La influencia de factores inanimados en los organismos vivos. Principales factores ambientales y su influencia en las plantas. La idea de la evolución de la naturaleza viva.
La naturaleza es todo lo que nos rodea y agrada a la vista. Desde la antigüedad se ha convertido en objeto de investigación. Fue gracias a ella que las personas pudieron comprender los principios básicos del universo, así como hacer una cantidad inimaginable de descubrimientos para la humanidad. Hoy en día, la naturaleza se puede dividir condicionalmente en viva y no viva con todos los elementos y características inherentes sólo a estos tipos.
La naturaleza inanimada es una especie de simbiosis de los elementos más simples, todo tipo de sustancias y energías. Estos incluyen recursos, piedras, fenómenos naturales, planetas y estrellas. La naturaleza inanimada a menudo se convierte en objeto de estudio de químicos, físicos, geólogos y otros científicos.
Los microorganismos son capaces de sobrevivir en casi cualquier entorno donde haya agua. Están presentes incluso en rocas duras. Una característica de los microorganismos es la capacidad de reproducirse rápida e intensamente. Todos los microorganismos tienen transferencia genética horizontal, es decir, para difundir su influencia, un microorganismo no tiene que transmitir genes a sus descendientes. Pueden desarrollarse con la ayuda de plantas, animales y otros organismos vivos. Es este factor el que les permite sobrevivir en cualquier entorno. Algunos microorganismos pueden sobrevivir incluso en el espacio.
Es necesario distinguir entre microorganismos beneficiosos y perjudiciales. Los beneficiosos contribuyen al desarrollo de la vida en el planeta, mientras que los dañinos se crean para destruirla. Pero en algunos casos, los microorganismos dañinos pueden resultar beneficiosos. Por ejemplo, algunos virus se utilizan para tratar enfermedades graves.
Mundo vegetal
El mundo vegetal actual es amplio y multifacético. Hoy en día existen muchos parques naturales que albergan una gran cantidad de plantas impresionantes. Sin plantas no puede haber vida en la Tierra, porque gracias a ellas se produce el oxígeno, necesario para la mayoría de los organismos vivos. Las plantas también absorben dióxido de carbono, lo que daña el clima del planeta y la salud humana.
Las plantas son organismos multicelulares. Hoy en día no se puede imaginar ningún ecosistema sin ellos. Las plantas no sólo sirven como un elemento de belleza en la Tierra, sino que también son muy beneficiosas para el ser humano. Además de producir aire fresco, las plantas sirven como una valiosa fuente de alimento.
Convencionalmente, las plantas se pueden dividir según las características de los alimentos: las que se pueden comer y las que no. Las plantas comestibles incluyen diversas hierbas, nueces, frutas, verduras, cereales y algunas algas. Las plantas no comestibles incluyen árboles, muchos pastos ornamentales y arbustos. Una misma planta puede contener un elemento comestible y otro no comestible al mismo tiempo. Por ejemplo, manzano y manzana, grosellero y grosella.
Mundo animal
La fauna es asombrosa y diversa. Representa toda la fauna de nuestro planeta. Las características de los animales son la capacidad de moverse, respirar, comer y reproducirse. Durante la existencia de nuestro planeta, muchos animales desaparecieron, muchos evolucionaron y algunos simplemente aparecieron. Hoy en día, los animales se dividen en diferentes clasificaciones. Dependiendo de su hábitat y método de supervivencia, son aves acuáticas o anfibios, carnívoros o herbívoros, etc. Los animales también se clasifican según el grado de domesticación: salvajes y domésticos.
Los animales salvajes se distinguen por su comportamiento libre. Entre ellos se encuentran tanto herbívoros como carnívoros que se alimentan de carne. Una gran variedad de especies animales viven en diferentes partes del planeta. Todos intentan adaptarse al lugar en el que viven. Si se trata de glaciares y montañas altas, entonces el color de los animales será claro. En el desierto y la estepa predomina el color ocre. Todo animal intenta sobrevivir por cualquier medio necesario, y el cambio de color de su pelaje o plumas es la principal evidencia de adaptación.
Los animales domésticos también fueron salvajes alguna vez. Pero el hombre los domó para sus necesidades. Comenzó a criar cerdos, vacas y ovejas. Comenzó a utilizar perros como protección. Para entretenerse, domesticaba gatos, loros y otros animales. La importancia de las mascotas en la vida de una persona es muy alta si no es vegetariana. De los animales recibe carne, leche, huevos y lana para vestirse.
Naturaleza viva e inanimada en el arte.
El hombre siempre ha respetado y apreciado la naturaleza. Él comprende que su existencia sólo es posible en armonía con ella. Por eso, existen muchas obras de grandes artistas, músicos y poetas sobre la naturaleza. Algunos artistas, dependiendo de su adhesión a uno u otro elemento de la naturaleza, crearon sus propios movimientos en el arte. Aparecieron direcciones como el paisaje y la naturaleza muerta. El gran compositor italiano Vivaldi dedicó muchas de sus obras a la naturaleza. Uno de sus conciertos destacados es “The Seasons”.
La naturaleza es muy importante para los humanos. Cuanto más la cuida, más recibe a cambio. ¡Necesitas amarla y respetarla, y entonces la vida en el planeta será mucho mejor!
La vida de los organismos depende de muchas condiciones: la temperatura. iluminación, humedad, otros organismos. Sin ambiente Los organismos vivos no pueden respirar, comer, crecer, desarrollarse ni tener descendencia.
Factores ambientales ambientales.
El medio ambiente es el hábitat de organismos con un determinado conjunto de condiciones. En la naturaleza, un organismo vegetal o animal está expuesto al aire, la luz, el agua, las rocas, los hongos, las bacterias y otras plantas y animales. Todos los componentes enumerados del medio ambiente se denominan factores ambientales. La ciencia de la ecología estudia las relaciones entre los organismos y su entorno.
Influencia de factores naturales inanimados en las plantas.
La deficiencia o el exceso de cualquier factor deprime el organismo: reduce la tasa de crecimiento y el metabolismo, provocando desviaciones del desarrollo normal. Uno de los factores ambientales más importantes, especialmente para las plantas, es la luz. Su deficiencia afecta negativamente a la fotosíntesis. Las plantas que crecen con luz insuficiente tienen brotes pálidos, largos e inestables. Con mucha luz y altas temperaturas del aire, las plantas pueden quemarse, lo que provoca la muerte de los tejidos.
Cuando bajan las temperaturas del aire y del suelo, el crecimiento de las plantas se ralentiza o se detiene por completo, las hojas se marchitan y se vuelven negras. La falta de humedad provoca el marchitamiento de las plantas y su exceso dificulta la respiración de las raíces.
Las plantas han desarrollado adaptaciones a la vida en condiciones muy diferentes significados Factores ambientales: de la luz brillante a la oscuridad, de las heladas al calor, de la abundancia de humedad a la sequedad extrema.
Las plantas que crecen en la luz son achaparradas, con brotes cortos y hojas en forma de roseta. Sus hojas suelen ser brillantes, lo que ayuda a reflejar la luz. Los brotes de las plantas que crecen en la oscuridad tienen una altura alargada.
En los desiertos, donde las temperaturas son altas y la humedad baja, las hojas son pequeñas o están ausentes por completo, lo que impide la evaporación del agua. Muchas plantas del desierto desarrollan pubescencia blanca, que ayuda a reflejar la luz solar y a protegerlas contra el sobrecalentamiento. En climas fríos, las plantas trepadoras son comunes. Sus brotes con cogollos hibernan bajo la nieve y no están expuestos a bajas temperaturas. En las plantas resistentes a las heladas, las sustancias orgánicas se acumulan en las células, aumentando la concentración de savia celular. Esto hace que la planta sea más resistente en invierno.
La influencia de factores inanimados en los animales.
La vida de los animales también depende de factores de naturaleza inanimada. A temperaturas desfavorables, el crecimiento y la pubertad de los animales se ralentizan. Las adaptaciones a climas fríos incluyen plumón, plumas y lana en aves y mamíferos. De gran importancia en la regulación de la temperatura corporal son las características de comportamiento de los animales: movimiento activo a lugares con temperaturas más favorables, creación de refugios, cambios de actividad en diferente tiempo año y día. Experimentar desfavorable condiciones invernales Los osos, las tuzas y los erizos hibernan. Durante las horas más calurosas, muchas aves se esconden en la sombra, extienden las alas y abren el pico.
Los animales que viven en los desiertos tienen una variedad de adaptaciones para hacer frente al aire seco y alta temperatura. La tortuga elefante almacena agua en vejiga. Muchos roedores se contentan con el agua únicamente debido a la pobreza. Los insectos, para evitar el sobrecalentamiento, regularmente se elevan en el aire o se entierran en la arena. En algunos mamíferos, el agua se forma a partir de la grasa almacenada (camellos, ovejas de cola gruesa, jerbos de cola gruesa).
La influencia del medio ambiente en el cuerpo.
Cualquier organismo es un sistema abierto, lo que significa que recibe materia, energía e información del exterior y, por tanto, depende completamente del medio ambiente. Esto se refleja en la ley descubierta por el científico ruso K.F. Roulier: “los resultados del desarrollo (cambios) de cualquier objeto (organismo) están determinados por la relación entre sus características internas y las características del entorno en el que se encuentra”. A esta ley a veces se la llama la primera ley ambiental porque es universal.
Los organismos influyen en el medio ambiente cambiando la composición gaseosa de la atmósfera (H: como resultado de la fotosíntesis), participan en la formación del suelo, relieve, clima, etc.
El límite de la influencia de los organismos en el hábitat se describe en otra ley ecológica (Kurazhkovsky Yu.N.): cada tipo de organismo, al consumir las sustancias que necesita del medio ambiente y liberar en él los productos de su actividad vital, lo transforma en de tal manera que el hábitat se vuelve inadecuado para su existencia.
1.2.2. Factores ecológicos ambientales y su clasificación.
El conjunto de elementos individuales del medio ambiente que influyen en los organismos en al menos una etapa de desarrollo individual se denomina factores ambientales.
Según la naturaleza de origen se distinguen factores abióticos, bióticos y antropogénicos. (Diapositiva 1)
Factores abióticos- son las propiedades de la naturaleza inanimada (temperatura, luz, humedad, composición del aire, agua, suelo, fondo de radiación natural de la Tierra, terreno), etc., que afectan directa o indirectamente a los organismos vivos.
Factores bioticos- todas estas son formas de influencia de los organismos vivos entre sí. La influencia de los factores bióticos puede ser tanto directa como indirecta, expresada en cambios en las condiciones ambientales, por ejemplo, cambios en la composición del suelo bajo la influencia de bacterias o cambios en el microclima del bosque.
Las conexiones mutuas entre especies individuales de organismos subyacen a la existencia de poblaciones, biocenosis y la biosfera en su conjunto.
Anteriormente, la influencia humana sobre los organismos vivos también se clasificaba como factores bióticos, pero ahora se distingue una categoría especial de factores generados por el hombre.
Factores antropogénicos- todas estas son formas de actividad de la sociedad humana que provocan cambios en la naturaleza como hábitat y en otras especies y afectan directamente sus vidas.
La actividad humana en el planeta debe identificarse como una fuerza especial que tiene efectos tanto directos como indirectos sobre la naturaleza. Los impactos directos incluyen el consumo humano, la reproducción y el asentamiento de especies individuales de animales y plantas, así como la creación de biocenosis enteras. El impacto indirecto se lleva a cabo cambiando el hábitat de los organismos: clima, régimen fluvial, condiciones de la tierra, etc. A medida que crece la población y crece el nivel tecnológico de la humanidad, la proporción de factores ambientales antropogénicos aumenta constantemente.
Los factores ambientales varían en el tiempo y el espacio. Se considera que algunos factores ambientales son relativamente constantes durante largos períodos de tiempo en la evolución de las especies. Por ejemplo, la gravedad, la radiación solar, la composición salina del océano. La mayoría de los factores ambientales (temperatura del aire, humedad, velocidad del aire) son muy variables en el espacio y el tiempo.
De acuerdo con esto, dependiendo de la regularidad de la exposición, los factores ambientales se dividen en (Diapositiva 2):
· periódicamente periódicamente , cambiando la fuerza del impacto debido a la hora del día, la estación del año o el ritmo de las mareas en el océano. Por ejemplo: una disminución de la temperatura en la zona de clima templado de latitud norte con el inicio del invierno, etc.
· irregularmente periódica , fenómenos catastróficos: tormentas, lluvias, inundaciones, etc.
· no PERIODICO, que surge de forma espontánea, sin un patrón claro, de una sola vez. Por ejemplo, la aparición de un nuevo volcán, incendios, actividad humana.
Así, todo organismo vivo está influenciado por la naturaleza inanimada, por organismos de otras especies, incluida la humana, y, a su vez, afecta a cada uno de estos componentes.
En orden, los factores se dividen en primario Y secundario .
Primario Los factores ambientales siempre han existido en el planeta, incluso antes de la aparición de los seres vivos, y todos los seres vivos se han adaptado a estos factores (temperatura, presión, mareas, frecuencia estacional y diaria).
Secundario Los factores ambientales surgen y cambian debido a la variabilidad de los factores ambientales primarios (turbidez del agua, humedad del aire, etc.).
Según su efecto en el cuerpo, todos los factores se dividen en factores de acción directa Y indirecto .
Según el grado de impacto, se dividen en letales (que provocan la muerte), extremos, limitantes, perturbadores, mutagénicos, teratogénicos (que provocan deformidades durante el desarrollo individual).
Cada factor ambiental se caracteriza por determinados indicadores cuantitativos: fuerza, presión, frecuencia, intensidad, etc.
1.2.3. Patrones de acción de factores ambientales sobre los organismos. Factor limitante. Ley del mínimo de Liebig. Ley de tolerancia de Shelford. La doctrina de los óptimos ecológicos de las especies. Interacción de factores ambientales.
A pesar de la variedad de factores ambientales y la diferente naturaleza de su origen, existen algunos reglas generales y patrones de su impacto en los organismos vivos. Cualquier factor ambiental puede afectar el organismo de la siguiente manera (Diapositiva):
· cambiar la distribución geográfica de las especies;
· cambiar la fertilidad y mortalidad de las especies;
· provocar migración;
· promover la aparición de cualidades adaptativas y adaptaciones en las especies.
La acción de un factor es más eficaz en un determinado valor del factor que es óptimo para el organismo, y no en sus valores críticos. Consideremos los patrones de acción del factor sobre los organismos. (Deslizar).
La dependencia del resultado de la acción de un factor ambiental de su intensidad; el rango favorable de acción del factor ambiental se llama zona optima (actividades de la vida normal). Cuanto más significativa es la desviación de la acción de un factor respecto del óptimo, más inhibe este factor la actividad vital de la población. Este rango se llama zona de opresión (pessimum) . Los valores máximos y mínimos transferibles de un factor son puntos críticos más allá de los cuales ya no es posible la existencia de un organismo o población. El rango de acción de un factor entre puntos críticos se llama zona de tolerancia (resistencia) del cuerpo en relación con este factor. El punto en el eje x, que corresponde al mejor indicador de la actividad vital del cuerpo, significa el valor óptimo del factor y se llama punto óptimo. Como es difícil determinar el punto óptimo, se suele hablar de zona optima o zona de confort. Así, los puntos de mínimo, máximo y óptimo son tres puntos cardinales , que determinan las posibles reacciones del organismo ante un factor determinado. Las condiciones ambientales en las que cualquier factor (o conjunto de factores) va más allá de la zona de confort y tiene un efecto deprimente se denominan en ecología. extremo .
Los patrones considerados se llaman "regla óptima" .
Para que los organismos vivan es necesaria una determinada combinación de condiciones. Si todas las condiciones ambientales son favorables, excepto una, entonces esta condición se vuelve decisiva para la vida del organismo en cuestión. Limita (limita) el desarrollo del organismo, por eso se llama factor limitante . Eso. factor limitante: un factor ambiental cuya importancia va más allá de los límites de supervivencia de la especie.
Por ejemplo, la muerte de peces en los cuerpos de agua en invierno se debe a la falta de oxígeno; las carpas no viven en el océano ( agua salada), la migración de las lombrices del suelo es causada por el exceso de humedad y la falta de oxígeno.
Inicialmente, se encontró que el desarrollo de los organismos vivos está limitado por la falta de algún componente, por ejemplo, sales minerales, humedad, luz, etc. A mediados del siglo XIX, el químico orgánico alemán Eustace Liebig fue el primero en demostrar experimentalmente que el crecimiento de las plantas depende del elemento nutritivo que está presente en cantidades relativamente mínimas. Llamó a este fenómeno la ley del mínimo; También lleva el nombre del autor. ley de liebig . (Barril de Liebig).
En formulación moderna ley del minimo suena así: La resistencia de un organismo está determinada por el eslabón más débil de la cadena de sus necesidades ambientales. Sin embargo, como resultó más tarde, no solo una deficiencia, sino también un exceso de un factor puede ser limitante, por ejemplo, la pérdida de cultivos debido a la lluvia, la sobresaturación del suelo con fertilizantes, etc. El concepto de que, junto con el mínimo, el máximo también puede ser un factor limitante fue introducido 70 años después de Liebig por el zoólogo estadounidense W. Shelford, quien formuló ley de tolerancia . De acuerdo a Según la ley de la tolerancia, el factor limitante en la prosperidad de una población (organismo) puede ser el impacto ambiental mínimo o máximo, y el rango entre ellos determina la cantidad de resistencia (límite de tolerancia) o la valencia ecológica del organismo. a este factor
El principio de factores limitantes es válido para todo tipo de organismos vivos: plantas, animales, microorganismos y se aplica tanto a factores abióticos como bióticos.
Por ejemplo, la competencia de otra especie puede convertirse en un factor limitante para el desarrollo de organismos de una especie determinada. En la agricultura, las plagas y las malas hierbas a menudo se convierten en factores limitantes, y para algunas plantas el factor limitante en el desarrollo es la falta (o ausencia) de representantes de otra especie. Por ejemplo, fueron traídos a California desde el Mediterráneo. el nuevo tipo higos, pero no dieron fruto hasta que se trajo de allí la única especie de abejas que los polinizaban.
Según la ley de tolerancia, cualquier exceso de materia o energía resulta contaminante.
Así, el exceso de agua incluso en zonas secas es perjudicial y el agua puede considerarse un contaminante común, aunque en cantidades óptimas es simplemente necesario. En particular, el exceso de agua impide la formación normal de suelo en la zona de Chernozem.
La valencia ecológica amplia de una especie en relación con los factores ambientales abióticos se indica añadiendo el prefijo “evry” y el estrecho “steno” al nombre del factor. Las especies cuya existencia requiere condiciones ambientales estrictamente definidas se denominan estenobionte y especies que se adaptan a una situación ecológica con una amplia gama de cambios en los parámetros - euribionte .
Por ejemplo, los animales que pueden tolerar grandes fluctuaciones de temperatura se llaman euritérmico, un rango de temperatura estrecho es típico para estenotérmico organismos. (Deslizar). Pequeños cambios de temperatura tienen poco efecto sobre los organismos euritermales y pueden ser desastrosos para los organismos estenotermos (Fig. 4). Eurihidroides Y estenohidroide Los organismos difieren en su respuesta a las fluctuaciones de la humedad. eurihalino Y estenohalino – tienen diferentes reacciones al grado de salinidad del medio ambiente. euroico Los organismos pueden vivir en diferentes lugares, A montado en la pared – presentar requisitos estrictos para la elección del hábitat.
En relación con la presión, todos los organismos se dividen en euribates Y estenobat o paradas (peces de aguas profundas).
En relación al oxígeno liberan eurioxibiontes (carpa cruciana) y estenooxibionte s (tímalo).
En relación al territorio (biotopo) – euritópico (carbonero) y estenotópico (águila pescadora).
En relación con la comida - eurífagos (córvidos) y estenofagos , entre los que podemos destacar ictiófagos (águila pescadora), entomófago (ratonero, veloz, golondrina), herpetófago (El pájaro es el secretario).
Las valencias ecológicas de una especie en relación con diferentes factores pueden ser muy diversas, lo que crea una variedad de adaptaciones en la naturaleza. La totalidad de las valencias ambientales en relación con diversos factores ambientales es espectro ecológico de la especie .
El límite de tolerancia del cuerpo cambia durante la transición de una etapa de desarrollo a otra. A menudo, los organismos jóvenes resultan ser más vulnerables y más exigentes con las condiciones ambientales que los individuos adultos.
El período más crítico en términos de la influencia de varios factores es el período de reproducción: durante este período, muchos factores se vuelven limitantes. La valencia ecológica para individuos, semillas, embriones, larvas y huevos reproductores suele ser más estrecha que para plantas o animales adultos no reproductores de la misma especie.
Por ejemplo, muchos animales marinos pueden tolerar agua dulce o salobre con alto contenido de cloruro, por lo que a menudo ingresan a ríos aguas arriba. Pero sus larvas no pueden vivir en esas aguas, por lo que la especie no puede reproducirse en el río y no establece un hábitat permanente aquí. Muchas aves vuelan para criar a sus polluelos en lugares con un clima más cálido, etc.
Hasta ahora hablamos del límite de tolerancia de un organismo vivo hacia un factor, pero en la naturaleza todos los factores ambientales actúan juntos.
La zona óptima y los límites de resistencia del cuerpo en relación con cualquier factor ambiental pueden cambiar dependiendo de la combinación en la que actúan otros factores simultáneamente. Este patrón se llama interacciones de factores ambientales (constelación ).
Por ejemplo, se sabe que el calor es más fácil de soportar en aire seco que en aire húmedo; El riesgo de congelación es significativamente mayor a bajas temperaturas con viento fuerte que en tiempo tranquilo. Especialmente para el crecimiento de las plantas es necesario un elemento como el zinc, que suele ser el factor limitante. Pero para las plantas que crecen a la sombra, la necesidad es menor que para las que crecen al sol. Se produce la llamada compensación de factores.
Sin embargo, la compensación mutua tiene ciertos límites y es imposible sustituir completamente uno de los factores por otro. La ausencia total de agua o al menos de uno de los elementos necesarios de la nutrición mineral imposibilita la vida vegetal, a pesar de las combinaciones más favorables de otras condiciones. Resulta que todas las condiciones ambientales necesarias para sustentar la vida juegan un papel igual y cualquier factor puede limitar las posibilidades de existencia de los organismos: esta es la ley de equivalencia de todas las condiciones de vida.
Se sabe que cada factor tiene efectos diferentes sobre diferentes funciones corporales. Las condiciones que son óptimas para algunos procesos, por ejemplo, para el crecimiento de un organismo, pueden resultar una zona de opresión para otros, por ejemplo, para la reproducción, e ir más allá de los límites de la tolerancia, es decir, conducir a la muerte. , para otros. Por lo tanto, el ciclo de vida, según el cual un organismo realiza principalmente ciertas funciones durante ciertos períodos (nutrición, crecimiento, reproducción, asentamiento) siempre es consistente con cambios estacionales en los factores ambientales, como la estacionalidad en el mundo vegetal, debido al cambio de estaciones.
Entre las leyes que determinan la interacción de un individuo o individuo con su entorno, destacamos regla de cumplimiento de las condiciones ambientales con la predeterminación genética del organismo . Afirma que una especie de organismo puede existir hasta que y en la medida en que el entorno natural que la rodea corresponda a las capacidades genéticas de adaptar esta especie a sus fluctuaciones y cambios. Cada especie viviente surgió en un determinado entorno, adaptada a él en un grado u otro, y la existencia posterior de la especie sólo es posible en este o en un entorno similar. Un cambio brusco y rápido en el entorno de vida puede llevar al hecho de que las capacidades genéticas de una especie serán insuficientes para adaptarse a las nuevas condiciones. Ésta, en particular, es la base de una de las hipótesis sobre la extinción de los grandes reptiles con un cambio brusco en las condiciones abióticas del planeta: los organismos grandes son menos variables que los pequeños, por lo que necesitan mucho más tiempo para adaptarse. En este sentido, las transformaciones radicales de la naturaleza son peligrosas para hoy. especies existentes, incluso para la propia persona.
1.2.4. Adaptación de organismos a condiciones ambientales desfavorables.
Los factores ambientales pueden actuar como:
· irritantes y provocar cambios adaptativos en funciones fisiológicas y bioquímicas;
· limitadores , provocando la imposibilidad de existencia en estas condiciones;
· modificadores , provocando cambios anatómicos y morfológicos en los organismos;
· señales , indicando cambios en otros factores ambientales.
En el proceso de adaptación a condiciones ambientales desfavorables, los organismos pudieron desarrollar tres formas principales de evitar estas últimas.
Camino activo– ayuda a fortalecer la resistencia, el desarrollo de procesos regulatorios que permiten llevar a cabo todas las funciones vitales de los organismos, a pesar de los factores desfavorables.
Por ejemplo, la sangre caliente en mamíferos y aves.
manera pasiva asociado con la subordinación de las funciones vitales del cuerpo a cambios en los factores ambientales. Por ejemplo, el fenómeno vida oculta , acompañado de suspensión de la actividad vital cuando el embalse se seca, frío, etc., hasta el estado muerte imaginaria o animación suspendida .
Por ejemplo, las semillas de plantas secas, sus esporas, así como los animales pequeños (rotíferos, nematodos) pueden soportar temperaturas inferiores a 200 o C. ¿Ejemplos de anabiosis? Latencia invernal de plantas, hibernación de vertebrados, conservación de semillas y esporas en el suelo.
El fenómeno en el que se produce un descanso fisiológico temporal en el desarrollo individual de algunos organismos vivos, provocado por factores ambientales desfavorables, se denomina diapausa .
Evitación de efectos adversos– el desarrollo por parte del organismo de ciclos de vida en los que las etapas más vulnerables de su desarrollo se completan en los períodos del año más favorables en términos de temperatura y otras condiciones.
La ruta habitual para tales adaptaciones es la migración.
Las adaptaciones evolutivas de los organismos a las condiciones ambientales, expresadas en cambios en sus características externas e internas, se denominan adaptación . Hay diferentes tipos de adaptaciones.
Adaptaciones morfológicas. Los organismos desarrollan características de su estructura externa que contribuyen a la supervivencia y el funcionamiento exitoso de los organismos en sus condiciones habituales.
Por ejemplo, la forma aerodinámica del cuerpo de los animales acuáticos, la estructura de las suculentas y las adaptaciones de las halófitas.
El tipo morfológico de adaptación de un animal o planta, en el que tiene una forma externa que refleja la forma en que interactúa con su entorno, se llama forma de vida de la especie . En el proceso de adaptación a las mismas condiciones ambientales, diferentes especies pueden tener una forma de vida similar.
Por ejemplo, ballena, delfín, tiburón, pingüino.
Adaptaciones fisiológicas se manifiestan en las peculiaridades del conjunto enzimático del tracto digestivo de los animales, determinadas por la composición de los alimentos.
Por ejemplo, aportando humedad mediante la oxidación de la grasa en los camellos.
Adaptaciones de comportamiento– se manifiestan en la creación de refugios, movimiento para seleccionar las condiciones más favorables, ahuyentar a los depredadores, esconderse, comportamiento escolar, etc.
Las adaptaciones de cada organismo están determinadas por su predisposición genética. La regla del cumplimiento de las condiciones ambientales con la predeterminación genética. afirma: siempre que el entorno que rodea a una determinada especie de organismos corresponda a las capacidades genéticas de adaptación de esta especie a sus fluctuaciones y cambios, esta especie puede existir. Un cambio brusco y rápido en las condiciones ambientales puede llevar al hecho de que la velocidad de las reacciones adaptativas se retrasará con respecto al cambio en las condiciones ambientales, lo que conducirá a la eliminación de la especie. Lo anterior se aplica plenamente a los humanos.
1.2.5. Principales factores abióticos.
Recordemos una vez más que los factores abióticos son propiedades de naturaleza inanimada que afectan directa o indirectamente a los organismos vivos. La diapositiva 3 muestra la clasificación de los factores abióticos.
Temperatura es el factor climático más importante. depende de ella tasa metabólica organismos y sus distribución geográfica. Cualquier organismo es capaz de vivir dentro de un determinado rango de temperatura. Y aunque para diferentes tipos organismos ( Euritérmico y estenotérmico.) estos intervalos son diferentes, para la mayoría de ellos la zona de temperaturas óptimas en las que las funciones vitales se llevan a cabo de manera más activa y eficiente es relativamente pequeña. El rango de temperaturas en el que puede existir la vida es de aproximadamente 300 C: de -200 a +100 C. Pero la mayoría de las especies y la mayor parte de su actividad se limitan a un rango de temperatura aún más estrecho. Algunos organismos, especialmente los que se encuentran en estado latente, pueden sobrevivir al menos durante algún tiempo a temperaturas muy bajas. Ciertos tipos de microorganismos, principalmente bacterias y algas, son capaces de vivir y reproducirse a temperaturas cercanas al punto de ebullición. El límite superior para las bacterias de las aguas termales es 88 C, para las algas verdiazules - 80 C y para los peces e insectos más resistentes - alrededor de 50 C. Como regla general, los valores límite superiores del factor son más críticos que los inferiores, aunque muchos organismos cerca de los límites superiores del rango de tolerancia funcionan más eficazmente.
Los animales acuáticos tienden a tener un rango de tolerancia a la temperatura más estrecho que los animales terrestres porque el rango de temperatura en el agua es menor que en la tierra.
Desde el punto de vista del impacto sobre los organismos vivos, la variabilidad de la temperatura es extremadamente importante. Las temperaturas que oscilan entre 10 y 20 C (en promedio, 15 C) no necesariamente afectan al cuerpo de la misma manera que una temperatura constante de 15 C. La actividad vital de los organismos que generalmente están expuestos a temperaturas variables en la naturaleza se suprime total o parcialmente o ralentizado por la influencia temperatura constante. Utilizando temperatura variable, fue posible acelerar el desarrollo de los huevos de saltamontes en un promedio de 38,6% en comparación con su desarrollo a temperatura constante. Aún no está claro si el efecto acelerador se debe a las fluctuaciones de temperatura en sí mismas o a un mayor crecimiento causado por un aumento a corto plazo de la temperatura y no compensado por una desaceleración del crecimiento cuando éste disminuye.
Por tanto, la temperatura es un factor importante y muy a menudo limitante. Los ritmos de temperatura controlan en gran medida la actividad estacional y diaria de plantas y animales. La temperatura a menudo crea zonificación y estratificación en hábitats acuáticos y terrestres.
Agua fisiológicamente necesario para cualquier protoplasma. Desde un punto de vista ecológico, sirve como factor limitante tanto en los hábitats terrestres como en los acuáticos, donde su cantidad está sujeta a fuertes fluctuaciones, o donde la alta salinidad contribuye a la pérdida de agua del organismo por ósmosis. Todos los organismos vivos, dependiendo de su necesidad de agua y, por tanto, de las diferencias de hábitat, se dividen en una serie grupos ambientales: acuático o hidrófilo- vivir permanentemente en el agua; higrófilo- vivir en hábitats muy húmedos; mesófilo- caracterizado por una necesidad moderada de agua y xerófilo- vivir en hábitats secos.
Precipitación y la humedad son las principales magnitudes que se miden al estudiar este factor. La cantidad de precipitación depende principalmente de las rutas y la naturaleza de los grandes movimientos. masas de aire. Por ejemplo, los vientos que soplan desde el océano dejan mayoría humedad en las laderas que miran al océano, como resultado de lo cual queda una “sombra de lluvia” detrás de las montañas, lo que contribuye a la formación del desierto. Al avanzar hacia el interior, el aire acumula una cierta cantidad de humedad y la cantidad de precipitación vuelve a aumentar. Los desiertos tienden a estar ubicados detrás de altas cadenas montañosas o a lo largo de costas donde los vientos soplan desde vastas áreas secas del interior en lugar de desde el océano, como el desierto de Nami en el suroeste de África. La distribución de las precipitaciones a lo largo de las estaciones es un factor limitante extremadamente importante para los organismos. Las condiciones creadas por la lluvia distribuida uniformemente son completamente diferentes de las creadas por la lluvia durante una temporada. En este caso, los animales y las plantas tienen que soportar períodos de sequía prolongada. Como regla general, se observa una distribución desigual de las precipitaciones a lo largo de las estaciones en los trópicos y subtrópicos, donde las estaciones húmedas y secas suelen estar bien definidas. En la zona tropical, el ritmo estacional de la humedad regula la actividad estacional de los organismos, similar al ritmo estacional del calor y la luz en la zona templada. El rocío puede ser una contribución significativa y, en lugares con poca lluvia, muy importante a la precipitación total.
Humedad- un parámetro que caracteriza el contenido de vapor de agua en el aire. Humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua por unidad de volumen de aire. Debido a la dependencia de la cantidad de vapor retenido por el aire de la temperatura y la presión, el concepto humedad relativa es la relación entre el vapor contenido en el aire y el vapor saturado a una temperatura y presión determinadas. Dado que en la naturaleza existe un ritmo diario de humedad: un aumento durante la noche y una disminución durante el día, y sus fluctuaciones vertical y horizontalmente, este factor, junto con la luz y la temperatura, juega un papel importante en la regulación de la actividad de los organismos. La humedad modifica los efectos de la altitud de temperatura. Por ejemplo, en condiciones de humedad cercanas a las críticas, la temperatura tiene un efecto limitante más importante. Asimismo, la humedad juega un papel más crítico si la temperatura es cercana a valores límite. Grandes masas de agua suavizan significativamente el clima terrestre, ya que el agua se caracteriza por un gran calor latente de vaporización y fusión. En realidad, existen dos tipos principales de clima: continental con temperaturas y humedad extremas y náutico, que se caracteriza por fluctuaciones menos pronunciadas, lo que se explica por la influencia moderadora de grandes masas de agua.
Reserva disponible para los organismos vivos. Superficie del agua Depende de la cantidad de precipitación en la zona, pero estos valores no siempre coinciden. Así, utilizando fuentes subterráneas, de donde el agua proviene de otras zonas, los animales y plantas pueden recibir más agua que si la reciben con precipitación. Por el contrario, el agua de lluvia a veces se vuelve inmediatamente inaccesible para los organismos.
Radiación del sol Representa ondas electromagnéticas de varias longitudes. Es absolutamente necesario para la naturaleza viva, ya que es la principal fuente externa de energía. El espectro de distribución de la energía de la radiación solar fuera de la atmósfera terrestre (Fig. 6) muestra que aproximadamente la mitad de la energía solar se emite en la región infrarroja, el 40% en la región visible y el 10% en las regiones ultravioleta y de rayos X.
Debemos tener en cuenta que el espectro radiación electromagnética El sol es muy ancho (Fig. 7) y sus rangos de frecuencia de varias maneras afectan la materia viva. La atmósfera terrestre, incluida la capa de ozono, absorbe selectivamente, es decir, selectivamente en rangos de frecuencia, la energía de la radiación electromagnética del Sol y llega a la superficie terrestre principalmente radiación con una longitud de onda de 0,3 a 3 micrones. La atmósfera absorbe radiación de longitud de onda más larga y más corta.
A medida que aumenta la distancia cenital del Sol, aumenta el contenido relativo de radiación infrarroja (del 50 al 72%).
Los signos cualitativos de la luz son importantes para la materia viva. longitud de onda, intensidad y duración de la exposición.
Se sabe que los animales y las plantas responden a los cambios en la longitud de onda de la luz. La visión de los colores es común en diferentes grupos de animales y es irregular: está bien desarrollada en algunas especies de artrópodos, peces, aves y mamíferos, pero en otras especies de los mismos grupos puede estar ausente.
La tasa de fotosíntesis varía con los cambios en la longitud de onda de la luz. Por ejemplo, cuando la luz pasa a través del agua, las partes roja y azul del espectro se filtran y la clorofila absorbe débilmente la luz verdosa resultante. Sin embargo, las algas rojas tienen pigmentos adicionales (ficoeritrinas) que les permiten aprovechar esta energía y vivir a mayores profundidades que las algas verdes.
Tanto en plantas terrestres como acuáticas, la fotosíntesis está relacionada con la intensidad de la luz en una relación lineal hasta un nivel óptimo de saturación lumínica, que en muchos casos va seguido de una disminución de la intensidad fotosintética a altas intensidades de luz solar directa. En algunas plantas, como el eucalipto, la fotosíntesis no se inhibe directamente luz de sol. En este caso se produce una compensación de factores, ya que plantas individuales y comunidades enteras se adaptan a diferentes intensidades de luz, adaptándose a la sombra (diatomeas, fitoplancton) o a la luz solar directa.
La duración de la luz del día, o fotoperíodo, es un “cambio de tiempo” o desencadenante que incluye una secuencia de procesos fisiológicos que conducen al crecimiento, la floración en muchas plantas, la muda y la acumulación de grasa, la migración y reproducción en aves y mamíferos, y la diapausa en los insectos. Algunas plantas superiores florecen a medida que aumenta la duración del día (plantas tener un largo día), otras florecen cuando el día se acorta (plantas día corto). En muchos organismos sensibles al fotoperíodo, la configuración del reloj biológico se puede alterar alterando experimentalmente el fotoperíodo.
Radiación ionizante Elimina electrones de los átomos y los une a otros átomos para formar pares de iones positivos y negativos. Su fuente son las sustancias radiactivas contenidas en las rocas y, además, proviene del espacio.
Los diferentes tipos de organismos vivos difieren mucho en su capacidad para resistir grandes dosis de exposición a la radiación. Por ejemplo, una dosis de 2 Sv (siver) provoca la muerte de los embriones de algunos insectos en la etapa de trituración, una dosis de 5 Sv provoca la esterilidad de algunas especies de insectos, una dosis de 10 Sv es absolutamente letal para los mamíferos. La mayoría de los estudios muestran que las células que se dividen rápidamente son más sensibles a la radiación.
Los efectos de bajas dosis de radiación son más difíciles de evaluar porque pueden causar efectos genéticos y somáticos a largo plazo. Por ejemplo, la irradiación de un pino con una dosis de 0,01 Sv por día durante 10 años provocó una desaceleración en la tasa de crecimiento similar a una dosis única de 0,6 Sv. Un aumento en el nivel de radiación en el medio ambiente por encima del nivel de fondo conduce a un aumento en la frecuencia de mutaciones dañinas.
Ud. plantas superiores la sensibilidad a la radiación ionizante es directamente proporcional al tamaño del núcleo celular, o más precisamente al volumen de los cromosomas o al contenido de ADN.
En animales superiores no se ha encontrado una relación tan simple entre la sensibilidad y la estructura celular; Para ellos, la sensibilidad de los sistemas de órganos individuales es más importante. Por lo tanto, los mamíferos son muy sensibles incluso a dosis bajas de radiación debido al hecho de que el tejido hematopoyético de la médula ósea que se divide rápidamente se daña fácilmente con la irradiación. Incluso niveles muy bajos de radiación ionizante de acción crónica pueden provocar el crecimiento de células tumorales en los huesos y otros tejidos sensibles, que pueden no aparecer hasta muchos años después de la exposición.
Composición del gas La atmósfera también es un factor climático importante (Fig. 8). Hace aproximadamente 3-3,5 mil millones de años, la atmósfera contenía nitrógeno, amoníaco, hidrógeno, metano y vapor de agua, y no había oxígeno libre en ella. La composición de la atmósfera estuvo determinada en gran medida por los gases volcánicos. Debido a la falta de oxígeno, no existía una pantalla de ozono que bloqueara la radiación ultravioleta del Sol. Con el tiempo, debido a procesos abióticos, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera del planeta y se inició la formación de la capa de ozono. A mediados del Paleozoico, el consumo de oxígeno igualaba su producción; durante este período, el contenido de O2 en la atmósfera estaba cerca de los niveles modernos: alrededor del 20%. Además, desde mediados del Devónico, se observan fluctuaciones en el contenido de oxígeno. Al final del Paleozoico, hubo una notable disminución en el contenido de oxígeno y un aumento en el contenido de dióxido de carbono, hasta aproximadamente el 5% de los niveles modernos, lo que provocó un cambio climático y, aparentemente, dio lugar a abundantes floraciones “autótrofas” que creó reservas de combustibles fósiles de hidrocarburos. A esto le siguió un retorno gradual a una atmósfera baja en dióxido de carbono y alta en oxígeno, tras lo cual la relación O2/CO2 permaneció en un estado del llamado equilibrio oscilatorio de estado estacionario.
Actualmente, la atmósfera terrestre tiene la siguiente composición: oxígeno ~21%, nitrógeno ~78%, dióxido de carbono ~0,03%, gases inertes e impurezas ~0,97%. Curiosamente, las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono son limitantes para muchas plantas superiores. En muchas plantas, es posible aumentar la eficiencia de la fotosíntesis aumentando la concentración de dióxido de carbono, pero se sabe poco que disminuir la concentración de oxígeno también puede conducir a un aumento de la fotosíntesis. En experimentos con legumbres y muchas otras plantas, se demostró que reducir el contenido de oxígeno en el aire al 5% aumenta la intensidad de la fotosíntesis en un 50%. El nitrógeno también juega un papel extremadamente importante. Este es el elemento biogénico más importante involucrado en la formación de estructuras proteicas de los organismos. El viento tiene un efecto limitante sobre la actividad y distribución de los organismos.
Viento incluso capaz de cambiar apariencia plantas, especialmente en aquellos hábitats, por ejemplo en zonas alpinas, donde otros factores tienen un efecto limitante. Se ha demostrado experimentalmente que en los hábitats montañosos abiertos el viento limita el crecimiento de las plantas: cuando se construyó un muro para proteger las plantas del viento, la altura de las plantas aumentó. Las tormentas tienen gran importancia, aunque su efecto es puramente local. Los huracanes y los vientos ordinarios pueden transportar animales y plantas a largas distancias y, por tanto, cambiar la composición de las comunidades.
Presión atmosférica, aparentemente, no es un factor limitante directo, pero está directamente relacionado con el tiempo y el clima, que tienen un efecto limitante directo.
Las condiciones acuáticas crean un hábitat único para los organismos, que se diferencian de los terrestres principalmente en densidad y viscosidad. Densidad agua aproximadamente 800 veces, y viscosidad aproximadamente 55 veces más alto que el aire. Juntos con densidad Y viscosidad Las propiedades físicas y químicas más importantes del medio acuático son: estratificación de la temperatura, es decir, cambios de temperatura a lo largo de la profundidad del cuerpo de agua y periódicos. cambios de temperatura con el tiempo, y transparencia agua, que determina el régimen de luz bajo su superficie: la fotosíntesis de las algas verdes y moradas, el fitoplancton y las plantas superiores depende de la transparencia.
Como en la atmósfera, se juega un papel importante. composición del gas ambiente acuático. En los hábitats acuáticos, la cantidad de oxígeno, dióxido de carbono y otros gases disueltos en el agua y, por tanto, disponibles para los organismos varía mucho con el tiempo. En embalses con un alto contenido de materia orgánica, el oxígeno es un factor limitante de suma importancia. A pesar de la mejor solubilidad del oxígeno en agua en comparación con el nitrógeno, incluso en el caso más favorable, el agua contiene menos oxígeno que el aire, aproximadamente un 1% en volumen. La solubilidad se ve afectada por la temperatura del agua y la cantidad de sales disueltas: a medida que disminuye la temperatura, la solubilidad del oxígeno aumenta y, a medida que aumenta la salinidad, disminuye. El suministro de oxígeno en el agua se repone mediante la difusión desde el aire y la fotosíntesis de las plantas acuáticas. El oxígeno se difunde en el agua muy lentamente; la difusión se ve facilitada por el viento y el movimiento del agua. Como ya se mencionó, el factor más importante que garantiza la producción fotosintética de oxígeno es la luz que penetra en la columna de agua. Por tanto, el contenido de oxígeno del agua varía según la hora del día, la estación y el lugar.
El contenido de dióxido de carbono del agua también puede variar mucho, pero el dióxido de carbono se comporta de manera diferente al oxígeno y su papel ecológico no se comprende bien. El dióxido de carbono es altamente soluble en agua, además, el CO2, formado durante la respiración y la descomposición, así como del suelo o de fuentes subterráneas, ingresa al agua. A diferencia del oxígeno, el dióxido de carbono reacciona con el agua:
para formar ácido carbónico, que reacciona con la cal para formar carbonatos CO22- y bicarbonatos HCO3-. Estos compuestos mantienen la concentración de iones de hidrógeno en un nivel cercano al neutro. Una pequeña cantidad de dióxido de carbono en el agua aumenta la intensidad de la fotosíntesis y estimula los procesos de desarrollo de muchos organismos. Una alta concentración de dióxido de carbono es un factor limitante para los animales, ya que va acompañada de un bajo contenido de oxígeno. Por ejemplo, si el contenido de dióxido de carbono libre en el agua es demasiado alto, muchos peces mueren.
Acidez- la concentración de iones de hidrógeno (pH) está estrechamente relacionada con el sistema de carbonato. ¿El valor del pH cambia en el rango 0? pH? 14: a pH=7 el ambiente es neutro, a pH<7 - кислая, при рН>7 - alcalino. Si la acidez no se acerca a valores extremos, entonces las comunidades pueden compensar los cambios en este factor; la tolerancia de la comunidad al rango de pH es muy significativa. La acidez puede servir como indicador de la tasa metabólica general de una comunidad. Las aguas con pH bajo contienen pocos nutrientes, por lo que la productividad es extremadamente baja.
Salinidad- contenido de carbonatos, sulfatos, cloruros, etc. - es otro factor abiótico importante en cuerpos de agua. EN aguas dulces Hay pocas sales, de las cuales alrededor del 80% son carbonatos. El contenido de minerales en los océanos del mundo es de 35 g/l en promedio. Los organismos de mar abierto son generalmente estenohalinos, mientras que los organismos de aguas costeras salobres son generalmente eurihalinos. La concentración de sal en los fluidos y tejidos corporales de la mayoría de los organismos marinos es isotónica con la concentración de sal en el agua de mar, por lo que no hay problemas de osmorregulación.
Fluir no sólo influye mucho en la concentración de gases y nutrientes, sino que también actúa directamente como factor limitante. Muchas plantas y animales de río están especialmente adaptados morfológica y fisiológicamente para mantener su posición en el flujo: tienen límites de tolerancia bien definidos al factor de flujo.
Presion hidrostatica en el océano tiene gran importancia. Con una inmersión en agua de 10 m, la presión aumenta en 1 atm (105 Pa). En la parte más profunda del océano la presión alcanza los 1000 atm (108 Pa). Muchos animales pueden tolerar fluctuaciones repentinas de presión, especialmente si no tienen aire libre en el cuerpo. De lo contrario, se puede desarrollar una embolia gaseosa. Altas presiones, característico de grandes profundidades, por regla general, inhibe los procesos vitales.
El suelo es la capa de material que se encuentra encima de las rocas. la corteza terrestre. El científico y naturalista ruso Vasily Vasilyevich Dokuchaev fue el primero en considerar el suelo como un medio dinámico, más que inerte, en 1870. Demostró que el suelo cambia y se desarrolla constantemente, y en su centro Se llevan a cabo procesos químicos, físicos y biológicos. El suelo se forma mediante una compleja interacción de clima, plantas, animales y microorganismos. El académico soviético Vasily Robertovich Williams, científico del suelo, dio otra definición de suelo: es un horizonte superficial suelto de tierra capaz de producir cultivos vegetales. El crecimiento de las plantas depende del contenido de nutrientes esenciales en el suelo y su estructura.
La composición del suelo incluye cuatro componentes estructurales principales: base mineral (generalmente 50-60% de la composición total del suelo), materia orgánica (hasta un 10%), aire (15-25%) y agua (25-30%). .
Esqueleto mineral del suelo- Es un componente inorgánico que se formó a partir de la roca madre como resultado de su erosión.
Más del 50% de la composición mineral del suelo está ocupada por sílice SiO2, del 1 al 25% por alúmina Al2O3, del 1 al 10% por óxidos de hierro Fe2O3, del 0,1 al 5% por óxidos de magnesio, potasio, fósforo y calcio. Los elementos minerales que forman la sustancia del esqueleto del suelo varían en tamaño: desde cantos rodados y piedras hasta granos de arena (partículas con un diámetro de 0,02 a 2 mm, limo, partículas con un diámetro de 0,002 a 0,02 mm y las partículas más pequeñas de arcilla). menos de 0,002 mm de diámetro. Su relación determina estructura mecánica del suelo . Es de gran importancia para la agricultura. Las arcillas y margas, que contienen cantidades aproximadamente iguales de arcilla y arena, suelen ser adecuadas para el crecimiento de las plantas, ya que contienen suficientes nutrientes y son capaces de retener la humedad. Los suelos arenosos drenan más rápido y pierden nutrientes debido a la lixiviación, pero son más rentables para su uso. cosechas tempranas, ya que su superficie se seca más rápidamente en primavera que la de los suelos arcillosos, lo que conduce a un mayor calentamiento. A medida que el suelo se vuelve más rocoso, disminuye su capacidad para retener agua.
materia orgánica El suelo se forma por la descomposición de organismos muertos, sus partes y excrementos. Los residuos orgánicos que no se han descompuesto por completo se denominan basura y el producto final de la descomposición, una sustancia amorfa en la que ya no es posible reconocer el material original, se llama humus. Gracias a sus propiedades físicas y químicas, el humus mejora la estructura y aireación del suelo, y aumenta la capacidad de retener agua y nutrientes.
Simultáneamente con el proceso de humificación, los elementos vitales se transfieren de compuestos orgánicos a inorgánicos, por ejemplo: nitrógeno - en iones de amonio NH4+, fósforo - en ortofosfationes H2PO4-, azufre - en sulfationes SO42-. Este proceso se llama mineralización.
El aire del suelo, al igual que el agua del suelo, se encuentra en los poros entre las partículas del suelo. La porosidad aumenta desde arcillas hasta margas y arenas. El intercambio libre de gases se produce entre el suelo y la atmósfera, como resultado de lo cual la composición gaseosa de ambos ambientes es similar. Por lo general, debido a la respiración de los organismos que lo habitan, el aire del suelo contiene un poco menos de oxígeno y más dióxido de carbono que el aire atmosférico. El oxígeno es necesario para las raíces de las plantas, los animales del suelo y los organismos descomponedores que descomponen la materia orgánica en componentes inorgánicos. Si se produce el proceso de anegamiento, el aire del suelo es reemplazado por agua y las condiciones se vuelven anaeróbicas. El suelo se vuelve ácido gradualmente a medida que los organismos anaeróbicos continúan produciendo dióxido de carbono. El suelo, si no es rico en bases, puede volverse extremadamente ácido y esto, junto con el agotamiento de las reservas de oxígeno, tiene un efecto adverso sobre los microorganismos del suelo. Las condiciones anaeróbicas prolongadas provocan la muerte de las plantas.
Las partículas del suelo retienen una cierta cantidad de agua a su alrededor, lo que determina la humedad del suelo. Una parte de ella, llamada agua gravitacional, puede filtrarse libremente en las profundidades del suelo. Esto provoca la lixiviación de diversos minerales del suelo, incluido el nitrógeno. El agua también puede quedar retenida alrededor de partículas coloidales individuales en forma de una película fina, fuerte y cohesiva. Esta agua se llama higroscópica. Se adsorbe en la superficie de las partículas debido a los enlaces de hidrógeno. Esta agua es la menos accesible para las raíces de las plantas y la última en quedar retenida en suelos muy secos. La cantidad de agua higroscópica depende del contenido de partículas coloidales en el suelo, por lo que en suelos arcillosos hay mucha más (aproximadamente el 15% de la masa del suelo) que en suelos arenosos (aproximadamente el 0,5%). A medida que se acumulan capas de agua alrededor de las partículas del suelo, comienza a llenar primero los poros estrechos entre estas partículas y luego se extiende hacia poros cada vez más anchos. El agua higroscópica se convierte gradualmente en agua capilar, que se mantiene alrededor de las partículas del suelo mediante fuerzas de tensión superficial. El agua capilar puede ascender a través de poros y canales estrechos desde el nivel freático. Las plantas absorben fácilmente el agua capilar, que desempeña el papel más importante en su suministro regular de agua. A diferencia de la humedad higroscópica, esta agua se evapora fácilmente. Los suelos de textura fina, como las arcillas, retienen más agua por capilaridad que los suelos de textura gruesa, como las arenas.
El agua es necesaria para todos los organismos del suelo. Entra en las células vivas por ósmosis.
El agua también es importante como disolvente de los nutrientes y gases absorbidos de la solución acuosa por las raíces de las plantas. Participa en la destrucción de la roca madre subyacente al suelo y en el proceso de formación del suelo.
Propiedades químicas El suelo depende del contenido de minerales que están presentes en él en forma de iones disueltos. Algunos iones son venenosos para las plantas, otros son vitales. La concentración de iones de hidrógeno en el suelo (acidez) es pH>7, es decir, en promedio cercana a un valor neutro. La flora de estos suelos es especialmente rica en especies. Los suelos calcáreos y salinos tienen un pH = 8...9, y los suelos de turba, hasta 4. En estos suelos se desarrolla una vegetación específica.
El suelo alberga muchas especies de organismos vegetales y animales que influyen en sus características fisicoquímicas: bacterias, algas, hongos o protozoos, gusanos y artrópodos. Su biomasa en varios suelos igual (kg/ha): bacterias 1000-7000, hongos microscópicos - 100-1000, algas 100-300, artrópodos - 1000, gusanos 350-1000.
En el suelo tienen lugar procesos de síntesis y biosíntesis, y se producen diversas reacciones químicas de transformación de sustancias asociadas a la vida de las bacterias. En ausencia de grupos especializados de bacterias en el suelo, su papel lo desempeñan los animales del suelo, que convierten grandes residuos vegetales en partículas microscópicas y así ponen sustancias orgánicas a disposición de los microorganismos.
Las plantas producen sustancias orgánicas utilizando sales minerales, energía solar y agua. Así, el suelo pierde los minerales que las plantas le quitaron. En los bosques, algunos nutrientes regresan al suelo mediante la caída de las hojas. Plantas cultivadas Durante un período de tiempo, se eliminan del suelo muchos más nutrientes de los que se devuelven a él. Normalmente, las pérdidas de nutrientes se reponen mediante la aplicación de fertilizantes minerales, que generalmente no pueden ser utilizados directamente por las plantas y deben ser transformados por microorganismos en una forma biológicamente accesible. En ausencia de tales microorganismos, el suelo pierde fertilidad.
Los principales procesos bioquímicos tienen lugar en la capa superior del suelo con un espesor de hasta 40 cm, ya que está habitada por mayor número microorganismos. Algunas bacterias participan en el ciclo de transformación de un solo elemento, mientras que otras participan en los ciclos de transformación de muchos elementos. Si las bacterias mineralizan la materia orgánica, descomponen la materia orgánica en compuestos inorgánicos, los protozoos destruyen el exceso de bacterias. Las lombrices de tierra, las larvas de escarabajos y los ácaros aflojan el suelo y contribuyen así a su aireación. Además, procesan sustancias orgánicas difíciles de descomponer.
Los factores abióticos en el hábitat de los organismos vivos también incluyen factores de relieve (topografía) . La influencia de la topografía está estrechamente relacionada con otros factores abióticos, ya que puede influir fuertemente en el clima local y el desarrollo del suelo.
El principal factor topográfico es la altitud sobre el nivel del mar. Con la altitud, las temperaturas medias disminuyen, las diferencias de temperatura diarias aumentan, las precipitaciones, la velocidad del viento y la intensidad de la radiación aumentan, la presión atmosférica y las concentraciones de gases disminuyen. Todos estos factores influyen en las plantas y los animales, provocando la zonificación vertical.
Cadenas montañosas pueden servir como barreras climáticas. Las montañas también sirven como barreras para la propagación y migración de organismos y pueden desempeñar el papel de factor limitante en los procesos de especiación.
Otro factor topográfico es exposición a la pendiente . En el hemisferio norte, las laderas orientadas al sur reciben más luz solar, por lo que la intensidad de la luz y la temperatura aquí son más altas que en los fondos de los valles y las laderas orientadas al norte. En el hemisferio sur ocurre la situación contraria.
Un importante factor de alivio es también pendiente de la pendiente . Las pendientes pronunciadas se caracterizan por un drenaje rápido y un lavado del suelo, por lo que los suelos aquí son finos y más secos. Si la pendiente excede los 35b, generalmente no se forman suelo ni vegetación, pero se crea un pedregal de material suelto.
Entre los factores abióticos atención especial merece fuego o fuego . Actualmente, los ecologistas han llegado a la conclusión inequívoca de que el fuego debe considerarse uno de los factores abióticos naturales junto con los factores climáticos, edáficos y otros.
Los incendios como factor ambiental se presentan de varios tipos y dejan diversas consecuencias. Los incendios de copa o forestales, es decir, muy intensos e incontrolables, destruyen toda la vegetación y toda la materia orgánica del suelo, mientras que las consecuencias de los incendios terrestres son completamente diferentes. Los incendios de copas tienen un efecto limitante sobre la mayoría de los organismos: la comunidad biótica tiene que empezar de nuevo con lo poco que queda, y deben pasar muchos años antes de que el sitio vuelva a ser productivo. Los incendios terrestres, por el contrario, tienen un efecto selectivo: para algunos organismos son un factor más limitante, para otros, un factor menos limitante y contribuyen así al desarrollo de organismos con una alta tolerancia al fuego. Además, los pequeños incendios terrestres complementan la acción de las bacterias, descomponiendo las plantas muertas y acelerando la conversión de nutrientes minerales a una forma adecuada para el uso de nuevas generaciones de plantas.
Si los incendios terrestres ocurren regularmente cada pocos años, queda poca madera muerta en el suelo, lo que reduce la probabilidad de incendios de copas. En los bosques que no se han quemado durante más de 60 años, se acumula tanta basura combustible y madera muerta que, cuando se enciende, es casi inevitable que se produzca un incendio de copa.
Las plantas han desarrollado adaptaciones especializadas al fuego, tal como lo han hecho con otros factores abióticos. En particular, los cogollos de los cereales y los pinos quedan ocultos del fuego en lo más profundo de los mechones de hojas o agujas. En hábitats quemados periódicamente, estas especies de plantas se benefician porque el fuego promueve su preservación al promover selectivamente su florecimiento. Las especies latifoliadas no tienen dispositivos de protección contra el fuego, es destructivo para ellas.
Así, los incendios mantienen la estabilidad sólo de algunos ecosistemas. En los bosques tropicales caducifolios y húmedos, cuyo equilibrio se formó sin la influencia del fuego, incluso un incendio terrestre puede causar grandes daños, destruyendo el horizonte superior del suelo rico en humus, provocando erosión y lixiviación de nutrientes.
La pregunta “quemar o no quemar” es inusual para nosotros. Los efectos de la quema pueden ser muy diferentes según el tiempo y la intensidad. Por descuido, las personas a menudo provocan un aumento en la frecuencia de los incendios forestales, por lo que es necesario luchar activamente por la seguridad contra incendios en los bosques y áreas recreativas. En ningún caso un particular tiene derecho a provocar intencionada o accidentalmente un incendio en la naturaleza. Sin embargo, es necesario saber que el uso del fuego por parte de personas especialmente capacitadas forma parte de una adecuada gestión del territorio.
Para condiciones abióticas, todas las leyes consideradas sobre la influencia de los factores ambientales en los organismos vivos son válidas. El conocimiento de estas leyes nos permite responder a la pregunta: ¿por qué en diferentes regiones¿Los planetas formaron diferentes ecosistemas? La razón principal son las condiciones abióticas únicas de cada región.
Las poblaciones se concentran en un área determinada y no pueden distribuirse en todas partes con la misma densidad porque tienen un rango limitado de tolerancia a los factores ambientales. En consecuencia, cada combinación de factores abióticos se caracteriza por sus propios tipos de organismos vivos. Muchas variantes de combinaciones de factores abióticos y especies de organismos vivos adaptados a ellos determinan la diversidad de ecosistemas del planeta.
1.2.6. Principales factores bióticos.
Las áreas de distribución y el número de organismos de cada especie están limitados no solo por condiciones externas ambiente inanimado, sino también sus relaciones con organismos de otras especies. El entorno de vida inmediato de un organismo constituye su ambiente biótico , y los factores de este entorno se llaman biótico . Los representantes de cada especie pueden existir en un entorno donde las conexiones con otros organismos les proporcionan condiciones de vida normales.
Se distinguen las siguientes formas de relaciones bióticas. Si denotamos los resultados positivos de las relaciones para un organismo con un signo "+", los resultados negativos con un signo "-" y la ausencia de resultados con un signo "0", entonces los tipos de relaciones que se encuentran en la naturaleza entre organismos vivos pueden presentarse en forma de tabla. 1.
Esta clasificación esquemática da Idea general sobre la diversidad de relaciones bióticas. Consideremos los rasgos característicos de las relaciones de varios tipos.
Competencia Es el tipo de relación más completo en la naturaleza, en el que dos poblaciones o dos individuos se influyen mutuamente en la lucha por las condiciones necesarias para la vida. negativo .
La competencia puede ser intraespecífico Y interespecífico . La competencia intraespecífica ocurre entre individuos de la misma especie, la competencia interespecífica ocurre entre individuos de diferentes especies. La interacción competitiva puede referirse a:
· espacio vital,
· alimentos o nutrientes,
· lugares de refugio y muchos otros factores vitales.
Las ventajas en la competencia las logran las especies. diferentes caminos. Con igual acceso al recurso. uso común Un tipo puede tener ventaja sobre otro debido a:
reproducción más intensiva
consumir más alimentos o energía solar,
· capacidad de protegerse mejor,
· adaptarse a un rango más amplio de temperaturas, niveles de luz o concentraciones de determinadas sustancias nocivas.
La competencia interespecífica, independientemente de lo que subyace a ella, puede conducir al establecimiento de un equilibrio entre dos especies, o al reemplazo de la población de una especie por la población de otra, o al hecho de que una especie desplazará a otra a otro lugar. u obligarlo a trasladarse a otro lugar uso de otros recursos. Determinó que dos especies idénticas en términos y necesidades ecológicas no pueden coexistir en un lugar y tarde o temprano un competidor desplaza al otro. Este es el llamado principio de exclusión o principio de Gause.
Las poblaciones de algunas especies de organismos vivos evitan o reducen la competencia al trasladarse a otra región con condiciones aceptables, o al cambiar a alimentos más inaccesibles o difíciles de digerir, o al cambiar el momento o el lugar de producción de alimentos. Por ejemplo, los halcones se alimentan durante el día, los búhos durante la noche; los leones cazan animales más grandes y los leopardos cazan animales más pequeños; Los bosques tropicales se caracterizan por la estratificación establecida de animales y aves en niveles.
Del principio de Gause se deduce que cada especie en la naturaleza ocupa un lugar único y determinado. Está determinada por la posición de la especie en el espacio, las funciones que desempeña en la comunidad y su relación con las condiciones abióticas de existencia. El lugar que ocupa una especie u organismo en un ecosistema se denomina nicho ecológico. En sentido figurado, si un hábitat es como la dirección de los organismos de una especie determinada, entonces un nicho ecológico es una profesión, el papel de un organismo en su hábitat.
Una especie ocupa su nicho ecológico para desempeñar a su manera la función que ha conquistado a otras especies, dominando así su hábitat y al mismo tiempo dándole forma. La naturaleza es muy económica: ni siquiera dos especies que ocupen el mismo nicho ecológico pueden existir de forma sostenible. En competencia, una especie desplazará a otra.
Un nicho ecológico como lugar funcional de una especie en el sistema de vida no puede permanecer vacío durante mucho tiempo; esto se evidencia en la regla de llenado obligatorio de nichos ecológicos: un nicho ecológico vacío siempre se llena de forma natural. Un nicho ecológico como lugar funcional de una especie en un ecosistema permite una forma capaz de desarrollar nuevas adaptaciones para llenar este nicho, pero a veces esto requiere un tiempo considerable. A menudo, los nichos ecológicos vacíos que a un especialista le parecen vacíos son sólo un engaño. Por lo tanto, una persona debe tener mucho cuidado con las conclusiones sobre la posibilidad de llenar estos nichos mediante la aclimatación (introducción). Aclimatación es un conjunto de medidas para introducir una especie en nuevos hábitats, llevadas a cabo con el fin de enriquecer comunidades naturales o artificiales con organismos útiles para los humanos.
El apogeo de la aclimatación se produjo en los años veinte y cuarenta del siglo XX. Sin embargo, con el paso del tiempo, se hizo evidente que los experimentos de aclimatación de las especies no tuvieron éxito o, peor aún, dieron resultados muy negativos: las especies se convirtieron en plagas o propagaron enfermedades peligrosas. Por ejemplo, con una abeja del Lejano Oriente aclimatada en la parte europea, se introdujeron ácaros, que eran los agentes causantes de la enfermedad varroatosis, que destruyó Número grande familias de abejas. No podría haber sido de otra manera: nuevas especies ubicadas en un ecosistema extraño con un nicho ecológico realmente ocupado desplazaron a aquellas que ya estaban haciendo un trabajo similar. Las nuevas especies no satisfacían las necesidades del ecosistema, a veces no tenían enemigos y por tanto podían reproducirse rápidamente.
Un ejemplo clásico de esto es la introducción de conejos en Australia. En 1859, se trajeron conejos a Australia desde Inglaterra para la caza deportiva. Condiciones naturales Resultó favorable para ellos, y los depredadores locales, los dingos, no eran peligrosos porque no corrían lo suficientemente rápido. Como resultado, los conejos se multiplicaron tanto que destruyeron la vegetación de los pastos en vastas áreas. En algunos casos, la introducción de un enemigo natural de una plaga extraña en el ecosistema trajo éxito en la lucha contra esta última, pero no todo es tan simple como parece a primera vista. Un enemigo introducido no necesariamente se centrará en exterminar a su presa habitual. Por ejemplo, los zorros, introducidos en Australia para matar conejos, encontraron presas más fáciles, los marsupiales locales, en abundancia, sin causar muchos problemas a la víctima prevista.
Las relaciones competitivas se observan claramente no sólo a nivel interespecífico, sino también intraespecífico (poblacional). A medida que la población crece, cuando el número de sus individuos se acerca a la saturación, entran en juego mecanismos fisiológicos internos de regulación: aumenta la mortalidad, disminuye la fertilidad y situaciones estresantes, peleas. La ecología de poblaciones estudia estos temas.
Las relaciones competitivas son uno de los mecanismos más importantes para la formación de la composición de especies de las comunidades, la distribución espacial de las especies de población y la regulación de su número.
Dado que la estructura del ecosistema está dominada por las interacciones alimentarias, la forma más característica de interacción entre especies en las cadenas tróficas es depredación , en el que un individuo de una especie, llamado depredador, se alimenta de organismos (o partes de organismos) de otra especie, llamados presa, y el depredador vive separado de la presa. En tales casos, se dice que las dos especies están involucradas en una relación depredador-presa.
Las especies de presa han desarrollado una serie de mecanismos de defensa para evitar convertirse en presas fáciles de los depredadores: la capacidad de correr o volar rápidamente, la excreción sustancias químicas con un olor que repele a un depredador o incluso lo envenena, que tiene piel o caparazón grueso, coloración protectora o capacidad de cambiar de color.
Los depredadores también tienen varias formas de aprovecharse de sus presas. Los carnívoros, a diferencia de los herbívoros, generalmente se ven obligados a perseguir y alcanzar a sus presas (compárese, por ejemplo, con los elefantes herbívoros, los hipopótamos, las vacas con los guepardos carnívoros, las panteras, etc.). Algunos depredadores se ven obligados a correr rápidamente, otros logran su objetivo cazando en manadas, mientras que otros capturan principalmente individuos enfermos, heridos e inferiores. Otra forma de abastecerse de alimentos para animales es el camino que siguió el hombre: la invención de los aparejos de pesca y la domesticación de los animales.
Factores ambientales. Las condiciones ambientales tienen un cierto impacto (positivo o negativo) en la existencia y distribución geográfica de los seres vivos. En este sentido, las condiciones ambientales se consideran factores ambientales.
Los factores ambientales son muy diversos tanto en su naturaleza como en su impacto sobre los organismos vivos. Convencionalmente, todos los factores ambientales se dividen en tres grupos principales: abióticos, bióticos y antropogénicos.
Factores abióticos- estos son factores de naturaleza inanimada, principalmente climáticos: luz de sol, temperatura, humedad y local: relieve, propiedades del suelo, salinidad, corrientes, viento, radiación, etc. (Fig. 14). Estos factores pueden influir en los organismos directamente, es decir, directamente, como la luz o el calor, o indirectamente, como el relieve, que determina la acción de factores directos: iluminación, humedad, viento y otros.
Arroz. 14. La influencia de la luz en el desarrollo del diente de león:
1 - con luz brillante; 2 - con poca luz (a la sombra)
Estas son todas aquellas formas de actividad humana que afectan el medio ambiente natural, cambiando las condiciones de vida de los organismos vivos o afectan directamente a especies individuales de plantas y animales (Fig. 15).
Arroz. 15. Factores antropogénicos
A su vez, los propios organismos pueden influir en las condiciones de su existencia. Por ejemplo, la presencia de cubierta vegetal modera las fluctuaciones diarias de temperatura cerca de la superficie del suelo (bajo el dosel de bosque o pasto), afecta la estructura y composición química suelo
Todos los factores ambientales tienen un cierto impacto en los organismos y son necesarios para su vida. Pero cambios especialmente drásticos en la apariencia externa y la estructura interna de los organismos son causados por factores de naturaleza inanimada como la luz, la temperatura y la humedad.
Nuevos conceptos
Factores ambientales: abióticos, bióticos, antropogénicos.
Preguntas
- ¿Qué son los factores ambientales?
- ¿Qué grupos de factores ambientales conoces?
Pensar
¿Qué importancia tienen las plantas verdes para la vida en nuestro planeta?
Tareas
Para comprender mejor material educativo, aprende a trabajar correctamente con el texto del libro de texto.
Cómo trabajar con el texto del libro de texto.
- Lea el título del párrafo. Refleja su contenido principal.
- Lea las preguntas antes del texto del párrafo. Intenta responderlas. Esto le ayudará a comprender mejor el texto del párrafo.
- Lea las preguntas al final del párrafo. Ayudarán a resaltar el material más importante del párrafo.
- Lea el texto, divídalo mentalmente en “unidades significativas” y haga un plan.
- Ordenar el texto (aprender nuevos términos y definiciones de memoria, recordar los puntos principales, poder probarlos y confirmarlos con ejemplos).
- Resuma brevemente el párrafo.
La biología es la ciencia de la vida, de los organismos vivos que viven en la Tierra.
La biología estudia la estructura y funciones vitales de los organismos vivos, su diversidad y las leyes del desarrollo histórico e individual.
El área de distribución de la vida constituye una capa especial de la Tierra: la biosfera.
La rama de la biología que se ocupa de las relaciones de los organismos entre sí y con su entorno se llama ecología.
La biología está estrechamente relacionada con muchos aspectos de la actividad humana práctica: agricultura, medicina, diversas industrias, en particular la alimentaria y la ligera, etc.
Los organismos vivos en nuestro planeta son muy diversos. Los científicos distinguen cuatro reinos de seres vivos: bacterias, hongos, plantas y animales.
Todo organismo vivo está formado por células (a excepción de los virus). Los organismos vivos comen, respiran, excretan productos de desecho, crecen, se desarrollan, se reproducen, perciben las influencias ambientales y reaccionan ante ellas.
Cada organismo vive en un ambiente específico. Todo lo que rodea a un ser vivo se llama hábitat.
Hay cuatro hábitats principales en nuestro planeta, desarrollados y habitados por organismos. Estos son el agua, el aire terrestre, el suelo y el medio ambiente dentro de los organismos vivos.
Cada entorno tiene sus propias condiciones de vida específicas a las que se adaptan los organismos. Esto explica la gran diversidad de organismos vivos en nuestro planeta.
Las condiciones ambientales tienen un cierto impacto (positivo o negativo) en la existencia y distribución geográfica de los seres vivos. En este sentido, las condiciones ambientales se consideran factores ambientales.
Convencionalmente, todos los factores ambientales se dividen en tres grupos principales: abióticos, bióticos y antropogénicos.