Resumo da lição sobre ecologia “Habitat e fatores ambientais. Padrões gerais de ação dos fatores ambientais nos organismos

Habitat- esta é a parte da natureza que envolve um organismo vivo e com a qual ele interage diretamente. Os componentes e propriedades do ambiente são diversos e mutáveis. Qualquer ser vivo vive em um mundo complexo e em mudança, adaptando-se constantemente a ele e regulando sua atividade vital de acordo com suas mudanças e consumindo matéria, energia e informações vindas de fora.

As adaptações dos organismos ao seu ambiente são chamadas adaptação. A capacidade de adaptação é uma das principais propriedades da vida em geral, pois proporciona a própria possibilidade de sua existência, a capacidade dos organismos de sobreviver e se reproduzir. As adaptações manifestam-se a diferentes níveis: desde a bioquímica das células e o comportamento dos organismos individuais até à estrutura e funcionamento das comunidades e sistemas ecológicos. As adaptações surgem e mudam durante a evolução das espécies.

Propriedades individuais ou elementos do ambiente que afetam os organismos são chamados de fatores ambientais. Os fatores ambientais são diversos. Podem ser necessários ou, pelo contrário, prejudiciais aos seres vivos, promover ou dificultar a sobrevivência e a reprodução. Os fatores ambientais têm naturezas diferentes e ações específicas. Os fatores ambientais são divididos em abióticos, bióticos e antropogênicos.

Fatores abióticos- temperatura, luz, radiação radioativa, pressão, umidade do ar, composição salina da água, vento, correntes, terreno - todas essas são propriedades do inanimado

natureza que afetam direta ou indiretamente os organismos vivos.

Fatores bióticos- estas são formas de influência dos seres vivos uns sobre os outros. Cada organismo experimenta constantemente a influência direta ou indireta de outras criaturas, entra em contato com representantes de sua própria espécie e de outras espécies - plantas, animais, microrganismos, depende deles e ele mesmo os influencia. O mundo orgânico circundante é parte integrante do ambiente de cada criatura viva.

As conexões mútuas entre organismos são a base para a existência de biocenoses e populações; sua consideração pertence ao campo da sinecologia.

Fatores antropogênicos- são formas de atividade da sociedade humana que provocam mudanças na natureza como habitat de outras espécies ou afetam diretamente a sua vida. Ao longo da história humana, o desenvolvimento primeiro da caça e depois da agricultura, da indústria e dos transportes mudou enormemente a natureza do nosso planeta. A importância dos impactos antrópicos em todo o mundo vivo da Terra continua a crescer rapidamente.

Embora os humanos influenciem a natureza viva através de mudanças nos fatores abióticos e nas relações bióticas das espécies, a atividade humana no planeta deve ser identificada como uma força especial que não se enquadra na estrutura desta classificação. Atualmente, quase todo o destino da superfície viva da Terra e de todos os tipos de organismos está nas mãos da sociedade humana e depende da influência antropogênica sobre a natureza.

O mesmo fator ambiental tem significados diferentes na vida de organismos co-vivos de diferentes espécies. Por exemplo, os ventos fortes no inverno são desfavoráveis para animais grandes e de vida aberta, mas não têm efeito sobre os animais menores que se escondem em tocas ou sob a neve. A composição salina do solo é importante para a nutrição das plantas, mas é indiferente à maioria dos animais terrestres, etc.

As mudanças nos fatores ambientais ao longo do tempo podem ser: 1) regularmente periódicas, mudando a força do impacto em função da hora do dia ou da estação do ano, ou do ritmo dos fluxos e refluxos no oceano; 2) irregular, sem periodicidade clara, por exemplo, sem alterações nas condições climáticas em anos diferentes, fenômenos de natureza catastrófica - tempestades, aguaceiros, deslizamentos de terra, etc.; 3) dirigido durante determinados períodos de tempo, às vezes longos, por exemplo, durante o resfriamento ou aquecimento do clima, crescimento excessivo de corpos d'água, pastoreio constante de gado na mesma área, etc.

Fatores ambientais ambientais têm vários efeitos nos organismos vivos, ou seja, podem atuar como estímulos causando alterações adaptativas nas funções fisiológicas e bioquímicas; como limitações que impossibilitam a existência em determinadas condições; como modificadores que causam alterações anatômicas e morfológicas nos organismos; como sinais indicando mudanças em outros fatores ambientais.

Apesar da grande variedade de factores ambientais, podem ser identificados vários padrões gerais na natureza do seu impacto nos organismos e nas respostas dos seres vivos.

Aqui estão os mais famosos.

Lei do mínimo de J. Liebig (1873):

A) a resistência do corpo é determinada pelo elo mais fraco da cadeia de suas necessidades ambientais;
b) todas as condições ambientais necessárias para sustentar a vida têm um papel igual (a lei da equivalência de todas as condições de vida), qualquer fator pode limitar a existência de um organismo.

A lei dos fatores limitantes, ou lei de F. Blechman (1909):fatores ambientais que têm importância máxima em condições específicas complicam (limitam) especialmente a possibilidade de as espécies existirem nessas condições.

Lei da Tolerância de W. Shelford (1913): O fator limitante na vida de um organismo pode ser um impacto ambiental mínimo ou máximo, cuja faixa determina a resistência do organismo a esse fator.

Como exemplo de explicação da lei do mínimo, J. Liebig desenhou um barril com furos, cujo nível de água simbolizava a resistência do corpo, e os furos simbolizavam fatores ambientais.

A lei do ótimo: cada fator tem apenas certos limites de influência positiva nos organismos.

O resultado da ação de um fator variável depende, antes de tudo, da força de sua manifestação. Tanto a ação insuficiente quanto a excessiva do fator afetam negativamente a atividade de vida dos indivíduos. A força de influência favorável é chamada de zona ótima do fator ambiental, o efeito inibitório desse fator nos organismos

(zona pessimista). Os valores máximo e mínimo transferíveis de um fator são pontos críticos, além dos quais a existência não é mais possível e ocorre a morte. Os limites de resistência entre pontos críticos são chamados de valência ecológica dos seres vivos em relação a um fator ambiental específico.

Representantes de diferentes espécies diferem muito uns dos outros tanto na posição ideal quanto na valência ecológica.

Um exemplo deste tipo de dependência é a seguinte observação. A necessidade fisiológica diária média de flúor em um adulto é de 2.000 a 3.000 mcg, e uma pessoa recebe 70% dessa quantidade da água e apenas 30% dos alimentos. Com o consumo prolongado de água com baixo teor de sais de flúor (0,5 mg/dm3 ou menos), desenvolve-se cárie dentária. Quanto menor a concentração de flúor na água, maior a incidência de cárie na população.

Altas concentrações de flúor na água potável também levam ao desenvolvimento de patologias. Assim, quando sua concentração é superior a 15 mg/dm 3, ocorre a fluorose - uma espécie de manchas e coloração acastanhada do esmalte dentário, os dentes são gradualmente destruídos.

Arroz. 3.1. A dependência do resultado de um fator ambiental de sua intensidade ou simplesmente ótimo, para organismos desta espécie. Quanto maior o desvio do ótimo, mais pronunciado

Ambiguidade do efeito do fator em diferentes funções. Cada fator afeta diferentes funções do corpo de maneira diferente. O ótimo para alguns processos pode ser pessimista para outros.

Regra de interação de fatores. Sua essência reside no fato de que sozinho fatores podem aumentar ou mitigar o efeito de outros fatores. Por exemplo, o excesso de calor pode ser até certo ponto mitigado pela baixa umidade do ar, a falta de luz para a fotossíntese das plantas pode ser compensada por um aumento no teor de dióxido de carbono no ar, etc. Contudo, não se segue daí que os factores possam ser intercambiáveis. Eles não são intercambiáveis.

Regra dos fatores limitantes: fator , que está em deficiência ou excesso (próximo a pontos críticos), afeta negativamente os organismos e, além disso, limita a possibilidade de manifestação do poder de outros fatores, inclusive aqueles em ótimo. Por exemplo, se o solo contém em abundância todos os elementos químicos necessários para uma planta, exceto um, então o crescimento e desenvolvimento da planta serão determinados por aquele que está em falta. Todos os outros elementos não mostram o seu efeito. Fatores limitantes geralmente determinam os limites de distribuição das espécies (populações) e seus habitats. A produtividade dos organismos e comunidades depende deles. Portanto, é extremamente importante identificar prontamente fatores de importância mínima e excessiva, para excluir a possibilidade de sua manifestação (por exemplo, para plantas - por meio de aplicação balanceada de fertilizantes).

Por meio de suas atividades, uma pessoa freqüentemente viola quase todos os padrões de ação dos fatores listados. Isto aplica-se especialmente a factores limitantes (destruição de habitats, perturbação da água e da nutrição mineral das plantas, etc.).

Para determinar se uma espécie pode existir numa determinada área geográfica, é necessário primeiro determinar se quaisquer factores ambientais estão para além da sua valência ecológica, especialmente durante o seu período de desenvolvimento mais vulnerável.

A identificação dos fatores limitantes é muito importante na prática agrícola, pois ao direcionar os principais esforços para a sua eliminação, pode-se aumentar de forma rápida e eficaz o rendimento das plantas ou a produtividade animal. Assim, em solos fortemente ácidos, o rendimento do trigo pode ser ligeiramente aumentado com o uso de diversas influências agronômicas, mas o melhor efeito será obtido apenas com a calagem, que eliminará o efeito limitante da acidez. O conhecimento dos fatores limitantes é, portanto, a chave para controlar a atividade vital dos organismos. Em diferentes períodos da vida dos indivíduos, diversos fatores ambientais atuam como fatores limitantes, sendo necessária uma regulação hábil e constante das condições de vida das plantas e animais cultivados.

A lei da maximização da energia, ou lei de Odum: a sobrevivência de um sistema em competição com outros é determinada pela melhor organização do fluxo de energia para ele e pelo uso de sua quantidade máxima da maneira mais eficaz. Esta lei também se aplica à informação. Por isso, O sistema que tem a melhor chance de autopreservação é aquele que mais conduz ao fornecimento, produção e uso eficiente de energia e informação. Qualquer sistema natural só pode se desenvolver através do uso de recursos materiais, energéticos e de informação do meio ambiente. O desenvolvimento absolutamente isolado é impossível.

Esta lei tem importante significado prático devido às principais consequências:

A) A produção absolutamente livre de resíduos é impossível, portanto, é importante criar uma produção com baixo desperdício e baixa intensidade de recursos tanto na entrada como na saída (relação custo-eficácia e baixas emissões). O ideal hoje é a criação de uma produção cíclica (resíduos de uma produção servem de matéria-prima para outra, etc.) e a organização do descarte razoável de resíduos inevitáveis, neutralização de resíduos energéticos irremovíveis;
b) qualquer sistema biótico desenvolvido, que utilize e modifique o seu ambiente de vida, representa uma ameaça potencial para sistemas menos organizados. Portanto, o ressurgimento da vida na biosfera é impossível - ela será destruída pelos organismos existentes. Conseqüentemente, ao influenciar o meio ambiente, a pessoa deve neutralizar esses impactos, pois podem ser destrutivos para a natureza e para o próprio homem.

Lei dos recursos naturais limitados. A regra do um por cento. Visto que o planeta Terra é um todo natural limitado, nele não podem existir partes infinitas, portanto todos os recursos naturais da Terra são finitos. Recursos inesgotáveis incluem recursos energéticos, acreditando que a energia do Sol fornece uma fonte quase eterna de energia útil. O erro aqui é que tal raciocínio não leva em conta as limitações impostas pela energia da própria biosfera. De acordo com a regra de um por cento uma mudança na energia de um sistema natural dentro de 1% o tira do equilíbrio. Todos os fenômenos de grande escala na superfície da Terra (ciclones poderosos, erupções vulcânicas, o processo de fotossíntese global) têm uma energia total que não excede 1% da energia da radiação solar incidente na superfície da Terra. A introdução artificial de energia na biosfera em nosso tempo atingiu valores próximos do limite (diferindo deles em não mais do que uma ordem matemática de grandeza - 10 vezes).

Introdução

O mundo orgânico circundante é parte integrante do ambiente de cada criatura viva. As conexões mútuas entre organismos são a base para a existência de biocenoses e populações.

Os seres vivos são inseparáveis do seu ambiente. Cada organismo individual, sendo um sistema biológico independente, está constantemente em relações diretas ou indiretas com diversos componentes e fenômenos de seu ambiente ou, em outras palavras, habitat, afetando o estado e as propriedades dos organismos.

Meio ambiente é um dos conceitos ecológicos básicos, que significa todo o espectro de elementos e condições que cercam um organismo na parte do espaço onde o organismo vive, tudo entre o qual ele vive e com o qual interage diretamente. Ao mesmo tempo, os organismos, tendo-se adaptado a um determinado conjunto de condições específicas, no processo de atividade vital mudam eles próprios gradualmente essas condições, ou seja, ambiente de sua existência.

O objetivo do ensaio é compreender a diversidade dos fatores ambientais ambientais, levando em consideração que cada fator é uma combinação da condição ambiental correspondente e seu recurso (reserva no meio ambiente).

Habitat

Habitat é a parte da natureza que circunda um organismo vivo e com a qual ele interage diretamente. Os componentes e propriedades do ambiente são diversos e mutáveis. Qualquer ser vivo vive em um mundo complexo e em mudança, adaptando-se constantemente a ele e regulando sua atividade vital de acordo com suas mudanças.

O habitat de um organismo é a totalidade das condições abióticas e bióticas de sua vida. As propriedades do ambiente mudam constantemente e qualquer criatura se adapta a essas mudanças para sobreviver.

O impacto do meio ambiente é percebido pelos organismos por meio de fatores ambientais chamados de fatores ambientais.

Fatores Ambientais

Os fatores ambientais são diversos. Podem ser necessários ou, pelo contrário, prejudiciais aos seres vivos, promover ou dificultar a sobrevivência e a reprodução. Os fatores ambientais têm naturezas diferentes e ações específicas. Entre eles estão os abióticos e os bióticos, antropogênicos (Fig. 1).

Fatores abióticos são todo o conjunto de fatores do ambiente inorgânico que influenciam a vida e a distribuição de animais e plantas. Os fatores abióticos são temperatura, luz, radiação radioativa, pressão, umidade do ar, composição salina da água, vento, correntes, terreno - todas essas são propriedades da natureza inanimada que afetam direta ou indiretamente os organismos vivos. Entre eles estão os físicos, os químicos e os edáficos.

Figura 1.

Fatores físicos são aqueles cuja fonte é um estado ou fenômeno físico (mecânico, ondulatório, etc.). Por exemplo, a temperatura, se estiver alta, causará queimadura; se estiver muito baixa, causará queimaduras. Outros fatores também podem influenciar o efeito da temperatura: na água - corrente, na terra - vento e umidade, etc.

Mas também existem fatores físicos de impacto global sobre os organismos, que incluem os campos geofísicos naturais da Terra. É bem conhecido, por exemplo, o impacto ambiental dos campos magnéticos, eletromagnéticos, radioativos e outros do nosso planeta.

Fatores químicos são aqueles que se originam da composição química do meio ambiente. Por exemplo, a salinidade da água. Se for alto, pode não haver vida alguma no reservatório (Mar Morto), mas, ao mesmo tempo, a maioria dos organismos marinhos não consegue viver em água doce. A vida dos animais na terra e na água, etc. depende da suficiência dos níveis de oxigênio.

Fatores edáficos, ou seja, solo é um conjunto de propriedades químicas, físicas e mecânicas de solos e rochas que afetam os organismos que neles vivem, ou seja, aqueles para os quais são habitat e no sistema radicular das plantas. A influência dos componentes químicos (elementos biogênicos), temperatura, umidade, estrutura do solo, teor de húmus, etc. sobre o crescimento e desenvolvimento das plantas.

Entre os fatores abióticos, distinguem-se frequentemente os fatores climáticos (temperatura, umidade do ar, vento, etc.) e hidrográficos do ambiente aquático (água, corrente, salinidade, etc.).

Estes já são fatores da natureza viva, ou fatores bióticos.

Fatores bióticos são formas de influência dos seres vivos uns sobre os outros. Cada organismo experimenta constantemente a influência direta ou indireta de outras criaturas, entra em contato com representantes de sua própria espécie e de outras espécies - plantas, animais, microrganismos, depende deles e ele mesmo os influencia.

Por exemplo, numa floresta, sob a influência da cobertura vegetal, cria-se um microclima ou microambiente especial, onde, em comparação com um habitat aberto, é criado o seu próprio regime de temperatura e humidade: no inverno é vários graus mais quente, no verão é mais fresco e úmido. Um microambiente especial também ocorre em ocos de árvores, tocas, cavernas, etc.

Destacam-se especialmente as condições do microambiente sob a cobertura de neve, que já é de natureza puramente abiótica. Como resultado do efeito de aquecimento da neve, que é mais eficaz quando sua espessura é de pelo menos 50-70 cm, na sua base, em uma camada de cerca de 5 centímetros, pequenos roedores vivem no inverno, já que as condições de temperatura aqui são favoráveis para eles (de 0 a -2°C). Graças ao mesmo efeito, mudas de cereais de inverno - centeio e trigo - são preservadas sob a neve. Animais de grande porte - veados, alces, lobos, raposas, lebres, etc. - também se escondem na neve devido às fortes geadas - deitando-se na neve para descansar.

As interações intraespecíficas entre indivíduos da mesma espécie consistem em efeitos de grupo e de massa e competição intraespecífica. Efeitos de grupo e de massa são termos propostos por D.B. Grasse (1944), denotam a combinação de animais da mesma espécie em grupos de dois ou mais indivíduos e o efeito causado pela superlotação do ambiente. Estes efeitos são agora mais frequentemente referidos como factores demográficos. Eles caracterizam a dinâmica do número e da densidade de grupos de organismos ao nível populacional, que se baseia na competição intraespecífica, que é fundamentalmente diferente da competição interespecífica. Manifesta-se principalmente no comportamento territorial dos animais, que defendem seus locais de nidificação e uma determinada área da área. Muitos pássaros e peixes são assim.

As relações interespecíficas são muito mais diversas (Fig. 1). Duas espécies que vivem próximas podem não influenciar uma à outra; podem influenciar-se mutuamente de forma favorável ou desfavorável. Os possíveis tipos de combinações refletem diferentes tipos de relacionamentos:

· neutralismo - ambos os tipos são independentes e não têm qualquer efeito um sobre o outro;

habitat de fator ambiental

· competição – cada espécie tem um efeito adverso sobre a outra;

Mutualismo - as espécies não podem existir umas sem as outras;

· protocooperação (comunidade) - ambas as espécies formam uma comunidade, mas podem existir separadamente, embora a comunidade beneficie ambas;

· comensalismo - uma espécie, o comensal, beneficia da coabitação, e a outra espécie, o hospedeiro, não beneficia em nada (tolerância mútua);

· amensalismo - uma espécie inibe o crescimento e a reprodução de outra - amensal;

Predação - uma espécie predadora se alimenta de suas presas.

As relações interespecíficas fundamentam a existência de comunidades bióticas (biocenoses).

Fatores antropogênicos são formas de atividade da sociedade humana que levam a mudanças na natureza como habitat de outras espécies ou afetam diretamente suas vidas. Ao longo da história humana, o desenvolvimento primeiro da caça e depois da agricultura, da indústria e dos transportes mudou enormemente a natureza do nosso planeta. A importância dos impactos antrópicos em todo o mundo vivo da Terra continua a crescer rapidamente.

Embora os humanos influenciem a natureza viva através de mudanças nos fatores abióticos e nas relações bióticas das espécies, a atividade humana no planeta deve ser identificada como uma força especial que não se enquadra na estrutura desta classificação. Atualmente, o destino da superfície viva da Terra, de todos os tipos de organismos, está nas mãos da sociedade humana e depende da influência antropogênica sobre a natureza.

Os problemas ambientais modernos e o crescente interesse pela ecologia estão associados à ação de fatores antrópicos.

A maioria dos fatores muda qualitativa e quantitativamente ao longo do tempo. Por exemplo, climático - durante o dia, estação, ano (temperatura, luz, etc.).

Mudanças nos fatores ambientais ao longo do tempo podem ser:

1) regularmente periódico, mudando a força do impacto em função da hora do dia, ou da estação do ano, ou do ritmo da vazante e do fluxo das marés no oceano;

2) irregulares, sem periodicidade clara, por exemplo, mudanças nas condições climáticas em diferentes anos, fenômenos catastróficos - tempestades, aguaceiros, deslizamentos de terra, etc.;

3) dirigido ao longo de determinados períodos de tempo, às vezes longos, por exemplo, durante o resfriamento ou aquecimento do clima, crescimento excessivo de corpos d'água, pastoreio constante de gado na mesma área, etc.

Esta divisão de fatores é muito importante no estudo da adaptabilidade dos organismos às condições de vida. A falta ou excesso de fatores ambientais afeta negativamente a vida do corpo. Para cada organismo existe uma certa gama de ações do fator ambiental (Fig. 2). A força de influência favorável é chamada de zona ótima do fator ambiental ou simplesmente ótima para organismos de uma determinada espécie. Quanto maior o desvio do ótimo, mais pronunciado é o efeito inibitório desse fator nos organismos (zona pessimum). Os valores máximo e mínimo transferíveis de um fator são pontos críticos, além dos quais a existência não é mais possível e ocorre a morte. Os limites de resistência entre pontos críticos são chamados de valência ecológica dos seres vivos em relação a um fator ambiental específico.

Figura 2.

Representantes de diferentes espécies diferem muito uns dos outros tanto na posição ideal quanto na valência ecológica.

A capacidade do corpo de se adaptar à ação dos fatores ambientais é chamada de adaptação (latim: Adantatuo - adaptação).

A faixa entre o mínimo e o máximo do fator ambiental determina a quantidade de resistência - tolerância (lat. Tolerantua - paciência) a esse fator.

Diferentes organismos são caracterizados por diferentes níveis de tolerância.

Habitat - esta é a parte da natureza que envolve um organismo vivo e com a qual ele interage diretamente. Os componentes e propriedades do ambiente são diversos e mutáveis. Qualquer ser vivo vive em um mundo complexo e em mudança, adaptando-se constantemente a ele e regulando sua atividade vital de acordo com suas mudanças.

Propriedades individuais ou elementos do ambiente que afetam os organismos são chamados Fatores Ambientais. Os fatores ambientais são diversos. Podem ser necessários ou, pelo contrário, prejudiciais aos seres vivos, promover ou dificultar a sobrevivência e a reprodução. Os fatores ambientais têm naturezas diferentes e ações específicas. Entre eles estão abiótico E biótico, antropogênico.

Fatores abióticos - temperatura, luz, radiação radioativa, pressão, umidade do ar, composição salina da água, vento, correntes, terreno - são todas propriedades da natureza inanimada que afetam direta ou indiretamente os organismos vivos.

Fatores bióticos - estas são formas de influência dos seres vivos uns sobre os outros. Cada organismo experimenta constantemente a influência direta ou indireta de outras criaturas, entra em contato com representantes de sua própria espécie e de outras espécies - plantas, animais, microrganismos, depende deles e ele mesmo os influencia. O mundo orgânico circundante é parte integrante do ambiente de cada criatura viva.

As conexões mútuas entre organismos são a base para a existência de biocenoses e populações; sua consideração pertence ao campo da siecologia.

Fatores antropogênicos - são formas de atividade da sociedade humana que provocam mudanças na natureza como habitat de outras espécies ou afetam diretamente a sua vida. Ao longo da história humana, o desenvolvimento primeiro da caça e depois da agricultura, da indústria e dos transportes mudou enormemente a natureza do nosso planeta. A importância dos impactos antrópicos em todo o mundo vivo da Terra continua a crescer rapidamente.

Embora os humanos influenciem a natureza viva através de mudanças nos fatores abióticos e nas relações bióticas das espécies, a atividade humana no planeta deve ser identificada como uma força especial que não se enquadra na estrutura desta classificação. Atualmente, o destino da superfície viva da Terra, de todos os tipos de organismos, está nas mãos da sociedade humana e depende da influência antropogênica sobre a natureza.

As mudanças nos fatores ambientais ao longo do tempo podem ser: 1) regularmente periódicas, alterando a força do impacto em função da hora do dia, ou da estação do ano, ou do ritmo das marés no oceano; 2) irregulares, sem periodicidade clara, por exemplo, mudanças nas condições climáticas em diferentes anos, fenômenos catastróficos - tempestades, aguaceiros, deslizamentos de terra, etc.; 3) dirigido ao longo de determinados períodos de tempo, às vezes longos, por exemplo, durante o resfriamento ou aquecimento do clima, crescimento excessivo de corpos d'água, pastoreio constante de gado na mesma área, etc.

Entre os fatores ambientais, destacam-se os recursos e as condições. Recursos organismos usam e consomem o meio ambiente, reduzindo assim seu número. Os recursos incluem comida, água quando escassa, abrigos, locais convenientes para reprodução, etc. Condições - estes são fatores aos quais os organismos são forçados a se adaptar, mas geralmente não podem influenciá-los. O mesmo factor ambiental pode ser um recurso para algumas e uma condição para outras espécies. Por exemplo, a luz é um recurso energético vital para as plantas e, para os animais com visão, é uma condição para a orientação visual. A água pode ser uma condição de vida e um recurso para muitos organismos.

2.2. Adaptações de organismos

As adaptações dos organismos ao seu ambiente são chamadas adaptação. Adaptações são quaisquer mudanças na estrutura e função dos organismos que aumentam suas chances de sobrevivência.

A capacidade de adaptação é uma das principais propriedades da vida em geral, pois proporciona a própria possibilidade de sua existência, a capacidade dos organismos de sobreviver e se reproduzir. As adaptações manifestam-se a diferentes níveis: desde a bioquímica das células e o comportamento dos organismos individuais até à estrutura e funcionamento das comunidades e sistemas ecológicos. As adaptações surgem e se desenvolvem durante a evolução das espécies.

Mecanismos básicos de adaptação ao nível do organismo: 1) bioquímico– manifestam-se em processos intracelulares, como alteração no funcionamento das enzimas ou alteração na sua quantidade; 2) fisiológico– por exemplo, aumento da transpiração com o aumento da temperatura em diversas espécies; 3) morfo-anatômico– características da estrutura e forma do corpo associadas ao estilo de vida; 4) comportamental– por exemplo, animais que procuram habitats favoráveis, criando tocas, ninhos, etc.; 5) ontogenético– aceleração ou desaceleração do desenvolvimento individual, promovendo a sobrevivência quando as condições mudam.

Os factores ambientais ecológicos têm vários efeitos nos organismos vivos, ou seja, podem influenciar tanto irritantes, causando alterações adaptativas nas funções fisiológicas e bioquímicas; Como limitadores, causando a impossibilidade de existência nestas condições; Como modificadores, causando alterações morfológicas e anatômicas nos organismos; Como sinais, indicando mudanças em outros fatores ambientais.

2.3. Leis gerais de ação dos fatores ambientais nos organismos

Apesar da grande variedade de factores ambientais, podem ser identificados vários padrões gerais na natureza do seu impacto nos organismos e nas respostas dos seres vivos.

1. Lei do ótimo.

Cada fator tem certos limites de influência positiva nos organismos (Fig. 1). O resultado de um fator variável depende principalmente da força de sua manifestação. Tanto a ação insuficiente quanto a excessiva do fator afetam negativamente a atividade de vida dos indivíduos. A força benéfica de influência é chamada zona de fator ambiental ideal ou simplesmente ótimo para organismos desta espécie. Quanto maior o desvio do ótimo, mais pronunciado é o efeito inibitório desse fator nos organismos. (zona pessimista). Os valores máximo e mínimo transferíveis do fator são Pontos críticos, atrás além do qual a existência não é mais possível, ocorre a morte. Os limites de resistência entre pontos críticos são chamados valência ecológica seres vivos em relação a um fator ambiental específico.

Arroz. 1. Esquema de ação dos fatores ambientais nos organismos vivos

Representantes de diferentes espécies diferem muito uns dos outros tanto na posição ideal quanto na valência ecológica. Por exemplo, as raposas árticas na tundra podem tolerar flutuações na temperatura do ar na faixa de mais de 80 °C (de +30 a -55 °C), enquanto os crustáceos de água quente Copilia mirabilis podem suportar mudanças na temperatura da água na faixa não superior a 6 °C (de +23 a +29 °C). A mesma força de manifestação de um fator pode ser ótima para uma espécie, pessimal para outra, e ultrapassar os limites de resistência para uma terceira (Fig. 2).

A ampla valência ecológica de uma espécie em relação aos fatores ambientais abióticos é indicada pela adição do prefixo “eury” ao nome do fator. Euritérmico espécies que toleram flutuações significativas de temperatura, euribatos– ampla faixa de pressão, eurialina– diferentes graus de salinidade ambiental.

Arroz. 2. Posição das curvas ótimas na escala de temperatura para diferentes espécies:

1, 2 - espécies estenotérmicas, criófilas;

3–7 – espécies euritérmicas;

8, 9 - espécies estenotérmicas, termófilos

A incapacidade de tolerar flutuações significativas em um fator, ou valência ambiental estreita, é caracterizada pelo prefixo “steno” - estenotérmico, estenobático, estenohalino espécies, etc. Em um sentido mais amplo, as espécies cuja existência requer condições ambientais estritamente definidas são chamadas estenobiótico, e aqueles que são capazes de se adaptar a diferentes condições ambientais - euribionte.

Condições que se aproximam de pontos críticos devido a um ou vários fatores ao mesmo tempo são chamadas extremo.

A posição dos pontos ótimos e críticos no gradiente do fator pode ser alterada dentro de certos limites pela ação das condições ambientais. Isso ocorre regularmente em muitas espécies à medida que as estações mudam. No inverno, por exemplo, os pardais resistem a fortes geadas e, no verão, morrem de frio a temperaturas ligeiramente abaixo de zero. O fenômeno de uma mudança no ótimo em relação a qualquer fator é chamado aclimatação. Em termos de temperatura, este é um processo bem conhecido de endurecimento térmico do corpo. A aclimatação da temperatura requer um período de tempo significativo. O mecanismo é uma mudança nas enzimas das células que catalisam as mesmas reações, mas em temperaturas diferentes (as chamadas isozimas). Cada enzima é codificada por seu próprio gene, portanto, é necessário desligar alguns genes e ativar outros, transcrição, tradução, montagem de uma quantidade suficiente de nova proteína, etc. O processo geral leva em média cerca de duas semanas e é estimulado pelas mudanças no ambiente. A aclimatação, ou endurecimento, é uma adaptação importante dos organismos que ocorre sob condições desfavoráveis que se aproximam gradualmente ou ao entrar em territórios com clima diferente. Nestes casos, é parte integrante do processo geral de aclimatação.

2. Ambiguidade do efeito do fator nas diferentes funções.

Cada fator afeta diferentes funções corporais de maneira diferente (Fig. 3). O ótimo para alguns processos pode ser pessimista para outros. Assim, a temperatura do ar de +40 a +45 °C em animais de sangue frio aumenta muito a taxa de processos metabólicos no corpo, mas inibe a atividade motora, e os animais caem em estupor térmico. Para muitos peixes, a temperatura da água ideal para a maturação dos produtos reprodutivos é desfavorável para a desova, que ocorre em diferentes faixas de temperatura.

Arroz. 3. Esquema da dependência da fotossíntese e da respiração das plantas com a temperatura (de acordo com V. Larcher, 1978): t min, t opt, t max– temperatura mínima, ótima e máxima para o crescimento das plantas (área sombreada)

O ciclo de vida, no qual durante determinados períodos o organismo desempenha principalmente determinadas funções (nutrição, crescimento, reprodução, povoamento, etc.), é sempre consistente com as mudanças sazonais num complexo de fatores ambientais. Os organismos móveis também podem mudar de habitat para desempenhar com sucesso todas as suas funções vitais.

3. Diversidade de reações individuais aos fatores ambientais. O grau de resistência, pontos críticos, zonas ótimas e pessimais de indivíduos individuais não coincidem. Esta variabilidade é determinada tanto pelas qualidades hereditárias dos indivíduos como pelo sexo, idade e diferenças fisiológicas. Por exemplo, a mariposa do moinho, uma das pragas da farinha e dos grãos, tem uma temperatura mínima crítica para lagartas de -7 °C, para formas adultas -22 °C e para ovos -27 °C. Geadas de -10 °C matam lagartas, mas não são perigosas para os adultos e ovos desta praga. Consequentemente, a valência ecológica de uma espécie é sempre mais ampla do que a valência ecológica de cada indivíduo.

4. Relativa independência de adaptação dos organismos a diferentes fatores. O grau de tolerância a qualquer fator não significa a correspondente valência ecológica da espécie em relação a outros fatores. Por exemplo, espécies que toleram grandes variações de temperatura não precisam necessariamente ser capazes de tolerar grandes variações de umidade ou salinidade. As espécies euritérmicas podem ser estenohalinas, estenobáticas ou vice-versa. As valências ecológicas de uma espécie em relação a diferentes fatores podem ser muito diversas. Isso cria uma extraordinária diversidade de adaptações na natureza. O conjunto de valências ambientais em relação aos diversos fatores ambientais é espectro ecológico da espécie.

5. Discrepância nos espectros ecológicos de espécies individuais. Cada espécie é específica em suas capacidades ecológicas. Mesmo entre espécies que são semelhantes nos seus métodos de adaptação ao meio ambiente, existem diferenças na sua atitude em relação a alguns factores individuais.

Arroz. 4. Mudanças na participação de certas espécies de plantas em pastagens de prados dependendo da umidade (de acordo com L. G. Ramensky et al., 1956): 1 - trevo vermelho; 2 – mil-folhas comum; 3 – Adega de Delyavin; 4 – prado bluegrass; 5 – festuca; 6 – colcha verdadeira; 7 – junça precoce; 8 – doce-do-campo; 9 – gerânio de colina; 10 – arbusto de campo; 11 – cercefi de nariz curto

Regra de individualidade ecológica das espécies formulado pelo botânico russo L. G. Ramensky (1924) em relação às plantas (Fig. 4), foi então amplamente confirmado por pesquisas zoológicas.

6. Interação de fatores. A zona ótima e os limites de resistência dos organismos em relação a qualquer fator ambiental podem mudar dependendo da força e da combinação em que outros fatores atuam simultaneamente (Fig. 5). Este padrão é chamado interação de fatores. Por exemplo, o calor é mais fácil de suportar no ar seco do que no ar úmido. O risco de congelamento é muito maior em climas frios com ventos fortes do que em climas calmos. Assim, um mesmo fator em combinação com outros tem impactos ambientais diferentes. Pelo contrário, o mesmo resultado ambiental pode ser obtido de diferentes maneiras. Por exemplo, o murchamento das plantas pode ser interrompido aumentando a quantidade de umidade no solo e diminuindo a temperatura do ar, o que reduz a evaporação. É criado o efeito de substituição parcial de fatores.

Arroz. 5. Mortalidade de ovos do bicho-da-seda do pinheiro Dendrolimus pini sob diferentes combinações de temperatura e umidade

Ao mesmo tempo, a compensação mútua dos fatores ambientais tem certos limites e é impossível substituir completamente um deles por outro. A ausência total de água ou de pelo menos um dos elementos básicos da nutrição mineral impossibilita a vida da planta, apesar das combinações mais favoráveis de outras condições. O extremo déficit de calor nos desertos polares não pode ser compensado nem pela abundância de umidade nem pela iluminação 24 horas por dia.

Levando em consideração os padrões de interação dos fatores ambientais na prática agrícola, é possível manter com habilidade condições ideais de vida para plantas cultivadas e animais domésticos.

7. Regra dos fatores limitantes. As possibilidades de existência de organismos são limitadas principalmente pelos fatores ambientais que estão mais distantes do ideal. Se pelo menos um dos fatores ambientais se aproximar ou ultrapassar os valores críticos, então, apesar da combinação ideal de outras condições, os indivíduos estarão ameaçados de morte. Quaisquer fatores que se desviem fortemente do ótimo adquirem importância primordial na vida de uma espécie ou de seus representantes individuais em períodos específicos de tempo.

Fatores ambientais limitantes determinam a distribuição geográfica de uma espécie. A natureza desses fatores pode ser diferente (Fig. 6). Assim, o movimento das espécies para o norte pode ser limitado pela falta de calor e para regiões áridas pela falta de umidade ou temperaturas muito altas. As relações bióticas também podem servir como factores limitantes da distribuição, por exemplo, a ocupação de um território por um concorrente mais forte ou a falta de polinizadores para as plantas. Assim, a polinização dos figos depende inteiramente de uma única espécie de inseto - a vespa Blastophaga psenes. A pátria desta árvore é o Mediterrâneo. Os figos introduzidos na Califórnia não deram frutos até que as vespas polinizadoras foram introduzidas lá. A distribuição das leguminosas no Ártico é limitada pela distribuição dos zangões que as polinizam. Na Ilha Dikson, onde não existem abelhas, não se encontram leguminosas, embora devido às condições de temperatura a existência destas plantas ainda seja permitida.

Arroz. 6. A cobertura profunda de neve é um fator limitante na distribuição de cervos (de acordo com G. A. Novikov, 1981)

A identificação dos fatores limitantes é muito importante na prática agrícola, pois ao direcionar os principais esforços para a sua eliminação, pode-se aumentar de forma rápida e eficaz o rendimento das plantas ou a produtividade animal. Assim, em solos altamente ácidos, o rendimento do trigo pode ser ligeiramente aumentado com o uso de diferentes influências agronômicas, mas o melhor efeito será obtido apenas com a calagem, que removerá os efeitos limitantes da acidez. O conhecimento dos fatores limitantes é, portanto, a chave para controlar as atividades vitais dos organismos. Em diferentes períodos da vida dos indivíduos, diversos fatores ambientais atuam como fatores limitantes, sendo necessária uma regulação hábil e constante das condições de vida das plantas e animais cultivados.

2.4. Princípios de classificação ecológica de organismos

Na ecologia, a diversidade e diversidade de métodos e formas de adaptação ao meio ambiente criam a necessidade de múltiplas classificações. Utilizando um único critério, é impossível refletir todos os aspectos da adaptabilidade dos organismos ao meio ambiente. As classificações ecológicas refletem as semelhanças que surgem entre representantes de grupos muito diferentes se utilizarem formas semelhantes de adaptação. Por exemplo, se classificarmos os animais de acordo com os seus modos de movimento, então o grupo ecológico de espécies que se movem na água por meios reativos incluirá animais tão diferentes na sua posição sistemática como as águas-vivas, os cefalópodes, alguns ciliados e flagelados, as larvas de um número de libélulas, etc. (Fig. 7). As classificações ambientais podem ser baseadas em uma ampla variedade de critérios: métodos de nutrição, movimento, atitude em relação à temperatura, umidade, salinidade, pressão etc. A divisão de todos os organismos em eurybiont e stenobiont de acordo com a amplitude da gama de adaptações ao meio ambiente é um exemplo da classificação ecológica mais simples.

Arroz. 7. Representantes do grupo ecológico de organismos que se movem na água de forma reativa (segundo S. A. Zernov, 1949):

1 – flagelado Medusochloris phiale;

2 – Craspedotella pillosus ciliada;

3 – água-viva Cytaeis vulgaris;

4 – Pelagothuria holoturiana pelágica;

5 – larva da libélula roqueira;

6 – polvo nadador Octopus vulgaris:

A– direção do jato de água;

b– direção do movimento do animal

Outro exemplo é a divisão dos organismos em grupos de acordo com a natureza da nutrição.Autotróficos são organismos que utilizam compostos inorgânicos como fonte para construir seus corpos. Heterótrofos– todos os seres vivos que necessitam de alimentos de origem orgânica. Por sua vez, os autotróficos são divididos em fototróficos E quimiotróficos. Os primeiros utilizam a energia da luz solar para sintetizar moléculas orgânicas, os últimos utilizam a energia das ligações químicas. Os heterotróficos são divididos em saprófitas, usando soluções de compostos orgânicos simples, e holozoários. Os holozoários possuem um conjunto complexo de enzimas digestivas e podem consumir compostos orgânicos complexos, decompondo-os em componentes mais simples. Os holozoários são divididos em saprófagos(alimentar-se de restos de plantas mortas) fitófagos(consumidores de plantas vivas), zoófagos(precisando de comida viva) e necrófagos(carnívoros). Por sua vez, cada um desses grupos pode ser dividido em grupos menores, que possuem padrões nutricionais específicos.

Caso contrário, você pode construir uma classificação de acordo com o método de obtenção dos alimentos. Entre os animais, por exemplo, grupos como filtros(pequenos crustáceos, desdentados, baleias, etc.), formas de pastoreio(ungulados, besouros das folhas), coletores(pica-paus, toupeiras, musaranhos, galinhas), caçadores de presas em movimento(lobos, leões, moscas negras, etc.) e vários outros grupos. Assim, apesar da grande diferença na organização, o mesmo método de dominar as presas em leões e mariposas leva a uma série de analogias em seus hábitos de caça e características estruturais gerais: magreza do corpo, forte desenvolvimento dos músculos, capacidade de desenvolver curtos termo alta velocidade, etc.

As classificações ecológicas ajudam a identificar possíveis formas na natureza de os organismos se adaptarem ao meio ambiente.

2.5. Vida ativa e escondida

O metabolismo é uma das propriedades mais importantes da vida, que determina a estreita ligação material-energética dos organismos com o meio ambiente. O metabolismo mostra uma forte dependência das condições de vida. Na natureza, observamos dois estados principais de vida: vida ativa e paz. Durante a vida ativa, os organismos se alimentam, crescem, movimentam-se, desenvolvem-se, reproduzem-se e são caracterizados por um metabolismo intenso. O descanso pode variar em profundidade e duração; muitas funções do corpo enfraquecem ou nem são executadas, à medida que o nível de metabolismo cai sob a influência de fatores externos e internos.

Num estado de repouso profundo, ou seja, de metabolismo substância-energia reduzido, os organismos tornam-se menos dependentes do ambiente, adquirem um elevado grau de estabilidade e são capazes de tolerar condições que não suportariam durante a vida activa. Esses dois estados se alternam na vida de muitas espécies, sendo uma adaptação a habitats com clima instável e mudanças sazonais acentuadas, típicas da maior parte do planeta.

Com a supressão profunda do metabolismo, os organismos podem não mostrar nenhum sinal visível de vida. A questão de saber se é possível parar completamente o metabolismo com um posterior retorno à vida ativa, ou seja, uma espécie de “ressurreição dos mortos”, tem sido debatida na ciência há mais de dois séculos.

Fenômeno pela primeira vez morte imaginária foi descoberto em 1702 por Anthony van Leeuwenhoek, o descobridor do mundo microscópico dos seres vivos. Quando as gotas de água secavam, os “animálculos” (rotíferos) que ele observava murchavam, pareciam mortos e podiam permanecer nesse estado por muito tempo (Fig. 8). Colocados novamente na água, incharam e iniciaram uma vida ativa. Leeuwenhoek explicou este fenômeno pelo fato de que a concha dos “animálculos” aparentemente “não permite a menor evaporação” e eles permanecem vivos em condições secas. No entanto, dentro de algumas décadas, os naturalistas já discutiam sobre a possibilidade de “a vida poder ser completamente interrompida” e restaurada novamente “em 20, 40, 100 anos ou mais”.

Na década de 70 do século XVIII. o fenômeno da “ressurreição” após a secagem foi descoberto e confirmado por numerosos experimentos em vários outros pequenos organismos - enguias de trigo, nematóides de vida livre e tardígrados. J. Buffon, repetindo os experimentos de J. Needham com enguias, argumentou que “esses organismos podem morrer e voltar à vida quantas vezes desejar”. L. Spallanzani foi o primeiro a chamar a atenção para a profunda dormência das sementes e esporos das plantas, considerando-a como a sua preservação ao longo do tempo.

Arroz. 8. Rotifer Philidina roseola em diferentes estágios de secagem (de acordo com P. Yu. Schmidt, 1948):

1 - ativo; 2 – começando a contrair; 3 – completamente contraído antes da secagem; 4 - em estado de animação suspensa

Em meados do século XIX. foi estabelecido de forma convincente que a resistência de rotíferos secos, tardígrados e nematóides a altas e baixas temperaturas, falta ou ausência de oxigênio aumenta proporcionalmente ao grau de sua desidratação. No entanto, permaneceu em aberto a questão de saber se isso resultou numa interrupção completa da vida ou apenas na sua profunda opressão. Em 1878, Claude Bernal apresentou o conceito "vida escondida" que ele caracterizou pela cessação do metabolismo e “uma ruptura na relação entre o ser e o meio ambiente”.

Esta questão foi finalmente resolvida apenas no primeiro terço do século XX, com o desenvolvimento da tecnologia de desidratação a vácuo profundo. Os experimentos de G. Ram, P. Becquerel e outros cientistas mostraram a possibilidade parada reversível completa da vida. No estado seco, quando não mais que 2% de água permanecia nas células em uma forma quimicamente ligada, organismos como rotíferos, tardígrados, pequenos nematóides, sementes e esporos de plantas, esporos de bactérias e fungos resistiram à exposição ao oxigênio líquido ( -218,4 °C), hidrogénio líquido (-259,4 °C), hélio líquido (-269,0 °C), ou seja, temperaturas próximas do zero absoluto. Nesse caso, o conteúdo das células endurece, até mesmo o movimento térmico das moléculas está ausente e todo o metabolismo para naturalmente. Depois de colocados em condições normais, esses organismos continuam a se desenvolver. Em algumas espécies, é possível interromper o metabolismo em temperaturas ultrabaixas sem secar, desde que a água congele não no estado cristalino, mas no estado amorfo.

A completa paralisação temporária da vida é chamada Animação suspensa. O termo foi proposto por V. Preyer em 1891. Em estado de animação suspensa, os organismos tornam-se resistentes a uma ampla variedade de influências. Por exemplo, numa experiência, os tardígrados resistiram à radiação ionizante de até 570 mil roentgens durante 24 horas. As larvas desidratadas de um dos mosquitos chironomus africanos, Polypodium vanderplanki, mantêm a capacidade de reviver após exposição a uma temperatura de +102 °C.

O estado de animação suspensa expande enormemente os limites da preservação da vida, inclusive no tempo. Por exemplo, perfurações profundas na geleira da Antártica revelaram microorganismos (esporos de bactérias, fungos e leveduras), que posteriormente se desenvolveram em meios nutrientes comuns. A idade dos horizontes de gelo correspondentes atinge 10–13 mil anos. Esporos de algumas bactérias viáveis também foram isolados de camadas mais profundas com centenas de milhares de anos.

A anabiose, entretanto, é um fenômeno bastante raro. Não é possível para todas as espécies e é um estado extremo de repouso na natureza viva. Sua condição necessária é a preservação de finas estruturas intracelulares intactas (organelas e membranas) durante a secagem ou resfriamento profundo dos organismos. Esta condição é impossível para a maioria das espécies que possuem uma organização complexa de células, tecidos e órgãos.

A capacidade de anabiose é encontrada em espécies que possuem estrutura simples ou simplificada e vivem em condições de oscilações bruscas de umidade (secagem de pequenos corpos d'água, camadas superiores de solo, almofadas de musgos e líquenes, etc.).

Outras formas de dormência associadas a um estado de diminuição da atividade vital como resultado da inibição parcial do metabolismo são muito mais difundidas na natureza. Qualquer grau de redução no nível de metabolismo aumenta a estabilidade dos organismos e permite-lhes gastar energia de forma mais econômica.

As formas de repouso em estado de diminuição da atividade vital são divididas em hipobiose E criptobiose, ou paz forçada E repouso fisiológico. Na hipobiose, a inibição da atividade, ou torpor, ocorre sob a pressão direta de condições desfavoráveis e cessa quase imediatamente após essas condições voltarem ao normal (Fig. 9). Essa supressão dos processos vitais pode ocorrer com falta de calor, água, oxigênio, com aumento da pressão osmótica, etc. De acordo com o principal fator externo de repouso forçado, existem criobiose(em baixas temperaturas), anidrobiose(com falta de água), anoxibiose(em condições anaeróbicas), hiperosmobiose(com alto teor de sal na água), etc.

Não apenas no Ártico e na Antártida, mas também nas latitudes médias, algumas espécies de artrópodes resistentes à geada (colêmbolos, várias moscas, besouros terrestres, etc.) hibernam em estado de torpor, descongelando rapidamente e mudando para atividade sob os raios do sol e, novamente, perdem a mobilidade quando a temperatura cai. As plantas que emergem na primavera param e retomam o crescimento e o desenvolvimento após o resfriamento e o aquecimento. Depois da chuva, o solo descoberto muitas vezes fica verde devido à rápida proliferação de algas no solo que estavam em dormência forçada.

Arroz. 9. Pagon - um pedaço de gelo com habitantes de água doce congelados (de S. A. Zernov, 1949)

A profundidade e a duração da supressão metabólica durante a hipobiose dependem da duração e da intensidade do fator inibitório. A dormência forçada ocorre em qualquer estágio da ontogênese. Os benefícios da hipobiose são a rápida restauração da vida ativa. No entanto, este é um estado relativamente instável dos organismos e, durante um longo período, pode ser prejudicial devido ao desequilíbrio dos processos metabólicos, esgotamento dos recursos energéticos, acumulação de produtos metabólicos suboxidados e outras alterações fisiológicas desfavoráveis.

A criptobiose é um tipo de dormência fundamentalmente diferente. Está associada a um complexo de mudanças fisiológicas endógenas que ocorrem antecipadamente, antes do início das mudanças sazonais desfavoráveis, e os organismos estão prontos para elas. A criptobiose é uma adaptação principalmente à periodicidade sazonal ou outra periodicidade de fatores ambientais abióticos, sua ciclicidade regular. Faz parte do ciclo de vida dos organismos e não ocorre em qualquer fase, mas sim numa determinada fase do desenvolvimento individual, programada para coincidir com períodos críticos do ano.

A transição para um estado de repouso fisiológico leva tempo. É precedida pelo acúmulo de substâncias de reserva, desidratação parcial de tecidos e órgãos, diminuição da intensidade dos processos oxidativos e uma série de outras alterações que geralmente reduzem o metabolismo tecidual. Em estado de criptobiose, os organismos tornam-se muitas vezes mais resistentes às influências ambientais adversas (Fig. 10). Os principais rearranjos bioquímicos neste caso são amplamente comuns a plantas, animais e microrganismos (por exemplo, mudança do metabolismo em vários graus para a via glicolítica devido à reserva de carboidratos, etc.). Sair da criptobiose também requer tempo e energia e não pode ser conseguido simplesmente interrompendo o efeito negativo do fator. Isto requer condições especiais, diferentes para diferentes espécies (por exemplo, congelamento, presença de gotículas de água líquida, uma certa duração do dia, uma certa qualidade de luz, flutuações obrigatórias de temperatura, etc.).

A criptobiose como estratégia de sobrevivência em condições periodicamente desfavoráveis à vida ativa é um produto da evolução de longo prazo e da seleção natural. É amplamente distribuído na vida selvagem. O estado de criptobiose é característico, por exemplo, de sementes de plantas, cistos e esporos de vários microrganismos, fungos e algas. A diapausa dos artrópodes, a hibernação dos mamíferos e a dormência profunda das plantas também são diferentes tipos de criptobiose.

Arroz. 10. Uma minhoca em estado de diapausa (de acordo com V. Tishler, 1971)

Os estados de hipobiose, criptobiose e anabiose garantem a sobrevivência das espécies em condições naturais de diferentes latitudes, muitas vezes extremas, permitem a preservação dos organismos durante longos períodos desfavoráveis, instalam-se no espaço e de muitas maneiras ultrapassam os limites da possibilidade e distribuição da vida em geral.

Aula 14.

Impacto do habitat na biota.

1.Fatores ambientais.

2. Padrões gerais de sua ação nos organismos vivos.

Fatores Ambientais. Padrões gerais de sua ação nos organismos vivos.

As adaptações dos organismos ao meio ambiente são chamadas de adaptações. A capacidade de adaptação é uma das principais propriedades da vida em geral, pois proporciona a própria possibilidade de sua existência, a capacidade dos organismos de sobreviver e se reproduzir. As adaptações manifestam-se a diferentes níveis: desde a bioquímica das células e o comportamento dos organismos individuais até à estrutura e funcionamento das comunidades e sistemas ecológicos. As adaptações surgem e mudam durante a evolução das espécies.

Propriedades individuais ou elementos do ambiente que afetam os organismos são chamados de fatores ambientais . Os fatores ambientais são diversos. Podem ser necessários ou, pelo contrário, prejudiciais aos seres vivos, promover ou dificultar a sobrevivência e a reprodução. Os fatores ambientais têm naturezas diferentes e ações específicas. Os fatores ecológicos são divididos em abióticos e bióticos, antropogênicos.

Fatores abióticos - temperatura, luz, radiação radioativa, pressão, umidade do ar, composição salina da água, vento, correntes, terreno - são todas propriedades da natureza inanimada que afetam direta ou indiretamente os organismos vivos.

Fatores bióticos são formas de influência dos seres vivos uns sobre os outros. Cada organismo experimenta constantemente a influência direta ou indireta de outros seres, entra em contato com representantes de sua própria espécie e de outras espécies, depende deles e ele mesmo os influencia. O mundo orgânico circundante é parte integrante do ambiente de cada criatura viva.

As conexões mútuas entre organismos são a base para a existência de biocenoses e populações; sua consideração pertence ao campo da sinecologia.

Fatores antropogênicos - são formas de atividade da sociedade humana que provocam mudanças na natureza como habitat de outras espécies ou afetam diretamente a sua vida. Embora os humanos influenciem a natureza viva através de mudanças nos fatores abióticos e nas relações bióticas das espécies, a atividade antropogênica deve ser identificada como uma força especial que não se enquadra na estrutura desta classificação. A importância da influência antropogênica no mundo vivo do planeta continua a crescer rapidamente.

As mudanças nos fatores ambientais ao longo do tempo podem ser: 1) regularmente periódicas, alterando a força do impacto em função da hora do dia ou da estação do ano ou do ritmo de vazante e fluxo no oceano; 2) irregulares, sem periodicidade clara, por exemplo, mudanças nas condições climáticas em diferentes anos, fenômenos catastróficos - tempestades, aguaceiros, deslizamentos de terra, etc.; 3) dirigido ao longo de determinados períodos de tempo, às vezes longos, por exemplo, durante o resfriamento ou aquecimento do clima, crescimento excessivo de corpos d'água, pastoreio constante de gado na mesma área, etc.

Os fatores ambientais ecológicos têm diversos efeitos nos organismos vivos, ou seja, podem atuar como estímulos que causam mudanças adaptativas nas funções fisiológicas e bioquímicas; como limitações que impossibilitam a existência em determinadas condições; como modificadores que causam alterações anatômicas e morfológicas nos organismos; como sinais indicando mudanças em outros fatores ambientais.

Apesar da grande variedade de factores ambientais, podem ser identificados vários padrões gerais na natureza do seu impacto nos organismos e nas respostas dos seres vivos.

1.Lei do ótimo. Cada fator tem apenas certos limites de influência positiva sobre os organismos. O resultado de um fator variável depende principalmente da força de sua manifestação. Tanto a ação insuficiente quanto a excessiva do fator afetam negativamente a atividade de vida dos indivíduos. A força de influência favorável é chamada de zona ótima do fator ambiental ou simplesmente o ótimo para organismos de uma determinada espécie. Quanto maior o desvio do ótimo, mais pronunciado é o efeito inibitório desse fator nos organismos (zona pessimum). Os valores máximo e mínimo transferíveis de um fator são pontos críticos, além dos quais a existência não é mais possível e ocorre a morte. Os limites de resistência entre os pontos críticos são chamados de valência ambiental (faixa de tolerância) seres vivos em relação a um fator ambiental específico.

Representantes de diferentes espécies diferem muito uns dos outros tanto na posição ideal quanto na valência ecológica. Por exemplo, as raposas árticas na tundra podem tolerar flutuações na temperatura do ar na faixa de cerca de 80°C (de +30° a -55°C), enquanto os crustáceos de água quente Copilia mirabilis podem suportar mudanças na temperatura da água na faixa não superior a 6°C (de 23° a 29°C). O surgimento de faixas estreitas de tolerância na evolução pode ser considerado uma forma de especialização, como resultado da qual se consegue maior eficiência às custas da adaptabilidade e do aumento da diversidade na comunidade.

A mesma força de manifestação de um fator pode ser ótima para um tipo, pessimal para outro e ultrapassar os limites de resistência para um terceiro.

A ampla valência ecológica de uma espécie em relação aos fatores ambientais abióticos é indicada pela adição do prefixo “eury” ao nome do fator. Espécies euritérmicas - toleram flutuações significativas de temperatura, euribadas - uma ampla faixa de pressão, eurialinas - vários graus de salinidade do ambiente.

A incapacidade de tolerar flutuações significativas em um fator, ou valência ecológica estreita, é caracterizada pelo prefixo “steno” - espécies estenotérmicas, estenobáticas, estenohalinas, etc. Em um sentido mais amplo, espécies cuja existência requer condições ambientais estritamente definidas são chamadas de estenobiontes. , e aqueles que conseguem se adaptar a diferentes condições ambientais são euribiontes.

2. Ambiguidade do efeito do fator nas diferentes funções. Cada fator afeta diferentes funções do corpo de maneira diferente. O ótimo para alguns processos pode ser pessimista para outros. Assim, a temperatura do ar de 40° a 45°C em animais de sangue frio aumenta muito a taxa de processos metabólicos no corpo, mas inibe a atividade motora, e os animais caem em estupor térmico. Para muitos peixes, a temperatura da água ideal para a maturação dos produtos reprodutivos é desfavorável para a desova, que ocorre em diferentes faixas de temperatura.

A época de reprodução costuma ser crítica; Durante este período, muitos fatores ambientais muitas vezes tornam-se limitantes. Os limites de tolerância para indivíduos em reprodução, sementes, ovos, embriões, plântulas e larvas são geralmente mais estreitos do que para plantas ou animais adultos não reprodutores. Assim, um cipreste adulto pode crescer tanto em terras altas secas quanto imerso em água, mas se reproduz apenas onde há solo úmido, mas não inundado, para o desenvolvimento das mudas. Muitos animais marinhos podem tolerar água salobra ou doce com alto teor de cloreto, por isso muitas vezes entram nos rios a montante. Mas suas larvas não conseguem viver nessas águas, por isso a espécie não consegue se reproduzir no rio e não se instala aqui permanentemente.

3. Variabilidade, variabilidade e diversidade de respostas à ação de fatores ambientais em indivíduos individuais da espécie.

O grau de resistência, pontos críticos, zonas ótimas e pessimais de indivíduos individuais não coincidem. Esta variabilidade é determinada tanto pelas qualidades hereditárias dos indivíduos como pelo sexo, idade e diferenças fisiológicas. Por exemplo, a traça do moinho, uma das pragas da farinha e dos produtos de cereais, tem uma temperatura mínima crítica para lagartas de -7°C, para formas adultas -22°C, e para ovos -27°C. Geadas de 10°C matam lagartas, mas não são perigosas para os adultos e ovos desta praga. Consequentemente, a valência ecológica de uma espécie é sempre mais ampla do que a valência ecológica de cada indivíduo.

4. As espécies adaptam-se a cada fator ambiental de forma relativamente independente. O grau de tolerância a qualquer fator não significa a correspondente valência ecológica da espécie em relação a outros fatores. Por exemplo, espécies que toleram grandes variações de temperatura não precisam necessariamente ser capazes de tolerar grandes variações de umidade ou salinidade. As espécies euritérmicas podem ser estenohalinas, estenobáticas ou vice-versa. As valências ecológicas de uma espécie em relação a diferentes fatores podem ser muito diversas. Isso cria uma extraordinária variedade de adaptações na natureza. Um conjunto de valências ambientais em relação a diversos fatores ambientais constitui o espectro ecológico de uma espécie.

6. Interação de fatores.

A zona ótima e os limites de resistência dos organismos em relação a qualquer fator ambiental podem mudar dependendo da força e da combinação de outros fatores que atuam simultaneamente. Esse padrão é chamado de interação de fatores. Por exemplo, o calor é mais fácil de suportar no ar seco do que no ar úmido. O risco de congelamento é muito maior em climas frios com ventos fortes do que em climas calmos. Assim, um mesmo fator em combinação com outros tem impactos ambientais diferentes. Pelo contrário, o mesmo resultado ambiental pode ser obtido de diferentes maneiras. Por exemplo, o murchamento das plantas pode ser interrompido aumentando a quantidade de umidade no solo e diminuindo a temperatura do ar, o que reduz a evaporação. É criado o efeito de substituição parcial de fatores.

7. Regra dos fatores limitantes (limitantes). Fatores ambientais que estão mais distantes do ideal tornam especialmente difícil a existência de uma espécie nessas condições. Se pelo menos um dos fatores ambientais se aproximar ou ultrapassar os valores críticos, então, apesar da combinação ideal de outras condições, os indivíduos estarão ameaçados de morte. Tais fatores que se desviam fortemente do ótimo adquirem importância primordial na vida da espécie ou de seus representantes individuais em cada período específico de tempo.

Fatores ambientais limitantes determinam a distribuição geográfica de uma espécie. A natureza desses fatores pode ser diferente. Assim, o movimento das espécies para o norte pode ser limitado pela falta de calor e para regiões áridas pela falta de umidade ou temperaturas muito altas. As relações bióticas também podem servir como factores limitantes da distribuição, por exemplo, a ocupação de um território por um concorrente mais forte ou a falta de polinizadores para as plantas.

Organismos com ampla tolerância a todos os fatores são geralmente os mais difundidos.

8. A regra de conformidade das condições ambientais com a predeterminação genética do organismo. Uma espécie de organismo pode existir até e na medida em que o ambiente natural que a rodeia corresponda às capacidades genéticas de adaptação desta espécie ao seu flutuações e mudanças. Cada espécie viva surgiu em um determinado ambiente, adaptou-se a ele em um grau ou outro, e sua existência posterior só é possível nele ou em um ambiente semelhante. Uma mudança brusca e rápida no ambiente de vida pode levar ao fato de que as capacidades genéticas de uma espécie serão insuficientes para se adaptar às novas condições.

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