المجتمعات) مع بعضها البعض ومع البيئة. تم اقتراح هذا المصطلح لأول مرة من قبل عالم الأحياء الألماني إرنست هيجل في عام 1869. كيف علم مستقلبرزت في بداية القرن العشرين جنبًا إلى جنب مع علم وظائف الأعضاء وعلم الوراثة وغيرها. نطاق علم البيئة هو الكائنات الحية والسكان والمجتمعات. تعتبرهم البيئة مكونًا حيًا لنظام يسمى النظام البيئي. في علم البيئة ، مفاهيم السكان - المجتمعات والنظم البيئية لها تعريفات واضحة.

السكان (من حيث البيئة) هو مجموعة من الأفراد من نفس النوع ، يشغلون منطقة معينة ، وعادة ما يكونون معزولين إلى حد ما عن مجموعات أخرى مماثلة.

المجتمع هو أي مجموعة من الكائنات الحية من أنواع مختلفة تعيش في نفس المنطقة وتتفاعل مع بعضها البعض من خلال العلاقات الغذائية (الغذائية) أو المكانية.

النظام البيئي هو مجتمع من الكائنات الحية مع بيئتها تتفاعل مع بعضها البعض وتشكل وحدة بيئية.

يتم دمج جميع النظم البيئية للأرض في المحيط البيئي. من الواضح أنه من المستحيل تمامًا تغطية المحيط الحيوي للأرض بأكمله بالبحث. لذلك ، فإن نقطة تطبيق علم البيئة هي النظام البيئي. ومع ذلك ، فإن النظام البيئي ، كما يتضح من التعريفات ، يتكون من مجموعات سكانية وكائنات فردية وجميع عوامل الطبيعة غير الحية. بناء على هذا ، عدة مقاربات مختلفةفي دراسة النظم البيئية.

نهج النظام البيئيمع نهج النظام البيئي ، يدرس عالم البيئة تدفق الطاقة في النظام البيئي أيضًا. أعظم مصلحة في هذه القضيةهي علاقات الكائنات الحية مع بعضها البعض ومع البيئة. هذا النهج يجعل من الممكن شرح بنية معقدةالعلاقات في النظام البيئي وتقديم توصيات لإدارة الطبيعة بطريقة عقلانية.

دراسات المجتمع. مع هذا النهج ، يتم دراسة تكوين الأنواع للمجتمعات والعوامل التي تحد من توزيع أنواع معينة بالتفصيل. في هذه الحالة ، يتم دراسة الوحدات الحيوية التي يمكن تمييزها بوضوح (مرج ، غابة ، مستنقع ، إلخ).
نهج. الهدف من تطبيق هذا النهج ، كما يوحي الاسم ، هو السكان.
بحوث الموئل. في هذه الحالة ، تتم دراسة منطقة متجانسة نسبيًا من البيئة حيث يعيش الكائن الحي. بشكل منفصل ، كخط بحث مستقل ، لا يتم استخدامه عادةً ، ولكنه يوفر المواد اللازمة لفهم النظام البيئي ككل.
وتجدر الإشارة إلى أنه من الناحية المثالية ، ينبغي تطبيق جميع الأساليب المذكورة أعلاه مجتمعة ، ولكن في حالياًهذا مستحيل عمليا بسبب الحجم الكبير للأشياء المدروسة والعدد المحدود من الباحثين الميدانيين.

تستخدم البيئة كعلم مجموعة متنوعة من طرق البحث للحصول على معلومات موضوعية حول عمل النظم الطبيعية.

طرق البحث البيئي:

• ملاحظة
• تجربة
• عدد السكان
• طريقة المحاكاة

العوامل البيئية أي عوامل خارجيةالتي لها تأثير مباشر أو غير مباشر على عدد (وفرة) الكائنات الحية وتوزيعها الجغرافي.

العوامل البيئيةشديدة التنوع في كل من الطبيعة وتأثيراتها على الكائنات الحية. تقليديا ، يتم تقسيم جميع العوامل البيئية عادة إلى ثلاثة مجموعات كبيرة- اللاأحيائية والأحيائية والبشرية المنشأ.

أ العوامل الحيوية هي عوامل ذات طبيعة غير حية.

المناخ (ضوء الشمس ، درجة الحرارة ، رطوبة الهواء) والمحلية (التضاريس ، خصائص التربة ، الملوحة ، التيارات ، الرياح ، الإشعاع ، إلخ). يمكن أن تكون مباشرة وغير مباشرة.

العوامل البشريةهي تلك الأشكال من النشاط البشري التي تؤثر بيئة، تغير الظروف المعيشية للكائنات الحية أو تؤثر بشكل مباشر أنواع معينةالنباتات والحيوانات. يعد التلوث أحد أهم العوامل البشرية المنشأ.

الظروف البيئية.

تسمى الظروف البيئية ، أو الظروف البيئية ، بالعوامل البيئية اللاأحيائية التي تتغير في الزمان والمكان ، والتي تتفاعل معها الكائنات الحية بشكل مختلف اعتمادًا على قوتها. تفرض الظروف البيئية قيودًا معينة على الكائنات الحية.

من أهم العوامل التي تحدد ظروف وجود الكائنات الحية في جميع البيئات الحية تقريبًا درجة الحرارة والرطوبة والضوء.

درجة حرارة.

يمكن لأي كائن حي أن يعيش فقط في نطاق درجة حرارة معينة: يموت أفراد هذا النوع في درجات حرارة عالية جدًا أو منخفضة جدًا. تختلف حدود التحمل الحراري في الكائنات الحية المختلفة. هناك أنواع يمكنها تحمل تقلبات درجات الحرارة على نطاق واسع. على سبيل المثال ، تستطيع الأشنات والعديد من البكتيريا العيش في درجات حرارة مختلفة جدًا. من بين الحيوانات ، تتميز الحيوانات ذوات الدم الحار بأكبر مدى لتحمل درجات الحرارة. النمر ، على سبيل المثال ، يتحمل كل من البرد السيبيري وحرارة المناطق الاستوائية في الهند أو أرخبيل الملايو بشكل جيد. ولكن هناك أيضًا أنواع لا يمكنها العيش إلا ضمن حدود درجة حرارة ضيقة إلى حد ما. في بيئة اليابسة والجو ، وحتى في أجزاء كثيرة من البيئة المائية ، لا تظل درجة الحرارة ثابتة ويمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على موسم العام أو في الوقت من اليوم. في المناطق الاستوائية ، يمكن أن تكون التقلبات السنوية في درجات الحرارة أقل وضوحًا من التقلبات اليومية. على العكس من ذلك ، في المناطق المعتدلة ، تختلف درجات الحرارة بشكل كبير في أوقات مختلفة من السنة. تضطر الحيوانات والنباتات إلى التكيف مع فصل الشتاء غير المواتي ، حيث تكون الحياة النشطة صعبة أو مستحيلة ببساطة. في المناطق الاستوائية ، تكون هذه التكيفات أقل وضوحًا. في فترة البرد مع ظروف درجات الحرارة غير المواتية ، يبدو أن هناك وقفة تحدث في حياة العديد من الكائنات الحية: السبات في الثدييات ، سقوط الأوراق في النباتات ، إلخ. تقوم بعض الحيوانات بهجرة طويلة إلى أماكن ذات مناخ أكثر ملاءمة.

رطوبة.

الماء جزء لا يتجزأ من الغالبية العظمى من الكائنات الحية: فهو ضروري لعملهم الطبيعي. يفقد الكائن الحي الذي ينمو بشكل طبيعي الماء باستمرار ، وبالتالي لا يمكنه العيش في هواء جاف تمامًا. عاجلاً أم آجلاً ، يمكن أن تؤدي هذه الخسائر إلى موت الكائن الحي.

أبسط مؤشر وأكثرها ملاءمة يميز الرطوبة في منطقة معينة هو مقدار هطول الأمطار الذي يقع هنا لمدة عام أو فترة زمنية أخرى.

تستخرج النباتات الماء من التربة باستخدام جذورها. يمكن للأشنات التقاط بخار الماء من الهواء. تمتلك النباتات عددًا من التعديلات التي تضمن الحد الأدنى من فقدان الماء. تحتاج جميع الحيوانات الأرضية إلى إمداد دوري للتعويض عن الفقد الحتمي للمياه بسبب التبخر أو الإخراج. كثير من الحيوانات تشرب الماء. البعض الآخر ، مثل البرمائيات وبعض الحشرات والعث ، يمتصها من خلال تكامل الجسم في حالة سائلة أو بخار. معظم حيوانات الصحراء لا تشرب أبدًا. يلبون احتياجاتهم بالماء من الطعام. أخيرًا ، هناك حيوانات تتلقى الماء بطريقة أكثر تعقيدًا - في عملية أكسدة الدهون ، على سبيل المثال ، الجمل. الحيوانات ، مثل النباتات ، لديها العديد من التكيفات للحفاظ على المياه.

ضوء.

هناك نباتات محبة للضوء يمكن أن تتطور فقط تحت أشعة الشمس ، ونباتات تتحمل الظل يمكن أن تنمو جيدًا تحت مظلة الغابة. هذا ذو أهمية عملية كبيرة للتجديد الطبيعي لموقف الغابة: البراعم الشابة للعديد من أنواع الأشجار قادرة على النمو تحت غطاء الأشجار الكبيرة. في العديد من الحيوانات ، تتجلى ظروف الإضاءة الطبيعية في رد فعل إيجابي أو سلبي للضوء. تتدفق الحشرات الليلية على الضوء ، وتنتشر الصراصير بحثًا عن الغطاء ، إذا تم تشغيل الضوء فقط في غرفة مظلمة. تعد النشاط الضوئي الضوئي (تغيير النهار والليل) ذا أهمية بيئية كبيرة للعديد من الحيوانات التي تكون نهارية حصريًا (معظم الجواسيس) أو ليلية بشكل حصري (العديد من القوارض الصغيرة والخفافيش). تبقى القشريات الصغيرة التي تحوم في عمود الماء ليلاً في المياه السطحية ، وأثناء النهار تغرق في الأعماق متجنبة الضوء الساطع.

يكاد لا يكون للضوء تأثير مباشر على الحيوانات. إنه يعمل فقط كإشارة لإعادة هيكلة العمليات التي تحدث في الجسم.

لا يستنفد الضوء والرطوبة ودرجة الحرارة على الإطلاق مجموعة الظروف البيئية التي تحدد حياة وتوزيع الكائنات الحية. عوامل مثل الرياح والضغط الجوي والارتفاع مهمة أيضًا. للرياح تأثير غير مباشر: فهي تزيد من الجفاف عن طريق زيادة التبخر. تساعد الرياح القوية على البرودة. هذا الإجراء مهم في الأماكن الباردة ، في المرتفعات أو في المناطق القطبية.

العوامل البشرية.تتنوع العوامل البشرية المنشأ بشكل كبير في تكوينها. يؤثر الإنسان على الطبيعة الحية من خلال شق الطرق ، وبناء المدن ، والزراعة ، وسد الأنهار ، وما إلى ذلك. يتجلى النشاط البشري الحديث بشكل متزايد في تلوث البيئة بالمنتجات الثانوية ، والمنتجات السامة في كثير من الأحيان. في المناطق الصناعية ، تصل تركيزات الملوثات في بعض الأحيان إلى قيم عتبة ، أي أنها قاتلة للعديد من الكائنات الحية. ومع ذلك ، على الرغم من كل شيء ، سيكون هناك دائمًا على الأقل عدد قليل من الأفراد من عدة أنواع يمكنها البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الظروف. والسبب هو أنه في المجموعات الطبيعية ، يصادف الأفراد المقاومون أحيانًا. مع ارتفاع مستويات التلوث ، قد يكون الأفراد المقاومون هم الناجون الوحيدون. علاوة على ذلك ، يمكن أن يصبحوا مؤسسي مجموعة سكانية مستقرة ترث المناعة ضدها هذه الأنواعتلوث. لهذا السبب ، يجعل التلوث من الممكن لنا ، كما كان ، مراقبة التطور أثناء العمل. ومع ذلك ، لا يتمتع كل السكان بالقدرة على مقاومة التلوث. وبالتالي ، فإن تأثير أي ملوث يكون ذو شقين.

قانون الأمثل.

العديد من العوامل لا يتحملها الجسم إلا في حدود معينة. يموت الكائن الحي إذا كانت درجة حرارة البيئة ، على سبيل المثال ، منخفضة جدًا أو مرتفعة جدًا. في بيئة تكون فيها درجة الحرارة قريبة من هذه القيم المتطرفة ، نادرًا ما يكون السكان الأحياء. ومع ذلك ، يزداد عددهم مع اقتراب درجة الحرارة من متوسط ​​القيمة ، وهو الأفضل (الأمثل) لهذا النوع. ويمكن نقل هذا النمط إلى أي عامل آخر.

نطاق عوامل العوامل التي يشعر فيها الجسم بالراحة هو الأمثل. الكائنات الحية ذات حدود المقاومة الواسعة ، بالطبع ، لديها فرصة للمزيد استخدام واسع. ومع ذلك ، فإن الحدود الواسعة للقدرة على التحمل في عامل واحد لا تعني حدودًا واسعة في جميع العوامل. يمكن أن يتحمل النبات التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة ، ولكن لديه قدرة تحمل ضيقة للماء. يمكن أن يكون حيوان مثل التراوت متطلبًا للغاية من حيث درجة الحرارة ، ولكن يجب تناول مجموعة متنوعة من الأطعمة.

في بعض الأحيان خلال حياة الفرد ، قد يتغير التسامح (الانتقائية). الجسد ، في ظروف قاسية ، بعد فترة ، كما كان ، يعتاد عليها ، يتكيف معها. نتيجة هذا هو تغيير في الفسيولوجية الأمثل ، وتسمى العملية التكيفأو التأقلم.

قانون الحد الأدنىصاغه مؤسس علم الأسمدة المعدنية ، Justus Liebig (1803-1873).

اكتشف Yu. Liebig أن محصول النباتات يمكن أن يكون محدودًا بأي من العناصر الغذائية الرئيسية ، إذا كان هذا العنصر فقط نقصًا في المعروض. من المعروف أن العوامل البيئية المختلفة يمكن أن تتفاعل ، أي أن نقص مادة واحدة يمكن أن يؤدي إلى نقص في المواد الأخرى. لذلك ، بشكل عام ، يمكن صياغة قانون الحد الأدنى على النحو التالي: عنصر أو عامل بيئي يكون كحد أدنى ، إلى أقصى حد ، يحد (حدود) النشاط الحيوي للكائن الحي.

على الرغم من تعقيد العلاقة بين الكائنات الحية وبيئتها ، فليست كل العوامل لها نفس الأهمية البيئية. لذلك ، على سبيل المثال ، يعتبر الأكسجين عاملاً من عوامل الضرورة الفسيولوجية لجميع الحيوانات ، ولكن مع نقطة بيئيةالرؤية ، تصبح محدودة فقط في موائل معينة. إذا ماتت الأسماك في نهر ، فإن أول شيء يجب قياسه هو تركيز الأكسجين في الماء ، نظرًا لأنه متغير للغاية ، فمن السهل استنفاد احتياطيات الأكسجين وغالبًا ما تنقص. إذا لوحظ موت الطيور في الطبيعة ، فمن الضروري البحث عن سبب آخر ، لأن محتوى الأكسجين في الهواء ثابت نسبيًا وكافٍ من وجهة نظر متطلبات الكائنات الأرضية.

أسئلة للفحص الذاتي:

قائمة بيئات الحياة الرئيسية.

ما هي الظروف البيئية؟

وصف الظروف المعيشية للكائنات الحية في التربة ، في الموائل المائية والبرية والهواء.

أعط أمثلة للكائنات الحية التي تتكيف مع العيش في بيئات مختلفة؟

ما هي تكيفات الكائنات الحية التي تستخدم كائنات أخرى كموطن؟

ما هو تأثير درجة الحرارة على الأنواع المختلفة من الكائنات الحية؟

كيف تحصل الحيوانات والنباتات على الماء الذي يحتاجونه؟

ما هو تأثير الضوء على الكائنات الحية؟

كيف يتجلى تأثير الملوثات على الكائنات الحية؟

برر ما هي العوامل البيئية وكيف تؤثر على الكائنات الحية؟

ما هي العوامل المحددة؟

ما هو التأقلم وما أهميته في تشتت الكائنات الحية؟

كيف تتجلى قوانين الأمثل والأدنى؟

العوامل البيئية وتأثيرها على الكائنات الحية

درجة الحرارة ، الفيزيائية والكيميائية ، العناصر البيولوجيةالموائل التي توفر دائمة أو متقطعة ، مباشرة أو تأثير غير مباشرعلى الكائنات الحية والسكان تسمى العوامل البيئية.

العوامل البيئية مقسمة على النحو التالي:

اللاأحيائية - درجة الحرارة والظروف المناخية ، والرطوبة ، والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي ، والتربة ، والماء ، والإضاءة ، وخصائص الإغاثة ؛

حيوية - 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 و المحور 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 - 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. هُم القدرة على التكيفيتم تحديدها من خلال قاعدة رد الفعل فيما يتعلق بكل عامل من العوامل ، سواء كانت تعمل باستمرار وتتأرجح في قيمها. على سبيل المثال ، الطول ساعات النهارثابت في منطقة معينة ، في حين أن درجة الحرارة والرطوبة يمكن أن تتقلب ضمن حدود واسعة إلى حد ما.

تتميز العوامل البيئية بكثافة العمل والقيمة المثلى (الأمثل) والحد الأقصى و القيم الدنيا، التي من خلالها يمكن حياة كائن حي معين. هذه الخيارات للممثلين أنواع مختلفةمختلف.

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

أرز. 23- أثر العامل البيئي على الكائنات الحية: أ- المخطط العام؛ ب- مخطط للحيوانات ذوات الدم الحار وذات الدم البارد

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:

التبادلية هي شكل من أشكال العلاقة التكافلية متبادلة المنفعة بين مجموعتين من الأنواع المختلفة ؛

التعايش هو شكل من أشكال التعايش تكون فيه العلاقة مفيدة بشكل أساسي لأحد النوعين اللذين يعيشان معًا (أسماك الطيار وأسماك القرش) ؛

الافتراس هو علاقة يقوم فيها أفراد من أحد الأنواع بقتل أفراد من نوع آخر وأكلهم.

ترتبط العوامل البشرية المنشأ بالأنشطة البشرية ، والتي تحت تأثير تغير البيئة وأشكالها. يمتد النشاط البشري إلى المحيط الحيوي بأكمله تقريبًا: التعدين والتنمية موارد المياه، يؤثر تطور 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.

التكاثر الحيوي

التكاثر الحيوي - مجموعة من الأنواع المختلفة تعيش معًا وتتفاعل مع بعضها البعض ومع الطبيعة غير الحية ، وتشكل مجمعًا ، نظام التنظيم الذاتيفي ظل ظروف بيئية موحدة نسبيًا. تم تقديم المصطلح بواسطة V.N. سوكاتشيف.

يشمل تكوين التكاثر الحيوي: biotope (جزء غير حي من البيئة) و ​​biocenosis (جميع أنواع الكائنات الحية التي تعيش في biotope).

يُطلق على مجموع النباتات التي تعيش في تكاثر حيوي معين اسم التكاثر النباتي ، وإجمالي الحيوانات هو التكاثر الحيواني ، وإجمالي الكائنات الحية الدقيقة هو التكاثر الميكروبي.

خصائص التكاثر الحيوي:

للتكاثر الحيوي حدود طبيعية ؛

في التكاثر الحيوي ، تتفاعل جميع العوامل البيئية ؛

يتميز كل تكاثر حيوي بتداول معين للمواد والطاقة ؛

يعتبر التكاثر الحيوي مستقرًا نسبيًا في الوقت المناسب وقادرًا على التنظيم الذاتي والتطوير الذاتي في حالة التغيرات أحادية الاتجاه في البيوتروب. يسمى تغيير التكاثر الحيوي الخلافة.

هيكل التكاثر الحيوي:

المنتجون - النباتات التي تنتج المواد العضوية في عملية التمثيل الضوئي ؛

المستهلكون - مستهلكو المواد العضوية الجاهزة ؛

المُحلِّلات - البكتيريا والفطريات ، وكذلك الحيوانات التي تتغذى على الجيف والسماد - مدمرات للمواد العضوية ، وتحويلها إلى مواد غير عضوية.

تشكل المكونات المدرجة للتكاثر الحيوي مستويات غذائية مرتبطة بتبادل ونقل العناصر الغذائية والطاقة.

تشكل الكائنات الحية ذات المستويات الغذائية المختلفة سلاسل غذائية يتم فيها نقل المواد والطاقة تدريجياً من مستوى إلى آخر. على كل المستوى الغذائييتم استخدام 5-10٪ من طاقة الكتلة الحيوية الواردة.

تتكون السلاسل الغذائية عادة من 3-5 روابط ، على سبيل المثال: نباتات - بقرة - رجل ؛ نباتات - الخنفساء - القرقف - الصقر ؛ نباتات - ذبابة - ضفدع - ثعبان - نسر.

تقل كتلة كل رابط لاحق في السلسلة الغذائية بنحو 10 مرات. هذه القاعدة تسمى القاعدة الهرم البيئي. يمكن أن تنعكس نسب تكاليف الطاقة في أهرامات الأرقام والكتلة الحيوية والطاقة.

تسمى التكوينات الحيوية الاصطناعية التي أنشأها الأشخاص المشاركون في الزراعة agrocenoses. لديهم إنتاجية كبيرة ، لكن ليس لديهم القدرة على التنظيم الذاتي والاستقرار ، حيث يعتمدون على اهتمام الشخص بهم.

المحيط الحيوي

هناك تعريفان للمحيط الحيوي.

1. الغلاف الحيوي هو الجزء المأهول من الغلاف الجيولوجي للأرض.

2. الغلاف الحيوي هو جزء من الغلاف الجيولوجي للأرض ، ويتم تحديد خصائصه من خلال نشاط الكائنات الحية.

يغطي التعريف الثاني مساحة أوسع: بعد كل شيء ، يتشكل الأكسجين الجوي نتيجة لعملية التمثيل الضوئي في جميع أنحاء الغلاف الجوي ويوجد حيث لا توجد كائنات حية.

يتكون المحيط الحيوي ، وفقًا للتعريف الأول ، من الغلاف الصخري والغلاف المائي والطبقات السفلى من الغلاف الجوي - طبقة التروبوسفير. حدود المحيط الحيوي محدودة بواسطة شاشة الأوزون ، حيث يبلغ الحد الأعلى لها 20 كم ، والحد الأدنى - على عمق حوالي 4 كم.

يشمل المحيط الحيوي ، وفقًا للتعريف الثاني ، الغلاف الجوي بأكمله.

تم تطوير عقيدة المحيط الحيوي ووظائفه من قبل الأكاديمي ف. فيرنادسكي.

المحيط الحيوي هو منطقة توزيع الحياة على الأرض ، بما في ذلك المادة الحية (المادة التي تشكل جزءًا من الكائنات الحية). مادة خاملة بيولوجيا- هذه مادة ليست جزءًا من الكائنات الحية ، ولكنها تتكون بسبب نشاطها (التربة ، مياه طبيعية، هواء).

المادة الحية ، التي تشكل أقل من 0.001٪ من كتلة المحيط الحيوي ، هي الجزء الأكثر نشاطًا في المحيط الحيوي.

في المحيط الحيوي ، هناك هجرة مستمرة للمواد من أصل بيولوجي وغير حيوي ، حيث تلعب الكائنات الحية دورًا رئيسيًا. يحدد تداول المواد استقرار المحيط الحيوي.

المصدر الرئيسي للطاقة للحفاظ على الحياة في المحيط الحيوي هو الشمس. يتم تحويل طاقته إلى طاقة مركبات العضويةنتيجة لعمليات التمثيل الضوئي التي تحدث في الكائنات الضوئية. تتراكم الطاقة في الروابط الكيميائية للمركبات العضوية التي تعمل كغذاء للحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم. المواد الغذائية العضوية تتحلل في عملية التمثيل الغذائي وتفرز من الجسم. البقايا المعزولة أو الميتة ، بدورها ، تتحلل بواسطة البكتيريا والفطريات وبعض الكائنات الحية الأخرى. المركبات والعناصر الكيميائية الناتجة تشارك في تداول المواد.

يحتاج المحيط الحيوي إلى تدفق مستمر للطاقة الخارجية ، حيث يتم تحويل كل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية.

وظائف المحيط الحيوي:

الغاز - إطلاق وامتصاص الأكسجين و ثاني أكسيد الكربونتخفيض النيتروجين.

التركيز - التراكم بواسطة الكائنات الحية العناصر الكيميائيةمنتشرة في البيئة الخارجية.

الأكسدة والاختزال - أكسدة وتقليل المواد أثناء التمثيل الضوئي واستقلاب الطاقة ؛

الكيمياء الحيوية - تتحقق في عملية التمثيل الغذائي.

الطاقة - المرتبطة باستخدام وتحويل الطاقة.

نتيجة لذلك ، يحدث التطور البيولوجي والجيولوجي في وقت واحد وهما مترابطان بشكل وثيق. يحدث التطور الجيوكيميائي تحت التأثير التطور البيولوجي.

كتلة كل المادة الحية في المحيط الحيوي هي كتلتها الحيوية ، والتي تبلغ حوالي 2.4-1012 طن.

تشكل الكائنات الحية على الأرض 99.87٪ من إجمالي الكتلة الحيوية ، والكتلة الحيوية للمحيطات - 0.13٪. تزداد كمية الكتلة الحيوية من القطبين إلى خط الاستواء. تتميز الكتلة الحيوية (ب) بما يلي:

أ) الإنتاجية - الزيادة في المادة لكل وحدة مساحة (P) ؛

ب) معدل التكاثر - نسبة الإنتاج إلى الكتلة الحيوية لكل وحدة زمنية (P / B).

الأكثر إنتاجية هي الغابات الاستوائية وشبه الاستوائية.

يُطلق على جزء المحيط الحيوي الذي يخضع لتأثير النشاط البشري النشط اسم noosphere - مجال العقل البشري. يشير المصطلح إلى تأثير معقول للإنسان على المحيط الحيوي في العصر الحديثالتقدم العلمي والتكنولوجي. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون هذا التأثير ضارًا بالمحيط الحيوي ، والذي بدوره يضر بالبشرية.

يعود تداول المواد والطاقة في المحيط الحيوي إلى النشاط الحيوي للكائنات وهو شرط ضروري لوجودها. الدورات ليست مغلقة ، لذلك تتراكم العناصر الكيميائية في البيئة الخارجية وفي الكائنات الحية.

تمتص النباتات الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي وتطلقه الكائنات الحية أثناء التنفس. كما أنه يتراكم في البيئة على شكل وقود أحفوري ، وفي كائنات حية على شكل احتياطيات من المواد العضوية.

يتم تحويل النيتروجين إلى أملاح الأمونيوم والنترات نتيجة نشاط البكتريا المثبتة للنيتروجين والنيتروجين. ثم ، بعد استخدام مركبات النيتروجين بواسطة الكائنات وإزالة النتروجين بواسطة المُحلِّلات ، يتم إرجاع النيتروجين إلى الغلاف الجوي. يوجد الكبريت على شكل كبريتيد وكبريت حر في البحار صخور رسوبيةوالتربة. تتحول إلى كبريتات نتيجة أكسدة بكتيريا الكبريت ، وهي تدخل في أنسجة النبات ، ثم تتعرض مع بقايا مركباتها العضوية للمحللات اللاهوائية. يتأكسد كبريتيد الهيدروجين الناتج عن نشاطها مرة أخرى بواسطة بكتيريا الكبريت.

يوجد الفوسفور في تكوين الفوسفات الصخري وفي المياه العذبة ورواسب المحيطات وفي التربة. نتيجة للتآكل ، يتم غسل الفوسفات وفي بيئة حمضية تنتقل إلى حالة قابلة للذوبان مع التكوين حمض الفسفوريكالذي تأخذه النباتات. في الأنسجة الحيوانية ، الفوسفور هو جزء من الأحماض النووية والعظام. نتيجة تحلل بقايا المركبات العضوية عن طريق التحلل ، تعود مرة أخرى إلى التربة ، ثم إلى النباتات.

يتذكر:

ما المقصود بطبيعة الإنسان الطبيعية والاجتماعية؟

إجابة. الإنسان ، مثل جميع الكائنات الحية الأخرى ، هو جزء من الطبيعة ونتاج للتطور الطبيعي والبيولوجي. الإنسان ، مثل الحيوان ، يتميز بالغرائز والاحتياجات الحيوية. هناك أيضًا أنماط مبرمجة بيولوجيًا للسلوك البشري كنوع بيولوجي محدد. يتم تحديد العوامل البيولوجية التي تحدد الوجود والتطور من خلال مجموعة من الجينات في الإنسان ، وتوازن الهرمونات المنتجة ، والتمثيل الغذائي ، وغيرها. العوامل البيولوجية. كل هذا يميز الشخص على أنه كائن بيولوجي ، ويحدده الطبيعة البيولوجية. لكنه في نفس الوقت يختلف عن أي حيوان وقبل كل شيء في الميزات التالية:

ينتج بيئته الخاصة (السكن ، الملابس ، الأدوات) ، بينما لا ينتج الحيوان ، يستخدم فقط ما هو متاح ؛

التغييرات العالمليس فقط وفقًا لمقياس حاجته النفعية ، ولكن أيضًا وفقًا لقوانين المعرفة في هذا العالم ، وكذلك وفقًا لقوانين الأخلاق والجمال ، لا يمكن للحيوان تغيير عالمه إلا وفقًا لاحتياجات نوعه ؛

يمكن أن يتصرف ليس فقط بدافع الضرورة ، ولكن أيضًا وفقًا لحرية إرادته وخياله ، في حين أن عمل الحيوان موجه حصريًا لتلبية الاحتياجات المادية (الجوع ، غريزة الإنجاب ، المجموعة ، غرائز الأنواع ، إلخ.)؛

يكون الحيوان قادرًا على التصرف عالميًا ، فقط فيما يتعلق بظروف معينة ؛

إنه يجعل نشاط حياته شيئًا (إنه ذو مغزى بالنسبة له ، ويتغير بشكل مقصود ، ويخطط) ، في حين أن الحيوان مطابق لنشاط حياته ولا يميزه عن نفسه.

ما هي العوامل التي تسمى الحيوية واللاأحيائية؟

إجابة. العوامل اللاأحيائية هي ظروف الغلاف الجوي والبحر و مياه عذبة، ترسبات التربة أو القاع) والفيزيائية أو المناخية (درجة الحرارة ، الضغط ، الرياح ، التيارات ، نظام الإشعاع ، إلخ). التركيب السطحي (التضاريس) ، الاختلافات الجيولوجية والمناخية سطح الأرضتخلق مجموعة كبيرة ومتنوعة من العوامل اللاأحيائية التي تلعب دورًا غير متكافئ في حياة أنواع الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة التي تكيفت معها.

ما هو تنوع العوامل البشرية؟

إجابة. العوامل البشرية متنوعة للغاية. بالطبيعة العوامل البشريةمقسمة إلى:

ميكانيكي - الضغط من عجلات السيارات ، وإزالة الغابات ، والعوائق أمام حركة الكائنات الحية ، وما شابه ذلك ؛

الفيزيائية - الحرارة ، الضوء ، المجال الكهربائي ، اللون ، تغيرات الرطوبة ، إلخ ؛

المواد الكيميائية - عمل العناصر الكيميائية المختلفة ومركباتها ؛

بيولوجي - تأثير الكائنات الحية التي تم إدخالها ، وتربية النباتات والحيوانات ، ومزارع الغابات ، وما شابه ذلك.

منظر جمالي - أنهار اصطناعيةوالبحيرات والشواطئ والغابات والمروج ، إلخ.

وفقًا لوقت المنشأ ومدة العمل ، تنقسم العوامل البشرية إلى المجموعات التالية:

العوامل التي تم إنتاجها في الماضي: أ) تلك التي توقفت عن العمل ، لكن عواقبها لا تزال محسوسة الآن (تدمير أنواع معينة من الكائنات الحية ، الرعي الجائر ، إلخ) ؛ ب) تلك التي تستمر في العمل في عصرنا (الإغاثة الاصطناعية ، الخزانات ، المقدمات ، إلخ) ؛

العوامل التي يتم إنتاجها في عصرنا: أ) تلك التي تعمل فقط في وقت الإنتاج (موجات الراديو ، الضوضاء ، الضوء) ؛ ب) تلك التي تعمل وقت محددوبعد انتهاء الإنتاج (مستدام التلوث الكيميائيقطع الغابات ، وما إلى ذلك).

الأسئلة بعد الفقرة 9

وصف أنماط عمل العوامل البيئية على الجسم؟

تسمى قدرة الكائنات الحية على التكيف مع مجموعة معينة من تنوع العوامل البيئية اللدونة البيئية. هذه الميزة هي واحدة من أهم خصائص جميع الكائنات الحية: من خلال تنظيم نشاطها الحيوي وفقًا للتغيرات في الظروف البيئية ، تكتسب الكائنات الحية القدرة على البقاء على قيد الحياة وترك النسل. هناك حدود التحمل العلوية والسفلية.

تؤثر العوامل البيئية على الكائن الحي بشكل مشترك ومتزامن. في الوقت نفسه ، يعتمد تأثير عامل واحد على قوة وتوليفة العوامل الأخرى التي تعمل في وقت واحد. هذا النمط يسمى تفاعل العوامل. على سبيل المثال ، من السهل تحمل الحرارة أو الصقيع في الهواء الجاف بدلاً من الهواء الرطب. يكون معدل تبخر الماء من أوراق النبات (النتح) أعلى بكثير إذا كانت درجة حرارة الهواء مرتفعة والطقس عاصف.

في بعض الحالات ، يتم تعويض نقص أحد العوامل جزئيًا عن طريق تقوية عامل آخر. تسمى ظاهرة التبادل الجزئي للعوامل البيئية تأثير التعويض. على سبيل المثال ، يمكن إيقاف ذبول النباتات عن طريق زيادة كمية الرطوبة في التربة وخفض درجة حرارة الهواء ، مما يقلل من النتح ؛ في الصحاري ، يتم تعويض نقص هطول الأمطار إلى حد ما عن طريق زيادة الرطوبة النسبية في الليل ؛ في القطب الشمالي ، تعوض ساعات النهار الطويلة في الصيف قلة الحرارة.

في الوقت نفسه ، لا يمكن استبدال أي من العوامل البيئية الضرورية للجسم بالكامل بأخرى. إن غياب الضوء يجعل الحياة النباتية مستحيلة ، على الرغم من التركيبة الأكثر ملاءمة للظروف الأخرى. لذلك ، إذا اقتربت قيمة أحد العوامل البيئية الحيوية على الأقل من قيمة حرجة أو تجاوزتها (أقل من الحد الأدنى أو أعلى من الحد الأقصى) ، فعندئذ ، على الرغم من التركيبة المثلى للظروف الأخرى ، فإن الأفراد مهددون بالموت. تسمى هذه العوامل بالحد (المحدد).

ما هو الأمثل ، حدود التحمل؟

إجابة. يتم تحديد العوامل البيئية كميا. فيما يتعلق بكل عامل ، من الممكن تحديد المنطقة المثلى (منطقة نشاط الحياة الطبيعية) ، ومنطقة القهر ، وحدود قدرة الكائن الحي على التحمل. الأمثل هو مقدار العامل البيئي الذي تكون عنده كثافة النشاط الحيوي للكائنات الحد الأقصى. في منطقة الاضطهاد ، يتم قمع النشاط الحيوي للكائنات الحية. خارج حدود التحمل ، فإن وجود كائن حي أمر مستحيل. يميز بين الأدنى و الحد الأعلىتَحمُّل.

ما هو العامل المحدد؟

إجابة. العامل البيئي، قيمة كميةالذي يتجاوز قدرة التحمل ، يسمى العامل المحدد. سيحد هذا العامل من توزيع الأنواع حتى لو كانت جميع العوامل الأخرى مواتية. تحدد العوامل المحددة النطاق الجغرافي للأنواع. إن معرفة الشخص بالعوامل المحددة لنوع معين من الكائنات الحية تجعل من الممكن ، من خلال تغيير ظروف البيئة ، إما قمع أو تحفيز تطورها.

تتكون البيئة التي تحيط بالكائنات الحية من العديد من العناصر. تؤثر على حياة الكائنات بطرق مختلفة. هذا الأخير يستجيب بشكل مختلف ل عوامل مختلفةبيئة. تسمى العناصر المنفصلة للبيئة التي تتفاعل مع الكائنات الحية بالعوامل البيئية. شروط الوجود هي مجموعة من العوامل البيئية الحيوية ، والتي بدونها لا يمكن أن توجد الكائنات الحية. فيما يتعلق بالكائنات الحية ، فإنها تعمل كعوامل بيئية.

تصنيف العوامل البيئية.

جميع العوامل البيئية مقبولة صنف(موزعة) في المجموعات الرئيسية التالية: اللاأحيائية والأحيائيةو أنثروبي. الخامس غير حيوي (غير حيوي) العوامل هي العوامل الفيزيائية والكيميائية ذات الطبيعة غير الحية. حيويأو حيوي ،العوامل هي التأثير المباشر أو غير المباشر للكائنات الحية على بعضها البعض وعلى البيئة. أنتروبيكال (بشري) العوامل فيها السنوات الاخيرةمعزولة في مجموعة مستقلة من العوامل بين الكائنات الحية ، فيما يتعلق بها قيمة عظيمة. هذه هي عوامل التأثير المباشر أو غير المباشر للشخص وله النشاط الاقتصاديعلى الكائنات الحية والبيئة.

العوامل غير الحيوية.

تشمل العوامل اللاأحيائية عناصر الطبيعة غير الحية التي تعمل على كائن حي. يتم عرض أنواع العوامل اللاأحيائية في الجدول. 1.2.2.

الجدول 1.2.2. الأنواع الرئيسية للعوامل اللاأحيائية

العوامل المناخية.

تتجلى جميع العوامل اللاأحيائية وتعمل داخل الأصداف الجيولوجية الثلاثة للأرض: الغلاف الجوي والغلاف المائيو الغلاف الصخري.تسمى العوامل التي تظهر (الفعل) في الغلاف الجوي وأثناء تفاعل الأخير مع الغلاف المائي أو الغلاف الصخري مناخي.تعتمد مظاهرها على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأصداف الجيولوجية للأرض ، وعلى كمية وتوزيع الطاقة الشمسية التي تخترقها وتدخلها.

اشعاع شمسي.

الإشعاع الشمسي هو الأكثر أهمية بين مجموعة متنوعة من العوامل البيئية. (اشعاع شمسي).هذا هو التدفق المستمر للجسيمات الأولية (سرعة 300-1500 كم / ثانية) و موجات كهرومغناطيسية(سرعة 300 ألف كم / ث) الذي يحمله إلى الأرض كمية كبيرةطاقة. الإشعاع الشمسي هو المصدر الرئيسي للحياة على كوكبنا. في ظل التدفق المستمر للإشعاع الشمسي ، نشأت الحياة على الأرض ، وقطعت شوطًا طويلاً في تطورها ولا تزال موجودة وتعتمد على الطاقة الشمسية. الخصائص الأساسية طاقة مشعةيتم تحديد الشمس كعامل بيئي من خلال الطول الموجي. يتم قياس الموجات التي تمر عبر الغلاف الجوي وتصل إلى الأرض في نطاق يتراوح من 0.3 إلى 10 ميكرون.

وفقًا لطبيعة التأثير على الكائنات الحية ، ينقسم طيف الإشعاع الشمسي هذا إلى ثلاثة أجزاء: الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئيو الأشعة تحت الحمراء.

الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجةيمتصه الغلاف الجوي تقريبًا بالكامل ، أي طبقة الأوزون. مبلغ ضئيل الأشعة فوق البنفسجيةتخترق سطح الأرض. يقع طول موجاتهم في نطاق 0.3-0.4 ميكرون. إنها تمثل 7٪ من طاقة الإشعاع الشمسي. لأشعة الموجة القصيرة تأثير ضار على الكائنات الحية. يمكن أن تسبب تغييرات في المواد الوراثية - الطفرات. لذلك ، في عملية التطور ، الكائنات الحية منذ وقت طويلتتعرض للإشعاع الشمسي ، وقد طورت تكيفات للحماية من الأشعة فوق البنفسجية. في كثير منها ، يتم إنتاج كمية إضافية من الصبغة السوداء ، الميلانين ، في الغلاف ، مما يحمي من تغلغل الأشعة غير المرغوب فيها. هذا هو السبب في أن الناس يحصلون على الاسمرار من خلال التواجد في الهواء الطلق لفترة طويلة. في العديد من المناطق الصناعية هناك ما يسمى ب صبغة صناعية- إغمق لون الحيوانات. لكن هذا لا يحدث تحت التأثير الأشعة فوق البنفسجية، ولكن بسبب التلوث بالسخام والغبار البيئي ، الذي عادة ما تصبح عناصره أغمق. على خلفية مظلمة كهذه ، تبقى أشكال أغمق من الكائنات الحية (مقنعة جيدًا).

ضوء مرئييتجلى في نطاق الطول الموجي من 0.4 إلى 0.7 ميكرون. تمثل 48٪ من طاقة الإشعاع الشمسي.

هو - هييؤثر أيضًا سلبًا على الخلايا الحية ووظائفها بشكل عام: فهو يغير لزوجة البروتوبلازم ، القيمة الشحنة الكهربائيةالسيتوبلازم ، يعطل نفاذية الغشاء ويغير حركة السيتوبلازم. يؤثر الضوء على حالة الغرويات البروتينية وتدفق عمليات الطاقة في الخلايا. ولكن على الرغم من ذلك ، كان الضوء المرئي ولا يزال وسيظل أحد أهم مصادر الطاقة لجميع الكائنات الحية. يتم استخدام طاقتها في هذه العملية البناء الضوئيويتراكم في الشكل روابط كيميائيةفي منتجات التمثيل الضوئي ، ثم نقلها كغذاء لجميع الكائنات الحية الأخرى. بشكل عام ، يمكننا القول أن جميع الكائنات الحية في المحيط الحيوي ، وحتى البشر ، تعتمد على الطاقة الشمسية ، على التمثيل الضوئي.

يعتبر الضوء للحيوانات شرطًا ضروريًا لإدراك المعلومات حول البيئة وعناصرها والرؤية والتوجه البصري في الفضاء. اعتمادًا على ظروف الوجود ، تكيفت الحيوانات معها درجات متفاوتهإضاءة. بعض أنواع الحيوانات نهارية ، في حين أن البعض الآخر يكون أكثر نشاطًا عند الغسق أو في الليل. تعيش معظم الثدييات والطيور في نمط حياة الشفق ، ولا تميز الألوان جيدًا وترى كل شيء باللونين الأسود والأبيض (الكلاب والقطط والهامستر والبوم و Nightjars وما إلى ذلك). غالبًا ما تؤدي الحياة في الشفق أو في الإضاءة المنخفضة إلى تضخم العين. عيون ضخمة نسبيًا قادرة على التقاط جزء ضئيل من الضوء المميز للحيوانات الليلية أو تلك التي تعيش في ظلام دامس وتسترشد بأعضاء تألق الكائنات الحية الأخرى (الليمور ، القرود ، البوم ، أسماك أعماق البحار ، إلخ). إذا لم تكن هناك مصادر أخرى للضوء في ظروف الظلام التام (في الكهوف ، تحت الأرض في الجحور) ، فإن الحيوانات التي تعيش هناك ، كقاعدة عامة ، تفقد أعضائها البصرية (البروتينات الأوروبية ، الجرذ الخلد ، إلخ).

درجة حرارة.

مصادر تكوين عامل درجة الحرارة على الأرض هي الإشعاع الشمسي وعمليات الطاقة الحرارية الأرضية. على الرغم من أن قلب كوكبنا يتميز بدرجة حرارة عالية للغاية ، إلا أن تأثيره على سطح الكوكب ضئيل ، باستثناء مناطق النشاط البركاني وإطلاق المياه الحرارية الجوفية (السخانات ، الفومارول). لذلك ، يمكن النظر في المصدر الرئيسي للحرارة داخل المحيط الحيوي اشعاع شمسيوهي الأشعة تحت الحمراء. يمتص الغلاف الصخري والغلاف المائي تلك الأشعة التي تصل إلى سطح الأرض. يسخن الغلاف الصخري ، كجسم صلب ، بشكل أسرع ويبرد بنفس السرعة. يعتبر الغلاف المائي أكثر اتساعًا بالحرارة من الغلاف الصخري: فهو يسخن ببطء ويبرد ببطء ، وبالتالي يحتفظ بالحرارة لفترة طويلة. يتم تسخين طبقات سطح التروبوسفير بسبب إشعاع الحرارة من الغلاف المائي وسطح الغلاف الصخري. تمتص الأرض الإشعاع الشمسي وتشع الطاقة مرة أخرى في الفضاء الخالي من الهواء. ومع ذلك ، يساهم الغلاف الجوي للأرض في الاحتفاظ بالحرارة في الطبقات السطحية لطبقة التروبوسفير. نظرًا لخصائصه ، يرسل الغلاف الجوي أشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة ويؤخر الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة المنبعثة من سطح الأرض الساخن. هذه الظاهرة الجوية تسمى الاحتباس الحراري.كان بفضله أنه أصبح على الأرض ممكن الحياة. الاحتباس الحرارييساهم في الاحتفاظ بالحرارة في الطبقات السطحية للغلاف الجوي (تتركز معظم الكائنات الحية هنا) ويخفف تقلبات درجات الحرارة أثناء النهار والليل. على القمر ، على سبيل المثال ، الذي يقع في نفس الظروف الفضائية تقريبًا مثل الأرض ، والذي لا يوجد فيه غلاف جوي ، تظهر تقلبات درجات الحرارة اليومية عند خط الاستواء في النطاق من 160 درجة مئوية إلى + 120 درجة مئوية.

يصل مدى درجات الحرارة المتاحة في البيئة إلى آلاف الدرجات (الصهارة البركانية الساخنة وأدنى درجات الحرارة في القارة القطبية الجنوبية). الحدود التي يمكن أن توجد فيها الحياة المعروفة لنا ضيقة جدًا وتساوي تقريبًا 300 درجة مئوية ، من -200 درجة مئوية (التجمد في الغازات المسالة) حتى +100 درجة مئوية (نقطة غليان الماء). في الواقع ، معظم الأنواع و معظمنشاطهم مرتبط بنطاق درجة حرارة أضيق. نطاق درجة الحرارة العامة الحياة النشطةعلى الأرض يقتصر على درجات الحرارة التالية (الجدول 1.2.3):

الجدول 1.2.3 نطاق درجة حرارة الحياة على الأرض

تتكيف النباتات مع درجات حرارة مختلفة وحتى شديدة. تسمى تلك التي تتحمل درجات حرارة عالية نباتات خصبة.إنهم قادرون على تحمل ارتفاع درجة الحرارة حتى 55-65 درجة مئوية (بعض الصبار). الأنواع تنمو في ظروف درجات حرارة عالية، من السهل تحملها بسبب التقصير الكبير في حجم الأوراق ، أو ظهور لباد (محتلم) أو ، على العكس من ذلك ، طلاء شمعي ، إلخ. النباتات ، دون المساس بتطورها ، قادرة على تحمل التعرض لفترات طويلة إلى درجات حرارة منخفضة (من 0 إلى -10 درجة مئوية) ، تسمى مقاومة البرد.

على الرغم من أن درجة الحرارة هي عامل بيئي مهم يؤثر على الكائنات الحية ، إلا أن تأثيرها يعتمد بشكل كبير على الدمج مع العوامل اللاأحيائية الأخرى.

رطوبة.

الرطوبة هي عامل غير حيوي مهم يتم تحديده مسبقًا من خلال وجود الماء أو بخار الماء في الغلاف الجوي أو الغلاف الصخري. الماء بحد ذاته مركب غير عضوي ضروري لحياة الكائنات الحية.

الماء موجود دائمًا في الغلاف الجوي بالشكل ماءالأزواج. تسمى الكتلة الفعلية للماء لكل وحدة حجم من الهواء الرطوبة المطلقة،أ نسبة مئويةأبخرة نسبة إلى الكمية القصوى التي يمكن أن يحتويها الهواء ، - الرطوبة النسبية.درجة الحرارة هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على قدرة الهواء على الاحتفاظ ببخار الماء. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة + 27 درجة مئوية ، يمكن أن يحتوي الهواء على ضعف الرطوبة الموجودة عند درجة حرارة +16 درجة مئوية. هذا يعني أن الرطوبة المطلقة عند 27 درجة مئوية تزيد مرتين عن 16 درجة مئوية ، في حين أن الرطوبة النسبية في كلتا الحالتين ستكون 100٪.

الماء كعامل بيئي ضروري للغاية للكائنات الحية ، لأنه بدونه لا يمكن إجراء عملية التمثيل الغذائي والعديد من العمليات الأخرى ذات الصلة. تحدث عمليات التمثيل الغذائي للكائنات الحية في وجود الماء (في محاليل مائية). جميع الكائنات الحية عبارة عن أنظمة مفتوحة ، لذا فهي تفقد الماء باستمرار وهناك دائمًا حاجة لتجديد احتياطياتها. من أجل الوجود الطبيعي ، يجب أن تحافظ النباتات والحيوانات على توازن معين بين تناول الماء في الجسم وفقده. خسائر كبيرةماء الجسم (تجفيف)يؤدي إلى انخفاض في نشاطه الحيوي ، وفي المستقبل - حتى الموت. تلبي النباتات احتياجاتها المائية من خلال هطول الأمطار ورطوبة الهواء والحيوانات أيضًا من خلال الغذاء. تختلف مقاومة الكائنات الحية لوجود أو عدم وجود الرطوبة في البيئة وتعتمد على قدرة الأنواع على التكيف. في هذا الصدد ، كل شيء الكائنات الأرضيةمقسمة إلى ثلاث مجموعات: محبة للرطوبة(أو محبة للرطوبة) ، ميسوفيليك(أو معتدلة محبة للرطوبة) و زيروفيليك(أو المحبة الجافة). فيما يتعلق بالنباتات والحيوانات بشكل منفصل ، سيبدو هذا القسم كما يلي:

1) الكائنات المحبة للرطوبة:

- نباتات رطبة(نباتات) ؛

- مواد رطبة(حيوان)؛

2) الكائنات الحية المتوسطة:

- الخلايا المتوسطة(نباتات) ؛

- ميسوفيلز(حيوان)؛

3) الكائنات الحية الجافة:

- نباتات زيروفيت(نباتات) ؛

- زيروفيليس ، أو رهاب الرطوبة(الحيوانات).

بحاجة لأكبر قدر من الرطوبة كائنات محبة للرطوبة.من بين النباتات ، ستكون هذه النباتات التي تعيش في تربة شديدة الرطوبة ذات رطوبة هواء عالية (نباتات رطبة). في الظروف الممر الأوسطوتشمل هذه النباتات العشبية التي تنمو في الغابات المظللة (الحامضة ، السرخس ، البنفسج ، فجوة العشب ، إلخ) وفي الأماكن المفتوحة (القطيفة ، الندية ، إلخ).

تشمل الحيوانات المحبة للرطوبة (hygrophiles) تلك المرتبطة بيئيًا بالبيئة المائية أو بالمناطق المشبعة بالمياه. يحتاجون إلى وجود مستمر لكمية كبيرة من الرطوبة في البيئة. هذه حيوانات من الغابات الاستوائية المطيرة والمستنقعات والمروج الرطبة.

الكائنات الحية المتوسطةتتطلب كميات معتدلة من الرطوبة وعادة ما ترتبط بظروف دافئة معتدلة و ظروف جيدةالتغذية المعدنية. يمكن أن تكون نباتات الغابات ونباتات الأماكن المفتوحة. من بينها الأشجار (الزيزفون ، البتولا) ، الشجيرات (البندق ، النبق) وحتى المزيد من الأعشاب (البرسيم ، تيموثي ، العكرش ، زنبق الوادي ، الحافر ، إلخ). بشكل عام ، تعد النباتات المتوسطة مجموعة بيئية واسعة من النباتات. للحيوانات المتوسطة (mesophiles)ينتمي إلى غالبية الكائنات الحية التي تعيش في ظروف معتدلة وشبه قطبية أو في مناطق جبلية معينة.

الكائنات الحية الجافة -هذه مجموعة بيئية متنوعة إلى حد ما من النباتات والحيوانات التي تكيفت مع الظروف القاحلة للوجود بمساعدة هذه الوسائل: الحد من التبخر ، وزيادة استخراج المياه وإنشاء احتياطيات مائية لفترة طويلة من نقص إمدادات المياه.

النباتات التي تعيش في ظروف قاحلة تتغلب عليها بطرق مختلفة. البعض ليس لديه تكيفات هيكلية لتحمل نقص الرطوبة. وجودها ممكن في الظروف القاحلة فقط بسبب حقيقة أنها في لحظة حرجة تكون في حالة راحة على شكل بذور (ephemeris) أو بصيلات ، جذور ، درنات (ephemeroids) ، فإنها تتحول بسهولة وبسرعة إلى الحياة النشطة وفي فترة زمنية قصيرة تمر بالكامل الدورة السنوية للتنمية. إفيميرييتم توزيعها بشكل رئيسي في الصحاري وشبه الصحاري والسهوب (الذبابة الحجرية ، والقطن الربيعي ، وصندوق اللفت ، وما إلى ذلك). الزوائد اللحمية(من اليونانية. التقويم الفلكيو ليشبه)- هذه عشبية معمرة ، وخاصة الربيع ، والنباتات (الرواسب ، والأعشاب ، والزنبق ، وما إلى ذلك).

هناك فئة غريبة جدًا من النباتات التي تكيفت لتحمل ظروف الجفاف هي العصارةو الصلبة.العصارة (من اليونانية. كثير العصارة)قادرون على تجميع كمية كبيرة من الماء بأنفسهم واستخدامها تدريجيًا. على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي بعض نباتات الصبار في صحارى أمريكا الشمالية من 1000 إلى 3000 لتر من الماء. يتراكم الماء في الأوراق (الصبار ، الصبار ، الصبار ، الشباب) أو السيقان (الصبار والنباتات الشبيهة بالصبار).

تحصل الحيوانات على الماء بثلاث طرق رئيسية: مباشرة عن طريق الشرب أو الامتصاص من خلال الغلاف ، جنبًا إلى جنب مع الطعام ونتيجة لعملية التمثيل الغذائي.

العديد من أنواع الحيوانات تشرب الماء وبكميات كبيرة بما يكفي. على سبيل المثال ، يمكن أن تشرب يرقات دودة القز الصينية ما يصل إلى 500 مل من الماء. تتطلب بعض أنواع الحيوانات والطيور استهلاكًا منتظمًا للمياه. لذلك ، يختارون ينابيع معينة ويزورونها بانتظام كأماكن ري. تطير أنواع الطيور الصحراوية يوميًا إلى الواحات ، وتشرب الماء هناك وتجلب الماء إلى فراخها.

لا تستهلك بعض أنواع الحيوانات الماء عن طريق الشرب المباشر ، ولكن يمكن أن تستهلكه عن طريق امتصاصه بكامل سطح الجلد. في الحشرات واليرقات التي تعيش في تربة مبللة بغبار الأشجار ، تكون مكوناتها قابلة للاختراق بالماء. تمتص سحلية مولوخ الأسترالية رطوبة هطول الأمطار بجلدها ، وهي مادة رطبة للغاية. تحصل العديد من الحيوانات على الرطوبة من الأطعمة النضرة. يمكن أن تكون هذه الأطعمة النضرة من الحشائش والفواكه النضرة والتوت والمصابيح والدرنات من النباتات. تستهلك سلحفاة السهوب التي تعيش في سهول آسيا الوسطى الماء فقط من الأطعمة النضرة. في هذه المناطق ، في الأماكن التي تُزرع فيها الخضروات أو على البطيخ ، تسبب السلاحف ضررًا كبيرًا عن طريق أكل البطيخ والبطيخ والخيار. تحصل بعض الحيوانات المفترسة أيضًا على الماء عن طريق أكل فرائسها. هذا نموذجي ، على سبيل المثال ، من الثعلب الأفريقي.

الأنواع التي تتغذى حصريًا على الطعام الجاف وليس لديها فرصة لاستهلاك الماء تحصل عليه من خلال التمثيل الغذائي ، أي ، كيميائياأثناء هضم الطعام. يمكن أن تتكون المياه الأيضية في الجسم بسبب أكسدة الدهون والنشا. هذا طريقة مهمةالحصول على الماء ، خاصة للحيوانات التي تعيش في الصحاري الحارة. على سبيل المثال ، يتغذى الجربوع ذو الذيل الأحمر أحيانًا على البذور الجافة فقط. تُعرف التجارب عندما عاش فأر الغزلان في أمريكا الشمالية ، في الأسر ، لمدة ثلاث سنوات تقريبًا ، وكان يأكل فقط حبوب الشعير الجافة.

عوامل الغذاء.

يشكل سطح الغلاف الصخري للأرض بيئة معيشية منفصلة تتميز بمجموعتها الخاصة من العوامل البيئية. هذه المجموعة من العوامل تسمى إيدافيك(من اليونانية. ايدافوس- تربة). التربة لها هيكلها وتكوينها وخصائصها.

تتميز التربة بمحتوى رطوبة معين ، وتركيب ميكانيكي ، ومحتوى من المركبات العضوية وغير العضوية والعضوية المعدنية ، وحموضة معينة. تعتمد العديد من خصائص التربة نفسها وتوزيع الكائنات الحية فيها على المؤشرات.

على سبيل المثال ، تحب أنواع معينة من النباتات والحيوانات التربة ذات الحموضة المعينة ، وهي: طحالب الطحالب ، والكشمش البري ، والألدرز تنمو في التربة الحمضية ، وتنمو طحالب الغابات الخضراء على التربة المحايدة.

تتفاعل يرقات الخنفساء والرخويات الأرضية والعديد من الكائنات الحية الأخرى أيضًا مع حموضة معينة للتربة.

التركيب الكيميائي للتربة مهم جدا لجميع الكائنات الحية. بالنسبة للنباتات ، فإن الأهم ليس فقط العناصر الكيميائية التي يستخدمونها بكميات كبيرة (النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم) ، ولكن أيضًا العناصر النادرة (العناصر النادرة). تجمع بعض النباتات بشكل انتقائي بعض العناصر النادرة. فالنباتات الصليبية والمظلة ، على سبيل المثال ، تتراكم في أجسامها 5-10 مرات أكثر من الكبريت مقارنة بالنباتات الأخرى.

يمكن أن يؤثر المحتوى الزائد لعناصر كيميائية معينة في التربة سلبًا (مرضيًا) على الحيوانات. على سبيل المثال ، في أحد وديان Tuva (روسيا) ، لوحظ أن الأغنام كانت تعاني من مرض معين ، والذي تجلى في تساقط الشعر ، وتشوه الحوافر ، وما إلى ذلك لاحقًا اتضح أنه في هذا الوادي في التربة والماء وبعض النباتات كان هناك نسبة عالية من السيلينيوم. عند دخول جسم الأغنام الزائد ، تسبب هذا العنصر في تسمم السيلينيوم المزمن.

التربة لها نظامها الحراري الخاص. جنبا إلى جنب مع الرطوبة ، فإنه يؤثر على تكوين التربة ، والعمليات المختلفة التي تحدث في التربة (الفيزيائية والكيميائية والكيميائية والبيوكيميائية والبيولوجية).

بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة ، فإن التربة قادرة على تخفيف تقلبات درجات الحرارة مع العمق. على عمق يزيد قليلاً عن متر واحد ، تكون التقلبات اليومية في درجات الحرارة غير محسوسة تقريبًا. على سبيل المثال ، في صحراء كاراكوم ، التي تتميز بمناخ قاري حاد ، في الصيف ، عندما تصل درجة حرارة سطح التربة + 59 درجة مئوية ، في جحور قوارض الجربوع على مسافة 70 سم من المدخل ، كانت درجة الحرارة 31 درجة مئوية أقل وبلغت + 28 درجة مئوية. في الشتاء ، خلال ليلة فاترة ، كانت درجة الحرارة في جحور الجربوع + 19 درجة مئوية.

التربة عبارة عن مزيج فريد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسطح الغلاف الصخري والكائنات الحية التي تعيش فيه. لا يمكن تخيل التربة بدون كائنات حية. لا عجب في أن عالم الكيمياء الجيولوجية الشهير ف. دعا Vernadsky التربة جسم خامل حيويًا.

عوامل أوروغرافية (راحة).

لا يشير الارتياح إلى عوامل بيئية تعمل بشكل مباشر مثل الماء والضوء والحرارة والتربة. ومع ذلك ، فإن طبيعة الراحة في حياة العديد من الكائنات الحية لها تأثير غير مباشر.

اعتمادًا على حجم الأشكال ، يتم تمييز تخفيف العديد من الطلبات بشكل تقليدي: macrorelief (الجبال ، والأراضي المنخفضة ، والمنخفضات بين الجبال) ، و mesorelief (التلال ، والوديان ، والتلال ، وما إلى ذلك) والإغاثة الصغيرة (المنخفضات الصغيرة ، والمخالفات ، وما إلى ذلك) . يلعب كل منهم دورًا معينًا في تكوين مجموعة معقدة من العوامل البيئية للكائنات الحية. على وجه الخصوص ، يؤثر الارتياح على إعادة توزيع عوامل مثل الرطوبة والحرارة. لذلك ، حتى المنخفضات الطفيفة ، بضع عشرات من السنتيمترات ، تخلق ظروفًا من الرطوبة العالية. من المناطق المرتفعة ، يتدفق الماء إلى المناطق المنخفضة ، حيث يتم خلق ظروف مواتية للكائنات المحبة للرطوبة. المنحدرات الشمالية والجنوبية لها إضاءة وظروف حرارية مختلفة. في الظروف الجبلية ، يتم إنشاء ارتفاعات كبيرة في مناطق صغيرة نسبيًا ، مما يؤدي إلى تكوين مجمعات مناخية مختلفة. على وجه الخصوص ، فإن ميزاتها النموذجية هي درجات الحرارة المنخفضة والرياح القوية والتغيرات في نظام الترطيب ، تكوين الغازالهواء ، إلخ.

على سبيل المثال ، مع الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، تنخفض درجة حرارة الهواء بمقدار 6 درجات مئوية لكل 1000 متر. على الرغم من أن هذا هو سمة من سمات طبقة التروبوسفير ، ولكن بسبب التضاريس (المرتفعات والجبال والهضاب الجبلية ، وما إلى ذلك) ، الكائنات الأرضية قد يجدون أنفسهم في ظروف لا تشبه تلك الموجودة في المناطق المجاورة. على سبيل المثال ، فإن الكتلة البركانية الجبلية في كليمنجارو في إفريقيا عند سفحها محاطة بالسافانا ، وأعلى المنحدرات توجد مزارع من البن والموز والغابات ومروج جبال الألب. قمم جبل كليمنجارو مغطاة بالثلوج الأبدي والأنهار الجليدية. إذا كانت درجة حرارة الهواء عند مستوى سطح البحر + 30 درجة مئوية ، فستظهر درجات الحرارة السلبية بالفعل على ارتفاع 5000 متر.في المناطق المعتدلة ، يتوافق انخفاض درجة الحرارة لكل 6 درجات مئوية مع حركة 800 كم باتجاه خطوط العرض العليا.

ضغط.

يتجلى الضغط في كل من بيئات الهواء والماء. في الهواء الجوييختلف الضغط بشكل موسمي حسب الظروف الجوية والارتفاع. من الأمور ذات الأهمية الخاصة تكيفات الكائنات الحية التي تعيش في ظروف الضغط المنخفض والهواء المخلخل في المرتفعات.

يختلف الضغط في البيئة المائية باختلاف العمق: فهو ينمو بحوالي 1 ضغط جوي لكل 10 أمتار.بالنسبة للعديد من الكائنات الحية ، هناك حدود للتغير في الضغط (العمق) الذي تكيفوا معه. على سبيل المثال ، الأسماك السحيقة (أسماك العالم العميق) قادرة على تحمل ضغط كبير ، لكنها لا تصعد إلى سطح البحر ، لأنها بالنسبة لها قاتلة. على العكس من ذلك ، ليست كل الكائنات البحرية قادرة على الغوص إلى أعماق كبيرة. يمكن لحوت العنبر ، على سبيل المثال ، الغوص إلى عمق كيلومتر واحد ، والطيور البحرية - حتى 15-20 مترًا ، حيث يحصلون على طعامهم.

من الواضح أن الكائنات الحية الموجودة على الأرض والبيئة المائية تستجيب لتغيرات الضغط. في وقت من الأوقات لوحظ أن الأسماك يمكن أن تلاحظ تغيرات طفيفة في الضغط. عندما يتغير سلوكهم الضغط الجوي(على سبيل المثال قبل عاصفة رعدية). في اليابان ، يتم الاحتفاظ ببعض الأسماك بشكل خاص في أحواض السمك ويستخدم التغيير في سلوكها للحكم على التغيرات المحتملة في الطقس.

يمكن للحيوانات الأرضية ، التي تدرك تغيرات طفيفة في الضغط ، أن تتنبأ بالتغيرات في حالة الطقس بسلوكها.

يؤدي عدم انتظام الضغط ، الناتج عن التسخين غير المتكافئ للشمس وتوزيع الحرارة في كل من الماء والهواء الجوي ، إلى خلق ظروف لخلط الماء والهواء. الكتل الهوائية، أي. تشكيل التيارات. في ظل ظروف معينة ، يعد التدفق عاملاً بيئيًا قويًا.

العوامل الهيدرولوجية.

مثل الماء عنصريلعب الغلاف الجوي والغلاف الصخري (بما في ذلك التربة) دورًا مهمًا في حياة الكائنات الحية كأحد العوامل البيئية ، والتي تسمى الرطوبة. في نفس الوقت الماء الحالة السائلةقد يكون عاملاً يشكل بيئته الخاصة - الماء. لما له من خصائص تميز الماء عن سائر مركبات كيميائية، في حالة سائلة وحرة يخلق مجموعة من الظروف للبيئة المائية ، ما يسمى بالعوامل الهيدرولوجية.

تظهر خصائص الماء مثل التوصيل الحراري والسيولة والشفافية والملوحة بطرق مختلفة في المسطحات المائية وهي عوامل بيئية تسمى في هذه الحالة هيدرولوجية. على سبيل المثال ، تكيفت الكائنات المائية بشكل مختلف مع درجات متفاوتة من ملوحة المياه. يميز بين كائنات المياه العذبة والبحرية. كائنات المياه العذبة لا تؤثر عليها تنوع الأنواع. أولاً ، نشأت الحياة على الأرض في مياه البحروثانياً ، تحتل المسطحات المائية العذبة جزءًا صغيرًا من سطح الأرض.

الكائنات البحرية أكثر تنوعًا وعددًا أكبر من الناحية الكمية. تكيف بعضها مع انخفاض الملوحة ويعيشون في مناطق تحلية البحر ومسطحات مائية أخرى معتدلة الملوحة. في العديد من أنواع هذه الخزانات ، لوحظ انخفاض في حجم الجسم. لذلك ، على سبيل المثال ، أصداف الرخويات وبلح البحر الصالح للأكل (Mytilus edulis) ودودة لامارك القلبية (Cerastoderma lamarcki) ، التي تعيش في خلجان بحر البلطيق عند ملوحة 2-6٪ o ، أصغر بمقدار 2-4 مرات من الأفراد الذين يعيشون في نفس البحر ، فقط عند ملوحة 15٪ o. مويناس سرطان البحر Carcinus صغير في بحر البلطيق ، في حين أنه أكبر بكثير في البحيرات المحلاة ومصبات الأنهار. قنافذ البحرتنمو أصغر في البحيرات مما كانت عليه في البحر. قشريات الأرتيميا (Artemia salina) عند ملوحة 122٪ يصل حجمها إلى 10 ملم ، لكنها تنمو بنسبة 20٪ إلى 24-32 ملم. يمكن أن تؤثر الملوحة أيضًا على متوسط ​​العمر المتوقع. تعيش دودة لامارك القلبية نفسها في مياه شمال المحيط الأطلسي حتى 9 سنوات ، وفي المياه الأقل ملوحة في بحر آزوف - 5.

تعتبر درجة حرارة المسطحات المائية مؤشرًا أكثر ثباتًا من درجة حرارة الأرض. هذا يرجع إلى الخصائص الفيزيائية للماء (السعة الحرارية ، التوصيل الحراري). لا يتجاوز اتساع التقلبات السنوية في درجات الحرارة في الطبقات العليا من المحيط 10-15 درجة مئوية ، وفي المياه القارية - 30-35 درجة مئوية. ماذا يمكننا أن نقول عن الطبقات العميقة للمياه ، والتي تتميز بثابت النظام الحراري.

العوامل الحيوية.

الكائنات الحية التي تعيش على كوكبنا لا تحتاج فقط إلى ظروف غير حيوية لحياتها ، بل تتفاعل مع بعضها البعض وغالبًا ما تكون شديدة الاعتماد على بعضها البعض. يُطلق على مجموع عوامل العالم العضوي التي تؤثر على الكائنات الحية بشكل مباشر أو غير مباشر العوامل الحيوية.

العوامل الحيوية متنوعة للغاية ، ولكن على الرغم من ذلك ، فإن لها أيضًا تصنيفها الخاص. وفق أبسط تصنيفتنقسم العوامل الحيوية إلى ثلاث مجموعات ، والتي تسببها النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة.

اقترح Clements and Shelford (1939) تصنيفهم الخاص ، والذي يأخذ في الاعتبار أكثر من غيرهم الأشكال النموذجيةالتفاعلات بين كائنين التعاون.تنقسم جميع التفاعلات إلى مجموعتين كبيرتين ، اعتمادًا على ما إذا كانت الكائنات الحية من نفس النوع أو مجموعتين مختلفتين تتفاعل. أنواع تفاعلات الكائنات الحية التي تنتمي إلى نفس النوع هي ردود الفعل المثلية. تفاعلات غير متجانسةاسم أشكال التفاعل بين كائنين من نوعين مختلفين.

ردود الفعل المثلية.

من بين تفاعلات الكائنات الحية من نفس النوع ، يمكن تمييز التفاعلات (التفاعلات) التالية: تأثير المجموعة ، وتأثير الكتلةو منافسة غير محددة.

تأثير المجموعة.

العديد من الكائنات الحية التي يمكن أن تعيش بمفردها تشكل مجموعات. غالبًا في الطبيعة يمكنك ملاحظة كيف تنمو بعض الأنواع في مجموعات النباتات.هذا يمنحهم الفرصة لتسريع نموهم. يتم أيضًا تجميع الحيوانات معًا. في ظل هذه الظروف ، يعيشون بشكل أفضل. من خلال أسلوب الحياة المشترك ، يسهل على الحيوانات الدفاع عن نفسها والحصول على الطعام وحماية نسلها والبقاء على قيد الحياة من العوامل البيئية الضارة. لذا فإن تأثير المجموعة تأثير إيجابيلجميع أعضاء المجموعة.

يمكن أن تكون المجموعات التي يتم فيها دمج الحيوانات ذات أحجام مختلفة. على سبيل المثال ، طائر الغاق ، الذي يشكل مستعمرات ضخمة على سواحل بيرو ، لا يمكن أن يوجد إلا إذا كان للمستعمرة ما لا يقل عن 10 آلاف طائر ، و 1 متر مربعالمنطقة لها ثلاثة أعشاش. من المعروف أنه من أجل بقاء الأفيال الأفريقية على قيد الحياة ، يجب أن يتكون القطيع من 25 فردًا على الأقل ، وقطيع الرنة - من 300-400 رأس. يمكن أن يصل عدد قطيع الذئاب إلى عشرات الأفراد.

يمكن أن تتحول التجمعات البسيطة (المؤقتة أو الدائمة) إلى مجموعات معقدة تتكون من أفراد متخصصين يؤدون وظيفتهم الخاصة في هذه المجموعة (عائلات النحل أو النمل أو النمل الأبيض).

تأثير الشامل.

التأثير الشامل هو ظاهرة تحدث عندما تكون مساحة المعيشة مكتظة. بطبيعة الحال ، عندما تتحد في مجموعات ، خاصة الكبيرة منها ، يكون هناك أيضًا بعض الاكتظاظ السكاني ، ولكن هناك فرق كبير بين التأثيرات الجماعية والتأثيرات الجماعية. الأول يعطي مزايا لكل عضو في الجمعية ، والآخر ، على العكس من ذلك ، يقمع النشاط الحيوي للجميع ، أي أنه لديه عواقب سلبية. على سبيل المثال ، يتجلى تأثير الكتلة في تراكم الفقاريات. إذا تم الاحتفاظ بأعداد كبيرة من الفئران التجريبية في قفص واحد ، فستظهر أعمال عدوانية في سلوكهم. مع الحفاظ على الحيوانات لفترات طويلة في مثل هذه الظروف ، تذوب الأجنة في الإناث الحوامل ، وتزداد العدوانية لدرجة أن الفئران تقضم ذيل بعضها البعض وآذانها وأطرافها.

يؤدي التأثير الجماعي للكائنات عالية التنظيم إلى حالة مرهقة. يمكن أن يسبب الشخص أمراض عقليةوالانهيارات العصبية.

منافسة غير محددة.

بين الأفراد من نفس النوع ، هناك دائمًا نوع من المنافسة في الحصول ظروف أفضلوجود. كيف المزيد من الكثافةمستوطنات مجموعة أو أخرى من الكائنات الحية ، والمنافسة الشديدة. يسمى هذا التنافس بين الكائنات الحية من نفس النوع فيما بينها لظروف معينة من الوجود منافسة غير محددة.

التأثير الشامل والمنافسة غير المحددة ليست كذلك مفاهيم متطابقة. إذا كانت الظاهرة الأولى تحدث بشكل نسبي وقت قصيروينتهي لاحقًا بخلخلة المجموعة (الموت ، أكل لحوم البشر ، انخفاض الخصوبة ، إلخ) ، ثم توجد منافسة غير محددة باستمرار وتؤدي في النهاية إلى تكيف أوسع للأنواع مع الظروف البيئية. تصبح الأنواع أكثر تكيفًا من الناحية البيئية. نتيجة للمنافسة غير المحددة ، يتم الحفاظ على الأنواع نفسها ولا تدمر نفسها نتيجة لمثل هذا الصراع.

يمكن أن تتجلى المنافسة غير المحددة في أي شيء يمكن أن تدعيه الكائنات الحية من نفس النوع. في النباتات التي تنمو بكثافة ، قد تحدث منافسة على الضوء ، والتغذية المعدنية ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، شجرة البلوط ، عندما تنمو بمفردها ، يكون لها تاج كروي ، فهي تنتشر تمامًا ، حيث تتلقى الفروع الجانبية السفلية كمية كافية من الضوء. في مزارع البلوط في الغابة ، يتم تظليل الفروع السفلية بالأفرع العلوية. الفروع التي لا تتلقى ضوءًا كافيًا تموت. عندما ينمو البلوط في الارتفاع ، تسقط الأغصان السفلية بسرعة ، وتتخذ الشجرة شكل الغابة - جذع أسطواني طويل وتاج من الفروع أعلى الشجرة.

في الحيوانات ، تنشأ المنافسة على منطقة معينة ، والطعام ، ومواقع التعشيش ، وما إلى ذلك. من الأسهل على الحيوانات المتنقلة تجنب المنافسة الشديدة ، لكنها لا تزال تؤثر عليها. كقاعدة عامة ، غالبًا ما يجد أولئك الذين يتجنبون المنافسة أنفسهم في ظروف غير مواتية ، فهم مجبرون ، مثل النباتات (أو أنواع الحيوانات المرتبطة) ، على التكيف مع الظروف التي يجب أن يكونوا راضين عنها.

تفاعلات غير متجانسة.

الجدول 1.2.4. أشكال التفاعلات بين الأنواع

	الأنواع تشغل		الأنواع تشغل
شكل التفاعل (مشاركات مشتركة)	نفس المنطقة (العيش معا)		مناطق مختلفة (تعيش بشكل منفصل)
	مشاهدة ملف A	مشاهدة ملف B	مشاهدة ملف A	مشاهدة ملف B
الحياد
Comensalism (النوع A - comensal)
بروتوكوبيراتيون
التبادلية
Amensalism (النوع A - amensal ، النوع B - المانع)
الافتراس (النوع أ - مفترس ، النوع ب - فريسة)
مسابقة

0 - التفاعل بين الأنواع لا يفيد ولا يضر بأي من الجانبين ؛

التفاعلات بين الأنواع تنتج نتائج إيجابية ؛ - التفاعل بين الأنواع له عواقب سلبية.

الحياد.

يحدث الشكل الأكثر شيوعًا للتفاعل عندما لا تؤثر الكائنات الحية من الأنواع المختلفة ، التي تحتل نفس المنطقة ، على بعضها البعض بأي شكل من الأشكال. يعيش عدد كبير من الأنواع في الغابة ، ويحافظ الكثير منها على علاقات محايدة. على سبيل المثال ، يعيش السنجاب والقنفذ في نفس الغابة ، لكن لهما علاقة محايدة ، مثل العديد من الكائنات الحية الأخرى. ومع ذلك ، فإن هذه الكائنات هي جزء من نفس النظام البيئي. إنها عناصر من كل واحد ، وبالتالي ، مع دراسة مفصلة ، لا يزال بإمكان المرء أن يجد روابط غير مباشرة ، ولكن غير مباشرة ، إلى حد ما دقيقة وغير محسوسة للوهلة الأولى.

يأكل. يعطي دوم ، في كتابه الإيكولوجي الشعبي ، مثالًا مرحًا ولكنه مناسب جدًا لمثل هذه الروابط. يكتب أن النساء المسنات في إنجلترا يدعمن قوة الحرس الملكي. والعلاقة بين الحراس والنساء بسيطة للغاية. النساء العازبات ، كقاعدة عامة ، يولدن القطط ، بينما القطط تصطاد الفئران. كلما زاد عدد القطط ، قل عدد الفئران في الحقول. الفئران أعداء للنحل ، لأنها تدمر حفرها حيث تعيش. كلما قل عدد الفئران ، زاد عدد النحل. لا يُعرف النحل الطنان بأنه الملقحات الوحيدة للبرسيم. المزيد من النحل في الحقول - المزيد من حصاد البرسيم. الخيول ترعى البرسيم والحراس يحبون أكل لحم الخيل. وراء مثل هذا المثال في الطبيعة ، يمكن للمرء أن يجد العديد من الروابط الخفية بين الكائنات الحية المختلفة. على الرغم من أنه في الطبيعة ، كما يتضح من المثال ، تتمتع القطط بعلاقة محايدة مع الخيول أو الجميلات ، إلا أنها مرتبطة بها بشكل غير مباشر.

معايشة.

تدخل أنواع كثيرة من الكائنات الحية في علاقات تفيد جانبًا واحدًا فقط ، بينما لا يعاني الآخر من هذا ولا شيء مفيد. يسمى هذا النوع من التفاعل بين الكائنات الحية معايشة.غالبًا ما تتجلى التعايش في شكل تعايش الكائنات الحية المختلفة. لذلك ، غالبًا ما تعيش الحشرات في جحور الثدييات أو في أعشاش الطيور.

في كثير من الأحيان يمكن للمرء أيضًا ملاحظة مثل هذه التسوية المشتركة ، عندما تعشش العصافير في أعشاش الطيور الجارحة أو اللقالق. بالنسبة للطيور الجارحة ، لا يتدخل حي العصافير ، ولكن بالنسبة للعصافير نفسها ، فهذه حماية موثوقة لأعشاشها.

في الطبيعة ، حتى أن هناك نوعًا سمي بهذا الاسم - السلطعون المتعايشة. هذا السلطعون الصغير الرشيق يستقر بسهولة في تجويف عباءة المحار. من خلال هذا ، لا يتدخل في الرخويات ، لكنه هو نفسه يتلقى مأوى ، وأجزاء جديدة من الماء وجزيئات المغذيات التي تصل إليه بالماء.

بروتوكوبيراتيون.

الخطوة التالية في العمل المشترك الإيجابي المشترك لكائنين من نوعين مختلفين هي بروتوكوبيرشنحيث يستفيد كلا النوعين من التفاعل. بطبيعة الحال ، يمكن أن توجد هذه الأنواع بشكل منفصل دون أي خسائر. يسمى هذا النوع من التفاعل أيضًا التعاون الأساسي ،أو تعاون.

في البحر ، ينشأ مثل هذا النوع من التفاعل المفيد للطرفين ، ولكن ليس إلزاميًا ، عندما يتم الجمع بين السرطانات والأمعاء. شقائق النعمان ، على سبيل المثال ، غالبًا ما تستقر على الجانب الظهري من السرطانات ، وتمويهها وحمايتها بمخالبها اللاذعة. بدورها ، تستقبل شقائق النعمان من السرطانات قطع الطعام المتبقية من طعامها ، وتستخدم السرطانات كطعام. عربة. كل من السرطانات وشقائق النعمان البحرية قادرة على التواجد بحرية وبشكل مستقل في الخزان ، ولكن عندما تكون قريبة ، فإن السلطعون ، حتى مع مخالبه ، يزرع شقائق النعمان على نفسه.

إن التعشيش المشترك للطيور من مختلف الأنواع في نفس المستعمرة (مالك الحزين والغاق ، الخواضون وخطاف البحر من أنواع مختلفة ، إلخ) هو أيضًا مثال على التعاون الذي يستفيد فيه الطرفان ، على سبيل المثال ، في الحماية من الحيوانات المفترسة.

التبادلية.

التبادلية (أو التعايش الملزم)هي المرحلة التالية من التكيف متبادل المنفعة للأنواع المختلفة مع بعضها البعض. إنه يختلف عن protocooperation في تبعيته. إذا كان من الممكن ، في ظل التعاون الأولي ، أن توجد الكائنات الحية التي تدخل في علاقة بشكل منفصل ومستقل عن بعضها البعض ، فعندئذٍ في ظل التبادل ، يكون وجود هذه الكائنات بشكل منفصل أمرًا مستحيلًا.

غالبًا ما يحدث هذا النوع من التماسك في كائنات مختلفة تمامًا ، بعيدة بشكل منهجي ، وذات احتياجات مختلفة. مثال على ذلك هو العلاقة بين البكتيريا المثبتة للنيتروجين (بكتيريا الفقاعة) والبقوليات. تحفز المواد التي يفرزها نظام جذر البقوليات نمو بكتيريا الفقاعة ، كما تؤدي فضلات البكتيريا إلى تشوه شعر الجذر ، مما يؤدي إلى تكوين الفقاعات. تمتلك البكتيريا القدرة على استيعاب النيتروجين في الغلاف الجوي ، وهو نقص في التربة ولكنه عنصر غذائي كبير أساسي للنباتات ، وهو في هذه الحالة ذو فائدة كبيرة للنباتات البقولية.

في الطبيعة ، تسمى العلاقة بين الفطريات وجذور النباتات شائعة جدًا الفطريات.تتفاعل الفطريات مع أنسجة الجذر ، وتشكل نوعًا من الأعضاء التي تساعد النبات على امتصاص المعادن بشكل أكثر فعالية من التربة. يتلقى الفطر من هذا التفاعل نواتج التمثيل الضوئي للنبات. العديد من أنواع الأشجار لا يمكن أن تنمو بدون الفطريات الفطرية ، وأنواع معينة من الفطريات تشكل الفطريات الفطرية مع جذور أنواع معينة من الأشجار (البلوط والبورسيني ، البتولا والبوليتوس ، إلخ).

مثال كلاسيكي على التبادلية هو الأشنات ، التي تجمع بين العلاقة التكافلية للفطريات والطحالب. الروابط الوظيفية والفسيولوجية بينهما قريبة جدًا لدرجة أنها تعتبر منفصلة مجموعةالكائنات الحية. يزود الفطر في هذا النظام الطحالب بالماء والأملاح المعدنية ، والطحالب بدورها تعطي الفطر المواد العضوية التي يصنعها بنفسه.

Amensalism.

في بيئة طبيعيةلا تؤثر كل الكائنات الحية بشكل إيجابي على بعضها البعض. هناك العديد من الحالات التي يضر فيها أحد الأنواع بآخر من أجل ضمان حياته. يسمى هذا الشكل من أشكال التماسك ، الذي يقوم فيه نوع من الكائنات الحية بقمع نمو وتكاثر كائن حي من نوع آخر دون فقدان أي شيء. amensalism (antibiosis).الأنواع المكبوتة في الزوج الذي يتفاعل تسمى أمنسالوموالشخص الذي يقمع - المانع.

من الأفضل دراسة Amensalism في النباتات. في عملية الحياة ، تطلق النباتات مواد كيميائية في البيئة ، وهي عوامل تؤثر على الكائنات الحية الأخرى. فيما يتعلق بالنباتات ، فإن amensalism لها اسمها الخاص - allelopathy.من المعروف أنه بسبب اختيار الجذور مواد سامة nechuiweter volokhatenky يزيح النباتات السنوية الأخرى ويشكل غابة مستمرة من نوع واحد على مساحات واسعة. في الحقول ، يعمل عشب القمح والأعشاب الأخرى على مزاحمة المحاصيل أو التغلب عليها. يضطهد الجوز والبلوط النباتات العشبية تحت التيجان.

يمكن للنباتات أن تفرز مواد الأليلوباثية ليس فقط من خلال جذورها ، ولكن أيضًا عن طريق الجزء الجوي من أجسامها. تسمى المواد الأليلوباثية المتطايرة التي تطلقها النباتات في الهواء المبيدات النباتية.في الأساس ، لها تأثير مدمر على الكائنات الحية الدقيقة. يدرك الجميع جيدًا التأثير الوقائي لمضادات الميكروبات للثوم والبصل والفجل. يتم إنتاج العديد من المبيدات النباتية بواسطة الأشجار الصنوبرية. ينتج هكتار واحد من مزارع العرعر الشائعة أكثر من 30 كجم من المبيدات النباتية سنويًا. كثيرا ما تستخدم الصنوبريات في المستوطناتلإنشاء أحزمة حماية صحية حول الصناعات المختلفة مما يساعد على تنقية الهواء.

لا تؤثر مبيدات الفيتون سلبًا على الكائنات الحية الدقيقة فحسب ، بل تؤثر أيضًا على الحيوانات. في الحياة اليومية ، لطالما استخدمت نباتات مختلفة لمحاربة الحشرات. إذاً ، buglitsa و lavender علاج جيدلمحاربة العث.

ومن المعروف أيضا أن المضادات الحيوية في الكائنات الحية الدقيقة. تم افتتاحه لأول مرة بواسطة. بابيش (1885) واكتشفها أ. فليمنج (1929). لقد ثبت أن فطريات البنسيلو تفرز مادة (بنسلين) تمنع نمو البكتيريا. من المعروف على نطاق واسع أن بعض بكتيريا حمض اللاكتيك تحمض بيئتها بحيث لا يمكن للبكتيريا المتعفنة التي تحتاج إلى بيئة قلوية أو محايدة أن توجد فيها. تُعرف المواد الكيميائية الأليلوباثية للكائنات الدقيقة باسم مضادات حيوية.تم بالفعل وصف أكثر من 4 آلاف مضاد حيوي ، لكن حوالي 60 نوعًا فقط من أنواعها تستخدم على نطاق واسع في الممارسة الطبية.

يمكن أيضًا حماية الحيوانات من الأعداء عن طريق عزل المواد التي تحتوي على رائحة كريهة(على سبيل المثال ، بين الزواحف - السلاحف النسر ، الأفاعي ؛ الطيور - الكتاكيت الهدهد ؛ الثدييات - الظربان ، القوارض).

الافتراس.

تعتبر السرقة بالمعنى الواسع للكلمة طريقة للحصول على الطعام وإطعام الحيوانات (أحيانًا النباتات) ، حيث يصطادون ويقتلون ويأكلون الحيوانات الأخرى. أحيانًا يُفهم هذا المصطلح على أنه أي أكل لبعض الكائنات الحية من قبل الآخرين ، أي العلاقات بين الكائنات الحية التي يستخدم فيها المرء الآخر كغذاء. مع هذا الفهم ، فإن الأرنب هو حيوان مفترس بالنسبة إلى العشب الذي يأكله. لكننا سنستخدم فهمًا أضيق للافتراس ، حيث يتغذى كائن حي على آخر ، وهو قريب من الأول بطريقة منهجية (على سبيل المثال ، الحشرات التي تتغذى على الحشرات ، والأسماك التي تتغذى على الأسماك ، والطيور التي تتغذى على الزواحف ، الطيور والثدييات والثدييات التي تتغذى على الطيور والثدييات). تسمى حالة متطرفة من الافتراس ، حيث يتغذى النوع على الكائنات الحية من نوعه أكل لحوم البشر.

في بعض الأحيان ، يختار المفترس فريسة بكمية لا تؤثر سلبًا على حجم سكانها. من خلال هذا ، يساهم المفترس في تحسين حالة مجموعة الفرائس ، والتي ، علاوة على ذلك ، قد تكيفت بالفعل مع ضغط المفترس. معدل المواليد في مجموعات الفريسة أعلى مما هو مطلوب للحفاظ على أعدادها المعتادة. من الناحية المجازية ، تأخذ مجموعة الفريسة في الاعتبار ما يجب على المفترس اختياره.

مسابقة بين الأنواع.

بين الكائنات الحية من الأنواع المختلفة ، وكذلك بين الكائنات الحية من نفس النوع ، تنشأ التفاعلات بسبب محاولة الحصول على نفس المورد. تسمى هذه الإجراءات المشتركة بين الأنواع المختلفة المنافسة بين الأنواع. بمعنى آخر ، يمكننا القول أن المنافسة بين الأنواع هي أي تفاعل بين مجموعات من الأنواع المختلفة يؤثر سلبًا على نموها وبقائها.

قد تكون عواقب مثل هذه المنافسة هي إزاحة كائن حي بآخر مع شيء معين النظام البيئي(مبدأ الاستبعاد التنافسي). في الوقت نفسه ، تشجع المنافسة ظهور العديد من التعديلات من خلال الاختيار ، مما يؤدي إلى تنوع الأنواع الموجودة في مجتمع أو منطقة معينة.

قد يشمل التفاعل التنافسي الفضاء أو الطعام أو العناصر الغذائية والضوء والعديد من العوامل الأخرى. يمكن أن تؤدي المنافسة بين الأنواع ، اعتمادًا على ما تقوم عليه ، إما إلى توازن بين نوعين ، أو ، مع تنافس أكثر حدة ، إلى استبدال مجموعة من نوع واحد بمجموعة من نوع آخر. أيضًا ، قد تكون نتيجة المنافسة أن نوعًا ما سيحل محل الآخر في مكان مختلف أو يجبره على الانتقال إلى موارد أخرى.