Environmentální faktory prostředí. Příklad adaptace lidí a zvířat na okolní svět. Fyziologické úpravy: příklady Morfologické úpravy: příklady
(Zpracováno z učebnice biologie ročník 10 § 19. Toto téma lze vyučovat v 9. ročníku z biologie § 53 (Biotické souvislosti v přírodě), v 6. ročníku při studiu tématu (Přírodní společenstva. Biogeocenóza) a v 7. ročníku (Vzájemné vztahy živočichů v přírodě) autorské učebnice I. N. Ponomareva, Ekologie, ročníky 10-11, N. M. Černova.
Účel lekce : Studujte společný život druhů v biocenóze .
Cíle lekce:
- Studovat typy vazeb u kohabitujících druhů v biogeocenóze;
- Zvažte koadaptaci a další příklady adaptací vyvinutých v populaci druhů v souvislosti s existencí ve společenství s jinými blízkými druhy v procesu evoluce.
- Práce s termíny.
Plán lekce:
1) Tvorba koadaptací a jejich příklady.
2. Vzájemné adaptace v biogeocenóze.
3. Koevoluční souvislosti v biogeocenóze.
4. Typy biocenotických vazeb.
1. Typy vazeb a závislostí v biogeocenóze.
Prezentace.(Snímek 5) Všechna spojení a závislosti v biogeocenóze se provádějí ve formě interakce jejích specifických druhů. Tyto vztahy mezi druhy se vyvíjely po dlouhé období historického vývoje ekosystémů. V důsledku toho se vytvořily druhy žijící společně vzájemně se přizpůsobující vlastnosti(společná adaptace). Například, pro křížové opylení květů začala rostlina produkovat nektar, který sama nepotřebovala, ale právě díky nektaru květiny navštěvuje hmyz (včely, motýli, čmeláci) a některá zvířata. Při sběru nektaru přenášejí pyl z jedné květiny na druhou.
(Snímek 6) Existují také příklady, kdy se ropuchy, žáby a jiní obojživelníci za pomoci jedovatého nebo pálivého hlenu vylučovaného kůží zachrání před sežráním predátory, protože tito dobře rozeznají jedovaté obyvatele a vyhýbají se jim. varovné zbarvení.
(Snímek 7) Někteří obyvatelé biocenózy si vyvinuli způsob obrany, jako je imitace barvy a tvaru těla, popř. mimikry. Prostřednictvím mimikry se nejedovaté druhy podobají barvou a tvarem jedovatým. Vyvinutý zvyk predátorů obcházet jedovaté druhy se ukázal jako užitečný pro napodobené jedince nejedovatých druhů.
(Snímek 8) Přestrojení– napodobující podobnost nechráněných druhů hmyzu s environmentálními objekty a rostlinami: motýl se složenými křídly, podobný listu (1); babočka paví (2) a jestřábník velkooký (3), kteří mají na křídlech vzor podobný zvířecím očím; trnovník, navenek připomínající velikostí a tvarem rostlinný trn (4)
(Snímek 9) Ochranné zbarvení nebo kamufláž vyvinuté u druhů, které žijí otevřeně a mohou být přístupné nepřátelům. Toto zbarvení činí organismy méně nápadnými na pozadí okolní oblasti. Ochranný tvar housenky (připomínající větvičku) ji chrání před nepřáteli. U volně hnízdících ptáků (tetřev, tetřívek, tetřev aj.) je samice sedící na hnízdě téměř k nerozeznání od okolního pozadí. Varovné (hrozivé) zbarvení. Druhy mají často jasné, zapamatovatelné barvy. Když ptáček jednou zkusil ochutnat nejedlou berušku nebo žahavou vosu, bude si jejich zářivou barvu pamatovat do konce života.
Mimikry. Na skluzavce se šváb hodně podobá berušce, která je nejedlá; vpravo - moucha čmelák napodobuje hliněného čmeláka.
(Snímek 10) Adaptace je výsledkem působení evolučních faktorů. V důsledku působení přirozeného výběru jsou zachováni jedinci s vlastnostmi užitečnými pro jejich prosperitu. Tyto znaky určují dobro, ale ne absolutní zdatnost organismů na podmínky, ve kterých žijí.
Změna barvy. Příroda obdařila některá zvířata schopností měnit barvu při přechodu z jednoho barevného prostředí do druhého. Tato vlastnost slouží jako spolehlivá ochrana zvířete, protože je v jakémkoli prostředí nepostřehnutelná. Pipefish, pipits a blennies se okamžitě maskují: v zóně červených řas zčervenají a mezi zelenými řasami zezelenají. Stromoví ještěři, chameleoni a sépie se okamžitě maskují pod půdou jakékoli barvy a opakují ten nejmazanější vzor mořského dna.
Záchrana za letu. V boji za zachování života používají některá zvířata techniky, které jsou pro zástupce jejich třídy zcela neobvyklé. Létající ryby prchající před pronásledováním roztahují ve vzduchu své obrovské prsní a u některých druhů i břišní ploutve a kloužou po vodě. Klínové břicho mává prsními ploutvemi a letí až 5 metrů. Létající dračí ještěrka má falešná žebra s kožní membránou, která je narovnává, tvoří zdání dvou širokých půlkruhových křídel a klouže až 30 metrů. Stromoví hadi zplošťují svá těla, roztahují žebra a napadají břicha. Poté, co dali svému tělu plochý tvar v případě nebezpečí, letí na jiný strom nebo sklouznou k zemi.
(Snímek 11) Zastrašující póza. Mnoho zvířat, která nemají dostatečnou sílu k odrazu nepřítele, se ho snaží zastrašit různými děsivými pózami. Například ještěrka ušatá roztáhne nohy, otevře tlamu až na doraz a protáhne příušní záhyby, které se naplní krví a vytvoří dojem obrovské tlamy. Ještě děsivějšího efektu dosahuje ještěrka řasená, která najednou jako deštník otevře na krku pestrobarevnou blánu kůže. Některé druhy hmyzu si vyvinuly zastrašující postoj, aby je zastrašily. Housenka velkého motýla harpyje náhle zvedne přední část těla a zvedne své dlouhé pohyblivé „ocasy“. Původní obranná technika je autotomie- schopnost okamžitě odhodit určitou část těla v okamžiku nervového podráždění. Když například útočník chytne ještěrku za ocas, nechá ji nepříteli a uteče. K sebemrzačení dochází u některých druhů hmyzu (kobylky, paličák). Když jsou v nebezpečí, některé druhy Galaturie vyhazují své vnitřnosti, aby je mohl sníst nepřítel. Odříznuté orgány, končetiny, ocasy a chapadla se kroutí a přitahují pozornost útočníka (rak, krabi), díky tomu se zvířeti podaří uniknout.
(Snímek 12) Přenosné přístřešky. Některé druhy zvířat si pro svou bezpečnost staví nebo upravují různé přenosné úkryty. Krab poustevník má měkké břicho, nechráněné tvrdým obalem, je ukryto v prázdné krunýři plže, kterou nosí neustále s sebou. Larvy chrostíků si staví domečky ze zrnek písku nebo z lastur, housenka motýla vakovlka staví dům z částeček rostlin, krabi dorippe si na záda kladou chlopeň lastury a běhají s ní po dně a kryjí se jí jako štít. Spolehliví obránci. Někdy zvířata pro svou vlastní bezpečnost používají ochranné vlastnosti jiných zvířat. Krab poustevník si na skořápku položí sasanku, která má bodavá chapadla. Některé ryby se před svými nepřáteli schovávají v jedovatých chapadlech mořských sasanek. Ostré jedovaté jehly ježovek-diadémů mohou posloužit jako spolehlivá ochrana háčkovitých ryb a ježovek.
2. Vzájemné adaptace v biogeocenóze.
(Snímek 13) Vzájemné adaptace v biogeocenóze. Metody přitahování opylovačů a jejich ochrany před nepřáteli jsou metody adaptace vyvinuté v populacích druhů v souvislosti s jejich existencí ve společenství s jinými blízkými druhy. Adaptivní vlastnosti se přitom objevují nejen u rostlin, ale i u živočišných opylovačů (nektar, stavba květu, ústní aparát atd.).
Vzájemné adaptace vzniklé v podmínkách biogeocenóz poskytují větší stabilitu existence interagujících populací a druhů.
(Snímek 14) Distribuce plodů a semen pomocí zvířat. Mravenci rozšiřují semena rostliny Ivan-da-Marya. Tato rostlina má bílá podlouhlá semena ve tvaru připomínající zámotky mravenců a mravenci je tahají do mraveniště a pak stejná semena, ale ztmavlá a zralá, se při sklizni vyhodí jako nepotřebná.
(Snímek 15) Různé druhy ptáků (sojka, louskáček) a savců (čipmunk, veverka) uchovávají semena na zimu. Nesnězená semena klíčí na jaře.
3. Koevoluční souvislosti v biogeocenóze.
(Snímek 16) Koevoluční souvislosti v biogeocenóze. Všechny adaptivní vlastnosti druhů, odrážející jejich biocenotické vazby, vznikly ve společenstvu v procesu dlouhé evoluce a za pomoci přirozeného výběru.
(Snímek 17) Vývoj koadaptací probíhá pouze na populační úrovni v procesu společné evoluce druhů.
(Snímek 18) Opačně orientované koadaptace. Společná evoluce (koevoluce) troficky příbuzných populací vede pomocí přirozeného výběru k rozvoji opačně zaměřených koadaptací u organismů, které poskytují potravu, a organismů, které tuto potravu konzumují. Koevolucí, trofickými a biocenotickými vazbami byly založeny ekologické niky v biogeocenózách, formách života, určitém způsobu života a aktivity během dne nebo ročního období atd.
4. Typy biocenotických vazeb.
(Snímek 19) Typy biotických vztahů. V důsledku koevoluce některé druhy při interakci s jinými druhy prospívají, zatímco jiné jsou poškozovány. Označíme-li užitek znaménkem (+), škodu – (-) a indiferentní účinek – (0). Na schématu vidíme různé biotické souvislosti v biogeocenóze.
(Snímek 20) Vzájemně výhodná spojení (+ +) (symbióza). Obligatorní (obligátní) vzájemné vztahy se nazývají symbióza. Například lišejníky jsou soužitím řas a hub. Mezi kloboučkovými houbami a vyššími rostlinami se vytvářejí stabilní symbiotické vztahy. Hyfy hřibu hřibu pevně proplétají tenké kořínky bříz. Houba rozkládá a transportuje některé pro břízu nedostupné půdní látky ke kořenům břízy, čímž zlepšuje minerální výživu. Houba podporuje lepší vstřebávání fosforu, dusíku a vody rostlinou. Hřib produkuje řadu vitamínů a dalších účinných látek. Bříza je pro houbu jediným zdrojem organických látek. Stromy by nemohly růst ve velmi chudých půdách bez houbových partnerů.
Na schématu vidíme různé biotické souvislosti v biogeocenóze.
(Snímek 21) Vzájemně výhodná spojení (+ +) (mutualismus). Sasanka a krab poustevník. Sasanky jsou soustředná zvířata, která vedou sedavý způsob života, přichycují se k zemi, kamenům a prázdným schránkám měkkýšů. V těchto skořápkách nacházejí útočiště krabi poustevníci. Raci, kteří se pohybují po dně, nosí na krunýři i mořské sasanky. To jí dává příležitost setkat se s více partnery v oblasti potravy a chovu. Tato blízkost je příznivá i pro rakovinu. Před predátory ji chrání žahavé buňky sasanky. Část kořisti mořské sasanky, paralyzovaná žahavými buňkami, putuje k rakům. Symbióza- jedná se o blízké, užitečné soužití určitých, specifických typů. Mutualismus je jakýkoli vzájemně prospěšný vztah mezi druhy.
(Snímek 22) Prospěšné vazby (+ -) mezi rostlinami a býložravci. Krávu pasoucí se na louce nebo slona v savaně nikdo nenazve dravcem, ale typ jejich vztahu k rostlinám odpovídá interakci „predátor-kořist“. Tato interakce se nazývá býložravost. Býložravci rostliny zpravidla neničí úplně, ale požírají jejich jednotlivé části.
(Snímek 23) Užitečné spojení (+ -) Mezi kořistí a predátorem. Každý organismus žije obklopen jinými organismy a neustále mezi nimi vstupuje do různých vztahů. Mezi hlavními typy biotických vztahů je nejznámější predace. Interakce predátor-kořist je přímé potravní spojení mezi organismy, jehož výsledky jsou pro jednoho jedince negativní a pro jiného pozitivní. Pro úspěšný lov musí mít dravci odpovídající vlastnosti: dobrý čich a zrak. Sova má speciální peří, díky kterému je její let tichý. Predátor potřebuje ostré drápy, zuby nebo zobák.
(Snímek 24)Výhodná spojení (+ -). Komár. Komár sající krev svou oběť nezabije, ale spotřebuje pouze část její krve. Dá se tento typ vztahu nazvat dravým? Zřejmě ano. Vztah mezi komárem a jeho kořistí je v mnohém podobný tomu, co pozorujeme u býložravců a rostlin. Koneckonců, vztahy „predátor-kořist“ jsou přímým potravinovým spojením mezi organismy, v nichž jeden jedinec získává výhody a druhý trpí nepříjemnostmi.
(Snímek 28) Prospěšné-neutrální spojení (+ 0) komenzalismus: volné zatížení. V přírodě často existují takové vztahy mezi druhy, kdy jeden z nich poskytuje druhému potravu nebo úkryt, ale sám z toho nepoškozuje ani nemá prospěch. Tento typ biotického vztahu se nazývá komenzalismus nebo freeloading. Na Dálném severu slouží polární lišky jako komenzální lední medvědi.
(Snímek 29) Prospěšné-neutrální spojení (+ 0) komenzalismus: nájem. Krmivo pro lepkavé ryby jsou zbytky jídla majitele. Pro žraloky přitom tato forma vztahu nemá ani pozitivní, ani negativní význam. Připevňují se pomocí přísavek k tělům žraloků a pohybují se s nimi po oceánu.
(Snímek 30) Vzájemně škodlivé vztahy (– -) Mezidruhová konkurence Ke konkurenci dochází, když dvě nebo více populací využívají stejný vzácný zdroj. Například supi a šakali na afrických savanách mohou soutěžit o zbytky potravy od velkých predátorů. V soutěži často nevyhrává ten nejsilnější, ale ten nejzdatnější.
(Snímek 31) Vzájemně škodlivé vztahy (– -) Vnitrodruhová konkurenceČím podobnější jsou potřeby dvou jednotlivců pro určitý zdroj, kterého je nedostatek, tím silnější je mezi nimi konkurence. Proto bude konkurence mezi jedinci stejného druhu (vnitrodruhová) výraznější než mezi jedinci různých druhů (mezidruhová). V některých letech se antilopy savany intenzivně rozmnožují a dosahují obrovské hustoty. Nespočetná stáda těchto zvířat sežerou a pošlapou téměř všechnu trávu. Pokud se antilopám nepodaří najít nové pastviny, většina z nich zemře hlady.
(Snímek 32) Vzájemně škodlivé vztahy (– -) Mezidruhová konkurence. Jakákoli konkurence, včetně mezidruhové, není pro organismy prospěšná. Proto je to jeden z důvodů diferenciace, respektive divergence druhů. Během dlouhodobé evoluce se druhy „vzdálí“ od vzájemné konkurence. Vznikají ekologické niky.
(Snímek 33) Vzájemně škodlivá spojení (– -) Antagonismus– vztahy, ve kterých přítomnost jednoho druhu vylučuje přítomnost jiného druhu.
(Snímek 34) Vzájemně škodlivé vztahy (– -) Agresivita– aktivně objasňovat vztahy mezi druhy.
(Snímek 35) Neutrální škodlivá spojení (0 -) Amensalismus.Smrkový les. Všechny světlomilné rostliny spadající do stínu velkých stromů pociťují nedostatek světla, což vede ke zhoršení jejich stavu. Pro samotný strom je takové sousedství obvykle lhostejné.
(Snímek 36) Neutralismus(0 0) V ekosystémech se vždy vyskytují druhy, které žijí na stejném území, ale nejsou spolu přímo příbuzné.
5. Práce s pojmy: koadaptace, mimika, ochranné a varovné zbarvení, autotomie, symbióza, mutualismus, kompenzační…. atd
Literatura
- I. N. Ponomareva a další Biologie. Stupeň 10. M. Ventana-Graf. 2008 (§ 19).
- D.K. Beljajev. Obecná biologie. M. Osvěta. 2004
- I. N. Ponomareva a další Základy obecné biologie. 9. třída. M. Ventana-Graf. 2006 (§ 53).
- V.A.Vronský. Ekologie. Slovník-příručka. Phoenix. 1997
- N. M. Černovová. Základy ekologie 10-11 ročník. Drop obecný. 2001
- I.A. Žigarev. Ekologie. Elektronická vizuální pomůcka pro sérii „World of Biology“. M. 2008
Grandiózní vynálezy lidské mysli nepřestávají udivovat, fantazii se meze nekladou. Ale to, co příroda vytvořila po mnoho staletí, předčí ty nejkreativnější nápady a plány. Příroda vytvořila více než jeden a půl milionu druhů živých jedinců, z nichž každý je individuální a jedinečný svými formami, fyziologií a přizpůsobivostí životu. Příklady adaptace organismů na neustále se měnící životní podmínky na planetě jsou příklady moudrosti tvůrce a neustálým zdrojem problémů, které musí biologové řešit.
Adaptace znamená přizpůsobivost nebo návyk. Jde o proces postupné degenerace fyziologických, morfologických nebo psychologických funkcí tvora ve změněném prostředí. Změnám podléhají jak jednotlivci, tak celé populace.
Pozoruhodným příkladem přímé i nepřímé adaptace je přežití flóry a fauny v zóně zvýšené radiace v okolí jaderné elektrárny Černobyl. Přímá adaptabilita je charakteristická pro ty jedince, kterým se podařilo přežít, zvyknout si a začít se rozmnožovat, někteří zkoušku nepřežili a zemřeli (nepřímá adaptace).
Jelikož se podmínky existence na Zemi neustále mění, jsou i procesy evoluce a adaptace v živé přírodě nepřetržitým procesem.
Nedávným příkladem adaptace je změna biotopu kolonie zelených mexických papoušků aratinga. Nedávno změnili své obvyklé stanoviště a usadili se v samotném ústí sopky Masaya, v prostředí neustále nasyceném vysoce koncentrovaným sirným plynem. Vědci zatím neposkytli vysvětlení tohoto jevu.
Typy adaptace
Změna v celé formě existence organismu je funkční adaptace. Příkladem adaptace, kdy změna podmínek vede k vzájemnému přizpůsobení živých organismů sobě, je korelativní přizpůsobení nebo koadaptace.
Adaptace může být pasivní, kdy funkce nebo struktura subjektu nastávají bez jeho účasti, nebo aktivní, kdy vědomě mění své návyky tak, aby odpovídaly prostředí (příklady adaptace lidí na přírodní podmínky nebo společnost). Jsou případy, kdy si subjekt přizpůsobuje prostředí tak, aby vyhovovalo jeho potřebám – jde o objektivní přizpůsobení.
Biologové rozdělují typy adaptace podle tří kritérií:
- Morfologické.
- Fyziologický.
- Behaviorální nebo psychologické.
Příklady adaptace zvířat nebo rostlin v jejich čisté formě jsou vzácné, většina případů adaptace na nové podmínky se vyskytuje u smíšených druhů.
Morfologické úpravy: příklady
Morfologické změny jsou změny tvaru těla, jednotlivých orgánů nebo celé stavby živého organismu, ke kterým došlo během procesu evoluce.
Níže jsou uvedeny morfologické úpravy, příklady ze světa zvířat a rostlin, které považujeme za samozřejmost:
- Degenerace listů na trny u kaktusů a jiných rostlin suchých oblastí.
- Želví krunýř.
- Zjednodušené tvary těla obyvatel nádrží.
Fyziologické adaptace: příklady
Fyziologická adaptace je změna v řadě chemických procesů probíhajících uvnitř těla.
- Uvolňování silného zápachu květinami k přilákání hmyzu přispívá k prachu.
- Stav pozastavené animace, do kterého jsou schopny vstoupit jednoduché organismy, jim umožňuje udržovat životně důležitou aktivitu po mnoha letech. Nejstarší bakterie schopné reprodukce jsou staré 250 let.
- Hromadění podkožního tuku, který se přeměňuje na vodu, u velbloudů.
Behaviorální (psychologické) adaptace
Příklady lidské adaptace souvisejí spíše s psychologickým faktorem. Charakteristiky chování jsou společné pro floru a faunu. V procesu evoluce tak změny teplotních podmínek způsobují, že se některá zvířata ukládají k zimnímu spánku, ptáci odlétají na jih, aby se na jaře vrátili, stromy shazovaly listy a zpomalovaly pohyb mízy. Instinkt vybrat si nejvhodnějšího partnera pro plození pohání chování zvířat v období páření. Některé severské žáby a želvy během zimy úplně zmrznou a rozmrznou a ožijí, když se počasí oteplí.
Faktory vyvolávající potřebu změny
Jakýkoli adaptační proces je reakcí na faktory prostředí, které vedou ke změně prostředí. Takové faktory se dělí na biotické, abiotické a antropogenní.
Biotické faktory jsou vzájemné ovlivňování živých organismů, kdy např. vymizí jeden druh, který slouží jako potrava jinému.
Abiotické faktory jsou změny v okolní neživé přírodě, kdy se mění klima, složení půdy, zásoba vody a cykly sluneční aktivity. Fyziologické adaptace, příklady vlivu abiotických faktorů - rovníkové ryby, které mohou dýchat ve vodě i na souši. Dobře se přizpůsobili podmínkám, kde je vysychání řek běžným jevem.
Antropogenní faktory jsou vliv lidské činnosti, který mění prostředí.
Přizpůsobení prostředí
- Osvětlení. U rostlin se jedná o samostatné skupiny, které se liší potřebou slunečního záření. Světlomilné heliofyty dobře žijí na otevřených prostranstvích. Na rozdíl od nich jsou sciofyty: rostliny lesních houštin, které se cítí dobře na zastíněných místech. Mezi zvířaty jsou i jedinci, kteří jsou stvořeni pro aktivní životní styl v noci nebo v podzemí.
- Teplota vzduchu. V průměru se pro všechny živé věci, včetně člověka, považuje za optimální teplotní prostředí od 0 do 50 o C. Život však existuje téměř ve všech klimatických oblastech Země.
Kontrastní příklady adaptace na abnormální teploty jsou popsány níže.
Arktické ryby nemrznou díky produkci unikátního nemrznoucího proteinu v krvi, který zabraňuje zamrzání krve.
Nejjednodušší mikroorganismy byly nalezeny v hydrotermálních průduchech, kde teplota vody přesahuje stupně varu.
Hydrofytní rostliny, tedy ty, které žijí ve vodě nebo v její blízkosti, odumírají i při nepatrné ztrátě vlhkosti. Xerofyty jsou naopak přizpůsobeny k životu v suchých oblastech a hynou při vysoké vlhkosti. Mezi živočichy si příroda také zapracovala na přizpůsobení se vodnímu i nevodnímu prostředí.
Lidská adaptace
Schopnost člověka přizpůsobit se je skutečně obrovská. Tajemství lidského myšlení není zdaleka zcela odhaleno a tajemství adaptačních schopností lidí zůstane pro vědce ještě dlouho záhadným tématem. Nadřazenost Homo sapiens nad ostatními živými bytostmi spočívá ve schopnosti vědomě měnit své chování tak, aby vyhovovalo nárokům prostředí nebo naopak okolního světa, aby vyhovovalo jejich potřebám.
Flexibilita lidského chování se projevuje každý den. Pokud zadáte úkol: „uveďte příklady adaptace lidí“, většina si v těchto vzácných případech začne vzpomínat na výjimečné případy přežití a za nových okolností je to pro člověka typické každý den. Vyzkoušíme si nové prostředí při narození, ve školce, škole, v kolektivu nebo při stěhování do jiné země. Právě tento stav přijímání nových vjemů tělem se nazývá stres. Stres je psychologický faktor, ale přesto se pod jeho vlivem mění řada fyziologických funkcí. V případě, že člověk přijme nové prostředí jako pro sebe pozitivní, stane se nový stav návykovým, jinak hrozí, že se stres protáhne a povede k řadě závažných onemocnění.
Lidské copingové mechanismy
Existují tři typy lidské adaptace:
- Fyziologický. Nejjednoduššími příklady jsou aklimatizace a přizpůsobení se změnám v časových pásmech nebo každodenních pracovních vzorcích. V procesu evoluce se vytvořily různé typy lidí v závislosti na územním místě bydliště. Arktické, alpské, kontinentální, pouštní, rovníkové typy se výrazně liší ve fyziologických ukazatelích.
- Psychologická adaptace. Jde o schopnost člověka najít okamžiky porozumění s lidmi různých psychotypů, v zemi s jinou úrovní mentality. Homo sapiens mají tendenci měnit své zavedené stereotypy pod vlivem nových informací, zvláštních příležitostí a stresu.
- Sociální adaptace. Typ závislosti, která je vlastní pouze lidem.
Všechny adaptivní typy spolu úzce souvisejí, každá změna v obvyklé existenci zpravidla vyvolává u člověka potřebu sociální a psychologické adaptace. Pod jejich vlivem vstupují do hry mechanismy fyziologických změn, které se také přizpůsobují novým podmínkám.
Tato mobilizace všech tělesných reakcí se nazývá adaptační syndrom. Objevují se nové reakce těla v reakci na náhlé změny prostředí. V první fázi – úzkosti – dochází ke změně fyziologických funkcí, ke změnám ve fungování metabolismu a systémů. Dále se aktivují ochranné funkce a orgány (včetně mozku) a začnou zapínat své ochranné funkce a skryté schopnosti. Třetí fáze adaptace závisí na individuálních vlastnostech: člověk se buď zapojí do nového života a vrátí se do normálu (v medicíně dochází v tomto období k zotavení), nebo tělo nepřijme stres a důsledky nabývají negativní podoby.
Jevy lidského těla
Člověk má v přírodě vlastní obrovskou rezervu bezpečnosti, která se v každodenním životě využívá jen v malé míře. Projevuje se v extrémních situacích a je vnímán jako zázrak. Ve skutečnosti je zázrak v nás. Příklad adaptace: schopnost lidí přizpůsobit se běžnému životu po odstranění významné části jejich vnitřních orgánů.
Přirozená vrozená imunita po celý život může být posilována řadou faktorů nebo naopak oslabena nesprávným životním stylem. Závislost na zlozvycích je bohužel také rozdíl mezi lidmi a jinými živými organismy.
Historie znalostí o životním prostředí sahá mnoho staletí zpět. Již primitivní lidé potřebovali mít určité znalosti o rostlinách a zvířatech, jejich způsobu života, vztazích mezi sebou a s prostředím. V rámci všeobecného rozvoje přírodních věd docházelo i ke kumulaci poznatků, které dnes patří do oblasti věd o životním prostředí. Ekologie se jako samostatná disciplína objevila v 19. století.
Termín Ekologie (z řeckého eko - dům, logos - vyučování) zavedl do vědy německý biolog Ernest Haeckel.
V roce 1866 ve své práci „Obecná morfologie organismů“ napsal, že se jedná o „...souhrn znalostí souvisejících s ekonomií přírody: studium celého souboru vztahů mezi živočichem a jeho prostředím, obojí organických. a anorganické, a především její přátelské či nepřátelské vztahy s těmi živočichy a rostlinami, s nimiž přímo či nepřímo přichází do styku.“ Tato definice klasifikuje ekologii jako biologickou vědu. Na počátku 20. stol. formování systematického přístupu a rozvoj nauky o biosféře, což je rozsáhlá oblast poznání, zahrnující mnoho vědních oblastí jak přírodního, tak humanitárního cyklu, včetně obecné ekologie, vedly k rozšíření ekosystémových názorů v ekologii. Hlavním předmětem studia v ekologii se stal ekosystém.
Ekosystém je soubor živých organismů, které interagují mezi sebou a se svým prostředím prostřednictvím výměny hmoty, energie a informací takovým způsobem, že tento jediný systém zůstává stabilní po dlouhou dobu.
Stále se zvyšující vliv člověka na životní prostředí si vynutil znovu rozšířit hranice znalostí o životním prostředí. V druhé polovině 20. stol. Vědeckotechnický pokrok s sebou nese řadu problémů, které získaly globální status, a tak se v oblasti ekologie dostaly do popředí otázky srovnávací analýzy přírodních a umělých systémů a hledání cest jejich harmonického soužití a rozvoje. jasně vyplynulo.
V souladu s tím se struktura environmentální vědy diferencovala a stala se složitější. Nyní jej lze reprezentovat jako čtyři hlavní obory, dále rozdělené: Bioekologie, geoekologie, ekologie člověka, aplikovaná ekologie.
Ekologii tedy můžeme definovat jako vědu o obecných zákonitostech fungování ekosystémů různých řádů, soubor vědeckých a praktických otázek vztahu člověka a přírody.
2. Faktory prostředí, jejich klasifikace, typy působení na organismy
Každý organismus v přírodě zažívá vliv široké škály složek životního prostředí. Jakékoli vlastnosti nebo složky prostředí, které ovlivňují organismy, se nazývají faktory prostředí.
Klasifikace faktorů prostředí. Faktory prostředí (ekologické faktory) jsou rozmanité, mají různou povahu a specifické působení. Rozlišují se tyto skupiny environmentálních faktorů:
1. Abiotické (faktory neživé přírody):
a) klimatické - světelné podmínky, teplotní poměry apod.;
b) edafické (místní) - zásobení vodou, půdní typ, terén;
c) orografické - vzdušné (větrné) a vodní proudy.
2. Biotické faktory jsou všechny formy vzájemného vlivu živých organismů:
Rostliny Rostliny. Rostliny Zvířata. Rostliny Houby. Rostliny Mikroorganismy. Zvířata Zvířata. Zvířata Houby. Zvířata Mikroorganismy. Houby Houby. Houby Mikroorganismy. Mikroorganismy Mikroorganismy.
3. Antropogenní faktory jsou všechny formy činnosti lidské společnosti, které vedou ke změnám biotopů jiných druhů nebo přímo ovlivňují jejich životy. Vliv této skupiny environmentálních faktorů rok od roku rychle roste.
Typy vlivu faktorů prostředí na organismy. Faktory prostředí mají různé dopady na živé organismy. Mohou to být:
Stimuly, které přispívají ke vzniku adaptivních fyziologických a biochemických změn (hibernace, fotoperiodismus);
Omezovače, které mění geografické rozšíření organismů z důvodu nemožnosti existence v daných podmínkách;
Modifikátory, které způsobují morfologické a anatomické změny v organismech;
Signály indikující změny jiných faktorů prostředí.
Obecné vzorce působení faktorů prostředí:
Vzhledem k extrémní rozmanitosti faktorů prostředí na něj různé druhy organismů, prožívající svůj vliv, reagují různě, lze však identifikovat řadu obecných zákonitostí (vzorců) působení faktorů prostředí. Podívejme se na některé z nich.
1. Zákon optima
2. Zákon ekologické individuality druhů
3. Zákon omezujícího (limitujícího) faktoru
4. Zákon nejednoznačného jednání
3. Vzorce působení faktorů prostředí na organismy
1) Optimální pravidlo. Pro ekosystém, organismus nebo jeho určitou fázi
vývoj existuje rozmezí nejpříznivější hodnoty faktoru. Kde
faktory jsou příznivé, hustota osídlení je maximální. 2) Tolerance.
Tyto vlastnosti závisí na prostředí, ve kterém organismy žijí. Pokud ona
stabilní svým způsobem
vaše, má větší šanci pro organismy na přežití.
3) Pravidlo vzájemného působení faktorů. Některé faktory mohou zvýšit popř
zmírnit vliv dalších faktorů.
4) Pravidlo omezujících faktorů. Faktor, který je nedostatečný resp
nadbytek negativně ovlivňuje organismy a omezuje možnost projevu. síla
působení dalších faktorů. 5) Fotoperiodismus. Pod fotoperiodismem
pochopit reakci těla na délku dne. Reakce na změny světla.
6) Přizpůsobení se rytmu přírodních jevů. Adaptace na denní a
sezónní rytmy, slapové jevy, rytmy sluneční aktivity,
měsíční fáze a další jevy, které se s přísnou frekvencí opakují.
Ek. valence (plasticita) - schopnost org. přizpůsobit se zast. environmentální faktory životní prostředí.
Zákonitosti působení faktorů prostředí na živé organismy.
Faktory prostředí a jejich klasifikace. Všechny organismy jsou potenciálně schopné neomezené reprodukce a šíření: i druhy, které vedou připoutaný životní styl, mají alespoň jednu vývojovou fázi, ve které jsou schopny aktivního nebo pasivního šíření. Zároveň se však druhové složení organismů žijících v různých klimatických zónách nemíchá: každý z nich je charakterizován určitým souborem druhů zvířat, rostlin a hub. Vysvětluje se to omezením nadměrného rozmnožování a šíření organismů určitými geografickými bariérami (moře, pohoří, pouště atd.), klimatickými faktory (teplota, vlhkost atd.), jakož i vztahy mezi jednotlivými druhy.
Podle charakteru a charakteristiky působení se faktory prostředí dělí na abiotické, biotické a antropogenní (antropické).
Abiotické faktory jsou složky a vlastnosti neživé přírody, které přímo nebo nepřímo ovlivňují jednotlivé organismy a jejich skupiny (teplota, světlo, vlhkost, plynné složení vzduchu, tlak, složení solí vody atd.).
Samostatnou skupinu environmentálních faktorů tvoří různé formy lidské ekonomické činnosti, které mění stav biotopu různých druhů živých bytostí, včetně člověka samotného (antropogenní faktory). Za relativně krátkou dobu existence člověka jako biologického druhu jeho aktivity radikálně změnily vzhled naší planety a tento dopad na přírodu se každým rokem zvyšuje. Intenzita působení některých faktorů prostředí může zůstat relativně stabilní po dlouhá historická období vývoje biosféry (například sluneční záření, gravitace, slané složení mořské vody, plynné složení atmosféry atd.). Většina z nich má proměnlivou intenzitu (teplota, vlhkost atd.). Stupeň variability každého environmentálního faktoru závisí na vlastnostech stanoviště organismů. Například teplota na povrchu půdy se může výrazně lišit v závislosti na roční nebo denní době, počasí atd., zatímco v nádržích v hloubkách více než několik metrů nejsou téměř žádné teplotní rozdíly.
Změny faktorů prostředí mohou být:
Periodické, v závislosti na denní době, roční době, poloze Měsíce vůči Zemi atd.;
Neperiodické, například sopečné erupce, zemětřesení, hurikány atd.;
Zaměřuje se na významná historická období, například změny zemského klimatu spojené s přerozdělením poměru pevninských ploch a světového oceánu.
Každý z živých organismů se neustále přizpůsobuje celému komplexu faktorů prostředí, tedy stanovišti, regulujícímu životní procesy v souladu se změnami těchto faktorů. Biotop je soubor podmínek, ve kterých žijí určití jedinci, populace nebo seskupení organismů.
Vzorce vlivu faktorů prostředí na živé organismy. Navzdory skutečnosti, že faktory životního prostředí jsou velmi rozmanité a odlišné povahy, jsou zaznamenány některé vzorce jejich vlivu na živé organismy, stejně jako reakce organismů na působení těchto faktorů. Adaptace organismů na podmínky prostředí se nazývají adaptace. Jsou produkovány na všech úrovních organizace živé hmoty: od molekulárních po biogeocenotické. Adaptace nejsou konstantní, protože se v průběhu historického vývoje jednotlivých druhů mění v závislosti na změnách intenzity faktorů prostředí. Každý typ organismu je přizpůsoben určitým životním podmínkám zvláštním způsobem: neexistují dva blízké druhy, které by si byly podobné ve svých adaptacích (pravidlo ekologické individuality). Krtek (série hmyzožravých) a krtonožka (série Hlodavci) jsou tedy přizpůsobeni k existenci v půdě. Ale krtek hloubí chodby pomocí předních končetin a krtek rýpe řezáky a vyhazuje hlínu hlavou.
Dobrá adaptace organismů na určitý faktor neznamená stejnou adaptaci na ostatní (pravidlo relativní nezávislosti adaptace). Například lišejníky, které se mohou usazovat na substrátech chudých na organickou hmotu (jako je hornina) a odolávat suchým obdobím, jsou velmi citlivé na znečištění ovzduší.
Existuje také zákon optima: každý faktor má pozitivní vliv na tělo pouze v určitých mezích. Intenzita vlivu faktoru prostředí příznivá pro organismy určitého typu se nazývá optimální zóna. Čím více se intenzita působení určitého faktoru prostředí v jednom či druhém směru odchyluje od optimálního, tím výraznější bude jeho inhibiční účinek na organismy (zóna pesima). Intenzita vlivu environmentálního faktoru, kvůli kterému je existence organismů nemožná, se nazývá horní a dolní hranice únosnosti (kritické body maxima a minima). Vzdálenost mezi mezemi únosnosti určuje ekologickou valenci určitého druhu vzhledem ke konkrétnímu faktoru. Environmentální valence je tedy rozsah intenzity vlivu environmentálního faktoru, ve kterém je možná existence určitého druhu.
Široká ekologická valence jedinců určitého druhu vzhledem ke konkrétnímu environmentálnímu faktoru se označuje předponou „eur-“. Polární lišky jsou tedy klasifikovány jako eurytermní zvířata, protože dokážou odolat značným teplotním výkyvům (do 80°C). Někteří bezobratlí (houby, hadci, ostnokožci) patří k eurybatherním organismům, a proto se z pobřežní zóny usazují do velkých hloubek, snášejících výrazné kolísání tlaku. Druhy, které mohou žít v širokém spektru kolísání různých faktorů prostředí, se nazývají eurybiontnyma Úzká ekologická valence, tedy neschopnost odolávat významným změnám určitého faktoru prostředí, se označuje předponou „stenotermní“ (například stenotermní , stenobiontny atd.).
Optimum a limity odolnosti těla vůči určitému faktoru závisí na intenzitě působení ostatních. Například v suchém a bezvětrném počasí snáze odolává nízkým teplotám. Optimum a meze odolnosti organismů ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se tedy mohou posunout určitým směrem v závislosti na síle a v jaké kombinaci působí další faktory (fenomén interakce faktorů prostředí).
Vzájemná kompenzace životně důležitých faktorů prostředí má ale určité meze a žádnou nelze nahradit jinými: překročí-li intenzita působení alespoň jednoho faktoru meze únosnosti, znemožní se existence druhu i přes optimální intenzitu akce ostatních. Nedostatek vlhkosti tedy brzdí proces fotosyntézy i při optimálním osvětlení a koncentraci CO2 v atmosféře.
Faktor, jehož intenzita působení přesahuje meze únosnosti, se nazývá limitující. Limitující faktory určují území rozšíření druhu (oblast). Například šíření mnoha živočišných druhů na sever brání nedostatek tepla a světla a na jih podobný nedostatek vláhy.
Přítomnost a prosperita určitého druhu v daném biotopu je tedy dána jeho interakcí s celou řadou faktorů prostředí. Nedostatečná nebo přílišná intenzita působení některého z nich znemožňuje prosperitu a samotnou existenci jednotlivých druhů.
Faktory prostředí jsou jakékoli složky prostředí, které ovlivňují živé organismy a jejich skupiny; dělí se na abiotické (složky neživé přírody), biotické (různé formy interakce mezi organismy) a antropogenní (různé formy hospodářské činnosti člověka).
Adaptace organismů na podmínky prostředí se nazývají adaptace.
Každý faktor prostředí má pouze určité meze pozitivního vlivu na organismy (zákon optima). Hranice intenzity působení činitele, při které se existence organismů stává nemožnou, se nazývají horní a dolní hranice únosnosti.
Optimum a limity odolnosti organismů ve vztahu k jakémukoli faktoru prostředí se mohou v určitém směru měnit v závislosti na intenzitě a v jaké kombinaci působí další faktory prostředí (fenomén interakce faktorů prostředí). Jejich vzájemná kompenzace je ale omezená: ani jeden životně důležitý faktor nelze nahradit jinými. Environmentální faktor, který přesahuje meze únosnosti, se nazývá limitující, určuje areál rozšíření určitého druhu.
ekologická plasticita organismů
Ekologická plasticita organismů (ekologická valence) je míra adaptability druhu na změny faktorů prostředí. Vyjadřuje se rozsahem hodnot faktorů prostředí, ve kterém si daný druh udržuje normální životní aktivitu. Čím širší je rozsah, tím větší je plasticita prostředí.
Druhy, které mohou existovat s malými odchylkami faktoru od optima, se nazývají vysoce specializované a druhy, které snesou významné změny faktoru, se nazývají široce adaptované.
Plasticitu prostředí lze uvažovat jak ve vztahu k jedinému faktoru, tak ve vztahu ke komplexu faktorů prostředí. Schopnost druhů tolerovat významné změny v určitých faktorech je označena odpovídajícím termínem s předponou „každý“:
Eurytermní (plast na teplotu)
Eurygolinaceae (slanost vody)
Euryfotický (plast na světlo)
Eurygygric (plast vůči vlhkosti)
Euryoikum (plast k přirozenému prostředí)
Euryfágní (plast do potravy).
Druhy přizpůsobené mírným změnám tohoto faktoru se označují termínem s předponou „steno“. Tyto předpony se používají k vyjádření relativního stupně tolerance (např. u stenothermního druhu jsou ekologické teplotní optimum a pesimum blízko u sebe).
Druhy, které mají širokou ekologickou plasticitu ve vztahu ke komplexu faktorů prostředí, jsou eurybionti; druhy s nízkou individuální adaptabilitou jsou stenobionti. Eurybiontismus a isthenobiontismus charakterizují různé typy adaptace organismů na přežití. Pokud se eurybionti vyvíjejí dlouhou dobu v dobrých podmínkách, pak mohou ztratit ekologickou plasticitu a rozvíjet vlastnosti stenobiontů. Druhy, které existují s výrazným kolísáním faktoru, získávají zvýšenou ekologickou plasticitu a stávají se eurybionty.
Například ve vodním prostředí je více stenobiontů, protože jeho vlastnosti jsou relativně stabilní a amplitudy fluktuací jednotlivých faktorů jsou malé. V dynamičtějším prostředí vzduch-země převažují eurybionti. Teplokrevní živočichové mají širší ekologickou valenci než studenokrevní živočichové. Mladé a staré organismy mají tendenci vyžadovat jednotnější podmínky prostředí.
Eurybionti jsou rozšířeni a stenobiontita zužuje jejich rozsahy; v některých případech však stenobionti díky své vysoké specializaci vlastní rozsáhlá území. Například rybožravý orel je typickým stenofágem, ale ve vztahu k dalším faktorům prostředí je to eurybiont. Při hledání potřebné potravy je pták schopen létat na velké vzdálenosti, takže zabírá značný rozsah.
Plasticita je schopnost organismu existovat v určitém rozsahu hodnot faktorů prostředí. Plasticita je určena reakční normou.
Podle stupně plasticity ve vztahu k jednotlivým faktorům se všechny typy dělí do tří skupin:
Stenotopy jsou druhy, které mohou existovat v úzkém rozmezí hodnot environmentálních faktorů. Například většina rostlin vlhkých rovníkových lesů.
Eurytopy jsou široce flexibilní druhy schopné kolonizovat různá stanoviště, například všechny kosmopolitní druhy.
Mezotopy zaujímají střední polohu mezi stenotopy a eurytopy.
Je třeba připomenout, že druh může být například podle jednoho faktoru stenotopický a podle jiného eurytopický a naopak. Například člověk je eurytop ve vztahu k teplotě vzduchu, ale stenotop z hlediska obsahu kyslíku v něm.
Faktory prostředí je komplex podmínek prostředí ovlivňujících živé organismy. Rozlišovat neživé faktory— abiotické (klimatické, edafické, orografické, hydrografické, chemické, pyrogenní), faktory divoké zvěře— biotické (fytogenní a zoogenní) a antropogenní faktory (dopad lidské činnosti). Mezi limitující faktory patří jakékoli faktory, které omezují růst a vývoj organismů. Adaptace organismu na jeho prostředí se nazývá adaptace. Vnější vzhled organismu, který odráží jeho přizpůsobivost podmínkám prostředí, se nazývá forma života.
Pojem environmentálních faktorů, jejich klasifikace
Jednotlivé složky prostředí, které působí na živé organismy, na které reagují adaptačními reakcemi (adaptacemi), nazýváme faktory prostředí, neboli ekologické faktory. Jinými slovy, komplex podmínek prostředí ovlivňujících život organismů se nazývá environmentální faktory prostředí.
Všechny faktory prostředí jsou rozděleny do skupin:
1. zahrnují složky a jevy neživé přírody, které přímo nebo nepřímo ovlivňují živé organismy. Mezi mnoha abiotickými faktory hraje hlavní roli:
- klimatický(sluneční záření, světelný a světelný režim, teplota, vlhkost, srážky, vítr, atmosférický tlak atd.);
- edafický(mechanická struktura a chemické složení půdy, vlhkostní kapacita, vodní, vzdušné a tepelné poměry půdy, kyselost, vlhkost, složení plynů, hladina podzemní vody atd.);
- orografický(reliéf, expozice svahu, strmost svahu, převýšení, nadmořská výška);
- hydrografický(průhlednost vody, tekutost, průtok, teplota, kyselost, složení plynu, obsah minerálních a organických látek atd.);
- chemikálie(plynové složení atmosféry, slané složení vody);
- pyrogenní(vystavení ohni).
2. - souhrn vztahů mezi živými organismy, jakož i jejich vzájemné vlivy na stanoviště. Vliv biotických faktorů může být nejen přímý, ale i nepřímý, vyjádřený v úpravě abiotických faktorů (například změny složení půdy, mikroklima pod zápojem lesa apod.). Mezi biotické faktory patří:
- fytogenní(vliv rostlin na sebe a na prostředí);
- zoogenní(vliv zvířat na sebe a na prostředí).
3. odrážejí intenzivní vliv člověka (přímo) nebo lidských činností (nepřímo) na životní prostředí a živé organismy. Mezi takové faktory patří všechny formy lidské činnosti a lidské společnosti, které vedou ke změnám v přírodě jako stanovišti pro jiné druhy a přímo ovlivňují jejich životy. Každý živý organismus je ovlivňován neživou přírodou, organismy jiných druhů včetně člověka a má zase vliv na každou z těchto složek.
Vliv antropogenních faktorů v přírodě může být buď vědomý, náhodný, nebo nevědomý. Člověk, orající panenskou a ladem ležící půdu, vytváří zemědělskou půdu, množí vysoce produktivní a nemocem odolné formy, některé druhy rozšiřuje a jiné ničí. Tyto vlivy (vědomé) jsou často negativní, např. bezmyšlenkovité přesídlení mnoha zvířat, rostlin, mikroorganismů, predátorská likvidace řady druhů, znečištění životního prostředí atp.
Biotické faktory prostředí se projevují prostřednictvím vztahů organismů patřících do stejného společenství. V přírodě je mnoho druhů úzce propojeno a jejich vzájemné vztahy jakožto složky životního prostředí mohou být extrémně složité. Pokud jde o vazby mezi komunitou a okolním anorganickým prostředím, jsou vždy obousměrné, vzájemné. Povaha lesa tedy závisí na odpovídajícím typu půdy, ale půda samotná vzniká z velké části vlivem lesa. Podobně teplotu, vlhkost a světlo v lese určuje vegetace, ale převládající klimatické podmínky zase ovlivňují společenstvo organismů žijících v lese.
Vliv faktorů prostředí na organismus
Vliv prostředí je organismy vnímán prostřednictvím faktorů prostředí tzv životního prostředí. Je třeba poznamenat, že environmentální faktor je pouze měnící se prvek prostředí, způsobující v organismech, když se znovu změní, adaptivní ekologické a fyziologické reakce, které jsou dědičně fixovány v procesu evoluce. Dělí se na abiotické, biotické a antropogenní (obr. 1).
Pojmenovávají celý soubor faktorů v anorganickém prostředí, které ovlivňují život a rozšíření živočichů a rostlin. Mezi nimi jsou: fyzikální, chemické a edafické.
Fyzikální faktory - ty, jejichž zdrojem je fyzikální stav nebo jev (mechanický, vlnový atd.). Například teplota.
Chemické faktory- ty, které pocházejí z chemického složení prostředí. Například slanost vody, obsah kyslíku atd.
Edafické (neboli půdní) faktory jsou souborem chemických, fyzikálních a mechanických vlastností půd a hornin, které ovlivňují jak organismy, pro které jsou biotopem, tak kořenový systém rostlin. Například vliv živin, vlhkosti, struktury půdy, obsahu humusu atp. na růst a vývoj rostlin.
Rýže. 1. Schéma vlivu biotopu (prostředí) na organismus
— faktory lidské činnosti ovlivňující přírodní prostředí (hydrosféra, eroze půdy, ničení lesů atd.).
Limitující (limitující) faktory prostředí Jedná se o faktory, které omezují vývoj organismů z důvodu nedostatku nebo přebytku živin oproti potřebě (optimální obsah).
Při pěstování rostlin při různých teplotách tedy bude bod, ve kterém dojde k maximálnímu růstu optimální. Nazývá se celý teplotní rozsah, od minima po maximum, při kterém je ještě možný růst rozsah stability (vytrvalost), nebo tolerance. Body, které to omezují, tzn. maximální a minimální teploty vhodné pro život jsou limity stability. Mezi optimální zónou a limity stability, jak se k nim blíží, rostlina zažívá rostoucí stres, tzn. mluvíme o tom o stresových zónách nebo zónách útlaku, v rozsahu stability (obr. 2). Jak se pohybujete po stupnici od optima dále dolů a nahoru, stres nejen zesiluje, ale při dosažení hranic odolnosti těla nastává jeho smrt.
Rýže. 2. Závislost působení faktoru prostředí na jeho intenzitě
Pro každý druh rostliny nebo živočicha tedy existuje optimum, stresové zóny a limity stability (nebo odolnosti) ve vztahu ke každému environmentálnímu faktoru. Když je faktor blízko hranic únosnosti, může organismus existovat většinou jen krátkou dobu. V užším okruhu podmínek je možná dlouhodobá existence a růst jedinců. V ještě užším rozsahu dochází k rozmnožování a druh může existovat neomezeně dlouho. Typicky, někde uprostřed rozsahu odolnosti jsou podmínky, které jsou nejpříznivější pro život, růst a reprodukci. Tyto podmínky se nazývají optimální, ve kterých jsou jedinci daného druhu nejvíce fit, tzn. zanechat největší počet potomků. V praxi je obtížné takové stavy identifikovat, takže optimum je obvykle určeno jednotlivými vitálními znaky (rychlost růstu, přežití atd.).
Přizpůsobování spočívá v přizpůsobení těla podmínkám prostředí.
Schopnost adaptace je jednou z hlavních vlastností života vůbec, zajišťující možnost jeho existence, schopnost organismů přežít a rozmnožovat se. Adaptace se projevují na různých úrovních – od biochemie buněk a chování jednotlivých organismů až po strukturu a fungování společenstev a ekologických systémů. Všechny adaptace organismů na existenci v různých podmínkách byly vyvinuty historicky. Výsledkem bylo vytvoření seskupení rostlin a zvířat specifických pro každou zeměpisnou oblast.
Adaptace mohou být morfologické, kdy se mění struktura organismu, dokud nevznikne nový druh, a fyziologický, kdy dochází ke změnám ve fungování těla. S morfologickými adaptacemi úzce souvisí adaptivní zbarvení živočichů, schopnost jej měnit v závislosti na světle (platýs, chameleon aj.).
Široce známými příklady fyziologické adaptace jsou zimní hibernace zvířat, sezónní migrace ptáků.
Pro organismy jsou velmi důležité behaviorální adaptace. Například instinktivní chování určuje činnost hmyzu a nižších obratlovců: ryb, obojživelníků, plazů, ptáků atd. Toto chování je geneticky naprogramováno a zděděno (vrozené chování). Patří sem: způsob budování hnízda u ptáků, páření, výchova potomků atd.
Existuje také získaný příkaz, který jedinec obdrží v průběhu svého života. Vzdělání(nebo učení se) - hlavní způsob přenosu získaného chování z jedné generace na druhou.
Schopnost jedince řídit své kognitivní schopnosti přežít nečekané změny ve svém prostředí je inteligence. Role učení a inteligence v chování se zvyšuje se zlepšováním nervového systému – nárůstem mozkové kůry. Pro lidi je to určující mechanismus evoluce. Schopnost druhů přizpůsobit se určitému rozsahu environmentálních faktorů je označena pojmem ekologická mystika druhu.
Kombinovaný účinek faktorů prostředí na tělo
Faktory prostředí obvykle nepůsobí jeden po druhém, ale komplexně. Účinek jednoho faktoru závisí na síle vlivu ostatních. Kombinace různých faktorů má znatelný vliv na optimální životní podmínky organismu (viz obr. 2). Působení jednoho faktoru nenahrazuje působení jiného. Při komplexním vlivu prostředí však lze často pozorovat „substituční efekt“, který se projevuje podobností výsledků vlivu různých faktorů. Světlo tedy nelze nahradit přebytkem tepla nebo nadbytkem oxidu uhličitého, ale ovlivněním teplotních změn je možné zastavit například fotosyntézu rostlin.
Při komplexním působení prostředí je vliv různých faktorů na organismy nestejný. Lze je rozdělit na hlavní, doprovodné a vedlejší. Hlavní faktory jsou různé pro různé organismy, i když žijí na stejném místě. Roli vedoucího faktoru v různých fázích života organismu může hrát ten či onen prvek prostředí. Například v životě mnoha kulturních rostlin, jako jsou obiloviny, je hlavním faktorem v období klíčení teplota, v období rašení a květu - vlhkost půdy a během období zrání - množství živin a vlhkost vzduchu. Role vedoucího faktoru se může v různých obdobích roku měnit.
Vedoucí faktor může být odlišný pro stejný druh žijící v různých fyzických a geografických podmínkách.
Pojem vedoucích faktorů by neměl být zaměňován s pojmem. Faktor, jehož úroveň se z kvalitativního nebo kvantitativního hlediska (nedostatek nebo přebytek) blíží limitům odolnosti daného organismu, nazývané omezující. Působení limitujícího faktoru se projeví i v případě, kdy jsou ostatní faktory prostředí příznivé nebo dokonce optimální. Jako limitující faktory mohou působit jak vedoucí, tak sekundární faktory prostředí.
Koncept limitujících faktorů zavedl v roce 1840 chemik 10. Liebig. Při studiu vlivu obsahu různých chemických prvků v půdě na růst rostlin formuloval princip: „Látka nacházející se v minimu kontroluje výnos a určuje velikost a stabilitu posledně jmenovaného v průběhu času. Tento princip je známý jako Liebigův zákon minima.
Limitujícím faktorem může být nejen nedostatek, jak upozornil Liebig, ale také nadbytek faktorů, jako je například teplo, světlo a voda. Jak bylo uvedeno dříve, organismy se vyznačují ekologickými minimy a maximy. Rozsah mezi těmito dvěma hodnotami se obvykle nazývá meze stability nebo tolerance.
Obecně složitost vlivu faktorů prostředí na organismus odráží zákon tolerance V. Shelforda: nepřítomnost či nemožnost blahobytu je dána nedostatkem nebo naopak přebytkem některého z řady faktorů, tzv. jehož hladina se může blížit limitům tolerovaným daným organismem (1913). Tyto dvě meze se nazývají meze tolerance.
Byly provedeny četné studie o „ekologii tolerance“, díky nimž byly známy limity existence mnoha rostlin a zvířat. Takovým příkladem je vliv látek znečišťujících ovzduší na lidský organismus (obr. 3).
Rýže. 3. Vliv látek znečišťujících ovzduší na lidský organismus. Max - maximální vitální aktivita; Dodatečná - přípustná životně důležitá činnost; Opt je optimální (neovlivňující životní činnost) koncentrace škodlivé látky; MPC je maximální přípustná koncentrace látky, která významně nemění životně důležitou aktivitu; Roky - smrtelná koncentrace
Koncentrace ovlivňujícího faktoru (škodlivé látky) na Obr. 5.2 je označeno symbolem C. Při hodnotách koncentrace C = C let člověk zemře, ale při výrazně nižších hodnotách C = C MPC dojde k nevratným změnám v jeho těle. V důsledku toho je rozsah tolerance přesně omezen hodnotou C MPC = C limit. Proto musí být Cmax stanovena experimentálně pro každou znečišťující látku nebo jakoukoli škodlivou chemickou sloučeninu a její Cmax nesmí být překročena ve specifickém prostředí (životním prostředí).
Při ochraně životního prostředí je to důležité horní hranice odporu těla na škodlivé látky.
Skutečná koncentrace znečišťující látky C aktuální by tedy neměla překročit C maximální přípustnou koncentraci (C fact ≤ C maximální přípustná hodnota = C lim).
Hodnota konceptu limitujících faktorů (Clim) je v tom, že dává ekologovi výchozí bod při studiu složitých situací. Pokud je organismus charakterizován širokým rozsahem tolerance vůči faktoru, který je relativně konstantní, a je přítomen v prostředí v mírném množství, pak je nepravděpodobné, že by takový faktor byl omezující. Naopak, pokud je známo, že určitý organismus má úzký rozsah tolerance k nějakému variabilnímu faktoru, pak je to právě tento faktor, který si zaslouží pečlivé prostudování, protože může být limitující.
V procesu evoluce se pod vlivem přirozeného výběru, který vybírá formy, které nejlépe vyhovují místním podmínkám, koncentrují v populaci navzájem si podobní jedinci, kteří se vyznačují určitou uniformitou svých fenotypových vlastností. Není náhodou, že při studiu populací člověka zarazí podobnost vzhledu jejich jedinců – velikostí, barvou a dalšími vlastnostmi. Ještě důležitější je ale to, že ve stejném typu životních podmínek charakteristických pro danou populaci se u zvířat vyvíjejí homogenní skupinové reakce na vnější vlivy. Přítomnost takových reakcí je nesmírně důležitá pro zachování integrity populace. Pokud by totiž její jednotliví členové na stejné podněty reagovali odlišně, pak by přirozeně v populaci dominovaly nikoli dostředivé, ale odstředivé tendence. Díky skupinovým odpovědím populace funguje jako jeden celek. Výše uvedené samozřejmě neznamená, že se tím v populaci eliminuje variabilita prostředí. I nadále hraje svou velmi důležitou roli, zejména v dynamických prostředích.
Ve světě zvířat a rostlin existuje velké množství různých zařízení, které usnadňují kontakty mezi jednotlivci. S. A. Severtsov v roce 1951 navrhl nazývat takové vzájemné adaptace v rámci druhu kongruencemi, na rozdíl od koadaptací - adaptací mezi druhy. Kongruence jsou charakteristické pro všechny druhy, a tedy i populace druhů. Díky nim je zachována celistvost druhu i jednotlivých populací. Mimořádně důležité jsou tedy vlastnosti morfologie, ekologie a chování, které zajišťují setkání pohlaví, úspěšné páření, reprodukci a výchovu potomků. Jedná se o komplex základních adaptací, které zajišťují pokračování druhu v nekonečné řadě generací. Zde hraje pohlavní selekce, kterou studoval Darwin, kolosální roli, na níž závisí nejen úspěšné setkání pohlaví, ale především páření nejlepších zástupců daného druhu, díky čemuž je životaschopnost obou druh a jednotlivé populace se nejen zachovají, ale i posílí.
Jako příklad tohoto druhu kongruence studoval S. A. Severtsov strukturu paroží různých druhů jelenů a dalších artiodaktylů. Přesvědčivě ukázal, že tato na první pohled impozantní zbraň má konstrukci, která minimalizuje její nebezpečí pro ostatní samce stejného druhu a dává jejich střetům v období páření převážně turnajový charakter, který však nezbavuje stejné rohy obranného významu (obr. 72).
Rýže. 72. Bojový samec jelena lesního (po: Severtsov, 1951).
Mezi nejvýznamnější projevy skupinového života zvířat patří populační dynamika. Záleží na komplexu různých faktorů včetně biogeocenologických. Proto bude celý tento složitý problém rozebrán dále, v kapitole věnované biogeocenologii. Zde se zaměříme na některé jeho populační aspekty, protože mají prvořadý význam pro udržení populační homeostázy a slouží jako jasný příklad skupinové adaptace.
Ještě relativně nedávno spatřovali zoologové příčiny populačních výkyvů především v vlivu různých vnějších faktorů prostředí (klimatických, biotických aj.) na reprodukci a mortalitu zvířat. V 50.–60. letech experimentální a terénní studie mnoha druhů bezobratlých a obratlovců až po savce včetně savců odhalily hluboký vliv vnitropopulačních regulačních mechanismů na jejich plodnost. Jasným příkladem toho jsou přesvědčivé pokusy A. Nicholsona s mouchou mrchožroutovou (Lucilia cuprina), které ukázaly
že ani za optimálních podmínek existence (zejména výživy) v laboratorní populaci larev a dospělců tohoto hmyzu nedochází k kontinuálnímu růstu nebo stabilnímu stavu počtu, ale jsou pozorovány cyklické výkyvy (obr. 73). Není pochyb o tom, že tyto výkyvy nejsou způsobeny ničím jiným než výše zmíněnými regulačními mechanismy, které fungují v závislosti na hustotě obyvatelstva. Když se nadměrně zvýší, „hromadný efekt“ začne ovlivňovat stav zvířat, který na rozdíl od „skupinového efektu“ působí negativně, podněcuje soutěživost a dokonce kanibalismus (obr. 74), tedy požírání jedinců patřících k stejné druhy nebo dokonce populace, až po jejich vlastní potomstvo.
Rýže. 73. Kolísání počtu mušek zelených (ale: Dazho, 1975).
1 - dospělá populace; 2 - počet snesených vajec za den.
Rýže. 74. Závislost kanibalismu malého moučného červa ve vztahu k jeho vajíčkům na hustotě populace (po: Dazho, 1975).
V některých případech, zejména při chovu laboratorních zvířat, je kanibalismus patologický. To jsou častá fakta pojídání králíků, potkaních mláďat a křečků dospělými zvířaty – jejich rodiči, což je důsledek nesprávné péče a krmení. Je zřejmé, že podobné situace mohou nastat i v přírodních podmínkách.
Kanibalismus není neobvyklý v chovech dravých zvířat a ptáků, zejména v hladových letech a s nerovnoměrným vývojem jednotlivých mláďat a mláďat (obr. 75). Nejslabší z nich jsou obvykle zničeni silnějšími a někdy i rodiči, což má adaptační význam pro populaci jako celek a umožňuje přežít nejživotaschopnějším jedincům.
Rýže. 75. Nerovnoměrný vývoj mláďat v jednom vrhu puštíka ušavého. Fotografie
Masivní konzumace mláďat v letech jejich velké úrody je známá u ryb - podustva, tresky obecné, tresky šafránové aj. Ve výživě japonských makrel v období tření, ale pouze při vysokém počtu, hrají důležitou roli vlastní jikry. role.
U řady druhů bezobratlých a obratlovců je kanibalismus nejen běžným jevem, ale hraje důležitou roli v jejich existenci a vede ke vzniku zvláštních adaptací. Kanibalismus je tedy charakteristický pro housenky zimních armádních červů. Je neutralizován tím, že motýli kladou vajíčka jednotlivě nebo ve velmi malých skupinách, takže housenky jsou nuceny vést osamělý způsob života. Kanibalismus je pozorován u zástupců mnoha řádů ryb (včetně výše zmíněných); Navíc u řady druhů tvoří jejich vlastní mláďata dokonce hlavní potravu. Tato biologická vlastnost umožňuje některým poddruhům okouna obecného (typického dravce) běžnou existenci ve vodních plochách, kde se nenacházejí žádné jiné druhy ryb, kterými by se okoun mohl živit. Tím se zde potravní řetězec extrémně zjednodušuje a zkracuje. Jsou v něm pouze dva články konzumentů: fytoplankton-zooplankton-okoun. Konzument 2. řádu je rozdělen do dvou stádií, lišících se věkem, velikostí a nutričními potřebami: mláďata okouna, živícího se zooplanktonem, a dospělé ryby, žijící z těchto mláďat. Zajímavým příkladem tohoto druhu vztahu je okoun balchašský. Jeho vlastní mláďata tvoří asi 80 % jeho potravy. Dospělí jedinci si tak nejen udržují svou existenci, ale zároveň omezují velikost populace a udržují potřebnou ekologickou rovnováhu, což je důležité zejména v uzavřených nádržích s omezenými životními zdroji, kde by nadměrné rozmnožování predátorů mělo neblahé důsledky.
Detailní studium populační dynamiky řady druhů myších hlodavců umožnilo vytvořit vzorec, který je téměř automatický. V obdobích nejvyšší hustoty osídlení, která by mohla naznačovat její prosperitu, začnou fungovat mechanismy, které plodnost brzdí. Stále větší počet samic přitom zůstává neplodný, březí ženy rodí stále méně mláďat, procento samic mezi nimi klesá a v důsledku toho se soustavně snižuje celková plodnost populace.
Tento jev spolu s nárůstem úmrtnosti vede k tomu, že i ve stabilních podmínkách prostředí začíná velikost populace klesat, až se objeví deprese. V této fázi již není účinek regulačních mechanismů ve směru inhibice, ale ve směru stimulace reprodukce. Plodnost jednotlivých samic se neustále zvyšuje. Téměř všechny se začínají rozmnožovat a přinášejí zvýšený počet potomků, mezi nimiž je zejména mnoho samic. V důsledku toho se zvyšuje úhrnná plodnost celé populace. Po dokončení takového cyklu populace opět zažívá inhibiční efekt, snižující intenzitu reprodukce a celý obraz se znovu a znovu opakuje.
Základem popsaného cyklického procesu je mnoho faktorů. Mezi nimi hraje velmi důležitou roli hypofýza-suprarenální systém žláz s vnitřní sekrecí, intenzita uvolňování adrenalinu do krevního řečiště. V podmínkách nadměrně vysoké populační hustoty se u zvířat vyvine stav stresu (přepětí). Inhibiční roli nakonec hraje i šoková nemoc, ke které dochází, když hlodavci spolu příliš úzce komunikují, kdy upadají do hyperexcitovaného stavu, přecházejícího v přímou vzájemnou agresi kvůli nedostatku potravy, úkrytu, volného prostoru a dalších životně důležitých zdrojů. Všechny tyto okolnosti potlačují plodnost, brzdí růst populace a přispívají ke snižování její hustoty v daném území. Tento proces lze do jisté míry posoudit podle přiloženého diagramu hypotézy populační dynamiky anglického ekologa D. Chittyho (obr. 76).
Rýže. 76. Schéma hypotézy populační dynamiky D. Chittiho (po: Chernyavsky, 1975).
Plodnost v rámci populace druhů se velmi liší v různých ekologických a etologických situacích. Podle T. V. Koshkina se mezi hrabošemi rudými v tajze oblasti Kemerovo během let vysoké početnosti nedochází k rozmnožování samic, tedy těch narozených v daném roce. V období deprese v populaci plodí potomstvo nejen všechny dospělé samice, ale i více než 62 % ročků. Navíc pohlavně dospívají neobvykle rychle, takže někteří stihnou přes léto vyprodukovat 2-3 mláďata. Populace tedy ve fázi poklesu populace jakoby mobilizuje své reprodukční schopnosti a díky tomu se dostává z deprese. Je však třeba mít na paměti, že stav útlaku, ve kterém se populace v nepříznivém období života nacházela, výrazně ovlivňuje následující generace hlodavců. Zejména ty se vyznačují sníženou odolností vůči negativním vlivům životních podmínek.
Nakonec je třeba poznamenat, že výše uvedené úvahy jsou nevyhnutelně schematického charakteru. Vyžadují určité úpravy ve vztahu k různým, i blízce příbuzným druhům i jednotlivým regionům.