سبک- انرژی تابشی خورشید که از چندین جزء تشکیل شده است:

• تابش مرئی (50%)
• اشعه ماوراء بنفش (1%)
• تابش مادون قرمز (45-47%)
• تابش اشعه ایکس (تابش با طول موج در محدوده رادیویی).

همه این نوع پرتوها بر موجودات زنده تأثیر می گذارد.

• تشعشعات مادون قرمز توسط همه موجودات درک می شود و پرتوهایی با طول موج 1.05 میکرون در تبادل حرارتی گیاهان شرکت می کنند.
• نور ماوراء بنفش با طول موج 0.25-0.3 میکرون باعث تحریک تشکیل ویتامین D در حیوانات می شود. با طول موج 0.2-0.3 میکرون تأثیر مضری بر برخی از میکروارگانیسم ها از جمله پاتوژن ها دارد. با طول موج 0.38-0.4 میکرون برای فتوسنتز در گیاهان ضروری است.

به لطف صفحه ازن، اشعه ماوراء بنفش و اشعه ایکس تا حدی مسدود می شوند.
نور مرئی تأثیر پیچیده ای بر بدن دارد: پرتوهای قرمز عمدتاً اثر حرارتی دارند. آبی و بنفش - سرعت و جهت واکنش های بیوشیمیایی را تغییر دهید. به طور کلی نور مرئی بر سرعت رشد و نمو گیاهان، شدت فتوسنتز، فعالیت جانوران تأثیر می گذارد، باعث تغییر رطوبت و دمای محیط می شود و یک عامل مهم سیگنال دهی است که چرخه های زیستی روزانه و فصلی را تضمین می کند.

رژیم نور یکی از عوامل غیرزیست پیشرو است که توزیع و تغییرات شدت تابش خورشیدی که به اکوسیستم های طبیعی و مصنوعی می رسد را تعیین می کند. رژیم نور هر زیستگاه توسط عوامل مختلفی تعیین می شود.
شاخص های رژیم نور - شدت، کمیت و کیفیت نور.

شدت (شدت نور)- با مقدار انرژی خورشیدی در هر 1 سانتی متر مربع سطح افقی در 1 دقیقه تعیین می شود. برای نور مستقیم خورشید، این شاخص تقریباً مستقل از عرض جغرافیایی است، اما تحت تأثیر زمین قرار دارد. به عنوان مثال، در دامنه های جنوبی شدت نور همیشه بیشتر از دامنه های شمالی است.

مقدار نور- کل تابش خورشیدی اندازه گیری شده در یک سال نجومی. از قطب ها به سمت استوا افزایش می یابد و با تغییر کیفیت آن همراه است. برای حالت نور، میزان نور منعکس شده نیز مهم است.

آلبیدو سطح زمین - کمیتی که توانایی آن در بازتاب (پراکندگی) تشعشعات وارده بر روی آن را مشخص می کند و برابر است با نسبت مقدار نور منعکس شده به کل مقدار نور فرودی. به صورت درصد (%) بیان می شود و به زاویه تابش نور خورشید و ویژگی های سطح بازتابنده بستگی دارد.

گروه های بوم شناختی گیاهان در رابطه با نور

گروه های زیست محیطی / ویژگی ها	فتوفیلوس (هلیوفیت ها)	سایه دوست (سایوفیت ها)	مقاوم در برابر سایه (هلیوفیت اختیاری)
زیستگاه	مناطق باز، به طور مداوم و به خوبی روشن می شود	لایه زیرین جنگل های سایه دار، سایه دائمی	مناطق پر نور، سایه کم
ویژگی های تطبیقی	تنومندی، آرایش رزت برگ ها، شاخه های کوتاه شده یا شدیداً شاخه دار، برخی از گل ها به سمت خورشید می چرخند.	آرایش موزاییکی از برگ ها در گونه های درختی، برگ های بزرگ سبز تیره به صورت افقی چیده شده اند	در گونه های درختی، برگ های روشن (سطح تاج) ضخیم و خشن، برگ های سایه دار مات و بدون کرک هستند.
واکنش به تغییرات در شرایط نور	نمی توانند سایه طولانی مدت را تحمل کنند (آنها می میرند)	طاقت نور روشن (ظلم، مرگ) را ندارد	سازگاری نسبتاً آسان با تغییرات در شرایط نوری
ویژگی های بارز فعالیت زندگی	بیشترین شدت فتوسنتز در نور کامل خورشید رخ می دهد، هزینه قابل توجه کربوهیدرات ها برای تنفس.
نمونه هایی از گیاهان	گیاهان اوایل بهار استپ و نیمه بیابانی، کاج اروپایی، اقاقیا، چنار، نیلوفر آبی	گیاهان جنگلی، خزه سبز، صنوبر، صنوبر، سرخدار، راش، شمشاد	بیشتر درختان جنگلی اکالیپتوس هستند

محتوای نور نسبی - روشنایی در یک مکان معین که به صورت درصدی از کل مقدار نوری که از بیرون می آید بیان می شود. حداقل منبع نور، متوسط ​​منبع نور در مرز شاخ و برگ در قسمت داخلی تاج است. برای ارزیابی نیاز گیاه به نور، فتوسنتز و متابولیسم استفاده می شود. به عنوان مثال، حداقل نور مجاز برای کاج اروپایی، کاج، توس 10-20٪ است. برای صنوبر، صنوبر، راش - 1-3٪.
رژیم نور به عنوان یک عامل محیطی منجر به ظهور پوشش گیاهی چند لایه می شود، زیرا این امکان استفاده بهتر از تابش خورشید را فراهم می کند.

نور به عنوان شرط جهت گیری گیاهان و جانوران

در گیاهان، جهت گیری به نور در نتیجه اتفاق می افتد فتوتروپیسم ها- حرکات رشد هدایت شده اندام های گیاهی.
اگر حرکت به سمت محرک نوری هدایت شود، این نورگرایی مثبت است. اگر در جهت مخالف - منفی است.

در حیوانات، جهت گیری به نور در نتیجه اتفاق می افتد فوتوتاکسی- واکنش های حرکتی حیوانات در پاسخ به تابش نور یک طرفه. با فوتوتاکسی مثبت، حیوان در جهت بالاترین نور و با فوتوتاکسی منفی در جهت کمترین روشنایی حرکت می کند. حیوانات برای جهت گیری بصری در فضا به نور نیاز دارند. با شروع با حیوانات coelenterate، آنها اندام های پیچیده حساس به نور را با ساختارهای مختلف توسعه می دهند - چشم. در رابطه با رژیم نور، حیوانات بین گونه های شبگرد و گرگ و میش و گونه هایی که در تاریکی دائمی زندگی می کنند و نمی توانند نور روشن خورشید را تحمل کنند، متمایز می شوند.

رژیم نور نیز بر توزیع جغرافیایی حیوانات تأثیر می گذارد. ارزش سیگنال در زندگی حیوانات است بیولومینسانس- درخشش قابل مشاهده موجودات زنده مرتبط با فرآیندهای زندگی آنها. این در نتیجه اکسیداسیون ترکیبات آلی پیچیده (لوسیفرین ها) با مشارکت آنزیم ها (لوسیفرازها) در پاسخ به تحریک ناشی از محیط خارجی رخ می دهد. انرژی آزاد شده در نتیجه این واکنش ها به صورت گرما تلف نمی شود، بلکه به انرژی تحریک الکترونیکی مولکول هایی تبدیل می شود که قادر به آزاد کردن آن به شکل فوتون هستند. درخشش می تواند از تمام سطح بدن یا اندام های نورانی خاص ساطع شود. توسط حیوانات برای روشن کردن و فریب طعمه ها (ماهی های اعماق دریا)، هشدار دادن، ترساندن یا منحرف کردن شکارچیان (برخی میگو)، برای جذب افراد جنس مخالف در طول فصل جفت گیری (کرم شب تاب)، برای جهت گیری در یک مدرسه استفاده می شود. برخی از حیوانات در پاسخ به تحریک مکانیکی می درخشند (خارپوستان درخشان در صخره های مرجانی کم عمق کارائیب).

بنابراین، گیاهان در درجه اول برای فتوسنتز به نور نیاز دارند، به همین دلیل ماده آلی در بیوسفر ایجاد می شود و انرژی برای حیوانات عمدتاً ارزش اطلاعاتی دارد.

دما به عنوان یک عامل محیطی

دما مهمترین عامل محیطی است. دما تأثیر زیادی بر بسیاری از جنبه های زندگی موجودات، جغرافیای توزیع، تولید مثل و سایر خواص بیولوژیکی موجودات، که عمدتاً به دما بستگی دارد، دارد. محدوده، یعنی محدوده دمایی که در آن زندگی می تواند وجود داشته باشد از حدود -200 درجه سانتیگراد تا +100 درجه سانتیگراد متغیر است و گاهی اوقات باکتری ها در چشمه های آب گرم در دمای 250 درجه سانتیگراد وجود دارند. در حقیقت، بیشتر موجودات زنده می توانند در محدوده باریک تری از دماها زنده بمانند.

برخی از انواع میکروارگانیسم ها، عمدتاً باکتری ها و جلبک ها، قادر به زندگی و تولید مثل در چشمه های آب گرم در دمای نزدیک به نقطه جوش هستند. حد بالایی درجه حرارت برای باکتری های چشمه آب گرم حدود 90 درجه سانتی گراد است. تغییر دما از نظر محیطی بسیار مهم است.

هر گونه ای قادر است فقط در یک محدوده دمایی معین زندگی کند، به اصطلاح حداکثر و حداقل دمای کشنده. فراتر از این دمای بحرانی، سرما یا گرما، مرگ ارگانیسم رخ می دهد. جایی بین آنها دمای بهینه وجود دارد که در آن فعالیت حیاتی همه موجودات، یعنی ماده زنده به عنوان یک کل، فعال است.

بر اساس تحمل موجودات زنده به شرایط دما، آنها را به اوریترمیک و تنگ گرما تقسیم می کنند، یعنی. قادر به تحمل نوسانات دما در محدوده وسیع یا باریک است. به عنوان مثال، گلسنگ ها و بسیاری از باکتری ها می توانند در دماهای مختلف زندگی کنند، یا ارکیده ها و سایر گیاهان گرما دوست مناطق گرمسیری گرمازا هستند.

برخی از حیوانات بدون توجه به دمای محیط قادرند دمای بدن خود را ثابت نگه دارند. به این گونه موجودات هموترمی می گویند. در سایر حیوانات دمای بدن بسته به دمای محیط متفاوت است. آنها پویکیلوترمیک نامیده می شوند. بسته به روش سازگاری موجودات با شرایط دما، آنها به دو گروه اکولوژیکی تقسیم می شوند: کرایوفیل ها - موجودات سازگار با سرما، به دمای پایین. گرما دوست - یا گرما دوست.

رطوبت به عنوان یک عامل محیطی

در ابتدا همه موجودات آبزی بودند. آنها با فتح زمین، وابستگی خود را به آب از دست ندادند. جزء جدایی ناپذیر همه موجودات زنده آب است. رطوبت مقدار بخار آب موجود در هوا است. بدون رطوبت یا آب زندگی وجود ندارد.

رطوبت پارامتری است که میزان بخار آب موجود در هوا را مشخص می کند. رطوبت مطلق مقدار بخار آب موجود در هوا است و به دما و فشار بستگی دارد. این مقدار رطوبت نسبی نامیده می شود (یعنی نسبت مقدار بخار آب موجود در هوا به مقدار بخار اشباع شده در شرایط خاص دما و فشار).

در طبیعت ریتم روزانه رطوبت وجود دارد. رطوبت به صورت عمودی و افقی در نوسان است. این عامل به همراه نور و دما نقش زیادی در تنظیم فعالیت موجودات و توزیع آنها دارد. رطوبت نیز اثر دما را تغییر می دهد.

یک عامل مهم محیطی خشک شدن هوا است. به خصوص برای موجودات زمینی، اثر خشک شدن هوا از اهمیت بالایی برخوردار است. حیوانات با جابجایی به مکان‌های حفاظت‌شده و داشتن یک سبک زندگی فعال در شب سازگار می‌شوند.

گیاهان آب را از خاک جذب می کنند و تقریباً همه (97-99٪) از طریق برگ ها تبخیر می شوند. این فرآیند تعرق نامیده می شود. تبخیر باعث خنک شدن برگها می شود. به لطف تبخیر، یون ها از طریق خاک به ریشه ها منتقل می شوند، یون ها بین سلول ها و غیره منتقل می شوند.

مقدار معینی از رطوبت برای موجودات زمینی کاملا ضروری است. بسیاری از آنها برای عملکرد طبیعی به رطوبت نسبی 100٪ نیاز دارند و برعکس، یک موجود زنده در حالت عادی نمی تواند برای مدت طولانی در هوای کاملا خشک زندگی کند، زیرا دائماً آب خود را از دست می دهد. آب جزء ضروری ماده زنده است. بنابراین از دست دادن آب به مقدار معین منجر به مرگ می شود.

گیاهان در اقلیم خشک از طریق تغییرات مورفولوژیکی و کاهش اندام های رویشی به ویژه برگ ها سازگار می شوند.

جانوران خشکی نیز سازگار می شوند. بسیاری از آنها آب می نوشند، برخی دیگر آن را به صورت مایع یا بخار از طریق بدن جذب می کنند. به عنوان مثال، بیشتر دوزیستان، برخی از حشرات و کنه ها. بیشتر حیوانات صحرا هرگز نمی نوشند، آنها نیازهای خود را از آب تامین می کنند. سایر حیوانات از طریق اکسیداسیون چربی ها آب را به دست می آورند.

آب برای موجودات زنده کاملا ضروری است. بنابراین، موجودات زنده بسته به نیازشان در سراسر زیستگاه خود پخش می شوند: موجودات آبزی به طور مداوم در آب زندگی می کنند. هیدروفیت ها فقط می توانند در محیط های بسیار مرطوب زندگی کنند.

از نظر ظرفیت اکولوژیکی، هیدروفیت ها و هیگروفیت ها در گروه تنگی ها هستند. رطوبت تا حد زیادی بر عملکردهای حیاتی موجودات تأثیر می گذارد، به عنوان مثال، رطوبت نسبی 70 درصد برای بلوغ مزرعه و باروری ملخ های مهاجر ماده بسیار مطلوب بود. وقتی با موفقیت تکثیر شوند، در بسیاری از کشورها خسارت اقتصادی زیادی به محصولات زراعی وارد می کنند.

برای ارزیابی اکولوژیکی پراکندگی موجودات، از شاخص خشکی آب و هوا استفاده می شود. خشکی به عنوان یک عامل انتخابی برای طبقه بندی اکولوژیکی موجودات عمل می کند.

بنابراین، بسته به ویژگی های رطوبت آب و هوای محلی، گونه های موجودات زنده به گروه های اکولوژیکی تقسیم می شوند:

1. هیداتوفیت ها گیاهان آبزی هستند.

2. هیدروفیت ها گیاهان خشکی ـ آبزی هستند.

3. هیگروفیت ها گیاهان خشکی زی هستند که در شرایط رطوبت بالا زندگی می کنند.

4. مزوفیت ها گیاهانی هستند که با رطوبت متوسط ​​رشد می کنند

5. زیرافیت ها گیاهانی هستند که با رطوبت ناکافی رشد می کنند. آنها به نوبه خود به این موارد تقسیم می شوند: ساکولنت ها - گیاهان آبدار (کاکتوس). اسکلروفیت ها گیاهانی با برگ های باریک و کوچک هستند که به شکل لوله در می آیند. آنها همچنین به یوکسروفیت ها و استیپاکسروفیت ها تقسیم می شوند. یوکسروفیت ها گیاهان استپی هستند. استیپاکسروفیت ها گروهی از علف های چمن با برگ های باریک (علف پر، فسکیو، تونکونوگو و غیره) هستند. به نوبه خود، مزوفیت ها نیز به مزوهیگروفیت ها، مزوکسروفیت ها و غیره تقسیم می شوند.

اگرچه رطوبت از نظر درجه حرارت پایین تر است، اما یکی از عوامل محیطی اصلی است. در بیشتر تاریخ طبیعت زنده، جهان ارگانیک منحصراً توسط موجودات آبزی نمایش داده می شد. بخش جدایی ناپذیر اکثریت قریب به اتفاق موجودات زنده آب است و تقریباً همه آنها به یک محیط آبی برای تولید مثل یا ترکیب گامت ها نیاز دارند. جانوران خشکی مجبور به ایجاد یک محیط آبی مصنوعی در بدن خود برای لقاح می شوند و این منجر به داخلی شدن این دومی می شود.

رطوبت مقدار بخار آب موجود در هوا است. می توان آن را بر حسب گرم بر متر مکعب بیان کرد.

دما مهمترین عامل محیطی است. دما تأثیر زیادی بر بسیاری از جنبه های زندگی موجودات، جغرافیای توزیع، تولید مثل و سایر خواص بیولوژیکی موجودات، که عمدتاً به دما بستگی دارد، دارد. محدوده، یعنی محدوده دمایی که در آن زندگی می تواند وجود داشته باشد از حدود -200 درجه سانتیگراد تا +100 درجه سانتیگراد متغیر است و گاهی اوقات باکتری ها در چشمه های آب گرم در دمای 250 درجه سانتیگراد وجود دارند. در حقیقت، بیشتر موجودات زنده می توانند در محدوده باریک تری از دماها زنده بمانند.

برخی از انواع میکروارگانیسم ها، عمدتاً باکتری ها و جلبک ها، قادر به زندگی و تولید مثل در چشمه های آب گرم در دمای نزدیک به نقطه جوش هستند. حد بالایی درجه حرارت برای باکتری های چشمه آب گرم حدود 90 درجه سانتی گراد است. تغییر دما از نظر محیطی بسیار مهم است.

هر گونه ای قادر است فقط در یک محدوده دمایی معین زندگی کند، به اصطلاح حداکثر و حداقل دمای کشنده. فراتر از این دمای بحرانی، سرما یا گرما، مرگ ارگانیسم رخ می دهد. جایی بین آنها دمای بهینه وجود دارد که در آن فعالیت حیاتی همه موجودات، یعنی ماده زنده به عنوان یک کل، فعال است.

بر اساس تحمل موجودات زنده به شرایط دمایی، آنها را به اریترمیک و تنگ گرما تقسیم می کنند، یعنی. قادر به تحمل نوسانات دما در محدوده وسیع یا باریک است. به عنوان مثال، گلسنگ ها و بسیاری از باکتری ها می توانند در دماهای مختلف زندگی کنند، یا ارکیده ها و سایر گیاهان گرما دوست مناطق گرمسیری گرمازا هستند.

برخی از حیوانات بدون توجه به دمای محیط قادرند دمای بدن خود را ثابت نگه دارند. به این گونه موجودات هموترمی می گویند. در سایر حیوانات دمای بدن بسته به دمای محیط متفاوت است. آنها پویکیلوترمیک نامیده می شوند. بسته به روش سازگاری موجودات با شرایط دما، آنها به دو گروه اکولوژیکی تقسیم می شوند: کرایوفیل ها - موجودات سازگار با سرما، به دمای پایین. گرما دوست - یا گرما دوست.

قانون آلن- یک قانون اکولوژیکی که توسط D. Allen در سال 1877 ایجاد شد. بر اساس این قانون، در میان گونه های مرتبط از حیوانات هومیوترمیک (خونگرم) که سبک زندگی مشابهی دارند، آنهایی که در آب و هوای سردتر زندگی می کنند دارای قسمت های بیرون زده بدن نسبتا کوچکتری هستند: گوش ها، پاها، دم و غیره

کاهش قسمت های بیرون زده بدن منجر به کاهش سطح نسبی بدن می شود و به صرفه جویی در گرما کمک می کند.

نمونه ای از این قانون نمایندگان خانواده سگ از مناطق مختلف هستند. کوچکترین گوشها (نسبت به طول بدن) و پوزه کمتر کشیده در این خانواده در روباه قطبی (منطقه: قطب شمال) و بزرگترین گوشها و پوزه باریک و کشیده در روباه فنک (منطقه: صحرا) یافت می شود.

این قانون در مورد جمعیت انسان نیز صدق می کند: کوتاه ترین (نسبت به اندازه بدن) بینی، دست ها و پاها مشخصه اقوام اسکیمو آلوت (اسکیموها، اینوئیت ها) و بلندترین دست ها و پاها برای خزها و توتسی ها است.

حکومت برگمان- یک قانون اکولوژیکی که در سال 1847 توسط زیست شناس آلمانی کارل برگمان تدوین شد. این قانون بیان می‌کند که در میان گونه‌های مشابه حیوانات هم‌گرم (خونگرم)، بزرگ‌ترین آن‌ها آن‌هایی هستند که در آب‌وهوای سردتر - در عرض‌های جغرافیایی بالا یا در کوه‌ها زندگی می‌کنند. اگر گونه‌های نزدیک به هم (مثلا گونه‌هایی از یک جنس) وجود داشته باشند که از نظر الگوی تغذیه و شیوه زندگی تفاوت چندانی با هم ندارند، گونه‌های بزرگ‌تر نیز در آب و هوای شدیدتر (سرد) یافت می‌شوند.

این قانون بر این فرض استوار است که کل تولید گرما در گونه های گرماگیر به حجم بدن بستگی دارد و سرعت انتقال حرارت به مساحت سطح آن بستگی دارد. با افزایش اندازه موجودات، حجم بدن سریعتر از سطح آن رشد می کند. این قانون ابتدا به صورت تجربی بر روی سگ هایی با اندازه های مختلف آزمایش شد. مشخص شد که تولید گرما در سگ های کوچک در واحد جرم بیشتر است، اما صرف نظر از اندازه، تقریباً در واحد سطح ثابت می ماند.

در واقع، قانون برگمان اغلب هم در یک گونه و هم در میان گونه های نزدیک به هم انجام می شود. به عنوان مثال، شکل آمور ببر از خاور دور بزرگتر از شکل سوماترا از اندونزی است. زیرگونه های گرگ شمالی به طور متوسط ​​بزرگتر از گونه های جنوبی هستند. در میان گونه های نزدیک از جنس خرس، بزرگترین آنها در عرض های جغرافیایی شمالی زندگی می کنند (خرس قطبی، خرس قهوه ای از جزیره کودیاک)، و کوچکترین گونه ها (به عنوان مثال، خرس عینکی) در مناطقی با آب و هوای گرم زندگی می کنند.

در عین حال، این قاعده اغلب مورد انتقاد قرار می گرفت; اشاره شد که نمی تواند ماهیت کلی داشته باشد، زیرا اندازه پستانداران و پرندگان علاوه بر دما تحت تأثیر بسیاری از عوامل دیگر است. علاوه بر این، سازگاری با آب و هوای سخت در سطح جمعیت و گونه ها اغلب نه از طریق تغییر اندازه بدن، بلکه از طریق تغییر در اندازه اندام های داخلی (افزایش اندازه قلب و ریه ها) یا از طریق سازگاری های بیوشیمیایی اتفاق می افتد. با عنایت به این انتقاد، تأکید بر این نکته ضروری است که قاعده برگمن ماهیت آماری دارد و تأثیر خود را به وضوح نشان می دهد و همه چیز برابر است.

در واقع، استثناهای زیادی برای این قاعده وجود دارد. بنابراین، کوچکترین نژاد ماموت پشمالو از جزیره قطبی Wrangel شناخته شده است. بسیاری از زیرگونه‌های گرگ جنگلی بزرگ‌تر از گرگ‌های توندرا هستند (برای مثال، زیرگونه‌های منقرض شده از شبه جزیره کنای؛ فرض بر این است که اندازه بزرگ آنها می‌تواند به این گرگ‌ها در هنگام شکار گوزن‌های بزرگ ساکن شبه جزیره مزیت بدهد). زیرگونه خاور دور پلنگ که در آمور زندگی می کند به طور قابل توجهی کوچکتر از آفریقایی است. در مثال های داده شده، اشکال مقایسه شده در شیوه زندگی متفاوت است (جمعیت های جزیره و قاره؛ زیرگونه های توندرا، تغذیه از طعمه های کوچکتر، و زیرگونه های جنگلی، تغذیه از طعمه های بزرگتر).

در رابطه با انسان، این قانون تا حدی قابل اجرا است (به عنوان مثال، قبایل کوتوله ظاهراً به طور مکرر و مستقل در مناطق مختلف با آب و هوای گرمسیری ظاهر شدند). با این حال، تفاوت در رژیم های غذایی و آداب و رسوم محلی، مهاجرت، و رانش ژنتیکی بین جمعیت ها محدودیت هایی را برای اعمال این قانون ایجاد می کند.

قانون گلوگراین است که در میان گونه‌های مرتبط (نژادها یا زیرگونه‌های مختلف از یک گونه، گونه‌های مرتبط) حیوانات هم‌گرم (خونگرم)، آن‌هایی که در آب‌وهوای گرم و مرطوب زندگی می‌کنند رنگ‌های روشن‌تری نسبت به آن‌هایی که در آب‌وهوای سرد و خشک زندگی می‌کنند دارند. در سال 1833 توسط کنستانتین گلوگر (Gloger C. W. L.؛ 1803-1863)، پرنده شناس لهستانی و آلمانی تأسیس شد.

به عنوان مثال، بیشتر گونه های پرندگان بیابانی نسبت به اقوام خود از جنگل های نیمه گرمسیری و گرمسیری رنگ تیره تری دارند. قانون گلوگر را می توان هم با ملاحظات استتار و هم با تأثیر شرایط آب و هوایی بر سنتز رنگدانه ها توضیح داد. تا حدی، قانون گلوگر در مورد حیوانات هیپویکیلوترمیک (خونسرد)، به ویژه حشرات نیز صدق می کند.

رطوبت به عنوان یک عامل محیطی

در ابتدا همه موجودات آبزی بودند. آنها با فتح زمین، وابستگی خود را به آب از دست ندادند. جزء جدایی ناپذیر همه موجودات زنده آب است. رطوبت مقدار بخار آب موجود در هوا است. بدون رطوبت یا آب زندگی وجود ندارد.

رطوبت پارامتری است که میزان بخار آب موجود در هوا را مشخص می کند. رطوبت مطلق مقدار بخار آب موجود در هوا است و به دما و فشار بستگی دارد. این مقدار رطوبت نسبی نامیده می شود (یعنی نسبت مقدار بخار آب موجود در هوا به مقدار بخار اشباع شده در شرایط خاص دما و فشار).

در طبیعت ریتم روزانه رطوبت وجود دارد. رطوبت به صورت عمودی و افقی در نوسان است. این عامل به همراه نور و دما نقش زیادی در تنظیم فعالیت موجودات و توزیع آنها دارد. رطوبت نیز اثر دما را تغییر می دهد.

یک عامل مهم محیطی خشک شدن هوا است. به خصوص برای موجودات زمینی، اثر خشک شدن هوا از اهمیت بالایی برخوردار است. حیوانات با جابجایی به مکان‌های حفاظت‌شده و داشتن یک سبک زندگی فعال در شب سازگار می‌شوند.

گیاهان آب را از خاک جذب می کنند و تقریباً همه (97-99٪) از طریق برگ ها تبخیر می شوند. این فرآیند تعرق نامیده می شود. تبخیر باعث خنک شدن برگها می شود. به لطف تبخیر، یون ها از طریق خاک به ریشه ها منتقل می شوند، یون ها بین سلول ها و غیره منتقل می شوند.

مقدار معینی از رطوبت برای موجودات زمینی کاملا ضروری است. بسیاری از آنها برای عملکرد طبیعی به رطوبت نسبی 100٪ نیاز دارند و برعکس، یک موجود زنده در حالت عادی نمی تواند برای مدت طولانی در هوای کاملا خشک زندگی کند، زیرا دائماً آب خود را از دست می دهد. آب جزء ضروری ماده زنده است. بنابراین از دست دادن آب به مقدار معین منجر به مرگ می شود.

گیاهان در اقلیم خشک از طریق تغییرات مورفولوژیکی و کاهش اندام های رویشی به ویژه برگ ها سازگار می شوند.

جانوران خشکی نیز سازگار می شوند. بسیاری از آنها آب می نوشند، برخی دیگر آن را به صورت مایع یا بخار از طریق بدن جذب می کنند. به عنوان مثال، بیشتر دوزیستان، برخی از حشرات و کنه ها. بیشتر حیوانات صحرا هرگز نمی نوشند، آنها نیازهای خود را از آب تامین می کنند. سایر حیوانات از طریق اکسیداسیون چربی ها آب را به دست می آورند.

آب برای موجودات زنده کاملا ضروری است. بنابراین، موجودات زنده بسته به نیازشان در سراسر زیستگاه خود پخش می شوند: موجودات آبزی به طور مداوم در آب زندگی می کنند. هیدروفیت ها فقط می توانند در محیط های بسیار مرطوب زندگی کنند.

از نظر ظرفیت اکولوژیکی، هیدروفیت ها و هیگروفیت ها در گروه تنگی ها هستند. رطوبت تا حد زیادی بر عملکردهای حیاتی موجودات تأثیر می گذارد، به عنوان مثال، رطوبت نسبی 70 درصد برای بلوغ مزرعه و باروری ملخ های مهاجر ماده بسیار مطلوب بود. وقتی با موفقیت تکثیر شوند، در بسیاری از کشورها خسارت اقتصادی زیادی به محصولات زراعی وارد می کنند.

برای ارزیابی اکولوژیکی پراکندگی موجودات، از شاخص خشکی آب و هوا استفاده می شود. خشکی به عنوان یک عامل انتخابی برای طبقه بندی اکولوژیکی موجودات عمل می کند.

بنابراین، بسته به ویژگی های رطوبت آب و هوای محلی، گونه های موجودات زنده به گروه های اکولوژیکی تقسیم می شوند:

1. هیداتوفیت ها گیاهان آبزی هستند.

2. هیدروفیت ها گیاهان خشکی ـ آبزی هستند.

3. Hygrophytes - گیاهان زمینی که در شرایط رطوبت بالا زندگی می کنند.

4. مزوفیت ها گیاهانی هستند که با رطوبت متوسط ​​رشد می کنند

5. زیرافیت ها گیاهانی هستند که با رطوبت ناکافی رشد می کنند. آنها به نوبه خود به این موارد تقسیم می شوند: ساکولنت ها - گیاهان آبدار (کاکتوس). اسکلروفیت ها گیاهانی با برگ های باریک و کوچک هستند که به شکل لوله در می آیند. آنها همچنین به یوکسروفیت ها و استیپاکسروفیت ها تقسیم می شوند. یوکسروفیت ها گیاهان استپی هستند. استیپاکسروفیت ها گروهی از علف های چمن با برگ های باریک (علف پر، فسکیو، تونکونوگو و غیره) هستند. به نوبه خود، مزوفیت ها نیز به مزوهیگروفیت ها، مزوکسروفیت ها و غیره تقسیم می شوند.

اگرچه رطوبت از نظر درجه حرارت پایین تر است، اما یکی از عوامل محیطی اصلی است. در بیشتر تاریخ طبیعت زنده، جهان ارگانیک منحصراً توسط موجودات آبزی نمایش داده می شد. بخش جدایی ناپذیر اکثریت قریب به اتفاق موجودات زنده آب است و تقریباً همه آنها به یک محیط آبی برای تولید مثل یا ترکیب گامت ها نیاز دارند. جانوران خشکی مجبور به ایجاد یک محیط آبی مصنوعی در بدن خود برای لقاح می شوند و این منجر به داخلی شدن این دومی می شود.

رطوبت مقدار بخار آب موجود در هوا است. می توان آن را بر حسب گرم بر متر مکعب بیان کرد.

نور به عنوان یک عامل محیطی نقش نور در زندگی موجودات

نور یکی از اشکال انرژی است. طبق قانون اول ترمودینامیک یا قانون بقای انرژی، انرژی می تواند از شکلی به شکل دیگر تغییر کند. بر اساس این قانون، موجودات یک سیستم ترمودینامیکی هستند که دائماً انرژی و ماده را با محیط مبادله می کنند. موجودات موجود در سطح زمین در معرض جریانی از انرژی، عمدتاً انرژی خورشیدی، و همچنین تابش حرارتی امواج بلند از اجسام کیهانی قرار دارند.

هر دوی این عوامل شرایط اقلیمی محیط را تعیین می کنند (دما، سرعت تبخیر آب، حرکت هوا و آب). نور خورشید با انرژی 2 کالری از فضا روی بیوسفر می افتد. 1 سانتی متر مربع در 1 دقیقه این به اصطلاح ثابت خورشیدی است. این نور که از جو می گذرد ضعیف می شود و در یک ظهر صاف بیش از 67 درصد انرژی آن نمی تواند به سطح زمین برسد. 1.34 کالری در هر سانتی متر مربع در 1 دقیقه با عبور از پوشش ابر، آب و پوشش گیاهی، نور خورشید بیشتر تضعیف می شود و توزیع انرژی در آن در بخش های مختلف طیف به طور قابل توجهی تغییر می کند.

میزان کاهش نور خورشید و تشعشعات کیهانی به طول موج (فرکانس) نور بستگی دارد. اشعه ماوراء بنفش با طول موج کمتر از 0.3 میکرون تقریباً از لایه اوزون (در ارتفاع حدود 25 کیلومتری) عبور نمی کند. چنین تشعشعی برای یک موجود زنده، به ویژه برای پروتوپلاسم خطرناک است.

در طبیعت زنده، نور تنها منبع انرژی است که همه گیاهان، به جز باکتری ها، فتوسنتز می کنند. سنتز مواد آلی از مواد معدنی (یعنی از آب، نمک های معدنی و CO-در طبیعت زنده، نور تنها منبع انرژی است، همه گیاهان به جز باکتری ها 2 - با استفاده از انرژی تابشی در فرآیند جذب). همه موجودات برای تغذیه به موجودات فتوسنتزی زمینی وابسته هستند، یعنی. گیاهان دارای کلروفیل

نور به عنوان یک عامل محیطی به ماوراء بنفش با طول موج 0.40 - 0.75 میکرون و مادون قرمز با طول موج بیشتر از این بزرگی ها تقسیم می شود.

عمل این عوامل به خواص موجودات بستگی دارد. هر نوع ارگانیسم با طول موج خاصی از نور سازگار است. برخی از انواع موجودات با پرتو فرابنفش سازگار شده اند، در حالی که برخی دیگر با اشعه مادون قرمز سازگار شده اند.

برخی از موجودات قادر به تمایز بین طول موج ها هستند. آنها دارای سیستم های ویژه درک نور و دید رنگ هستند که در زندگی آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. بسیاری از حشرات به تشعشعات موج کوتاه حساس هستند که انسان قادر به درک آن نیست. پروانه ها اشعه ماوراء بنفش را به خوبی درک می کنند. زنبورها و پرندگان به طور دقیق مکان خود را تعیین می کنند و حتی در شب هم در زمین حرکت کنید.

موجودات زنده نیز به شدت به شدت نور واکنش نشان می دهند. بر اساس این ویژگی ها، گیاهان به سه گروه اکولوژیکی تقسیم می شوند:

1. نور دوست، خورشید دوست یا هلیوفیت - که به طور معمول فقط در زیر اشعه خورشید قادر به رشد هستند.

2. گیاهان سایه دوست یا اسکوفیت ها، گیاهانی از طبقات پایین جنگل ها و گیاهان اعماق دریا هستند، مثلاً نیلوفرهای دره و غیره.

با کاهش شدت نور، فتوسنتز نیز کند می شود. همه موجودات زنده دارای حساسیت آستانه ای به شدت نور و همچنین سایر عوامل محیطی هستند. موجودات مختلف حساسیت آستانه متفاوتی به عوامل محیطی دارند. برای مثال، نور شدید مانع از رشد مگس‌های مگس مگس مگس می‌شود و حتی باعث مرگ آنها می‌شود. سوسک ها و سایر حشرات نور را دوست ندارند. در اکثر گیاهان فتوسنتزی، در شدت نور کم، سنتز پروتئین مهار می شود و در حیوانات، فرآیندهای بیوسنتز مهار می شود.

3. هلیوفیت های مقاوم به سایه یا اختیاری. گیاهانی که هم در سایه و هم در نور به خوبی رشد می کنند. در حیوانات، این ویژگی های موجودات را نور دوست (فتوفیل)، سایه دوست (فوتوفوب)، اوریفوبیک - تنگ هراسی می نامند.

ظرفیت زیست محیطی

درجه سازگاری یک موجود زنده با تغییرات در شرایط محیطی. E.v. یک خاصیت گونه را نشان می دهد. این به صورت کمی با دامنه تغییرات محیطی که در آن یک گونه خاص فعالیت زندگی عادی را حفظ می کند بیان می شود. E.v. را می توان هم در رابطه با واکنش یک گونه به عوامل محیطی فردی و هم در رابطه با مجموعه ای از عوامل در نظر گرفت.

در حالت اول، گونه هایی که تغییرات گسترده ای را در قدرت عامل تأثیرگذار تحمل می کنند، با اصطلاحی متشکل از نام این عامل با پیشوند «یوری» (eurythermal - در رابطه با تأثیر دما، euryhaline - در رابطه) تعیین می شوند. به شوری، eurybatherous - در رابطه با عمق، و غیره)؛ گونه هایی که فقط با تغییرات کوچک در این عامل سازگار شده اند با یک اصطلاح مشابه با پیشوند "steno" (تنوترمیک، استنوهالین و غیره) مشخص می شوند. گونه هایی با E. v. در رابطه با مجموعه ای از عوامل، آنها را eurybionts (نگاه کنید به Eurybionts) در مقابل stenobionts (به Stenobionts) که سازگاری پایینی دارند، نامیده می شوند. از آنجایی که eurybionticity امکان سکونت در انواع زیستگاه ها را فراهم می کند، و stenobionticity به شدت محدوده زیستگاه های مناسب برای گونه ها را محدود می کند، این دو گروه اغلب به ترتیب eury- یا stenotopic نامیده می شوند.

Eurybiontsموجودات جانوری و گیاهی که می توانند تحت تغییرات قابل توجهی در شرایط محیطی وجود داشته باشند. به عنوان مثال، ساکنان منطقه ساحلی دریایی خشک شدن منظم در هنگام جزر، گرمای شدید در تابستان، و خنک شدن و گاهی اوقات یخ زدن در زمستان (حیوانات گرمازا) را تحمل می کنند. ساکنان مصب رودخانه ها می توانند آن را تحمل کنند. نوسانات در شوری آب (حیوانات اوری هالین)؛ تعدادی از حیوانات در طیف وسیعی از فشار هیدرواستاتیک (یوریبات) وجود دارند. بسیاری از ساکنان زمینی در عرض های جغرافیایی معتدل قادر به مقاومت در برابر نوسانات دمایی فصلی زیاد هستند.

اوریبیونتیسم گونه با توانایی تحمل شرایط نامطلوب در حالت آنابیوز افزایش می یابد (بسیاری از باکتری ها، هاگ ها و دانه های بسیاری از گیاهان، گیاهان چند ساله بالغ در عرض های جغرافیایی سرد و معتدل، جوانه های زمستان گذران اسفنج های آب شیرین و بریوزوآرها، تخم های شاخه ای. سخت پوستان، تاردیگرادهای بالغ و برخی روتیفرها و غیره) یا خواب زمستانی (برخی پستانداران).

قانون چتوریکوفبه عنوان یک قاعده، طبق نظر کروم، در طبیعت، همه انواع موجودات زنده نه توسط افراد منزوی، بلکه به صورت مجموعه ای از تعداد (گاهی اوقات بسیار زیاد) از افراد-جمعیت ها نشان داده می شوند. پرورش یافته توسط S. S. Chetverikov (1903).

چشم انداز- این مجموعه ای است که از نظر تاریخی از جمعیت افراد تشکیل شده است که از نظر خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی مشابه هستند و قادر به تلاقی آزادانه با یکدیگر و تولید فرزندان بارور هستند و منطقه خاصی را اشغال می کنند. هر گونه از موجودات زنده را می توان با مجموعه ای از ویژگی ها و ویژگی های مشخص توصیف کرد که به آنها ویژگی های گونه می گویند. ویژگی های یک گونه که توسط آن می توان یک گونه را از گونه دیگر تشخیص داد، معیار گونه نامیده می شود.

متداول ترین آنها هفت معیار کلی فرم هستند:

1. نوع خاص سازمان: مجموعه ای از ویژگی های مشخصه ای که تشخیص افراد یک گونه معین از افراد گونه دیگر را ممکن می سازد.

2. قطعیت جغرافیایی: وجود افراد یک گونه در مکانی خاص از کره زمین. محدوده - منطقه ای که افراد یک گونه معین در آن زندگی می کنند.

3. اطمینان اکولوژیکی: افراد یک گونه در محدوده خاصی از مقادیر عوامل فیزیکی محیطی مانند دما، رطوبت، فشار و غیره زندگی می کنند.

4. تمایز: یک گونه از گروه های کوچک تری از افراد تشکیل شده است.

5. گسستگی: افراد یک گونه معین توسط یک شکاف از افراد دیگر جدا می شوند - وقفه با عملکرد مکانیسم های جداسازی، مانند اختلاف در زمان تولید مثل، استفاده از واکنش های رفتاری خاص، عقیمی هیبریدها تعیین می شود. ، و غیره.

6. تکرارپذیری: تولید مثل افراد را می توان به صورت غیرجنسی (درجه تنوع کم است) و جنسی (درجه تغییرپذیری زیاد است، زیرا هر موجودی ویژگی های پدر و مادر را ترکیب می کند) انجام شود.

7. سطح معینی از اعداد: اعداد دچار تغییرات تناوبی (امواج زندگی) و غیر تناوبی می شوند.

افراد از هر گونه در فضا به شدت نابرابر توزیع می شوند. به عنوان مثال، گزنه، در محدوده خود، فقط در مکان‌های مرطوب و سایه‌دار با خاک حاصلخیز یافت می‌شود که در دشت‌های سیلابی رودخانه‌ها، نهرها، اطراف دریاچه‌ها، در امتداد لبه‌های باتلاق‌ها، در جنگل‌های مختلط و انبوه درختچه‌ها، بیشه‌هایی را تشکیل می‌دهد. مستعمرات خال اروپایی که به وضوح بر روی تپه های زمین قابل مشاهده است، در لبه های جنگل، مراتع و مزارع یافت می شوند. مناسب برای زندگی
اگرچه زیستگاه ها اغلب در محدوده یافت می شوند، اما کل محدوده را پوشش نمی دهند و بنابراین افراد این گونه در سایر نقاط آن یافت نمی شوند. هیچ فایده ای ندارد که در جنگل کاج به دنبال گزنه یا خال در باتلاق بگردیم.

بنابراین، توزیع نابرابر یک گونه در فضا به شکل "جزایر تراکم"، "تراکم" بیان می شود. نواحی با پراکنش نسبتاً زیاد این گونه با نواحی با فراوانی کم متناوب می شوند. چنین "مراکز تراکم" جمعیت هر گونه جمعیت نامیده می شود. جمعیت مجموعه ای از افراد یک گونه معین است که در یک فضای معین (بخشی از محدوده آن) برای مدت طولانی (تعداد زیادی از نسل ها) ساکن هستند و از سایر جمعیت های مشابه جدا شده اند.

عبور آزاد (پانمیکسیا) عملاً در بین جمعیت صورت می گیرد. به عبارت دیگر، جمعیت گروهی از افراد است که آزادانه به یکدیگر می پیوندند، برای مدت طولانی در یک قلمرو خاص زندگی می کنند و نسبتاً از گروه های مشابه دیگر جدا هستند. بنابراین یک گونه مجموعه ای از جمعیت ها است و یک جمعیت واحد ساختاری یک گونه است.

تفاوت جمعیت و گونه:

1) افراد از جمعیت های مختلف آزادانه با یکدیگر آمیخته می شوند،

2) افراد با جمعیت های مختلف تفاوت کمی با یکدیگر دارند،

3) هیچ شکافی بین دو جمعیت همسایه وجود ندارد، یعنی بین آنها انتقال تدریجی وجود دارد.

فرآیند گونه زایی. اجازه دهید فرض کنیم که یک گونه معین زیستگاه خاصی را که با الگوی تغذیه آن تعیین می شود، اشغال می کند. در نتیجه واگرایی بین افراد، دامنه افزایش می یابد. زیستگاه جدید شامل مناطقی با گیاهان غذایی مختلف، خواص فیزیکی و شیمیایی و غیره خواهد بود. در آینده، در نتیجه اختلافات فزاینده بین افراد جمعیت، به طور فزاینده ای روشن خواهد شد که افراد یک جمعیت به نحوی با افراد جمعیت دیگر متفاوت هستند. روند واگرایی جمعیت در حال وقوع است. جهش در هر یک از آنها جمع می شود.

نمایندگان هر گونه در بخش محلی محدوده یک جمعیت محلی را تشکیل می دهند. مجموع جمعیت های محلی مرتبط با مناطقی از زیستگاه که از نظر شرایط زندگی همگن هستند، یک جمعیت اکولوژیکی را تشکیل می دهد. بنابراین، اگر گونه ای در یک چمنزار و جنگل زندگی می کند، آنگاه از جمعیت صمغ و چمنزار آن صحبت می کنند. جمعیت های موجود در محدوده یک گونه که با مرزهای جغرافیایی خاص مرتبط هستند، جمعیت جغرافیایی نامیده می شوند.
اندازه و مرزهای جمعیت می تواند به طور چشمگیری تغییر کند. در طی شیوع تکثیر انبوه، گونه بسیار گسترده گسترش می یابد و جمعیت های غول پیکر به وجود می آیند.

مجموعه ای از جمعیت های جغرافیایی با ویژگی های پایدار، قابلیت آمیختگی و تولید فرزندان بارور را زیرگونه می گویند. داروین گفت که شکل گیری گونه های جدید از طریق گونه ها (زیرگونه ها) اتفاق می افتد.

با این حال، باید به خاطر داشت که در طبیعت اغلب برخی از عناصر از دست رفته است.
جهش هایی که در افراد هر زیرگونه رخ می دهد به خودی خود نمی تواند منجر به تشکیل گونه های جدید شود. دلیل آن در این واقعیت نهفته است که این جهش در سراسر جمعیت سرگردان خواهد بود، زیرا افراد زیرگونه، همانطور که می دانیم، از نظر تولید مثلی جدا نیستند. اگر یک جهش مفید باشد، هتروزیگوسیتی جمعیت را افزایش می دهد، اگر مضر باشد، به سادگی با انتخاب رد می شود.

در نتیجه فرآیند دائمی جهش و عبور آزادانه، جهش ها در جمعیت ها تجمع می یابند. طبق نظریه I.I. Shmalhausen، ذخیره ای از تنوع ارثی ایجاد می شود، یعنی اکثریت قریب به اتفاق جهش هایی که به وجود می آیند مغلوب هستند و خود را به صورت فنوتیپی نشان نمی دهند. هنگامی که به غلظت بالایی از جهش ها در حالت هتروزیگوت رسید، تلاقی افراد حامل ژن های مغلوب امکان پذیر می شود. در این مورد، افراد هموزیگوت ظاهر می شوند که در آنها جهش ها قبلاً خود را به صورت فنوتیپی نشان می دهند. در این موارد، جهش ها در حال حاضر تحت کنترل انتخاب طبیعی هستند.
اما این هنوز برای فرآیند گونه زایی تعیین کننده نیست، زیرا جمعیت های طبیعی باز هستند و ژن های خارجی از جمعیت های همسایه به طور مداوم به آنها وارد می شود.

یک جریان ژنی کافی برای حفظ شباهت بالای مخازن ژنی (کل همه ژنوتیپ ها) در تمام جمعیت های محلی وجود دارد. تخمین زده می شود که پر کردن مخزن ژنی ناشی از ژن های خارجی در جمعیتی متشکل از 200 نفر که هر کدام دارای 100000 جایگاه هستند، 100 برابر بیشتر از جهش است. در نتیجه، هیچ جمعیتی نمی تواند به طور چشمگیری تغییر کند تا زمانی که تحت تأثیر عادی سازی جریان ژن باشد. مقاومت یک جمعیت در برابر تغییرات ترکیب ژنتیکی آن تحت تأثیر انتخاب، هموستاز ژنتیکی نامیده می شود.

در نتیجه هموستاز ژنتیکی در یک جمعیت، تشکیل یک گونه جدید بسیار دشوار است. یک شرط دیگر باید رعایت شود! یعنی جداسازی مخزن ژنی جمعیت دختر از مخزن ژن مادری ضروری است. انزوا می تواند به دو صورت باشد: مکانی و زمانی. انزوای فضایی به دلیل موانع جغرافیایی مختلف مانند بیابان ها، جنگل ها، رودخانه ها، تپه های شنی و دشت های سیلابی رخ می دهد. اغلب، انزوای فضایی به دلیل کاهش شدید دامنه پیوسته و از هم پاشیدگی آن به جیب ها یا سوله های جداگانه رخ می دهد.

اغلب یک جمعیت در نتیجه مهاجرت منزوی می شود. در این حالت، جمعیت ایزوله بوجود می آید. با این حال، از آنجایی که تعداد افراد در یک جمعیت جدا شده معمولاً کم است، خطر همخونی وجود دارد - انحطاط مرتبط با همخونی. گونه زایی بر اساس انزوای فضایی را جغرافیایی می گویند.

شکل موقت ایزوله شامل تغییرات در زمان تولید مثل و تغییر در کل چرخه زندگی است. گونه زایی مبتنی بر جداسازی موقت را اکولوژیک می نامند.
نکته تعیین کننده در هر دو مورد، ایجاد یک سیستم ژنتیکی جدید، ناسازگار با قدیمی است. تکامل از طریق گونه زایی محقق می شود، به همین دلیل است که می گویند یک گونه یک سیستم تکاملی ابتدایی است. جمعیت یک واحد تکاملی ابتدایی است!

ویژگی های آماری و دینامیکی جمعیت ها.

گونه های موجودات زنده نه به عنوان افراد، بلکه به عنوان جمعیت یا بخش هایی از آن وارد بیوسنوز می شوند. جمعیت بخشی از یک گونه (متشکل از افراد همان گونه) است که فضای نسبتاً همگنی را اشغال می کند و قادر به خود تنظیمی و حفظ تعداد معینی است. هر گونه در قلمرو اشغالی به جمعیت تقسیم می شود اگر تأثیر عوامل محیطی را بر روی یک موجود زنده در نظر بگیریم، آنگاه در سطح معینی از عامل (مثلاً دما)، فرد مورد مطالعه یا زنده می ماند یا می میرد. هنگام مطالعه تأثیر همان عامل بر روی گروهی از موجودات از همان گونه، تصویر تغییر می کند.

برخی از افراد در یک دمای خاص می میرند یا فعالیت حیاتی خود را کاهش می دهند، برخی دیگر - در دمای پایین تر، و برخی دیگر - در دمای بالاتر، بنابراین، ما می توانیم تعریف دیگری از جمعیت ارائه دهیم: همه موجودات زنده، برای بقا و تولید فرزندان، باید تحت شرایط محیطی پویا، عواملی به شکل گروه‌ها یا جمعیت‌ها وجود داشته باشند. مجموعه ای از افراد با وراثت با هم زندگی می کنند. اما در یک جمعیت ممکن است گروه هایی وجود داشته باشند که به دلایل مختلف کم و بیش منزوی باشند.

بنابراین، ارائه یک تعریف جامع از جمعیت به دلیل مرزهای مبهم بین گروه های فردی از افراد دشوار است. هر گونه از یک یا چند جمعیت تشکیل شده است، و بنابراین یک جمعیت شکل وجود یک گونه، کوچکترین واحد در حال تکامل آن است. برای جمعیت گونه های مختلف، محدودیت های قابل قبولی برای کاهش تعداد افراد وجود دارد که فراتر از آن وجود جمعیت غیرممکن می شود. هیچ داده دقیقی در مورد مقادیر بحرانی تعداد جمعیت در ادبیات وجود ندارد. مقادیر داده شده متناقض هستند. با این حال، این واقعیت بدون شک باقی می ماند که هر چه افراد کوچکتر باشند، مقادیر بحرانی تعداد آنها بالاتر است. برای میکروارگانیسم ها این میلیون ها نفر است، برای حشرات - ده ها و صدها هزار نفر، و برای پستانداران بزرگ - چندین ده.

این تعداد نباید کمتر از حدی باشد که فراتر از آن احتمال ملاقات با شرکای جنسی به شدت کاهش می یابد. عدد بحرانی به عوامل دیگری نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، برخی از موجودات دارای شیوه زندگی خاصی هستند (کلنی ها، گله ها، گله ها). گروه های درون یک جمعیت نسبتاً منزوی هستند. ممکن است مواردی وجود داشته باشد که اندازه کل جمعیت هنوز بسیار زیاد باشد و تعداد گروه های فردی به زیر حد بحرانی کاهش یابد.

به عنوان مثال، یک کلنی (گروه) باکلان پرو باید حداقل 10 هزار نفر جمعیت داشته باشد و یک گله گوزن شمالی - 300 - 400 سر. برای درک مکانیسم های عملکرد و حل مسائل استفاده از جمعیت ها، اطلاعات در مورد ساختار آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. جنس، سن، سرزمین و انواع دیگر ساختار وجود دارد. از نظر نظری و کاربردی، مهمترین داده ها در مورد ساختار سنی است - نسبت افراد (اغلب در گروه های ترکیب شده) در سنین مختلف.

حیوانات به گروه های سنی زیر تقسیم می شوند:

گروه نوجوانان (کودکان) گروه سالخورده (گروه سالخورده، غیر درگیر در تولید مثل)

گروه بزرگسالان (افراد درگیر در تولید مثل).

به طور معمول، جمعیت های عادی با بیشترین قابلیت زنده بودن مشخص می شوند، که در آن همه سنین به طور نسبتاً مساوی نشان داده می شوند. در یک جمعیت پسرفته (در حال مرگ)، افراد سالخورده غالب هستند، که نشان دهنده وجود عوامل منفی است که عملکرد تولید مثل را مختل می کند. اقدامات فوری برای شناسایی و از بین بردن علل این وضعیت مورد نیاز است. جمعیت های مهاجم (تهاجمی) عمدتاً توسط افراد جوان نشان داده می شوند. سرزندگی آنها معمولاً باعث نگرانی نمی شود، اما احتمال شیوع تعداد بسیار زیادی از افراد وجود دارد، زیرا ارتباطات تغذیه ای و سایر ارتباطات در چنین جمعیت هایی شکل نگرفته است.

به ویژه اگر جمعیت گونه هایی باشد که قبلاً در منطقه نبوده اند خطرناک است. در این حالت، جمعیت ها معمولاً یک طاقچه زیست محیطی آزاد را پیدا می کنند و به پتانسیل تولید مثل خود پی می برند، اگر جمعیت در حالت عادی یا نزدیک به حالت عادی باشد، فرد می تواند تعداد افراد (در حیوانات) را از آن حذف کند ) یا زیست توده (در گیاهان)، که در طول دوره زمانی بین برداشت افزایش می یابد. افراد در سنین پس از باروری (که تولید مثل را کامل کرده اند) باید اول از همه حذف شوند. اگر هدف به دست آوردن یک محصول خاص باشد، سن، جنسیت و سایر ویژگی های جمعیت با در نظر گرفتن وظیفه تنظیم می شود.

بهره برداری از جمعیت جوامع گیاهی (مثلاً برای تولید الوار) معمولاً همزمان با دوره کاهش رشد (انباشت محصول) مربوط به سن است. این دوره معمولاً مصادف با حداکثر تجمع توده چوبی در واحد سطح است. جمعیت نیز با نسبت جنسی مشخصی مشخص می شود و نسبت مردان و زنان برابر با 1:1 نیست. موارد شناخته شده ای از غلبه شدید یک جنس یا جنس دیگر، جایگزینی نسل ها با عدم وجود مردان وجود دارد. هر جمعیت همچنین می تواند ساختار فضایی پیچیده ای داشته باشد (تقسیم شده به گروه های سلسله مراتبی کم و بیش بزرگ - از جغرافیایی تا ابتدایی (ریزجمعیت ها).

بنابراین، اگر میزان مرگ و میر به سن افراد بستگی نداشته باشد، منحنی بقا یک خط کاهشی است (شکل، نوع I را ببینید). یعنی مرگ افراد در این نوع به طور مساوی اتفاق می افتد، میزان مرگ و میر در طول زندگی ثابت می ماند. چنین منحنی بقای مشخصه گونه هایی است که رشد آنها بدون دگردیسی با ثبات کافی فرزندان متولد شده اتفاق می افتد. این نوع معمولاً نوع هیدرا نامیده می شود - با یک منحنی بقا که به یک خط مستقیم نزدیک می شود مشخص می شود. در گونه هایی که نقش عوامل خارجی در مرگ و میر آنها کم است، منحنی بقا با کاهش جزئی تا یک سن مشخص مشخص می شود و پس از آن افت شدیدی در نتیجه مرگ و میر طبیعی (فیزیولوژیکی) وجود دارد.

نوع دوم در تصویر ماهیت منحنی بقا نزدیک به این نوع مشخصه انسان است (اگرچه منحنی بقای انسان تا حدودی صاف‌تر است و بنابراین چیزی بین انواع I و II است). این نوع مگس سرکه در شرایط آزمایشگاهی (که توسط شکارچیان خورده نمی شود) نامیده می شود. بسیاری از گونه ها با مرگ و میر بالا در مراحل اولیه انتوژنز مشخص می شوند. در چنین گونه هایی، منحنی بقا با افت شدید در سنین جوانتر مشخص می شود. افرادی که در سن "بحرانی" زنده می مانند، مرگ و میر پایینی از خود نشان می دهند و تا سنین بالاتر زندگی می کنند. به آن نوع صدف می گویند. نوع III در تصویر مطالعه منحنی های بقا برای بوم شناسان بسیار جالب است. این به ما اجازه می دهد تا قضاوت کنیم که یک گونه خاص در چه سنی آسیب پذیرتر است. اگر اثرات عللی که می توانند باروری یا مرگ و میر را تغییر دهند در آسیب پذیرترین مرحله رخ دهد، آنگاه تأثیر آنها بر رشد بعدی جمعیت بیشترین خواهد بود. این الگو باید هنگام سازماندهی شکار یا کنترل آفات در نظر گرفته شود.

ساختارهای سنی و جنسی جمعیت ها.

هر جمعیتی توسط یک سازمان مشخص مشخص می شود. توزیع افراد در سراسر قلمرو، نسبت گروه‌های افراد بر اساس جنس، سن، ویژگی‌های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، رفتاری و ژنتیکی منعکس کننده موارد مربوطه است. ساختار جمعیت : فضایی، جنسیت، سن و غیره. این ساختار از یک سو بر اساس خصوصیات زیستی عمومی گونه و از سوی دیگر تحت تأثیر عوامل محیطی غیرزیست و جمعیت گونه های دیگر شکل می گیرد.

بنابراین ساختار جمعیت ماهیت تطبیقی ​​دارد. جمعیت های مختلف یک گونه دارای ویژگی های مشابه و متمایز هستند که شرایط محیطی خاص در زیستگاه آنها را مشخص می کند.

به طور کلی، علاوه بر قابلیت‌های انطباقی افراد، در قلمروهای خاصی ویژگی‌های انطباقی انطباق گروهی جمعیت به عنوان یک سیستم فرافردی شکل می‌گیرد که نشان می‌دهد ویژگی‌های سازگاری جمعیت بسیار بالاتر از افراد است. سرودن آن

ترکیب سنی- برای وجود جمعیت مهم است. میانگین طول عمر موجودات و نسبت تعداد (یا زیست توده) افراد در سنین مختلف با ساختار سنی جمعیت مشخص می شود. شکل گیری ساختار سنی در نتیجه عملکرد ترکیبی فرآیندهای تولید مثل و مرگ و میر رخ می دهد.

در هر جمعیت، 3 گروه سنی اکولوژیکی به طور معمول متمایز می شوند:

قبل از تولید مثل؛

تولید مثل؛

پس از تولید مثل

گروه پیش از تولید مثل شامل افرادی است که هنوز توانایی تولید مثل را ندارند. تولید مثل - افرادی که قادر به تولید مثل هستند. پس از تولید مثل - افرادی که توانایی تولید مثل را از دست داده اند. مدت زمان این دوره ها بسته به نوع ارگانیسم بسیار متفاوت است.

در شرایط مساعد، جمعیت شامل همه گروه های سنی است و ترکیب سنی کم و بیش پایداری را حفظ می کند. در جمعیت هایی که به سرعت در حال رشد هستند، افراد جوان غالب هستند، در حالی که در جمعیت های رو به کاهش، افراد مسن دیگر قادر به تولید مثل شدید نیستند. چنین جمعیت هایی غیرمولد هستند و به اندازه کافی پایدار نیستند.

انواع با ساختار سنی ساده جمعیت هایی که از افراد تقریباً هم سن تشکیل شده اند.

به عنوان مثال، تمام گیاهان یکساله یک جمعیت در بهار در مرحله نهال هستند، سپس تقریباً به طور همزمان شکوفا می شوند و در پاییز بذر تولید می کنند.

در گونه های با ساختار سنی پیچیده جمعیت ها چندین نسل در یک زمان زندگی می کنند.

به عنوان مثال، تاریخچه زندگی فیل ها شامل حیوانات جوان، بالغ و پیر می شود.

جمعیت‌هایی که شامل نسل‌های زیادی (از گروه‌های سنی مختلف) هستند، پایدارتر هستند و کمتر در معرض تأثیر عوامل مؤثر بر تولید مثل یا مرگ‌ومیر در یک سال خاص هستند. شرایط شدید می تواند منجر به مرگ آسیب پذیرترین گروه های سنی شود، اما انعطاف پذیرترین آنها زنده می مانند و نسل های جدیدی را به وجود می آورند.

به عنوان مثال، یک فرد به عنوان یک گونه زیستی با ساختار سنی پیچیده در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، در طول جنگ جهانی دوم، پایداری جمعیت گونه ها نشان داده شد.

برای مطالعه ساختارهای سنی جمعیت ها، از تکنیک های گرافیکی استفاده می شود، به عنوان مثال، اهرام سن جمعیت، که به طور گسترده در مطالعات جمعیت شناختی استفاده می شود (شکل 3.9).

شکل 3.9. اهرام سنی جمعیت

الف - تولید مثل انبوه، ب - جمعیت پایدار، ج - کاهش جمعیت

پایداری جمعیت گونه ها تا حد زیادی به این بستگی دارد ساختار جنسی ، یعنی نسبت افراد با جنس های مختلف گروه‌های جنسی درون جمعیت‌ها بر اساس تفاوت‌های مورفولوژی (شکل و ساختار بدن) و بوم‌شناسی جنس‌های مختلف شکل می‌گیرند.

به عنوان مثال، در برخی از حشرات، نرها بال دارند، اما ماده ها ندارند، نرهای برخی پستانداران شاخ دارند، اما ماده ها ندارند، پرندگان نر دارای پرهای روشن هستند، در حالی که ماده ها دارای استتار هستند.

تفاوت های زیست محیطی در ترجیحات غذایی منعکس می شود (ماده های بسیاری از پشه ها خون را می مکند، در حالی که نرها از شهد تغذیه می کنند).

مکانیسم ژنتیکی نسبت تقریباً برابر افراد هر دو جنس را در هنگام تولد تضمین می کند. با این حال، نسبت اولیه به زودی در نتیجه تفاوت های فیزیولوژیکی، رفتاری و محیطی بین نر و ماده مختل می شود و باعث مرگ و میر نابرابر می شود.

تجزیه و تحلیل ساختار سن و جنس جمعیت، پیش بینی تعداد آن را برای تعدادی از نسل ها و سال های آینده ممکن می سازد. این هنگام ارزیابی احتمالات ماهیگیری، تیراندازی به حیوانات، نجات محصولات از حملات ملخ ها و در موارد دیگر مهم است.

هر ویژگی یا اجزای محیط خارجی که بر موجودات زنده تأثیر می گذارد نامیده می شود فاکتورهای محیطی. نور، گرما، غلظت نمک در آب یا خاک، باد، تگرگ، دشمنان و عوامل بیماری زا - همه اینها عوامل محیطی هستند که فهرست آنها می تواند بسیار بزرگ باشد.

در میان آنها وجود دارد غیر زندهمربوط به طبیعت بی جان، و زیستیمربوط به تأثیر موجودات بر یکدیگر است.

عوامل محیطی بسیار متنوع هستند و هر گونه با تجربه تأثیر خود، به طور متفاوتی به آن واکنش نشان می دهد. با این حال، برخی از قوانین کلی وجود دارد که بر واکنش موجودات زنده به هر عامل محیطی حاکم است.

اصلی است قانون بهینه. این نشان می دهد که چگونه موجودات زنده قدرت های مختلف عوامل محیطی را تحمل می کنند. قدرت هر یک از آنها مدام در حال تغییر است. ما در جهانی با شرایط متغیر زندگی می کنیم و فقط در مکان های خاصی از این سیاره مقادیر برخی عوامل کم و بیش ثابت است (در اعماق غارها، در کف اقیانوس ها).

قانون بهینه در این واقعیت بیان می شود که هر عامل محیطی دارای محدودیت های خاصی از تأثیر مثبت بر موجودات زنده است.

هنگام انحراف از این حدود، علامت اثر به عکس تغییر می کند. به عنوان مثال، حیوانات و گیاهان گرمای شدید و یخبندان شدید را تحمل نمی کنند. دمای متوسط ​​بهینه است. به همین ترتیب، خشکسالی و باران شدید مداوم به همان اندازه برای محصول نامطلوب هستند. قانون بهینه میزان هر عامل برای زنده ماندن موجودات را نشان می دهد. در نمودار با یک منحنی متقارن نشان داده شده است که نشان می دهد چگونه فعالیت حیاتی گونه با افزایش تدریجی تأثیر عامل تغییر می کند (شکل 13).

شکل 13. طرح عمل عوامل محیطی بر موجودات زنده. 1،2 - نقاط بحرانی
(برای بزرگنمایی تصویر روی عکس کلیک کنید)

در مرکز زیر منحنی - منطقه بهینه. در مقادیر بهینه فاکتور، موجودات زنده به طور فعال رشد، تغذیه و تولید مثل می کنند. هر چه مقدار عامل به سمت راست یا چپ بیشتر منحرف شود، یعنی به سمت کاهش یا افزایش نیروی عمل، برای موجودات مطلوب کمتر است. منحنی منعکس کننده فعالیت حیاتی به شدت در دو طرف بهینه پایین می آید. دو تا هستند مناطق بد. هنگامی که منحنی محور افقی را قطع می کند، دو عدد وجود دارد نقاط بحرانی. اینها ارزش های عاملی است که موجودات دیگر نمی توانند تحمل کنند و فراتر از آن مرگ رخ می دهد. فاصله بین نقاط بحرانی میزان تحمل موجودات را در برابر تغییرات فاکتور نشان می دهد. شرایط نزدیک به نقاط بحرانی به ویژه برای بقا دشوار است. چنین شرایطی نامیده می شود مفرط.

اگر منحنی های بهینه ای را برای یک عامل، مانند دما، برای گونه های مختلف ترسیم کنید، منحنی های بهینه با هم منطبق نمی شوند. اغلب آنچه برای یک گونه بهینه است برای گونه دیگر بدبینانه است یا حتی خارج از نقاط بحرانی قرار دارد. شترها و جربوآها نمی توانستند در تندرا زندگی کنند و گوزن شمالی و لمینگ ها نمی توانستند در بیابان های گرم جنوبی زندگی کنند.

تنوع زیست محیطی گونه ها نیز در موقعیت نقاط بحرانی آشکار می شود: برای برخی آنها نزدیک به هم هستند، برای برخی دیگر آنها به طور گسترده ای فاصله دارند. این بدان معنی است که تعدادی از گونه ها تنها در شرایط بسیار پایدار با تغییرات جزئی در عوامل محیطی می توانند زندگی کنند، در حالی که سایر گونه ها می توانند نوسانات گسترده را تحمل کنند. به عنوان مثال، اگر هوا از بخار آب اشباع نشده باشد، گیاه Impatiens پژمرده می شود و علف پر تغییرات رطوبت را به خوبی تحمل می کند و حتی در خشکسالی نمی میرد.

بنابراین، قانون بهینه به ما نشان می دهد که برای هر نوع، اندازه گیری خاص خود از تأثیر هر عامل وجود دارد. کاهش و افزایش قرار گرفتن در معرض بیش از این اندازه منجر به مرگ ارگانیسم ها می شود.

برای درک رابطه گونه ها با محیط، اهمیت کمتری ندارد قانون عوامل محدود کننده.

در طبیعت، موجودات به طور همزمان تحت تأثیر مجموعه کاملی از عوامل محیطی در ترکیبات مختلف و با قدرت های متفاوت قرار می گیرند. جدا کردن نقش هر یک از آنها آسان نیست. معنی کدام یک از بقیه بیشتر است؟ آنچه در مورد قانون بهینه می دانیم به ما این امکان را می دهد که بفهمیم هیچ عامل کاملاً مثبت یا منفی، مهم یا فرعی وجود ندارد، اما همه چیز به قدرت هر تأثیر بستگی دارد.

قانون عامل محدود کننده بیان می کند که مهم ترین عامل عاملی است که بیشترین انحراف را از مقادیر بهینه برای بدن دارد.

بقای افراد در این دوره خاص به آن بستگی دارد. در دوره های زمانی دیگر، عوامل دیگر ممکن است محدود کننده شوند و در طول زندگی، موجودات زنده با محدودیت های مختلفی در فعالیت زندگی خود مواجه می شوند.

عمل کشاورزی دائماً با قوانین عوامل بهینه و محدود کننده مواجه است. به عنوان مثال، رشد و نمو گندم، و در نتیجه عملکرد، دائماً توسط دماهای بحرانی، کمبود یا بیش از حد رطوبت، کمبود کودهای معدنی، و گاهی اوقات توسط تأثیرات فاجعه بار مانند تگرگ و طوفان محدود می شود. برای حفظ شرایط بهینه محصولات کشاورزی و در عین حال قبل از هر چیز جبران یا کاهش اثر عوامل محدود کننده نیاز به تلاش و هزینه زیادی است.

زیستگاه گونه های مختلف به طرز شگفت آوری متنوع است. برخی از آنها، به عنوان مثال، برخی از کنه های کوچک یا حشرات، تمام عمر خود را در داخل برگ یک گیاه می گذرانند که برای آنها تمام دنیاست، برخی دیگر در فضاهای وسیع و متنوعی مانند گوزن شمالی، نهنگ در اقیانوس، پرندگان مهاجر تسلط دارند. .

بسته به محل زندگی نمایندگان گونه های مختلف، آنها تحت تأثیر مجموعه های مختلفی از عوامل محیطی قرار می گیرند. در سیاره ما چندین مورد وجود دارد محیط های زندگی اولیه، از نظر شرایط زندگی بسیار متفاوت است: آب، زمین-هوا، خاک. زیستگاه ها نیز خود موجوداتی هستند که دیگران در آنها زندگی می کنند.

محیط زندگی آبی.همه آبزیان با وجود تفاوت در سبک زندگی، باید با ویژگی های اصلی محیط خود سازگار شوند. این ویژگی ها، اول از همه، توسط خواص فیزیکی آب تعیین می شود: چگالی، هدایت حرارتی، و توانایی حل کردن نمک ها و گازها.

تراکمآب نیروی شناور قابل توجه آن را تعیین می کند. این بدان معنی است که وزن موجودات در آب کاهش می یابد و می توان زندگی دائمی را در ستون آب بدون فرو رفتن به پایین انجام داد. بسیاری از گونه ها، عمدتا کوچک، ناتوان از شنای سریع فعال، به نظر می رسد در آب شناور هستند و در آن معلق هستند. مجموعه ای از این گونه ساکنان کوچک آبزی نامیده می شود پلانکتون. پلانکتون شامل جلبک های میکروسکوپی، سخت پوستان کوچک، تخم و لارو ماهی، چتر دریایی و بسیاری از گونه های دیگر است. موجودات پلانکتون توسط جریان ها حمل می شوند و قادر به مقاومت در برابر آنها نیستند. وجود پلانکتون در آب، نوع تصفیه تغذیه، یعنی صاف کردن، با استفاده از دستگاه‌های مختلف، موجودات کوچک و ذرات غذای معلق در آب را ممکن می‌سازد. هم در حیوانات شناگر و هم در حیوانات ته نشسته مانند کرینوئیدها، صدف ها، صدف ها و غیره توسعه یافته است. اگر پلانکتون وجود نداشته باشد، سبک زندگی بی تحرک برای آبزیان غیرممکن خواهد بود و این به نوبه خود تنها در محیطی با تراکم کافی امکان پذیر است.

چگالی آب حرکت فعال در آن را دشوار می کند، بنابراین حیوانات سریع شنا مانند ماهی، دلفین، ماهی مرکب باید ماهیچه های قوی و فرم بدنی صاف داشته باشند. به دلیل چگالی زیاد آب، فشار با عمق زیاد افزایش می یابد. ساکنان اعماق دریا قادر به تحمل فشاری هستند که هزاران برابر بیشتر از سطح خشکی است.

نور فقط تا عمق کم در آب نفوذ می کند، بنابراین موجودات گیاهی فقط در افق های بالای ستون آب می توانند وجود داشته باشند. حتی در تمیزترین دریاها، فتوسنتز فقط در اعماق 100-200 متر امکان پذیر است در اعماق بیشتر هیچ گیاهی وجود ندارد و حیوانات اعماق دریا در تاریکی کامل زندگی می کنند.

درجه حرارتدر آب‌ها نرم‌تر از خشکی است. به دلیل ظرفیت گرمایی زیاد آب، نوسانات دمایی در آن هموار می شود و آبزیان نیازی به سازگاری با یخبندان های شدید یا گرمای چهل درجه ندارند. فقط در چشمه های آب گرم دمای آب می تواند به نقطه جوش نزدیک شود.

یکی از مشکلات زندگی آبزیان است مقدار محدودی از اکسیژن. حلالیت آن خیلی زیاد نیست و علاوه بر این، هنگامی که آب آلوده یا گرم می شود، بسیار کاهش می یابد. بنابراین، در مخازن گاهی اوقات وجود دارد یخ می زند- مرگ دسته جمعی ساکنان به دلیل کمبود اکسیژن که به دلایل مختلف رخ می دهد.

ترکیب نمکمحیط زیست برای موجودات آبزی نیز بسیار مهم است. گونه های دریایی نمی توانند در آب های شیرین زندگی کنند و گونه های آب شیرین به دلیل اختلال در عملکرد سلولی نمی توانند در دریاها زندگی کنند.

محیط زمین-هوای زندگی.این محیط دارای مجموعه ای از ویژگی های متفاوت است. به طور کلی پیچیده تر و متنوع تر از آبزیان است. دارای اکسیژن زیاد، نور زیاد، تغییرات دما در زمان و مکان شدیدتر، افت فشار بسیار ضعیف تر و کمبود رطوبت اغلب رخ می دهد. اگرچه بسیاری از گونه‌ها می‌توانند پرواز کنند و حشرات کوچک، عنکبوت‌ها، میکروارگانیسم‌ها، دانه‌ها و هاگ‌های گیاهی توسط جریان هوا حمل می‌شوند، تغذیه و تولیدمثل موجودات در سطح زمین یا گیاهان اتفاق می‌افتد. در چنین محیطی با چگالی کم مانند هوا، موجودات زنده نیاز به حمایت دارند. بنابراین، گیاهان خشکی‌زی بافت‌های مکانیکی ایجاد کرده‌اند و جانوران خشکی‌زی اسکلت درونی یا بیرونی بارزتری نسبت به جانوران آبزی دارند. چگالی کم هوا، حرکت در آن را آسان می کند.

M. S. Gilyarov (1912-1985)، جانورشناس برجسته، بوم شناس، آکادمیک، بنیانگذار تحقیقات گسترده در دنیای حیوانات خاک، پرواز غیرفعال توسط حدود دو سوم ساکنان زمین تسلط یافت. بیشتر آنها حشرات و پرندگان هستند.

هوا رسانای ضعیفی برای گرما است. این امر حفظ گرمای تولید شده در داخل موجودات و حفظ دمای ثابت در حیوانات خونگرم را آسان تر می کند. خود توسعه خون گرمی در یک محیط زمینی امکان پذیر شد. اجداد پستانداران آبزی مدرن - نهنگ ها، دلفین ها، شیر دریایی ها، فوک ها - زمانی در خشکی زندگی می کردند.

زمین نشینان تنوع زیادی از سازگاری های مربوط به تامین آب خود را دارند، به ویژه در شرایط خشک. در گیاهان، این یک سیستم ریشه قدرتمند، یک لایه ضد آب روی سطح برگ ها و ساقه ها و توانایی تنظیم تبخیر آب از طریق روزنه ها است. در حیوانات، اینها نیز ویژگی های ساختاری مختلف بدن و پوشش هستند، اما علاوه بر این، رفتار مناسب نیز به حفظ تعادل آب کمک می کند. به عنوان مثال، آنها ممکن است به چاله های آبی مهاجرت کنند یا به طور فعال از شرایط خشک مخصوصاً اجتناب کنند. برخی از حیوانات می توانند تمام زندگی خود را با غذای خشک زندگی کنند، مانند jerboas یا شب پره لباس معروف. در این حالت آب مورد نیاز بدن به دلیل اکسیده شدن اجزای غذا بوجود می آید.

بسیاری از عوامل محیطی دیگر نیز نقش مهمی در زندگی موجودات زمینی دارند، مانند ترکیب هوا، بادها و توپوگرافی سطح زمین. آب و هوا و آب و هوا بسیار مهم است. ساکنان محیط زمین-هوا باید با آب و هوای قسمتی از زمین که در آن زندگی می کنند سازگار باشند و تغییرپذیری در شرایط آب و هوایی را تحمل کنند.

خاک به عنوان محیط زندگیخاک لایه نازکی از سطح زمین است که توسط فعالیت موجودات زنده پردازش می شود. ذرات جامد با منافذ و حفره ها در خاک نفوذ می کنند که بخشی از آن با آب و بخشی از هوا پر شده است، بنابراین موجودات آبزی کوچک نیز می توانند در خاک ساکن شوند. حجم حفره های کوچک در خاک از ویژگی های بسیار مهم آن است. در خاک های سست می تواند تا 70 درصد و در خاک های متراکم حدود 20 درصد باشد. در این منافذ و حفره ها یا روی سطح ذرات جامد، انواع بسیار زیادی از موجودات میکروسکوپی زندگی می کنند: باکتری ها، قارچ ها، تک یاخته ها، کرم های گرد، بندپایان. حیوانات بزرگتر خودشان در خاک راه عبور می کنند. تمام خاک توسط ریشه های گیاه نفوذ می کند. عمق خاک با عمق نفوذ ریشه و فعالیت حیوانات حفاری تعیین می شود. بیش از 1.5-2 متر نیست.

هوای موجود در حفره های خاک همیشه با بخار آب اشباع می شود و ترکیب آن از دی اکسید کربن غنی شده و از اکسیژن تهی می شود. به این ترتیب شرایط زندگی در خاک شبیه محیط آبی می شود. از طرفی نسبت آب و هوا در خاک ها بسته به شرایط آب و هوایی پیوسته در حال تغییر است. نوسانات دما در سطح بسیار شدید است، اما به سرعت با عمق صاف می شود.

ویژگی اصلی محیط خاک تامین مداوم مواد آلی است که عمدتاً به دلیل مرگ ریشه گیاه و ریزش برگ ها است. این منبع انرژی با ارزش برای باکتری ها، قارچ ها و بسیاری از حیوانات است، بنابراین خاک است پر جنب و جوش ترین محیط. دنیای پنهان او بسیار غنی و متنوع است.

با ظاهر گونه های مختلف جانوران و گیاهان، نه تنها می توان درک کرد که در چه محیطی زندگی می کنند، بلکه می توان نوع زندگی آنها را نیز درک کرد.

اگر یک حیوان چهار پا با ماهیچه های ران بسیار توسعه یافته در پاهای عقب و ماهیچه های بسیار ضعیف تر در پاهای جلویی که آنها نیز کوتاه شده اند، با گردن نسبتا کوتاه و دم بلند در مقابل خود داشته باشیم، می توانیم با اطمینان بگویید که این یک جامپر زمینی است که قادر به حرکات سریع و قابل مانور است و ساکن فضاهای باز است. کانگوروهای معروف استرالیایی، جربوآهای آسیایی صحرایی، بلوزهای آفریقایی و بسیاری دیگر از پستانداران پرنده - نمایندگانی از راسته های مختلف که در قاره های مختلف زندگی می کنند - به این شکل هستند. آنها در استپ ها، دشت ها و ساوانا زندگی می کنند - جایی که حرکت سریع روی زمین وسیله اصلی فرار از دست شکارچیان است. دم بلند در چرخش های سریع به عنوان یک تعادل دهنده عمل می کند، در غیر این صورت حیوانات تعادل خود را از دست می دهند.

باسن به شدت در اندام های عقبی و در حشرات پرش - ملخ، ملخ، کک، سوسک پسیل توسعه یافته است.

بدن جمع و جور با دم کوتاه و اندام های کوتاه، که قسمت های جلویی آن بسیار قدرتمند هستند و شبیه بیل یا چنگک هستند، چشمان نابینا، گردن کوتاه و خز کوتاه و گویی کوتاه شده به ما می گویند که این حیوان زیرزمینی است که حفر چاله و گالری . این می تواند یک خال جنگلی، یک موش صحرایی مول استپی، یک خال کیسه دار استرالیایی و بسیاری از پستانداران دیگر باشد که سبک زندگی مشابهی دارند.

حشرات حفاری - جیرجیرک های خال نیز با بدن فشرده، چاق و اندام جلویی قدرتمندشان، شبیه به سطل بولدوزر کوچک شده، متمایز می شوند. از نظر ظاهری شبیه یک خال کوچک هستند.

همه گونه های پرنده هواپیماهای پهنی ایجاد کرده اند - بال در پرندگان، خفاش ها، حشرات، یا صاف کردن چین های پوست در طرفین بدن، مانند سنجاب های پرنده یا مارمولک ها.

ارگانیسم هایی که از طریق پرواز غیرفعال با جریان هوا پراکنده می شوند با اندازه های کوچک و اشکال بسیار متنوع مشخص می شوند. با این حال، همه آنها یک چیز مشترک دارند - توسعه سطح قوی در مقایسه با وزن بدن. این امر به روش‌های مختلفی به دست می‌آید: به دلیل موهای بلند، موهای زائد، برآمدگی‌های مختلف بدن، بلند شدن یا صاف شدن آن و وزن مخصوص سبک‌تر. این همان چیزی است که حشرات کوچک و میوه های پرنده گیاهان شبیه هستند.

شباهت خارجی که در بین نمایندگان گروه ها و گونه های مختلف غیر مرتبط در نتیجه یک سبک زندگی مشابه ایجاد می شود، همگرایی نامیده می شود.

این عمدتا بر اندام هایی تأثیر می گذارد که به طور مستقیم با محیط خارجی در تعامل هستند و در ساختار سیستم های داخلی - گوارشی، دفعی، عصبی بسیار کمتر مشخص می شود.

شکل یک گیاه مشخص کننده ویژگی های رابطه آن با محیط خارجی است، مثلاً نحوه تحمل آن در فصل سرما. درختان و درختچه های بلند بلندترین شاخه ها را دارند.

شکل انگور - با تنه ضعیفی که گیاهان دیگر را در هم می‌پیچد، هم در گونه‌های چوبی و هم در گونه‌های علفی یافت می‌شود. اینها شامل انگور، رازک، چمنزار و انگورهای استوایی است. گیاهان شبیه لیانا با پیچیدن دور تنه و ساقه گونه‌های عمودی، برگ‌ها و گل‌های خود را به نور می‌آورند.

در شرایط آب و هوایی مشابه در قاره های مختلف، ظاهری مشابه از پوشش گیاهی ایجاد می شود که از گونه های مختلف و اغلب کاملاً نامرتبط تشکیل شده است.

شکل خارجی که منعکس کننده نحوه تعامل آن با محیط است، شکل زندگی گونه نامیده می شود. گونه های مختلف ممکن است اشکال زندگی مشابهی داشته باشند، اگر سبک زندگی نزدیکی داشته باشند.

شکل زندگی در طول قرن ها تکامل گونه ها ایجاد شده است. گونه هایی که با دگردیسی رشد می کنند به طور طبیعی شکل زندگی خود را در طول چرخه زندگی تغییر می دهند. مثلاً یک کاترپیلار و یک پروانه بالغ یا یک قورباغه و قورباغه اش را مقایسه کنید. برخی از گیاهان بسته به شرایط رشد خود می توانند اشکال مختلف زندگی داشته باشند. به عنوان مثال، لیندن یا گیلاس پرنده می تواند هم درخت راست و هم بوته باشد.

جوامع گیاهی و جانوری در صورتی پایدارتر و کامل تر می شوند که نمایندگان اشکال مختلف زندگی را در بر گیرند. این بدان معناست که چنین جامعه ای از منابع محیطی استفاده کامل تری می کند و ارتباطات داخلی متنوع تری دارد.

ترکیب اشکال زندگی موجودات در جوامع به عنوان شاخصی از ویژگی های محیط آنها و تغییرات رخ داده در آن عمل می کند.

مهندسانی که هواپیما را طراحی می کنند، اشکال مختلف زندگی حشرات در حال پرواز را به دقت مطالعه می کنند. مدل‌هایی از ماشین‌های دارای پرواز فلاپی بر اساس اصل حرکت در هوای دوپترا و Hymenoptera ساخته شده‌اند. فن‌آوری مدرن ماشین‌های پیاده‌روی و همچنین روبات‌هایی با روش‌های حرکتی اهرمی و هیدرولیکی مانند حیواناتی با اشکال مختلف زندگی ساخته است. چنین خودروهایی قابلیت حرکت در شیب های تند و خارج از جاده را دارند.

زندگی بر روی زمین در شرایط روز و شب منظم و فصول متناوب به دلیل چرخش سیاره به دور محور خود و به دور خورشید توسعه یافت. ریتم محیط خارجی باعث ایجاد تناوب، یعنی تکرارپذیری شرایط در زندگی بیشتر گونه ها می شود. هر دو دوره بحرانی، دشوار برای بقا، و دوره های مطلوب به طور منظم تکرار می شوند.

سازگاری با تغییرات دوره ای در محیط بیرونی در موجودات زنده نه تنها با واکنش مستقیم به عوامل متغیر، بلکه در ریتم های داخلی ثابت ارثی نیز بیان می شود.

ریتم های شبانه روزی.ریتم شبانه روزی موجودات زنده را با چرخه روز و شب تطبیق می دهد. در گیاهان، رشد شدید و شکوفه‌دهی گل‌ها در زمان معینی از روز تعیین می‌شود. حیوانات در طول روز فعالیت خود را به شدت تغییر می دهند. بر اساس این ویژگی، گونه های روزانه و شبانه از هم متمایز می شوند.

ریتم روزانه موجودات تنها بازتابی از تغییر شرایط خارجی نیست. اگر فرد، یا حیوانات یا گیاهان را در یک محیط ثابت و پایدار بدون تغییر روز و شب قرار دهید، ریتم فرآیندهای زندگی نزدیک به ریتم روزانه حفظ می شود. به نظر می رسد بدن مطابق با ساعت درونی خود زندگی می کند و زمان را معکوس می شمارد.

ریتم شبانه روزی می تواند بر بسیاری از فرآیندهای بدن تأثیر بگذارد. در انسان، حدود 100 ویژگی فیزیولوژیکی تحت چرخه روزانه قرار دارند: ضربان قلب، ریتم تنفس، ترشح هورمون ها، ترشحات غدد گوارشی، فشار خون، دمای بدن و بسیاری موارد دیگر. بنابراین وقتی انسان به جای خواب بیدار است، بدن همچنان به حالت شبانه تنظیم می شود و شب های بی خوابی تاثیر بدی بر سلامتی دارد.

با این حال، ریتم های شبانه روزی در همه گونه ها ظاهر نمی شود، بلکه فقط در آنهایی که تغییر روز و شب در زندگی آنها نقش اکولوژیکی مهمی دارد. ساکنان غارها یا آب های عمیق که چنین تغییری در آنها وجود ندارد، با ریتم های مختلف زندگی می کنند. و حتی در میان ساکنان زمین، همه تناوب روزانه را نشان نمی دهند.

در آزمایشات تحت شرایط کاملاً ثابت، مگس های میوه مگس سرکه ریتم روزانه را برای ده ها نسل حفظ می کنند. این تناوب در آنها مانند بسیاری از گونه های دیگر به ارث می رسد. واکنش‌های تطبیقی ​​مرتبط با چرخه روزانه محیط خارجی بسیار عمیق هستند.

اختلال در ریتم شبانه روزی بدن در هنگام کار در شب، پروازهای فضایی، غواصی و غیره نشان دهنده یک مشکل جدی پزشکی است.

ریتم های سالانهریتم های سالانه موجودات زنده را با تغییرات فصلی در شرایط سازگار می کند. در زندگی گونه ها، دوره های رشد، تولیدمثل، پوست اندازی، مهاجرت و خواب عمیق به طور طبیعی متناوب و تکرار می شوند به گونه ای که موجودات زنده در زمان بحرانی سال در پایدارترین حالت ملاقات می کنند. آسیب پذیرترین فرآیند - تولید مثل و پرورش حیوانات جوان - در فصل مساعد اتفاق می افتد. این تناوب تغییرات در وضعیت فیزیولوژیکی در طول سال تا حد زیادی ذاتی است، یعنی خود را به عنوان یک ریتم سالانه داخلی نشان می دهد. به عنوان مثال، اگر شترمرغ های استرالیایی یا دینگوی سگ وحشی در باغ وحشی در نیمکره شمالی قرار گیرند، فصل تولیدمثل آنها در پاییز، زمانی که در استرالیا بهار است، آغاز می شود. بازسازی ریتم های داخلی سالانه با دشواری زیادی در طی چندین نسل اتفاق می افتد.

آماده سازی برای تولید مثل یا زمستان گذرانی یک فرآیند طولانی است که مدت ها قبل از شروع دوره های بحرانی در موجودات آغاز می شود.

تغییرات کوتاه مدت شدید آب و هوا (یخبندان تابستانی، آب شدن زمستان) معمولاً ریتم سالانه گیاهان و جانوران را مختل نمی کند. عامل اصلی محیطی که موجودات زنده در چرخه های سالانه خود به آن پاسخ می دهند، تغییرات تصادفی آب و هوا نیست، بلکه دوره نوری- تغییر در نسبت روز و شب.

طول ساعات روز به طور طبیعی در طول سال تغییر می کند و این تغییرات هستند که به عنوان سیگنال دقیقی از نزدیک شدن بهار، تابستان، پاییز یا زمستان عمل می کنند.

توانایی موجودات زنده برای پاسخ به تغییرات طول روز نامیده می شود نور پریودیسم.

اگر روز کوتاه شود، گونه ها شروع به آماده شدن برای زمستان می کنند، اگر طولانی شود، شروع به رشد و تولید مثل می کنند. در این مورد، آنچه برای حیات موجودات مهم است، تغییر طول روز و شب نیست، بلکه تغییر آن است. مقدار سیگنال، نشان دهنده تغییرات عمیق قریب الوقوع در طبیعت است.

همانطور که می دانید طول روز تا حد زیادی به عرض جغرافیایی بستگی دارد. در نیمکره شمالی، روزهای تابستان در جنوب بسیار کوتاهتر از شمال است. بنابراین، گونه‌های جنوبی و شمالی نسبت به مقدار تغییر روز واکنش متفاوتی نشان می‌دهند: گونه‌های جنوبی با روزهای کوتاه‌تری نسبت به شمالی‌ها شروع به تولیدمثل می‌کنند.

فاکتورهای محیطی

Ivanova T.V.، Kalinova G.S.، Myagkova A.N. "زیست شناسی عمومی". مسکو، "روشنگری"، 2000

• مبحث 18. "زیستگاه. عوامل محیطی". فصل 1؛ صص 10-58
• مبحث 19. "جمعیت ها. انواع روابط بین موجودات." فصل 2 §8-14; ص 60-99; فصل 5 § 30-33
• مبحث 20. «اکوسیستم ها». فصل 2 §15-22; صص 106-137
• مبحث 21. "زیست کره. چرخه های ماده." فصل 6 §34-42; ص 217-290

نور منبع اصلی انرژی است که بدون آن حیات روی زمین غیرممکن است. این ماده در فتوسنتز شرکت می کند و از ایجاد ترکیبات آلی از ترکیبات غیرآلی توسط پوشش گیاهی زمین اطمینان می دهد و این مهمترین عملکرد انرژی آن است. اما تنها بخشی از طیف در محدوده 380 تا 760 نانومتر، که منطقه تابش فعال فیزیولوژیکی (PAR) نامیده می شود، در فتوسنتز نقش دارد. در داخل آن، پرتوهای قرمز-نارنجی (600-700 نانومتر) و بنفش-آبی (400-500 نانومتر) بیشترین اهمیت را برای فتوسنتز دارند، زرد-سبز (500-600 نانومتر) کمترین اهمیت را دارند. دومی منعکس می شود، که به گیاهان دارای کلروفیل رنگ سبز آنها را می دهد. با این حال، نور نه تنها یک منبع انرژی، بلکه مهمترین عامل محیطی است که تأثیر بسیار مهمی بر روی موجودات زنده به عنوان یک کل و بر فرآیندها و پدیده های سازگاری در موجودات دارد.

خارج از طیف مرئی و PAR مناطق مادون قرمز (IR) و ماوراء بنفش (UV) هستند. اشعه ماوراء بنفش انرژی زیادی را حمل می کند و اثر فتوشیمیایی دارد - موجودات زنده به آن بسیار حساس هستند. تابش مادون قرمز به طور قابل توجهی انرژی کمتری دارد و به راحتی توسط آب جذب می شود، اما برخی از موجودات خشکی از آن برای بالا بردن دمای بدن بالاتر از محیط استفاده می کنند.

شدت نور برای موجودات مهم است. گیاهان در رابطه با روشنایی به نور دوست (هلیوفیت)، سایه دوست (sciophytes) و سایه متحمل تقسیم می شوند.

دو گروه اول محدوده تحمل متفاوتی در طیف نور اکولوژیکی دارند. نور آفتاب روشن برای هلیوفیت ها (علفزارهای علفزار، غلات، علف های هرز و غیره) بهینه است، نور کم برای گیاهان سایه دوست (گیاهان جنگل های صنوبر تایگا، جنگل های بلوط جنگلی-استپی، جنگل های استوایی) بهینه است. اولی نمی تواند سایه ها را تحمل کند، دومی نمی تواند نور درخشان خورشید را تحمل کند.

گیاهان مقاوم در برابر سایه طیف وسیعی از تحمل نور را دارند و می توانند هم در نور روشن و هم در سایه رشد کنند.

نور ارزش سیگنال دهی زیادی دارد و باعث سازگاری های تنظیمی موجودات می شود. یکی از قابل اطمینان ترین سیگنال هایی که فعالیت ارگانیسم ها را در طول زمان تنظیم می کند، طول روز - دوره نوری است. فتوپریودیسم به عنوان یک پدیده واکنش بدن به تغییرات فصلی در طول روز است.

طول روز در یک مکان معین، در یک زمان معین از سال، همیشه یکسان است، که به گیاهان و حیوانات اجازه می دهد زمان سال را در عرض جغرافیایی معین تعیین کنند، یعنی زمان شروع گلدهی، رسیدن، به عبارت دیگر، دوره نوری نوعی "رله زمانی" یا "مکانیسم ماشه" است که شامل دنباله ای از فرآیندهای فیزیولوژیکی در یک موجود زنده است.

نور پریودیسم را نمی توان با ریتم های معمولی شبانه روزی خارجی که صرفاً به دلیل تغییر روز و شب ایجاد می شود، شناسایی کرد. با این حال، چرخه زندگی روزانه در حیوانات و انسان ها به ویژگی های ذاتی گونه تبدیل می شود، یعنی به ریتم های درونی (درون زا) تبدیل می شود.

اما بر خلاف ریتم های اولیه داخلی، مدت زمان آنها ممکن است با عدد دقیق - 24 ساعت - در 15-20 دقیقه منطبق نباشد و از این نظر، به چنین ریتم هایی شبانه روزی می گویند (در ترجمه - نزدیک به یک روز). زمان حس بدن، و این توانایی "ساعت بیولوژیکی" نامیده می شود. آنها به پرندگان کمک می کنند تا در طول مهاجرت توسط خورشید حرکت کنند و به طور کلی ارگانیسم ها را با ریتم های پیچیده تر طبیعت هدایت می کنند.

پریودیسم نوری، اگرچه به طور ارثی ثابت است، اما خود را فقط در ترکیب با عوامل دیگر، به عنوان مثال دما نشان می دهد: اگر در روز X سرد باشد، گیاه دیرتر شکوفا می شود، یا در صورت رسیدن - اگر سرما زودتر از روز X رخ دهد، پس در مناطق نیمه گرمسیری و گرمسیری، جایی که طول روز بر اساس فصل کمی متفاوت است، دوره نوری نمی تواند به عنوان یک عامل مهم اکولوژیکی عمل کند - جایگزین فصل های خشک و بارانی می شود. و در ارتفاعات عامل اصلی سیگنال دهی دما می شود.