Iniziamo la nostra conoscenza con l'ecologia, forse, con una delle sezioni più sviluppate e studiate: l'autoecologia. L'attenzione dell'autoecologia si concentra sull'interazione di individui o gruppi di individui con le condizioni del loro ambiente. Pertanto, il concetto chiave dell'autoecologia è il fattore ambientale, cioè il fattore ambientale che influenza il corpo.

Nessuna misura ambientale è possibile senza studiare l'effetto ottimale di un particolare fattore su una data specie biologica. Come si può infatti tutelare una specie o l'altra se non si sa quali condizioni di vita preferisce? Anche la “protezione” di una specie come l’Homo sapiens richiede la conoscenza delle norme igienico-sanitarie, che non sono altro che l’ottimale di vari fattori ambientali applicati all’uomo.

L'influenza dell'ambiente sul corpo è chiamata fattore ambientale. La definizione scientifica esatta è:

FATTORE ECOLOGICO - qualsiasi condizione ambientale alla quale gli esseri viventi reagiscono con reazioni adattative.

Un fattore ambientale è qualsiasi elemento dell'ambiente che ha un effetto diretto o indiretto sugli organismi viventi durante almeno una delle fasi del loro sviluppo.

Per loro natura, i fattori ambientali si dividono in almeno tre gruppi:

fattori abiotici: l'influenza della natura inanimata;

fattori biotici: l'influenza della natura vivente.

fattori antropogenici - influenze causate da attività umana ragionevole e irragionevole ("anthropos" - uomo).

L'uomo modifica la natura vivente e inanimata, e in un certo senso assume un ruolo geochimico (ad esempio, liberando carbonio imprigionato sotto forma di carbone e petrolio da molti milioni di anni e rilasciandolo nell'aria come anidride carbonica). Pertanto, i fattori antropogenici nella portata e nella globalità del loro impatto si stanno avvicinando alle forze geologiche.

Non è raro che i fattori ambientali siano sottoposti ad una classificazione più dettagliata, quando è necessario evidenziare uno specifico gruppo di fattori. Ad esempio, ci sono fattori ambientali climatici (legati al clima) ed edafici (del suolo).

Come esempio da manuale dell'azione indiretta dei fattori ambientali, vengono citati i cosiddetti mercati degli uccelli, che sono enormi concentrazioni di uccelli. L'elevata densità di uccelli è spiegata da un'intera catena di relazioni di causa ed effetto. Gli escrementi degli uccelli entrano nell'acqua, le sostanze organiche nell'acqua vengono mineralizzate dai batteri, l'aumento della concentrazione di sostanze minerali porta ad un aumento del numero di alghe e, dopo di esse, dello zooplancton. I pesci si nutrono di crostacei inferiori che fanno parte dello zooplancton e gli uccelli che popolano la colonia di uccelli si nutrono di pesci. La catena è chiusa. Gli escrementi di uccelli agiscono come un fattore ambientale che aumenta indirettamente le dimensioni di una colonia di uccelli.

Come possiamo confrontare gli effetti di fattori di natura così diversa? Nonostante l'enorme numero di fattori, dalla definizione stessa di fattore ambientale come elemento dell'ambiente che influenza il corpo, segue qualcosa in comune. Vale a dire: l'effetto dei fattori ambientali è sempre espresso in cambiamenti nell'attività vitale degli organismi e alla fine porta a un cambiamento nella dimensione della popolazione. Ciò ci consente di confrontare gli effetti di vari fattori ambientali.

Inutile dire che l’effetto di un fattore su un individuo non è determinato dalla natura del fattore, ma dalla sua dose. Alla luce di quanto sopra e della semplice esperienza di vita, diventa ovvio che è la dose del fattore a determinare l’effetto. In effetti, qual è il fattore “temperatura”? Questa è piuttosto un'astrazione, ma se dici che la temperatura è -40 gradi Celsius, non c'è tempo per le astrazioni, è meglio avvolgerti in qualcosa di caldo! D'altronde +50 gradi non ci sembreranno molto migliori.

Pertanto, il fattore colpisce il corpo con una certa dose, e tra queste dosi si possono distinguere le dosi minima, massima e ottimale, nonché quei valori​​ai quali cessa la vita di un individuo (sono chiamati letali, o letale).

L’effetto delle diverse dosi sulla popolazione nel suo complesso è descritto graficamente molto chiaramente:

L'asse delle ordinate mostra la dimensione della popolazione in base alla dose di un particolare fattore (asse delle ascisse). Vengono individuate la dose ottimale del fattore e la dose del fattore alla quale viene inibita l'attività vitale di un dato organismo. Nel grafico corrisponde a 5 zone:

zona ottimale

a destra e a sinistra ci sono le zone pessime (dal confine della zona ottimale al massimo o al minimo)

zone letali (oltre il massimo e il minimo), in cui la dimensione della popolazione è 0.

L’intervallo di valori dei fattori oltre il quale il normale funzionamento degli individui diventa impossibile, è chiamato limite della resistenza.

Nella prossima lezione vedremo come gli organismi differiscono in relazione a vari fattori ambientali. In altre parole, nella prossima lezione parleremo di gruppi ecologici di organismi, nonché del barile di Liebig e di come tutto ciò sia collegato alla determinazione della concentrazione massima consentita.

Glossario

FATTORE ABIOTICO - una condizione o un insieme di condizioni del mondo inorganico; fattore ecologico di natura inanimata.

FATTORE ANTROPOGENICO - fattore ambientale che deve la sua origine all'attività umana.

Il PLANCTON è un insieme di organismi che vivono nella colonna d'acqua e non sono in grado di resistere attivamente al trasporto delle correnti, cioè di “galleggiare” nell'acqua.

MERCATO DEGLI UCCELLI - un insediamento coloniale di uccelli legati all'ambiente acquatico (urie, gabbiani).

A quali fattori ambientali, nella loro diversità, presta principalmente attenzione il ricercatore? Non è raro che un ricercatore si trovi di fronte al compito di identificare quei fattori ambientali che inibiscono l'attività vitale dei rappresentanti di una determinata popolazione e limitano la crescita e lo sviluppo. Ad esempio, è necessario scoprire le ragioni del calo della resa o le ragioni dell'estinzione della popolazione naturale.

Con tutta la varietà di fattori ambientali e le difficoltà che sorgono quando si cerca di valutare il loro impatto congiunto (complesso), è importante che i fattori che compongono il complesso naturale abbiano un significato disuguale. Già nel XIX secolo Liebig (Liebig, 1840), studiando l'effetto di vari microelementi sulla crescita delle piante, stabilì che la crescita delle piante è limitata dall'elemento la cui concentrazione è minima. Il fattore carente era chiamato limitante. La cosiddetta “botte di Liebig” aiuta a rappresentare figurativamente questa situazione.

Barile di Liebig

Immagina una botte con doghe di legno ai lati di diverse altezze, come mostrato in figura. È chiaro, non importa quanto siano alte le altre lamelle, ma puoi versare acqua nella canna esattamente quanto la lunghezza della lamella più corta (in questo caso 4 matrici).

Resta solo da "sostituire" alcuni termini: lasciamo che l'altezza dell'acqua versata sia una funzione biologica o ecologica (ad esempio la produttività), e l'altezza delle rotaie indicherà il grado di deviazione della dose dell'uno o dell'altro fattore dall'ottimale.

Attualmente, la legge del minimo di Liebig viene interpretata in modo più ampio. Un fattore limitante può essere un fattore che non solo scarseggia, ma anche in eccesso.

Un fattore ambientale svolge il ruolo di FATTORE LIMITANTE se questo fattore è al di sotto di un livello critico o supera il livello massimo tollerabile.

Il fattore limitante determina l'area di distribuzione della specie o (in condizioni meno gravi) influenza il livello generale del metabolismo. Ad esempio, il contenuto di fosfati nell’acqua di mare è un fattore limitante che determina lo sviluppo del plancton e la produttività delle comunità in generale.

Il concetto di "fattore limitante" si applica non solo a vari elementi, ma anche a tutti i fattori ambientali. Spesso le relazioni concorrenziali agiscono come un fattore limitante.

Ogni organismo ha dei limiti di resistenza in relazione a diversi fattori ambientali. A seconda di quanto sono ampi o stretti questi limiti si distinguono gli organismi euribionti e stenobionti. Gli euribionti sono in grado di tollerare un'ampia gamma di intensità di vari fattori ambientali. Diciamo che l'habitat della volpe spazia dalla tundra forestale alle steppe. Gli stenobionti, al contrario, tollerano solo fluttuazioni molto strette nell'intensità del fattore ambientale. Ad esempio, quasi tutte le piante delle foreste pluviali tropicali sono stenobionti.

Non è raro indicare quale fattore si intende. Possiamo quindi parlare di organismi euritermici (che tollerano grandi sbalzi di temperatura) (molti insetti) e stenotermici (per le piante forestali tropicali, le fluttuazioni di temperatura entro +5... +8 gradi C possono essere distruttive); eury/stenohaline (tollera/non tollera le fluttuazioni della salinità dell'acqua); evry/stenobate (che vivono nei limiti di profondità larghi/stretti di un serbatoio) e così via.

L'emergere di specie stenobionti nel processo di evoluzione biologica può essere considerata come una forma di specializzazione in cui si ottiene una maggiore efficienza a scapito dell'adattabilità.

Interazione di fattori. MPC.

Quando i fattori ambientali agiscono in modo indipendente, è sufficiente utilizzare il concetto di “fattore limitante” per determinare l'impatto congiunto di un complesso di fattori ambientali su un dato organismo. Tuttavia, in condizioni reali, i fattori ambientali possono potenziare o indebolire gli effetti reciproci. Ad esempio, il gelo nella regione di Kirov è più facilmente tollerabile che a San Pietroburgo, poiché quest'ultima ha un'umidità più elevata.

Prendere in considerazione l’interazione dei fattori ambientali è un importante problema scientifico. Si possono distinguere tre tipi principali di interazione dei fattori:

additivo: l'interazione dei fattori è una semplice somma algebrica degli effetti di ciascun fattore quando agisce in modo indipendente;

sinergico: l'azione congiunta dei fattori migliora l'effetto (ovvero, l'effetto quando agiscono insieme è maggiore della semplice somma degli effetti di ciascun fattore quando agiscono indipendentemente);

antagonista: l'azione congiunta dei fattori indebolisce l'effetto (ovvero, l'effetto della loro azione congiunta è inferiore alla semplice somma degli effetti di ciascun fattore).

Perché è così importante conoscere l’interazione dei fattori ambientali? La giustificazione teorica del valore delle concentrazioni massime ammissibili (MAC) di inquinanti o dei livelli massimi ammissibili (MPL) di esposizione ad agenti inquinanti (ad esempio rumore, radiazioni) si basa sulla legge del fattore limitante. La concentrazione massima consentita è fissata sperimentalmente a un livello al quale non si verificano ancora cambiamenti patologici nel corpo. Ciò presenta le sue difficoltà (ad esempio, molto spesso è necessario estrapolare i dati ottenuti sugli animali all'uomo). Tuttavia, non ne stiamo parlando adesso.

Non è raro sentire le autorità ambientali riferire con gioia che il livello della maggior parte degli inquinanti nell’atmosfera della città rientra nell’MPC. Allo stesso tempo, le autorità statali di vigilanza sanitaria ed epidemiologica constatano un aumento del livello di malattie respiratorie nei bambini. La spiegazione potrebbe essere questa. Non è un segreto che molti inquinanti atmosferici abbiano un effetto simile: irritano le mucose delle prime vie respiratorie, provocano malattie respiratorie, ecc. E l’azione combinata di questi inquinanti dà un effetto additivo (o sinergico).

Pertanto, idealmente, quando si sviluppano standard MPC e si valuta la situazione ambientale esistente, si dovrebbe tenere conto dell'interazione dei fattori. Sfortunatamente, questo può essere molto difficile da realizzare nella pratica: è difficile pianificare un simile esperimento, è difficile valutare l’interazione, inoltre l’inasprimento dell’MPC ha effetti economici negativi.

Glossario

MICROELEMENTI - elementi chimici necessari agli organismi in quantità minime, ma determinanti per il successo del loro sviluppo. M. sotto forma di microfertilizzanti viene utilizzato per aumentare la produttività delle piante.

FATTORE LIMITANTE - un fattore che stabilisce il quadro (determinante) per il corso di un processo o per l'esistenza di un organismo (specie, comunità).

AREA - l'area di distribuzione di qualsiasi gruppo sistematico di organismi (specie, genere, famiglia) o un certo tipo di comunità di organismi (ad esempio, l'area delle pinete licheniche).

METABOLISMO - (in relazione al corpo) il sequenziale consumo, trasformazione, utilizzo, accumulo e perdita di sostanze ed energia negli organismi viventi. La vita è possibile solo grazie al metabolismo.

EURYBIONT - un organismo che vive in varie condizioni ambientali

STENOBIONT è un organismo che richiede condizioni di esistenza rigorosamente definite.

XENOBIOTICO - sostanza chimica estranea all'organismo, naturalmente non inclusa nel ciclo biotico. Di norma, uno xenobiotico è di origine antropica.

Ecosistema

ECOSISTEMI URBANI E INDUSTRIALI

Caratteristiche generali degli ecosistemi urbani.

Gli ecosistemi urbani sono eterotrofi; la quota di energia solare fissata dagli impianti urbani o dai pannelli solari posizionati sui tetti delle case è insignificante. Le principali fonti di energia per le imprese cittadine, il riscaldamento e l'illuminazione degli appartamenti dei residenti si trovano fuori città. Si tratta di petrolio, gas, depositi di carbone, centrali idroelettriche e nucleari.

La città consuma un’enorme quantità di acqua, solo una piccola parte della quale viene utilizzata dall’uomo per il consumo diretto. La maggior parte dell’acqua viene spesa per i processi produttivi e per i bisogni domestici. Il consumo personale di acqua nelle città varia da 150 a 500 litri al giorno e, tenendo conto dell'industria, fino a 1.000 litri al giorno per cittadino. L'acqua utilizzata dalle città ritorna alla natura in uno stato inquinato: è satura di metalli pesanti, residui di prodotti petroliferi, sostanze organiche complesse come il fenolo, ecc. Può contenere microrganismi patogeni. La città emette gas e polveri tossici nell'atmosfera e concentra i rifiuti tossici nelle discariche, che entrano negli ecosistemi acquatici con flussi di acqua sorgiva. Le piante come parte degli ecosistemi urbani crescono in parchi, giardini e prati; il loro scopo principale è regolare la composizione del gas nell'atmosfera. Rilasciano ossigeno, assorbono l'anidride carbonica e puliscono l'atmosfera dai gas e dalle polveri nocivi che vi entrano durante il funzionamento delle imprese industriali e dei trasporti. Le piante hanno anche un grande valore estetico e decorativo.

Gli animali in città sono rappresentati non solo da specie comuni negli ecosistemi naturali (nei parchi vivono gli uccelli: codirosso, usignolo, ballerina; mammiferi: arvicole, scoiattoli e rappresentanti di altri gruppi di animali), ma anche da un gruppo speciale di animali urbani - compagni umani. È costituito da uccelli (passeri, storni, piccioni), roditori (ratti e topi) e insetti (scarafaggi, cimici, tarme). Molti animali associati all'uomo si nutrono di rifiuti nelle discariche (taccole, passeri). Queste sono le infermiere cittadine. La decomposizione dei rifiuti organici viene accelerata dalle larve di mosche e da altri animali e microrganismi.

La caratteristica principale degli ecosistemi delle città moderne è che il loro equilibrio ecologico è disturbato. L'uomo deve farsi carico di tutti i processi di regolazione del flusso di materia ed energia. Una persona deve regolare sia il consumo di energia e risorse della città - materie prime per l'industria e cibo per le persone, sia la quantità di rifiuti tossici che entrano nell'atmosfera, nell'acqua e nel suolo a seguito delle attività industriali e di trasporto. Infine, determina la dimensione di questi ecosistemi, che nei paesi sviluppati, e negli ultimi anni in Russia, si stanno rapidamente “diffondendo” a causa della costruzione di cottage suburbani. Le aree di sviluppo basse riducono l'area delle foreste e dei terreni agricoli, la loro “espansione” richiede la costruzione di nuove autostrade, il che riduce la quota di ecosistemi in grado di produrre cibo e svolgere il ciclo dell'ossigeno.

Inquinamento industriale dell'ambiente.

Negli ecosistemi urbani, l’inquinamento industriale è il più pericoloso per la natura.

Inquinamento chimico dell'atmosfera. Questo fattore è uno dei più pericolosi per la vita umana. I contaminanti più comuni

Anidride solforosa, ossidi di azoto, monossido di carbonio, cloro, ecc. In alcuni casi, i composti tossici possono formarsi da due o relativamente più sostanze relativamente innocue emesse nell'atmosfera sotto l'influenza della luce solare. Gli ambientalisti contano circa 2.000 inquinanti atmosferici.

Le principali fonti di inquinamento sono le centrali termoelettriche. Anche le caldaie, le raffinerie di petrolio e i veicoli a motore inquinano pesantemente l’atmosfera.

Inquinamento chimico dei corpi idrici. Le aziende scaricano prodotti petroliferi, composti di azoto, fenoli e molti altri rifiuti industriali nei corpi idrici. Durante la produzione di petrolio, i corpi idrici vengono inquinati da specie saline; anche il petrolio e i prodotti petroliferi si riversano durante il trasporto. In Russia, i laghi del nord della Siberia occidentale sono quelli più colpiti dall’inquinamento da idrocarburi. Negli ultimi anni è aumentato il pericolo per gli ecosistemi acquatici derivante dalle acque reflue municipali. Questi effluenti contengono una maggiore concentrazione di detergenti, che sono difficili da decomporre per i microrganismi.

Finché la quantità di sostanze inquinanti emesse nell’atmosfera o scaricate nei fiumi è piccola, gli stessi ecosistemi sono in grado di farvi fronte. Con un inquinamento moderato, l'acqua del fiume diventa quasi pulita dopo 3-10 km dalla fonte dell'inquinamento. Se ci sono troppi inquinanti, gli ecosistemi non riescono a farvi fronte e iniziano conseguenze irreversibili.

L'acqua diventa non potabile e pericolosa per l'uomo. Anche l’acqua contaminata non è adatta per molte industrie.

Contaminazione della superficie del suolo con rifiuti solidi. Le discariche cittadine per rifiuti industriali e domestici occupano vaste aree. I rifiuti possono contenere sostanze tossiche, come mercurio o altri metalli pesanti, composti chimici che si dissolvono nelle acque piovane e nevose e poi finiscono nei corpi idrici e nelle falde acquifere. Anche i dispositivi contenenti sostanze radioattive possono finire nella spazzatura.

La superficie del suolo può essere contaminata dalle ceneri depositate dai fumi delle centrali termoelettriche a carbone, delle imprese produttrici di cemento, mattoni refrattari, ecc. Per evitare questa contaminazione, sui tubi sono installati appositi depolveratori.

Contaminazione chimica delle acque sotterranee. Le correnti delle acque sotterranee trasportano l'inquinamento industriale su lunghe distanze e non è sempre possibile determinarne la fonte. La causa dell'inquinamento può essere la lisciviazione di sostanze tossiche da parte della pioggia e dell'acqua nevosa proveniente dalle discariche industriali. L'inquinamento delle falde acquifere si verifica anche durante la produzione di petrolio con metodi moderni, quando, per aumentare il recupero dei giacimenti petroliferi, l'acqua salata risalita in superficie insieme al petrolio durante il suo pompaggio viene reimmessa nei pozzi.

L'acqua salata entra nelle falde acquifere e l'acqua nei pozzi acquisisce un sapore amaro e non è potabile.

Inquinamento acustico. La fonte dell'inquinamento acustico può essere un'impresa industriale o un trasporto. Gli autocarri con cassone ribaltabile pesanti e i tram producono un rumore particolarmente forte. Il rumore influisce sul sistema nervoso umano e pertanto nelle città e nelle imprese vengono adottate misure di protezione dal rumore.

Le linee ferroviarie, tramviarie e le strade lungo le quali transita il trasporto merci devono essere spostate dalle zone centrali delle città verso aree scarsamente popolate e attorno ad esse creare spazi verdi che assorbano bene il rumore.

Gli aeroplani non dovrebbero sorvolare le città.

Il rumore si misura in decibel. Il ticchettio di un orologio è di 10 dB, il sussurro di 25, il rumore di un'autostrada trafficata è di 80, il rumore di un aereo durante il decollo è di 130 dB. Soglia del dolore acustico - 140 dB. Nelle zone residenziali durante il giorno il rumore non deve superare i 50-66 dB.

Tra gli inquinanti rientrano anche: la contaminazione della superficie del suolo da depositi di materiale di riporto e ceneri, l'inquinamento biologico, l'inquinamento termico, l'inquinamento radioattivo, l'inquinamento elettromagnetico.

Inquinamento dell'aria. Se prendiamo l'inquinamento atmosferico sull'oceano come unità, nei villaggi è 10 volte più alto, nelle piccole città - 35 volte e nelle grandi città - 150 volte. Lo spessore dello strato di aria inquinata sopra la città è di 1,5 - 2 km.

Gli inquinanti più pericolosi sono il benzo-a-pirene, il biossido di azoto, la formaldeide e la polvere. Nella parte europea della Russia e degli Urali, in media, per 1 mq. km, sono caduti oltre 450 kg di inquinanti atmosferici.

Rispetto al 1980, la quantità di emissioni di anidride solforosa è aumentata di 1,5 volte; 19 milioni di tonnellate di inquinanti atmosferici sono stati rilasciati nell'atmosfera dai trasporti stradali.

Gli scarichi di acque reflue nei fiumi sono stati pari a 68,2 metri cubi. km con post consumo 105,8 metri cubi. km. Il consumo di acqua industriale è del 46%. Dal 1989 la quota delle acque reflue non trattate è in diminuzione e ammonta al 28%.

A causa della predominanza dei venti occidentali, la Russia riceve dai suoi vicini occidentali 8-10 volte più inquinanti atmosferici di quanti ne invia loro.

Le piogge acide hanno colpito negativamente la metà delle foreste in Europa e in Russia è iniziato il processo di essiccamento delle foreste. In Scandinavia sono già 20.000 i laghi morti a causa delle piogge acide provenienti da Gran Bretagna e Germania. I monumenti architettonici stanno morendo sotto l'influenza delle piogge acide.

Le sostanze nocive che escono da un camino alto 100 m si disperdono in un raggio di 20 km e ad un'altezza di 250 m fino a 75 km. Il tubo campione è stato costruito presso uno stabilimento di rame-nichel a Sudbury (Canada) e ha un'altezza di oltre 400 m.

I clorofluorocarburi (CFC) che distruggono lo strato di ozono entrano nell'atmosfera dai gas provenienti dai sistemi di raffreddamento (negli USA - 48%, e in altri paesi - 20%), dall'uso di bombolette spray (negli USA - 2% e diversi anni fa la loro vendita era vietata; in altri paesi - 35%), i solventi utilizzati nel lavaggio a secco (20%) e nella produzione di plastica espansa, compreso il polistirolo (25-

La principale fonte di freon che distruggono lo strato di ozono sono i frigoriferi industriali. Un tipico frigorifero domestico contiene 350 g di freon, mentre un frigorifero industriale ne contiene decine di chilogrammi. Impianti di refrigerazione solo in

Mosca utilizza ogni anno 120 tonnellate di freon. Una parte significativa di esso finisce nell'atmosfera a causa di apparecchiature imperfette.

Inquinamento degli ecosistemi di acqua dolce. Nel 1989, 1,8 tonnellate di fenoli, 69,7 tonnellate di solfati e 116,7 tonnellate di tensioattivi sintetici furono scaricati nel lago Ladoga, un serbatoio di acqua potabile per San Pietroburgo con una popolazione di sei milioni di abitanti.

Inquina gli ecosistemi acquatici e il trasporto fluviale. Sul lago Baikal, ad esempio, navigano 400 navi di varie dimensioni, che scaricano in acqua circa 8 tonnellate di prodotti petroliferi all'anno.

Nella maggior parte delle imprese russe, i rifiuti tossici della produzione vengono scaricati nei corpi idrici, avvelenandoli, oppure accumulati senza riciclaggio, spesso in enormi quantità. Questi accumuli di rifiuti mortali possono essere definiti “mine ecologiche”; quando le dighe crollano, possono finire nei corpi idrici. Un esempio di tale "miniera ecologica" è l'impianto chimico "Ammophos" di Cherepovets. Il suo bacino di decantazione si estende su una superficie di 200 ettari e contiene 15 milioni di tonnellate di rifiuti. La diga che racchiude il bacino di decantazione viene innalzata annualmente

4 m Sfortunatamente, la "miniera di Cherepovets" non è l'unica.

Nei paesi in via di sviluppo muoiono ogni anno 9 milioni di persone. Entro il 2000, più di 1 miliardo di persone non avranno abbastanza acqua potabile.

Inquinamento degli ecosistemi marini. Circa 20 miliardi di tonnellate di rifiuti sono stati scaricati negli oceani, dai rifiuti domestici ai rifiuti radioattivi. Ogni anno per ogni 1 mq. km di superficie d'acqua aggiungono altre 17 tonnellate di spazzatura.

Ogni anno più di 10 milioni di tonnellate di petrolio vengono riversate nell'oceano, che forma una pellicola che ricopre il 10-15% della sua superficie; e 5 g di prodotti petroliferi sono sufficienti per coprire con pellicola 50 mq. m di superficie dell'acqua. Questo film non solo riduce l'evaporazione e l'assorbimento dell'anidride carbonica, ma provoca anche la carenza di ossigeno e la morte di uova e novellame.

Inquinamento da radiazioni. Si prevede che entro il 2000 il mondo avrà accumulato

1 milione di metri cubi m di rifiuti ad alta attività radioattiva.

Lo sfondo radioattivo naturale colpisce ogni persona, anche coloro che non entrano in contatto con centrali nucleari o armi nucleari. Tutti noi riceviamo una certa dose di radiazioni nella nostra vita, il 73% delle quali proviene da radiazioni provenienti da corpi naturali (ad esempio, il granito dei monumenti, il rivestimento delle case, ecc.), il 14% da procedure mediche (principalmente dalla visita ad un X- stanza dei raggi) e il 14% - sui raggi cosmici. Nel corso della vita (70 anni), una persona può, senza troppi rischi, accumulare radiazioni pari a 35 rem (7 rem da fonti naturali, 3 rem da fonti spaziali e macchine a raggi X). Nell'area della centrale nucleare di Chernobyl nelle zone più contaminate si può arrivare fino a 1 rem all'ora. La potenza delle radiazioni sul tetto durante il periodo di estinzione dell'incendio presso la centrale nucleare ha raggiunto i 30.000 roentgen all'ora e quindi, senza protezione dalle radiazioni (tuta spaziale di piombo), una dose letale di radiazioni potrebbe essere ricevuta in 1 minuto.

La dose oraria di radiazioni, letale per il 50% degli organismi, è di 400 rem per l'uomo, 1.000-2.000 per pesci e uccelli, da 1.000 a 150.000 per le piante e 100.000 rem per gli insetti. Pertanto, l'inquinamento più grave non costituisce un ostacolo alla riproduzione di massa degli insetti. Tra le piante, gli alberi sono i meno resistenti alle radiazioni e le erbe sono le più resistenti.

Inquinamento da rifiuti domestici. La quantità di rifiuti accumulati è in costante aumento. Ora ce ne sono dai 150 ai 600 kg all'anno per ogni residente della città. La maggior parte dei rifiuti viene prodotta negli Stati Uniti (520 kg all'anno per abitante), in Norvegia, Spagna, Svezia, Paesi Bassi - 200-300 kg e a Mosca - 300-320 kg.

Perché la carta si decomponga nell'ambiente naturale, ci vogliono dai 2 ai 10 anni, una lattina - più di 90 anni, un filtro di sigaretta - 100 anni, un sacchetto di plastica - più di 200 anni, plastica - 500 anni, vetro - altro di 1000 anni.

Modi per ridurre i danni derivanti dall’inquinamento chimico

L’inquinamento più comune è quello chimico. Esistono tre modi principali per ridurre i danni che ne derivano.

Diluizione. Anche le acque reflue trattate devono essere diluite 10 volte (e le acque reflue non trattate - 100-200 volte). Le fabbriche costruiscono alti camini per garantire che i gas e le polveri emessi vengano dispersi in modo uniforme. La diluizione è un modo inefficace per ridurre i danni derivanti dall’inquinamento ed è consentita solo come misura temporanea.

Pulizia. Questo è il modo principale per ridurre le emissioni di sostanze nocive nell'ambiente in Russia oggi. Tuttavia, a seguito della pulizia, vengono generati molti rifiuti liquidi e solidi concentrati, che devono essere immagazzinati.

Sostituzione delle vecchie tecnologie con nuove: basso spreco. Grazie ad una lavorazione più profonda è possibile ridurre la quantità di emissioni nocive decine di volte. Gli scarti di una produzione diventano materia prima per un'altra.

In Germania gli ecologisti hanno dato nomi figurati a questi tre metodi per ridurre l’inquinamento ambientale: “estendere il tubo” (diluizione per dispersione), “tappare il tubo” (pulizia) e “annodare il tubo” (tecnologie a basso spreco). I tedeschi ripristinarono l'ecosistema del Reno, che per molti anni fu una fogna dove venivano scaricati i rifiuti dei colossi industriali. Ciò è stato fatto solo negli anni ’80, quando finalmente “hanno fatto un nodo al tubo”.

Il livello di inquinamento ambientale in Russia è ancora molto elevato e in quasi 100 città del paese si è sviluppata una situazione ambientale sfavorevole pericolosa per la salute pubblica.

Un certo miglioramento della situazione ambientale in Russia è stato ottenuto grazie al miglioramento del funzionamento degli impianti di trattamento e al calo della produzione.

Ulteriori riduzioni delle emissioni di sostanze tossiche nell’ambiente possono essere ottenute introducendo tecnologie meno pericolose e a basso contenuto di rifiuti. Tuttavia, per "fare il nodo" è necessario aggiornare le attrezzature delle imprese, che richiede investimenti molto ingenti e quindi verrà effettuato gradualmente.

Le città e gli impianti industriali (giacimenti petroliferi, cave per lo sviluppo di carbone e minerali, impianti chimici e metallurgici) operano con l’energia che proviene da altri ecosistemi industriali (il complesso energetico), e i loro prodotti non sono biomasse vegetali e animali, ma acciaio, ghisa e alluminio, macchine e dispositivi vari, materiali da costruzione, plastica e molto altro che non esiste in natura.

I problemi ambientali urbani riguardano principalmente la riduzione delle emissioni di vari inquinanti nell'ambiente e la protezione dell'acqua, dell'atmosfera e del suolo dalle città. Questi problemi vengono risolti creando nuove tecnologie e processi produttivi a basso contenuto di rifiuti e impianti di trattamento efficienti.

Le piante svolgono un ruolo importante nel mitigare l’influenza dei fattori ambientali urbani sugli esseri umani. Gli spazi verdi migliorano il microclima, intrappolano polvere e gas e hanno un effetto benefico sullo stato mentale dei residenti delle città.

Letteratura:

Mirkin B.M., Naumova L.G. Ecologia della Russia. Libro di testo del set federale per i gradi 9 - 11 delle scuole secondarie. Ed. 2°, rivisto

E aggiuntivo - M.: AO MDS, 1996. - 272 con illustrazione.

Concorrenti, ecc. - sono caratterizzati da una significativa variabilità nel tempo e nello spazio. Il grado di variabilità di ciascuno di questi fattori dipende dalle caratteristiche dell'habitat. Ad esempio, le temperature variano notevolmente sulla superficie terrestre, ma sono quasi costanti sul fondo dell’oceano o nelle profondità delle caverne.

Lo stesso fattore ambientale ha un significato diverso nella vita degli organismi conviventi. Ad esempio, il regime salino del suolo svolge un ruolo primario nella nutrizione minerale delle piante, ma è indifferente per la maggior parte degli animali terrestri. L'intensità dell'illuminazione e la composizione spettrale della luce sono estremamente importanti nella vita delle piante fototrofiche e nella vita degli organismi eterotrofi (funghi e animali acquatici) la luce non ha un effetto evidente sulla loro attività vitale.

I fattori ambientali agiscono sugli organismi in modi diversi. Possono agire come irritanti che causano cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche; come limitatori che rendono impossibile l'esistenza di determinati organismi in determinate condizioni; come modificatori che determinano cambiamenti morfologici e anatomici negli organismi.

Classificazione dei fattori ambientali

È consuetudine evidenziare biotico, antropogenico E abiotico fattori ambientali.

• Fattori biotici- tutti i molteplici fattori ambientali associati alle attività degli organismi viventi. Questi includono fattori fitogeni (piante), zoogeni (animali), microbiogenici (microrganismi).
• Fattori antropogenici- tutti i numerosi fattori associati all'attività umana. Questi includono fisici (l'uso dell'energia nucleare, i viaggi su treni e aerei, l'influenza del rumore e delle vibrazioni, ecc.), chimici (l'uso di fertilizzanti minerali e pesticidi, inquinamento del guscio terrestre con rifiuti industriali e di trasporto); biologici ( cibo; organismi per i quali l’uomo può costituire un habitat o una fonte di nutrimento), fattori sociali (legati alle relazioni tra le persone e alla vita nella società).
• Fattori abiotici- tutti i numerosi fattori associati ai processi nella natura inanimata. Questi includono climatici (temperatura, umidità, pressione), edafogenici (composizione meccanica, permeabilità all'aria, densità del suolo), orografici (rilievo, altitudine sul livello del mare), chimici (composizione gassosa dell'aria, composizione salina dell'acqua, concentrazione, acidità), fisico (rumore, campi magnetici, conduttività termica, radioattività, radiazione cosmica)

Una classificazione comune dei fattori ambientali (fattori ambientali)

COL TEMPO: evolutivo, storico, attuale

PER PERIODICITÀ: periodico, non periodico

IN ORDINE DI APPARIZIONE: primario secondario

PER ORIGINE: cosmico, abiotico (noto anche come abiogenico), biogenico, biologico, biotico, naturale-antropogenico, antropico (incluso l'inquinamento ambientale provocato dall'uomo), antropico (compresi i disturbi)

ENTRO MERCOLEDI' DI COMPARSA: atmosferico, acquatico (aka umidità), geomorfologico, edafico, fisiologico, genetico, popolazione, biocenotico, ecosistema, biosfera

LA NATURA: energia-materiale, fisica (geofisica, termica), biogenica (anche biotica), informativa, chimica (salinità, acidità), complessa (ecologica, evolutiva, formatrice di sistemi, geografica, climatica)

PER OGGETTO: individuo, gruppo (sociale, etologico, socioeconomico, sociopsicologico, specie (compresa la vita umana, sociale)

SECONDO LE CONDIZIONI AMBIENTALI: dipendente dalla densità, indipendente dalla densità

PER GRADO DI IMPATTO: letale, estremo, limitante, disturbante, mutageno, teratogeno; cancerogeno

PER SPETTRO DI IMPATTO: azione selettiva e generale

Fondazione Wikimedia. 2010.

Scopri cos'è il "fattore ambientale" in altri dizionari:

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fattore ambientale- ekologinis veiksnys statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Bet kuris aplinkos veiksnys, veikiantis augalą ar jų bendriją ir sukeliantis prisitaikomumo reakcijas. atikmenys: ingl. fattore ecologico russo. fattore ambientale... L'opzione migliore per la selezione e la selezione dei termini di ricerca

- (LIMITANTE) qualsiasi fattore ambientale, i cui indicatori quantitativi e qualitativi limitano in qualche modo l'attività vitale dell'organismo. Dizionario ecologico, 2001 Fattore che limita (limita) qualsiasi fattore ambientale,... ... Dizionario ecologico

Ecologico- 23. Passaporto ambientale di una centrale termoelettrica: titolo= Passaporto ambientale di una centrale termoelettrica. Disposizioni fondamentali dell'LDNTP. L., 1990. Fonte: P 89 2001: Raccomandazioni per il monitoraggio diagnostico della filtrazione e idrochimica... ... Dizionario-libro di consultazione dei termini della documentazione normativa e tecnica

Qualsiasi proprietà o componente dell'ambiente che ha un effetto su un organismo. Dizionario ecologico, 2001 Il fattore ecologico è qualsiasi proprietà o componente dell'ambiente che influenza l'organismo... Dizionario ecologico

pericolo ambientale- Un processo naturale causato dall'evoluzione della terra e che porta direttamente o indirettamente ad una diminuzione della qualità dei componenti ambientali al di sotto degli standard stabiliti. [RD 01.120.00 CTN 228 06] Argomenti trasporto oleodotti ... Guida del traduttore tecnico

Un fattore antropogenico che ha un effetto dannoso sulla vita degli animali selvatici. fattori di disturbo possono essere rumori di varia natura, intrusione umana diretta nei sistemi naturali; particolarmente evidente durante la stagione riproduttiva... Dizionario ecologico

Qualsiasi fattore la cui influenza è adeguata al flusso trasferito di materia ed energia. Mercoledì Fattore informativo. Dizionario enciclopedico ecologico. Chisinau: redazione principale dell'Enciclopedia Sovietica Moldava. I.I. Dedu. 1989... Dizionario ecologico

Fattore legato allo stato fisico e alla composizione chimica dell'atmosfera (temperatura, grado di rarefazione, presenza di inquinanti). Dizionario enciclopedico ecologico. Chisinau: redazione principale dell'Enciclopedia Sovietica Moldava. Io.... ... Dizionario ecologico

Libri

• Attività di lobbying delle aziende nella Russia moderna, Andrey Bashkov. L’influenza del fattore ambientale sull’attuazione dei processi politici moderni, sia in Russia che nel mondo, è diventata recentemente sempre più forte. Nelle attuali realtà politiche...
• Aspetti della responsabilità ambientale delle entità economiche della Federazione Russa, A. P. Garnov, O. V. Krasnobaeva. Oggi il fattore ambientale sta acquisendo un significato transfrontaliero, correlandosi chiaramente con i più grandi processi geosociopolitici del mondo. Una delle principali fonti di negatività...

comunità) tra loro e con il loro ambiente. Questo termine fu proposto per la prima volta dal biologo tedesco Ernst Haeckel nel 1869. Emerse come scienza indipendente all'inizio del XX secolo insieme alla fisiologia, alla genetica e altre. Il campo di applicazione dell'ecologia sono gli organismi, le popolazioni e le comunità. L’ecologia li vede come una componente vivente di un sistema chiamato ecosistema. In ecologia, i concetti di popolazione – comunità ed ecosistema – hanno definizioni chiare.

Una popolazione (da un punto di vista ecologico) è un gruppo di individui della stessa specie che occupano un determinato territorio e, di solito, in un modo o nell'altro, isolati da altri gruppi simili.

Una comunità è un qualsiasi gruppo di organismi di specie diverse che vivono nella stessa area e interagiscono tra loro attraverso connessioni trofiche (cibo) o spaziali.

Un ecosistema è una comunità di organismi con il loro ambiente che interagiscono tra loro e formano un'unità ecologica.

Tutti gli ecosistemi della Terra sono uniti nell'ecosfera. È chiaro che è assolutamente impossibile coprire con la ricerca l'intera biosfera terrestre. Pertanto, il punto di applicazione dell'ecologia è l'ecosistema. Tuttavia un ecosistema, come si evince dalle definizioni, è costituito da popolazioni, singoli organismi e tutti i fattori di natura inanimata. Sulla base di ciò, sono possibili diversi approcci allo studio degli ecosistemi.

Approccio ecosistemico.Nell'approccio ecosistemico, l'ecologista studia il flusso di energia nell'ecosistema. Il più grande interesse in questo caso è la relazione degli organismi tra loro e con l'ambiente. Questo approccio consente di spiegare la complessa struttura delle relazioni in un ecosistema e fornire raccomandazioni per una gestione ambientale razionale.

Studi comunitari. Con questo approccio vengono studiati in dettaglio la composizione delle specie delle comunità e i fattori che limitano la distribuzione di specie specifiche. In questo caso vengono studiate unità biotiche chiaramente distinguibili (prato, foresta, palude, ecc.).
un approccio. Il punto di applicazione di questo approccio, come suggerisce il nome, è la popolazione.
Ricerca sull'habitat. In questo caso viene studiata un'area relativamente omogenea dell'ambiente in cui vive un dato organismo. Di solito non viene utilizzato separatamente come area di ricerca indipendente, ma fornisce il materiale necessario per comprendere l'ecosistema nel suo insieme.
Va notato che tutti gli approcci sopra elencati dovrebbero idealmente essere applicati in combinazione, ma al momento ciò è praticamente impossibile a causa della vasta scala degli oggetti oggetto di studio e del numero limitato di ricercatori sul campo.

L'ecologia come scienza utilizza una varietà di metodi di ricerca per ottenere informazioni oggettive sul funzionamento dei sistemi naturali.

Metodi di ricerca ambientale:

• osservazione
• sperimentare
• conteggio della popolazione
• metodo di modellazione

Fattori ambientali- proprietà dell'habitat che hanno qualche effetto sul corpo. Ad esempio, la presenza di minerali, l'accesso all'ossigeno, l'umidità del suolo, la temperatura del suolo, la scioltezza del suolo. Elementi indifferenti dell'ambiente, come i gas inerti, non sono fattori ambientali.

modalità

Dalla natura dell'impatto

• Azione diretta
• Agire indirettamente
• Condizionalmente valido- l'influenza degli elementi dell'ecosistema (biogeocenosi) potenziati o indeboliti dall'azione di altri fattori ambientali

Per origine

• Abiotico- fattori di natura inanimata:
  • climatico
  • edafico (edafogenico)
  • orografico
  • chimico
  • fisico: rumore, campi magnetici, conduttività termica e capacità termica, radioattività, intensità della radiazione solare ***** idrografico: densità dell'acqua, corrente, trasparenza, ecc.
    • pirogeno: fattori di incendio[ fonte non specificata 824 giorni] (Odum, 1975, 1986)
• Biotico
  • fitogenico- influenza delle piante
  • micogeno- influenza dei funghi
  • zoogenico- influenza degli animali
  • microbiogenico- influenza dei microrganismi
• Fattore antropogenico (antropico):
  • Nel 1912, lo scienziato russo prof. G.F. Morozov nel suo libro "Lo studio delle foreste" ha definito l'impatto umano sulla natura come un fattore ambientale separato e lo ha suddiviso in base alla natura dell'influenza sull'ambiente naturale in impatto antropogenico diretto, indiretto e condizionale [Morozov, 1949].
  • Impatto antropico diretto– influenza umana diretta sulle componenti dell’ecosistema (biogeocenosi). Ciò include la raccolta di bacche, funghi, l'abbattimento di alberi, ecc.
  • Impatto antropico indiretto– influenza umana attraverso il livello intermedio. Si tratta di cambiamenti nei livelli delle acque sotterranee, cambiamenti nelle condizioni di temperatura, inquinamento da radiazioni, ecc.
  • Impatto antropico condizionato– è l’impatto di fattori biotici e abiotici, potenziati o indeboliti dall’influenza umana.
  • Nel 1981, la definizione “Fattore antropogenico [impatto antropogenico] è qualsiasi impatto sull’ambiente [naturale] associato all’attività umana sia conscia che inconscia, che porta a cambiamenti quantitativi e qualitativi nelle sue componenti [Popa, 1981].
  • Nel 2011 è stata pubblicata una scala di digressione antropogenica delle biogeocenosi (ecosistemi), sviluppata sull'esempio delle foreste di latifoglie della zona della steppa, comprese 12 fasi di distruzione dell'ambiente naturale da parte dell'uomo, dallo stato di ecosistemi condizionatamente indisturbati allo stadio di completa perdita delle funzioni vitali da parte delle biogeocenosi [Popa, 2011].

Spendendo

• Risorse
• Condizioni

Per direzione

• Vettorializzato
• Perenne-ciclico

• Monodominanza
• Sinergia
• Antagonismo
• Provocatoria

valori estremi

Curva di vita di una pianta perenne. Le piante annuali non sono in grado di entrare in uno stato dormiente e la loro zona di vita coincide con la zona di attività vitale.

plastica

curva della vita punti E zone:

• Punti cardinali:
  • punti minimo E massimo
  • punto ottimale
• Zone:
  • zona ottimale
  • zone pessimo
  • zona attività vitale
  • zone pace
  • zona vita

norma di reazione

abbondanza O frequenza di accadimento

Bibliografia

• Sahney, S., Benton, M.J. e traghetto, P.A. (2010). "Collegamenti tra diversità tassonomica globale, diversità ecologica e espansione dei vertebrati sulla terra" (PDF) . Lettere di biologia 6 (4): 544–547. DOI:10.1098/rsbl.2009.1024. PMID20106856.
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• Morozov G.F. Insegnare sulla foresta. 7a edizione. M.: Goslesbumizdat, 1949. 455 p.
• Popa Yu.N Trasformazione antropogenica delle biogeocenosi forestali a Kodr della Moldavia. Abstract dell'autore. dis. Dottorato di ricerca biol. Scienze:03.00.16 - Ecologia. Krasnoyarsk, 1981, p.6.
• Popa Yu.N. Ripristino delle biogeocenosi negli ecotopi trasformati antropogenicamente nella zona della steppa: monografia. a cura di membro-corr. NAS dell'Ucraina, dottore in biologia. scienze, prof. A. P. Travleeva; Università Nazionale dell'Aviazione. - Kiev: bestseller ucraino, 2011. - 437 p.

Fattori ambientali

Adattamento degli organismi all'ambiente

Ambienti di vita essenziali

Fattori ambientali

Organismo e ambiente

Lezione 6. Fondamenti di autecologia. Organismo e ambiente

L'autoecologia studia la relazione tra i rappresentanti di una specie e il suo ambiente. Basato sullo studio dei processi di adattamento delle specie all'ambiente (ecologia fattoriale). L'ecologia umana studia anche l'influenza (normalizzazione) dei fattori ambientali e i suoi effetti estremi sul corpo.

Il mondo vivente che ci circonda è costituito da organismi che si riproducono costantemente. Un afide può lasciare più di 300 milioni di figli durante l'estate. La capacità di riprodursi indefinitamente è intrinseca. Ma non esiste una crescita numerica illimitata; il principale limite è la mancanza di risorse. Per le piante: sali minerali, anidride carbonica, acqua, luce. Per gli animali: cibo, acqua. le riserve di queste risorse inibiscono la riproduzione. Il secondo limitatore è l'influenza di varie condizioni sfavorevoli, che rallentano la crescita e la riproduzione. La crescita delle piante dipende dal tempo. La riproduzione degli abitanti acquatici è inibita dal basso contenuto di ossigeno nell'acqua. Inoltre, si verifica l'eliminazione e la morte degli embrioni già prodotti o dei giovani individui. Ad esempio, non tutte le ghiande germinano. L'elevata fertilità si distingue per le specie in cui la morte degli individui in natura è molto elevata.

Il corpo, sperimentando la necessità di un afflusso di energia e informazioni, dipende completamente dall'ambiente

Legge: i risultati dello sviluppo di un organismo sono determinati dal rapporto tra le sue caratteristiche interne e le caratteristiche dell'ambiente in cui si trova.

Un adattamento evolutivo degli organismi alle condizioni ambientali, espresso in cambiamenti nelle loro caratteristiche esterne ed interne - adattamento. Principio di Le Chatelier: “L’evoluzione di qualsiasi sistema va nella direzione di ridurre il potenziale pericolo.” Secondo questo principio, l'evoluzione di un organismo contribuisce al suo adattamento alle mutevoli influenze esterne.

Fattori ambientali– si tratta di determinate condizioni ed elementi dell’ambiente che hanno un effetto specifico sul corpo.

Fattori ambientali: 1- abiotico. 2 – biotico. 3- antropico.

Fattori abiotici– un insieme di fattori dell’ambiente inorganico che influenzano la vita e la distribuzione degli animali e delle piante

Fattori abiotici

fisico chimico edafico (suolo)

Fattori biotici– la totalità delle influenze dell’attività vitale di alcuni organismi sull’attività vitale di altri, nonché sull’ambiente inanimato

Fattori biotici

influenza interspecifica intraspecifica su

interazioni interazioni fattori abiotici

(Comune)

Commensalismo

(uno beneficia)

Amensalismo

(una specie inibisce la crescita di un’altra)

Fattori antropogenici– fattori generati dall’uomo e che influiscono sull’ambiente (inquinamento, erosione del suolo, distruzione delle foreste, ecc.)

La natura generale dell'azione dei fattori ambientali.

Nel processo vitale, l'interazione degli organismi con il loro habitat e i suoi componenti tra loro si basa sul trasferimento tra gli elementi del sistema di flussi di massa di materia e dei loro composti, energie di tutti i tipi e informazioni. Secondo la legge di conservazione della vita di Yu. N. Kurazhkovsky: "La vita può esistere solo nel processo di movimento dei flussi di materia, energia e informazione attraverso un corpo vivente".

L'interazione di un organismo con il suo ambiente è soggetta alle seguenti leggi. Legge principale ottimale (tolleranza). Legge di Liebig Si esprime nel fatto che qualsiasi fattore ambientale ha determinati limiti di influenza positiva sul corpo. Quando si devia da questi limiti, il segno dell'effetto cambia al contrario: ad esempio, gli animali non tollerano bene il caldo e le forti gelate; La siccità e le forti piogge sono sfavorevoli per il raccolto. Le curve ottimali per qualsiasi fattore non coincideranno per specie diverse. Cammelli e jerboa non tollerano le condizioni dei deserti settentrionali, e renne e lemming non tollerano quelle calde del sud. Alcune specie possono vivere entro un intervallo ristretto di ottimali, mentre altre possono vivere entro un intervallo ampio. La pianta impatiens muore se non c'è umidità nell'aria; l'erba piuma non muore nemmeno in caso di siccità. L'ottimale e i limiti di resistenza non sono costanti per tutta la vita dell'organismo. L'ottimale può essere spostato (indurimento termico).

Secondo la regola dell'ottimale per un organismo, esiste una gamma del valore del fattore (ottimale) più favorevole. Al di là dell’ottimale ci sono zone di oppressione che si trasformano in punti critici. Per alcuni organismi, la zona ottimale ha un ampio intervallo. Si chiamano - euribionti(Greco: largo, vita). Organismi con una gamma ristretta – stenobionti(stretto).

Viene chiamato l'intervallo di valori dei fattori (tra i punti critici). valenza ecologica. Sinonimo di valenza tolleranza.( tolleranza lat - pazienza) o plasticità (variabilità) se l'ambiente è relativamente costante, poco variabile, allora ci sono più stenobionti (ad esempio, in un ambiente acquatico). Se l'ambiente è dinamico, ad esempio acqua-aria, gli euribionti hanno maggiori possibilità di sopravvivenza in esso. La zona ottimale e la valenza ecologica sono più ampie negli animali a sangue caldo.

Effetto del fattore temperatura. Se l'intervallo di tolleranza rientra in un ampio intervallo (-5; +25), allora tali organismi sono chiamati euritermi, se ristretti - stenotermici. Può essere eurialino (salinità)

Riso. 1. Dipendenza del potenziale di vita dall'intensità del fattore di impatto

1. – zona ottimale (comfort);

2. – zona di attività vitale consentita;

3. – zona di oppressione;

4. – zona della morte.

Tolleranza - la capacità del corpo di tollerare gli effetti negativi di un particolare fattore ambientale.

Zona ottimale con un punto di comfort (punto massimo - potenziale di vita) - l'area della vita ottimale.

Zone di attività abitativa consentita - i valori dei valori ammissibili del fattore di impatto sono l'area della vita normale.

Zone di oppressione - zone con grandi deviazioni del fattore dall'ottimale, in cui il corpo sperimenta una depressione dell'attività vitale.

Zona della morte – i limiti di tolleranza per il fattore d’influenza coincidono con i valori del minimo e del massimo del fattore, oltre i quali l’esistenza dell’organismo non è possibile.

Bisogna tenere conto del fatto che alcuni fattori possono potenziare o mitigare l’effetto di altri. Il calore in eccesso può essere mitigato dalla bassa umidità dell’aria. . La legge dell'indipendenza dei fattori di V. R. Williams: “Le condizioni della vita sono equivalenti, nessuno dei fattori della vita può essere sostituito da un altro”

2a legge – fattore limitante. Il fattore più significativo è quello che si discosta maggiormente dai valori ottimali. Un fattore in carenza o in eccesso (vicino a punti critici) influisce negativamente sull'organismo. I fattori limitanti determinano i confini della distribuzione delle specie - areale. La produttività degli organismi e delle comunità dipende da loro.

La regola dei fattori limitanti in agronomia. Se al terreno mancano il 50% di fosforo e il 20% di calcio, la resa sarà 5 volte inferiore. Se aggiungi calcio, la resa è del 59%.

Una persona, con la sua attività, spesso viola tutte le leggi di azione dei fattori: distruzione dell'habitat, violazione del regime dell'acqua e della nutrizione minerale.

La legge del fattore ottimo e limitante può essere espressa in un'unica legge Legge di tolleranza di V. Shelford:“Il fattore limitante per la prosperità di una popolazione (organismo) può essere sia un minimo che un massimo di impatto ambientale, e l’intervallo tra questi determina la quantità di resistenza (limite di tolleranza) di un organismo a un dato fattore”

I fattori ambientali sono:

Fattori ambientali

Fattori ambientali- proprietà dell'habitat che hanno qualche effetto sul corpo. Elementi indifferenti dell'ambiente, ad esempio i gas inerti, non sono fattori ambientali.

I fattori ambientali mostrano una significativa variabilità nel tempo e nello spazio. Ad esempio, la temperatura varia notevolmente sulla superficie terrestre, ma è quasi costante sul fondo dell’oceano o nelle profondità delle caverne.

Lo stesso fattore ambientale ha un significato diverso nella vita degli organismi conviventi. Ad esempio, il regime salino del suolo svolge un ruolo primario nella nutrizione minerale delle piante, ma è indifferente per la maggior parte degli animali terrestri. L'intensità dell'illuminazione e la composizione spettrale della luce sono estremamente importanti nella vita degli organismi fototrofici (la maggior parte delle piante e dei batteri fotosintetici) e nella vita degli organismi eterotrofi (funghi, animali, una parte significativa dei microrganismi) la luce non ha un effetto notevole sull’attività della vita.

I fattori ambientali possono agire come irritanti che causano cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche; come limitatori che rendono impossibile l'esistenza di determinati organismi in determinate condizioni; come modificatori che determinano cambiamenti morfo-anatomici e fisiologici negli organismi.

Gli organismi non sono influenzati da fattori statici e immutabili, ma da loro modalità- sequenza di cambiamenti in un certo tempo.

Classificazioni dei fattori ambientali

Dalla natura dell'impatto

• Azione diretta- influenzando direttamente il corpo, principalmente sul metabolismo
• Agire indirettamente- influenzare indirettamente, attraverso cambiamenti di fattori che agiscono direttamente (rilievo, esposizione, altitudine, ecc.)

Per origine

• Abiotico- fattori di natura inanimata:
  • climatico: somma annua delle temperature, temperatura media annuale, umidità, pressione atmosferica
  • edafico (edafogenico): composizione meccanica del suolo, traspirabilità del suolo, acidità del suolo, composizione chimica del suolo
  • orografico: rilievo, altitudine, pendenza ed esposizione del pendio
  • chimico: composizione gassosa dell'aria, composizione salina dell'acqua, concentrazione, acidità
  • fisico: rumore, campi magnetici, conduttività termica e capacità termica, radioattività, intensità della radiazione solare
• Biotico- legati alle attività degli organismi viventi:
  • fitogenico- influenza delle piante
  • micogeno- influenza dei funghi
  • zoogenico- influenza degli animali
  • microbiogenico- influenza dei microrganismi
• :
  • fisico: uso dell'energia nucleare, viaggi su treni e aerei, influenza del rumore e delle vibrazioni
  • chimico: uso di fertilizzanti minerali e pesticidi, inquinamento del guscio della Terra con rifiuti industriali e di trasporto
  • biologico: Cibo; organismi per i quali l’uomo può costituire un habitat o una fonte di cibo
  • sociale- legati alle relazioni tra le persone e alla vita nella società

Spendendo

• Risorse- elementi dell'ambiente che l'organismo consuma, riducendone l'apporto nell'ambiente (acqua, CO 2, O 2, luce)
• Condizioni- elementi ambientali non consumati dall'organismo (temperatura, movimento dell'aria, acidità del suolo)

Per direzione

• Vettorializzato- fattori di cambiamento direzionale: ristagno idrico, salinizzazione del suolo
• Perenne-ciclico- con periodi pluriennali alternati di rafforzamento e indebolimento del fattore, ad esempio il cambiamento climatico in connessione con il ciclo solare di 11 anni
• Oscillatorio (impulso, fluttuazione)- fluttuazioni in entrambe le direzioni da un determinato valore medio (fluttuazioni giornaliere della temperatura dell'aria, variazioni delle precipitazioni mensili medie durante tutto l'anno)

L'effetto dei fattori ambientali sul corpo

I fattori ambientali influenzano il corpo non individualmente, ma in combinazione; di conseguenza, qualsiasi reazione del corpo è determinata in modo multifattoriale. Allo stesso tempo, l'influenza integrale dei fattori non è uguale alla somma delle influenze dei singoli fattori, poiché tra loro si verificano vari tipi di interazioni, che possono essere suddivisi in quattro tipi principali:

• Monodominanza- uno dei fattori sopprime l'azione degli altri e la sua entità è di importanza decisiva per l'organismo. Pertanto, la completa assenza o presenza di elementi nutritivi minerali nel terreno in forte carenza o eccesso impedisce il normale assorbimento di altri elementi da parte delle piante.
• Sinergia- Amplificazione reciproca di diversi fattori dovuta al feedback positivo. Ad esempio, l'umidità del suolo, il contenuto di nitrati e l'illuminazione, con un miglioramento dell'apporto di uno di essi, aumentano l'effetto dell'impatto degli altri due.
• Antagonismo- Estinzione reciproca di diversi fattori dovuta al feedback negativo: un aumento della popolazione di locuste contribuisce a una diminuzione delle risorse alimentari e la sua popolazione è in declino.
• Provocatoria- una combinazione di effetti positivi e negativi per il corpo, mentre l'influenza di questi ultimi è rafforzata dall'influenza dei primi. Quindi, quanto prima avviene il disgelo, tanto più le piante soffrono delle gelate successive.

L'influenza dei fattori dipende anche dalla natura e dallo stato attuale dell'organismo, quindi hanno un effetto ineguale sia su specie diverse che su un organismo in diversi stadi di ontogenesi: la bassa umidità è dannosa per le idrofite, ma innocua per le xerofite; le basse temperature sono tollerate senza danni dalle conifere adulte della zona temperata, ma sono pericolose per le piante giovani.

I fattori possono parzialmente sostituirsi a vicenda: con una diminuzione dell'illuminazione, l'intensità della fotosintesi non cambierà se aumenta la concentrazione di anidride carbonica nell'aria, cosa che di solito avviene nelle serre.

Il risultato dell'esposizione ai fattori dipende dalla durata e dalla frequenza della loro azione. valori estremi per tutta la vita dell’organismo e dei suoi discendenti: le esposizioni a breve termine possono non avere alcuna conseguenza, mentre quelle a lungo termine attraverso il meccanismo della selezione naturale portano a cambiamenti qualitativi.

La risposta del corpo ai cambiamenti dei fattori ambientali

Curva di vita di una pianta perenne. Le piante annuali non sono in grado di entrare in uno stato dormiente e la loro zona di vita coincide con la zona di attività vitale.
Nota: 1 - punto ottimale, 2 - punti minimo e massimo, 3 - punti letali

Gli organismi, soprattutto quelli che conducono una vita attaccata, come le piante, o uno stile di vita sedentario, sono caratterizzati da plastica- la capacità di esistere in gamme più o meno ampie di fattori ambientali. Tuttavia, a diversi valori del fattore, il corpo si comporta diversamente.

Di conseguenza, viene identificato il suo valore in cui il corpo si troverà nello stato più confortevole: crescerà, si riprodurrà rapidamente e dimostrerà capacità competitive. Man mano che il valore del fattore aumenta o diminuisce rispetto a quello più favorevole, l'organismo inizia a sperimentare la depressione, che si manifesta con un indebolimento delle sue funzioni vitali e, a valori estremi del fattore, può portare alla morte.

Graficamente, nel modulo è rappresentata una reazione simile del corpo a un cambiamento nei valori dei fattori curva della vita(curva ecologica), analizzandoli possiamo evidenziarne alcuni punti E zone:

• Punti cardinali:
  • punti minimo E massimo - valori estremi del fattore al quale è possibile l'attività vitale dell'organismo
  • punto ottimale - il valore del fattore più favorevole
• Zone:
  • zona ottimale - limita l'intervallo dei valori dei fattori più favorevoli
  • zone pessimo (superiore e inferiore) - intervalli di valori dei fattori in cui il corpo sperimenta una forte depressione
  • zona attività vitale - l'intervallo di valori fattoriali in cui manifesta attivamente le sue funzioni vitali
  • zone pace (superiore e inferiore) - valori estremamente sfavorevoli del fattore, ai quali l'organismo rimane vivo, ma entra in uno stato di riposo
  • zona vita - l'intervallo di valori del fattore in cui l'organismo rimane in vita

Oltre i confini della zona vitale ci sono valori letali del fattore in cui l'organismo non è in grado di esistere.

I cambiamenti che si verificano in un organismo nell'ambito della plasticità sono sempre fenotipici, mentre il genotipo codifica solo una misura dei possibili cambiamenti - norma di reazione, che determina il grado di plasticità dell'organismo.

Sulla base della curva di vita individuale è possibile prevedere anche la curva di vita della specie. Tuttavia, poiché una specie è un sistema sopraorganismo complesso costituito da molte popolazioni distribuite in habitat diversi con condizioni ambientali diverse, quando si valuta la sua ecologia, i dati generalizzati vengono utilizzati non per singoli individui, ma per intere popolazioni. Sul gradiente di un fattore si depositano classi generalizzate dei suoi valori, che rappresentano determinati tipi di habitat, e le reazioni ambientali sono spesso considerate abbondanza O frequenza di accadimento Tipo. In questo caso non dovremmo più parlare di curva dell’attività vitale, ma di curva di distribuzione delle abbondanze o frequenze.

Sezione 1. Aspetti teorici dell'ecologia

Argomento 1.1. Autoecologia (ecologia fattoriale)

L'autoecologia è una branca dell'ecologia che studia la relazione di un organismo con l'ambiente. Questa sezione è dedicata allo studio delle caratteristiche specie-specifiche della risposta degli animali e degli organismi vegetali ai fattori ambientali e allo stile di vita della specie.

Nell’ambito di questo argomento, oggi prenderemo in considerazione le seguenti domande:

I principali ambienti di esistenza degli organismi

Modelli di influenza dei fattori ambientali sugli organismi viventi

Fattori ambientali e loro classificazione

Il concetto di “habitat” differisce dal concetto di “condizioni di vita” - un insieme di fattori ambientali vitali senza i quali gli organismi viventi non possono esistere (luce, calore, umidità, aria, suolo). Altri fattori ambientali, sebbene abbiano un impatto significativo sugli organismi, non sono vitali per loro (ad esempio, vento, radiazioni ionizzanti naturali e artificiali, elettricità atmosferica, ecc.).

2 . Qualunque organismo può esistere solo in un certo intervallo di temperature. Quando la temperatura ambientale è troppo bassa o troppo alta, l'organismo muore. Dove la temperatura è vicina agli estremi, i rappresentanti di questa specie sono rari, ma quando la temperatura si avvicina al valore medio ottimale per loro, il loro numero aumenta. Questo modello è vero per qualsiasi altro fattore a, influenzando il corso di alcuni processi vitali (umidità, forza del vento, velocità della corrente, ecc.).

Se disegni una curva su un grafico che caratterizza la velocità di un particolare processo (respirazione, movimento, alimentazione, ecc.) in base a uno dei fattori ambientali (ovviamente, a condizione che questo fattore influenzi i principali processi vitali), allora questo la curva sarà quasi sempre a campana (Fig. 1). Tali curve sono chiamate curve di tolleranza (dal latino tolerahtia - pazienza). La posizione della loro parte superiore indica le condizioni ottimali per un determinato processo. Alcune specie sono caratterizzate da curve con punte molto nette; ciò significa che la gamma delle condizioni ottimali per loro è molto ristretta. Le curve morbide corrispondono a un ampio intervallo di tolleranza, ovvero alla resistenza a un determinato fattore.

Gli organismi con ampi limiti di resistenza a molti fattori hanno ovviamente la possibilità di diffondersi maggiormente.

Nelle specie diffuse popolazioni, che vivono in zone climaticamente diverse, spesso risultano essere meglio adattate specificatamente alle condizioni di una determinata zona. Ciò è dovuto alla loro capacità di formare forme locali, o ecotipi, caratterizzati da diversi limiti di resistenza alla temperatura, alla luce o ad altri fattori.

Ad esempio, considera gli ecotipi di una delle specie di meduse. Come sai, le meduse si muovono nell'acqua come un razzo, usando contrazioni ritmiche muscoli, spingendo l'acqua fuori dalla cavità centrale. La velocità di pulsazione ottimale è di 15-20 contrazioni al minuto. Gli individui di una specie di meduse che vivono alle latitudini settentrionali si muovono alla stessa velocità delle meduse della stessa specie che vivono alle latitudini meridionali, sebbene la temperatura dell'acqua al nord possa essere inferiore di 20°C. Ciò significa che entrambe le forme di meduse hanno saputo adattarsi al meglio alle condizioni locali.

Legge del minimo.

L'intensità di alcuni processi biologici è spesso sensibile a due o più fattori ambientali. In questo caso, il fattore decisivo sarà quello disponibile nella quantità minima dal punto di vista delle esigenze dell’organismo. Questa semplice regola fu formulata per la prima volta dal fondatore della scienza dei fertilizzanti minerali, il chimico e agrario tedesco Justus Liebig (1803-1873) e fu chiamata legge del minimo . Yu Liebig scoprì che la resa delle piante può essere limitata da uno qualsiasi degli elementi nutritivi di base, a meno che questo elemento non manchi nel terreno.

Diversi fattori ambientali possono interagire, ad esempio la mancanza di una sostanza può portare a una carenza di altre sostanze. Ad esempio, la mancanza di umidità nel terreno limita l'apporto alle piante di tutte le altre sostanze necessarie alla loro nutrizione. Pertanto, in generale, la legge del minimo può essere formulare come segue : il successo della sopravvivenza degli organismi viventi dipende da una serie di condizioni; fattore limitante o limitante è qualsiasi stato dell'ambiente, che si avvicina o va oltre il limite di stabilità per. organismi di questa specie.

Fattori ambientali. Vengono chiamati elementi dell'ambiente che causano reazioni adattive (adattamenti) negli organismi viventi e nelle loro comunità fattori ambientali.

Per origine e natura dell'azione, fattori ambientali classificato: abiotico (elementi di natura inorganica, o non vivente); biotico (forme di influenza reciproca degli esseri viventi); antropogenico ( tutte le forme di attività umana che influenzano gli esseri viventi famiglia).

Fattori abiotici sono divisi in fisico , O climatico (luce, temperatura dell'aria e dell'acqua, umidità dell'aria e del suolo, vento); edafico, O suolo-terra (composizione meccanica dei terreni, loro proprietà chimico-fisiche); topografico, O orografico (caratteristiche del terreno); chimico

Antropico (antropogenico) i fattori sono tutte le forme di attività della società umana che modificano la natura come habitat degli organismi viventi o influenzano direttamente la loro vita. L'assegnazione dei fattori antropogenici in un gruppo separato è dovuta al fatto che attualmente il destino della copertura vegetale della Terra e di tutte le specie di organismi attualmente esistenti è praticamente nelle mani della società umana.

I fattori ambientali agiscono sugli organismi in modi diversi. Possono agire come irritanti, causare cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche; Come limitatori, causare l'impossibilità dell'esistenza di alcuni organismi in queste condizioni; Come modificatori,

/ecologia 1 lezione

Lezione 1

FONDAMENTI DI ECOLOGIA

Oggetto, compiti e metodi dell'ecologia

Habitat e condizioni per l'esistenza degli organismi

Fattori ambientali

Modelli di azione dei fattori ambientali sul corpo

Interazione dei fattori ambientali

Influenza dei principali fattori abiotici sugli organismi viventi

Ambiente biotico.

Catena trofica (alimentare).

Forme di relazioni biotiche.

Cicli energetici negli ecosistemi

Oggetto, compiti e metodi dell'ecologia .Ecologia(Greco, oikos - dimora, residenza, logos - scienza) - la scienza biologica della relazione tra gli organismi viventi e i loro habitat. Questo termine è stato proposto nel 1866. Zoologo tedesco Ernest Haeckel.

La zona(lat. area - area, spazio) - parte della superficie terrestre o dell'acqua, all'interno della quale gli individui di una determinata specie (genere, famiglia o un certo tipo di comunità) sono distribuiti e attraversano un ciclo completo del loro sviluppo.

Oggetti ecologici sono prevalentemente sistemi al di sopra del livello degli organismi, cioè lo studio dell'organizzazione e del funzionamento dei sistemi sopraorganismi: popolazioni, biocenosi(comunità), biogeocenosi(ecosistemi) e biosfera generalmente. In altre parole, l'oggetto principale di studio in ecologia è ecosistemi, cioè complessi naturali unificati formati da organismi viventi e dall'ambiente.

Popolazione- (lat. populus - popolo, popolazione). un gruppo di individui della stessa specie, che abitano per lungo tempo una certa parte dell'areale, si incrociano liberamente e sono relativamente isolati dagli altri, aggregati della stessa specie, è chiamato popolazione

Visualizzazione- un gruppo di organismi che hanno caratteristiche comuni nella struttura corporea, nella fisiologia e nelle modalità di interazione con l'ambiente, capaci di incrociarsi con la formazione di prole fertile, ma non in grado di farlo con organismi di altre specie.

Biocenosi- un insieme di organismi che abitano un ecosistema, interconnessi dallo scambio di sostanze, energia e informazioni.

Biogeocenosi - ecosistema

Biosfera, secondo la definizione di V.I. Vernadsky, questo è l'ambiente della nostra vita, questa è la "natura" che ci circonda.

Componente della biosfera della città comprende, oltre all'uomo, tutti i tipi di spazi verdi, popolazioni urbane di animali. (piccioni, passeri, corvi, taccole, uccelli acquatici ibernati su aree scongelate di corpi idrici, ratti e topi, insetti "addomesticati" come mosche, zanzare, pulci e scarafaggi, insetti e, infine, la popolazione microbica e virale di edifici multipiano edifici e appartamenti cittadini).

casa Problema teorico e pratico dell'ecologia- scoprire modelli generali di organizzazione della vita e su questa base sviluppare principi uso razionale delle risorse naturali in condizioni di sempre crescente influenza dell’uomo sulla biosfera.

Il problema più importante del nostro tempo interazione tra la società umana e la natura, poiché la situazione che si sviluppa nel rapporto tra uomo e natura diventa spesso critica. Le riserve di acqua dolce e minerali (petrolio, gas, metalli non ferrosi, ecc.) si stanno esaurendo, lo stato dei suoli, dei bacini idrici e atmosferici si sta deteriorando, si sta verificando la desertificazione di vasti territori e la lotta contro malattie e parassiti dei le colture agricole stanno diventando più difficili.

Cambiamenti antropogenici ha influenzato quasi tutti gli ecosistemi del pianeta, la composizione del gas dell’atmosfera e il bilancio energetico della Terra. Significa che l’attività umana è entrata in conflitto con la natura, con conseguente in molte aree del mondo violato suo equilibrio dinamico.

Per soluzioni questi problemi globali e soprattutto, l'ecologia unisce i problemi dell'intensificazione e dell'uso razionale, della conservazione e della riproduzione delle risorse della biosfera nella ricerca scientifica l’impegno di tutti gli specialisti in biologia. La gamma dei problemi ambientali comprende anche questioni educazione e sensibilizzazione ambientale, questioni morali, etiche, filosofiche e perfino giuridiche. Di conseguenza, l’ecologia diventa scienza non solo biologica, ma anche sociale.

Metodi ecologici sono divisi in:

campo(studio della vita degli organismi e delle loro comunità in condizioni naturali, ovvero osservazione a lungo termine della natura utilizzando varie attrezzature) e

sperimentale(esperimenti in laboratori stazionari, dove è possibile non solo variare, ma anche controllare rigorosamente l'influenza di qualsiasi fattore sugli organismi viventi secondo un determinato programma).

Allo stesso tempo, gli ecologisti operano non solo in modo biologico, ma anche moderni metodi fisici e chimici, utilizzo modellizzazione dei fenomeni biologici, cioè la riproduzione negli ecosistemi artificiali di vari processi che si verificano nella natura vivente. Attraverso la modellizzazione è possibile studiare il comportamento di qualsiasi sistema al fine di valutare le possibili conseguenze dell'applicazione di varie strategie e metodi di gestione delle risorse, ad esempio per la previsione ambientale.

È anche ampiamente utilizzato per studiare e prevedere i processi naturali. metodo di modellazione matematica. Tali modelli di ecosistemi sono costruiti sulla base di numerose informazioni accumulate in condizioni di campo e di laboratorio.

Allo stesso tempo, costruito correttamente modelli matematici aiuto vedi cosa che è difficile o impossibile da verificare sperimentalmente. La combinazione di metodi di ricerca sul campo e sperimentali consente all'ecologo di chiarire tutti gli aspetti della relazione tra gli organismi viventi e numerosi fattori ambientali, che non solo ripristineranno l'equilibrio dinamico della natura, ma gestiranno anche gli ecosistemi.

Habitat e condizioni di vita degli organismi . Una parte della natura (un insieme di condizioni abiotiche e biotiche specifiche) che circonda direttamente gli organismi viventi e ha un impatto diretto o indiretto sulla loro condizione, crescita, sviluppo, riproduzione, sopravvivenza chiamato habitat.

Dal concetto habitat"È necessario distinguere il concetto" condizioni di esistenza" - Questo un insieme di fattori ambientali vitali senza i quali gli organismi viventi non possono esistere(luce, calore, umidità, aria, suolo). Altri fattori ambientali, invece, pur avendo un impatto significativo sugli organismi, non sono per loro vitali (ad esempio il vento, le radiazioni ionizzanti naturali e artificiali, l'elettricità atmosferica, ecc.).

Fattori ambientali - Questo elementi dell'ambiente che causano reazioni adattative (adattamenti) negli organismi viventi e nelle loro comunità.

In base alla loro origine e alla natura della loro azione, i fattori ambientali si dividono in abiotico(elementi di natura inorganica o non vivente), biotico(forme di influenza degli esseri viventi gli uni sugli altri) e antropogenico(tutte le forme di attività umana che influenzano la natura vivente).

Fattori abiotici dividi per fisico, O climatico(luce, temperatura dell'aria e dell'acqua, umidità dell'aria e del suolo, vento), edafico, O suolo-terra(composizione meccanica dei terreni, loro proprietà chimico-fisiche), topografico, O orografico(caratteristiche del terreno), chimico(salinità dell'acqua, composizione gassosa dell'acqua e dell'aria, pH del suolo e dell'acqua, ecc.).

Fattori antropogenici (antropici).- Questo tutte le forme di attività della società umana che modificano la natura come habitat degli organismi viventi o influenzano direttamente la loro vita. La separazione dei fattori antropogenici in un gruppo separato è dovuta al fatto che attualmente il destino della vegetazione terrestre e di tutte le specie di organismi attualmente esistenti è praticamente nelle mani della società umana.

Uno e lo stesso fattore l'ambiente ha significato diverso nella vita degli organismi conviventi. Ad esempio, il regime salino del suolo svolge un ruolo primario nella nutrizione minerale delle piante, ma è indifferente per la maggior parte degli animali terrestri. Intensità luminosa e la composizione spettrale della luce è esclusivamente importante nella vita delle piante fototrofiche e nella vita degli organismi eterotrofi (funghi e animali acquatici), la luce non ha un effetto evidente sulla loro attività vitale.

I fattori ambientali sono in gioco sugli organismi diversamente. Possono agire come irritanti che causano cambiamenti adattativi funzioni fisiologiche; Come limitatori, causando l'impossibilità dell'esistenza di determinati organismi in determinate condizioni; Come modificatori, determinare i cambiamenti morfologici e anatomici negli organismi.

Modelli di azione dei fattori ambientali sul corpo . La risposta degli organismi all'influenza di fattori abiotici. L'impatto dei fattori ambientali su un organismo vivente è molto vario. Alcuni fattori hanno un’influenza più forte, altri un effetto più debole; alcuni influenzano tutti gli aspetti della vita, altri influenzano un processo di vita specifico. Tuttavia, nella natura del loro impatto sul corpo e nelle risposte degli esseri viventi, si possono identificare una serie di modelli generali che si inseriscono in un certo schema generale dell'azione di un fattore ambientale sull'attività vitale dell'organismo. Il raggio d'azione del fattore ambientale è limitato dai corrispondenti valori soglia estremi(punti minimo e massimo) in cui l'esistenza di un organismo è ancora possibile. Questi punti sono chiamati limiti inferiori e superiori di resistenza (tolleranza) esseri viventi in relazione ad uno specifico fattore ambientale.

I migliori indicatori delle funzioni vitali del corpo- Questo punto ottimale . Per la maggior parte degli organismi è spesso difficile determinare il valore ottimale di un fattore con sufficiente precisione, quindi è consuetudine parlare di zona ottimale.

Stati estremi di oppressione degli organismi con una forte carenza O fattore in eccesso, chiamato le zone pessimo O fatica . Vicino a punti critici menzogna subletale grandezza del fattore, UN fuori dalla zona di sopravvivenza - letale.

Questo modello di reazione degli organismi all'influenza dei fattori ambientali ci consente di considerarlo un principio biologico fondamentale: per ogni specie di piante e animali esiste un ottimo, una zona di normale attività vitale, zone pessimali e limiti di resistenza in relazione a ciascun fattore ambientale(Fig. 1)

7 6 2 1 3 5 8

1- punto ottimale; 2-3 - zona ottimale ; 3-5 - 2-6 - limiti di resistenza (tolleranza); 5.8 - 6,7 - stati estremi di oppressione degli organismi - aree di pessimismo o stress.

Diversi tipi di organismi viventi differiscono notevolmente l'uno dall'altro sia nella posizione ottimale che nei limiti di resistenza. Ad esempio, le volpi artiche nella tundra possono tollerare fluttuazioni della temperatura dell'aria nell'ordine di circa 80°С (da +30 a -55°С), alcuni crostacei di acqua calda sopportano variazioni della temperatura dell'acqua entro un intervallo non superiore a Il cianobatterio oscillatoria di 6°С (da 23 a 29°С), che vive sull'isola di Giava in acque con una temperatura di 64 °C, muore a 68 °C dopo 5-10 minuti.

organismi, per la cui esistenza è necessario condizioni ambientali strettamente definite e relativamente costanti, chiamato stenobionte(dal greco Stenos - stretto, bion - vivente), e coloro che vivono in ampia gamma di variabilità ambientale, - euribionte (Eurys greco - largo). Allo stesso tempo, gli organismi della stessa specie possono avere un'ampiezza ristretta rispetto a un fattore e un'ampiezza ampia rispetto a un altro (ad esempio, adattabilità a un intervallo ristretto di temperature e a un ampio intervallo di salinità dell'acqua). Inoltre, la stessa dose di un fattore può essere ottimale per una specie, pessima per un’altra e superare i limiti di sopportazione per una terza.

La capacità degli organismi di adattarsi a un certo intervallo di variabilità dei fattori ambiente chiamato plasticità ecologica. Questa caratteristica è una delle proprietà più importanti di tutti gli esseri viventi: regolando la loro attività vitale in base ai cambiamenti delle condizioni ambientali, gli organismi acquisiscono la capacità di sopravvivere e lasciare la prole. Organismi euribionti sono rispettosi dell'ambiente il più flessibile, che li fornisce ampio utilizzo, UN stenobionte, al contrario, differiscono debole plasticità ecologica e, di conseguenza, di solito lo hanno aree di distribuzione limitate.

Interazione dei fattori ambientali . I fattori ambientali influenzano un organismo vivente congiuntamente e simultaneamente. In cui dipende l'azione di un fattore Perché con quale forza e in quale combinazione agiscono contemporaneamente altri fattori. Questo modello ha ricevuto nome dell'interazione dei fattori. Ad esempio, il caldo o il gelo sono più facili da sopportare in condizioni di aria secca piuttosto che umida. Il tasso di evaporazione dell'acqua dalle foglie delle piante (traspirazione) è molto più elevato se la temperatura dell'aria è elevata e il tempo è ventoso.

Tuttavia, se il valore di almeno uno dei vitali fattori ambientali avvicinandosi ad un valore critico O va oltre(sotto il minimo o sopra il massimo), quindi nonostante la combinazione ottimale di altre condizioni, gli individui corrono il rischio di morte. Tali fattori sono chiamati limitante(limitante).

Fattori limitanti ambiente determinare la distribuzione geografica della specie. Pertanto, il movimento della specie verso nord può essere limitato dalla mancanza di calore, e verso aree desertiche e steppe secche, dalla mancanza di umidità o da temperature troppo elevate. Le relazioni biotiche possono anche fungere da fattore limitante la distribuzione degli organismi, ad esempio l'occupazione del territorio da parte di un concorrente più forte o la mancanza di impollinatori per le piante da fiore. L’identificazione dei fattori limitanti e l’eliminazione dei loro effetti, ovvero l’ottimizzazione dell’habitat degli organismi viventi, è un obiettivo pratico importante per aumentare la produttività delle colture agricole e la produttività degli animali domestici.

Influenza dei principali fattori abiotici sugli organismi viventi . Caratteristiche della luce come fattore ambientale. La natura vivente non può esistere senza luce, poiché la radiazione solare che raggiunge la superficie della Terra è praticamente l'unica fonte di energia per mantenere l'equilibrio termico del pianeta, la creazione di sostanze organiche da parte degli organismi fototrofici della biosfera, che alla fine garantisce la formazione di un ambiente capace di soddisfare i bisogni vitali di tutti gli esseri viventi.

Effetti biologici della luce solare dipende dalla sua composizione spettrale, durata, intensità, frequenza giornaliera e stagionale.

Radiazione solareè la radiazione elettromagnetica in un'ampia gamma di onde che compongono lo spettro continuo da 290 a 3.000 nm.

Raggi ultravioletti(UVL) inferiori a 290 nm, dannosi per gli organismi viventi, vengono assorbiti dallo strato di ozono e non raggiungono la Terra.

Le terre vengono raggiunte principalmente infrarossi(circa il 50% della radiazione totale) e visibile (45%) raggi dello spettro. I raggi UV con una lunghezza d'onda di 290-380 nm rappresentano il 5% dell'energia radiante. I raggi UV a onda lunga, che hanno un'elevata energia fotonica, sono caratterizzati da un'elevata attività chimica. A piccole dosi hanno un potente effetto battericida, promuovono la sintesi di alcune vitamine e pigmenti nelle piante, negli animali e nell'uomo - vitamina D; inoltre, provocano negli esseri umani scottature solari, che sono una reazione protettiva della pelle. I raggi infrarossi con lunghezze d'onda superiori a 710 nm hanno un effetto termico.

In termini ecologici, la più importante è la regione visibile dello spettro.(390-710 nm), o radiazione fotosinteticamente attiva (PAR), che viene assorbita dai pigmenti dei cloroplasti ed è quindi fondamentale per la vita vegetale. Le piante verdi necessitano di luce visibile per la formazione della clorofilla, la formazione della struttura dei cloroplasti; regola il funzionamento dell'apparato stomatico, influenza gli scambi gassosi e la traspirazione, stimola la biosintesi delle proteine ​​e degli acidi nucleici, aumenta l'attività di numerosi enzimi fotosensibili. La luce influenza anche la divisione e l'allungamento cellulare, i processi di crescita e lo sviluppo delle piante, determina i tempi della fioritura e della fruttificazione e ha un effetto formativo.

Le condizioni di luce sul nostro pianeta sono estremamente ampie: da aree altamente illuminate come altopiani, deserti, steppe, all'illuminazione crepuscolare nelle profondità dell'acqua e nelle caverne.

Si chiama la reazione degli organismi al ritmo quotidiano dell'illuminazione, espressa in cambiamenti nei processi di fiducia e sviluppo fotoperiodismo. La regolarità e la costante ripetibilità di questo fenomeno di anno in anno ha permesso agli organismi nel corso dell'evoluzione di coordinare i loro processi vitali più importanti con il ritmo di questi intervalli di tempo. Sotto controllo fotoperiodico Si trovano quasi tutti i processi metabolici associati alla crescita, allo sviluppo, all'attività vitale e alla riproduzione di piante e animali.

La reazione fotoperiodica è caratteristica di entrambe le piante e e animali.

I ritmi stagionali negli animali si manifestano più chiaramente nel cambiamento del piumaggio negli uccelli e della pelliccia nei mammiferi, nella frequenza della riproduzione e della migrazione, nel letargo di alcuni animali, ecc.

I ritmi biologici sono caratteristici anche degli esseri umani. I ritmi circadiani si esprimono nell'alternanza di sonno e veglia, fluttuazioni della temperatura corporea entro 0,7-0,8 ° C (all'alba diminuisce, a mezzogiorno aumenta, la sera raggiunge il massimo, per poi diminuire di nuovo, soprattutto rapidamente dopo un la persona si addormenta), cicli di attività del cuore e dei reni, ecc.

Gli organismi viventi sono in grado di navigare nel tempo, cioè hanno un orologio biologico. In altre parole, molti organismi sono caratterizzati dalla capacità di percepire i cicli giornalieri, delle maree, lunari e annuali, che consente loro di prepararsi in anticipo ai prossimi cambiamenti ambientali.

Limiti di temperatura della vita. La necessità del calore per l'esistenza degli organismi è dovuta principalmente al fatto che tutti i processi vitali sono possibili solo su un determinato fondo termico, determinato dalla quantità di calore e dalla durata della sua azione. La temperatura degli organismi e, di conseguenza, la velocità e la natura del corso di tutte le reazioni chimiche che compongono il metabolismo dipendono dalla temperatura ambiente.

I confini dell'esistenza della vita sono le condizioni di temperatura alle quali non si verificano la denaturazione delle proteine, i cambiamenti irreversibili nelle proprietà colloidali del citoplasma, l'interruzione dell'attività enzimatica e la respirazione. Per la maggior parte degli organismi questo intervallo di temperatura va da 0 a +500. Tuttavia, un certo numero di organismi hanno sistemi enzimatici specializzati e sono adattati alla vita attiva a temperature oltre questi limiti.

Le specie le cui condizioni di vita ottimali sono limitate alla regione delle alte temperature sono classificate come gruppo ecologico dei termofili(batteri che abitano le sorgenti termali della Kamchatka con una temperatura dell'acqua di 85-93 ° C, diversi tipi di alghe verdi, licheni crostosi, semi di piante del deserto situate nello strato caldo superiore del suolo. Il limite di temperatura dei rappresentanti del mondo animale in genere non supera i +55-58°C (amebe testate, nematodi, acari, alcuni crostacei, larve di molti ditteri).

Piante e animali che rimangono attivi a temperature comprese tra 0 e -8°C. fare riferimento a gruppo ecologico dei criofili(Greco Kryos - freddo, ghiaccio). La criofilia è caratteristica di molti batteri, funghi, licheni, artropodi e altre creature che vivono nella tundra, nei deserti artici e antartici, in alta montagna, nelle fredde acque polari, ecc.

I rappresentanti della maggior parte delle specie di organismi viventi non hanno la capacità di termoregolare attivamente i propri corpi. La loro attività dipende innanzitutto dal calore proveniente dall'esterno e la loro temperatura corporea dipende dalla temperatura ambiente. Tali organismi sono chiamati poichilotermico (ectotermico). La poichilotermia è caratteristica di tutti i microrganismi, piante, invertebrati e della maggior parte dei cordati.

Solo a uccelli e mammiferi il calore generato durante il metabolismo intenso funge da fonte abbastanza affidabile per aumentare la temperatura corporea e mantenerla a un livello costante indipendentemente dalla temperatura ambiente. Ciò è facilitato dal buon isolamento termico creato dal mantello, dal denso piumaggio e da uno spesso strato di tessuto adiposo sottocutaneo. Tali organismi sono chiamati omoiotermico (endotermico o a sangue caldo). Proprietà endotermica permette la conduzione di molte specie di animali (orsi polari, pinnipedi, pinguini, ecc.). stile di vita attivo a basse temperature.

Caso speciale omeotermia - eterotermia- caratteristica degli animali che vanno in letargo o diventano temporaneamente intorpiditi nei periodi sfavorevoli dell'anno (roditori, ricci, pipistrelli, ghiri, ecc.). Attivo supportano temperatura corporea elevata, e nel caso bassa attività corporea - ridotto, che è accompagnato da un rallentamento dei processi metabolici e, di conseguenza, da un basso trasferimento di calore.

Il ruolo ecologico dei buoi. L'acqua è una condizione necessaria per l'esistenza di tutti gli organismi viventi sulla Terra. L'importanza dell'acqua nei processi vitali è determinata dal fatto che è l'ambiente principale della cellula in cui si svolgono i processi metabolici e funge da prodotto iniziale, intermedio o finale più importante delle reazioni biochimiche.

Quando si studia il ruolo ecologico dell'acqua preso in considerazione Non solo quantità precipitazione, Ma E il rapporto tra la loro dimensione e l'evaporazione. Vengono chiamate aree in cui l'evaporazione supera le precipitazioni annuali arido(secco, arido). IN zone umide (bagnate). le piante ricevono acqua sufficiente.

Le piante terrestri superiori che conducono uno stile di vita attaccato, in misura maggiore degli animali, dipendono dalla fornitura di substrato e aria con umidità. Esistono tre gruppi principali di piante:

Igrofite- piante di habitat eccessivamente umidi con elevata umidità dell'aria e del suolo. Le igrofite più tipiche sono le piante erbacee ed epifite delle foreste pluviali tropicali e degli strati inferiori delle foreste umide in diverse zone climatiche. che sono piante coltivate.

xerofite- piante di habitat aridi che possono tollerare la siccità prolungata pur rimanendo fisiologicamente attive. Si tratta di piante di deserti, steppe secche, savane, zone subtropicali secche, dune di sabbia e pendii secchi e molto riscaldati.

Il gruppo delle xerofite comprende succulente- piante con foglie o fusti succulenti e carnosi contenenti tessuto acquifero molto sviluppato. Esistono succulente a foglia (agavi, aloe, giovani, sedum) e a stelo, in cui le foglie sono ridotte, e le parti fuori terra sono rappresentate da fusti carnosi (cactus, alcune asclepiade, scivoli, ecc.).

Le piante grasse sono limitate principalmente alle zone aride dell'America Centrale, del Sud Africa e del Mediterraneo.

Mesofiti occupano una posizione intermedia tra igrofite e xerofite. Sono comuni nelle aree moderatamente umide con condizioni moderatamente calde e una discreta quantità di nutrimento minerale. I mesofiti comprendono piante di prati, foreste erbacee, alberi decidui e arbusti provenienti da aree con clima moderatamente umido, nonché la maggior parte delle piante coltivate e delle erbe infestanti. I mesofiti sono caratterizzati da un'elevata plasticità ecologica, che consente loro di adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali.

Adattamento degli animali al regime idrico. I metodi per regolare il bilancio idrico negli animali sono più diversi che nelle piante. Possono essere suddivisi in comportamentali, morfologici e fisiologici.

Tra gli adattamenti comportamentali includere la ricerca di specchi d'acqua, la scelta degli habitat, lo scavo di buche, ecc. Nelle buche, l'umidità dell'aria si avvicina al 100%, il che riduce l'evaporazione attraverso il tegumento e risparmia umidità nel corpo.

Verso metodi morfologici di mantenimento normale equilibrio idrico includere formazioni che promuovono la ritenzione idrica nel corpo; questi sono i gusci dei molluschi terrestri, l'assenza di ghiandole cutanee e la cheratinizzazione del tegumento dei rettili, la cuticola chitinizzata degli insetti, ecc.

Adattamenti fisiologici per la regolazione del metabolismo dell'acqua possono essere divisi in tre gruppi:

1) la capacità di un certo numero di specie di formare acqua metabolica e di accontentarsi dell'umidità fornita dal cibo (molti insetti, piccoli roditori del deserto);

Fattori ambientali, loro influenza sugli organismi

La temperatura, gli elementi fisico-chimici e biologici dell'habitat che hanno un effetto costante o periodico, diretto o indiretto su organismi e popolazioni sono chiamati fattori ambientali.

I fattori ambientali sono suddivisi come segue:

Abiotico: temperatura e condizioni climatiche, umidità, composizione chimica dell'atmosfera, suolo, acqua, illuminazione, caratteristiche del rilievo;

Biotico: organismi viventi e prodotti diretti della loro attività vitale;

Antropico: l'uomo e i prodotti diretti delle sue attività economiche e di altro tipo.

Principali fattori abiotici

1. Radiazione solare: i raggi ultravioletti sono dannosi per l'organismo. La parte visibile dello spettro fornisce la fotosintesi. I raggi infrarossi aumentano la temperatura dell'ambiente e del corpo degli organismi.

2. La temperatura influisce sulla velocità delle reazioni metaboliche. Gli animali con temperatura corporea costante sono detti omeotermi, mentre quelli con temperatura corporea variabile sono detti poichilotermici.

3. L'umidità è caratterizzata dalla quantità di acqua nell'habitat e all'interno del corpo. Gli adattamenti degli animali sono associati all'ottenimento di acqua, all'immagazzinamento del grasso come fonte di acqua durante l'ossidazione e al passaggio al letargo nel caldo. Le piante sviluppano apparati radicali, la cuticola sulle foglie si ispessisce, l'area della lamina fogliare diminuisce e le foglie si riducono.

4. Il clima è un insieme di fattori caratterizzati da periodicità stagionale e giornaliera, determinata dalla rotazione della Terra attorno al Sole e al proprio asse. Gli adattamenti degli animali si esprimono nella transizione al letargo nella stagione fredda, nel torpore negli organismi poichilotermici. Nelle piante gli adattamenti sono associati al passaggio allo stato dormiente (estivo o invernale). Con grandi perdite d'acqua, un numero di organismi cade in uno stato di animazione sospesa, un rallentamento massimo dei processi metabolici.

5. Ritmi biologici: fluttuazioni periodiche nell'intensità dell'azione dei fattori. I bioritmi quotidiani determinano le reazioni esterne ed interne degli organismi al cambiamento del giorno e della notte

Gli organismi si adattano (si adattano) all'influenza di determinati fattori attraverso il processo di selezione naturale. Le loro capacità adattative sono determinate dalla norma di reazione in relazione a ciascuno dei fattori, entrambi costantemente operanti e fluttuanti nei loro valori. Ad esempio, la durata delle ore diurne in una particolare regione è costante, ma la temperatura e l’umidità possono variare entro limiti abbastanza ampi.

I fattori ambientali sono caratterizzati dall'intensità dell'azione, dal valore ottimale (ottimale), dai valori massimo e minimo entro i quali è possibile la vita di un particolare organismo. Questi parametri sono diversi per i rappresentanti di specie diverse.

La deviazione dall'ottimale di qualsiasi fattore, ad esempio una diminuzione della quantità di cibo, può restringere i limiti di resistenza di uccelli o mammiferi in relazione a una diminuzione della temperatura dell'aria.

Un fattore il cui valore è attualmente pari o superiore ai limiti di sopportazione è chiamato limitante.

Gli organismi che possono esistere all'interno di un'ampia gamma di fluttuazioni di fattori sono chiamati euribionti. Ad esempio, gli organismi che vivono nei climi continentali tollerano ampie fluttuazioni di temperatura. Tali organismi hanno solitamente ampie aree di distribuzione.

Intensità del fattore minimo ottimale massimo

Riso. 23. L'effetto dei fattori ambientali sugli organismi viventi: A - schema generale; B - diagramma per animali a sangue caldo e a sangue freddo

Principali fattori biotici

Gli organismi della stessa specie entrano in rapporti di natura diversa sia tra loro che con rappresentanti di altre specie. Queste relazioni sono quindi suddivise in intraspecifiche e interspecifiche.

Le relazioni intraspecifiche si manifestano nella competizione intraspecifica per il cibo, il riparo, le femmine, nonché nelle caratteristiche comportamentali e nella gerarchia delle relazioni tra i membri della popolazione.

Relazioni interspecie:

Il mutualismo è una forma di relazione simbiotica reciprocamente vantaggiosa tra due popolazioni di specie diverse;

Il commensalismo è una forma di simbiosi in cui la relazione è vantaggiosa principalmente per una delle due specie che convivono (pesci pilota e squali);

La predazione è una relazione in cui gli individui di una specie uccidono e mangiano individui di un'altra specie.

I fattori antropogenici sono associati alle attività umane, sotto l'influenza delle quali l'ambiente cambia e si forma. L'attività umana si estende a quasi tutta la biosfera: l'estrazione mineraria, lo sviluppo delle risorse idriche, lo sviluppo dell'aviazione e dell'astronautica influenzano lo stato della biosfera. Di conseguenza, nella biosfera si verificano processi distruttivi, tra cui l'inquinamento dell'acqua, l '"effetto serra" associato ad un aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera, disturbi dello strato di ozono, "piogge acide", ecc.

Biogeocenosi

La biogeocenosi è un insieme di popolazioni di specie diverse che vivono insieme e interagiscono tra loro e con la natura inanimata, formando un sistema complesso e autoregolante in condizioni ambientali relativamente omogenee. Il termine è stato introdotto da V.N. Sukachev.

La composizione della biogeocenosi comprende: biotopo (parte non vivente dell'ambiente) e biocenosi (tutti i tipi di organismi che popolano il biotopo).

L'insieme delle piante che vivono in una determinata biogeocenosi è solitamente chiamato fitocenosi, l'insieme degli animali - zoocenosi, l'insieme dei microrganismi - microrobocenosi.

Caratteristiche della biogeocenosi:

La biogeocenosi ha confini naturali;

Nella biogeocenosi tutti i fattori ambientali interagiscono;

Ogni biogeocenosi è caratterizzata da una certa circolazione di sostanze ed energia;

La biogeocenosi è relativamente stabile nel tempo ed è capace di autoregolazione e autosviluppo in caso di cambiamenti unidirezionali del biotopo. Il cambiamento delle biocenosi è chiamato successione.

Struttura della biogeocenosi:

Produttori - piante che producono sostanze organiche attraverso il processo di fotosintesi;

I consumatori sono consumatori di materia organica finita;

I decompositori - batteri, funghi e animali che si nutrono di carogne e letame - distruggono le sostanze organiche, convertendole in sostanze inorganiche.

I componenti elencati della biogeocenosi costituiscono livelli trofici associati allo scambio e al trasferimento di nutrienti ed energia.

Organismi di diversi livelli trofici formano catene alimentari in cui sostanze ed energia vengono trasferite gradualmente da un livello all'altro. Ad ogni livello trofico viene utilizzato il 5-10% dell'energia della biomassa in ingresso.

Le catene alimentari sono solitamente costituite da 3-5 anelli, ad esempio: piante-mucca-uomo; piante-coccinella-cincia-falco; piante-mosca-rana-serpente-aquila.

La massa di ciascun anello successivo della catena alimentare diminuisce di circa 10 volte. Questa regola è chiamata la regola della piramide ecologica. I rapporti tra i costi energetici possono riflettersi in piramidi di numeri, biomassa, energia.

Le biocenosi artificiali create da persone coinvolte nell'agricoltura sono chiamate agrocenosi. Sono altamente produttivi, ma non hanno capacità di autoregolamentazione e stabilità, poiché dipendono dall'attenzione umana nei loro confronti.

Biosfera

Esistono due definizioni di biosfera.

1. La biosfera è la parte popolata dell'involucro geologico della Terra.

2. La biosfera è una parte del guscio geologico della Terra, le cui proprietà sono determinate dall'attività degli organismi viventi.

La seconda definizione copre uno spazio più ampio: del resto l'ossigeno atmosferico formatosi a seguito della fotosintesi è distribuito in tutta l'atmosfera ed è presente dove non sono presenti organismi viventi.

La biosfera, secondo la prima definizione, è costituita dalla litosfera, dall'idrosfera e dagli strati inferiori dell'atmosfera: la troposfera. I limiti della biosfera sono delimitati dallo schermo dell'ozono, il cui limite superiore si trova ad un'altitudine di 20 km e il limite inferiore ad una profondità di circa 4 km.

La biosfera, secondo la seconda definizione, comprende l'intera atmosfera.

La dottrina della biosfera e delle sue funzioni è stata sviluppata dall'accademico V.I. Vernadsky.

La biosfera è l'area di distribuzione della vita sulla Terra, compresa la materia vivente (sostanza che fa parte degli organismi viventi). Una sostanza bioinerte è una sostanza che non fa parte degli organismi viventi, ma si forma a causa della loro attività (suolo, acque naturali, aria).

La materia vivente, che costituisce meno dello 0,001% della massa della biosfera, è la parte più attiva della biosfera.

Nella biosfera avviene una costante migrazione di sostanze di origine sia biogenica che abiogenica, nelle quali gli organismi viventi svolgono un ruolo importante. Il ciclo delle sostanze determina la stabilità della biosfera.

La principale fonte di energia per sostenere la vita nella biosfera è il Sole. La sua energia viene convertita nell'energia dei composti organici a seguito di processi fotosintetici che si verificano negli organismi fototrofici. L'energia si accumula nei legami chimici dei composti organici che servono da cibo per erbivori e carnivori. Le sostanze alimentari organiche vengono decomposte durante il metabolismo ed escrete dal corpo. I resti escreti o morti vengono a loro volta decomposti da batteri, funghi e altri organismi. I composti e gli elementi chimici risultanti sono coinvolti nel ciclo delle sostanze.

La biosfera necessita di un afflusso costante di energia esterna, poiché tutta l'energia chimica viene convertita in energia termica.

Funzioni della biosfera:

Gas: rilascio e assorbimento di ossigeno e anidride carbonica, riduzione dell'azoto;

Concentrazione - accumulo da parte di organismi di elementi chimici dispersi nell'ambiente esterno;

Redox - ossidazione e riduzione delle sostanze durante la fotosintesi e il metabolismo energetico;

Biochimico: realizzato nel processo del metabolismo.

Energia - legata all'uso e alla trasformazione dell'energia.

Di conseguenza, l’evoluzione biologica e quella geologica avvengono simultaneamente e sono strettamente correlate. L'evoluzione geochimica avviene sotto l'influenza dell'evoluzione biologica.

La massa di tutta la materia vivente nella biosfera è la sua biomassa, pari a circa 2,4-1012 tonnellate.

Gli organismi che popolano la terra costituiscono il 99,87% della biomassa totale, la biomassa oceanica - 0,13%. La quantità di biomassa aumenta dai poli all'equatore. La biomassa (B) è caratterizzata da:

a) produttività - l'aumento della sostanza per unità di superficie (P);

b) tasso di riproduzione - il rapporto tra produzione e biomassa per unità di tempo (P/B).

Le più produttive sono le foreste tropicali e subtropicali.

La parte della biosfera influenzata dall'attività umana attiva è chiamata noosfera, la sfera della mente umana. Il termine implica una ragionevole influenza umana sulla biosfera nell’era moderna del progresso scientifico e tecnologico. Tuttavia, molto spesso questa influenza è dannosa per la biosfera, che a sua volta è dannosa per l’umanità.

La circolazione di sostanze ed energia nella biosfera è determinata dall'attività vitale degli organismi ed è una condizione necessaria per la loro esistenza. I cicli non sono chiusi, quindi gli elementi chimici si accumulano nell'ambiente esterno e negli organismi.

Il carbonio viene assorbito dalle piante durante la fotosintesi e rilasciato dagli organismi durante la respirazione. Si accumula anche nell'ambiente sotto forma di combustibili fossili e negli organismi sotto forma di riserve di sostanze organiche.

L'azoto viene convertito in sali di ammonio e nitrati a seguito dell'attività dei batteri nitrificanti e fissatori dell'azoto. Quindi, dopo che i composti dell'azoto sono stati utilizzati dagli organismi e denitrificati dai decompositori, l'azoto viene restituito all'atmosfera. Lo zolfo si presenta sotto forma di solfuri e zolfo libero nelle rocce sedimentarie marine e nel suolo. Trasformandosi in solfati a seguito dell'ossidazione da parte dei batteri dello zolfo, viene incluso nei tessuti vegetali, quindi, insieme ai resti dei loro composti organici, viene esposto ai decompositori anaerobici. L'idrogeno solforato formatosi a seguito della loro attività viene nuovamente ossidato dai batteri solforati.

Il fosforo si trova nei fosfati presenti nelle rocce, nei sedimenti di acqua dolce e oceanica e nel suolo. Come risultato dell'erosione, i fosfati vengono eliminati e in un ambiente acido diventano solubili con la formazione di acido fosforico, che viene assorbito dalle piante. Nei tessuti animali, il fosforo fa parte degli acidi nucleici e delle ossa. In seguito alla decomposizione dei restanti composti organici da parte dei decompositori, ritorna nuovamente al suolo e poi alle piante.