العوامل التي تميز الدور البيئي للضوء. بيئات المعيشة الأساسية

العامل البيئي هو أي حالة بيئية يمكن أن يكون لها تأثير مباشر أو غير مباشر على كائن حي في واحدة على الأقل من مراحل تطوره الفردي. يتفاعل الجسم مع العوامل البيئية مع تفاعلات تكيفية محددة.

تنقسم العوامل البيئية إلى فئتين:

اللاأحيائية - عوامل الطبيعة غير الحية (gr. "bios" - الحياة) ؛

حيوية - عوامل الطبيعة الحية.

تنقسم العوامل اللاأحيائية إلى المجموعات التالية:

المناخ: الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة وحركة الهواء والضغط ؛

Edafogenic ("edafos" - التربة): الحالة الميكانيكية للتربة ، سعة الرطوبة ، نفاذية الهواء ، الكثافة ؛

أوروغرافيك (gr. "oros" - الجبل): التضاريس ، الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، التعرض للمنحدرات ؛

المواد الكيميائية: التركيب الغازي للهواء ، الحالة الملحية للماء ، التركيز ، الحموضة وتكوين محاليل التربة.

تُفهم العوامل الحيوية على أنها مجموعة من تأثيرات النشاط الحيوي لبعض الكائنات الحية على أخرى. التفاعلات بين النباتات والحيوانات متنوعة للغاية. التفاعلات المباشرة هي التأثير المباشر لبعض الكائنات الحية على الآخرين. التفاعلات غير المباشرة هي تغييرات في العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على الكائنات الحية الأخرى.

من وجهة نظر بيئية عامة ، كل الكائنات الحية ضرورية لبعضها البعض. في ظل الظروف الطبيعية ، لا توجد أنواع تميل إلى تدمير أنواع أخرى تمامًا. كل هذا يجب على الرجل أن يأخذ في الاعتبار عند التخطيط للتفاعل بين الطبيعة والإنسان.

تنقسم العوامل الحيوية إلى مجموعات:

نباتية ، ناتجة عن عمل الكائنات الحية النباتية ؛

الحيوان المنشأ ، الناجم عن التعرض للكائنات الحيوانية ؛

ميكروبيوجينيك - التعرض للفيروسات والبكتيريا والطفيليات ؛

أنثروبوجين - تأثير الإنسان.

هناك تصنيفات أخرى للعوامل البيئية ، على سبيل المثال ، من الممكن التمييز بين العوامل التي تعتمد ولا تعتمد على عدد الأفراد في السكان. يمكنك تقسيم الكائنات الحية حسب الموطن. من الأهمية بمكان تقسيم العوامل البيئية إلى دائمة ودورية. التكيف ، أي التكيف ممكن فقط مع عامل بيئي دوري.

العوامل اللاأحيائية الرئيسية:

1. طاقة الشمس المشعة. 99٪ من الطاقة الشمسية التي تصل الأرض هي الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء. علاوة على ذلك ، تشكل الأشعة فوق البنفسجية 7٪ ، والأشعة المرئية - 48٪ ، والأشعة تحت الحمراء - 45٪ من الطاقة. يدعم التوازن الحراري للكوكب الأشعة تحت الحمراء. تستخدم النباتات الضوء البرتقالي والأحمر والأشعة فوق البنفسجية لعملية التمثيل الضوئي.

الكائنات الحية لها دورات يومية من النشاط مرتبطة بتغير النهار والليل. تعتمد كمية الطاقة الشمسية على طول اليوم وزاوية السقوط وشفافية الهواء. يعكس تساقط الثلوج حديثًا ما يصل إلى 95٪ من الإشعاع الشمسي ، والثلج الملوث - حتى 45-50٪ ، والتربة السوداء - حتى 5٪ من ضوء الشمس ، والغابات الصنوبرية - 10-15٪ ، والتربة الخفيفة - 35-45٪.

2. العوامل اللاأحيائية للغلاف الجوي. رطوبة الهواء الجوي. أكثر طبقات الغلاف الجوي السفلية ثراءً بالرطوبة. تحتوي طبقة الهواء التي يصل ارتفاعها إلى 1.5 كم على حوالي 50٪ من إجمالي رطوبة الغلاف الجوي. نقص الرطوبة هو الفرق بين الحد الأقصى للتشبع والتشبع المحدد. يعتبر نقص الرطوبة عاملاً بيئيًا مهمًا ، حيث أنه يميز عاملين في آن واحد: درجة حرارة الهواء تيورطوبتها دبليو. كلما زاد عجز الرطوبة ، زادت دفئها. يتيح تحليل ديناميكيات نقص الرطوبة التنبؤ بظواهر مختلفة في عالم الكائنات الحية.

هطول الأمطار هو نتيجة لتكثف بخار الماء في الغلاف الجوي. نظام هطول الأمطار هو أهم عامل ينظم هجرة الملوثات في الغلاف الجوي.

تكوين الغلاف الجوي ثابت نسبيًا. فقط في العقود الأخيرة زاد تركيز أكاسيد النيتروجين والكبريت والكربون. يتغير تكوين الغلاف الجوي مع الارتفاع فوق مستوى سطح البحر. لوحظ زيادة في محتوى الغازات الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم.

تحدث حركة الكتل الهوائية بسبب التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض. تحمل الرياح شوائب الهواء الجوي. الإعصار المضاد هو منطقة ذات ضغط هواء مرتفع تميل إلى الانتقال إلى مناطق الضغط المنخفض.

3. العوامل اللاأحيائية لغطاء التربة. وتشمل هذه التركيب الميكانيكي للتربة ، ونفاذية الماء ، والقدرة على الاحتفاظ بالرطوبة ، وإمكانية اختراق الجذور ، إلخ.

جميع آفاق التربة عبارة عن مزيج من المركبات العضوية والمعدنية. أكثر من 50٪ من التكوين المعدني للتربة عبارة عن أكاسيد السيليكون SiO 2. يتم تمثيل باقي التربة بالأكاسيد التالية: 1-25٪ ال 2 ا 3 ; 1-10 % الحديد O; 0,1-5,0 % MgO, ك 2 ا, ص 2 ا 5 , CaO. تدخل المادة العضوية إلى التربة مع مخلفات النباتات. في التربة ، يتم تدمير هذه المخلفات (تمعدنها) أو تحويلها إلى مركب عضوي أكثر تعقيدًا: الدبال أو الدبال.

تحدث عمليات مختلفة مرتبطة بالنشاط الحيوي للبكتيريا في التربة. هناك الكثير منهم ووظائفهم متنوعة. تشارك بعض البكتيريا في دورات تحويل عنصر واحد ( ص) ، مركبات معالجة البكتيريا الأخرى من عدة عناصر ( من, ساإلخ).

تستخدم النباتات معادن التربة لبناء جذع أو جذع وفروع وأوراق. عادة ما يتم تعويض فقدان معادن التربة بالأسمدة المعدنية. لا يمكن للنباتات استخدام هذه الأسمدة إلا بعد أن تحولها الميكروبات إلى شكل متاح بيولوجيًا. تم العثور على أكبر عدد من الكائنات الحية الدقيقة في طبقات التربة حتى عمق 40 سم.

في الصناعة ، تُستخدم التربة لمعالجة مياه الصرف الصحي في حقول الري وحقول الترشيح. تتأكسد المواد العضوية الضارة بالمشاركة الفعالة لنباتات التربة وحيواناتها.

4. العوامل اللاأحيائية للبيئة المائية. هذه هي الكثافة ، اللزوجة ، التنقل ، تركيز الأكسجين المذاب ، التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة ، أي تغير درجة الحرارة مع العمق. تختلف درجة حرارة الماء في نطاق ضيق نسبيًا من 2 إلى 37 درجة مئوية. ديناميات التقلبات في درجة حرارة الماء أقل بكثير من الهواء.

عامل مهم هو ملوحة الماء. توجد الأملاح في المياه العذبة على شكل كربونات وفي مياه البحر - كلوريدات وجزء من الكبريتات. محتوى الملح في المحيط المفتوح هو 35 جم لكل 1 لتر من الماء ، في البحر الأسود - 19 جم / لتر ، في بحر قزوين - 14 جم / لتر. يؤدي تلوث المياه بالمخلفات الصناعية السائلة إلى تغيير الرقم الهيدروجيني للمياه ، مما يؤدي إلى موت الكائنات المائية (hydrobionts) أو إلى استبدال بعض الأنواع بأنواع أخرى.

تم إدخال مصطلح "علم البيئة" في العلم من قبل العالم الألماني إرنست هيجل (E. Haeckel) في عام 1869. من السهل جدًا إعطاء تعريف رسمي ، لأن كلمة "علم البيئة" تأتي من الكلمات اليونانية "oikos" - dwelling، المأوى و "الشعارات" - العلم. لذلك ، غالبًا ما يتم تعريف البيئة على أنها علم العلاقة بين الكائنات الحية أو مجموعات الكائنات الحية (السكان ، الأنواع) مع بيئتهم. بعبارة أخرى ، فإن موضوع البيئة هو مجموعة من العلاقات بين الكائنات الحية وظروف وجودها (البيئة) ، والتي يعتمد عليها نجاح بقائها وتطورها وتكاثرها وتوزيعها وقدرتها التنافسية.

في علم النبات ، تم استخدام مصطلح "علم البيئة" لأول مرة من قبل عالم النبات الدنماركي E. Warming في عام 1895.

بمعنى واسع ، تُفهم البيئة (أو البيئة) على أنها مجموع الأجسام المادية ، والظواهر والطاقة ، والأمواج والمجالات ، بطريقة أو بأخرى تؤثر. ومع ذلك ، فإن البيئات المختلفة بعيدة كل البعد عن أن ينظر إليها الكائن الحي بشكل متساوٍ ، لأن أهميتها في الحياة مختلفة. من بينها هناك عمليا غير مبال بالنباتات ، على سبيل المثال ، الغازات الخاملة الموجودة في الغلاف الجوي. على العكس من ذلك ، فإن العناصر الأخرى للبيئة لها تأثير ملحوظ وغالبًا ما يكون مهمًا على النبات. يطلق عليهم العوامل البيئية. هذه ، على سبيل المثال ، الضوء ، الماء في الغلاف الجوي والتربة ، الهواء ، تملح المياه الجوفية ، النشاط الإشعاعي الطبيعي والاصطناعي ، إلخ). مع تعميق معرفتنا ، تتوسع قائمة العوامل البيئية ، حيث وجد في عدد من الحالات أن النباتات قادرة على الاستجابة لعناصر البيئة التي كانت تعتبر في السابق غير مبالية (على سبيل المثال ، مجال مغناطيسي ، ضوضاء قوية التعرض والمجالات الكهربائية وما إلى ذلك).

تصنيف العوامل البيئية

من الممكن تصنيف العوامل البيئية في أنظمة إحداثيات مفاهيمية مختلفة.

التمييز ، على سبيل المثال ، بين الموارد البيئية والعوامل غير المتعلقة بالموارد. عوامل الموارد هي المواد و (أو) المشاركة في الدورة البيولوجية من قبل المجتمع النباتي (على سبيل المثال ، الضوء والماء ومحتوى المغذيات المعدنية في التربة ، وما إلى ذلك) ؛ وفقًا لذلك ، لا تشارك العوامل غير المتعلقة بالموارد في دورات تحويل المادة والطاقة والنظم البيئية (على سبيل المثال ، الإغاثة).

هناك أيضًا عوامل بيئية مباشرة وغير مباشرة. يؤثر الأول بشكل مباشر على التمثيل الغذائي ، وعمليات التشكيل ، والنمو والتطور (الضوء) ، والأخير يؤثر على الجسم من خلال تغيير في عوامل أخرى (على سبيل المثال ، أشكال التفاعلات transabiotic و transbiotic). نظرًا لأن العديد من العوامل في المواقف البيئية المختلفة يمكن أن تعمل بشكل مباشر وغير مباشر ، فمن الأفضل عدم التحدث عن فصل العوامل ، ولكن عن تأثيرها المباشر أو غير المباشر على النبات.

التصنيف الأكثر استخدامًا للعوامل البيئية وفقًا لأصلها وطبيعة عملها:

1. العوامل اللاأحيائية:

أ) المناخ - الضوء والحرارة (تكوينها وحركتها) والرطوبة (بما في ذلك هطول الأمطار في أشكال مختلفة ، ورطوبة الهواء) ، وما إلى ذلك ؛

ب) التكوينات (أو التربة الأرضية) - الفيزيائية (التركيب الحبيبي ، نفاذية الماء) والكيميائية (الرقم الهيدروجيني للتربة ، محتوى عناصر التغذية المعدنية ، العناصر الكلية والصغرى ، إلخ) خصائص التربة ؛

ج) الطبوغرافية (أو الأوروغرافية) - ظروف الإغاثة.

ثانيًا. العوامل الحيوية:

أ) نباتي - التأثير المباشر وغير المباشر للمتعايشين مع النبات ؛

ب) علم الحيوان - التأثير المباشر وغير المباشر للحيوانات (الأكل ، الدوس ، أنشطة الحفر ، التلقيح ، توزيع الثمار والبذور) ؛

ج) عوامل بدائية النواة - تأثير البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة (التأثير السلبي للبكتيريا الممرضة للنبات ، والتأثير الإيجابي للبكتيريا التي تعيش بحرية والبكتيريا المثبتة للنيتروجين ، والفطريات الشعاعية والسيانيد) ؛

اقرأ المزيد عن العوامل الحيوية في المقال

إن الأشكال المحددة لتأثير الإنسان على الغطاء النباتي واتجاهه وحجمه تجعل من الممكن تحديد العوامل البشرية أيضًا.

ثالثا. العوامل البشرية المرتبطة بالأشكال المتعددة الأطراف للنشاط الزراعي البشري (الرعي ، زراعة القش) ، ونشاطها الصناعي (انبعاثات الغازات ، والبناء ، والتعدين ، واتصالات النقل وخطوط الأنابيب) ، واستكشاف الفضاء والأنشطة الترفيهية.

بعيدًا عن كل شيء يناسب هذا التصنيف الأبسط ، ولكن فقط العوامل البيئية الرئيسية. هناك نباتات أخرى أقل أهمية للحياة (كهرباء الغلاف الجوي ، المجال المغناطيسي للأرض ، الإشعاع المؤين ، إلخ).

لاحظ ، مع ذلك ، أن التقسيم أعلاه مشروط إلى حد ما ، لأنه (ومن المهم التأكيد على كل من المصطلحات النظرية والعملية) البيئة تؤثر على الكائن الحي ككل ، وفصل العوامل وتصنيفها ليس أكثر من ذلك. من تقنية منهجية ، تسهل معرفة ودراسة أنماط العلاقات بين النبات والبيئة.

الأنماط العامة لتأثير العوامل البيئية

إن تأثير العوامل البيئية على الكائن الحي متنوع للغاية. بعض العوامل - العوامل الرئيسية - لها تأثير أقوى ، والبعض الآخر - العوامل الثانوية - يتصرف بشكل أضعف ؛ تؤثر بعض العوامل على جميع جوانب الحياة النباتية ، والبعض الآخر - في أي عملية حياتية معينة. ومع ذلك ، من الممكن تقديم مخطط عام للاعتماد على رد فعل الجسم تحت تأثير عامل بيئي.

إذا تم رسم شدة العامل في تعبيره المادي على طول المحور (X) (، تركيز الملح في محلول التربة ، ودرجة الحموضة ، وإضاءة الموطن ، وما إلى ذلك) ، وعلى طول الإحداثي (Y) - تفاعل الكائن الحي أو السكان لهذا العامل في التعبير الكمي (شدة عملية فسيولوجية أو أخرى - التمثيل الضوئي ، امتصاص الماء من الجذور ، النمو ، إلخ ؛ الخصائص المورفولوجية - ارتفاع النبات ، حجم الورقة ، عدد البذور المنتجة ، إلخ ؛ السكان الخصائص - عدد الأفراد لكل وحدة مساحة ، وتكرار الحدوث ، وما إلى ذلك) ، نحصل على الصورة التالية.

نطاق العامل البيئي (منطقة تحمل الأنواع) مقيد بالنقاط الدنيا والقصوى ، والتي تتوافق مع القيم القصوى لهذا العامل ، حيث يكون وجود النبات ممكنًا. تعني النقطة الموجودة على محور الإحداثي ، والتي تتوافق مع أفضل مؤشرات النشاط الحيوي للنبات ، القيمة المثلى للعامل - هذه هي النقطة المثلى. بسبب الصعوبات في تحديد هذه النقطة بدقة ، عادة ما يتحدث المرء عن منطقة مثالية معينة ، أو منطقة راحة. تشكل النقاط المثلى والدنيا والقصوى ثلاث نقاط أساسية تحدد احتمالات رد فعل النوع تجاه عامل معين. المقاطع المتطرفة من المنحنى ، التي تعبر عن حالة الاضطهاد مع نقص حاد في العامل أو تجاوزه ، تسمى مناطق متشائمة ؛ تتوافق مع القيم pessimal للعامل. تقع القيم شبه المميتة للعامل بالقرب من النقاط الحرجة ، وتقع القيم المميتة خارج منطقة التسامح.

تختلف الأنواع عن بعضها البعض من خلال موقع المستوى الأمثل ضمن تدرج العامل البيئي. على سبيل المثال ، الموقف من الحرارة في الأنواع القطبية والمدارية. يمكن أن يكون عرض نطاق العامل (أو المنطقة المثلى) مختلفًا أيضًا. هناك أنواع ، على سبيل المثال ، يكون مستوى الإضاءة المنخفض فيها (نبات الطحالب الكهفي) أو مستوى الإضاءة المرتفع نسبيًا (نباتات جبال الألب الألبية) هو الأمثل. ولكن من المعروف أيضًا أن الأنواع تنمو جيدًا على قدم المساواة سواء في الضوء الكامل أو في ظل تظليل كبير (على سبيل المثال ، قنفذ الفريق - Dactylis glomerata).

وبنفس الطريقة ، تفضل بعض حشائش المروج التربة ذات نطاق حموضة معين ضيق نوعًا ما ، بينما ينمو البعض الآخر جيدًا في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني - من الحمضية الشديدة إلى القلوية. تشهد الحالة الأولى على اتساع إيكولوجي ضيق للنباتات (فهي stenobiont أو stenotopic) ، والثانية - على نطاق بيئي واسع (النباتات eurybiont أو eurytopic). بين فئتي eurytopicity و stenotopicity يكمن عدد من الفئات النوعية الوسيطة (hemieurytopic ، gemistenotopic).

غالبًا ما يختلف اتساع السعة البيئية فيما يتعلق بالعوامل البيئية المختلفة. من الممكن أن تكون متضيقًا فيما يتعلق بعامل ما و eurytopic فيما يتعلق بعامل آخر: على سبيل المثال ، يمكن أن تقتصر النباتات على نطاق ضيق من درجات الحرارة ونطاق واسع من الملوحة.

تفاعل العوامل البيئية

تعمل العوامل البيئية على النبات بشكل مشترك ومتزامن ، ويعتمد تأثير أحد العوامل إلى حد كبير على "الخلفية البيئية" ، أي على التعبير الكمي للعوامل الأخرى. تظهر ظاهرة تفاعل العوامل هذه بوضوح في التجربة مع الطحلب المائي Fontinalis. توضح هذه التجربة بوضوح أن للإضاءة تأثيرًا مختلفًا على شدة التمثيل الضوئي في محتوى مختلف من ثاني أكسيد الكربون في.

تُظهر التجربة أيضًا أنه يمكن الحصول على تأثير بيولوجي مماثل عن طريق الاستبدال الجزئي لعمل عامل بعامل آخر. وبالتالي ، يمكن تحقيق نفس شدة التمثيل الضوئي إما عن طريق زيادة الإضاءة إلى 18 ألف لوكس ، أو عند الإضاءة المنخفضة ، عن طريق زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون.

هنا ، تتجلى القابلية الجزئية للتبادل بين عمل عامل بيئي وآخر. في الوقت نفسه ، لا يمكن استبدال أي من العوامل البيئية الضرورية بآخر: لا يمكن زراعة نبات أخضر في ظلام دامس حتى مع التغذية المعدنية الجيدة أو على الماء المقطر مع الظروف الحرارية المثلى. بعبارة أخرى ، هناك استبدال جزئي للعوامل البيئية الرئيسية ، وفي نفس الوقت ، لا غنى عنها بالكامل (بهذا المعنى ، يتم الحديث عنها أحيانًا على أنها لا تقل أهمية عن الحياة النباتية). إذا تجاوزت قيمة أحد العوامل الضرورية على الأقل نطاق التحمل (أقل من الحد الأدنى وفوق الحد الأقصى) ، يصبح وجود الكائن الحي مستحيلًا.

مصانع محدوده

إذا كان لأي من العوامل التي تشكل ظروف الوجود قيمة تافهة ، فإنه يحد من عمل العوامل المتبقية (بغض النظر عن مدى ملاءمتها) ويحدد النتيجة النهائية لعمل البيئة على النبات. لا يمكن تغيير هذه النتيجة النهائية إلا من خلال العمل على العامل المحدد. تمت صياغة "قانون العامل المحدد" لأول مرة في الكيمياء الزراعية من قبل الكيميائي الزراعي الألماني ، وهو أحد مؤسسي الكيمياء الزراعية ، Justus Liebig في عام 1840 ولذلك يُطلق عليه غالبًا قانون Liebig.

ولاحظ أنه مع عدم وجود أحد العناصر الكيميائية الضرورية في التربة أو محلول المغذيات ، لا يكون للأسمدة التي تحتوي على عناصر أخرى تأثير على النبات ، وفقط إضافة "الحد الأدنى من الأيونات" يعطي زيادة في المحصول. تظهر العديد من الأمثلة على عمل العوامل المحددة ، ليس فقط في التجربة ، ولكن أيضًا في الطبيعة ، أن هذه الظاهرة لها أهمية بيئية عامة. أحد الأمثلة على عمل "قانون الحد الأدنى" في الطبيعة هو قمع النباتات العشبية تحت مظلة غابات الزان ، حيث ، في ظل الظروف الحرارية المثلى ، نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون ، والتربة الغنية بدرجة كافية والظروف المثلى الأخرى ، لتنمية العشب محدودة بسبب النقص الحاد في الضوء.

إن تحديد "العوامل كحد أدنى" (كحد أقصى) والقضاء على تأثيرها المحدود ، وبعبارة أخرى ، تحسين البيئة للنباتات ، يشكل مهمة عملية مهمة في الاستخدام الرشيد للغطاء النباتي.

المدى الذاتي والتزامن والأمثل

يعتمد موقف النباتات من العوامل البيئية بشكل وثيق على تأثير المتعايشين النباتيين الآخرين (بشكل أساسي على العلاقات التنافسية معهم). غالبًا ما يكون هناك موقف يمكن فيه للأنواع أن تنمو بنجاح في نطاق واسع من الإجراءات لبعض العوامل (التي يتم تحديدها تجريبيًا) ، لكن وجود منافس قوي يفرضها على أن تكون محدودة بمنطقة أضيق.

على سبيل المثال ، يمتلك الصنوبر الاسكتلندي (Pinus sylvestris) نطاقًا بيئيًا واسعًا جدًا فيما يتعلق بعوامل التربة ، ولكنه يشكل غابات في منطقة التايغا بشكل أساسي على التربة الرملية الجافة الفقيرة أو في أراضي الخث المشبعة بالمياه ، أي حيث لا توجد أنواع أشجار منافسة . هنا ، يختلف الوضع الحقيقي للأفضل ومجالات التسامح بالنسبة للنباتات التي تعاني أو لا تعاني من التأثير الحيوي. في هذا الصدد ، يتم التمييز بين الأمثل البيئي للأنواع (في حالة عدم وجود منافسة) والأمثل النباتي المتماثل مع الوضع الحقيقي للأنواع في المناظر الطبيعية أو المنطقة الأحيائية.

بالإضافة إلى الوضع الأمثل ، يتم تمييز حدود التحمل للأنواع: النطاق البيئي (الحدود المحتملة لتوزيع الأنواع ، التي يتم تحديدها فقط من خلال علاقتها بهذا العامل) والمدى الحقيقي للنباتات.

في كثير من الأحيان في هذا السياق يتحدث المرء عن المجال الأمثل والمحتمل والحقيقي. في الأدب الأجنبي ، يكتبون أيضًا عن النطاق الأمثل الفسيولوجي والبيئي. من الأفضل التحدث عن علم النفس والتناغم الأمثل ونطاق الأنواع.

في الأنواع المختلفة ، تختلف نسبة النطاقات البيئية والنباتية ، ولكن النطاق البيئي دائمًا ما يكون أوسع من النطاق النباتي. نتيجة لتفاعل النباتات ، يضيق النطاق وغالبًا ما تكون التحولات المثلى.

يتم استدعاء أي خصائص أو مكونات البيئة التي تؤثر على الكائنات الحية العوامل البيئية. الضوء والحرارة وتركيز الأملاح في الماء أو التربة والرياح والبرد والأعداء ومسببات الأمراض - كل هذه عوامل بيئية ، يمكن أن تكون قائمة هذه العوامل كبيرة جدًا.

من بينها مميز لا حيويالمتعلقة بالطبيعة غير الحية ، و حيويالمرتبطة بتأثير الكائنات الحية على بعضها البعض.

العوامل البيئية متنوعة للغاية ، وكل نوع يختبر تأثيره ويستجيب له بطريقة مختلفة. ومع ذلك ، هناك بعض القوانين العامة التي تحكم استجابات الكائنات الحية لأي عامل بيئي.

رئيس بينهم - قانون الأمثل. إنه يعكس كيف تتسامح الكائنات الحية مع قوى مختلفة من العوامل البيئية. قوة كل منهم تتغير باستمرار. نحن نعيش في عالم ذي ظروف متغيرة ، وفقط في أماكن معينة من الكوكب تكون قيم بعض العوامل ثابتة إلى حد ما (في أعماق الكهوف ، في قاع المحيطات).

يتم التعبير عن قانون الأمثل في حقيقة أن أي عامل بيئي له حدود معينة من التأثير الإيجابي على الكائنات الحية.

عند الخروج عن هذه الحدود ، تتغير علامة التأثير إلى العكس. على سبيل المثال ، لا تتحمل الحيوانات والنباتات الحرارة الشديدة والبرودة الشديدة ؛ متوسط ​​درجات الحرارة الأمثل. وبنفس الطريقة ، فإن كل من الجفاف والأمطار الغزيرة المستمرة غير مواتية للمحصول. يشير قانون الأمثل إلى قياس كل عامل لصلاحية الكائنات الحية. على الرسم البياني ، يتم التعبير عنه كمنحنى متماثل يوضح كيف يتغير نشاط الحياة للأنواع مع زيادة تدريجية في تأثير العامل (الشكل 13).

الشكل 13. مخطط عمل العوامل البيئية على الكائنات الحية. 1،2 - النقاط الحرجة
(اضغط على الصورة لتكبيرها)

في الوسط تحت المنحنى - المنطقة المثلى. في القيم المثلى للعامل ، تنمو الكائنات الحية بنشاط وتتغذى وتتكاثر. كلما انحرفت قيمة العامل إلى اليمين أو اليسار ، أي في اتجاه تقليل أو زيادة قوة الفعل ، كان ذلك أقل ملاءمة للكائنات. ينخفض ​​المنحنى الذي يعكس النشاط الحيوي بشكل حاد إلى الأسفل على كلا الجانبين من المستوى الأمثل. هنا اثنان المناطق pessimum. عند تقاطع منحنى مع محور أفقي ، يوجد اثنان نقاط حرجة. هذه هي قيم العامل الذي لم يعد بإمكان الكائنات تحمله ، والذي يحدث بعده الموت. توضح المسافة بين النقاط الحرجة درجة تحمل الكائنات الحية لتغيير العامل. من الصعب بشكل خاص البقاء على قيد الحياة الظروف القريبة من النقاط الحرجة. تسمى هذه الشروط شديد.

إذا رسمت منحنيات للعامل الأمثل ، مثل درجة الحرارة ، لأنواع مختلفة ، فلن تتطابق. غالبًا ما يكون ما هو أفضل بالنسبة لأحد الأنواع متشائمًا بالنسبة إلى نوع آخر ، أو حتى خارج النقاط الحرجة. لم تستطع الإبل والجربوع العيش في التندرا ، ولم يكن بإمكان الرنة والليمون العيش في الصحاري الجنوبية الحارة.

يتجلى التنوع البيئي للأنواع أيضًا في موقع النقاط الحرجة: فهي قريبة في بعضها ، وفي حالات أخرى تكون متباعدة على نطاق واسع. هذا يعني أن عددًا من الأنواع لا يمكنها العيش إلا في ظروف مستقرة جدًا ، مع تغيير طفيف في العوامل البيئية ، بينما يتحمل البعض الآخر تقلبات واسعة. على سبيل المثال ، يذبل نبات حساس إذا لم يكن الهواء مشبعًا ببخار الماء ، ويتحمل عشب الريش التغيرات في الرطوبة جيدًا ولا يموت حتى في حالة الجفاف.

وهكذا ، يوضح لنا قانون الأمثل أن كل نوع له مقياسه الخاص لتأثير كل عامل. يؤدي كل من الانخفاض والزيادة في التعرض بعد هذا الإجراء إلى موت الكائنات الحية.

لفهم علاقة الأنواع بالبيئة ، من المهم بنفس القدر الحد من قانون العامل.

في الطبيعة ، تتأثر الكائنات الحية في وقت واحد بمجموعة كاملة من العوامل البيئية في مجموعات مختلفة وبقوى مختلفة. ليس من السهل عزل دور كل منهم. أي واحد يعني أكثر من الآخر؟ ما نعرفه عن قانون الأمثل يسمح لنا بفهم أنه لا توجد عوامل إيجابية أو سلبية تمامًا ، مهمة أو ثانوية ، لكن كل شيء يعتمد على قوة تأثير كل منها.

ينص قانون العامل المحدد على أن العامل الأكثر أهمية هو العامل الذي ينحرف أكثر من القيم المثلى للكائن الحي.

يعتمد عليه بقاء الأفراد في هذه الفترة بالذات. في فترات زمنية أخرى ، قد تصبح عوامل أخرى محدودة ، وخلال مسار الحياة ، تواجه الكائنات الحية مجموعة متنوعة من القيود على نشاطها الحيوي.

تواجه ممارسة الزراعة باستمرار قوانين العامل الأمثل والعامل المحدد. على سبيل المثال ، نمو القمح وتطوره ، وبالتالي ، يكون الحصاد مقيدًا باستمرار إما بدرجات الحرارة الحرجة ، أو بسبب نقص الرطوبة أو زيادتها ، أو بسبب نقص الأسمدة المعدنية ، وأحيانًا بسبب الآثار الكارثية مثل البرد والعواصف . يتطلب الأمر الكثير من الجهد والمال للحفاظ على الظروف المثلى للمحاصيل ، وفي نفس الوقت ، في المقام الأول ، للتعويض أو التخفيف من تأثير العوامل المحددة على وجه التحديد.

تتنوع ظروف الموائل للأنواع المختلفة بشكل مدهش. البعض منهم ، على سبيل المثال ، بعض العث أو الحشرات الصغيرة ، يقضون حياتهم كلها داخل ورقة نبات ، والتي تمثل العالم كله بالنسبة لهم ، والبعض الآخر يتقن مساحات شاسعة ومتنوعة ، مثل الرنة ، والحيتان في المحيط ، والطيور المهاجرة .

اعتمادًا على المكان الذي يعيش فيه ممثلو الأنواع المختلفة ، يتأثرون بمجموعات مختلفة من العوامل البيئية. على كوكبنا ، هناك العديد بيئات المعيشة الأساسية، تختلف اختلافًا كبيرًا في ظروف الوجود: الماء ، والهواء الأرضي ، والتربة. الكائنات الحية نفسها ، التي يعيش فيها الآخرون ، تعمل أيضًا كموائل.

بيئة الحياة المائية.يجب تكييف جميع الأحياء المائية ، على الرغم من الاختلافات في نمط الحياة ، مع السمات الرئيسية لبيئتهم. يتم تحديد هذه الميزات ، أولاً وقبل كل شيء ، من خلال الخصائص الفيزيائية للماء: كثافته ، والتوصيل الحراري ، والقدرة على إذابة الأملاح والغازات.

كثافةيحدد الماء قوته الطافية الكبيرة. هذا يعني أن وزن الكائنات الحية يتم تخفيفه في الماء ويصبح من الممكن أن تعيش حياة دائمة في عمود الماء دون أن تغرق في القاع. يبدو أن العديد من الأنواع ، معظمها صغيرة ، غير قادرة على السباحة النشطة السريعة ، تحوم في الماء ، حيث تكون في حالة تعليق. يسمى جمع هذه الكائنات المائية الصغيرة العوالق. يشمل تكوين العوالق الطحالب المجهرية والقشريات الصغيرة وبيض الأسماك واليرقات وقنديل البحر والعديد من الأنواع الأخرى. الكائنات العوالق تحمل بواسطة التيارات ، غير قادرة على مقاومتها. يجعل وجود العوالق في الماء نوع الترشيح الغذائي ممكنًا ، أي إجهاد الكائنات الصغيرة وجزيئات الطعام العالقة في الماء بمساعدة الأجهزة المختلفة. تم تطويره في كل من حيوانات القاع السابحة والمستقرة ، مثل زنابق البحر وبلح البحر والمحار وغيرها. سيكون نمط الحياة المستقرة مستحيلًا بالنسبة إلى الأحياء المائية إذا لم تكن هناك عوالق ، وهذا بدوره ممكن فقط في بيئة ذات كثافة كافية.

تجعل كثافة الماء من الصعب تحريكه بنشاط ، لذلك يجب أن تتمتع الحيوانات التي تسبح بسرعة ، مثل الأسماك والدلافين والحبار ، بعضلات قوية وشكل انسيابي للجسم. بسبب كثافة الماء العالية ، يزداد الضغط بقوة مع العمق. سكان أعماق البحار قادرون على تحمل الضغط ، الذي يزيد بآلاف المرات عن الضغط على سطح الأرض.

يخترق الضوء الماء فقط إلى عمق ضحل ، لذلك لا يمكن أن توجد الكائنات النباتية إلا في الآفاق العليا لعمود الماء. حتى في أنظف البحار ، فإن التمثيل الضوئي ممكن فقط لأعماق 100-200 متر ، ولا توجد نباتات في أعماق كبيرة ، وتعيش حيوانات أعماق البحار في ظلام دامس.

نظام درجة الحرارةفي المسطحات المائية أكثر ليونة من تلك الموجودة على الأرض. بسبب السعة الحرارية العالية للماء ، يتم تخفيف تقلبات درجات الحرارة فيه ، ولا يواجه سكان الأحياء المائية الحاجة إلى التكيف مع الصقيع الشديد أو الحرارة الأربعين. فقط في الينابيع الساخنة يمكن أن تقترب درجة حرارة الماء من نقطة الغليان.

واحدة من الصعوبات التي تواجه حياة الأحياء المائية هي كمية محدودة من الأكسجين. قابليته للذوبان ليست عالية جدًا ، علاوة على ذلك ، تقل بشكل كبير عندما يتلوث الماء أو يسخن. لذلك ، في الخزانات هناك في بعض الأحيان يتجمد- الموت الجماعي للسكان بسبب نقص الأكسجين والذي يحدث لأسباب مختلفة.

تكوين الملحالبيئة هي أيضا مهمة جدا للكائنات المائية. لا يمكن أن تعيش الأنواع البحرية في المياه العذبة ، ولا يمكن أن تعيش أنواع المياه العذبة في البحار بسبب خلل في الخلايا.

بيئة الحياة الأرضية والجوية.هذه البيئة لديها مجموعة مختلفة من الميزات. إنه بشكل عام أكثر تعقيدًا وتنوعًا من الماء. يحتوي على الكثير من الأكسجين ، والكثير من الضوء ، وتغيرات حادة في درجات الحرارة في الزمان والمكان ، وينخفض ​​ضغط أضعف بكثير ، وغالبًا ما يكون هناك نقص في الرطوبة. على الرغم من أن العديد من الأنواع يمكن أن تطير ، إلا أن الحشرات الصغيرة والعناكب والكائنات الحية الدقيقة والبذور وجراثيم النباتات تحملها التيارات الهوائية ، إلا أن الكائنات الحية تتغذى وتتكاثر على سطح الأرض أو النباتات. في وسط منخفض الكثافة مثل الهواء ، تحتاج الكائنات الحية إلى الدعم. لذلك ، يتم تطوير الأنسجة الميكانيكية في النباتات الأرضية ، وفي الحيوانات الأرضية ، يكون الهيكل العظمي الداخلي أو الخارجي أكثر وضوحًا من تلك الموجودة في الأحياء المائية. تسهل كثافة الهواء المنخفضة التنقل فيه.

M. S. Gilyarov (1912-1985) ، عالم الحيوان البارز ، عالم البيئة ، الأكاديمي ، مؤسس أبحاث مكثفة في عالم حيوانات التربة ، أتقن الطيران السلبي حوالي ثلثي سكان الأرض. معظمهم من الحشرات والطيور.

الهواء موصل ضعيف للحرارة. هذا يسهل إمكانية الحفاظ على الحرارة المتولدة داخل الكائنات الحية والحفاظ على درجة حرارة ثابتة في الحيوانات ذوات الدم الحار. أصبح تطور ذوات الدم الحار ممكنًا في البيئة الأرضية. أسلاف الثدييات المائية الحديثة - الحيتان والدلافين والفظ والفقمة - عاشوا في الماضي على الأرض.

يتمتع سكان الأرض بتكيفات شديدة التنوع مرتبطة بتزويد أنفسهم بالمياه ، خاصة في الظروف القاحلة. في النباتات ، يعد هذا نظامًا جذريًا قويًا ، وطبقة مقاومة للماء على سطح الأوراق والسيقان ، والقدرة على تنظيم تبخر الماء من خلال الثغور. في الحيوانات ، هذه أيضًا سمات مختلفة لهيكل الجسم والتكامل ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، يساهم السلوك المناسب أيضًا في الحفاظ على توازن الماء. قد يهاجرون ، على سبيل المثال ، إلى أماكن الري أو يتجنبون بنشاط الظروف الجافة بشكل خاص. يمكن لبعض الحيوانات أن تعيش حياتها بأكملها على الطعام الجاف ، مثل الجربوع أو عثة الملابس المعروفة. في هذه الحالة ، ينشأ الماء الذي يحتاجه الجسم بسبب أكسدة الأجزاء المكونة للغذاء.

في حياة الكائنات الأرضية ، تلعب العديد من العوامل البيئية الأخرى أيضًا دورًا مهمًا ، على سبيل المثال ، تكوين الهواء والرياح وتضاريس سطح الأرض. الطقس والمناخ لهما أهمية خاصة. يجب أن يتكيف سكان البيئة الأرضية - الجوية مع مناخ جزء الأرض الذي يعيشون فيه ، وأن يتحملوا تقلبات الأحوال الجوية.

التربة كبيئة معيشية.التربة عبارة عن طبقة رقيقة من سطح الأرض ، تتم معالجتها بأنشطة الكائنات الحية. تتخلل الجسيمات الصلبة في التربة مع مسام وتجاويف مملوءة جزئيًا بالماء وجزئيًا بالهواء ، لذلك يمكن للكائنات المائية الصغيرة أن تسكن التربة أيضًا. حجم التجاويف الصغيرة في التربة هو سمة مهمة جدا لها. في التربة الرخوة ، يمكن أن تصل إلى 70 ٪ ، وفي التربة الكثيفة - حوالي 20 ٪. في هذه المسام والتجاويف ، أو على سطح الجزيئات الصلبة ، تعيش مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات المجهرية: البكتيريا ، والفطريات ، والأوليات ، والديدان المستديرة ، والمفصليات. تصنع الحيوانات الكبيرة ممراتها الخاصة في التربة. التربة بأكملها تتخللها جذور النباتات. يتم تحديد عمق التربة من خلال عمق اختراق الجذور ونشاط الحيوانات المختبئة. لا يزيد عن 1.5-2 م.

دائمًا ما يكون الهواء في تجاويف التربة مشبعًا ببخار الماء ، كما أن تركيبته غنية بثاني أكسيد الكربون وتنضب بالأكسجين. بهذه الطريقة ، تشبه ظروف الحياة في التربة البيئة المائية. من ناحية أخرى ، فإن نسبة الماء والهواء في التربة تتغير باستمرار حسب الظروف الجوية. تقلبات درجات الحرارة حادة جدًا بالقرب من السطح ، ولكنها سرعان ما تتلاشى مع العمق.

السمة الرئيسية لبيئة التربة هي الإمداد المستمر بالمواد العضوية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى موت جذور النباتات والأوراق المتساقطة. إنها مصدر ثمين للطاقة للبكتيريا والفطريات والعديد من الحيوانات ، لذلك فإن التربة كذلك البيئة الأكثر ازدحامًا. عالمها الخفي غني جدًا ومتنوع.

من خلال ظهور أنواع مختلفة من الحيوانات والنباتات ، يمكن للمرء أن يفهم ليس فقط البيئة التي يعيشون فيها ، ولكن أيضًا نوع الحياة التي يعيشون فيها.

إذا كان لدينا حيوان رباعي الأرجل مع عضلات فخذ متطورة للغاية على الأطراف الخلفية وأضعف بكثير على الأطراف الأمامية ، والتي يتم تقصيرها أيضًا ، مع رقبة قصيرة نسبيًا وذيل طويل ، فيمكننا القول بثقة أن هذا الطائر الأرضي قادر من أجل حركات سريعة وقابلة للمناورة ، من سكان المساحات المفتوحة. هذه هي الطريقة التي تبدو بها حيوانات الكنغر الأسترالية الشهيرة ، والجربوع الآسيوية الصحراوية ، والقفزات الأفريقية ، والعديد من الثدييات القافزة الأخرى - ممثلو مختلف الرتب الذين يعيشون في قارات مختلفة. إنهم يعيشون في السهوب والمروج والسافانا - حيث تعتبر الحركة السريعة على الأرض هي الوسيلة الرئيسية للهروب من الحيوانات المفترسة. يعمل الذيل الطويل كموازن خلال المنعطفات السريعة ، وإلا ستفقد الحيوانات توازنها.

تم تطوير الوركين بقوة على الأطراف الخلفية وفي الحشرات القافزة - الجراد والجنادب والبراغيث والخنافس.

جسم مضغوط ذو ذيل قصير وأطراف قصيرة ، وأطرافه الأمامية قوية جدًا وتبدو مثل مجرفة أو مجرفة ، وعيون عمياء ، وعنق قصير وقصير ، كما لو كان مشذبًا ، يخبرنا الفراء بأن لدينا حيوانًا يحفر تحت الأرض الثقوب وصالات العرض. قد يكون هذا خلد غابة ، وفأر سهوب ، وخلد جرابي أسترالي ، والعديد من الثدييات الأخرى التي تعيش أسلوب حياة مشابه.

الحشرات المخترقة - تمتلك الدببة أيضًا جسمًا مضغوطًا ممتلئ الجسم وأطراف أمامية قوية ، على غرار الجرافة الصغيرة. في المظهر ، يشبهون الخلد الصغير.

طورت جميع الأنواع الطائرة طائرات واسعة - أجنحة في الطيور أو الخفافيش أو الحشرات أو ثنايا الجلد المستقيمة على جانبي الجسم ، كما هو الحال في السناجب الطائرة أو السحالي.

الكائنات الحية التي تستقر عن طريق الطيران السلبي ، مع التيارات الهوائية ، تتميز بأحجام صغيرة وأشكال متنوعة للغاية. ومع ذلك ، فإنهم جميعًا لديهم شيء واحد مشترك - تطور قوي للسطح مقارنة بوزن الجسم. يتم تحقيق ذلك بطرق مختلفة: بسبب الشعر الطويل ، والشعيرات ، ونمو الجسم المختلفة ، وإطالة أو تسطيح الجسم ، وتفتيح الثقل النوعي. هكذا تبدو الحشرات الصغيرة وثمار النباتات الطائرة.

يسمى التشابه الخارجي الذي يحدث في ممثلي مجموعات وأنواع مختلفة غير مرتبطة نتيجة لنمط حياة مماثل بالتقارب.

إنه يؤثر بشكل أساسي على تلك الأعضاء التي تتفاعل مباشرة مع البيئة الخارجية ، وهو أقل وضوحًا في بنية الأنظمة الداخلية - الجهاز الهضمي ، والإخراج ، والجهاز العصبي.

يحدد شكل النبات خصائص علاقته بالبيئة الخارجية ، على سبيل المثال الطريقة التي يتحمل بها موسم البرد. تمتلك الأشجار والشجيرات الطويلة أطول الفروع.

يمكن أن يكون شكل الزاحف - مع جذع ضعيف يلتف حول النباتات الأخرى ، في كل من الأنواع الخشبية والعشبية. وتشمل هذه العنب ، والجنجل ، والمرج ، والزواحف الاستوائية. تلتف حول جذوع وسيقان الأنواع المستقيمة ، تحمل النباتات التي تشبه ليانا أوراقها وأزهارها إلى الضوء.

في ظروف مناخية مماثلة في قارات مختلفة ، ينشأ مظهر خارجي مشابه للنباتات ، والذي يتكون من أنواع مختلفة ، وغالبًا ما تكون غير مرتبطة تمامًا.

يسمى الشكل الخارجي ، الذي يعكس طريقة التفاعل مع البيئة ، شكل الحياة للأنواع. قد يكون للأنواع المختلفة شكل حياة مماثلإذا كانوا يعيشون حياة قريبة.

تم تطوير شكل الحياة خلال التطور العلماني للأنواع. تلك الأنواع التي تتطور مع التحول الطبيعي تغير شكل حياتها خلال دورة الحياة. قارن ، على سبيل المثال ، كاتربيلر وفراشة بالغة ، أو ضفدع وشرغوفه. يمكن لبعض النباتات أن تتخذ أشكالًا مختلفة من الحياة اعتمادًا على ظروف النمو. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الزيزفون أو كرز الطيور عبارة عن شجرة منتصبة وشجيرة.

تكون مجتمعات النباتات والحيوانات أكثر استقرارًا واكتمالًا إذا تضمنت ممثلين لأشكال الحياة المختلفة. هذا يعني أن مثل هذا المجتمع يستخدم موارد البيئة بشكل كامل ولديه اتصالات داخلية أكثر تنوعًا.

يعمل تكوين أشكال الحياة للكائنات الحية في المجتمعات كمؤشر لخصائص بيئتهم والتغيرات التي تحدث فيها.

يدرس مهندسو الطائرات بعناية أشكال الحياة المختلفة للحشرات الطائرة. تم إنشاء نماذج من الآلات ذات الطيران الخافق ، وفقًا لمبدأ الحركة في هواء Diptera و Hymenoptera. في التكنولوجيا الحديثة ، تم تصميم آلات المشي ، وكذلك الروبوتات ذات الرافعة والحركة الهيدروليكية ، مثل الحيوانات من أشكال الحياة المختلفة. هذه الآلات قادرة على التحرك على المنحدرات الشديدة والطرق الوعرة.

تطورت الحياة على الأرض في ظل ظروف التغيير المنتظم ليلا ونهارا وتناوب الفصول بسبب دوران الكوكب حول محوره وحول الشمس. يخلق إيقاع البيئة الخارجية دورية ، أي تكرار الظروف في حياة معظم الأنواع. يتم تكرار كل من الفترات الحرجة ، التي يصعب تحملها ، والفترات المواتية بشكل منتظم.

يتم التعبير عن التكيف مع التغيرات الدورية في البيئة الخارجية في الكائنات الحية ليس فقط من خلال رد الفعل المباشر على العوامل المتغيرة ، ولكن أيضًا في الإيقاعات الداخلية الثابتة وراثيًا.

إيقاعات يومية.الإيقاعات اليومية تكيف الكائنات الحية مع تغير النهار والليل. في النباتات ، النمو المكثف ، تتفتح الأزهار في وقت معين من اليوم. الحيوانات خلال النهار تغير النشاط بشكل كبير. على هذا الأساس ، يتم تمييز الأنواع النهارية والليلية.

الإيقاع اليومي للكائنات الحية ليس فقط انعكاس للتغيرات في الظروف الخارجية. إذا وضعت شخصًا أو حيوانات أو نباتات في بيئة ثابتة ومستقرة دون تغيير ليلا ونهارا ، فسيتم الحفاظ على إيقاع عمليات الحياة ، بالقرب من إيقاع الحياة اليومية. الجسم ، كما كان ، يعيش حسب ساعته الداخلية ، عد الوقت.

يمكن للإيقاع اليومي التقاط العديد من العمليات في الجسم. في البشر ، تخضع حوالي 100 خاصية فسيولوجية للدورة اليومية: معدل ضربات القلب ، وإيقاع التنفس ، وإفراز الهرمونات ، وإفراز الغدد الهضمية ، وضغط الدم ، ودرجة حرارة الجسم ، وغيرها الكثير. لذلك ، عندما يكون الشخص مستيقظًا بدلاً من النوم ، يظل الجسم مضبوطًا على الحالة الليلية وليالي الأرق ضارة بالصحة.

ومع ذلك ، لا تظهر الإيقاعات النهارية في جميع الأنواع ، ولكن فقط في تلك التي يلعب تغيير النهار والليل دورًا بيئيًا مهمًا في حياتها. يعيش سكان الكهوف أو المياه العميقة ، حيث لا يوجد مثل هذا التغيير ، وفقًا لإيقاعات أخرى. وبين سكان الأرض ، لا يتم الكشف عن الدورية اليومية لدى الجميع.

في التجارب في ظل ظروف ثابتة صارمة ، تحافظ ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة على إيقاع يومي لعشرات الأجيال. هذه الدورية موروثة فيها ، كما هو الحال في العديد من الأنواع الأخرى. ردود الفعل التكيفية المرتبطة بالدورة اليومية للبيئة الخارجية عميقة جدًا.

تمثل انتهاكات الإيقاع اليومي للجسم أثناء العمل الليلي ، والرحلات الفضائية ، والغوص ، وما إلى ذلك ، مشكلة طبية خطيرة.

الإيقاعات السنوية.الإيقاعات السنوية تكيف الكائنات الحية مع التغيرات الموسمية في الظروف. في حياة الأنواع ، تتناوب فترات النمو ، والتكاثر ، والهجرات ، والسكون العميق بشكل طبيعي وتتكرر بطريقة تجعل الكائنات الحية تلتقي بالموسم الحرج في الحالة الأكثر استقرارًا. العملية الأكثر ضعفا - تكاثر وتربية الحيوانات الصغيرة - تقع في أفضل المواسم. هذه التغيرات الدورية في الحالة الفسيولوجية خلال العام فطرية إلى حد كبير ، أي أنها تتجلى على أنها إيقاع سنوي داخلي. على سبيل المثال ، إذا تم وضع النعام الأسترالي أو كلب الدنغو البري في حديقة حيوانات في نصف الكرة الشمالي ، فإن موسم تكاثرها سيبدأ في الخريف ، عندما يكون الربيع في أستراليا. تحدث إعادة هيكلة الإيقاعات السنوية الداخلية بصعوبة كبيرة عبر عدد من الأجيال.

التحضير للتكاثر أو الشتاء هو عملية طويلة تبدأ في الكائنات الحية قبل وقت طويل من بداية الفترات الحرجة.

عادة لا تزعج التغيرات الحادة في الطقس قصير المدى (الصقيع الصيفي وذوبان الجليد في الشتاء) الإيقاعات السنوية للنباتات والحيوانات. العامل البيئي الرئيسي الذي تستجيب له الكائنات الحية في دوراتها السنوية ليس تغيرات الطقس العشوائية ، ولكن فترة ضوئية- تغيرات في نسبة النهار والليل.

يتغير طول ساعات النهار بشكل طبيعي على مدار العام ، وهذه التغييرات هي بمثابة إشارة دقيقة لاقتراب الربيع أو الصيف أو الخريف أو الشتاء.

تسمى قدرة الكائنات الحية على الاستجابة للتغيرات في طول اليوم الضوئية.

إذا تم تقصير اليوم ، تبدأ الأنواع في الاستعداد لفصل الشتاء ، إذا تطول ، للنمو والتكاثر النشطين. في هذه الحالة ، بالنسبة لحياة الكائنات الحية ، ليس عامل التغيير في طول النهار والليل هو المهم ، ولكن قيمة التنبيه، مما يشير إلى التغييرات العميقة القادمة في الطبيعة.

كما تعلم ، فإن طول اليوم يعتمد بشدة على خط العرض الجغرافي. في نصف الكرة الشمالي في الجنوب ، يكون يوم الصيف أقصر بكثير مما هو عليه في الشمال. لذلك ، تتفاعل الأنواع الجنوبية والشمالية بشكل مختلف مع نفس مقدار تغير اليوم: تبدأ الأنواع الجنوبية في التكاثر في يوم أقصر من الأنواع الشمالية.

العوامل البيئية

إيفانوفا تي في ، كالينوفا جي إس ، مياجكوفا إيه إن. "علم الأحياء العام". موسكو ، "التنوير" ، 2000

• الموضوع 18. "الموئل. العوامل البيئية." الفصل 1؛ ص 10 - 58
• الموضوع 19. "السكان. أنواع العلاقات بين الكائنات الحية." الفصل 2 §8-14 ؛ ص 60-99 ؛ الفصل 5 (30-33)
• الموضوع 20. "النظم البيئية". الفصل 2 (15-22) ؛ ص 106 - 137
• الموضوع 21. "المحيط الحيوي. دورات المادة." الفصل 6 §34-42 ؛ ص 217 - 290

العوامل البيئية هي جزء لا يتجزأ من وجود السكان وخلق الظروف المعيشية. تخلق دراسة كل عامل على حدة العديد من العوامل الإضافية التي تعبر عن المجمع الكامل لتأثيره وعمله وأهميته في الطبيعة.

تصنيف العوامل البيئية

إن تنظيم خصائص البيئة يبسط تصور وتجميع ودراسة معلماتها. يتم تقسيم مكونات البيئة وفقًا لطبيعة ومدى التأثير على البيئة الطبيعية والبشرية المنشأ. وتشمل هذه:

• التمثيل السريع. تأثير العامل على عمليات استقلاب الطاقة والمعلومات للتنفيذ ، الأمر الذي يتطلب حدًا أدنى من الوقت.
• غير مباشر. يكون تأثير العوامل الفردية مقيدًا أو مصاحبًا لتطوير العمليات أو التمثيل الغذائي أو التغييرات في التركيب المادي لعنصر أو مجموعة من الكائنات الحية أو المواد البيئية.
• يهدف التأثير الانتقائي إلى مكونات البيئة ، ووصفها بأنها تحد من نوع معين من الكائنات الحية أو العمليات.

تأكل أنواع معينة من الحيوانات نوعًا واحدًا فقط من الطعام ، وسيكون تأثيرها الانتقائي هو الموطن مع هذا النبات. النطاق الكلي للتأثير هو العامل الذي يحدد تأثير مجموعة معقدة من الظروف البيئية على مستويات مختلفة من منظمة الحياة.

تسمح مجموعة متنوعة من العوامل البيئية بتصنيفها وفقًا لعلامات عملها:

• حسب الموطن
• بالوقت؛
• بالتردد
• حسب طبيعة التأثير ؛
• حسب الأصل
• من موضوع التأثير.

يحتوي تصنيفها على وصف متعدد المكونات وينقسم داخل كل عامل إلى العديد من العوامل المستقلة. هذا يجعل من الممكن وصف الظروف البيئية بالتفصيل وتأثيرها المشترك على مستويات مختلفة من منظمة الحياة.

مجموعات العوامل البيئية

تتأثر شروط وجود الكائنات الحية ، بغض النظر عن مستوى تنظيمها ، بالعوامل البيئية ، والتي تنقسم إلى مجموعات وفقًا لمنظمتها. هناك ثلاث مجموعات من العوامل: حيوي. بشرية.

العوامل البشريةيسمى التأثير على البيئة: منتجات النشاط البشري ، والتغيرات في البيئة الطبيعية مع استبدالها بأشياء مصطنعة. هذه العوامل تكمل التلوث من المنتجات المتبقية من الصناعة ، والحياة (الانبعاثات ، والنفايات ، والأسمدة).

العوامل البيئية اللاأحيائية. تتكون البيئة الطبيعية من مكونات تشكلها ككل. يتكون من عوامل تحدده كموطن لمستويات مختلفة من تنظيم الحياة. مكوناته:

• خفيفة. يحدد الموقف من الضوء الموائل ، والعمليات الرئيسية لاستقلاب النبات ، وتنوع الحيوانات ونشاطها الحيوي.
• ماء. إنه مكون موجود في الكائنات الحية من جميع مستويات تنظيم الحياة على الأرض. يحتل عنصر الموطن هذا معظم مساحة الأرض وهو الموطن. تنتمي مجموعة متنوعة من الكائنات الحية في معظم أنواعها إلى هذه البيئة.
• أَجواء. القشرة الغازية للأرض ، حيث تحدث العمليات التي تنظم المناخ وأنظمة درجة حرارة الكوكب. هذه الأنظمة تحدد أحزمة الكوكب وشروط الوجود عليها.
• عوامل التربة أو التربة. التربة هي نتيجة تآكل صخور الأرض بخصائصها التي تحدد مظهر الكوكب. تعمل المكونات غير العضوية التي يتكون منها تركيبها كوسط غذائي للنباتات.
• الإغاثة من التضاريس. يتم تنظيم الظروف الأوروغرافية للمنطقة من خلال التغيرات في السطح تحت تأثير عمليات التآكل الجيولوجي للأرض. وتشمل هذه التلال والجوف ووديان الأنهار والهضاب والحدود الجغرافية الأخرى لسطح الأرض.
• تأثير العوامل اللاأحيائية والحيوية مترابط. كل عامل له تأثير إيجابي أو سلبي على الكائنات الحية.

العوامل البيئية الحيوية. تسمى العلاقة بين الكائنات الحية وتأثيرها على الأشياء ذات الطبيعة غير الحية بالعوامل البيئية الحيوية. يتم تصنيف هذه العوامل وفقًا لأفعال وعلاقات الكائنات الحية:

نوع تفاعل الأفراد ونسبتهم ووصفهم

عمل العوامل البيئية

العوامل البيئية لها تأثير معقد على الكائنات الحية. يتميز عملهم بمؤشرات كمية يتم التعبير عنها في التدفق العام لتأثيرهم. تسمى القدرة على التكيف مع عمل العوامل البيئية التكافؤ البيئي للأنواع. يتم التعبير عن عتبة التأثير من خلال منطقة التسامح. مجموعة واسعة من التوزيع والقدرة على التكيف من الأنواع تميزها بأنها eurybiont ، ونطاق ضيق - ضرب الجدار.

يتميز التأثير المشترك للعوامل بالطيف البيئي للأنواع. أنماط تأثير العوامل. قانون عمل العوامل:

• النسبية. يؤثر كل عامل بشكل مشترك ويميزه: الشدة والاتجاه والكمية في فترة زمنية معينة.
• أمثلية العوامل - متوسط ​​مدى تأثيرها مناسب.
• الاستبدال النسبي وعدم الاستبدال المطلق تعتمد الظروف المعيشية على عوامل بيئية غير حيوية لا يمكن تعويضها (الماء والضوء) وغيابها المطلق لا يمكن الاستغناء عنه بالنسبة للأنواع. يتم ممارسة التأثير التعويضي من خلال زيادة العوامل الأخرى.

تأثير العوامل البيئية

تأثير كل عامل يرجع إلى خصائصها. المجموعات الرئيسية لهذه العوامل هي:

• لا حيوي. يؤثر الضوء على العمليات الفسيولوجية في جسم الإنسان والنشاط الحيوي للحيوانات والنباتات. حيوي. عندما تتغير الفصول ، تسقط الشجرة أوراقها وتخصب طبقة التربة العليا.
• أنثروبوجين. منذ العصر الحجري ، كان للنشاط البشري تأثير على البيئة الطبيعية. مع تطور الصناعة والنشاط الاقتصادي ، يعد تلوثه هو التأثير البشري الرئيسي على البيئة.
• العوامل البيئية لها تأثير قريب ويصعب وصف تأثيرها المنفصل.

العوامل البيئية: أمثلة

أمثلة على العوامل البيئية هي الشروط الأساسية للوجود على مستوى السكان. العناصر الرئيسية:

• خفيفة. تستخدم النباتات الضوء للعمليات الخضرية. يتم تحديد العمليات الفسيولوجية تحت تأثير الضوء في جسم الإنسان وراثيا في عملية التطور.
• درجة الحرارة. يتم التعبير عن التنوع البيولوجي للكائنات الحية في وجود الأنواع في نطاقات درجات حرارة مختلفة. تحت تأثير درجة الحرارة ، يتم إجراء عمليات التمثيل الغذائي في الجسم.
• ماء. عنصر من عناصر البيئة يؤثر على وجود الكائنات الحية وتكييفها. وهي تشمل أيضًا الهواء والرياح والتربة والإنسان. تخلق هذه العوامل عمليات ديناميكية في الطبيعة وتؤثر على العمليات فيها.

التلوث البيئي هو مصدر قلق كبير للمجتمعات البيئية وحماية البيئة. حقائق النفايات (العوامل البيئية البشرية):

• اكتشاف جزيرة نفايات في المحيط الهادئ (زجاجات بلاستيكية ومواد أخرى). يتحلل البلاستيك على مدى 100 عام ، فيلم - 200 عام. يمكن للمياه تسريع هذه العملية وسيصبح هذا عاملاً آخر في تلوث الغلاف المائي. تأكل الحيوانات البلاستيك ، وتعتقد أنها قناديل البحر. لا يتم هضم البلاستيك وقد يموت الحيوان.
• يتسبب تلوث الهواء في الصين والهند والمدن الصناعية الأخرى في تسمم الجسم. تدخل النفايات السامة من المؤسسات الصناعية إلى الأنهار بمياه الصرف الصحي وتسمم المياه ، والتي يمكن أن تلوث ، على طول سلسلة توازن المياه ، الكتل الهوائية والمياه الجوفية وتشكل خطراً على البشر.
• في أستراليا ، تقوم جمعية حماية الحيوانات والحفاظ على التنوع البيولوجي بتمديد الكروم على طول الطريق السريع. هذا يحمي الكوالا من الموت.
• لحماية وحيد القرن من الانقراض كنوع ، قاموا بقطع القرن.

العوامل البيئية هي ظروف متعددة العوامل لوجود كل نوع على مستويات مختلفة من تنظيم الحياة. كل مستوى من مستويات المنظمة يستخدمها بعقلانية وطريقة استخدامها مختلفة.

تسمى درجة الحرارة والعناصر الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للبيئة التي لها تأثير ثابت أو دوري أو مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية والسكان العوامل البيئية.

العوامل البيئية مقسمة على النحو التالي:

• اللاأحيائية - درجة الحرارة والظروف المناخية ، والرطوبة ، والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي ، والتربة ، والماء ، والإضاءة ، وخصائص الإغاثة ؛
• الكائنات الحية - الكائنات الحية والمنتجات المباشرة لنشاطها الحيوي ؛
• الإنسان - الإنسان والمنتجات المباشرة لأنشطته الاقتصادية وأنشطته الأخرى.

العوامل اللاأحيائية الرئيسية

1. الإشعاع الشمسي: الأشعة فوق البنفسجية ضارة بالجسم. يوفر الجزء المرئي من الطيف عملية التمثيل الضوئي. تزيد الأشعة تحت الحمراء من درجة حرارة البيئة وجسم الكائنات الحية.
2. تؤثر درجة الحرارة على معدل التفاعلات الأيضية. تسمى الحيوانات ذات درجة حرارة الجسم الثابتة بالحرارة المتجانسة ، وذات متغير - متغير الحرارة.
3. تتميز الرطوبة بكمية الماء في البيئة وداخل الجسم. ترتبط التكيفات الحيوانية باكتساب الماء ، وتخزين الدهون كمصدر للمياه أثناء الأكسدة ، مع الانتقال إلى السبات في الحرارة. تقوم النباتات بتطوير أنظمة الجذر ، وتثخن الطبقة الخارجية للأوراق ، وتقليل مساحة نصل الأوراق ، وتقليل الأوراق.
4. المناخ - مجموعة من العوامل التي تتميز بالدورية الموسمية واليومية ، بسبب دوران الأرض حول الشمس ومحورها الخاص. يتم التعبير عن تكيفات الحيوانات في الانتقال إلى السبات في موسم البرد ، في الذهول في الكائنات الحية ذات الحرارة العالية. في النباتات ، ترتبط التكيفات بالانتقال إلى حالة نائمة (الصيف أو الشتاء). مع الخسائر الكبيرة في الماء ، يقع عدد من الكائنات الحية في حالة من التحريض - أقصى تباطؤ في عمليات التمثيل الغذائي.
5. الإيقاعات البيولوجية هي تقلبات دورية في شدة تأثير العوامل. تحدد النظم البيولوجية اليومية ردود الفعل الخارجية والداخلية للكائنات الحية لتغير النهار والليل

تتكيف الكائنات الحية (تتكيف) مع تأثير عوامل معينة في عملية الانتقاء الطبيعي. يتم تحديد قدراتها التكيفية من خلال معيار رد الفعل فيما يتعلق بكل عامل من العوامل ، سواء كانت تعمل باستمرار وتتأرجح في قيمها. على سبيل المثال ، طول ساعات النهار في منطقة معينة ثابت ، في حين أن درجة الحرارة والرطوبة يمكن أن تتقلب ضمن حدود واسعة إلى حد ما.

تتميز العوامل البيئية بكثافة الفعل ، والقيمة المثلى (الأمثل) ، والقيم القصوى والدنيا التي يمكن من خلالها حياة كائن معين. هذه المعلمات مختلفة لممثلي الأنواع المختلفة.

يمكن أن يؤدي الانحراف عن الحد الأمثل لأي عامل ، مثل انخفاض كمية الطعام ، إلى تضييق حدود تحمل الطيور أو الثدييات فيما يتعلق بانخفاض درجة حرارة الهواء.

يُطلق على العامل ، الذي تكون قيمته حاليًا في حدود القدرة على التحمل أو تتجاوزها ، الحد.

الكائنات الحية التي يمكن أن توجد ضمن نطاق واسع من تقلبات العوامل تسمى eurybionts. على سبيل المثال ، الكائنات الحية التي تعيش في المناخات القارية تتحمل تقلبات واسعة في درجات الحرارة. عادة ما يكون لهذه الكائنات مناطق توزيع واسعة.

الحد الأدنى لشدة العامل هو الحد الأقصى الأمثل

العوامل الحيوية الأساسية

تدخل الكائنات الحية من نوع واحد في علاقات ذات طبيعة مختلفة مع بعضها البعض ومع ممثلي الأنواع الأخرى. تنقسم هذه العلاقات على التوالي إلى غير محددة ومتعددة الأنواع.

تتجلى العلاقات غير المحددة في المنافسة غير المحددة على الطعام والمأوى والأنثى ، وكذلك في السمات السلوكية ، وهي التسلسل الهرمي للعلاقات بين أفراد السكان.

العلاقات بين الأنواع:

ترتبط العوامل البشرية المنشأ بالأنشطة البشرية ، والتي تحت تأثير تغير البيئة وأشكالها. يمتد النشاط البشري إلى المحيط الحيوي بأكمله تقريبًا: يؤثر التعدين وتنمية الموارد المائية وتطوير الطيران والملاحة الفضائية على حالة المحيط الحيوي. ونتيجة لذلك ، تحدث عمليات مدمرة في المحيط الحيوي ، والتي تشمل تلوث المياه ، و "تأثير الاحتباس الحراري" المرتبط بزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، واضطرابات طبقة الأوزون ، و "الأمطار الحمضية" ، إلخ.