerhalb dieser Grenzen angepasst.

Arten, deren optimale Lebensbedingungen auf den Bereich hoher Temperaturen beschränkt sind, werden klassifiziert als ökologische Gruppe von Thermophilen(Bakterien, die in den Thermalquellen von Kamtschatka mit einer Wassertemperatur von 85-93 ° C leben, verschiedene Arten von Grünalgen, Krustenflechten, Samen von Wüstenpflanzen, die sich in der oberen heißen Bodenschicht befinden. Die Temperaturgrenze von Vertretern der Tierwelt überschreitet in der Regel nicht +55-58 °C (testierte Amöben, Nematoden, Milben, einige Krebstiere, Larven vieler Zweiflügler).

Pflanzen und Tiere, die bei Temperaturen von 0 bis -8 °C aktiv bleiben. beziehen auf ökologische Gruppe von Kryophilen(Griechisch Kryos – Kälte, Eis). Kryophilie ist charakteristisch für viele Bakterien, Pilze, Flechten, Arthropoden und andere Lebewesen, die in der Tundra, in arktischen und antarktischen Wüsten, in hohen Bergen, in kalten Polargewässern usw. leben.

Vertreter der meisten Arten lebender Organismen verfügen nicht über die Fähigkeit, ihren Körper aktiv zu thermoregulieren. Ihre Aktivität hängt in erster Linie von der von außen kommenden Wärme und ihre Körpertemperatur von der Umgebungstemperatur ab. Solche Organismen werden genannt poikilotherm (ektotherm). Poikilothermie ist charakteristisch für alle Mikroorganismen, Pflanzen, Wirbellosen und die meisten Akkordaten.

Nur bei Vögel und Säugetiere Die während des intensiven Stoffwechsels erzeugte Wärme dient als ziemlich zuverlässige Quelle, um die Körpertemperatur zu erhöhen und auf einem konstanten Niveau zu halten unabhängig von der Umgebungstemperatur. Dies wird durch die gute Wärmeisolierung des Fells, das dichte Gefieder und eine dicke Schicht Unterhautfettgewebes erleichtert. Solche Organismen werden genannt homoiotherm (endotherm oder warmblütig). Endotherme Eigenschaft ermöglicht vielen Tierarten (Eisbären, Flossenfüßer, Pinguine usw.) das Verhalten aktiver Lebensstil bei niedrigen Temperaturen.

Besonderer Fall Homöothermie - Heterothermie- charakteristisch für Tiere, die in ungünstigen Jahreszeiten Winterschlaf halten oder vorübergehend träge werden (Ziesel, Igel, Fledermäuse, Siebenschläfer usw.). Aktiv Sie unterstützen hohe Körpertemperatur, und im Fall geringe Körperaktivität - reduziert, was mit einer Verlangsamung der Stoffwechselprozesse und damit einer geringen Wärmeübertragung einhergeht.

Die ökologische Rolle von Ochsen. Wasser ist eine notwendige Voraussetzung für die Existenz aller lebenden Organismen auf der Erde. Die Bedeutung von Wasser in Lebensprozessen wird durch die Tatsache bestimmt, dass es die Hauptumgebung in der Zelle ist, in der Stoffwechselprozesse stattfinden, und als wichtigstes Ausgangs-, Zwischen- oder Endprodukt biochemischer Reaktionen dient.

Bei der Untersuchung der ökologischen Rolle von Wasser berücksichtigt Nicht nur Menge Niederschlag, Aber Und das Verhältnis ihrer Größe und Verdunstung. Als Gebiete werden Gebiete bezeichnet, in denen die Verdunstung den Jahresniederschlag übersteigt trocken(trocken, dürr). IN feuchte (nasse) Bereiche Pflanzen werden mit ausreichend Wasser versorgt.

Höhere Landpflanzen, die einen festen Lebensstil führen, sind in stärkerem Maße als Tiere auf die Versorgung mit Substrat und Luft mit Feuchtigkeit angewiesen. Es gibt drei Hauptgruppen von Pflanzen:

Hygrophyten- Pflanzen übermäßig feuchter Lebensräume mit hoher Luft- und Bodenfeuchtigkeit. Die typischsten Hygrophyten sind krautige Pflanzen und Epiphyten tropischer Regenwälder und der unteren Schichten feuchter Wälder in verschiedenen Klimazonen. das sind Kulturpflanzen.

Xerophyten- Pflanzen trockener Lebensräume, die längere Trockenheit vertragen und dabei physiologisch aktiv bleiben. Dies sind Pflanzen aus Wüsten, trockenen Steppen, Savannen, trockenen Subtropen, Sanddünen und trockenen, stark erhitzten Hängen.

Die Gruppe der Xerophyten umfasst Sukkulenten- Pflanzen mit saftigen, fleischigen Blättern oder Stängeln, die hochentwickeltes wasserführendes Gewebe enthalten. Es gibt Blattsukkulenten (Agaven, Aloe, Jungpflanzen, Sedum) und Stängelpflanzen, bei denen die Blätter reduziert sind und die oberirdischen Teile durch fleischige Stängel dargestellt werden (Kakteen, einige Wolfsmilchpflanzen, Slipanlagen usw.).

Sukkulenten kommen hauptsächlich in den Trockengebieten Mittelamerikas, Südafrikas und des Mittelmeerraums vor.

Mesophyten nehmen eine Zwischenstellung zwischen Hygrophyten und Xerophyten ein. Sie kommen häufig in mäßig feuchten Gebieten mit mäßig warmen Bedingungen und einer recht guten Mineralstoffversorgung vor. Zu den Mesophyten zählen Pflanzen von Wiesen, Krautwäldern, Laubbäumen und Sträuchern aus Gebieten mit gemäßigt feuchtem Klima sowie die meisten Kulturpflanzen und Unkräuter. Mesophyten zeichnen sich durch eine hohe ökologische Plastizität aus, die es ihnen ermöglicht, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.

Anpassung der Tiere an den Wasserhaushalt. Die Methoden zur Regulierung des Wasserhaushalts sind bei Tieren vielfältiger als bei Pflanzen. Sie können in Verhaltens-, morphologische und physiologische unterteilt werden.

Zu den Verhaltensanpassungen Dazu gehören die Suche nach Gewässern, die Auswahl von Lebensräumen, das Graben von Löchern usw. In Löchern nähert sich die Luftfeuchtigkeit 100 %, was die Verdunstung durch die Haut verringert und Feuchtigkeit im Körper speichert.

Auf dem Weg zu morphologischen Erhaltungsmethoden normaler Wasserhaushalt umfassen Formationen, die die Wasserretention im Körper fördern; Dies sind die Schalen von Landmollusken, das Fehlen von Hautdrüsen und die Verhornung der Haut von Reptilien, die chitinisierte Kutikula von Insekten usw.

Physiologische Anpassungen zur Regulierung des Wasserstoffwechsels lassen sich in drei Gruppen einteilen:

1) die Fähigkeit einer Reihe von Arten, Stoffwechselwasser zu bilden und sich mit der mit der Nahrung zugeführten Feuchtigkeit zufrieden zu geben (viele Insekten, kleine Wüstennager);