Die Beziehung des einzelnen Organismus zur Umwelt. Die Beziehung des Organismus zur äußeren Umgebung. Interaktion des Organismus mit der Umwelt

Die lebende organische Materie auf der Erde ist eine äußerst aktive Quelle spezifischer Energie und zeichnet sich gleichzeitig durch eine außergewöhnliche Vielfalt an Erscheinungsformen aus.

Die Vielfalt dieser Formen ist das Ergebnis der langfristigen Entwicklung der organischen Welt und ihrer Anpassung an eine zeitlich und räumlich variierende geografische Umgebung.

Der Organismus ist untrennbar mit der Umwelt verbunden und außerhalb dieser Umwelt undenkbar, schon allein deshalb, weil eine der Hauptäußerungen des Lebens (ohne jedoch die qualitative Spezifität von Lebensprozessen auszuschöpfen) der Stoffwechsel ist. Andere Zeichen von Lebewesen: Sensibilität, Mobilität, Wachstum, Entwicklung, Fortpflanzung, Vererbung, Variabilität. Die Existenz eines jeden Organismus besteht aus der Aufnahme und Ansammlung von Materie (Assimilation) und der Freisetzung und Verschwendung von Materie (Dissimilation). Die Umwelt ist die einzige Stoffquelle, aus der der Organismus seinen Körper aufbaut. Außerhalb des Stoffwechsels kann im Körper kein Stoff gebildet werden. Die Interaktion lebender Körper mit der Umwelt ist eine unabdingbare Voraussetzung für ihre Erhaltung und Existenz, im Gegensatz zu unbelebten Körpern, für die die Interaktion mit der Umwelt eine Voraussetzung für ihre Zerstörung ist.

Assimilation ist die Fähigkeit eines Lebewesens, die Substanzen der äußeren Umgebung wahrzunehmen, zu verändern und an sich zu assimilieren. Tiere nehmen hauptsächlich Stoffe organischer Natur auf, Pflanzen - anorganische. Aber in beiden Fällen verwandelt sich im Prozess der Assimilation das Unbelebte in das Lebendige, das Äußere in das Innere. Der Körper baut sich ständig auf seine Weise aus den Stoffen der äußeren Umgebung auf.

Dissimilation (Zerfall) stellt die andere Seite eines einzelnen widersprüchlichen Stoffwechselprozesses dar. Es dient als Energiequelle, aufgrund derer biochemische Synthesereaktionen (Assimilation) und alle anderen Manifestationen der Lebensaktivität (Bewegung usw.) ablaufen, wobei zwei Arten von Energiequellen vorherrschen: biologische Oxidationsreaktionen, die der Atmung zugrunde liegen, und nicht -oxidativer Abbau hauptsächlich von Kohlenhydraten, also Reaktionen wie Fermentation. Ein wichtiges Merkmal lebender Materie besteht darin, dass alle biochemischen Reaktionen im Stoffwechsel nicht zufällig, sondern in einer streng definierten Reihenfolge ablaufen, also zeitlich geordnet und zu einem ganzheitlichen System verbunden sind. Dies stellt bei gestopptem Zerfall die Konstanz der Zusammensetzung und Struktur des Organismus sicher.

Der Stoffwechsel ist die Grundlage aller Lebensprozesse. Die Verbindung eines Organismus mit der Umwelt setzt die Konformität des Organismus mit den Bedingungen seiner Existenz, die Anpassung (Anpassung) des Organismus an die Umwelt voraus. Dies ist überall in der Natur zu beobachten, und Anpassung umfasst alle Eigenschaften und Merkmale von Organismen – ihre Form, Farbe, physiologische Funktionen, Verhalten usw. – und hilft dem Organismus, die Umwelt optimal zu nutzen, Gefahren zu beseitigen und zu erleichtern einen Angriff auf das Opfer und sichern nicht nur das Leben, sondern auch die Fortpflanzung.

Wodurch und wie haben sich Organismen an ihre Umwelt angepasst? Was ist der motivierende Grund für die Bildung und Verbesserung von Tier- und Pflanzenformen, also der Grund für die Entwicklung der organischen Welt, den Übergang einfacher Formen in komplexere?

Alltägliche Beobachtungen und Erfahrungen zeigen, dass sich Organismen bei der Fortpflanzung von Generation zu Generation nur ihresgleichen vermehren. Diese biologische Trägheit, die Fähigkeit der Nachkommen, die Eigenschaften ihrer Eltern beizubehalten, wird Vererbung genannt. Eine weitere Eigenschaft eines Organismus – seine biologische Plastizität, die Fähigkeit, sich im Vergleich zu seinen Eltern zu verändern – wird Variabilität genannt.

Variabilität ist das Ergebnis des Einflusses der äußeren Umgebung sowie das Ergebnis der Korrelation zwischen den Organen und Funktionen des Körpers, wodurch eine Veränderung einiger Organe eine Veränderung anderer mit sich bringt. Unter Vererbung versteht man die Eigenschaft eines lebenden Körpers, für sein Leben und seine Entwicklung bestimmte Bedingungen zu benötigen und auf bestimmte Bedingungen definitiv zu reagieren. Wenn ein Organismus in seiner Umgebung etwas findet und aufnimmt, das seinen Anforderungen voll und ganz entspricht, behält er seine Ähnlichkeit mit seinen Eltern. Kleinere Veränderungen in der Umwelt innerhalb bestimmter, relativ enger Grenzen verändern die Vererbung des Organismus nicht, da sie die allgemeine Natur des Stoffwechsels nicht stören. Jede gravierende Veränderung der Lebensbedingungen, die durch die lebenswichtige Aktivität des Organismus selbst oder eine Veränderung der Umwelt verursacht wird, zieht jedoch zwangsläufig eine Veränderung der Art des Stoffwechsels nach sich. Da es außerdem kein Leben außerhalb des Stoffwechsels gibt, muss der Organismus entweder sterben oder sich an neue Bedingungen anpassen, das heißt, er muss sich entsprechend diesen Bedingungen verändern und seine Vererbung ändern.

Durch den Rückgriff auf die Veränderung von Organismen hat der Mensch seit langem sowohl die Variabilität als auch die Vererbung ausgenutzt. Die Anhäufung und Schaffung bestimmter, selbst ausgewählter Merkmale eines Tieres oder einer Pflanze durch den Menschen durch die Nutzung von Variabilität und Vererbung wird als künstliche Selektion, Selektion oder Züchtung bezeichnet. Bei der Selektion spielen die Veränderungen der Lebensbedingungen des Körpers und die Art des Stoffwechsels eine sehr wichtige Rolle.

In einer natürlichen Umgebung gelten natürlich die gleichen Gesetze der Variabilität und Vererbung, aber hier wird die Selektion nicht mehr vom Menschen bestimmt, sondern vom Kampf ums Dasein, der im weitesten Sinne als Überleben des Stärkeren verstanden wird. Im Gegensatz zur künstlichen Selektion dient die Selektion in der Natur, die sogenannte natürliche Selektion, dem Organismus selbst (und nicht dem Menschen).

Die Unvermeidlichkeit der natürlichen Selektion ergibt sich aus der Tatsache, dass in der Natur mehr Individuen einer bestimmten Art geboren werden, als die für ihr Leben verfügbaren Bedingungen zulassen. Zwar sterben eine große Anzahl von Embryonen und Individuen, unabhängig vom Grad ihrer Anpassung an die Umwelt (Eierfresser durch Raubfische, Absterben von Samen von Landpflanzen, die ins Wasser fallen, Überschwemmungen, Brände und andere Naturkatastrophen). Gleichzeitig ist eine große Zahl von Menschen, die den natürlichen Tod überlebt haben, weiterhin vielen ungünstigen Bedingungen der unbelebten Natur, Epidemien und Angriffen von Feinden ausgesetzt und gezwungen, um Nahrung, Licht, Raum und Wasser zu kämpfen (insbesondere mit ihren Vertretern). eigene Arten, die ähnliche Ansprüche an die Umwelt stellen) usw. Unter diesen Bedingungen sind nur solche Organismen zum Überleben bestimmt, die Eigenschaften aufweisen, die dem Organismus in der aktuellen Situation einen Vorteil für seine Existenz und weitere Fortpflanzung verschaffen. Durch Variabilität, Vererbung und natürliche Selektion entstehen Sorten innerhalb einer Art. Im Laufe der Zeit weichen die Merkmale extremer Sorten so stark voneinander ab, dass aus diesen Sorten neue Arten entstehen und weniger angepasste Zwischensorten durch natürliche Selektion aussterben.

Somit ist die Entwicklung der organischen Welt adaptiver Natur. Die Vielfalt der Formen von Lebewesen stellt eine Vielzahl von Anpassungsformen dar, aber die Anpassung ist relativ, vorübergehend und hat nur in einer bestimmten Lebenssituation Bedeutung. Die Situation ändert sich – die bisherige Fitness verliert ihre Bedeutung.

Der Organismus selbst hat keinen besonderen Wunsch nach zielgerichteter Veränderung. Zielstrebigkeit in der Struktur, Funktion und im Verhalten eines Organismus ist ein historisches Ergebnis langfristiger natürlicher Selektion und keineswegs eine ursprüngliche Eigenschaft lebender Materie.

Die Anpassung eines Organismus an seine Umwelt kommt am deutlichsten in dem Gebiet zum Ausdruck, in dem er normalerweise lebt. In eine andere Umgebung übertragen, kann sich der Organismus daran anpassen, der Grad und die Art dieser Anpassung hängen jedoch weitgehend von der biologischen Plastizität des Organismus ab. Einige Organismen sterben in einer neuen Umgebung, andere leben und vermehren sich, andere leben, vermehren sich aber nicht, was praktisch bedeutet, dass die Art, zu der ein bestimmtes Individuum gehört, in einer neuen Umgebung zum Tode verurteilt ist, da das Individuum keine Nachkommen hinterlässt. Manche Organismen leben davon, alte Gewohnheiten beizubehalten, während andere diese Gewohnheiten ändern. Beispielsweise nistet der australische schwarze Schwan in seiner Heimat im November-Dezember und in Zoos in der Südukraine im März-April, d. h. in beiden Fällen im Frühjahr, jedoch je nach Klimaverlauf in unterschiedlichen Monaten des Jahres Prozesse auf der Nord- und Südhalbkugel.

Die Lehre der natürlichen Selektion kann nur in der Biologie angewendet werden. Es handelt sich nicht um eine universelle Methodologie der Wissenschaft; sie kann nicht auf die menschliche Gesellschaft und die Entwicklungsgesetze dieser Gesellschaft übertragen werden.

Elena Rostislavovna Razumova

Organismus und Lebensraum

Eine der wichtigsten Schlussfolgerungen der Lehren von V.I. Wernadskijs Idee der Biosphäre war die Idee der Verbindung aller lebenden Organismen untereinander und mit ihrem Lebensraum. Die elementare Einheit der Evolution – die Population – steht im dynamischen Gleichgewicht mit anderen Populationen und mit der Umwelt. Solche dynamischen Gleichgewichte werden Populationswellen genannt. Unter keinen Umständen sollte der Mensch in natürliche Bevölkerungswellen eingreifen (B. Commoners 4. Gesetz – die Natur weiß es am besten). Die Größe einer Population ist das Ergebnis eines dynamischen Gleichgewichts zwischen ihrem biologischen Potenzial und der Widerstandsfähigkeit ihres Lebensraums. Wenn der Widerstand der Umwelt nachlässt, wächst die Bevölkerung explosionsartig.

Die menschliche Bevölkerung unterliegt wie jede andere den gleichen Gesetzen. Aber im Gegensatz zu anderen lebenden Organismen hat der Mensch den Widerstand der Umwelt stark reduziert, das natürliche Gleichgewicht praktisch gestört und die Wirkung limitierender Faktoren überwunden. Wie bereits erwähnt, gewann der Mensch den Wettbewerb mit anderen Arten, indem er lernte, reichlich Nahrung zu produzieren, Felder zu bewässern und seine Häuser zu verbessern, sowie Mittel zur Bekämpfung pathogener Mikroben zu entwickeln und sich dadurch von der natürlichen Selektion zu trennen. Um ihre Bedürfnisse zu befriedigen, begann die Menschheit mit Hilfe der Technologie, die natürlichen Ressourcen auszubeuten, was zu einer fast vollständigen Erschöpfung führte, was zum Verschwinden ganzer Ökosysteme führte (z. B. zur Abholzung des Planeten), d. h. Zu einem großen Teil erhalten wir unsere eigene Existenz aufrecht, indem wir Ressourcen erschöpfen und andere Bevölkerungsgruppen ausrotten.

Durch die Überentwicklung der Produktion hat der Mensch jedoch nicht nur gewonnen, sondern auch verloren, da die oben genannten Faktoren seines „Sieges“ über die Natur die menschliche Bevölkerung hart und schmerzhaft getroffen haben. Über der Menschheit lauert eine Umweltgefahr, die vor allem ihre Gesundheit bedroht.

Menschliche Gesundheit und Umweltsicherheit

Gesundheit ist ein Zustand des vollständigen körperlichen, geistigen und sozialen Wohlbefindens und nicht nur das Fehlen von Krankheiten (Definition der WHO – Weltgesundheitsorganisation).

Betrachten wir genauer, wie sich die Verschmutzung der Atmosphäre, der Hydrosphäre und des Bodens auf die Gesundheit jedes Einzelnen, jeder Nation und der gesamten Menschheit auswirkt.

Luftverschmutzung. Am gefährlichsten für die menschliche Gesundheit sind möglicherweise Nuklearanlagen, Anlagen der chemischen Industrie, Ölraffinerien, Metallurgie, Pipelines und der Transport. In Großstädten ist die Hauptquelle der Luftverschmutzung jedoch nicht die Industrie, sondern der Kraftverkehr. Fahrzeugemissionen enthalten giftige Kohlenmonoxid- und Bleiverbindungen sowie Ruß, Kohlenwasserstoffe, Stickoxide usw. (insgesamt über 200 Komponenten). Da alle diese Emissionen schwerer als Luft sind und sich hauptsächlich in der Nähe der Erdoberfläche ansammeln, werden Kinder, mit denen ihre Eltern über große Autobahnen gehen, stärker vergiftet als die Erwachsenen, die sie begleiten. Die Folge ist ein starker Anstieg von Atemwegserkrankungen bei heutigen Kindern (sogar im Vergleich zu früheren Generationen).

Aufgrund der Luftvergiftung verfärben sich die Blätter der Bäume entlang der Autobahnen gelb und fallen ab. Büsche, Blätter und Gras entlang der Straßen sammeln erhebliche Mengen an Schwermetallen an, daher ist das Sammeln von Pilzen, Beeren, Heilkräutern und Heu machen an diesen Orten verboten, da das Fleisch und die Milch von Haustieren, die mit diesem Heu gefüttert werden, gefährliche Giftstoffe enthalten zur menschlichen Gesundheit. Schwermetalle sind im Boden und in Hackfrüchten, Pilzen und Beeren konzentriert, was nicht nur die Erträge verringert, sondern auch eine Gefahr für die Gesundheit darstellt.

Durch die Einleitung industrieller Abwässer wird die Hydrosphäre vergiftet. Sie verschmutzen derzeit mehr als ein Drittel der weltweiten Flussläufe. Neben Öl und Ölprodukten, Schwermetallen, giftigen Pestiziden, Dioxinen und radioaktiven Abfällen ist die Verschmutzung von Thermalwasser sehr gefährlich, wodurch Gewässer „absterben“. Hitze ist eine Art von Verschmutzung. Warmes Abwasser heizt den Stausee auf, die Löslichkeit des darin ohnehin schlecht löslichen Sauerstoffs im Wasser nimmt ab, das Fischsterben beginnt und die Verschlammung des Stausees nimmt stark zu, was letztlich zu Staunässe führt.

Nach Angaben der russischen Umweltbehörden wächst die Zahl der Gewässer mit hoher Wasserverschmutzung jedes Jahr; die maximal zulässigen Konzentrationen (MPC) einer Reihe von Schadstoffen in diesen Gewässern werden um das Zehnfache oder mehr überschritten (die Definition von MAC und Weitere Umweltqualitätskriterien werden in Thema 3 besprochen. Zu den am stärksten verschmutzten Meeresgebieten der Russischen Föderation gehören das Asowsche Schwarzmeerbecken, das Nördliche Kaspische Meer, der Finnische Meerbusen in der Ostsee, die Peter-der-Große-Bucht im Japanischen Meer und die Barentssee in der Region des Nowaja Semlja-Archipels.

Nicht nur die Meere leiden, sondern auch die großen und kleinen Flüsse Russlands; in vielen von ihnen sind Schwimmen und Angeln aufgrund übermäßiger Verschmutzung nicht akzeptabel.

Einer der am stärksten verschmutzten Orte in Russland und, wie einige Umweltschützer glauben, auf dem gesamten Planeten ist die Stadt Karabasch in der Region Tscheljabinsk, wo eine Kupfer-Schwefel-Anlage betrieben wird, deren ungeklärtes Abwasser in einen örtlichen Fluss und See eingeleitet wird. Dieses Dorf hat die höchste Sterblichkeitsrate pro tausend Einwohner im Land, was auf die mehrfache Überschreitung der Umweltstandards in der Region zurückzuführen ist.

Süßwasserkörper sind auch Trinkwasserquellen, deren Qualität in Russland im letzten Jahrzehnt katastrophal gesunken ist. Rohes Leitungswasser kann derzeit in keinem der besiedelten Gebiete der Russischen Föderation getrunken werden.

Umweltsicherheit ist ein Zustand des Schutzes der lebenswichtigen Interessen des Einzelnen, der Gesellschaft, der Natur und des Staates vor realen und potenziellen Bedrohungen, die durch anthropogene oder natürliche Auswirkungen auf die Umwelt entstehen. Umweltsicherheit ist neben seinem Bedarf an Nahrung, Wasser, Kleidung und Wohnraum das wichtigste natürliche Bedürfnis des Menschen. Das gesamte Leben eines Menschen ist auf die Befriedigung körperlicher, geistiger und sozialer Bedürfnisse ausgerichtet, einschließlich der Gewährleistung der Umweltsicherheit. 1993 entwickelte das Ministerium für natürliche Ressourcen der Russischen Föderation das Programm „Ökologische Sicherheit Russlands“. Der Sicherheitsrat der Russischen Föderation erörterte im selben Jahr die Frage der Gesundheit der russischen Bevölkerung (auch im Zusammenhang mit der Umwelt). Situation im Land).

Russland befindet sich wie der gesamte Planet in einer ökologischen Krise, zu der Ende des letzten Jahrhunderts aufgrund der Übergangszeit auch wirtschaftliche und technologische Krisen hinzukamen. Wissenschaftler haben bereits in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts wiederholt vor den schädlichen Auswirkungen der vom Menschen verursachten Umweltverschmutzung auf die menschliche Gesundheit gewarnt. Bereits zu Beginn dieses Jahrhunderts gab es von Seiten der Politik Warnungen vor der Möglichkeit menschengemachter Katastrophen. Die Möglichkeit solcher Katastrophen entsteht durch den Verschleiß von Geräten, die in einigen Industrieanlagen seit mehr als 60 Jahren ununterbrochen in Betrieb sind (Minenunfälle, abstürzende Flugzeuge und Hubschrauber usw.).

Gleichzeitig ereignen sich jeden Tag „stille“ Katastrophen, da Schadstoffeinleitungen und -emissionen die heimtückische Eigenschaft haben, sich in der Biosphäre anzusammeln, anzusammeln, und eine Katastrophe ohne Explosionen oder Schüsse naht, unmerklich, aber unausweichlich. Gleichzeitig leidet die erwachsene Bevölkerung an durch Bleiemissionen verursachten Erkrankungen der Leber, der Nieren und der Lunge; Schlechte Wasserqualität verursacht Erkrankungen des Verdauungs- und Ausscheidungssystems. Die Hauptursachen für Behinderungen im Kindesalter in umweltbenachteiligten Gebieten sind Schäden an den Atemwegen, dem Zentralnervensystem und dem Gehirn.

All dies deutet darauf hin, dass in der Russischen Föderation Umweltgefahren eine Bedrohung für den Genpool des Landes darstellen und Russland daran hindern, aus der sozioökonomischen Krise herauszukommen.

Lebensmittelqualität

Eine Art der Umweltsicherheit ist die Ernährungssicherheit, da sie einer der Hauptfaktoren für die Gesundheit der Bevölkerung des Landes ist. Die Situation in diesem Gebiet der Russischen Föderation verschlechterte sich Anfang der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts aufgrund der unkontrollierten Lieferung minderwertiger Lebensmittel aus dem Ausland und der Schwächung der Kontrolle über die Produktion und den Verkauf von Lebensmitteln erheblich. All dies führte zu Massenlebensmittelvergiftungen, vor allem aufgrund minderwertiger alkoholischer Getränke.

Einer der Gründe für diese Verschlechterung war die schlechte technische Ausstattung vieler heimischer Unternehmen der Lebensmittelindustrie und des Lebensmittelhandels (die meisten Produktionsanlagen in diesem Bereich wurden seit 30 bis 50 Jahren nicht mehr modernisiert!), das niedrige Niveau der Hygienekultur und der Nutzung von minderwertigen Rohstoffen, mangelnde Produktionskontrolle aufgrund des Wegfalls von Labordienstleistungen in dieser Branche.

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts begann sich die Situation allmählich zu verbessern. im Zusammenhang mit der Einführung einer strengen Kontrolle der Lebensmittelqualität, der Auflösung zahlreicher „Punkte“, die keine Lizenzen für die Herstellung und den Handel mit Lebensmitteln haben, und der technischen Erneuerung der Produktionskapazitäten in der Lebensmittelindustrie.

Umweltaspekte der demografischen Situation in Russland

Die demografische Situation in Russland hängt eng mit der Umweltsicherheit zusammen. Gemessen an der Einwohnerzahl liegt die Russische Föderation weltweit an siebter Stelle nach China, Indien, den USA, Indonesien, Brasilien und Pakistan. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts. Russland verzeichnete eine der höchsten Raten an Bevölkerungsverlusten (Entvölkerung). Die Gründe hierfür sind:

niedrige Geburtenrate, weit verbreitete Ein-Kind-Familie, die die Fortpflanzung der Bevölkerung nicht gewährleistet;

hohe Sterblichkeit, deren Niveau eine der höchsten in Europa ist (16,3 Personen pro tausend Einwohner);

enorme Verluste arbeitsfähiger Männer durch Unfälle, Vergiftungen und Verletzungen (ca. 30 % im Jahr 2002), was größtenteils auf die Zunahme des Alkoholismus und die geringe Qualität alkoholischer Getränke zurückzuführen ist;

Familienkrise, hohe Scheidungsrate;

erhebliche Mengen erzwungener (oft illegaler) Migration, auch aus Umweltgründen (das Problem der Umweltflüchtlinge).

Wie Sie sehen, liegen die Ursachen der demografischen Krise in Russland nicht nur im sozialen Bereich, sondern sind größtenteils auch umweltbedingter Natur. Anfang 2003 lebten in Russland 143,1 Millionen Menschen. Die Prognosen der Demografen sind enttäuschend: Bis 2010 wird die Bevölkerung der Russischen Föderation etwa 138-139 Millionen Menschen betragen, und Russland wird gemessen an der Bevölkerungszahl weltweit vom siebten auf den neunten Platz vorrücken. Langfristige Prognosen deuten darauf hin, dass die Bevölkerung Russlands in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts in fünf bis sechs Jahrzehnten um etwa die Hälfte zurückgehen wird, wenn die aktuellen Trends anhalten.

Um negative demografische Trends in Russland zu überwinden, ist es notwendig:

Verbesserung der Gesundheit der Bevölkerung, was dazu beitragen wird, die vermeidbare Sterblichkeit, insbesondere bei Männern im erwerbsfähigen Alter, zu senken;

Förderung der Geburtenrate und Stärkung der Familie durch Verbesserung der Lebensqualität und materielle Förderung der Geburt von Kindern;

die Bildung bestimmter sozialer, spiritueller und moralischer Einstellungen in der Gesellschaft.

Im Jahr 2005 kam es zu einem gewissen demografischen Wandel: Die Geburtenrate stieg im Vergleich zu den Vorjahren. Dies ist wahrscheinlich auf eine gewisse Stabilisierung des Lebensstandards der Bevölkerung und die Manifestation von sozialem Optimismus zurückzuführen. Das 2006 verabschiedete Präsidentschaftsprogramm zielt auch darauf ab, die Entvölkerungssituation in Russland zu korrigieren und sowohl die Geburtenrate im Land anzukurbeln (materielle und soziale Unterstützung für Mütter) als auch die Sterblichkeit zu senken (Unterstützung für Rentner und Behinderte). Wenn dieses Programm umgesetzt wird und der Aufwärtstrend der Geburtenrate anhält und sich verstärkt, werden die düsteren Prognosen in- und ausländischer Demografen möglicherweise nicht wahr.

Mensch und Raum

Bisher haben wir über die (meist negativen) Auswirkungen des Menschen auf die Natur gesprochen. Aber es ist offensichtlich, dass es auch einen umgekehrten Einfluss gibt: Natürliche Faktoren (und in diesem Teil werden wir über kosmische Faktoren sprechen) beeinflussen zweifellos die Physiologie und das Verhalten des Menschen.

Vor einigen Jahrzehnten dachte kaum jemand daran, seine Leistungsfähigkeit, sein Wohlbefinden und seinen emotionalen Zustand mit der Aktivität der Sonne, den Mondphasen, magnetischen Stürmen und anderen kosmischen Phänomenen in Verbindung zu bringen. Der Pionier auf diesem Gebiet war der russische Wissenschaftler Alexander Leonidovich Chizhevsky, der die Heliobiologie gründete – einen Zweig der Biologie, der den Einfluss der Sonne auf die physiologischen und Verhaltensmechanismen des Menschen untersucht. Die Menschen wissen seit der Antike, dass die Sonne die Funktionsweise von Pflanzen und Tieren maßgeblich bestimmt (Blüte und Fruchtbildung bei Pflanzen, Paarungszeit bei Tieren usw.). Der für kosmische Körper charakteristische Rhythmus – die Bewegung von Erde, Sonne, Mond und Sternen – ist auch eine integrale Eigenschaft lebender Organismen, eine universelle Eigenschaft aller Lebewesen, ein allgemeines Organisationsprinzip des Universums. Diese Eigenschaft manifestiert sich auf allen biologischen Ebenen: zellulär, Gewebe, Organismus, Ökosystem und Biosphäre.

Der Mensch ist ein biologisches Lebewesen, das sich im Laufe seiner Evolution an rhythmische Veränderungen in der Natur angepasst (angepasst) hat. Im menschlichen Körper gibt es viele rhythmische Prozesse, sogenannte Biorhythmen: die Arbeit des Herzens, der Atmung, der Gehirnaktivität und der sexuellen Aktivität. Das menschliche Gehirn ist die Quelle eines schwachen elektromagnetischen Feldes, das Biofeld genannt wird. Andererseits sind die meisten physikalischen Umweltfaktoren, die auf den Menschen einwirken, auch elektromagnetischer Natur. Die Sonne ist eine starke Quelle eines elektromagnetischen Feldes, das das Biofeld des Gehirns überlagert und dieses moduliert. Daraus folgt, dass Veränderungen der Sonnenaktivität die Funktion des Gehirns direkt beeinflussen können, und dies gilt nicht nur für die Physiologie des Menschen, sondern auch für sein Sozialverhalten.

A.L. Chizhevsky analysierte Ausbrüche sozialer Aktivität in der Geschichte von 70 Ländern (Kriege, Aufstände, Unruhen, Revolutionen) und kam zu dem Schluss, dass die Jahre dieser sozialen Ausbrüche in den meisten Fällen mit Perioden erhöhter Sonnenaktivität zusammenfallen (einmal alle 11 Jahre, 9 mal pro Jahrhundert). Das Schicksal des Wissenschaftlers erwies sich als tragisch: Er wurde während des stalinistischen Regimes unterdrückt und kehrte als kranker Mann aus den Lagern zurück.

Mehrere Jahrzehnte sind vergangen, und Informationen des Wetterdienstes über magnetische Stürme und erhöhte Sonnenaktivität sind für uns mittlerweile weit verbreitet; Einige Veröffentlichungen veröffentlichen Diagramme dieser Prozesse und geben die ungünstigsten Tage an, an denen Menschen mit Herzerkrankungen und Blutgefäßen besonders vorsichtig sein sollten.

Unter den Mechanismen, die den Einfluss des Mondes auf biologische Objekte erklären, ist die Schwerkraft der wichtigste, die Ebbe und Flut in den Meeren und Ozeanen, Veränderungen im Zustand der Atmosphäre und des Erdmagnetfeldes verursacht.

Derzeit geht die moderne Wissenschaft davon aus, dass jeder Mensch individuelle Aktivitätsrhythmen hat: körperlich, emotional und intellektuell. Das Vorhandensein solcher Rhythmen hängt nicht von Rassen- und Nationalmerkmalen ab. Der körperliche Zyklus (23,7 Tage) bestimmt die Energie eines Menschen, seine Ausdauer und Anpassungsfähigkeit sowie die Bewegungskoordination. Der emotionale Zyklus (28,4 Tage) ist mit dem Zustand des Nervensystems und der Stimmung verbunden, der intellektuelle Zyklus (33,2 Tage) ist mit den kreativen Fähigkeiten des Einzelnen verbunden. Jeder Zyklus zerfällt in zwei Halbzyklen – positiv und negativ, d. h. Grafisch lässt es sich als Sinuskurve in Abhängigkeit von der Zeit darstellen, wobei der Koordinatenursprung dem Geburtsdatum der Person entspricht. Der Körper reagiert besonders empfindlich, wenn sich das Vorzeichen ändert, d. h. wenn die Diagramme die x-Achse kreuzen. Wenn sich zwei oder drei Biorhythmuskurven in einem Punkt schneiden, kann dieser Moment im menschlichen Verhaltensmechanismus sehr ungünstig sein. Unfallstatistiken in Japan, den USA und Österreich zeigen, dass ihr Maximum an „Null“-Tagen auftritt, wenn die positive Periode von einem oder zwei Biorhythmen durch eine negative ersetzt wird. In diesen Ländern werden Biorhythmen bei der Planung der Arbeit von Taxifahrern, chirurgischen Eingriffen, Trainingsplänen von Sportlern usw. berücksichtigt. Um die Berechnung einzelner Zyklen zu erleichtern, stellen einige Länder bereits spezielle Taschenrechner und Uhren her, die neben Uhrzeit und Datum auch den biologischen Rhythmus des Menschen anzeigen. Darüber hinaus wurde eine Vielzahl von Tabellen veröffentlicht, die es jedem Menschen ermöglichen, den Zustand seines Körpers zu bestimmen.

All dies deutet darauf hin, dass der Mensch als Teil der Biosphäre der Erde nicht nur eng mit allen auf dem Planeten ablaufenden Prozessen verbunden ist, sondern auch mit dem Kosmos um uns herum, dem Universum und vor allem mit dem nächstgelegenen Kosmos Körper - die Sonne und der Mond.

Schlussfolgerungen und Ergebnisse

Nachdem der Mensch den Wettbewerb mit anderen Arten gewonnen, aber die materielle Produktion überentwickelt hatte, verlor er, weil er die ökologische Sicherheit seiner Existenz verletzte.

Die Folgen der Wirtschaftstätigkeit haben den Gesundheitszustand der Menschheit im Vergleich zu früheren Generationen deutlich verschlechtert.

In Russland stellt die aktuelle Umweltsituation eine Bedrohung für den Genpool des Landes dar und verhindert, dass Russland aus der sozioökonomischen Krise herauskommt.

Demografische Situation in Russland zu Beginn des 21. Jahrhunderts. gekennzeichnet durch einen Rückgang der Gesamtbevölkerung (Entvölkerung), der die nationale Sicherheit gefährdet.

Die in Russland in den letzten Jahren eingeführte strenge Lebensmittelqualitätskontrolle hat die Ernährungssicherheit des Landes verbessert.

Kosmische Faktoren (Aktivität von Sonne und Mond) beeinflussen die physiologischen und Verhaltensmechanismen des Menschen.

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Vorlesung 2

Kapitel 2. Grundlagen der faktoriellen Ökologie (Autechologie)

Die Autökologie, die die Beziehung von Vertretern einer bestimmten Art zu ihrer Umwelt untersucht, basiert hauptsächlich auf Untersuchungen der Anpassungsprozesse von Arten an die Umwelt, insbesondere an die abiotischen Faktoren gepaarter Wechselwirkungen (Organismus-Faktor). Deshalb wird es oft als faktorielle Ökologie bezeichnet.

Der Körper ist die erste Grundeinheit des Stoffwechsels. Die Beziehungskette zwischen lebender Materie beginnt im Organismus und kann auf keiner Ebene unterbrochen werden. Es ist klar, dass zwischen dem Organismus und der Umwelt eine tiefe Verbindung besteht.

Die Umwelt ist ein Komplex natürlicher Körper und Phänomene, mit denen der Organismus in direkter oder indirekter Beziehung steht. Im weitesten Sinne handelt es sich dabei um materielle Körper, Phänomene und Energie, die auf den Körper einwirken.

Abhängig vom Grad der Spezifizierung des Konzepts gibt es eine erhebliche Bedeutungsvielfalt des Wortes „Umwelt“. Somit wird die äußere Umgebung als eine Gesamtheit von Kräften und Naturphänomenen, ihrer Substanz und ihrem Raum, jeder Aktivität einer Person (Organismus) betrachtet, die sich außerhalb des betrachteten Objekts oder Subjekts befindet und nicht unbedingt in direktem Kontakt mit diesem steht. Der Begriff „Umgebung“ ist derselbe wie die äußere Umgebung, sie steht jedoch in direktem Kontakt mit einem Objekt oder Subjekt. Der Begriff bedarf offensichtlich einer definierenden Ergänzung: Die Umgebung, die wen umgibt? Was? Daher ist es richtiger, „die menschliche Umwelt“ usw. zu sagen.

Es wird außerdem zwischen der natürlichen Umwelt (eine Kombination natürlicher und veränderter menschlicher Aktivitätsfaktoren der belebten und unbelebten Natur, die eine Wirkung auf den Körper zeigen) und der abiotischen Umwelt (alle Kräfte und Naturphänomene, deren Ursprung nicht direkt ist) unterschieden im Zusammenhang mit der Lebenstätigkeit lebender Organismen) und der biotischen Umwelt (Kräfte und Naturphänomene, die ihren Ursprung in der Lebenstätigkeit lebender Organismen haben).

Es gibt auch ein spezifisches räumliches Verständnis der Umwelt, als die unmittelbare Umgebung des Organismus – den Lebensraum. Es umfasst nur diejenigen Elemente der Umwelt, mit denen ein bestimmter Organismus direkte oder indirekte Beziehungen eingeht, d.h. das ist alles, unter dem er lebt.

Es muss betont werden, dass der Begriff „Umwelt“ nicht gleichbedeutend mit dem Begriff „Existenzbedingungen“ ist. Unter Letzterem versteht man die Summe lebenswichtiger Umweltfaktoren, ohne die lebende Organismen nicht existieren können.

Der Körper, der das Bedürfnis nach einem Zufluss von Materie, Energie und Informationen verspürt, ist vollständig von der Umwelt abhängig. An dieser Stelle ist es angebracht, das vom russischen Wissenschaftler K.F. entdeckte Gesetz zu zitieren. Roulier: Die Ergebnisse der Entwicklung (Veränderungen) eines Objekts (Organismus) werden durch das Verhältnis seiner inneren Eigenschaften und der Eigenschaften der Umgebung, in der es sich befindet, bestimmt. Dieses Gesetz, manchmal auch das erste ökologische Gesetz des Lebens genannt, ist von allgemeiner Bedeutung, da es gleichermaßen für lebende und unbelebte Materie sowie für den sozialen Bereich gilt.

Die evolutionäre Anpassung von Organismen an Umweltbedingungen, die sich in Veränderungen ihrer äußeren und inneren Eigenschaften äußert, wird als Anpassung bezeichnet.

Jeder Organismus reagiert entsprechend seiner genetischen Konstitution auf seine Umwelt. Matching-Regel Umweltbedingungen der genetischen Vorbestimmung eines Organismus besagt: Solange die einen bestimmten Organismus umgebende Umwelt den genetischen Anpassungsfähigkeiten dieser Art an ihre Schwankungen und Veränderungen entspricht, kann diese Art existieren.

Organismen selbst sind in der Lage, die Umwelt maßgeblich zu beeinflussen. Daher hat ihre lebenswichtige Aktivität großen Einfluss auf die Gaszusammensetzung der Atmosphäre. Dies liegt insbesondere daran, dass durch die Photosynthese grüner Pflanzen Sauerstoff in die Atmosphäre gelangt. Kohlendioxid hingegen wird der atmosphärischen Luft von Pflanzen entzogen und gelangt bei der Zersetzung der Überreste toter Organismen wieder in sie. Bei der Zersetzung der Körper toter Organismen sind Bakterien, Pilze und Tiere an der Bodenbildung beteiligt. Es ist die lebenswichtige Aktivität von Organismen, die den Gehalt an gelösten organischen Verbindungen und Mineralsalzen in natürlichen Gewässern bestimmt. Wir weisen darauf hin, dass Organismen durch die Veränderung der chemischen Zusammensetzung der Umwelt auch deren physikalische Eigenschaften beeinflussen.

Die Grenze des Einflusses von Organismen auf den Lebensraum wird durch ein anderes ökologisches Lebensgesetz (Yu.N. Kurazhkovsky) beschrieben: Jede Art von Organismus verändert sich, indem er die benötigten Stoffe aus der Umwelt aufnimmt und Produkte seiner lebenswichtigen Aktivität in diese abgibt es so, dass der Lebensraum für seine Existenz ungeeignet wird.

Somit sind Organismen ständig wechselnden Umweltbedingungen ausgesetzt, sie selbst sind jedoch in der Lage, diese Bedingungen zu verändern.

Organismus – biologisches System der Biosphäre

Jedes Lebewesen ist Körper, unterscheidet sich von der unbelebten Natur durch eine Reihe bestimmter Eigenschaften, die nur lebender Materie innewohnen – zelluläre Organisation und Stoffwechsel.

Aus moderner Sicht ist der Körper ein selbstorganisierendes Energieinformationssystem, das die Entropie (siehe Abschnitt 9.2) überwindet, indem es einen Zustand instabilen Gleichgewichts aufrechterhält.

Die Untersuchung der Beziehung und Interaktion im System „Organismus-Umwelt“ führte zu der Erkenntnis, dass lebende Organismen, die unseren Planeten bewohnen, nicht für sich allein existieren. Sie sind vollständig von der Umwelt abhängig und werden ständig von ihr beeinflusst. Jeder Organismus überlebt und vermehrt sich erfolgreich in einem bestimmten Lebensraum, der durch einen relativ engen Bereich von Temperaturen, Niederschlägen, Bodenbedingungen usw. gekennzeichnet ist.

Daher ist der Teil der Natur, der lebende Organismen umgibt und einen direkten oder indirekten Einfluss auf sie hat, ihr Teil Lebensraum. Daraus beziehen Organismen alles, was sie zum Leben brauchen, und scheiden darin Stoffwechselprodukte aus. Der Lebensraum jedes Organismus besteht aus vielen Elementen anorganischer und organischer Natur sowie Elementen, die durch den Menschen und seine Produktionsaktivitäten eingeführt wurden. Darüber hinaus können einige Elemente für den Körper teilweise oder völlig gleichgültig sein, andere sind notwendig und andere haben eine negative Wirkung.

Lebensbedingungen oder Existenzbedingungen sind eine Reihe von Umweltelementen, die für einen Organismus notwendig sind, mit denen er in untrennbarer Einheit steht und ohne die er nicht existieren kann.

Homöostase - Selbsterneuerung und Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung des Körpers.

Lebende Organismen zeichnen sich durch Bewegung, Reaktivität, Wachstum, Entwicklung, Fortpflanzung und Vererbung sowie Anpassung aus. Während des Stoffwechsels, bzw Stoffwechsel Im Körper laufen eine Reihe chemischer Reaktionen ab (z. B. bei der Atmung oder der Photosynthese).

Organismen wie Bakterien sind in der Lage, organische Verbindungen auf Kosten anorganischer Komponenten – Stickstoff- oder Schwefelverbindungen – zu bilden. Dieser Vorgang wird aufgerufen Chemosynthese.

Der Stoffwechsel im Körper erfolgt nur unter Beteiligung spezieller makromolekularer Eiweißstoffe - Enzyme, die als Katalysatoren wirken. Enzyme helfen, den Stoffwechselprozess im Körper zu regulieren Vitamine und Hormone. Gemeinsam übernehmen sie die chemische Gesamtkoordination des Stoffwechselprozesses. Stoffwechselprozesse finden auf dem gesamten Weg der individuellen Entwicklung des Organismus – der Ontogenese – statt.

Ontogenese - eine Reihe aufeinanderfolgender morphologischer, physiologischer und biochemischer Veränderungen, die ein Organismus im Laufe seines gesamten Lebens durchläuft.

Der Lebensraum des Organismus- eine Reihe sich ständig ändernder Bedingungen seines Lebens. Die terrestrische Biota hat drei Hauptlebensräume beherrscht: , und Boden, zusammen mit Gesteinen des oberflächennahen Teils der Lithosphäre.

„Organismus und Umwelt“

Einführung

Im Laufe der Evolution und des intensiven Kampfes ums Dasein haben Organismen die unterschiedlichsten Umweltbedingungen gemeistert und gleichzeitig die gesamte moderne Pflanzen- und Tiervielfalt gebildet, die etwa zwei Millionen Arten umfasst. Die lebenswichtige Aktivität von Organismen hatte wiederum enorme Auswirkungen auf die unbelebte Umwelt, die mit der Entwicklung des Lebens komplexer wurde und sich weiterentwickelte.

Das Gesamtbild der Natur um uns herum ist keine chaotische Kombination verschiedener Lebewesen, sondern ein ziemlich stabiles und organisiertes System, in dem jede Pflanzen- und Tierart einen bestimmten Platz einnimmt.

Wir wissen, dass jede Art zur unbegrenzten Fortpflanzung fähig ist und schnell den gesamten ihr zur Verfügung stehenden Raum besiedeln kann. Es liegt auf der Hand, dass das gleichzeitige Zusammenleben verschiedener Lebewesen nur dann möglich ist, wenn spezielle Mechanismen vorhanden sind, die den Fortpflanzungsverlauf regulieren und die räumliche Verteilung der Arten sowie die Anzahl der Individuen bestimmen. Eine solche Regulierung ist eine Folge komplexer Konkurrenz- und anderer Beziehungen zwischen Organismen im Laufe ihres Lebens. Auch Einflüsse aus den physikalischen Bedingungen der Umgebung spielen eine große Rolle.

Das Studium der Beziehungen von Organismen untereinander sowie zwischen Organismen und der physischen Umwelt bildet den Inhalt eines Abschnitts der Biologie namens Ökologie („oikos“ – Heimat, Schutz und „logos“ – Wissenschaft, Griechisch).

Die Ökologie stützt sich auf Verallgemeinerungen und Schlussfolgerungen aus den meisten anderen Zweigen der Biologie sowie den Geowissenschaften.

Ökologische Gesetze dienen als wissenschaftliche Grundlage für die rationelle Nutzung natürlicher biologischer Ressourcen durch den Menschen und für die Lösung vieler wirtschaftlicher Probleme.

1. Umwelt und Umweltfaktoren

Organismus und Umweltfaktoren. Der Begriff der äußeren Umwelt umfasst alle Bedingungen der lebenden und unbelebten Natur, die den Organismus umgeben und seinen Zustand, seine Entwicklung, sein Überleben und seine Fortpflanzung direkt oder indirekt beeinflussen. Die Umwelt ist immer ein komplexer Komplex aus verschiedenen Elementen. Als einzelne Elemente der Umwelt werden bezeichnet, die auf den Körper einwirken Umweltfaktoren.

Unter ihnen werden zwei Gruppen unterschiedlicher Natur unterschieden:

1. Abiotische Faktoren – alles Elemente der unbelebten Natur, die auf den Körper einwirken. Zu den wichtigsten Faktoren zählen Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Klimakomponenten sowie die Zusammensetzung der Wasser-, Luft- und Bodenumgebung.

2. Biotische Faktoren- alle Arten von Einflüssen, die der Körper von den ihn umgebenden Lebewesen erfährt. In der Neuzeit hat das menschliche Handeln einen äußerst großen Einfluss auf die Natur, die als besonderer Umweltfaktor angesehen werden kann.

In der Natur sind äußere Bedingungen immer in gewissem Maße veränderlich. Jede Art hat sich im Laufe der Evolution an eine bestimmte Intensität der Umweltfaktoren und die Amplitude ihrer Schwankungen angepasst. Die daraus resultierenden Anpassungen an bestimmte Lebensumstände sind erblich verankert. Daher sind ökologische Anpassungen zwar sehr gut für die Umgebung geeignet, in der die Art historisch entstanden ist, doch schränken ökologische Anpassungen die Möglichkeit der Existenz in einer anderen Umgebung ein oder schließen sie sogar aus.

Verschiedene Umweltfaktoren: Temperatur, Gaszusammensetzung der Atmosphäre, Nahrung wirken auf unterschiedliche Weise auf den Körper. Dementsprechend sind die morphologischen und physiologischen Anpassungen an sie unterschiedlich. Die Auswirkungen des Einflusses eines beliebigen Faktors sind jedoch ökologisch vergleichbar, da sie sich immer in einer Veränderung der Lebensfähigkeit des Organismus äußern, was letztlich zu einer Veränderung der Populationsgröße führt.

Die Intensität des Faktors, der für das Leben am günstigsten ist, wird als optimal oder optimal bezeichnet. Je stärker der Faktorwert vom optimalen Wert für einen bestimmten Typ abweicht (sowohl nach unten als auch nach oben), desto stärker wird die Vitalaktivität gehemmt. Die Grenzen, jenseits derer die Existenz eines Organismus unmöglich ist, werden als untere und obere Grenze der Ausdauer bezeichnet.

Da das Optimum die Charakteristika der Bedingungen in Lebensräumen widerspiegelt, ist es in der Regel für verschiedene Arten unterschiedlich. Je nachdem, welcher Grad des Faktors am günstigsten ist, kann man zwischen Arten unterscheiden: wärme- und kälteliebend, feuchtigkeits- und trockenliebend, an hohen und niedrigen Salzgehalt des Wassers angepasst usw. Daneben gibt es Arten Anpassungen äußern sich auch in der Toleranz gegenüber dem Grad der Variabilität des Faktors a. Arten, die nur geringe Abweichungen des Faktors vom optimalen Wert tolerieren, werden als eng angepasst bezeichnet; weithin angepasst – Arten, die erheblichen Veränderungen eines bestimmten Faktors standhalten können. Beispielsweise sind die meisten Meeresbewohner eng an einen relativ hohen Salzgehalt des Wassers angepasst, und eine Verringerung der Salzkonzentration im Wasser ist für sie schädlich. Bewohner von Süßwassergewässern sind ebenfalls eng angepasst, allerdings an einen geringen Salzgehalt im Wasser. Es gibt jedoch Arten, die sehr große Veränderungen des Salzgehalts im Wasser vertragen, zum Beispiel der Dreistachlige Stichling, der sowohl in Süßgewässern als auch in Salzseen und sogar in den Meeren leben kann.

Anpassungen an einzelne Umweltfaktoren erfolgen weitgehend unabhängig, sodass dieselbe Art eine enge Anpassung an einen Faktor, beispielsweise den Salzgehalt, und eine breite Anpassung an einen anderen, beispielsweise Temperatur oder Nahrung, aufweisen kann.

Zusammenspiel von Faktoren. Begrenzungsfaktor. Auf den Körper wirken immer gleichzeitig sehr komplexe Umweltbedingungen ein. Das Ergebnis ihrer gemeinsamen Einflussnahme ist keine einfache Summe von Reaktionen auf die Wirkung einzelner Faktoren. Das Optimum und die Grenzen der Ausdauer gegenüber einem der Umweltfaktoren hängen vom Niveau der anderen ab. Beispielsweise steigt bei optimaler Temperatur die Toleranz gegenüber ungünstiger Luftfeuchtigkeit und Nahrungsmangel. Andererseits erhöht die Fülle an Nahrung die Widerstandskraft des Körpers gegenüber Veränderungen der klimatischen Bedingungen.

Allerdings ist ein solcher gegenseitiger Ausgleich immer begrenzt und keiner der lebensnotwendigen Faktoren kann durch einen anderen ersetzt werden. Wenn sich daher Lebensräume oder Bedingungen in einem bestimmten Gebiet ändern, wird die Lebensaktivität einer Art und ihre Fähigkeit, mit anderen zu konkurrieren, durch den Faktor eingeschränkt, der am stärksten vom optimalen Wert für die Art abweicht. Wenn der quantitative Wert mindestens eines der Faktoren die Grenzen der Belastbarkeit überschreitet, wird die Existenz der Art unmöglich, egal wie günstig die anderen Bedingungen sind.

Beispielsweise wird die Verbreitung vieler Tiere und Pflanzen im Norden meist durch mangelnde Wärme eingeschränkt, während im Süden der limitierende Faktor für die gleiche Art ein Mangel an Feuchtigkeit oder lebenswichtiger Nahrung sein kann.

Interdependenz von Organismen und Umwelt. Der Organismus ist vollständig von der Umwelt abhängig und ohne sie nicht denkbar. Aber im Prozess der Lebensaktivität und des kontinuierlichen Stoffaustauschs mit der Umwelt beeinflussen Pflanzen und Tiere selbst die Umgebungsbedingungen und verändern die physische Umgebung. Die darin auftretenden Veränderungen führen wiederum dazu, dass Organismen neue ökologische Anpassungen benötigen. Das Ausmaß und die Bedeutung solcher Veränderungen in der unbelebten Natur unter dem Einfluss der Aktivitäten von Lebewesen sind sehr groß. Es genügt, sich daran zu erinnern, dass die Photosynthese der Pflanzen zur Bildung einer modernen, sauerstoffreichen Atmosphäre führte, die für die meisten modernen Organismen zu einer der wichtigsten Existenzbedingungen geworden ist. Durch die lebenswichtige Aktivität von Organismen entstand der Boden, an dessen Zusammensetzung und Beschaffenheit sich Pflanzen und Tiere im Laufe der Evolution anpassten. Auch das Klima veränderte sich und es entstanden lokale Besonderheiten – Mikroklimate.

2. Wichtigste Klimafaktoren und ihr Einfluss auf den Körper

Das Klima ist einer der Hauptbestandteile der äußeren Umgebung. Für das Leben von Landpflanzen und -tieren sind drei Klimaelemente von größter Bedeutung: Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Ein wichtiges Merkmal dieser Faktoren ist ihre natürliche Variabilität sowohl im Jahres- und Tagesverlauf als auch im Zusammenhang mit der geografischen Zoneneinteilung. Daher haben Anpassungen an sie einen natürlichen zonalen und saisonalen Charakter.

Licht. Die Sonnenstrahlung dient als Hauptenergiequelle für alle auf der Erde ablaufenden Prozesse. Die biologische Wirkung der Sonnenstrahlung ist vielfältig und wird durch ihre spektrale Zusammensetzung, Intensität sowie tägliche und saisonale Beleuchtungshäufigkeit bestimmt.

Im Spektrum der Sonnenstrahlung werden drei Bereiche unterschieden, die sich in ihrer biologischen Wirkung unterscheiden: Ultraviolett, sichtbar und Infrarot.

Ultraviolette Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 0,290 µm zerstörerisch für alle Lebewesen. Leben auf der Erde ist nur möglich, weil diese kurzwellige Strahlung durch die Ozonschicht der Atmosphäre blockiert wird. Nur ein kleiner Teil der längeren ultravioletten Strahlung erreicht die Erdoberfläche (0,300–0,400). µm). Sie sind chemisch hochaktiv und können in großen Dosen lebende Zellen schädigen. In geringen Dosen sind ultraviolette Strahlen für Mensch und Tier notwendig. Sie tragen insbesondere zur Bildung von Vitamin D im Körper bei. Einige Tiere, beispielsweise Insekten, unterscheiden ultraviolette Strahlen visuell.

Wirkung sichtbarer Strahlen mit einer Wellenlänge von etwa 0,400 bis 0,750 µm, die den größten Teil der Energie der Sonnenstrahlung ausmachen, die die Erdoberfläche erreicht, führten zur Entstehung einer Reihe sehr wichtiger Anpassungen bei Pflanzen und Tieren.

Grüne Pflanzen synthetisieren organische Stoffe und damit Nahrung für alle anderen Organismen, indem sie die Energie dieses bestimmten Teils des Spektrums nutzen.

Dennoch ist Licht für Tiere und Nicht-Chlorophyll-Pflanzen keine Existenzvoraussetzung, und viele Boden-, Höhlen- und Tiefseearten haben sich an das Leben im Dunkeln angepasst. Für die meisten Tiere ist sichtbares Licht einer der wichtigen Umweltfaktoren. Es ist stark reizend und an der Regulierung vieler Prozesse beteiligt. Besonders wichtig ist die Rolle des sichtbaren Lichts für Verhalten und räumliche Orientierung. Selbst viele einzellige Tiere reagieren deutlich auf Lichtveränderungen. Höher organisierte Arten, beginnend mit Hohltieren, verfügen bereits über spezielle lichtempfindliche Organe, und höhere Formen (Arthropoden, Weichtiere, Wirbeltiere) haben parallel und unabhängig voneinander komplexe Sehorgane entwickelt – Augen und die Fähigkeit, umgebende Objekte visuell wahrzunehmen.

Die meisten Tiere können die spektrale Zusammensetzung des Lichts gut unterscheiden, das heißt, sie haben ein Farbsehen. Die Entwicklung des Sehvermögens führte zum Auftreten verschiedener Farben bei Tieren, die ihnen helfen, sich vor dem Feind zu verstecken oder Individuen ihrer eigenen Art zu erkennen. Pflanzen entwickelten leuchtend farbige Blüten, um Bestäuber anzulocken und so die Fremdbestäubung zu erleichtern.

Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von mehr als 0,750 µm, vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden, sind eine wichtige Quelle thermischer Energie. Sie sind besonders reich an direkter Sonneneinstrahlung. Diese langwelligen Strahlungen werden von den Geweben von Tieren und Pflanzen absorbiert und führen zu deren Erwärmung. Viele wechselwarme Tiere (Eidechsen, Schlangen, Insekten) nutzen Sonnenlicht, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen, und wählen aktiv die sonnenbeschienensten Orte aus. Das Lichtregime in der Natur weist eine ausgeprägte Tages- und Jahreszeitenperiodizität auf, die durch die Erdrotation bestimmt wird.

Aufgrund des täglichen Lichtrhythmus haben Tiere Anpassungen an einen Tages- und Nachtlebensstil entwickelt. Jede Art ist zu bestimmten Tageszeiten aktiv. Zu bestimmten Tageszeiten öffnen sich die Blüten vieler Pflanzen und einige zeigen tägliche Blattbewegungen (z. B. einige Hülsenfrüchte). Fast alle inneren physiologischen Prozesse bei Pflanzen und Tieren haben einen Tagesrhythmus mit Maximum und Minimum zu bestimmten Stunden.

Die Länge des Tages ist von großer ökologischer Bedeutung. Es variiert stark je nach Breitengrad und Jahreszeit. Nur am Äquator ist die Tageslänge das ganze Jahr über gleich und beträgt 12 Stunden. Mit zunehmender Entfernung vom Äquator nimmt die Tageslänge im Sommerhalbjahr zunehmend zu und im Winter ab; Der längste Tag ist der 22. Juni (Sommersonnenwende) und der kürzeste Tag ist der 22. Dezember (Wintersonnenwende). Jenseits des Polarkreises gibt es im Sommer einen durchgehenden Tag und im Winter eine durchgehende Nacht, deren Dauer an den Polen 6 Monate erreicht. An den Tagen der Frühlings- (21. März) und Herbst-Tagundnachtgleiche (23. September) beträgt die Tageslänge zwischen den Polarkreisen überall 12 Stunden. Der Einfluss der Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche hängt von der Tageslänge und der Höhe der Sonne über dem Horizont ab, daher stehen die Temperaturverhältnisse in engem Zusammenhang mit jahreszeitlichen Veränderungen des Lichtregimes. Daher ist die Tageslänge ein wichtiger ökologischer Faktor, der periodische Phänomene in der Tierwelt reguliert.

Temperatur. Alle im Körper ablaufenden chemischen Prozesse hängen von der Temperatur ab. Daher ist es natürlich, dass große Veränderungen der thermischen Bedingungen, die in der Natur häufig beobachtet werden, tiefgreifende Auswirkungen auf das Wachstum, die Entwicklung und andere Erscheinungsformen des Lebens von Tieren und Pflanzen haben. Besonders deutlich wird die Abhängigkeit von der Außentemperatur bei Organismen, die nicht in der Lage sind, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, also bei allen Pflanzen und den meisten Tieren mit Ausnahme von Vögeln und Säugetieren. Die überwiegende Mehrheit der Landpflanzen und -tiere im aktiven Lebenszustand verträgt keine negativen Temperaturen.

Die obere Temperaturgrenze für die Entwicklung variiert je nach Art, überschreitet jedoch selten 40–45 °C. Nur wenige Arten haben sich an das Leben bei sehr hohen Temperaturen angepasst. So leben in heißen Quellen einige Weichtiere bei Wassertemperaturen von bis zu 53 °C, die Larven von Löwenfliegen bei 60 °C und einige Blaualgen und Bakterien leben bei 70-85 °C.

Die optimale Temperatur für die Entwicklung hängt von den Lebensraumbedingungen der Art ab; Bei den meisten Landtieren schwankt sie in recht engen Grenzen (15-30°C).

Als Organismen werden Organismen mit einer instabilen Körpertemperatur bezeichnet poikilotherm. Bei ihnen führt ein Temperaturanstieg zu einer Beschleunigung aller physiologischen Prozesse. Je höher die Temperatur, desto kürzer ist daher die Zeit, die für die Entwicklung einzelner Stadien oder des gesamten Lebenszyklus benötigt wird. Wenn bei 26°C die Zeitspanne vom Austritt aus dem Ei bis zur Verpuppung 10-11 Tage beträgt, dann erhöht sie sich bei einer Temperatur von etwa 10°C um das Zehnfache, also über 100 Tage. Diese Abhängigkeit hat einen sehr korrekten Charakter.

Nachdem die Entwicklungsdauer einer bestimmten Tier- oder Pflanzenart bei verschiedenen Temperaturen experimentell ermittelt wurde, ist es möglich, die erwartete Entwicklungszeit in einer natürlichen Umgebung mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen. In der Natur schwankt die Temperatur ständig und überschreitet oft das für das Leben günstige Niveau. Dies hat zur Entstehung besonderer Anpassungen bei Pflanzen und Tieren geführt, die die schädlichen Auswirkungen solcher Schwingungen abschwächen. Pflanzen beispielsweise senken bei Überhitzung die Blatttemperatur und erhöhen so die Verdunstung von Wasser durch die Spaltöffnungen. Tiere können ihre Körpertemperatur auch leicht senken, indem sie Wasser über die Atemwege und die Haut verdunsten.

Die Möglichkeit eines aktiven Temperaturanstiegs bei Pflanzen ist äußerst gering und bei poikilothermen Tieren nur bei den mobilsten Arten spürbar. So kann bei Fluginsekten aufgrund erhöhter Muskelarbeit die Innentemperatur um 10-20 °C oder mehr über die Umgebungstemperatur ansteigen. Bei Hummeln, Heuschrecken und großen Schmetterlingen erreicht sie während des Fluges 30-40°C, sinkt aber mit der Beendigung des Fluges schnell auf das Niveau der Lufttemperatur.

Obwohl poikilotherme Organismen eine gewisse Fähigkeit zur Thermoregulation aufweisen, ist diese so unvollkommen, dass ihre Körpertemperatur hauptsächlich von der Temperatur der Umgebung abhängt. Nur einige soziale Insekten, insbesondere Bienen, haben eine effizientere Methode zur Aufrechterhaltung der Temperatur durch kollektive Thermoregulation entwickelt. Jede einzelne Biene ist nicht in der Lage, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, aber Zehntausende Bienen, aus denen ein Bienenvolk besteht, produzieren so viel Wärme, dass der Bienenstock eine konstante Temperatur von 34-35 °C aufrechterhalten kann, die für die Entwicklung der Larven notwendig ist.

Vögel und Säugetiere, also Warmblüter, verfügen über die am weitesten fortgeschrittene Thermoregulation. Die Fähigkeit, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, ist eine ökologisch sehr wichtige Anpassung, die eine erhebliche Unabhängigkeit höherer Tiere von den thermischen Bedingungen der Umwelt gewährleistet. Die meisten Vögel haben eine Körpertemperatur von etwas über 40 °C, während Säugetiere normalerweise eine etwas niedrigere Körpertemperatur haben. Sie bleibt unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur auf einem konstanten Niveau. So beträgt die Körpertemperatur des Polarfuchses bei Frost von etwa -40 °C 38 °C und die des Rebhuhns 43 °C, also fast 80 °C höher als die Umgebung. Bei primitiven australischen Säugetieren – dem Schnabeltier und dem Ameisenigel – ist die Thermoregulation schlecht entwickelt und ihre Körpertemperatur hängt stark von den Umweltbedingungen ab. Auch bei kleinen Nagetieren und den Jungtieren der meisten Säugetiere ist die Thermoregulation unvollständig.

Für die Existenz von Tieren unter sich ändernden Umweltbedingungen ist nicht nur die Fähigkeit zur Thermoregulierung, sondern auch das Verhalten von großer Bedeutung: die Wahl eines Ortes mit günstigerer Temperatur, Aktivität zu einer bestimmten Tageszeit, der Bau spezieller Unterstände und Nester in mehr günstiges Mikroklima usw. So verstecken sich im Sommer bei heißem Wetter viele Steppen- und Wüstenbewohner in Löchern, unter Steinen und vergraben sich im Sand, um eine Überhitzung zu vermeiden. Im Frühling und Herbst, wenn die Temperatur niedrig ist, wählen dieselben Arten die wärmsten, sonnendurchfluteten Orte.

Die Temperatur sowie das Lichtregime, von dem sie abhängt, ändern sich natürlich im Laufe des Jahres und in Abhängigkeit von der geografischen Breite.

Am Äquator ist die Temperatur, ebenso wie die Tageslänge, sehr konstant und bleibt das ganze Jahr über auf einem Niveau nahe 25°C. Mit zunehmender Entfernung vom Äquator nimmt die jährliche Temperaturamplitude zu. Gleichzeitig ändert sich die Sommertemperatur mit zunehmender geografischer Breite deutlich weniger als die Wintertemperatur. Im Sommer bleiben die Temperaturen an allen Punkten im gewohnten Normalbereich. Folglich ist für die Existenz von Tieren und Pflanzen im Klima der gemäßigten und nördlichen Breiten die Anpassung nicht an die Temperaturbedingungen des Sommers, sondern an die negativen Temperaturen des Winters von größter Bedeutung.

Referenzliste

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