A környezeti tényező szervezet számára legkedvezőbb intenzitását optimálisnak, ill optimális.A faktor optimális hatásától való eltérés a szervezet létfontosságú funkcióinak gátlásához vezet.
Azt a határt, amelyen túl egy organizmus létezése lehetetlen, nevezzük állóképességi határ.Ezek a határok különböző fajok, sőt ugyanazon faj különböző egyedei esetében is eltérőek. Például az atmoszféra felső rétegei, a termálforrások és az Antarktisz jeges sivataga sok élőlény számára túlmutat az elviselhetőség határain.
A szervezet állóképességének határain túlmutató környezeti tényezőt ún korlátozó.Felső és alsó határai vannak. Tehát a halak számára a korlátozó tényező a víz. A vízi környezeten kívül életük lehetetlen. A vízhőmérséklet 0 °C alá csökkenése az alsó, a 45 °C feletti emelkedés pedig a kitartás felső határa.
Egy környezeti tényező testre gyakorolt hatásának vázlata
Így az optimum tükrözi a különböző fajok életkörülményeinek sajátosságait. A legkedvezőbb tényezők szintjének megfelelően az élőlényeket hő- és hideg-, nedvesség- és szárazságtűrő, fény- és árnyéktűrő, sós és édesvízi élethez alkalmazkodó szervezetekre osztják fel. minél szélesebb az állóképesség határa, annál képlékenyebb a szervezet. Ezen túlmenően a különböző környezeti tényezőkkel szembeni állóképesség határa élőlényenként eltérő. Például a nedvességet kedvelő növények elviselik a nagy hőmérséklet-változásokat, míg a nedvesség hiánya káros rájuk. A szűken alkalmazkodó fajok kevésbé képlékenyek, és kismértékben alkalmazkodnak a tartóssághoz. Az Antarktisz és a Jeges-tenger hideg tengereiben élő halak esetében a hőmérséklet 4–8 °C. Ahogy a hőmérséklet emelkedik (10 °C fölé), leállnak a mozgásuk és hőkámorba esnek. Másrészt az egyenlítői és mérsékelt övi szélességi körökből származó halak elviselik a 10 és 40 °C közötti hőmérséklet-ingadozásokat. A melegvérű állatok kitartása szélesebb. Így a tundrában élő sarki rókák elviselik a -50 és 30 °C közötti hőmérséklet-változásokat. A mérsékelt éghajlatú növények 60–80 °C-os hőmérséklet-ingadozást tolerálnak, míg a trópusi növények ennél jóval szűkebb: 30–40 °C-os hőmérséklet-ingadozást. Környezeti tényezők kölcsönhatása az, hogy az egyik intenzitásának megváltoztatása szűkítheti az állóképesség határát egy másik tényezőre, vagy éppen ellenkezőleg, növelheti azt. Például az optimális hőmérséklet növeli a nedvesség- és élelmiszerhiány tűrőképességét. A magas páratartalom jelentősen csökkenti a szervezet ellenálló képességét a magas hőmérséklettel szemben. A környezeti tényezőknek való kitettség intenzitása közvetlenül függ az expozíció időtartamától. A magas vagy alacsony hőmérsékletnek való hosszú távú kitettség sok növény számára káros, míg a növények normálisan tolerálják a rövid távú változásokat. A növények számára korlátozó tényezők a talaj összetétele, a nitrogén és egyéb tápanyagok jelenléte. Így a lóhere jobban növekszik a nitrogénszegény talajokon, a csalán pedig az ellenkezőjét. A talaj nitrogéntartalmának csökkenése a gabonafélék szárazságtűrő képességének csökkenéséhez vezet. A növények rosszabbul fejlődnek a sós talajon, sok faj egyáltalán nem gyökerezik. Így a szervezet alkalmazkodóképessége az egyes környezeti tényezőkhöz egyéni, és az állóképesség tág és szűk tartománya is lehet. De ha legalább az egyik tényező mennyiségi változása túllépi az állóképesség határát, akkor annak ellenére, hogy más körülmények kedvezőek, a szervezet elpusztul.
Egy faj létezéséhez szükséges környezeti tényezők (abiotikus és biotikus) összességét ún ökológiai tároló.Az ökológiai rés egy szervezet életmódját, életkörülményeit és táplálkozását jellemzi. A résszel ellentétben az élőhely fogalma azt a területet jelöli, ahol egy organizmus él, vagyis a „címét”. Például a sztyeppék növényevő lakói, a tehenek és a kenguruk ugyanazt az ökológiai rést foglalják el, de eltérő élőhelyeik vannak. Éppen ellenkezőleg, az erdő lakói - a mókus és a jávorszarvas, amelyeket szintén növényevőknek minősítenek, különböző ökológiai réseket foglalnak el. Az ökológiai rés mindig meghatározza egy szervezet elterjedését és a közösségben betöltött szerepét.
Környezeti tényezők.
A természeti környezet fogalma magában foglalja az élő és élettelen természet minden olyan körülményét, amelyben egy szervezet, populáció vagy természetes közösség létezik. A természeti környezet közvetve vagy közvetlenül befolyásolja állapotukat, tulajdonságaikat. A természeti környezet azon összetevőit, amelyek egy szervezet, populáció vagy természetes közösség állapotát és tulajdonságait befolyásolják, környezeti tényezőknek nevezzük. Közülük a tényezők három különböző csoportját különböztetjük meg:
abiotikus tényezők - az élettelen természet összes összetevője, amelyek közül a legfontosabb a fény, a hőmérséklet, a páratartalom és más éghajlati összetevők, valamint a víz, a levegő és a talaj környezetének összetétele;
biotikus tényezők - kölcsönhatások a populációk különböző egyedei között, a természetes közösségek populációi között;
korlátozó tényezők - olyan környezeti tényezők, amelyek túlmutatnak a maximális vagy minimális állóképesség határain, korlátozva a faj létezését.
antropogén tényező - minden olyan sokrétű emberi tevékenység, amely a természetben, mint minden élő szervezet élőhelyeként bekövetkező változásokhoz vezet, vagy közvetlenül befolyásolja életüket.
Különféle környezeti tényezők, mint például a hőmérséklet, a páratartalom, az élelmiszer, mindenkire hatással vannak. Erre válaszul az organizmusok a természetes szelekció révén különféle alkalmazkodásokat fejlesztenek ki hozzájuk. Az élettevékenység szempontjából legkedvezőbb tényezők intenzitását optimálisnak vagy optimumnak nevezzük.
Egy adott tényező optimális értéke fajonként eltérő. Az egyik vagy másik tényezőhöz való hozzáállásuktól függően a fajok hő- és hidegkedvelőek (elefánt és jegesmedve), nedvesség- és szárazságkedvelőek (hárs és szaxaul), a víz magas vagy alacsony sótartalmához alkalmazkodtak stb.
Korlátozó tényező
A testet egyszerre számos változatos és sokirányú környezeti tényező befolyásolja. A természetben gyakorlatilag lehetetlen az összes hatás kombinációja optimális, legkedvezőbb értékükben. Ezért még azokon az élőhelyeken is, ahol az összes (vagy vezető) környezeti tényező a legkedvezőbben kombinálódik, mindegyik legtöbbször eltér valamelyest az optimálistól. A környezeti tényezők állatokra és növényekre gyakorolt hatásának jellemzéséhez elengedhetetlen, hogy egyes tényezőkhöz képest az élőlények széles tűrőképességgel rendelkezzenek, és elviseljék a faktor intenzitásának az optimális értéktől való jelentős eltérését.
Az effektív hőmérséklet a környezeti hőmérséklet és a fejlődési hőmérsékleti küszöb közötti különbségre utal. Így a pisztráng ikra fejlődése 0°C-on kezdődik, ami azt jelenti, hogy ez a hőmérséklet szolgál fejlődési küszöbként. 2 C-os vízhőmérsékleten az ivadék 205 nap múlva, 5 °C-on - 82 nap múlva, 10 °C-on - 41 nap múlva emelkedik ki az archéjból. A pozitív környezeti hőmérsékletek és a fejlődési napok számának szorzata minden esetben állandó marad: 410. Ez lesz az effektív hőmérsékletek összege.
Így a genetikai fejlesztési program végrehajtásához az instabil testhőmérsékletű állatoknak (és a növényeknek) bizonyos mennyiségű hőt kell kapniuk.
Mind a fejlődési küszöbök, mind az effektív hőmérsékletek összege fajonként eltérő. Ezeket a faj bizonyos életkörülményekhez való történelmi alkalmazkodása határozza meg.
A növények virágzási ideje egy bizonyos időszak hőmérsékletének összegétől is függ. Például a csikós lábfej virágzásához 77, az oxalis 453, a szamóca pedig 500-at igényel. Az életciklus befejezéséhez elérendő effektív hőmérsékletek összege gyakran korlátozza egy faj földrajzi elterjedését. Így a fák növényzetének északi határa egybeesik a Yu...12°C júliusi izotermáival. Északon már nincs elég hő a fák fejlődéséhez, és az erdőzónát tundra váltja fel. Ugyanígy, ha az árpa jól terem a mérsékelt égövben (a vetéstől a betakarításig tartó teljes időszak hőmérsékleteinek összege 160-1900°C), akkor ez a hőmennyiség nem elegendő a rizshez vagy a gyapothoz (a szükséges hőmérsékletek összegével). 2000-4000°C).
A szaporodási időszakban számos tényező korlátozza. A magvak, tojások, embriók és lárvák keménységi határai általában szűkebbek, mint a kifejlett növények és állatok esetében. Például sok rák bejuthat egy folyóba messze a folyásiránnyal szemben, de lárváik nem fejlődhetnek ki a folyóvízben. A vadmadarak elterjedését gyakran az éghajlatnak a tojásokra vagy a csibékre gyakorolt hatása határozza meg, nem pedig a felnőttekre.
A korlátozó tényezők azonosítása gyakorlati szempontból nagyon fontos. Így a búza nem növekszik jól savanyú talajon, de a talajba mész hozzáadása jelentősen növelheti a hozamot. .
Az élőlények környezethez való alkalmazkodását alkalmazkodásnak nevezzük. Az alkalmazkodási képesség általában az élet egyik fő tulajdonsága, hiszen ez biztosítja létezésének lehetőségét, az élőlények túlélési és szaporodási képességét. Az alkalmazkodások különböző szinteken nyilvánulnak meg: a sejtek biokémiájától és az egyes élőlények viselkedésétől a közösségek és ökológiai rendszerek szerkezetéig és működéséig. Az alkalmazkodások a fajok evolúciója során keletkeznek és változnak.
Az élőlényekre ható egyedi tulajdonságokat vagy környezetelemeket környezeti tényezőknek nevezzük. A környezeti tényezők sokfélék. Lehetnek szükségesek, vagy éppen ellenkezőleg, károsak az élőlényekre, elősegítik vagy akadályozzák a túlélést és a szaporodást. A környezeti tényezők eltérő természetűek és sajátos cselekvések. Az ökológiai tényezőket abiotikusra és biotikusra, antropogénre osztják.
Abiotikus tényezők - hőmérséklet, fény, radioaktív sugárzás, nyomás, levegő páratartalma, víz sóösszetétele, szél, áramlatok, terep - ezek mind az élettelen természet olyan tulajdonságai, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatással vannak az élő szervezetekre.
A biotikus tényezők az élőlények egymásra gyakorolt hatásának formái. Minden szervezet folyamatosan megtapasztalja más lények közvetlen vagy közvetett befolyását, kapcsolatba lép saját fajai és más fajainak képviselőivel, függ tőlük és maga is befolyásolja őket. A környező szerves világ minden élőlény környezetének szerves része. Az élőlények közötti kölcsönös kapcsolatok képezik a biocenózisok és populációk létezésének alapját; mérlegelésük a szinekológia területéhez tartozik.
Az antropogén tényezők az emberi társadalom olyan tevékenységi formái, amelyek a természetben, mint más fajok élőhelyében megváltoznak, vagy közvetlenül befolyásolják életüket. Bár az ember az abiotikus tényezők változásán és a fajok biotikus kapcsolatán keresztül befolyásolja az élő természetet, az antropogén tevékenységet olyan speciális erőként kell azonosítani, amely nem fér bele e besorolás keretei közé. Továbbra is gyorsan növekszik az antropogén hatások jelentősége a bolygó élővilágában. Ugyanaz a környezeti tényező eltérő jelentőséggel bír a különböző fajokhoz tartozó együtt élő szervezetek életében. Például a téli erős szél nem kedvez a nagytestű, nyíltan élő állatoknak, de nincs hatással a kisebbekre, amelyek odúkban vagy hó alatt bújnak meg. A talaj sóösszetétele fontos a növények táplálkozása szempontjából, de közömbös a legtöbb szárazföldi állat számára stb.
A környezeti tényezők időbeli változása lehet: 1) rendszeresen periodikus, a behatás erőssége a napszakhoz vagy az évszakhoz, illetve az óceánban az apály és áramlás ritmusához kapcsolódóan változik; 2) szabálytalan, egyértelmű periodikusság nélkül, például az időjárási viszonyok változása különböző években, katasztrófa jelenségek - viharok, záporok, földcsuszamlások stb.; 3) bizonyos, esetenként hosszú időszakokra irányítva, például az éghajlat lehűlése vagy felmelegedése, a víztestek túlburjánzása, az állatállomány állandó legeltetése ugyanazon a területen stb. A környezeti környezeti tényezők változatos hatást gyakorolnak az élő szervezetekre, pl. fiziológiai és biokémiai funkciók adaptív változását okozó ingerként működhet; mint korlátok, amelyek lehetetlenné teszik az adott körülmények között való létezést; mint módosító szerek, amelyek anatómiai és morfológiai változásokat okoznak az organizmusokban; mint más környezeti tényezők változását jelző jelzések.
A környezeti tényezők sokfélesége ellenére számos általános mintázat azonosítható az élőlényekre gyakorolt hatás természetében és az élőlények reakcióiban.
1.Az optimum törvénye. Minden tényezőnek csak bizonyos határai vannak a szervezetekre gyakorolt pozitív hatásnak. Egy változó tényező eredménye elsősorban a megnyilvánulási erősségétől függ. A faktor elégtelen és túlzott hatása egyaránt negatívan befolyásolja az egyének élettevékenységét. A kedvező hatáserőt a környezeti tényező optimuma zónájának vagy egyszerűen egy adott faj élőlényeinek optimumának nevezzük. Minél nagyobb az eltérés az optimumtól, annál kifejezettebb ennek a faktornak az élőlényekre gyakorolt gátló hatása (pessimum zóna). Egy tényező maximális és minimális átvihető értéke kritikus pont, amelyen túl a létezés már nem lehetséges, és a halál bekövetkezik. A kritikus pontok közötti tartóssági határokat az élőlények ökológiai vegyértékének (tűrési tartományának) nevezzük egy adott környezeti tényezőhöz képest.
A különböző fajok képviselői nagyban különböznek egymástól mind az optimum helyzetében, mind az ökológiai vegyértékben. Például a tundrában élő sarki rókák elviselik a levegő hőmérsékletének körülbelül 80 °C-os ingadozását (+30 °C és -55 °C között), míg a melegvízi rákfélék Copilia mirabilis ellenállnak a vízhőmérséklet változásának ebben a tartományban. legfeljebb 6°C (23°C és 29°C között). A szűk toleranciatartományok kialakulása az evolúcióban a specializáció egy formájának tekinthető, melynek eredményeként nagyobb hatékonyság érhető el az alkalmazkodóképesség és a közösségbeli diverzitás növekedésének rovására.
Egy faktor azonos erősségű megnyilvánulása lehet optimális az egyik típusnál, pesszimális a másiknál, és túllépheti az állóképesség határait egy harmadiknál.
Egy fajnak az abiotikus környezeti tényezőkhöz viszonyított széles ökológiai vegyértékét jelzi, ha a faktor nevéhez az „eury” előtagot adjuk. Euritermikus fajok - elviselik a jelentős hőmérséklet-ingadozásokat, euribátok - széles nyomástartományt, eurihalin - a környezet különböző fokú sótartalmát.
Egy tényező jelentős ingadozásainak elviselésére való képtelenséget, vagy szűk ökológiai vegyértéket a „steno” előtag jellemzi - stenoterm, stenobat, stenohalin fajok stb. és azok, amelyek képesek alkalmazkodni a különböző környezeti feltételekhez - eurybionts.
2. A faktor különböző funkciókra gyakorolt hatásának kétértelműsége. Minden tényező másképp befolyásolja a test különböző funkcióit. Egyes folyamatok optimuma mások számára pesszimum lehet. Így a hidegvérű állatok 40-45 °C-os levegőhőmérséklete nagymértékben megnöveli az anyagcsere-folyamatok sebességét a szervezetben, de gátolja a motoros aktivitást, és az állatok termikus kábultságba esnek. Sok hal esetében a szaporodási termékek éréséhez optimális vízhőmérséklet nem kedvez az ívásnak, amely eltérő hőmérsékleti tartományban fordul elő.
Az életciklus, amelyben a szervezet bizonyos időszakokban elsősorban bizonyos funkciókat lát el (táplálkozás, növekedés, szaporodás, megtelepedés stb.), mindig összhangban van a környezeti tényezők együttesének szezonális változásaival. A mozgékony organizmusok élőhelyüket is megváltoztathatják, hogy sikeresen elláthassák életfunkcióikat. A szaporodási időszak általában kritikus; Ebben az időszakban számos környezeti tényező gyakran korlátozóvá válik. A szaporodó egyedek, magvak, tojások, embriók, palánták és lárvák tűréshatárai általában szűkebbek, mint a nem szaporodó felnőtt növények vagy állatok esetében. Így a kifejlett ciprus száraz hegyvidéken és vízbe merítve is nőhet, de csak ott szaporodik, ahol van nedves, de nem elöntött talaj a palánták fejlődéséhez. Sok tengeri állat elviseli a magas kloridtartalmú sós vagy édesvizet, ezért gyakran bejut a folyók felső szakaszába. De lárváik ilyen vizekben nem élhetnek, így a faj nem tud szaporodni a folyóban, és nem telepszik meg itt tartósan.
3. A környezeti tényezők hatására adott válaszok változékonysága, változatossága és változatossága a faj egyes egyedeiben.
Az egyes egyedek állóképességi foka, kritikus pontjai, optimális és pesszimális zónái nem esnek egybe. Ezt a változékonyságot mind az egyének örökletes tulajdonságai, mind a nemi, életkori és fiziológiai különbségek határozzák meg. Például a malommoly, a liszt- és gabonatermékek egyik kártevője a hernyók számára -7°C, a kifejlett formák esetében -22°C, a tojásoknál -27°C a kritikus minimum hőmérséklet. A 10°C-os fagy elpusztítja a hernyókat, de nem veszélyes a kártevő imágóira és tojásaira. Következésképpen egy faj ökológiai vegyértéke mindig szélesebb, mint az egyes egyedek ökológiai vegyértéke.
4. A fajok viszonylag független módon alkalmazkodnak az egyes környezeti tényezőkhöz. Bármely tényezővel szembeni tolerancia foka nem jelenti a faj megfelelő ökológiai vegyértékét más tényezőkhöz képest. Például azoknak a fajoknak, amelyek elviselik a nagy hőmérséklet-ingadozásokat, nem kell feltétlenül elviselniük a nedvesség vagy sótartalom nagy változásait is. Az euritermikus fajok lehetnek szűkületesek, stenobatikusak vagy fordítva. Egy faj ökológiai vegyértékei a különböző tényezőkhöz képest nagyon változatosak lehetnek. Ez az alkalmazkodások rendkívüli változatosságát hozza létre a természetben. A különböző környezeti tényezőkhöz kapcsolódó környezeti vegyértékek halmaza alkotja egy faj ökológiai spektrumát.
5. Eltérés az egyes fajok ökológiai spektrumában. Minden faj sajátos ökológiai képességekkel rendelkezik. Még a környezethez való alkalmazkodási módszereikben hasonló fajok között is vannak különbségek bizonyos egyéni tényezőkhöz való viszonyulásukban.
6. A tényezők kölcsönhatása.
Az élőlények optimális zónája és tűrőképességének határai bármely környezeti tényezőhöz viszonyítva eltolódhatnak attól függően, hogy milyen erővel és milyen kombinációban hatnak egyidejűleg más tényezők. Ezt a mintát tényezők kölcsönhatásának nevezzük. Például a meleget könnyebb elviselni száraz, mint nedves levegőben. Hideg időben erős széllel sokkal nagyobb a fagyveszély, mint szélcsendes időben. Így ugyanannak a tényezőnek másokkal kombinálva különböző környezeti hatásai vannak. Éppen ellenkezőleg, ugyanaz a környezeti eredmény különböző módon érhető el. Például a növények hervadása megállítható a talaj nedvességtartalmának növelésével és a levegő hőmérsékletének csökkentésével, ami csökkenti a párolgást. Létrejön a faktorok részleges helyettesítésének hatása.
Ugyanakkor a környezeti tényezők kölcsönös kompenzációjának vannak bizonyos határai, és lehetetlen ezek egyikét teljesen helyettesíteni egy másikkal. A víz vagy az ásványi táplálkozás legalább egy alapelemének teljes hiánya ellehetetleníti a növény életét, az egyéb feltételek legkedvezőbb kombinációi ellenére. A sarki sivatagokban tapasztalható rendkívüli hőhiányt sem a bőséges nedvesség, sem a 24 órás megvilágítás nem tudja kompenzálni.
7. A korlátozó (limitáló) tényezők szabálya. Az optimálistól legtávolabb eső környezeti tényezők különösen megnehezítik egy faj ilyen körülmények között való létezését. Ha legalább egy környezeti tényező megközelíti vagy túllépi a kritikus értékeket, akkor az egyéb feltételek optimális kombinációja ellenére az egyedeket halál fenyegeti. Az olyan tényezők, amelyek az optimumtól erősen eltérnek, minden meghatározott időszakban kiemelt fontosságot szereznek a faj vagy egyes képviselői életében.
A korlátozó környezeti tényezők határozzák meg a faj földrajzi elterjedését. E tényezők természete eltérő lehet. Így a fajok észak felé történő mozgását korlátozhatja a hő hiánya, a száraz területekre pedig a nedvesség hiánya vagy a túl magas hőmérséklet. A biotikus kapcsolatok az elterjedést korlátozó tényezőkként is szolgálhatnak, például egy terület megszállása erősebb versenytárs által vagy a növények beporzóinak hiánya.
Annak megállapításához, hogy egy faj létezhet-e egy adott földrajzi területen, először meg kell határozni, hogy a környezeti tényezők túllépik-e az ökológiai vegyértékét, különösen a legsebezhetőbb fejlődési időszakában.
Általában azok az élőlények a legelterjedtebbek, amelyek minden tényezővel szemben sokféle toleranciát mutatnak.
8. A környezeti feltételeknek a szervezet genetikai előre meghatározottságával való összhangjának szabálya. Egy élőlényfaj addig és addig létezhet, amíg az őt körülvevő természetes környezet megfelel annak a genetikai képességnek, hogy alkalmazkodjon a faj ingadozásaihoz és változásaihoz. Minden élő faj egy bizonyos környezetben keletkezett, valamilyen mértékben alkalmazkodott hozzá, és további létezése csak abban vagy hasonló környezetben lehetséges. Az élőkörnyezet éles és gyors változása oda vezethet, hogy egy faj genetikai képességei nem lesznek elegendőek az új körülményekhez való alkalmazkodáshoz.
A környezeti tényezők mindig együttesen hatnak az élőlényekre. Ráadásul az eredmény nem több tényező hatásának összege, hanem ezek kölcsönhatásának összetett folyamata. Ugyanakkor a szervezet vitalitása megváltozik, specifikus adaptív tulajdonságok keletkeznek, amelyek lehetővé teszik bizonyos körülmények közötti túlélést, és tolerálják a különböző tényezők értékeinek ingadozását.
A környezeti tényezők szervezetre gyakorolt hatását diagram formájában ábrázolhatjuk (94. ábra).
A környezeti tényező szervezet számára legkedvezőbb intenzitását optimálisnak, ill optimális.
A faktor optimális hatásától való eltérés a szervezet létfontosságú funkcióinak gátlásához vezet.
Azt a határt, amelyen túl egy organizmus létezése lehetetlen, nevezzük állóképességi határ.
Ezek a határok különböző fajok, sőt ugyanazon faj különböző egyedei esetében is eltérőek. Például az atmoszféra felső rétegei, a termálforrások és az Antarktisz jeges sivataga sok élőlény számára túlmutat az elviselhetőség határain.
A szervezet állóképességének határain túlmutató környezeti tényezőt ún korlátozó.
Felső és alsó határai vannak. Tehát a halak számára a korlátozó tényező a víz. A vízi környezeten kívül életük lehetetlen. A vízhőmérséklet 0 °C alá csökkenése az alsó, a 45 °C feletti emelkedés pedig a kitartás felső határa.
Rizs. 94. Egy környezeti tényező testre gyakorolt hatásának vázlata
Így az optimum tükrözi a különböző fajok életkörülményeinek sajátosságait. A legkedvezőbb tényezők szintjének megfelelően az élőlényeket hő- és hideg-, nedvesség- és szárazságtűrő, fény- és árnyéktűrő, sós és édesvízi élethez alkalmazkodó szervezetekre osztják fel. minél szélesebb az állóképesség határa, annál képlékenyebb a szervezet. Ezen túlmenően a különböző környezeti tényezőkkel szembeni állóképesség határa élőlényenként eltérő. Például a nedvességet kedvelő növények elviselik a nagy hőmérséklet-változásokat, míg a nedvesség hiánya káros rájuk. A szűken alkalmazkodó fajok kevésbé képlékenyek, és kismértékben alkalmazkodnak a tartóssághoz.
Az Antarktisz és a Jeges-tenger hideg tengereiben élő halak esetében a hőmérséklet 4–8 °C. Ahogy a hőmérséklet emelkedik (10 °C fölé), leállnak a mozgásuk és hőkámorba esnek. Másrészt az egyenlítői és mérsékelt övi szélességi körökből származó halak elviselik a 10 és 40 °C közötti hőmérséklet-ingadozásokat. A melegvérű állatok kitartása szélesebb. Így a tundrában élő sarki rókák elviselik a -50 és 30 °C közötti hőmérséklet-változásokat.
A mérsékelt éghajlatú növények 60–80 °C-os hőmérséklet-ingadozást tolerálnak, míg a trópusi növények ennél jóval szűkebb: 30–40 °C-os hőmérséklet-ingadozást.
Környezeti tényezők kölcsönhatása az, hogy az egyik intenzitásának megváltoztatása szűkítheti az állóképesség határát egy másik tényezőre, vagy éppen ellenkezőleg, növelheti azt. Például az optimális hőmérséklet növeli a nedvesség- és élelmiszerhiány tűrőképességét. A magas páratartalom jelentősen csökkenti a szervezet ellenálló képességét a magas hőmérséklettel szemben. A környezeti tényezőknek való kitettség intenzitása közvetlenül függ az expozíció időtartamától. A magas vagy alacsony hőmérsékletnek való hosszú távú kitettség sok növény számára káros, míg a növények normálisan tolerálják a rövid távú változásokat. A növények számára korlátozó tényezők a talaj összetétele, a nitrogén és egyéb tápanyagok jelenléte. Így a lóhere jobban növekszik a nitrogénszegény talajokon, a csalán pedig az ellenkezőjét. A talaj nitrogéntartalmának csökkenése a gabonafélék szárazságtűrő képességének csökkenéséhez vezet. A növények rosszabbul fejlődnek a sós talajon, sok faj egyáltalán nem gyökerezik. Így a szervezet alkalmazkodóképessége az egyes környezeti tényezőkhöz egyéni, és az állóképesség tág és szűk tartománya is lehet. De ha legalább az egyik tényező mennyiségi változása túllépi az állóképesség határát, akkor annak ellenére, hogy más körülmények kedvezőek, a szervezet elpusztul.
Egy faj létezéséhez szükséges környezeti tényezők (abiotikus és biotikus) összességét ún ökológiai tároló.
Az ökológiai rés egy szervezet életmódját, életkörülményeit és táplálkozását jellemzi. A résszel ellentétben az élőhely fogalma azt a területet jelöli, ahol egy organizmus él, vagyis a „címét”. Például a sztyeppék növényevő lakói, a tehenek és a kenguruk ugyanazt az ökológiai rést foglalják el, de eltérő élőhelyeik vannak. Éppen ellenkezőleg, az erdő lakói - a mókus és a jávorszarvas, amelyeket szintén növényevőknek minősítenek, különböző ökológiai réseket foglalnak el. Az ökológiai rés mindig meghatározza egy szervezet elterjedését és a közösségben betöltött szerepét.
A korlátozó tényezők olyan állapotok, amelyek túlmutatnak a szervezet állóképességén. Korlátozzák funkcióinak bármilyen megnyilvánulását. Nézzük tovább a tényezők korlátozó hatását részletesebben.
Általános jellemzők
A befolyás jellemzői
A minimumok elméletének mérlegelésekor nem szabad összekeverni a vezető és a korlátozó környezeti tényezőket, mivel az utóbbiak lehetnek főbbek és másodlagosak is. A korlátozó feltétel általában az, amelyik a legmesszebb tér el a normától. Ha a mutatók túl vannak a fenntarthatóság határain, függetlenül attól, hogy a minimum vagy a maximum felé változtak, korlátozó tényezőkké alakulnak át. Ez olyan esetekben is előfordul, amikor minden egyéb körülmény kedvező vagy optimális.
Shelford korlátozó tényezői
A fent tárgyalt elmélet 70 évvel később alakult ki. Shelford amerikai tudós megállapította, hogy nemcsak egy minimális koncentrációban jelenlévő elem befolyásolhatja a szervezet fejlődését, hanem feleslege is káros következményekkel járhat. Például mind a túlzott, mind az elégtelen mennyiségű víz káros lesz a növényre. Utóbbi esetben a talaj elsavasodik, előbbiben pedig a tápanyagok asszimilációja lesz nehéz. Sok szervezetre negatívan hat a pH-szint változása és más korlátozó tényezők. A toleranciát, amelyen belül a normális létezés lehetséges, valójában a feltételek hiánya vagy túlzása korlátozza, amelyek mutatói a tűréshatár közelében lehetnek.
Kitartási tartomány
A tűréshatárok nem állandóak. Például a tartomány szűkülhet, ha egy feltétel közelít egyik vagy másik határhoz. Ez a helyzet az élőlények szaporodása során is előfordul, amikor számos mutató korlátozóvá válik. Ebből következik, hogy számos korlátozó környezeti tényező hatása változó. Ez azt jelenti, hogy egy feltétel lehet nyomasztó vagy korlátozó, de lehet, hogy nem.
Akklimatizáció
Ugyanakkor nem szabad megfeledkezni arról, hogy az organizmusok maguk is képesek csökkenteni a negatív hatásokat, például egy bizonyos mikroklímát létrehozva. Ebben az esetben a feltételek valamilyen kompenzációja jelenik meg. Közösségi szinten a leghatékonyabb. Ezzel a kompenzációval megteremtődnek a feltételek a faj - az euribiota - fiziológiai adaptációjához, amely széles körben elterjedt. Egy adott területen akklimatizálódva egyedi ökotípust, populációt alkot, melynek tűréshatárai megfelelnek a lokalitásnak. A mélyebb alkalmazkodási folyamatok hozzájárulhatnak a genetikai fajok kialakulásához.
Az elmélet átültetése a gyakorlatba
Ahhoz, hogy a legtisztább elképzelésünk legyen arról, hogy a korlátozó környezeti tényezők hogyan hatnak az élőlényekre, példának vesszük a növények szén-dioxid hatására történő fejlődését. Levegőtartalma alacsony, így az ültetéseknél már enyhe szintjének ingadozása is nagy jelentőséggel bír. A szén-dioxid a növények és állatok légzésének, a szerves anyagok égésének, a vulkánok tevékenységének stb. terméke. Tartalma nem csak a források elhelyezkedésétől és a fogyasztók számától függ. Idővel ez is változik. Így télen és ősszel a zöldfelületek fotoszintetikus aktivitásának különbségei miatt megnő a szén-dioxid koncentrációja. Ezenkívül nyáron, a növények intenzív asszimilációjával, mennyisége jelentősen csökken. A levegő CO 2 ingadozása jelentős hatással van a fotoszintézis aktivitására és a növények táplálkozásának szintjére. Már az apró változások is negatívan befolyásolják fejlődésüket és növekedésüket, megjelenésüket és belső folyamataikat. A levegő szokásos, 0,03% körüli CO 2 -tartalma nem tekinthető optimálisnak a normál növényi élethez. Ebben a tekintetben a fotoszintézis nagy intenzitása érhető el vagy különféle tömegek gyors mozgásával, amely biztosítja annak beáramlását az asszimiláló részekhez, vagy heterotrófok aktivitásával, amelyek szaporodását a felszabadulás kíséri.
Megvilágítás és hőmérséklet
Nézzük meg, hogyan befolyásolhatják a korlátozó tényezők a pitypang fenotípusát. A jól megvilágított területen termő példányainak jelentős változatossága miatt a növény túlnyomórészt fénykedvelő ültetési jegyekkel rendelkezik. Különösen különböznek egymástól:
- Vastag, kicsi, húsos levéllemezek sűrű erezettel.
- Elágazó gyökérrendszer.
- A levelek elhelyezkedése a napsugarakhoz képest szögben.
- Különleges mozgás, amely védelmet nyújt a túlzott megvilágítás ellen.
Ugyanakkor az árnyékban termő pitypang a következő jellemzőkkel rendelkezik:
- Gyengén fejlett gyökérrendszer.
- A sugarakra merőlegesen elhelyezkedő nagy, széles, vékony, ritkás erezettségű levelek stb.
Az első és második típusú pitypang levéllemez-metszeteinek elemzésekor mélyebb szövettani különbségek mutathatók ki, amelyek kiegészítik a fent tárgyalt morfológiai jellemzőket. A hőmérséklet-ingadozások hatása is jól látható. Sőt, ha különböző minták összehasonlításával megfigyelhető a megvilágítás változásával járó átalakulás, akkor ez ebben az esetben egy növényen látható. Alacsony tavaszi hőmérsékleten +4 és +6 fok között korai, erősen vágott levelek képződnek a növényeken. Ha a pitypangot ebben a formában üvegházba viszi át, ahol a hőmérséklet +15...+18 fok, szilárd szélű lemezek kezdenek fejlődni. Amikor a növényt köztes körülmények közé helyezzük, a levelek enyhén durvaak lesznek.
Láncreakció
A vizsgált elmélet egyik jelentős adaléka az a tétel, hogy bármely állapot változása messzemenő következményekkel jár. Jelenleg szinte lehetetlen olyan területet találni a bolygón, ahol ne lennének korlátozó tényezők. Sok esetben maga az ember tevékenysége teremt korlátozó vagy elnyomó feltételeket. Az egyik ilyen feltűnő példa a Steller-tengeri tehén hatalmas populációinak teljes kiirtása. Ez a folyamat az ökoszisztéma természetes helyreállításának csaknem évszázados időszakához képest viszonylag kevés időt – néhány évet – vett igénybe az embernek.