Reakcije na nepovoljne faktore okoline samo su pod određenim uslovima štetne za žive organizme, au većini slučajeva imaju adaptivnu vrijednost. Stoga je ove odgovore Selye nazvao "sindromom opšte adaptacije". U kasnijim radovima koristio je pojmove "stres" i "sindrom generalne adaptacije" kao sinonime.

Adaptacija- ovo je genetski determinisani proces formiranja zaštitnih sistema koji obezbeđuju povećanje stabilnosti i tok ontogeneze u za nju nepovoljnim uslovima.

Adaptacija je jedan od najvažnijih mehanizama koji povećava stabilnost biološkog sistema, pa i biljnog organizma, u promenjenim uslovima postojanja. Što je organizam bolje prilagođen nekom faktoru, to je otporniji na njegove fluktuacije.

Genotipski određena sposobnost organizma da mijenja metabolizam u određenim granicama, ovisno o djelovanju spoljašnje okruženje pozvao brzina reakcije. Kontroliše ga genotip i karakterističan je za sve žive organizme. Većina modifikacija koje se dešavaju u granicama reakcione norme su od adaptivnog značaja. Odgovaraju promjenama u staništu i omogućavaju bolji opstanak biljaka u promjenjivim uvjetima okoline. U tom smislu, takve modifikacije su od evolucijske važnosti. Termin "brzina reakcije" uveo je V.L. Johansen (1909).

Što je veća sposobnost vrste ili varijeteta da se modificira u skladu sa okolinom, to je šira brzina njene reakcije i veća je sposobnost prilagođavanja. Ovo svojstvo razlikuje otporne sorte poljoprivrednih kultura. U pravilu, blage i kratkotrajne promjene faktora okoliša ne dovode do značajnijih narušavanja fizioloških funkcija biljaka. To je zbog njihove sposobnosti da održe relativnu dinamičku ravnotežu. unutrašnje okruženje i stabilnost osnovnih fizioloških funkcija u promjenjivom okruženju. Istovremeno, oštri i dugotrajni udari dovode do poremećaja mnogih funkcija biljke, a često i do njene smrti.

Adaptacija uključuje sve procese i adaptacije (anatomske, morfološke, fiziološke, bihevioralne, itd.) koji povećavaju stabilnost i doprinose opstanku vrste.

1.Anatomske i morfološke adaptacije. Kod nekih predstavnika kserofita, dužina korijenskog sistema doseže nekoliko desetina metara, što biljci omogućava da koristi podzemne vode i ne doživi nedostatak vlage u uvjetima tla i atmosferske suše. Kod ostalih kserofita, prisustvo debele kutikule, pubescencija listova i transformacija listova u bodlje smanjuju gubitak vode, što je veoma važno u uslovima nedostatka vlage.

Zapaljene dlake i bodlje štite biljke od toga da ih životinje pojedu.

Drveće u tundri ili na visokim planinskim visinama izgleda kao zdepasto puzavo grmlje, zimi je prekriveno snijegom, koji ih štiti od jakih mrazeva.

U planinskim predjelima s velikim dnevnim kolebanjima temperature, biljke često imaju oblik spljoštenih jastuka s gusto raspoređenim brojnim stabljikama. To vam omogućava da zadržite vlagu unutar jastuka i relativno ujednačenu temperaturu tokom cijelog dana.

U močvarnim i vodenim biljkama formira se poseban vazdušni parenhim (aerenhim) koji je rezervoar vazduha i olakšava disanje biljnih delova uronjenih u vodu.

2. Fiziološke i biohemijske adaptacije. U sukulentima, adaptacija za uzgoj u pustinjskim i polupustinjskim uslovima je asimilacija CO 2 tokom fotosinteze duž CAM puta. Ove biljke imaju zatvorene puške tokom dana. Tako postrojenje čuva unutrašnje rezerve vode od isparavanja. U pustinjama, voda je glavni faktor koji ograničava rast biljaka. Stoma se otvara noću i u to vrijeme CO 2 ulazi u fotosintetska tkiva. Naknadno uključivanje CO2 u fotosintetski ciklus događa se danju već sa zatvorenim stomama.

Fiziološke i biohemijske adaptacije uključuju mogućnost otvaranja i zatvaranja stomata, u zavisnosti od spoljašnjih uslova. Sinteza u stanicama apscizinske kiseline, prolina, zaštitnih proteina, fitoaleksina, fitoncida, povećanje aktivnosti enzima koji suzbijaju oksidativni razgradnju organskih tvari, nakupljanje šećera u stanicama i niz drugih promjena u metabolizmu doprinose povećanje otpornosti biljaka na nepovoljne uslove okoline.

Istu biohemijsku reakciju može izvesti nekoliko molekularnih oblika istog enzima (izoenzima), dok svaka izoforma ispoljava katalitičku aktivnost u relativno uskom rasponu nekih parametara okoline, kao što je temperatura. Prisustvo brojnih izoenzima omogućava biljci da izvede reakciju u mnogo širem rasponu temperatura, u poređenju sa svakim pojedinačnim izoenzima. To omogućava biljci da uspješno obavlja vitalne funkcije u promjenjivim temperaturnim uvjetima.

3. Adaptacije ponašanja, odnosno izbjegavanje štetnog faktora. Primjer su efemera i efemeroidi (mak, zvijezda, krokusi, tulipani, snježne kapljice). Oni prolaze kroz cijeli ciklus svog razvoja u proljeće 1,5-2 mjeseca, čak i prije početka vrućine i suše. Tako na neki način odlaze, odnosno izbjegavaju da padnu pod utjecaj stresora. Na sličan način, ranozrele sorte poljoprivrednih kultura formiraju usjev prije pojave nepovoljnih sezonskih pojava: kolovozne magle, kiše, mrazeva. Stoga je odabir mnogih poljoprivrednih kultura usmjeren na stvaranje ranih zrelih sorti. Višegodišnje biljke prezimljuju kao rizomi i lukovice u tlu pod snijegom, što ih štiti od smrzavanja.

Adaptacija biljaka na nepovoljne faktore odvija se istovremeno na više nivoa regulacije - od jedne ćelije do fitocenoze. Što je viši nivo organizacije (ćelija, organizam, populacija), veći je broj mehanizama koji su istovremeno uključeni u adaptaciju biljaka na stres.

Regulacija metaboličkih i adaptivnih procesa unutar ćelije vrši se uz pomoć sistema: metaboličkog (enzimskog); genetski; membrana. Ovi sistemi su usko povezani. Dakle, svojstva membrana zavise od aktivnosti gena, a diferencijalna aktivnost samih gena je pod kontrolom membrana. Sinteza enzima i njihova aktivnost kontrolišu se na genetskom nivou, a istovremeno enzimi regulišu metabolizam nukleinskih kiselina u ćeliji.

Na nivo organizmaćelijskim mehanizmima adaptacije dodaju se novi, koji odražavaju interakciju organa. U nepovoljnim uvjetima biljke stvaraju i zadržavaju toliki broj elemenata voća koji su u dovoljnim količinama opskrbljeni potrebnim tvarima za formiranje punopravnog sjemena. Na primjer, u cvatovima kultiviranih žitarica i u krošnjama voćke u nepovoljnim uslovima može otpasti više od polovine položenih jajnika. Takve promjene su zasnovane na kompetitivnim odnosima između organa za fiziološki aktivne i hranljive materije.

U uslovima stresa, procesi starenja i opadanja donjih listova se naglo ubrzavaju. Gde potrebna biljkama supstance se kreću od njih do mladih organa, odgovarajući na strategiju preživljavanja organizma. Zahvaljujući recikliranju nutrijenata iz donjih listova, mlađi, gornji listovi, ostaju održivi.

Postoje mehanizmi regeneracije izgubljenih organa. Na primjer, površina rane je prekrivena sekundarnim integumentarnim tkivom (periderm rane), rana na deblu ili grani se zacjeljuje uljevima (kalusima). Gubitkom vršnog izdanka, u biljkama se bude uspavani pupoljci i intenzivno se razvijaju bočni izdanci. Proljetna obnova lišća umjesto opalog u jesen također je primjer prirodne regeneracije organa. Regeneracija kao biološki uređaj koji omogućava vegetativno razmnožavanje biljaka segmentima korijena, rizoma, steljke, stabljike i lisne reznice, izolovanih ćelija, pojedinačnih protoplasta, od velikog je praktičnog značaja za uzgoj biljaka, voćarstvo, šumarstvo, ukrasno baštovanstvo itd.

Hormonski sistem je takođe uključen u procese zaštite i adaptacije na biljnom nivou. Na primjer, pod utjecajem nepovoljnih uvjeta u biljci, naglo se povećava sadržaj inhibitora rasta: etilena i apscisne kiseline. Smanjuju metabolizam, inhibiraju procese rasta, ubrzavaju starenje, opadanje organa i prelazak biljke u stanje mirovanja. Inhibicija funkcionalne aktivnosti pod stresom pod uticajem inhibitora rasta je karakteristična reakcija za biljke. Istovremeno se smanjuje sadržaj stimulansa rasta u tkivima: citokinina, auksina i giberelina.

Na nivo populacije dodaje se selekcija, što dovodi do pojave prilagođenijih organizama. Mogućnost selekcije određena je postojanjem intrapopulacijske varijabilnosti otpornosti biljaka na različite faktore sredine. Primjer intrapopulacijske varijabilnosti otpornosti može biti neprijatan izgled sadnica na zaslanjenom tlu i povećanje varijacije u vremenu klijanja s povećanjem djelovanja stresora.

Vrsta u savremenom pogledu sastoji se od velikog broja biotipova - manjih ekoloških jedinica, genetski identičnih, ali pokazuju različitu otpornost na faktore sredine. U različitim uslovima nisu svi biotipovi podjednako vitalni, a kao rezultat konkurencije ostaju samo oni od njih koji najbolje ispunjavaju date uslove. Odnosno, otpor populacije (varijeteta) na određeni faktor je određen otpornošću organizama koji čine populaciju. otporne sorte imaju u svom sastavu skup biotipova koji pružaju dobru produktivnost čak iu nepovoljnim uvjetima.

Istovremeno, u procesu dugotrajnog uzgoja, sastav i odnos biotipova u populaciji se mijenja u sortama, što utiče na produktivnost i kvalitet sorte, često ne na bolje.

Dakle, adaptacija obuhvata sve procese i adaptacije koji povećavaju otpornost biljaka na nepovoljne uslove okoline (anatomske, morfološke, fiziološke, biohemijske, bihejvioralne, populacijske itd.)

Ali da biste odabrali najefikasniji način adaptacije, glavna stvar je vrijeme tokom kojeg se tijelo mora prilagoditi novim uvjetima.

Uz iznenadno djelovanje ekstremnog faktora, reakcija se ne može odgoditi, ona mora uslijediti odmah kako bi se isključila nepovratna oštećenja biljke. Kod dugoročnih uticaja male sile, adaptivna prestrojavanja se javljaju postepeno, dok se izbor mogućih strategija povećava.

U tom smislu, postoje tri glavne strategije prilagođavanja: evolucijski, ontogenetski I hitno. Zadatak strategije je efikasno korištenje raspoloživih resursa za postizanje glavnog cilja – opstanak organizma pod stresom. Strategija adaptacije je usmjerena na održavanje strukturnog integriteta vitalnih makromolekula i funkcionalne aktivnosti ćelijskih struktura, održavanje sistema regulacije vitalne aktivnosti i snabdijevanje biljaka energijom.

Evolucijske ili filogenetske adaptacije(filogenija - razvoj biološke vrste u vremenu) - to su adaptacije koje nastaju tokom evolucijskog procesa na osnovu genetskih mutacija, selekcije i nasljeđuju se. Oni su najpouzdaniji za preživljavanje biljaka.

Svaka vrsta biljaka u procesu evolucije razvila je određene potrebe za uslovima postojanja i prilagodljivosti ekološkoj niši koju zauzima, stabilnom adaptacijom organizma na okolinu. Tolerancija na vlagu i hladovinu, otpornost na toplotu, otpornost na hladnoću i druge ekološke karakteristike pojedinih biljnih vrsta formirane su kao rezultat dugotrajnog delovanja relevantnih uslova. Tako su biljke koje vole toplinu i biljke kratkog dana karakteristične za južne geografske širine, a manje zahtjevne za toplinom i biljke dugog dana karakteristične su za sjeverne geografske širine. Poznate su brojne evolucijske adaptacije biljaka kserofita na sušu: ekonomično korištenje vode, duboko usađeni korijenski sistem, opadanje lišća i prelazak u stanje mirovanja i druge adaptacije.

S tim u vezi sorte poljoprivrednih biljaka pokazuju otpornost upravo na one faktore okoline protiv kojih se vrši uzgoj i selekcija proizvodnih oblika. Ako se selekcija odvija u nizu uzastopnih generacija u pozadini stalnog utjecaja nekog nepovoljnog faktora, tada se otpornost sorte na njega može značajno povećati. Prirodno je da sorte oplemenjivaju istraživački instituti Poljoprivreda Jugoistok (Saratov) otporniji su na sušu od sorti stvorenih u uzgojnim centrima moskovske regije. Na isti način, u ekološkim zonama sa nepovoljnim zemljišno-klimatskim uslovima formirane su otporne lokalne biljne sorte, a endemske biljne vrste otporne su na stresor koji je izražen u njihovom staništu.

Karakterizacija otpornosti sorti jare pšenice iz kolekcije Sveruskog instituta za biljnu industriju (Semenov et al., 2005.)

Raznolikost	Porijeklo	Održivost
Enita	Moskva region	Srednje otporan na sušu
Saratovskaja 29	Saratov region	otporan na sušu
Comet	Sverdlovsk region.	otporan na sušu
Karazino	Brazil	otporan na kiseline
Preludij	Brazil	otporan na kiseline
Kolonias	Brazil	otporan na kiseline
Thrintani	Brazil	otporan na kiseline
PPG-56	Kazahstan	otporan na sol
Osh	Kirgistan	otporan na sol
Surkhak 5688	Tadžikistan	otporan na sol
Messel	Norveška	Otporan na sol

U prirodnom okruženju uslovi sredine se obično veoma brzo menjaju, a vreme tokom kojeg faktor stresa dostigne štetni nivo nije dovoljno za formiranje evolucionih adaptacija. U tim slučajevima biljke koriste ne trajne, već stresorom izazvane odbrambene mehanizme, čije je formiranje genetski predodređeno (definirano).

Ontogenetske (fenotipske) adaptacije nisu povezani s genetskim mutacijama i nisu naslijeđeni. Formiranje takvih adaptacija zahtijeva relativno dugo vrijeme, pa se nazivaju dugotrajnim adaptacijama. Jedan od ovih mehanizama je sposobnost brojnih biljaka da formiraju put fotosinteze tipa CAM koji štedi vodu u uslovima nedostatka vode uzrokovanog sušom, salinitetom, niskim temperaturama i drugim stresorima.

Ova adaptacija je povezana sa indukcijom ekspresije gena fosfoenolpiruvat karboksilaze, koji je u normalnim uslovima neaktivan, i gena drugih enzima CAM puta unosa CO2, sa biosintezom osmolita (prolina), uz aktivaciju antioksidansa. sistema, te sa promjenama u dnevnim ritmovima stomatalnih pokreta. Sve to dovodi do vrlo ekonomične potrošnje vode.

U ratarskim kulturama, na primjer, u kukuruzu, aerenhim je odsutan u normalnim uslovima uzgoja. Ali u uslovima poplave i nedostatka kiseonika u tkivima u korenu, neke od ćelija primarnog korteksa korena i stabljike umiru (apoptoza, ili programirana ćelijska smrt). Na njihovom mjestu formiraju se šupljine kroz koje se kisik prenosi iz nadzemnog dijela biljke do korijenskog sistema. Signal za smrt ćelije je sinteza etilena.

Hitna adaptacija javlja se brzim i intenzivnim promjenama životnih uslova. Zasnovan je na formiranju i funkcionisanju sistema zaštite od udara. Da šokiram zaštitni sistemi uključuju, na primjer, sistem proteina toplotnog šoka, koji se formira kao odgovor na brzo povećanje temperature. Ovi mehanizmi obezbeđuju kratkoročne uslove za preživljavanje pod dejstvom štetnog faktora i na taj način stvaraju preduslove za formiranje pouzdanijih dugoročnih specijalizovanih mehanizama adaptacije. Primjer specijalizovanih mehanizama adaptacije je novo formiranje antifriz proteina na niskim temperaturama ili sinteza šećera tokom prezimljavanja ozimih usjeva. U isto vrijeme, ako štetni učinak faktora premašuje zaštitne i reparativne sposobnosti tijela, tada neizbježno dolazi do smrti. U tom slučaju organizam umire u fazi hitne ili u fazi specijalizovane adaptacije, u zavisnosti od intenziteta i trajanja ekstremnog faktora.

Razlikovati specifično I nespecifičan (opći) reakcije biljaka na stresore.

Nespecifične reakcije ne zavise od prirode faktora koji djeluje. Isti su pod dejstvom visokih i niskih temperatura, manjka ili viška vlage, visoke koncentracije soli u tlu ili štetnih gasova u vazduhu. U svim slučajevima povećava se propusnost membrana u biljnim stanicama, poremećeno je disanje, povećava se hidrolitička razgradnja tvari, povećava se sinteza etilena i apscizinske kiseline, inhibira se dioba i produljenje stanica.

U tabeli je prikazan kompleks nespecifičnih promjena koje nastaju u biljkama pod utjecajem različitih faktora okoline.

Promene fizioloških parametara u biljkama pod uticajem stresnih uslova (prema G.V., Udovenko, 1995.)

Parametri	Priroda promjene parametara pod uvjetima
	suše	salinitet	visoke temperature	niske temperature
Koncentracija jona u tkivima	raste	raste	raste	raste
Aktivnost vode u ćeliji	Padati	Padati	Padati	Padati
Osmotski potencijal ćelije	raste	raste	raste	raste
Kapacitet zadržavanja vode	raste	raste	raste	—
Nestašica vode	raste	raste	raste	—
Permeabilnost protoplazme	raste	raste	raste	—
Stopa transpiracije	Padati	Padati	raste	Padati
Efikasnost transpiracije	Padati	Padati	Padati	Padati
Energetska efikasnost disanja	Padati	Padati	Padati	—
Intenzitet disanja	raste	raste	raste	—
Fotofosforilacija	Smanjuje	Smanjuje	—	Smanjuje
Stabilizacija nuklearne DNK	raste	raste	raste	raste
Funkcionalna aktivnost DNK	Smanjuje	Smanjuje	Smanjuje	Smanjuje
Koncentracija prolina	raste	raste	raste	—
Sadržaj proteina rastvorljivih u vodi	raste	raste	raste	raste
Sintetičke reakcije	Potisnuto	Potisnuto	Potisnuto	Potisnuto
Upijanje jona od strane korijena	Potisnuto	Potisnuto	Potisnuto	Potisnuto
Transport materija	Depresivan	Depresivan	Depresivan	Depresivan
Koncentracija pigmenta	Padati	Padati	Padati	Padati
ćelijska dioba	usporava	usporava	—	—
Cell stretch	Potisnuto	Potisnuto	—	—
Broj voćnih elemenata	Smanjeno	Smanjeno	Smanjeno	Smanjeno
Starenje organa	Ubrzano	Ubrzano	Ubrzano	—
biološka žetva	Degradiran	Degradiran	Degradiran	Degradiran

Na osnovu podataka u tabeli može se vidjeti da je otpornost biljaka na više faktora praćena jednosmjernim fiziološkim promjenama. To daje razlog za vjerovanje da povećanje otpornosti biljaka na jedan faktor može biti praćeno povećanjem otpornosti na drugi. Ovo je potvrđeno eksperimentima.

Eksperimenti na Institutu za fiziologiju biljaka Ruske akademije nauka (Vl. V. Kuznjecov i dr.) pokazali su da kratkotrajno termičku obradu biljke pamuka prati povećanje njihove otpornosti na naknadno zaslanjivanje. A prilagođavanje biljaka na slanost dovodi do povećanja njihove otpornosti na visoke temperature. Toplotni šok povećava sposobnost biljaka da se prilagode narednoj suši i, obrnuto, u procesu suše raste otpornost organizma na visoke temperature. Kratkotrajno izlaganje visokim temperaturama povećava otpornost na teške metale i UV-B zračenje. Prethodna suša pogoduje opstanku biljaka u uslovima saliniteta ili hladnoće.

Proces povećanja otpornosti organizma na dati faktor okoline kao rezultat adaptacije na faktor drugačije prirode naziva se unakrsna adaptacija.

Za proučavanje općih (nespecifičnih) mehanizama rezistencije od velikog je interesa odgovor biljaka na faktore koji uzrokuju nedostatak vode u biljkama: salinitet, sušu, niske i visoke temperature i neke druge. Na nivou cijelog organizma, sve biljke na isti način reaguju na nedostatak vode. Karakterizira ga inhibicija rasta izdanaka, pojačan rast korijenskog sistema, sinteza apscizinske kiseline i smanjenje provodljivosti stomata. Nakon nekog vremena, donji listovi brzo stare i opaža se njihovo odumiranje. Sve ove reakcije imaju za cilj smanjenje potrošnje vode smanjenjem površine isparavanja, kao i povećanjem upijajuće aktivnosti korijena.

Specifične reakcije su reakcije na djelovanje bilo kojeg faktora stresa. Dakle, fitoaleksini (supstance sa antibiotskim svojstvima) se sintetiziraju u biljkama kao odgovor na kontakt sa patogenima (patogeni).

Specifičnost ili nespecifičnost odgovora podrazumijeva, s jedne strane, odnos biljke prema različitim stresorima, a s druge strane specifičnost reakcija biljaka. razne vrste i sorte za isti stresor.

Ispoljavanje specifičnih i nespecifičnih odgovora biljaka zavisi od jačine stresa i brzine njegovog razvoja. Specifične reakcije se češće javljaju ako se stres sporo razvija, a tijelo ima vremena da se obnovi i prilagodi mu. Nespecifične reakcije obično se javljaju uz kraće i jače djelovanje stresora. Funkcioniranje nespecifičnih (općih) mehanizama otpora omogućava biljci da izbjegne velike energetske troškove za formiranje specijaliziranih (specifičnih) mehanizama adaptacije kao odgovor na bilo koje odstupanje od norme u njihovim životnim uvjetima.

Otpornost biljaka na stres zavisi od faze ontogeneze. Najstabilnije biljke i biljni organi u stanju mirovanja: u obliku sjemena, lukovica; drvenaste trajnice - u stanju dubokog mirovanja nakon opadanja listova. Biljke su najosjetljivije u mladosti, jer se u stresnim uslovima prvenstveno oštećuju procesi rasta. Drugi kritični period je period formiranja gameta i oplodnje. Dejstvo stresa u ovom periodu dovodi do smanjenja reproduktivne funkcije biljaka i smanjenja prinosa.

Ako se stresni uslovi ponavljaju i imaju mali intenzitet, onda doprinose otvrdnjavanju biljaka. Ovo je osnova za metode za povećanje otpornosti na niske temperature, toplotu, salinitet i povećan sadržaj štetnih gasova u vazduhu.

Pouzdanost biljnog organizma određena je njegovom sposobnošću da spriječi ili otkloni kvarove na različitim nivoima biološke organizacije: molekularnoj, supćelijskoj, ćelijskoj, tkivnoj, organskoj, organskoj i populacijskoj.

Kako bi se spriječili poremećaji u životu biljaka pod utjecajem nepovoljnih faktora, principi redundantnost, heterogenost funkcionalno ekvivalentnih komponenti, sistemi za popravku izgubljenih konstrukcija.

Redundantnost struktura i funkcionalnosti jedan je od glavnih načina da se osigura pouzdanost sistema. Redundancija i redundantnost imaju višestruke manifestacije. Na subćelijskom nivou, rezervisanje i umnožavanje genetskog materijala doprinosi povećanju pouzdanosti biljnog organizma. To se postiže, na primjer, dvostrukom spiralom DNK, povećanjem ploidnosti. Pouzdanost funkcionisanja biljnog organizma u promjenjivim uvjetima potkrepljena je i prisustvom različitih molekula RNK glasnika i stvaranjem heterogenih polipeptida. To uključuje izoenzime koji kataliziraju istu reakciju, ali se razlikuju po svojim fizičko-hemijskim svojstvima i stabilnosti molekularne strukture u promjenjivim uvjetima okoline.

Na ćelijskom nivou, primjer redundancije je višak ćelijskih organela. Tako je utvrđeno da je dio raspoloživih hloroplasta dovoljan da biljci obezbijedi produkte fotosinteze. Preostali hloroplasti, takoreći, ostaju u rezervi. Isto važi i za ukupan sadržaj hlorofila. Redundantnost se također manifestira u velikoj akumulaciji prekursora za biosintezu mnogih jedinjenja.

Na nivou organizma, princip redundancije se izražava u formiranju i polaganju u različito vrijeme više izdanaka, cvjetova, klasića nego što je potrebno za smjenu generacija, u ogromnoj količini polena, sjemenki, sjemenki.

Na nivou populacije, princip redundancije se manifestuje u velikom broju jedinki koje se razlikuju po otpornosti na određeni faktor stresa.

Sistemi za popravke također rade na različitim nivoima - molekularnom, ćelijskom, organizmu, populaciji i biocenotičkom. Reparativni procesi idu uz trošenje energije i plastičnih tvari, stoga je reparacija moguća samo ako se održava dovoljna brzina metabolizma. Ako se metabolizam zaustavi, prestaje i reparacija. U ekstremnim uslovima spoljašnje sredine očuvanje disanja je posebno važno, jer upravo disanje obezbeđuje energiju za procese reparacije.

Redukciona sposobnost ćelija adaptiranih organizama određena je otpornošću njihovih proteina na denaturaciju, odnosno stabilnošću veza koje određuju sekundarnu, tercijarnu i kvartarnu strukturu proteina. Na primjer, otpornost zrelog sjemena na visoke temperature obično se povezuje s činjenicom da nakon dehidracije njihovi proteini postaju otporni na denaturaciju.

Glavni izvor energetskog materijala kao supstrata za disanje je fotosinteza, stoga opskrba energijom ćelije i povezani procesi reparacije zavise od stabilnosti i sposobnosti fotosintetskog aparata da se oporavi od oštećenja. Za održavanje fotosinteze u ekstremnim uvjetima u biljkama, aktivira se sinteza komponenti tilakoidne membrane, inhibira se oksidacija lipida, a ultrastruktura plastida se obnavlja.

Na nivou organizma, primjer regeneracije je razvoj zamjenskih izdanaka, buđenje uspavanih pupoljaka kada su tačke rasta oštećene.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Kod viših biljaka korijenski sistem apsorbira vodu iz tla, zajedno s otopljenim tvarima prenosi do pojedinih organa i stanica i izlučuje transpiracija. U metabolizmu vode u višim biljkama oko 5% vode se koristi tokom fotosinteze, ostatak ide za kompenzaciju isparavanja i održavanje osmotskog tlaka.

Voda koja dolazi iz tla do biljaka gotovo potpuno isparava kroz površinu listova. Ovaj fenomen se naziva transpiracija. transpiracija - jedinstvena pojava u kopnenim ekosistemima, koja igra važnu ulogu u energiji ekosistema. Rast biljaka u velikoj meri zavisi od transpiracije. Ako je vlažnost vazduha previsoka, kao, na primer, u tropskoj šumi gde se relativna vlažnost približava 100%, onda drveće omamljuje. U ovim šumama većinu vegetacije predstavljaju epifiti, očito zbog nedostatka "transpiracionog potiska".

Odnos rasta biljaka (neto proizvodnje) i količine transpirirane vode naziva se efikasnost transpiracije. Izražava se u gramima suve materije na 1000 g transpirirane vode. Za većinu vrsta poljoprivrednih kultura i divljih biljnih vrsta efikasnost transpiracije je jednaka ili manja od 2. Kod biljaka otpornih na sušu (sirak, proso) iznosi 4. U pustinjskoj vegetaciji nije mnogo veća, jer je njihova adaptacija nije izraženo u smanjenju transpiracije, već u sposobnosti zaustavljanja rasta u nedostatku vode. U sušnoj sezoni ove biljke opadaju lišće ili, poput kaktusa, blizu danju stomata.

Biljke sušne klime prilagođavaju se morfološkim promjenama, redukciji vegetativnih organa, posebno listova.

Adaptacije životinja

Životinje gube vlagu isparavanjem, kao i izlučivanjem krajnjih produkata metabolizma. Gubitak vode kod životinja nadoknađuje se njenim unosom hranom i pićem. (n npr. većina vodozemaca, neki insekti i grinje). Većina pustinjskih životinja nikada ne pije, svoje potrebe zadovoljavaju vodom iz hrane. Drugi ga apsorbuju kroz integument tela u tečnom ili parnom stanju..

U nepovoljnim uvjetima životinje često same reguliraju svoje ponašanje na način da izbjegnu nedostatak vlage: sele se na mjesta zaštićena od isušivanja i vode noćni način života. Mnoge životinje ne napuštaju preplavljena staništa. Druge životinje dobijaju vodu u procesu oksidacije masti. Na primjer, kamila i insekti - pirinač i žižak i drugi.

Klasifikacija organizama u odnosu na vlažnost okoline

Hidratofiti su vodene biljke.

Hidrofiti su kopneno-vodene biljke.

Higrofiti su kopnene biljke koje žive u uslovima visoke vlažnosti.

Mezofiti su biljke koje rastu u umjerenoj vlazi.

Kserofiti su biljke koje rastu s nedostatkom vlage. Oni se, pak, dijele na:

Sukulenti su sočne biljke (kaktusi).

Sklerofiti su biljke sa uskim i malim listovima, savijenim u tubule.

padavine, usko povezane sa vlažnošću vazduha, rezultat su kondenzacije i kristalizacije vodene pare u visokim slojevima atmosfere. U površinskom sloju zraka nastaju rose i magle, a pri niskim temperaturama dolazi do kristalizacije vlage – pada mraz.

Jedna od glavnih fizioloških funkcija svakog organizma je održavanje odgovarajućeg nivoa vode u tijelu. U procesu evolucije organizmi su razvili različite adaptacije za dobijanje i ekonomično korišćenje vode, kao i za doživljavanje sušnog perioda. Neke pustinjske životinje dobivaju vodu iz hrane, druge oksidacijom blagovremeno uskladištenih masti (na primjer, kamila, sposobna da dobije 107 g metaboličke vode iz 100 g masti biološkom oksidacijom); istovremeno imaju minimalnu vodopropusnost vanjskog integumenta tijela, pretežno noćni način života itd. Kod periodične aridnosti karakterističan je pad u stanje mirovanja sa minimalnom brzinom metabolizma. Kopnene biljke dobijaju vodu uglavnom iz tla. Mala količina padavina, brza drenaža, intenzivno isparavanje ili kombinacija ovih faktora dovode do isušivanja, a višak vlage dovodi do zalijevanja i zalijevanja tla.

Bilans vlage zavisi od razlike između količine padavina i količine vode koja je isparila sa površina biljaka i tla, kao i transpiracijom.

4. Uticaj koncentracije biogenih elemenata, saliniteta, pH, gasnog sastava životne sredine, strujanja i vetra, gravitacije, elektromagnetnih polja na organizme.

Biogeni elementi hemijski elementi koji su stalno uključeni u sastav organizama i imaju određeni biološki značaj. Pre svega, to je kiseonik (koji čini 70% mase organizama), ugljenik (18%), vodonik (10%), kalcijum, azot, kalijum, fosfor, magnezijum, sumpor, hlor, natrijum i gvožđe. Ovi elementi su dio svih živih organizama, čine njihovu većinu i igraju važnu ulogu u procesima života.

Mnogi elementi su od velike važnosti samo za određene grupe živih bića (na primjer, bor je neophodan za biljke, vanadij za ascidijane itd.). Sadržaj pojedinih elemenata u organizmima ne zavisi samo od karakteristika njihove vrste, već i od sastava životne sredine, hrane (posebno za biljke - od koncentracije i rastvorljivosti određenih soli u tlu), ekoloških karakteristika organizma i dr. faktori. Elementi koji se stalno nalaze u organizmima sisara mogu se prema svom znanju i značaju podijeliti u 3 grupe: elementi koji su dio biološki aktivnih jedinjenja (enzimi, hormoni, vitamini, pigmenti), oni su nezamjenjivi; elemenata čija je fiziološka i biohemijska uloga malo shvaćena ili nepoznata.

Salinitet

Razmjena vode je usko povezana sa razmjenom soli. Od posebne je važnosti za vodene organizme ( hidrobiontima).

Sve vodene organizme karakterizira prisustvo vodopropusnih integumenata tijela, dakle, razlika u koncentraciji soli otopljenih u vodi i soli koje određuju osmotski tlak u stanicama tijela, struja. stvara osmotski Usmjeren je na veći pritisak .

Hidrobionti koji žive u morskim i slatkovodnim ekosustavima pokazuju značajne razlike u adaptacijama na koncentraciju soli otopljenih u vodenoj sredini.

U većini morskih organizama, koncentracija unutarstanične soli bliska je onoj u morskoj vodi.

Svaka promjena vanjske koncentracije dovodi do pasivne promjene osmotske struje.

Intracelularni osmotski tlak mijenja se u skladu s promjenom koncentracije soli u vodenoj sredini. Takvi organizmi se nazivaju poikiloosmotic.

To uključuje sve niže biljke (uključujući plavo-zelene alge, cijanobakterije), većinu morskih beskralježnjaka.

Raspon tolerancije na promjene koncentracije soli u ovim organizmima je mali; česti su, po pravilu, u morskim ekosistemima sa relativno konstantnim salinitetom.

U drugu grupu vodenih organizama spadaju tzv homoiosmotički.

Oni su u stanju da aktivno regulišu osmotski pritisak i održavaju ga na određenom nivou, bez obzira na promene u koncentraciji soli u vodi, pa se nazivaju i osmoregulatori.

To uključuje više rakove, mekušce, vodene insekte. Osmotski pritisak unutar njihovih ćelija ne zavisi od hemijske prirode soli rastvorenih u citoplazmi. To je zbog ukupne količine otopljenih čestica (jona). U osmoregulatorima aktivna regulacija jona osigurava relativnu postojanost unutrašnje sredine, kao i mogućnost selektivnog izdvajanja pojedinačnih jona iz vode i njihovog akumuliranja u ćelijama tijela.

Zadaci osmoregulacije u slatkoj vodi suprotni su onima u morskoj vodi.

At slatkovodnih organizama koncentracija unutarćelijske soli uvijek je veća nego u okolišu.

Osmotska struja je uvijek usmjerena unutar ćelija, a ove vrste jesu homoiosmotički.

Važan mehanizam za održavanje njihove homeostaze vode i soli je aktivni prijenos iona protiv gradijenta koncentracije.

Kod nekih vodenih životinja ovaj se proces odvija na površini tijela, ali glavno mjesto za takav aktivni transport je posebno formacije - škrge.

U nekim slučajevima, integumentarne formacije ometaju prodiranje vode kroz kožu, na primjer, ljuske, školjke, sluz; tada dolazi do aktivnog uklanjanja vode iz tijela uz pomoć specijaliziranih organa za izlučivanje.

Metabolizam vode i soli u ribama je složeniji proces koji zahtijeva odvojeno razmatranje. Ovdje samo napominjemo da se to događa prema sljedećoj shemi:

Voda osmotski ulazi u tijelo kroz škrge i sluzokožu gastrointestinalnog trakta, a višak vode se izlučuje preko bubrega. Filtraciono-reapsorpciona funkcija bubrega može varirati u zavisnosti od odnosa osmotskog pritiska vodene sredine i telesnih tečnosti. Zbog aktivnog transporta jona i sposobnosti osmoregulacije, mnogi slatkovodni organizmi, uključujući ribe , prilagođeno životu u bočastoj pa čak i morskoj vodi.

Kopneni organizmi imaju, u jednom ili drugom stepenu, specijalizovane strukturne i funkcionalne formacije koje obezbeđuju metabolizam vode i soli. Poznate su brojne varijante fixtures na sastav soli okoliša i njegove promjene kod stanovnika zemlje. Ove prilagodbe postaju odlučujuće kada je voda ograničavajući faktor života. Na primjer vodozemci, žive u vlažnim kopnenim biotopima zbog posebnosti metabolizma vode i soli, koji su slični razmjeni kod slatkovodnih životinja. Po svemu sudeći, ova vrsta adaptacije se očuvala tokom evolucije tokom prelaska iz vodenog u kopneno stanište.

Za biljke U aridnim (aridnim) zonama, visok sadržaj soli u tlu je od velike važnosti u kserofitnim uslovima.

Tolerancija soli kod različitih biljnih vrsta značajno varira. Žive na slanim zemljištima halofiti- biljke koje podnose visoke koncentracije soli.

Akumuliraju i do 10% soli u tkivima, što dovodi do povećanja osmotskog pritiska i doprinosi efikasnijoj apsorpciji vlage iz slanih tla.

Neke biljke uklanjaju višak soli kroz posebne formacije na površini lista, druge imaju sposobnost vezanja soli s organskim tvarima.

Srednja pH reakcija

Rasprostranjenost i broj organizama značajno zavise od reakcije tla ili vodene sredine.

Zagađenje zraka izgaranjem fosilnih goriva (najčešće sumpor-dioksida) rezultira taloženjem suhih acidogenih čestica i padavinama, koje su u suštini slaba sumporna kiselina. Padavine takve "kisele kiše" uzrokuju zakiseljavanje različitih objekata životne sredine. Sada je problem "kiselih kiša" postao globalan.

Učinak acidifikacije svodi se na sljedeće:

Smanjenje pH ispod 3, kao i povećanje iznad 9, dovodi do oštećenja protoplazme korijena većine vaskularnih biljaka.

Promjena pH tla uzrokuje pogoršanje nutritivnih uvjeta : smanjuje se dostupnost biogenih elemenata za biljke.

Smanjenje pH vrijednosti na 4,0 - 4,5 u tlu ili sedimentima dna u vodenim ekosustavima uzrokuje razgradnju glinenih stijena (aluminosilikata), uslijed čega okoliš postaje toksičan zbog prodiranja jona aluminija (Al) u vodu.

Gvožđe i mangan, neophodni za normalan rast i razvoj biljaka, postaju toksični pri niskom pH zbog prelaska u jonski oblik.

Granice otpornosti na zakiseljavanje tla variraju od biljke do biljke, ali samo nekoliko biljaka može rasti i razmnožavati se na pH ispod 4,5.

Pri visokim pH vrijednostima, odnosno alkalizacijom, stvaraju se i nepovoljni uslovi za život biljaka. U alkalnim tlima, gvožđe, mangan i fosfati su prisutni u obliku slabo rastvorljivih jedinjenja i slabo su dostupni biljkama.

Zakiseljavanje vodenih ekosistema ima oštar negativan uticaj na biotu. Povećana kiselost djeluje negativno u tri smjera:

kršenje osmoregulacije, aktivnosti enzima (imaju pH optimum), izmjena plinova;

toksični efekti metalnih jona;

poremećaji u lancima ishrane, promene u ishrani i dostupnosti hrane.

U slatkovodnim ekosustavima kalcij ima odlučujuću ulogu u reakciji okoliša, koji zajedno sa ugljičnim dioksidom određuje stanje karbonatnog sistema vodnih tijela.

Prisustvo jona kalcijuma je takođe važno za ponašanje drugih komponenti, kao što je gvožđe.

Ulazak kalcija u vodu povezan je sa anorganskim ugljikom karbonatnih stijena iz kojih se izlužuje.

Gasni sastav staništa

Za mnoge vrste organizama, kako bakterije, tako i više životinje i biljke, ograničavajući faktori su koncentracija kisika i ugljičnog dioksida, koji u atmosferskom zraku iznose 21%, odnosno 0,03% volumena.

Istovremeno, u kopnenim ekosistemima, sastav unutrašnjeg vazdušnog okruženja - atmosferskog vazduha - je relativno konstantan. .

U vodenim ekosistemima količina i sastav gasova rastvorenih u vodi veoma varira.

KISENIK

U vodnim tijelima - jezerima i akumulacijama bogatim organskom tvari - kisik postaje faktor koji ograničava oksidacijske procese, te stoga postaje od najveće važnosti.

Voda sadrži mnogo manje kiseonika od atmosferskog vazduha, a varijacije u njenom sadržaju su povezane sa značajnim fluktuacijama temperature i rastvorenih soli.

Rastvorljivost kiseonika u vodi raste sa padom temperature i opada sa povećanjem saliniteta. .

Ukupna količina kiseonika u vodi dolazi iz dva izvora:

iz atmosferskog zraka (difuzijom)

iz biljaka (kao proizvod fotosinteze).

Fizički proces difuzije iz zraka je spor i ovisi o kretanju vjetra i vode.

Opskrba kiseonikom tokom fotosinteze određena je intenzitetom procesa difuzije, koji prvenstveno zavisi od osvetljenja i temperature vode.

Zbog ovih razloga, količina kiseonika rastvorenog u vodi uveliko varira tokom dana, u različitim godišnjim dobima, a takođe se razlikuje i u različitim fiziografskim i klimatskim uslovima.

UGLJEN-DIOKSID

Ugljični dioksid nije toliko važan u vodenim ekosistemima kao kisik.

Njegova rastvorljivost u vodi je visoka.

Nastaje kao rezultat disanja živih organizama, razgradnje mrtvih ostataka životinja i biljaka.

Ugljena kiselina nastala u vodi reaguje sa krečnjacima, formirajući karbonate i bikarbonate.

Karbonatni sistem okeana služi kao glavni rezervoar ugljen-dioksida u biosferi i kao pufer koji održava koncentraciju vodikovih jona na nivou blizu neutralnog.

Općenito, za sva živa bića kisik i ugljični dioksid su nesumnjivo ograničavajući faktori postojanja. Rasponi vrijednosti ovih faktora koji su se razvili tokom evolucije su prilično uski.

Koncentracije kiseonika potrebne za disanje su prilično konstantne i fiksirane su tokom evolucije.

Homeostaza je osigurana konstantnošću parametara unutrašnjeg okruženja organizama; sadržaj kiseonika i ugljen-dioksida u različitim tkivima i organima održava se na relativno konstantnom nivou.

Karbonatni sistem telesnih tečnosti služi kao dobar pufer za homeostazu.

protok, vetar

vodene struje:

Globalni (pomorski) i lokalni.

Globalno:

Učestvuju u distribuciji organizama.

Odredite klimatske uslove u mnogim regijama planete (golfska struja)

lokalno:

Oni utiču na gasni sastav medija (vode) (povećava se koncentracija kiseonika).

Povećani protok u vodnim tijelima stvara povećanje produktivnosti zajednice. Mirna voda stvara stresne uslove, dok tekuća voda stvara dodatni izvor energije koji povećava produktivnost.

Doprinijeti nastanku kompleksa morfoloških adaptacija koje se suprotstavljaju toku (?).

Zračne struje (vjetrovi):

Vjetar je ograničavajući faktor koji ograničava širenje mnogih životinja (insekata).

Igra važnu ulogu u migraciji insekata. Uzlazne struje zraka pokupe male insekte 1-2 km, a zatim ih vjetar prenosi na velike udaljenosti.

Što je vjetar jači, to se smjer migracije više poklapa sa smjerom vjetra (jastrebovi moljci, lisne uši i cvjetne muhe na Svalbardu).

Vjetar utiče na distribuciju insekata po biotopu (čistine, rubovi, iza grmlja, iza drveća, vjetar je slabiji).

Određuje mogućnost leta i aktivnost većine letećih životinja (insekata, ptica). Napadna aktivnost Diptera koji sišu krv.

Utječe na distribuciju tvari koje životinje koriste kao stimulanse seksualnog ponašanja (posebno feromona kod insekata). Miris ženke itd.

Ograničava rast biljaka (patuljaste biljke u tundri ili alpskim livadama). Ali temperatura takođe utiče.

Utvrđuje karakteristike migracijskog i trofičkog ponašanja ptica (leteći let, migracija malih ptica).

Sila gravitacije

Gravitacija utiče na formiranje i fiziologiju velikih životinja (biomehanika). Jedan od odlučujućih faktora za postojanje života na Zemlji.

Gravitacija može poslužiti kao signalni faktor kod insekata, kao pokazivač pravca u otvorenom prostoru. ( negativan geotropizam). Pobijanje stabljike (protiv gradijenta gravitacije - to je želja za svjetlom, toplinom, slobodom (posebno za letenjem). Eksperimenti sa gladnim skakavcima u kavezima gdje je hrana na dnu (potonuli su za hranu tek nakon nekoliko sati) .

Pozitivan geotropizam uočeno na životinjama u zemlji (Giljarov eksperimenti sa insektima u suvom i vlažnom tlu u kavezima. Iako je tlo bilo suvo, oni su ipak puzali dole i tamo uginuli).

Geotropizam se može mijenjati sezonski u zavisnosti od staništa i uslova zimovanja (subcrustalne bube sada dolje, a zatim gore).

ELEKTROMAGNETNA POLJA ZEMLJE

1. Mnoge zemljane bube koriste Zemljino magnetsko polje za navigaciju i navigaciju noću.

2. Mnogi se orijentišu i kreću pod uglom ili paralelno sa geomagnetnim linijama, koristeći ih u orijentaciji (pčele, brašnaste bube, Maybugs).

3. U normalnim uslovima, vizuelni i drugi orijentiri, au njihovom odsustvu, aktiviraju se mehanizmi magnetne orijentacije.

5. Koncept ograničavajućih faktora. "Zakon J. Liebiga". Zakon tolerancije. Ovisnost općeg metabolizma i njegovog intenziteta od tjelesne težine. Pravilo Allena, Bergmana, Glogera. Klasifikacija resursa. ekološka niša. Niche properties.

U okeanima, na primjer, razvoj života ograničen je uglavnom nedostatkom dušika i fosfora. Stoga svaki izlazak na površinu pridnenih voda obogaćenih ovim mineralnim elementima ima blagotvoran učinak na razvoj života. Ovo je posebno izraženo u tropskim i suptropskim područjima.

J. Liebigov zakon minimuma

Živi organizam u prirodnim uslovima istovremeno je izložen uticaju ne jednog, već mnogih faktora okoline. Štaviše, bilo koji faktor je potreban tijelu u određenim količinama / dozama. Liebig je ustanovio da razvoj biljke ili njeno stanje ne zavisi od onih hemijskih elemenata koji su prisutni u tlu u dovoljnim količinama, već od onih koji nisu dovoljni. Ako

bilo kojeg, barem jedan od hranjivih sastojaka u tlu je manji nego što je potrebno ovim biljkama, tada će se razvijati abnormalno, sporo ili će imati patološka odstupanja.

J. LIBICH-ov zakon minimuma je koncept prema kojem postojanje i izdržljivost organizma određuje najslabija karika u lancu njegovih ekoloških potreba.

Prema zakonu minimuma, vitalne mogućnosti organizama ograničene su onim faktorima životne sredine, čija je količina i kvaliteta blizu minimuma koji organizam ili ekosistem zahteva.

Shelfordov zakon tolerancije- zakon prema kojem je postojanje vrste određeno ograničavajućim faktorima koji su ne samo na minimumu, već i na maksimumu.

Zakon tolerancije proširuje Liebigov zakon minimuma.

Formulacija

„Ograničavajući faktor za prosperitet organizma može biti i minimum i maksimum uticaja okoline, između kojih raspon određuje stepen izdržljivosti (tolerancije) organizma na ovaj faktor.”

Svaki faktor u višku ili manjku ograničava rast i razvoj organizama i populacija.

Zakon o toleranciji dopunio je 1975. Y. Odum.

Organizmi mogu imati širok raspon tolerancije za jedan faktor i uski raspon za drugi.

Obično su najčešći organizmi sa širokim rasponom tolerancije na sve faktore okoline.

Ako uvjeti za jedan okolišni faktor nisu optimalni za vrstu, tada se raspon tolerancije može suziti u odnosu na druge okolišne faktore (na primjer, ako je sadržaj dušika u tlu nizak, tada je za žitarice potrebno više vode)

Rasponi tolerancije na pojedinačne faktore i njihove kombinacije su različiti.

Period razmnožavanja je kritičan za sve organizme, pa se u tom periodu povećava broj ograničavajućih faktora.

Ovisnost općeg metabolizma i njegovog intenziteta od tjelesne težine

Allenovo pravilo - u ekologiji - zakon prema kojem su izbočeni dijelovi tijela toplokrvnih životinja u hladnoj klimi kraći nego u toploj, pa odaju manje topline u okolinu. Djelomično, Allenovo pravilo vrijedi i za izdanke viših biljaka.

Bergmanovo pravilo- u ekologiji - zakon prema kojem je kod toplokrvnih životinja podložnih geografskoj varijabilnosti, veličina tijela jedinki statistički je veća u populacijama koje žive u hladnijim dijelovima rasprostranjenosti vrste.

Glogerovo pravilo - u ekologiji - zakon po kojem geografske raseživotinje u toplim i vlažnim područjima su pigmentiranije nego u hladnim i suhim područjima. Glogerovo pravilo je od velike važnosti u taksonomiji životinja.

Resursi - kvantitativno izražene komponente njegove životne aktivnosti. Sve što organizam potroši. Resursi mogu biti organske i neorganske prirode (živi i neživi). Dostupan i nedostupan. Udubljenje, šuplje, žensko - sve su to i resursi. Istovremeno, raspoloživa zaliha svega što tijelo koristi i što ga okružuje stalno se mijenja u kvantitativnom i kvalitativnom smislu. Sve ovo će biti resurs.

Resursi- supstance od kojih se sastoje tela, energija koja se koristi u procesima, mesta na kojima se odvijaju njihove životne faze. Postoje resursi hrana, postoje energija, prostorni.

Klasifikacija resursa (prema Tilman-Tilman, 1982):

1. Osnovni resursi

Ni jedno ne može zamijeniti drugo. Stopa rasta koja se može postići nabavkom resursa 1 ozbiljno je ograničena količinom resursa 2. Oligofagi.

(-1, +1, 0 – stopa rasta biomase)

2. Izmjenjivi resursi. Bilo koji od njih može se u potpunosti zamijeniti drugim. Polifagi. Pri bilo kojoj stopi rasta, količina bilo kojeg resursa je uvijek potrebna. Kada se jedan smanji, potrebno je više drugog i obrnuto.

3. Komplementarni (komplementarni) Uz zajedničku potrošnju ovih resursa od strane tijela, oni su potrebni manje nego kod odvojene potrošnje (da bi se postigla ista stopa rasta).

4. Antagonistički. Kod zajedničke potrošnje stopa rasta je manja nego kod odvojene potrošnje resursa. Otrovne biljke su hrana za biljojede.

5. Inhibicija. To su nezamjenjivi resursi, ali u visokim koncentracijama su antagonisti

Zadatak 1. Adaptacija biljke na širenje sjemena

Utvrdite kako su se biljke prilagodile širenju sjemena putem insekata, ptica, sisara i ljudi. Popunite tabelu.

Adaptacije biljaka za širenje sjemena

№ p/p	biljne vrste	Insekti	Ptice	Sisar hranljiv	Čovjek
	kulturnim
	osjetio
	tripartitni
	ne zaboravi me
	Čičak običan

Koja svojstva imaju sjemenke biljaka navedenih u tabeli koje doprinose širenju sjemena metodama koje ste pronašli? Navedite konkretne primjere.

Interakcija dvije populacije teoretski se može predstaviti kao uparene kombinacije simbola "+", "-", "0", gdje "+" označava korist za populaciju, "-" - pogoršanje populacije, tj. , šteta i "0" - odsustvo značajnih promjena u interakciji. Koristeći predloženu simboliku, definirajte vrste interakcija, navedite primjere odnosa i napravite tabelu u svojoj bilježnici.

Biotički odnosi

odnosima	Simbolička oznaka	Definicija odnosima	Primjeri odnosima ovog tipa

1. Koristeći priloženi didaktički materijal, napravite mrežu ishrane jezerskog ekosistema.

2. Pod kojim uslovima se jezero neće promeniti dugo vremena?

3. Koje radnje ljudi mogu dovesti do brzog uništenja jezerskog ekosistema?

Individualni zadatak za modul "Od ekologije organizama do ekologije ekosistema" 6. opcija

Zadatak 1. Prilagođavanje živih organizama na ekstremne životne uslove

Mnogi organizmi tokom svog života periodično doživljavaju uticaj faktora koji se veoma razlikuju od optimalnih. Moraju da izdrže ekstremne vrućine, i mrazeve, i ljetne suše, i isušivanje vodenih površina i nedostatak hrane. Kako se prilagođavaju takvim ekstremnim uslovima, kada je normalan život veoma težak? Navedite primjere glavnih načina prilagođavanja na prijenos nepovoljnih životnih uslova

Zadatak 2. Biotički odnosi.

Odredite na osnovu grafikona do kakvih posljedica može dovesti odnos između dvije blisko srodne vrste organizama koji žive u istoj ekološkoj niši? Kako se zove ovaj odnos? Objasnite odgovor.

Fig.11. Rast broja dvije vrste cilijata-cipela (1 - repna papuča, 2 - zlatna papuča):

A - kada se uzgaja u čistim kulturama sa velikom količinom hrane (bakterije); B - u mješovitoj kulturi, sa istom količinom hrane

Zadatak 3. Prirodni ekosistemi južnog Urala

1. Sastavlja mrežu ishrane riječnog ekosistema.

2. Pod kojim uslovima se rijeka neće mijenjati dugo vremena?

3. Koje radnje ljudi mogu dovesti do brzog uništenja riječnog ekosistema?

4. Opišite trofičku strukturu ekosistema koristeći ekološke piramide obilja, biomase i energije.

(prema N. Green et al., 1993.)

Adaptacija	Primjeri
Smanjenje gubitka vode
Listovi se pretvaraju u iglice ili bodlje Potopljeni stomati Listovi smotani u cilindar Debela voštana kutikula Debela stabljika sa odličan stav volumen na površini Dlakasti listovi Opadanje listova tokom suše Stomati otvorena noću a zatvorena danju Efikasna fiksacija CO2 noću kada puci nisu potpuno otvoreni Izlučivanje dušika u obliku mokraćne kiseline Izdužena Henleova petlja u bubrezima Tkiva su tolerantna visoke temperature zbog smanjenog znojenja ili transpiracije Životinje se skrivaju u jazbinama Rupe za disanje prekrivene ventilima	Cactaceae, Euphorbiaceae (spurge), četinara Pinus, Ammophila Ammophila Listovi većine kserofita, insekata Cactaceae, Euphorbiaceae („sukulenti“) Mnoge alpske biljke Fouguieria splendens Crassulaceae C-4 biljke, npr. Zea mays Insekti, ptice i neki pustinjski reptili, pustinjski gmazovi, pustinjske biljke. kamila Mnogi mali pustinjski sisari, kao što je pustinjski pacov Mnogi insekti
Povećajte apsorpciju vode
Ekstenzivni plitki korijenski sistem i duboko penetrirajuće korijenje Dugo korijenje Kopanje prolaza do vode	Neke Cactaceae kao što su Opuntia i Euphorbiaceae Mnoge alpske biljke kao što su rumun (Leontopodium alpinum) Termiti
skladište vode
U mukoznim stanicama iu ćelijskim zidovima U specijalizovanoj bešici U obliku masti (voda je produkt oksidacije)	Cactaceae i Euphorbiaceae Pustinjska žaba Pustinjski štakor
Fiziološka otpornost na gubitak vode
Vidljiva dehidracija ostaje održiva Gubitak značajnog dijela tjelesne težine i brzi oporavak s dostupnom vodom	Neke epifitske paprati i mahovine, mnoge briofite i lišajevi, šaš Carex physoides Lumbricus terrestris (gubi do 70% mase), kamila (gubi i do 30%)

Kraj stola 4.9

Kombinovano djelovanje temperature

I vlažnost

Uzimanje u obzir pojedinačnih faktora životne sredine nije krajnji cilj ekoloških istraživanja, već način pristupa složenim ekološkim problemima, dati komparativnu ocjenu značaja različitih faktora koji djeluju zajedno u stvarnim ekosistemima.

Temperatura i vlažnost su vodeći klimatski faktori i usko su međusobno povezani (slika 4.19).

Rice. 4.19. Utjecaj temperature na relativnu vlažnost

vazduh (prema B. Nebelu, 1993.)

Uz konstantnu količinu vode u zraku, relativna vlažnost raste kako temperatura pada. Ako se vazduh ohladi ispod tačke zasićenja vodom (100%), dolazi do kondenzacije i padavina. Kada se zagrije, njegova relativna vlažnost opada. Kombinacija temperature i vlage često igra odlučujuću ulogu u distribuciji vegetacije i životinja. Interakcija temperature i vlažnosti zavisi ne samo od relativne, već i od njihove apsolutne vrednosti. Na primjer, temperatura ima izraženiji učinak na organizme u uvjetima vlažnosti blizu kritične, odnosno ako je vlažnost vrlo visoka ili vrlo niska. Vlažnost također igra važniju ulogu na temperaturama blizu ekstrema. Dakle, iste vrste organizama u različitim geografskim područjima preferiraju različita staništa. Da, do pred pravilo, koji je ustanovio V. V. Aljehin (1951) za vegetaciju, rasprostranjene vrste na jugu rastu na sjevernim padinama, a na sjeveru se nalaze samo na južnim (sl. 4.20).

Rice. 4.20. Šema pravila anticipacije (prema V.V. Aljehinu, 1951):

1 - sjeverne vrste koje žive na uzvisini, na jugu prelaze do padina sjeverne ekspozicije i u grede; 2 - južna vrsta, nalazi se na sjeveru na najtoplijim padinama južne ekspozicije

Principi otkriveni za životinje promjena staništa(G. Ya. Bei-Bienko, 1961) i princip promjene nivoa(M. S. Gilyarov, 1970), gdje se mezofilne vrste nalaze u središtu areala, na sjeveru biraju suša mjesta, a na jugu - vlažnija mjesta ili prelaze iz kopnenog načina života u podzemni, poput mnogih insekata fitofaga. Što se slabiji uticaj klime manifestuje u specifičnim staništima koja vrsta bira, to je veća njihova sposobnost da žive u različitim klimatskim uslovima. Vrsta bira kombinaciju čimbenika koja je najprikladnija za njenu ekološku valenciju mijenjajući svoje stanište i na taj način prevazilazi klimatske granice.

Odnos između temperature i vlažnosti dobro se odražava u klimatskim dijagramima sastavljenim prema Walther-Gossen metoda, na kojoj se u određenoj skali upoređuje godišnji tok temperature vazduha sa tokom padavina (slika 4.21).

Rice. 4.21. Klimatski dijagram prema Walter-Gossenu za Odesu

(prema G. Walteru, 1968):

a - visina iznad nivoa mora; b - broj godina posmatranja temperature (prva cifra) i padavina (druga cifra); c - prosječna godišnja temperatura; d - prosječna godišnja količina padavina u mm d - prosječni dnevni minimum najhladnijeg mjeseca; e je apsolutni minimum; w - prosječni dnevni maksimum najtoplijeg mjeseca; h - apsolutni maksimum; i - kriva srednjih mjesečnih temperatura; k - kriva prosječne mjesečne količine padavina (odnos 10°=20 mm); l - isto (odnos 10°=30 mm); m - sušni period; n - polusušni period; o - vlažna sezona; n - mjeseci sa srednjom dnevnom minimalnom temperaturom ispod 0°C; p - mjeseci sa apsolutnom minimalnom temperaturom ispod 0°C, c - period bez mraza. Na apscisi - mjeseci

Klimatski dijagrami se mogu graditi za pojedine godine, a slaganjem uzastopno i kontinuirano jedan za drugim, možete dobiti klimatogram. Ekstremno sušne ili ekstremno hladne godine lako se prate na klimatogramima, što je vrlo korisno za određivanje prikladnosti kombinacija temperature i vlage u područjima gdje se očekuje unošenje biljaka ili divljači.

Atmosfera

Kao što je ranije navedeno, naša planeta Zemlja se razlikuje od drugih planeta po prisutnosti zračne ljuske, atmosfere, atmosferskog zraka. Atmosferski vazduh je mešavina raznih gasova. Sadrži 78,08% azota, 20,9% kiseonika, 0,93% argona, 0,03% ugljen-dioksida, ostalih gasova (helijum, metan, neon, ksenon, radon itd.) oko 0,01%.

Značaj atmosferskog zraka za žive organizme je ogroman i raznolik. Izvor je kisika za disanje i ugljičnog dioksida za fotosintezu. Štiti žive organizme od štetnog kosmičkog zračenja, pomaže u očuvanju topline na Zemlji.

Atmosfera je važan dio ekosfere, s kojom je povezana biogeohemijskim ciklusima, uključujući i plinovite komponente. To su ciklusi ugljenika, azota, kiseonika i vode. Takođe od velike važnosti fizička svojstva atmosfera. Dakle, zrak pruža samo mali otpor kretanju i ne može poslužiti kao oslonac kopnenim organizmima, što je direktno utjecalo na njihovu strukturu. U isto vrijeme, neke grupe životinja počele su koristiti let kao prijevozno sredstvo. Posebno treba napomenuti da u atmosferi postoji stalna cirkulacija vazdušnih masa čiju energiju daje Sunce (slika 4.22).

Rice. 4.22. Pojednostavljena shema opće cirkulacije

vazdušne mase atmosfere:

1 - topli vazduh; 2 - hlađeni vazduh; 3 - zone visokog pritiska; CE - pasati; SD - dominantni jugozapadni vjetar; GH - polarni sjeveroistočni vjetrovi

Rezultat cirkulacije je preraspodjela vodene pare, jer ih atmosfera hvata na jednom mjestu (gdje voda isparava), prenosi i odaje na drugo mjesto (gdje padaju padavine). Ako gasovi uđu u atmosferu, uključujući zagađivače, kao što je sumpor-dioksid u industrijskim područjima, onda će ih atmosferski cirkulacijski sistem preraspodijeliti i oni će ispasti na drugim mjestima, rastvoreni u kišnici (slika 4.23).

Vjetar, u interakciji sa drugim faktorima životne sredine, može uticati na razvoj vegetacije, prvenstveno drveća koje raste na otvorenim površinama. To obično rezultira usporavanjem rasta i naginjanjem prema vjetru.

Vjetar igra važnu ulogu u širenju spora, sjemena i sl., proširujući mogućnosti za širenje nepokretnih organizama - biljaka, gljivica i nekih bakterija. Vjetar također može utjecati na migraciju letećih životinja.

Rice. 4.23. Hidrološki ciklus i skladištenje vode

(prema E. A. Kriksunov et al., 1995.)

Još jedna karakteristika atmosfere je njen pritisak, koji opada sa visinom. Evolucija živih organizama na našoj planeti odvijala se pri atmosferskom pritisku od 760 mm Hg na nivou mora i smatra se "normalnim". Uz povećanje visine, na primjer, kada se ljudi penju na planine, može doći do stanja zbog nedovoljne zasićenosti krvi kisikom. hipoksija ili anoksija. Nastaje zbog činjenice da s povećanjem nadmorske visine, parcijalni tlak kisika, kao i drugih plinova sadržanih u atmosferskom zraku, pada. Na nadmorskoj visini od 5450 m atmosferski pritisak je upola manji od nivoa mora. I iako ovdje zrak sadrži isti postotak kisika, njegova koncentracija po jedinici volumena je upola manja.

U biljkama u ovim uvjetima povećava se transpiracija, što je zahtijevalo razvoj adaptacija za očuvanje vode, kao na primjer kod mnogih alpskih biljaka.

Topografija

Topografija(reljef) se odnosi na orografske faktore i usko je povezan sa drugim abiotičkim faktorima, iako ne spadaju u takve direktne faktore sredine kao što su svetlost, toplota, voda i tlo. Glavni topografski (orografski) faktor je visina. Sa nadmorskom visinom se smanjuju prosječne temperature, povećava dnevna temperaturna razlika, povećava se količina padavina, brzina vjetra i intenzitet zračenja, smanjuje se atmosferski tlak i koncentracija plina. Dakle, povećanje nivoa terena na svakih 100 m je praćeno smanjenjem temperature zraka za oko 0,6 °C.

Ovisno o veličini oblika, topografija ili reljef se dijeli na nekoliko redova: makroreljef(planine, međuplaninske depresije, nizije), mesoreljef(brda, jaruge, grebeni, vrtače, stepski "tanjiri" itd.) i mikroreljef(mala udubljenja, neravnine, uzvisine uz stabljike, itd.), sve to utiče na biljke i životinje. Kao rezultat toga, vertikalno zoniranje je postalo uobičajeno (Slika 4.24).

Rice. 4.24. Dijagram koji pokazuje korespondenciju između uzastopnih

vertikalne i horizontalne vegetacijske zone:

1 - tropska, zona (zona tropskih šuma); 2 - umjerena zona (zona listopadnih i četinarske šume); 3 - alpska zona (zona zeljaste vegetacije, mahovina i lišajeva); 4 - polarna zona (zona snijega i leda)

Planinski lanci mogu poslužiti kao klimatske barijere. Vlažan vazduh se hladi dok se diže iznad planina, izazivajući padavine veliki broj padavine na vjetrovitim padinama.

Na zavjetrinoj strani planinskog lanca formira se takozvana „kišna sjenka“, ovdje je zrak suvlji, pada manje padavina, stvaraju se pustinjski uvjeti, jer se zrak, spuštajući se, zagrijava i upija vlagu iz tla.

Utiče na žive organizme. Za većinu kralježnjaka gornja granica života je oko 6,0 km. Smanjenje tlaka s visinom podrazumijeva smanjenje opskrbe kisikom i dehidraciju životinja zbog povećanja brzine disanja. Nešto otporniji su člankonošci (prolećari, grinje, pauci) koji se mogu naći na glečerima iznad granice vegetacije. Alpske biljke karakterizira čučanj rast. U svim visokoplaninskim predjelima zemaljske kugle preovlađuju nisko rastuće puzavice i šiblje (sl. 4.25), jastučaste i rozetaste višegodišnje trave, trave i šaš, mahovine i lišajevi.

Rice. 4.25. Juniper Turkestan - na padinama grebena

Terekei-Alatau (prema I. G. Serebryakovu, 1955):

A - drvolika (livadsko-šumski pojas, 2900 mnv); B - vilenjak (subalpski pojas, 3200 m nadmorske visine)

Karakteristična morfološka osobina mnogih alpskih zdepastih biljaka, kao što su grmovi i patuljasti grmovi, je značajna prevlast podzemne mase u odnosu na nadzemnu.

Nizak rast alpskih biljaka povezan je sa adaptacijom na niske temperature i sa efektom oblikovanja zračenja, koje je bogato kratkotalasnim dijelom spektra, koji inhibira procese rasta. U anatomskoj građi alpskih biljaka postoji niz karakteristika koje doprinose zaštiti od viška zračenja, povezane su s prirodom vodnog režima i metabolizmom u visoravni: zadebljanje pokrovnog tkiva koje daje otpornost na jake vjetrove itd. Biljke koje žive na stijenama doživljavaju promjene u pravcu kseromorfoze: smanjuju se veličine ćelija i povećava gustina tkiva, povećava se broj zubaca po jedinici površine lista, smanjuju se njihove veličine. Kod vrsta koje žive u blizini rastopiti vodu ili drugih izvora vlage, listovi su veći i kseromorfne karakteristike su manje izražene.

Niske temperature i jaka svjetlost pospješuju stvaranje velikih količina antocijana, pa stoga duboki, bogati tonovi boje cvijeća. Kombinacija malih listova s ​​malim rastom i velikih cvjetova jarkih boja karakteristična je karakteristika mnogih alpskih biljaka.

Karakteristična karakteristika fiziologije i biohemije visokoplaninskih biljaka je povećanje intenziteta redoks procesa, povećanje aktivnosti enzima koji su u njima uključeni (katalaza, peroksidaza itd.) i niži temperaturni optimum za njihov rad. nego u nizinskim biljkama.

Disanje alpskih biljaka otporno je na štetne učinke, u pravilu se uočava povećanje disanja, a samim tim i povećanje energije koja se oslobađa pri razgradnji složenih spojeva. Prema savremenim konceptima, ovo je jedan od fizioloških temelja adaptacije biljaka na ekstremne uslove.

Prilikom penjanja u planine mijenja se i sezonski razvoj biljaka. Dakle, u proljeće, penjući se na planine, može se vidjeti razvoj iste vrste u sljedećem redoslijedu: u niskoplaninskoj zoni - cvjetanje, u prosjeku - pupanje, čak i više - početak vegetacije, i, konačno, samo izgled nakon što se snijeg otopi. U jesen, prilikom penjanja u planine, uočavamo ubrzani početak jesenjih fenofaza: bojenje lišća, opadanje listova i odumiranje nadzemnih dijelova. Jasno je smanjenje vegetacijskog perioda kod biljaka.

Uz nadmorsku visinu, ekspozicija i strmina padina su od velikog značaja za žive organizme.

Na sjevernoj hemisferi, planinske padine okrenute prema jugu dobijaju više sunčeve svjetlosti, intenzitet svjetlosti i temperatura su ovdje viši nego na dnu doline i na padinama sjeverne ekspozicije. Na južnoj hemisferi situacija je obrnuta. Ovo ima upečatljiv učinak i na prirodnu vegetaciju i na zemljište koje koristi čovjek. Na primer, široke pukotine između stena iznad Dunava u istočnoj Srbiji, zaštićene od vetrova i koje su osetile hidratantni efekat reke, doprinele su očuvanju mnogih retkih, reliktnih i endemičnih biljnih vrsta, među kojima je i "medveđa leska" - Corylus. colurna, Orah- Juglans regia, jorgovan (divlji oblik) - Syringa vulgaris, itd.

Strme padine karakteriziraju brza drenaža i erozija tla. Ovdje su tla obično tanka i suva, sa kseromorfnom vegetacijom. Sa nagibom većim od 35 °, tlo se ne formira, nema vegetacije, stvoreni su seluci od rastresitog materijala.

Ostali fizički faktori

Ostali fizički faktori koji okružuju žive organizme na Zemlji uključuju uglavnom atmosferski elektricitet, vatra, buka, Zemljino magnetno polje, jonizujuće zračenje.

atmosferski elektricitet djeluje na žive organizme putem pražnjenja i jonizacije zraka. Na primjer, poznat je destruktivni učinak groma kada udari u velika stabla i životinje. Postoje određeni obrasci u učestalosti oštećenja od groma na raznim vrstama drveća. To je povezano i s oblikom krošnje i s električno vodljivim svojstvima kore, na primjer, sa brzinom njenog vlaženja. Po učestalosti udara groma na prvom mjestu su smreka i bor, zatim breza, a jasika se znatno rjeđe oštećuje. Grom uzrokuje mehanička oštećenja drveća (pocijepana debla, pukotine), gubitak krupnih stabala, čime utiče na strukturu šumske sastojine, često izazivajući požare. Oko 21% šumskih požara u Rusiji nastaje zbog udara groma, tokom grmljavine.

Uloga atmosferskih električnih pražnjenja je i u tome što za vrijeme grmljavine sintetiziraju dušikove okside iz atmosferskog dušika i kisika, koji s kišnicom ulaze u tlo i akumuliraju se u njemu od 4 do 10 kg godišnje po 1 hektaru u obliku nitrata. i azotne kiseline.

Učinak ionizacije zraka na ljude, životinje i biljke još nije dovoljno proučavan. Istovremeno, pouzdano je utvrđena direktna veza između blagostanja osobe i prisustva lakih jona u zraku. Izraženo je mišljenje da ionizacija zraka služi materijalnoj sposobnosti nekih biljaka da „predvide vrijeme“ (smanjenje fotosinteze i disanja, zatvaranje stomata i prestanak transpiracije prije grmljavine mnogo prije pada). atmosferski pritisak). Eksperimentalno je dokazano djelovanje slabe struje na korijenski sistem nekih biljaka. Na primjer, u sadnicama smreke i bora fitomasa se povećava za 100-120%. Utvrđeno je da je djelovanjem usmjerenog električnog polja moguće regulisati brzinu kretanja tvari unutar stabla, a samim tim i brzinu njegovog rasta.

Vatra u životu biljaka i životinja - prilično rijedak, ali vrlo učinkovit faktor. Požari, na primjer, u šumama, kao što je ranije navedeno, mogu nastati i prirodno od udara groma i krivnjom čovjeka, njegovih aktivnosti. Stoga se vatra pripisuje i prirodnim okolišnim faktorima i antropogenim.

Ozbiljne posljedice nisu samo krunisani šumski požari, koji zahvataju čitavu šumsku sastojinu, već i podzemne površine, koji uništavaju prizemnu vegetaciju, šikaru, niže grane drveća, a često i korijenski sistem. Životinje umiru. Osim štete direktno od požara, požari uzrokuju propadanje šumske sastojine. Rast se smanjuje. Oslabljena stabla su podložnija gljivama, poput truleži drveta, koje lako prodiru kroz „vatrene rane“, a napadaju ih štetnici.

Šumski požari uvelike mijenjaju uslove života biljaka i životinja. Tokom požara u četinarskim šumama temperatura dostiže 800-900°C, u zemljištu na dubini od 3,5 cm - do 95°C, na dubini od 7 cm - do 70 "C. U suvim šumama, stelja i humus u tlu skoro potpuno sagorijeva Mineralne čestice gornjeg sloja tla se sinteruju Nastaju grudice ili staklasta kora koja teško prožima zrak, vodu i korijenje Zemljište je jako zbijeno Zbog sagorijevanja organskih kiselina i oslobađanjem baza, kiselost tla naglo opada, u gornjim horizontima pH vrijednost često dostiže jako alkalnu Od visoke temperature gornji slojevi tla se steriliziraju - mikroflora tla umire, au dubljim slojevima se mijenja njen sastav, grupe koje su najvažnije za život biljaka su iscrpljene. Tako u zemljištima četinarskih šuma nakon požara prevladava aktivnost mikroorganizama koji izazivaju maslačnu kiselinu fermentaciju i denitrifikaciju.

Nakon šumskih požara dolazi do nagle promjene uslova u biljnim zajednicama (rasvjetljavanje, promjena temperature i drugih mikroklimatskih faktora), posebno kada je šumska sastojina uništena, što dovodi do toga da se u budućnosti opožarena područja naseljavaju vrstama. živih organizama s različitim adaptivnim osobinama koje pomažu da se izdrži vatra i preživi na brdima. Dakle, u biljkama su to duboki podzemni pupoljci obnavljanja, sposobnost sjemena da dugo ostane u tlu i izdrži visoke temperature, otpornost na mraz, visoka otpornost na svjetlost itd.

Revegetacija na izgorjelim područjima ima svoje karakteristike. Pionirske mahovine pojavljuju se na spaljenim mjestima od spora koje raznosi vjetar; nakon tri do pet godina, "vatrena mahovina" - Funaria hygrometrica - je najzastupljenija mahovina. Od viših biljaka, Ivan-chai (Chamaenerion angustifolion) brzo naseljava vatru. Postepeno naseljavanje opožarenih površina dešava se i sa drvenastim rastinjem - vrba, breza, jasika itd. (Sl. 4.26).

Rice. 4.26. Utjecaj vatre na vegetaciju "klinova" drveća

Trans-Uralska šumska stepa (prema D. F. Fedyunin, 1953):

A - prije požara; B - nakon požara; B - godinu dana nakon požara; 1 - vrba; 2 - breza, 3 - jasika

Stepski požari („opekotine“) mogu biti manje-više redoviti, povezani s ljudskim aktivnostima, i igraju bitnu ulogu u životu živih organizama, ponekad pozitivnu na regulaciju rasta, obnavljanje, odabir vrsta i održavanje stalnog sastava bilja.

Buka kao prirodni faktor životne sredine za žive organizme je beznačajan, ali može imati i značajan uticaj sa povećanim antropogenim uticajima (buka nastala tokom rada vozila, opreme industrijskih i kućnih preduzeća, ventilacionih i gasnoturbinskih instalacija itd.) .

Vrijednost zvučnog pritiska se mijenja i normalizira u decibelima. Cijeli raspon zvukova koji ljudi čuju je unutar 150 dB. Na našoj planeti život organizama odvija se u svijetu zvukova. Na primjer, ljudski organ sluha je prilagođen određenim stalnim ili ponavljajućim zvukovima (auditivna adaptacija). Osoba gubi sposobnost za rad bez uobičajene buke. Glasna buka je još štetnija po ljudsko zdravlje. Ljudi koji žive i rade u nepovoljnim akustičnim uslovima pokazuju znakove promjena u funkcionalnom stanju centralnog nervnog i kardiovaskularnog sistema.

Istraživanja su dokazala uticaj buke na biljne organizme. Tako biljke u blizini aerodroma, sa kojih kontinuirano polaze mlazni avioni, doživljavaju inhibiciju rasta, pa čak i nestanak pojedinih vrsta. Niz naučnih radova pokazao je depresivno dejstvo buke (oko 100 dB sa frekvencijom zvuka od 31,5 do 90 hiljada Hz) na biljke duvana, gde je uočeno smanjenje intenziteta rasta listova, prvenstveno kod mladih biljaka. Pažnju naučnika privlači i efekat ritmičkih zvukova na biljke. Istraživanja o uticaju muzike na biljke (kukuruz, bundeva, petunija, cinija, neven), koju je 1969. godine sproveo američki muzičar i pevač D. Retolak, pokazala su da biljke pozitivno reaguju na Bahovu muziku i indijske muzičke melodije. Njihov habitus, suha masa biomase bila je najveća u poređenju sa kontrolom. I ono što je najviše iznenađujuće je da su se njihove stabljike zaista pružale prema izvoru ovih zvukova. Istovremeno, zelene biljke su na rok muziku i neprekidne ritmove bubnjeva reagovale smanjenjem veličine listova i korijena, smanjenjem mase, a sve su se udaljile od izvora zvuka, kao da žele pobjeći od destruktivnog. efekat muzike (slika 4.27).

Rice. 4.27. Vrste biljaka nakon djelovanja različite muzike:

A - Indijske melodije (R. Shankar); B - muzika J.-S. Bach; B - rok muzika (eksperimenti D. Retolaka, 1969)

Biljke, kao i ljudi, reaguju na muziku kao integralni živi organizam. Njihovi osjetljivi "nervni" provodnici, prema brojnim naučnicima, su snopovi floema, meristemi i ekscitabilne ćelije smještene u različitim dijelovima biljke, međusobno povezane bioelektričnim procesima. Vjerovatno je ta činjenica jedan od razloga sličnosti reakcije na muziku kod biljaka, životinja i ljudi.

Zemljino magnetsko polje. Naša planeta Zemlja ima magnetna svojstva. Igla kompasa je uvijek orijentirana duž magnetnog meridijana, usmjerena na sjever na jednom kraju i na jug na drugom. Magnetolozi su pokazali da je za stvaranje vidljivog geomagnetskog polja u centru Zemlje potrebno postaviti džinovski cilindrični magnet prečnika 200 km i dužine 4000 km. Osa zemljinog magneta nalazi se pod uglom od 1,5" u odnosu na osu rotacije Zemlje, tako da se magnetni polovi ne poklapaju sa geografskim. Vremenom magnetni polovi menjaju svoj položaj. Utvrđeno je da sjeverni magnetni pol pomiče se iznad površine Zemlje za 20,5 m dnevno, odnosno 7,5 km godišnje, a južni - za 30 m (11 km godišnje). Kao i svaki magnet, Zemljine magnetne linije sile izlaze iz jedan pol i zatvaraju se kroz prostor blizu Zemlje u drugom polu. Zbog ovog fenomena nastaje magnetosfera u blizini Zemlje (slika 4.28).

Rice. 4.28. Meridijalni presjeci Zemljine magnetosfere:

1 - solarni vetar; 2 - prednji udar; 3 - magnetna šupljina; 4 - magnetopauza; 5 - gornja granica magnetosferskog jaza; 6 - plazma plašt; 7 - vanjski pojas za zračenje; 8 - unutrašnji radijacioni pojas, ili plazmasfera; 9 - neutralni sloj; 10 - plazma sloj

Odgađa protok solarnih nabijenih čestica, zvanih plazma, ili solarni vjetar, sprječavajući ih da stignu do površine planete. Sunčev vjetar, takoreći, obilazi Zemlju i pomiče se na noćnu stranu, povlačeći, zauzvrat, magnetne linije sile u istom smjeru. Deformacija linija magnetnog polja nastaje zbog činjenice da tokovi solarne plazme nose sa sobom, takoreći, "zamrznuto" magnetno polje, koje je u interakciji sa Zemljinom magnetosferom. Tokom proteklih 600 hiljada godina, paleomagnetolozi su zabilježili 12 epoha preokreta geomagnetskog polja (tabela 4.10).

Adaptivna priroda evolucijskog procesa. Mehanizmi nastanka adaptacije, klasifikacija, relativna priroda. Biološka izvodljivost

Certifikacija radnih mjesta prema uslovima rada. Sertifikacija radnih mjesta ¾ je njihova sveobuhvatna procjena (tehnološkog i organizacionog nivoa

Širenje biljaka po cijeloj planeti je proces koji priroda neprestano poboljšava. Sve biljne kulture koje se nalaze na Zemlji imaju svoje metode razmnožavanja, u kojima mogu učestvovati i druge biljke, životinje, prirodni fenomeni itd. Posebno su zanimljive neke metode razmnožavanja biljaka plodovima i sjemenom. Takve metode mogu izgledati gotovo čudesne čak i najupornijim skepticima. Razgovarajmo o mogućnostima prirode u ovoj stvari malo detaljnije.

Nakon što se na kulturi formiraju sjemenke ili plodovi, oni sazrijevaju i odvajaju se od matične biljke. Botaničari tvrde da što je takav sadni materijal udaljeniji, to će biti manja vjerovatnoća konkurencije roditelja. Osim toga, uz široku rasprostranjenost, biljke imaju priliku kolonizirati nove teritorije i povećati veličinu populacije.

Distribucija plodova i sjemena biljaka

Distribucija po životinjama

Vjeruje se da je distribucija plodova i sjemena od strane životinja prilično pouzdana, jer različite životinje aktivno posjećuju područja s visokom plodnošću, gdje će sjeme dobro rasti. Mnogi plodovi imaju bodlje ili posebne udice koje se lijepe za kožu ili krzno životinja koje se nalaze u blizini, što doprinosi njihovom prenošenju na znatnu udaljenost, nakon čega "prije ili kasnije" padnu u zemlju ili će se otkinuti, ali ipak upasti u njega.

Živopisni primjeri takvih biljaka su čičak, žilava slama, šargarepa, sukcesija, ranunculus, šljunak, a također i agrimonija.

Dakle, gravilat ima posebne kuke na stubu, a plodovi čička su okruženi kukastim listovima omotača, imaju i male, prilično krute dlačice koje mogu prodrijeti u kožu i izazvati iritaciju (to dovodi do češljanja i naknadnog otpadanja voće). Slama, mrkva i ljutika imaju perikarp okružen izraslinama koje izgledaju kao prikolice. I serija ima muhu na plodu, kao maslačak, ali sa prilično jakim šiljcima.

U ovu grupu biljaka spadaju i usevi sa sočnim plodovima, na primer, kupine, šljive, paradajz, stabla jabuke i jagode. Nakon što ih životinje pojedu, sjemenke prolaze kroz probavni trakt i izlučuju se izmetom. Nakon pada na plodno tlo, takav sadni materijal klija bez poteškoća.

širi se vjetar

U onim biljkama čije plodove i seme vetar nosi specijalnih uređaja olakšavanje ovog procesa. To uključuje letke, mogu se vidjeti na sjemenkama vrbe, ognjišta, maslačka, pamuka. Osim toga, takav uređaj je karakterističan i za javor, grab, jasen itd.

U određenim kulturama plod izgleda kao kutija, koja se nalazi na nozi i njiše se na vjetru, što dovodi do raspršivanja brojnih sitnih sjemenki. Takve biljke predstavljaju mak, crnja, lisičarka itd.

Kod nekih predstavnika flore sjemenke su toliko malene i lagane da ih vjetar može nositi bez dodatnih uređaja za to. Ova grupa uključuje orhideje. U takvim biljkama sjeme ispada nakon pucanja šava između plodova. U tom slučaju, sadni materijal se izbacuje iz njih dovoljno snažnim pritiskom. Osim toga, neke biljke mogu imati uređaje za nošenje vjetra na sjemenu, na primjer, ognjište.

Širenje vodom

Dosta biljaka ima plodove ili sjemenke koje su posebno prilagođene za raspršivanje u vodi. Takav sadni materijal sadrži male zračne šupljine koje ga drže na površini rezervoara. Primjer je kokos, koji je koštica s vlaknastim pokrovom i značajnim brojem zračnih šupljina. U ovu grupu biljaka spada i lokvanj, čije sjeme ima spužvastu membranu koja dolazi iz stabljike sjemenke.

nasumični rasponi

Botaničari ne dijele striktno sjemenke i plodove u kategorije ovisno o načinu njihove distribucije. Mnogi usevi se mogu razmnožavati nekim od gore navedenih metoda, ako ne i svi. Najvažniji faktor slučajnog širenja je osoba, jer se sjeme lako može nositi na odjeći, prianjati za teret i tako pasti na značajnoj udaljenosti od matične biljke. Mnoge žitarice postaju posute sjemenkama korova. Osim toga, sadni materijal se može slučajno proširiti uraganima, poplavama itd.

Većina zanimljive načineširenje sjemena biljaka

Jedan od zanimljivih primjera takve distribucije je proces raspršivanja sjemena. neverovatna biljka squirting cucumber. Plod mu je po izgledu sličan običnom krastavcu, a nakon dostizanja pune zrelosti, njegova mesnata tkiva koja okružuju sjemenke postaju sluzava masa. Nakon što se plod odvoji od peteljke, dolazi do pritiska na njegov sadržaj, uporediv sa principom mlaznog potiska, zbog čega se sjemenke raspršuju na velikoj površini. Dešava se kao pucanj iz topa. Obični oksalis također ima sličan način širenja sjemena.

Mahunarke su u stanju da potisnu sjemenke na prilično veliku udaljenost, a esholcija odbacuje cijeli plod sa sebe zajedno sa zrelim sjemenkama.

Dakle, postoji dosta načina da se osigura reprodukcija i širenje biljaka širom naše planete.