L'influence de l'environnement sur le corps.

Tout organisme est un système ouvert, ce qui signifie qu’il reçoit de la matière, de l’énergie et des informations de l’extérieur et qu’il dépend donc entièrement de l’environnement. Cela se reflète dans la loi découverte par le scientifique russe K.F. Roulier : « les résultats du développement (changements) de tout objet (organisme) sont déterminés par le rapport de ses fonctionnalités internes et les caractéristiques de l'environnement dans lequel il se trouve. Cette loi est parfois appelée la première loi environnementale car elle est universelle.

Les organismes influencent l'environnement en modifiant la composition gazeuse de l'atmosphère (H : suite à la photosynthèse), participent à la formation des sols, du relief, du climat, etc.

La limite de l'influence des organismes sur l'habitat est décrite par une autre loi écologique (Kurazhkovsky Yu.N.) : chaque type d'organisme, consommant les substances dont il a besoin de l'environnement et y libérant les produits de son activité vitale, le modifie en de telle sorte que l'habitat devient impropre à son existence.

1.2.2. Facteurs environnementaux écologiques et leur classification.

L'ensemble des éléments individuels de l'environnement qui influencent les organismes à au moins un stade du développement individuel est appelé facteurs environnementaux.

Selon la nature de l'origine, on distingue les facteurs abiotiques, biotiques et anthropiques. (Diapositive 1)

Facteurs abiotiques- ce sont des propriétés nature inanimée(température, lumière, humidité, composition de l'air, de l'eau, du sol, fond de rayonnement naturel de la Terre, terrain), etc., qui affectent directement ou indirectement les organismes vivants.

Facteurs biotiques- ce sont toutes des formes d'influence des organismes vivants les uns sur les autres. L'effet des facteurs biotiques peut être à la fois direct et indirect, exprimé par des changements dans les conditions environnementales, par exemple des changements dans la composition du sol sous l'influence de bactéries ou des changements dans le microclimat de la forêt.

Les connexions mutuelles entre les espèces individuelles d'organismes sous-tendent l'existence des populations, des biocénoses et de la biosphère dans son ensemble.

Auparavant, l'influence humaine sur les organismes vivants était également classée parmi les facteurs biotiques, mais on distingue désormais une catégorie particulière de facteurs générés par l'homme.

Facteurs anthropiques- ce sont toutes des formes d'activité de la société humaine qui conduisent à des changements dans la nature en tant qu'habitat et chez d'autres espèces et affectent directement leur vie.

L’activité humaine sur la planète doit être identifiée comme une force particulière ayant des effets à la fois directs et indirects sur la nature. Les impacts directs comprennent la consommation humaine, la reproduction et l'installation d'espèces individuelles d'animaux et de plantes, ainsi que la création de biocénoses entières. L'impact indirect s'effectue en modifiant l'habitat des organismes : climat, régime fluvial, conditions des terres, etc. À mesure que la population augmente et que le niveau technologique de l'humanité augmente, la part des activités anthropiques facteurs environnementaux est en constante augmentation.

Les facteurs environnementaux varient dans le temps et dans l’espace. Certains facteurs environnementaux sont considérés comme relativement constants sur de longues périodes dans l’évolution des espèces. Par exemple, la gravité, le rayonnement solaire, la composition en sel de l'océan. La plupart des facteurs environnementaux – température de l’air, humidité, vitesse de l’air – sont très variables dans l’espace et dans le temps.

Conformément à cela, en fonction de la régularité de l'exposition, les facteurs environnementaux sont divisés en (Diapositive 2) :

· régulièrement périodique , modifiant la force de l'impact en raison de l'heure de la journée, de la saison de l'année ou du rythme des marées dans l'océan. Par exemple : une baisse de température dans la zone climatique tempérée de latitude nord avec l'arrivée de l'hiver, etc.

· irrégulièrement périodique , phénomènes catastrophiques : tempêtes, pluies, inondations, etc.

· non périodique, surgissant spontanément, sans schéma clair, ponctuel. Par exemple, l'émergence d'un nouveau volcan, les incendies, l'activité humaine.

Ainsi, chaque organisme vivant est influencé par la nature inanimée, les organismes d'autres espèces, y compris les humains, et affecte à son tour chacun de ces composants.

Dans l'ordre, les facteurs sont divisés en primaire Et secondaire .

Primaire les facteurs environnementaux ont toujours existé sur la planète, avant même l'apparition des êtres vivants, et tous les êtres vivants se sont adaptés à ces facteurs (température, pression, marées, fréquence saisonnière et journalière).

Secondaire les facteurs environnementaux surviennent et changent en raison de la variabilité des facteurs environnementaux primaires (turbidité de l'eau, humidité de l'air, etc.).

En fonction de leur effet sur le corps, tous les facteurs sont divisés en facteurs d'action directe Et indirect .

Selon le degré d'impact, ils sont divisés en mortels (entraînant la mort), extrêmes, limitants, inquiétants, mutagènes, tératogènes, entraînant des déformations au cours du développement individuel).

Chaque facteur environnemental est caractérisé par certains indicateurs quantitatifs : force, pression, fréquence, intensité, etc.

1.2.3. Modèles d'action des facteurs environnementaux sur les organismes. Facteur limitant. La loi du minimum de Liebig. Loi de tolérance de Shelford. La doctrine des optimums écologiques des espèces. Interaction des facteurs environnementaux.

Malgré la diversité des facteurs environnementaux et la nature différente de leur origine, il existe certains règles générales et les modèles de leur impact sur les organismes vivants. Tout facteur environnemental peut affecter le corps comme suit (Diapositive) :

· modifier la répartition géographique des espèces ;

· modifier la fertilité et la mortalité des espèces ;

· provoquer une migration ;

· favoriser l'émergence de qualités adaptatives et d'adaptations chez les espèces.

L'action d'un facteur est plus efficace à une certaine valeur du facteur optimale pour l'organisme, et non à ses valeurs critiques. Considérons les schémas d’action du facteur sur les organismes. (Glisser).

La dépendance du résultat de l'action d'un facteur environnemental sur son intensité ; le champ d'action favorable du facteur environnemental est appelé zone optimale (activité de vie normale). Plus l’écart d’action d’un facteur par rapport à l’optimum est important, plus ce facteur inhibe l’activité vitale de la population. Cette gamme est appelée zone d'oppression (pessimum) . Les valeurs maximales et minimales transférables d'un facteur sont des points critiques au-delà desquels l'existence d'un organisme ou d'une population n'est plus possible. La plage du facteur est comprise entre points critiques appelé zone de tolérance (endurance) du corps par rapport à ce facteur. Le point sur l'axe des x, qui correspond au meilleur indicateur de l'activité vitale du corps, désigne la valeur optimale du facteur et s'appelle point optimal. Comme il est difficile de déterminer le point optimal, on parle généralement de zone optimale ou zone de confort. Ainsi, les points minimum, maximum et optimal sont trois les points cardinaux , qui déterminent les réactions possibles du corps à un facteur donné. Les conditions environnementales dans lesquelles tout facteur (ou ensemble de facteurs) dépasse la zone de confort et a un effet déprimant sont appelées en écologie extrême .

Les modèles considérés sont appelés "règle optimale" .

Pour que les organismes vivent, une certaine combinaison de conditions est nécessaire. Si toutes les conditions environnementales sont favorables, à l’exception d’une, alors cette condition devient déterminante pour la vie de l’organisme en question. Il limite (limite) le développement de l'organisme, c'est pourquoi on l'appelle facteur limitant . Que. facteur limitant - un facteur environnemental dont l'importance dépasse les limites de survie de l'espèce.

Par exemple, la mortalité des poissons dans les plans d'eau en hiver est causée par un manque d'oxygène, les carpes ne vivent pas dans l'océan (eau salée) et la migration des vers du sol est causée par un excès d'humidité et un manque d'oxygène.

Initialement, il a été constaté que le développement des organismes vivants est limité par l'absence de tout composant, par exemple des sels minéraux, de l'humidité, de la lumière, etc. Au milieu du XIXe siècle, le chimiste organique allemand Eustace Liebig fut le premier à prouver expérimentalement que la croissance des plantes dépend de l'élément nutritif présent en quantités relativement minimes. Il appelle ce phénomène la loi du minimum ; on l'appelle aussi d'après l'auteur la loi de Liebig . (Baril Liebig).

Dans une formulation moderne loi du minimum ça ressemble à ça : L'endurance d'un organisme est déterminée par le maillon le plus faible de la chaîne de ses besoins environnementaux. Cependant, comme il s'est avéré plus tard, non seulement une carence, mais aussi un excès d'un facteur peut être limitant, par exemple la perte de récolte due à la pluie, la sursaturation du sol en engrais, etc. Le concept selon lequel, à côté d'un minimum, un maximum peut également être un facteur limitant a été introduit 70 ans après Liebig par le zoologiste américain W. Shelford, qui a formulé loi de tolérance . Selon Selon la loi de la tolérance, le facteur limitant de la prospérité d'une population (organisme) peut être soit l'impact environnemental minimum, soit maximum, et l'écart entre eux détermine le degré d'endurance (limite de tolérance) ou la valence écologique de l'organisme. à ce facteur

Le principe des facteurs limitants est valable pour tous les types d’organismes vivants – plantes, animaux, micro-organismes et s’applique aussi bien aux facteurs abiotiques que biotiques.

Par exemple, la concurrence d’une autre espèce peut devenir un facteur limitant pour le développement des organismes d’une espèce donnée. En agriculture, les ravageurs et les mauvaises herbes deviennent souvent le facteur limitant, et pour certaines plantes, le facteur limitant du développement est le manque (ou l'absence) de représentants d'une autre espèce. Par exemple, ils ont été amenés en Californie depuis la Méditerranée le nouveau genre des figues, mais elles n'ont pas porté de fruits jusqu'à ce que la seule espèce d'abeilles pollinisatrices pour elles soit amenée de là.

Conformément à la loi de tolérance, tout excès de matière ou d’énergie se révèle être un polluant.

Ainsi, l’excès d’eau, même dans les zones arides, est nocif et l’eau peut être considérée comme un polluant courant, même si elle est absolument nécessaire en quantité optimale. En particulier, l'excès d'eau empêche la formation normale du sol dans la zone du chernozem.

La valence écologique large d'une espèce par rapport aux facteurs environnementaux abiotiques est indiquée en ajoutant le préfixe « evry » et le « sténo » étroit au nom du facteur. Les espèces dont l'existence nécessite des conditions environnementales strictement définies sont appelées sténobiote , et les espèces s'adaptant à une situation écologique avec un large éventail de changements de paramètres - eurybionte .

Par exemple, les animaux capables de tolérer de grandes fluctuations de température sont appelés eurythermique, une plage de température étroite est typique pour sténothermique organismes. (Glisser). De petits changements de température ont peu d'effet sur les organismes eurythermiques et peuvent être désastreux pour les organismes sténothermiques (Fig. 4). Euryhydroïdes Et sténohydroïde Les organismes diffèrent dans leur réponse aux fluctuations de l'humidité. euryhaline Et sténohaline – ont des réactions différentes au degré de salinité du milieu. Euryoïque les organismes sont capables de vivre dans différents lieux, UN mural – présentent des exigences strictes en matière de sélection de l’habitat.

Par rapport à la pression, tous les organismes sont divisés en eurybates Et sténobat ou stopobats (poissons des grands fonds).

Par rapport à l'oxygène, ils libèrent euryoxybiontes (carpe carassin) et sténooxybionte s (ombre).

Par rapport au territoire (biotope) – eurytopique (mésange charbonnière) et sténotopique (balbuzard).

Par rapport à la nourriture - euryphages (corvidés) et sténophages , parmi lesquels on peut souligner ichtyophages (balbuzard), entomophage (buse, martinet, hirondelle), herpétophage (L'oiseau est le secrétaire).

Les valences écologiques d'une espèce par rapport à différents facteurs peuvent être très diverses, ce qui crée une variété d'adaptations dans la nature. La totalité des valences environnementales par rapport à divers facteurs environnementaux est spectre écologique de l'espèce .

La limite de tolérance du corps change lors du passage d'un stade de développement à un autre. Souvent, les jeunes organismes s'avèrent plus vulnérables et plus exigeants envers les conditions environnementales que les individus adultes.

La période la plus critique du point de vue de l'influence de divers facteurs est la période de reproduction : durant cette période, de nombreux facteurs deviennent limitants. La valence écologique pour les individus reproducteurs, les graines, les embryons, les larves, les œufs est généralement plus étroite que pour les plantes ou animaux adultes non reproducteurs de la même espèce.

Par exemple, de nombreux animaux marins peuvent tolérer des eaux saumâtres ou douces à forte teneur en chlorure et pénètrent donc souvent dans les rivières en amont. Mais leurs larves ne peuvent pas vivre dans de telles eaux, de sorte que l’espèce ne peut pas se reproduire dans la rivière et n’y établit pas un habitat permanent. De nombreux oiseaux volent pour élever leurs poussins dans des endroits au climat plus chaud, etc.

Jusqu'à présent, nous parlions de la limite de tolérance d'un organisme vivant par rapport à un facteur, mais dans la nature, tous les facteurs environnementaux agissent ensemble.

La zone optimale et les limites de l'endurance du corps par rapport à tout facteur environnemental peuvent changer en fonction de la combinaison dans laquelle d'autres facteurs agissent simultanément. Ce modèle est appelé interactions des facteurs environnementaux (constellation ).

Par exemple, on sait que la chaleur est plus facile à supporter dans l’air sec que dans l’air humide ; Le risque de gel est nettement plus élevé par temps froid et par vent fort que par temps calme. Pour la croissance des plantes en particulier, un élément tel que le zinc est nécessaire ; il constitue souvent le facteur limitant. Mais pour les plantes poussant à l’ombre, le besoin en est moindre que pour celles qui poussent au soleil. Il existe ce qu'on appelle une compensation de facteurs.

Cependant, la compensation mutuelle présente certaines limites et il est impossible de remplacer complètement l'un des facteurs par un autre. L'absence totale d'eau ou d'au moins un des éléments nécessaires à la nutrition minérale rend la vie végétale impossible, malgré les combinaisons les plus favorables d'autres conditions. Il s'ensuit que toutes les conditions environnementales nécessaires au maintien de la vie jouent un rôle égal et tout facteur peut limiter les possibilités d'existence des organismes - c'est la loi d'équivalence de toutes les conditions de vie.

On sait que chaque facteur a des effets différents sur différentes fonctions corporelles. Les conditions optimales pour certains processus, par exemple pour la croissance d'un organisme, peuvent s'avérer être une zone d'oppression pour d'autres, par exemple pour la reproduction, et dépasser les limites de la tolérance, c'est-à-dire conduire à la mort. , pour les autres. Par conséquent, le cycle de vie, selon lequel un organisme remplit principalement certaines fonctions pendant certaines périodes - nutrition, croissance, reproduction, établissement - est toujours cohérent avec les changements saisonniers des facteurs environnementaux, tels que la saisonnalité du monde végétal, en raison du changement de saisons.

Parmi les lois qui déterminent l'interaction d'un individu ou d'un individu avec son environnement, on souligne règle de conformité des conditions environnementales avec la prédétermination génétique de l'organisme . Il réclame qu'une espèce d'organisme peut exister jusqu'à ce que et dans la mesure où le milieu naturel qui l'entoure corresponde aux capacités génétiques d'adaptation de cette espèce à ses fluctuations et à ses changements. Chaque espèce vivante est née dans un certain environnement, adaptée à un degré ou à un autre, et l'existence ultérieure de l'espèce n'est possible que dans tel ou tel environnement. Un changement brutal et rapide du milieu de vie peut conduire au fait que les capacités génétiques d'une espèce seront insuffisantes pour s'adapter aux nouvelles conditions. C'est notamment la base de l'une des hypothèses d'extinction des grands reptiles avec un changement brutal des conditions abiotiques sur la planète : les grands organismes sont moins variables que les petits, ils ont donc besoin de beaucoup plus de temps pour s'adapter. À cet égard, les transformations radicales de la nature sont dangereuses pour aujourd'hui espèces existantes, y compris pour la personne elle-même.

1.2.4. Adaptation des organismes à des conditions environnementales défavorables

Les facteurs environnementaux peuvent agir comme :

· irritants et provoquer des changements adaptatifs dans les fonctions physiologiques et biochimiques ;

· limiteurs , provoquant l'impossibilité d'existence dans ces conditions ;

· modificateurs , provoquant des changements anatomiques et morphologiques dans les organismes ;

· signaux , indiquant des changements dans d'autres facteurs environnementaux.

Dans le processus d'adaptation à des conditions environnementales défavorables, les organismes ont pu développer trois moyens principaux pour éviter ces dernières.

Chemin actif– contribue au renforcement de la résistance, au développement de processus de régulation qui permettent de réaliser toutes les fonctions vitales des organismes, malgré des facteurs défavorables.

Par exemple, le sang chaud chez les mammifères et les oiseaux.

Voie passive associé à la subordination des fonctions vitales du corps aux changements des facteurs environnementaux. Par exemple, le phénomène vie cachée , accompagné d'une suspension de l'activité vitale en cas d'assèchement du réservoir, de froid, etc., à la hauteur de l'état mort imaginaire ou animation suspendue .

Par exemple, les graines de plantes séchées, leurs spores, ainsi que les petits animaux (rotifères, nématodes) sont capables de résister à des températures inférieures à 200 o C. Exemples d'anabiose ? Dormance hivernale des plantes, hibernation des vertébrés, conservation des graines et des spores dans le sol.

Phénomène dans lequel il y a un repos physiologique temporaire dans le développement individuel de certains organismes vivants, en raison de facteurs défavorables. environnement externe, appelé diapause .

Évitement des effets indésirables– le développement par l'organisme de tels cycles de vie dans lesquels les étapes les plus vulnérables de son développement s'achèvent dans les périodes les plus favorables de l'année en termes de température et d'autres conditions.

La voie habituelle pour de telles adaptations est la migration.

Les adaptations évolutives des organismes aux conditions environnementales, exprimées par des changements dans leurs caractéristiques externes et internes, sont appelées adaptation . Il existe différents types d'adaptations.

Adaptations morphologiques. Les organismes ont de telles caractéristiques structure externe, qui contribuent à la survie et au bon fonctionnement des organismes dans leurs conditions habituelles.

Par exemple, la forme profilée du corps des animaux aquatiques, la structure des plantes succulentes et les adaptations des halophytes.

Le type morphologique d'adaptation d'un animal ou d'une plante, dans lequel il a une forme externe qui reflète la façon dont il interagit avec son environnement, est appelé forme de vie de l'espèce . Dans le processus d’adaptation aux mêmes conditions environnementales, différentes espèces peuvent avoir une forme de vie similaire.

Par exemple, baleine, dauphin, requin, pingouin.

Adaptations physiologiques se manifestent dans les particularités de l'ensemble enzymatique du tube digestif des animaux, déterminé par la composition de l'alimentation.

Par exemple, fournir de l’humidité grâce à l’oxydation de la graisse chez les chameaux.

Adaptations comportementales– se manifestent par la création d'abris, de déplacements afin de sélectionner les conditions les plus favorables, d'effarouchement des prédateurs, de dissimulation, de comportement scolaire, etc.

Les adaptations de chaque organisme sont déterminées par sa prédisposition génétique. La règle de conformité des conditions environnementales à la prédétermination génétique déclare : tant que l’environnement certain type organismes, correspond aux capacités génétiques d'adaptation de cette espèce à ses fluctuations et changements, cette espèce peut exister. Un changement brusque et rapide des conditions environnementales peut conduire au fait que la vitesse des réactions adaptatives sera en retard par rapport au changement des conditions environnementales, ce qui conduira à l'élimination de l'espèce. Ce qui précède s’applique pleinement aux humains.

1.2.5. Principaux facteurs abiotiques.

Rappelons encore une fois que les facteurs abiotiques sont des propriétés de nature inanimée qui affectent directement ou indirectement les organismes vivants. La diapositive 3 montre la classification des facteurs abiotiques.

Température est le facteur climatique le plus important. Cela dépend d'elle taux métabolique les organismes et leurs distribution géographique. Tout organisme est capable de vivre dans une certaine plage de température. Et bien que pour différents types organismes ( eurythermique et sténothermique) ces intervalles sont différents, pour la plupart la zone températures optimales, dans lequel les fonctions vitales sont exercées de la manière la plus active et la plus efficace, est relativement petite. La plage de température dans laquelle la vie peut exister est d'environ 300 °C : de -200 à +100 °C. Mais la plupart des espèces et la majeure partie de leur activité sont confinées dans une plage de température encore plus étroite. Certains organismes, notamment ceux au stade dormant, peuvent survivre au moins un certain temps à des températures très basses. Certains types de micro-organismes, principalement les bactéries et les algues, sont capables de vivre et de se reproduire à des températures proches du point d'ébullition. La limite supérieure pour les bactéries des sources chaudes est de 88 C, pour les algues bleu-vert - 80 C et pour les poissons et insectes les plus résistants - environ 50 C. En règle générale, les valeurs limites supérieures du facteur sont plus critiques que les plus faibles, bien que de nombreux organismes proches des limites supérieures de la plage de tolérance fonctionnent plus efficacement.

Les animaux aquatiques ont tendance à avoir une plage de tolérance à la température plus étroite que les animaux terrestres, car la plage de température dans l’eau est plus petite que sur terre.

Du point de vue de l'impact sur les organismes vivants, la variabilité de la température est extrêmement importante. Des températures allant de 10 à 20 C (en moyenne 15 C) n'affectent pas nécessairement le corps de la même manière qu'une température constante de 15 C. L'activité vitale des organismes qui sont habituellement exposés à des températures variables dans la nature est supprimée complètement ou partiellement ou ralenti par l'influence de la température constante. Grâce à la température variable, il a été possible d'accélérer le développement des œufs de sauterelles de 38,6 % en moyenne par rapport à leur développement à température constante. Il n’est pas encore clair si l’effet accélérateur est dû aux fluctuations de température elles-mêmes ou à une croissance accrue provoquée par une augmentation à court terme de la température et non compensée par un ralentissement de la croissance lorsqu’elle diminue.

La température est donc un facteur important et très souvent limitant. Les rythmes de température contrôlent en grande partie l'activité saisonnière et quotidienne des plantes et des animaux. La température crée souvent une zonation et une stratification dans les habitats aquatiques et terrestres.

Eau physiologiquement nécessaire à tout protoplasme. D'un point de vue écologique, il constitue un facteur limitant aussi bien dans les habitats terrestres que dans les habitats aquatiques, où sa quantité est soumise à de fortes fluctuations, ou où une salinité élevée contribue à la perte d'eau par l'organisme par osmose. Tous les organismes vivants, en fonction de leurs besoins en eau, et donc des différences d'habitat, sont répartis en plusieurs groupes écologiques : aquatiques ou hydrophile- vivant en permanence dans l'eau ; hygrophile- vivant dans des habitats très humides ; mésophile- caractérisé par un besoin modéré en eau et xérophile- vivant dans des habitats secs.

Précipitation et l'humidité sont les principales grandeurs mesurées lors de l'étude de ce facteur. La quantité de précipitations dépend principalement de la trajectoire et de la nature des grands mouvements de masses d'air. Par exemple, les vents soufflant de l’océan laissent la majeure partie de l’humidité sur les pentes faisant face à l’océan, créant ainsi une « ombre de pluie » derrière les montagnes, qui contribue à la formation du désert. En se déplaçant vers l'intérieur des terres, l'air accumule une certaine quantité d'humidité et la quantité de précipitations augmente à nouveau. Les déserts sont généralement situés derrière les hauteurs chaînes de montagnes ou le long des côtes où les vents soufflent depuis de vastes zones sèches intérieures plutôt que depuis l'océan, comme le désert de Nami, dans le sud-ouest de l'Afrique. La répartition des précipitations au fil des saisons est un facteur limitant extrêmement important pour les organismes. Les conditions créées par des précipitations uniformément réparties sont complètement différentes de celles créées par les précipitations au cours d’une seule saison. Dans ce cas, les animaux et les plantes doivent endurer des périodes de sécheresse prolongée. En règle générale, on constate une répartition inégale des précipitations au fil des saisons dans les régions tropicales et subtropicales, où les saisons humides et sèches sont souvent bien définies. En zone tropicale, le rythme saisonnier de l'humidité régule l'activité saisonnière des organismes, à l'instar du rythme saisonnier de la chaleur et de la lumière en zone tempérée. La rosée peut constituer une contribution significative et, dans les endroits où les précipitations sont faibles, une contribution très importante aux précipitations totales.

Humidité- un paramètre caractérisant la teneur en vapeur d'eau de l'air. Humidité absolue est la quantité de vapeur d’eau par unité de volume d’air. En raison de la dépendance de la quantité de vapeur retenue par l'air sur la température et la pression, le concept humidité relative est le rapport entre la vapeur contenue dans l'air et la vapeur saturée à une température et une pression données. Étant donné que dans la nature, il existe un rythme quotidien d'humidité - une augmentation la nuit et une diminution pendant la journée, ainsi que ses fluctuations verticales et horizontales, ce facteur, avec la lumière et la température, joue un rôle important dans la régulation de l'activité des organismes. L'humidité modifie les effets de l'altitude thermique. Par exemple, dans des conditions d’humidité proches de la critique, la température a un effet limitant plus important. De même, l’humidité joue un rôle plus critique si la température est proche des valeurs extrêmes. Les grandes étendues d'eau adoucissent considérablement le climat terrestre, car l'eau se caractérise par une grande chaleur latente de vaporisation et de fonte. Il existe en réalité deux grands types de climat : continental avec des températures et une humidité extrêmes et nautique, qui se caractérise par des fluctuations moins brusques, ce qui s'explique par l'influence modératrice des grandes masses d'eau.

Réserve disponible pour les organismes vivants les eaux de surface dépend de la quantité de précipitations dans la zone, mais ces valeurs ne coïncident pas toujours. Ainsi, en utilisant des sources souterraines, où l'eau provient d'autres régions, les animaux et les plantes peuvent recevoir plus d'eau qu'en recevant les précipitations. A l’inverse, l’eau de pluie devient parfois immédiatement inaccessible aux organismes.

Rayonnement du Soleil représente des ondes électromagnétiques de différentes longueurs. C'est absolument nécessaire à la nature vivante, car c'est le principal source externeénergie. Le spectre de distribution de l'énergie du rayonnement solaire en dehors de l'atmosphère terrestre (Fig. 6) montre qu'environ la moitié de l'énergie solaire est émise dans la région infrarouge, 40 % dans le visible et 10 % dans les régions ultraviolette et X.

Nous devons garder à l'esprit que le spectre un rayonnement électromagnétique Le soleil est très large (Fig. 7) et ses gammes de fréquences affectent la matière vivante de différentes manières. L'atmosphère terrestre, y compris la couche d'ozone, absorbe sélectivement, c'est-à-dire sélectivement dans les gammes de fréquences, l'énergie du rayonnement électromagnétique du Soleil et principalement le rayonnement d'une longueur d'onde de 0,3 à 3 microns atteint la surface de la Terre. Les rayonnements de longueurs d’onde plus longues et plus courtes sont absorbés par l’atmosphère.

Avec l'augmentation de la distance zénithale du Soleil, la teneur relative du rayonnement infrarouge augmente (de 50 à 72 %).

Les signes qualitatifs de la lumière sont importants pour la matière vivante - longueur d'onde, intensité et durée d'exposition.

On sait que les animaux et les plantes réagissent aux changements de longueur d’onde de la lumière. La vision des couleurs est courante chez différents groupes les animaux sont tachetés : il est bien développé chez certaines espèces d'arthropodes, de poissons, d'oiseaux et de mammifères, mais chez d'autres espèces des mêmes groupes, il peut être absent.

Le taux de photosynthèse varie en fonction des changements dans la longueur d'onde de la lumière. Par exemple, lorsque la lumière traverse l’eau, les parties rouges et bleues du spectre sont filtrées et la lumière verdâtre qui en résulte est faiblement absorbée par la chlorophylle. Cependant, les algues rouges possèdent des pigments supplémentaires (phycoérythrines) qui leur permettent d’exploiter cette énergie et de vivre à de plus grandes profondeurs que les algues vertes.

Chez les plantes terrestres et aquatiques, la photosynthèse est liée à l'intensité lumineuse dans une relation linéaire jusqu'à un niveau optimal de saturation lumineuse, qui est dans de nombreux cas suivi d'une diminution de l'intensité photosynthétique à de fortes intensités de lumière directe du soleil. Chez certaines plantes, comme l'eucalyptus, la photosynthèse n'est pas directement inhibée lumière du soleil. Dans ce cas, une compensation des facteurs a lieu, car des plantes individuelles et des communautés entières s'adaptent à différentes intensités lumineuses, s'adaptant à l'ombre (diatomées, phytoplancton) ou à la lumière directe du soleil.

La durée de la lumière du jour, ou photopériode, est un « interrupteur temporel » ou un déclencheur qui comprend une séquence de processus physiologiques conduisant à la croissance, à la floraison chez de nombreuses plantes, à la mue et à l'accumulation de graisse, à la migration et à la reproduction chez les oiseaux et les mammifères, et à la diapause chez les insectes. Certaines plantes supérieures fleurissent à mesure que la durée du jour augmente (plantes passe une longue journée), d'autres fleurissent lorsque le jour raccourcit (plantes à jours courts). Chez de nombreux organismes sensibles à la photopériode, le réglage de l'horloge biologique peut être modifié en modifiant expérimentalement la photopériode.

Rayonnement ionisant fait sortir les électrons des atomes et les attache à d’autres atomes pour former des paires d’ions positifs et négatifs. Sa source est constituée de substances radioactives contenues dans les roches, en plus, elle vient de l'espace.

Différents types d’organismes vivants diffèrent considérablement dans leur capacité à résister à de fortes doses d’exposition aux rayonnements. Par exemple, une dose de 2 Sv (argent) provoque la mort des embryons de certains insectes au stade de l'écrasement, une dose de 5 Sv conduit à la stérilité de certains types d'insectes, une dose de 10 Sv est absolument mortelle pour les mammifères. La plupart des études montrent que les cellules à division rapide sont les plus sensibles aux radiations.

Les effets de faibles doses de rayonnement sont plus difficiles à évaluer car ils peuvent provoquer des effets génétiques et somatiques à long terme. Par exemple, l’irradiation d’un pin avec une dose de 0,01 Sv par jour pendant 10 ans a provoqué un ralentissement du taux de croissance similaire à une dose unique de 0,6 Sv. Une augmentation du niveau de rayonnement dans l'environnement au-dessus du niveau de fond entraîne une augmentation de la fréquence des mutations nocives.

U plantes supérieures la sensibilité aux rayonnements ionisants est directement proportionnelle à la taille du noyau cellulaire, ou plus précisément au volume des chromosomes ou au contenu en ADN.

Chez les animaux supérieurs, aucune relation aussi simple n'a été trouvée entre la sensibilité et la structure cellulaire ; Pour eux, la sensibilité des systèmes organiques individuels est plus importante. Ainsi, les mammifères sont très sensibles, même à de faibles doses de rayonnement, car le tissu hématopoïétique de la moelle osseuse, qui se divise rapidement, est facilement endommagé par l'irradiation. Même de très faibles niveaux de rayonnements ionisants à action chronique peuvent provoquer la croissance de cellules tumorales dans les os et autres tissus sensibles, qui peuvent n'apparaître que plusieurs années après l'exposition.

Composition du gaz l'atmosphère est également un facteur climatique important (Fig. 8). Il y a environ 3 à 3,5 milliards d'années, l'atmosphère contenait de l'azote, de l'ammoniac, de l'hydrogène, du méthane et de la vapeur d'eau, et elle ne contenait pas d'oxygène libre. La composition de l’atmosphère était largement déterminée par les gaz volcaniques. En raison du manque d’oxygène, il n’y avait pas d’écran d’ozone à bloquer rayonnement ultraviolet Soleil. Au fil du temps, en raison de processus abiotiques, l’oxygène a commencé à s’accumuler dans l’atmosphère de la planète et la formation de la couche d’ozone a commencé. Vers le milieu du Paléozoïque, la consommation d'oxygène était égale à sa production ; durant cette période, la teneur en O2 dans l'atmosphère était proche des niveaux modernes - environ 20 %. De plus, à partir du milieu du Dévonien, des fluctuations de la teneur en oxygène sont observées. À la fin du Paléozoïque, il y a eu une diminution notable de la teneur en oxygène et une augmentation de la teneur en dioxyde de carbone, jusqu'à environ 5 % des niveaux modernes, entraînant un changement climatique et, apparemment, donnant lieu à d'abondantes proliférations « autotrophes » qui ont créé réserves d’hydrocarbures fossiles. Cela a été suivi par un retour progressif à une atmosphère pauvre en dioxyde de carbone et riche en oxygène, après quoi le rapport O2/CO2 est resté dans un état d’équilibre dit oscillatoire.

Actuellement, l'atmosphère terrestre a la composition suivante : oxygène ~21 %, azote ~78 %, dioxyde de carbone ~0,03 %, gaz inertes et impuretés ~0,97 %. Il est intéressant de noter que les concentrations d’oxygène et de dioxyde de carbone sont limitantes pour de nombreuses plantes supérieures. Dans de nombreuses plantes, il est possible d’augmenter l’efficacité de la photosynthèse en augmentant la concentration de dioxyde de carbone, mais on sait peu de choses que la diminution de la concentration d’oxygène peut également entraîner une augmentation de la photosynthèse. Lors d'expériences sur des légumineuses et de nombreuses autres plantes, il a été démontré qu'une réduction de la teneur en oxygène de l'air à 5 % augmente l'intensité de la photosynthèse de 50 %. L'azote joue également un rôle extrêmement important. C'est l'élément biogénique le plus important impliqué dans la formation des structures protéiques des organismes. Le vent a un effet limitant sur l'activité et la répartition des organismes.

Vent même capable de changer apparence plantes, en particulier dans les habitats, par exemple dans les zones alpines, où d'autres facteurs ont un effet limitant. Il a été démontré expérimentalement que dans les habitats de montagne ouverts, le vent limite la croissance des plantes : lorsqu'un mur était construit pour protéger les plantes du vent, la hauteur des plantes augmentait. Grande importance Il y a des tempêtes, même si leur effet est purement local. Les ouragans et les vents ordinaires peuvent transporter des animaux et des plantes sur de longues distances et ainsi modifier la composition des communautés.

Pression atmosphérique, apparemment, n'est pas un facteur limitant direct, mais il est directement lié aux conditions météorologiques et au climat, qui ont un effet limitant direct.

Les conditions aquatiques créent un habitat unique pour les organismes, différant des organismes terrestres principalement par leur densité et leur viscosité. Densité arroser environ 800 fois, et viscosité environ 55 fois plus élevé que l'air. Ensemble avec densité Et viscosité les propriétés physiques et chimiques les plus importantes du milieu aquatique sont : la stratification de la température, c'est-à-dire les changements de température le long de la profondeur du plan d'eau et les variations périodiques de la température. la température change avec le temps, et transparence l'eau, qui détermine le régime lumineux sous sa surface : la photosynthèse des algues vertes et violettes, du phytoplancton et des plantes supérieures dépend de la transparence.

Comme dans l'atmosphère, un rôle important est joué composition du gaz Environnement aquatique. Dans les habitats aquatiques, la quantité d’oxygène, de dioxyde de carbone et d’autres gaz dissous dans l’eau et donc disponibles pour les organismes varie considérablement au fil du temps. Dans les réservoirs à forte teneur en matière organique, l’oxygène constitue un facteur limitant d’une importance primordiale. Malgré la meilleure solubilité de l'oxygène dans l'eau par rapport à l'azote, même dans le cas le plus favorable, l'eau contient moins d'oxygène que l'air, environ 1 % en volume. La solubilité est affectée par la température de l'eau et la quantité de sels dissous : à mesure que la température diminue, la solubilité de l'oxygène augmente et à mesure que la salinité augmente, elle diminue. L'apport d'oxygène dans l'eau est reconstitué grâce à la diffusion depuis l'air et à la photosynthèse des plantes aquatiques. L'oxygène se diffuse très lentement dans l'eau, la diffusion étant facilitée par le vent et le mouvement de l'eau. Comme déjà mentionné, le facteur le plus important assurant la production photosynthétique d'oxygène est la lumière qui pénètre dans la colonne d'eau. Ainsi, la teneur en oxygène de l'eau varie en fonction de l'heure de la journée, de la saison et du lieu.

La teneur en dioxyde de carbone de l’eau peut également varier considérablement, mais le dioxyde de carbone se comporte différemment de l’oxygène et son rôle écologique est mal compris. Le dioxyde de carbone est très soluble dans l'eau ; de plus, le CO2, formé lors de la respiration et de la décomposition, ainsi que du sol ou de sources souterraines, pénètre dans l'eau. Contrairement à l'oxygène, le dioxyde de carbone réagit avec l'eau :

pour former de l'acide carbonique, qui réagit avec la chaux pour former des carbonates CO22- et des bicarbonates HCO3-. Ces composés maintiennent la concentration en ions hydrogène à un niveau proche du neutre. Une petite quantité de dioxyde de carbone dans l'eau augmente l'intensité de la photosynthèse et stimule les processus de développement de nombreux organismes. Une concentration élevée de dioxyde de carbone est un facteur limitant pour les animaux, car elle s'accompagne d'une faible teneur en oxygène. Par exemple, si la teneur en dioxyde de carbone libre de l’eau est trop élevée, de nombreux poissons meurent.

Acidité- la concentration en ions hydrogène (pH) est étroitement liée au système carbonate. La valeur du pH change dans la plage 0 ? pH ? 14 : à pH=7 le milieu est neutre, à pH<7 - кислая, при рН>7 - alcalin. Si l'acidité n'approche pas les valeurs extrêmes, alors les communautés sont capables de compenser les changements de ce facteur - la tolérance de la communauté à la plage de pH est très importante. L'acidité peut servir d'indicateur du taux métabolique global d'une communauté. Les eaux à faible pH contiennent peu de nutriments, la productivité est donc extrêmement faible.

Salinité- teneur en carbonates, sulfates, chlorures, etc. - est un autre facteur abiotique important dans plans d'eau. Il y a peu de sels dans les eaux douces, dont environ 80 % sont des carbonates. La teneur en minéraux des océans du monde est en moyenne de 35 g/l. Organismes Océan ouvert sont généralement sténohalines, alors que les organismes côtiers des eaux saumâtres sont généralement euryhalines. Concentration de sels dans les fluides corporels et les tissus de la plupart les organismes marins isotonique à la concentration en sel dans eau de mer, il n'y a donc aucun problème d'osmorégulation ici.

Couler non seulement affecte grandement la concentration des gaz et nutriments, mais agit aussi directement comme un facteur limitant. De nombreuses plantes et animaux fluviaux sont morphologiquement et physiologiquement spécialement adaptés au maintien de leur position dans le débit : ils ont des limites de tolérance bien définies au facteur débit.

Pression hydrostatique dans l'océan est d'une grande importance. Avec une immersion dans l'eau de 10 m, la pression augmente de 1 atm (105 Pa). Dans la partie la plus profonde de l'océan, la pression atteint 1 000 atm (108 Pa). De nombreux animaux sont capables de tolérer de brusques fluctuations de pression, surtout s’ils n’ont pas d’air libre dans leur corps. Sinon, une embolie gazeuse peut se développer. Hautes pressions, caractéristique de grandes profondeurs, en règle générale, inhibent les processus vitaux.

Le sol est la couche de substance située au-dessus des roches de la croûte terrestre. Le scientifique et naturaliste russe Vasily Vasilyevich Dokuchaev fut en 1870 le premier à considérer le sol comme un milieu dynamique plutôt qu'inerte. Il a prouvé que le sol change et se développe constamment et que des processus chimiques, physiques et biologiques se déroulent dans sa zone active. Le sol se forme grâce à une interaction complexe entre le climat, les plantes, les animaux et les micro-organismes. L'académicien soviétique Vasily Robertovich Williams, pédologue, a donné une autre définition du sol : il s'agit d'un horizon de terre meuble capable de produire des cultures végétales. La croissance des plantes dépend de la teneur en nutriments essentiels du sol et de sa structure.

La composition du sol comprend quatre composants structurels principaux : la base minérale (généralement 50 à 60 % de la composition totale du sol), la matière organique (jusqu'à 10 %), l'air (15 à 25 %) et l'eau (25 à 30 %). .

Squelette minéral du sol- Il s'agit d'un composant inorganique formé à partir de la roche mère à la suite de son altération.

Plus de 50 % de la composition minérale du sol est occupée par la silice SiO2, de 1 à 25 % par l'alumine Al2O3, de 1 à 10 % par les oxydes de fer Fe2O3, de 0,1 à 5 % par les oxydes de magnésium, potassium, phosphore et calcium. Les éléments minéraux qui forment la substance du squelette du sol varient en taille : des rochers et pierres aux grains de sable - particules d'un diamètre de 0,02 à 2 mm, limon - particules d'un diamètre de 0,002 à 0,02 mm et les plus petites particules d'argile. moins de 0,002 mm de diamètre. Leur rapport détermine structure mécanique du sol . C’est d’une grande importance pour l’agriculture. Les argiles et les loams, contenant des quantités à peu près égales d'argile et de sable, conviennent généralement à la croissance des plantes, car ils contiennent suffisamment de nutriments et sont capables de retenir l'humidité. Les sols sableux se drainent plus rapidement et perdent des nutriments en raison du lessivage, mais ils sont plus bénéfiques pour les récoltes précoces car leur surface sèche plus rapidement au printemps que les sols argileux, ce qui entraîne un meilleur réchauffement. À mesure que le sol devient plus rocheux, sa capacité à retenir l’eau diminue.

matière organique le sol est formé par la décomposition d'organismes morts, de leurs parties et excréments. Les résidus organiques qui ne sont pas complètement décomposés sont appelés litière, et le produit final de la décomposition - une substance amorphe dans laquelle il n'est plus possible de reconnaître la matière d'origine - est appelé humus. Grâce à ses propriétés physiques et chimiques, l'humus améliore la structure et l'aération du sol, et augmente la capacité de rétention de l'eau et des nutriments.

Parallèlement au processus d'humification, il est vital éléments importants traversez-les composés organiques en inorganiques, par exemple : azote - en ions ammonium NH4+, phosphore - en orthophosphathions H2PO4-, soufre - en sulfathions SO42-. Ce processus est appelé minéralisation.

L'air du sol, comme l'eau du sol, se trouve dans les pores entre les particules du sol. La porosité augmente des argiles aux loams et aux sables. Un échange gazeux libre se produit entre le sol et l’atmosphère, ce qui entraîne une composition gazeuse similaire dans les deux environnements. Habituellement, en raison de la respiration des organismes qui l'habitent, l'air du sol contient légèrement moins d'oxygène et plus de dioxyde de carbone que l'air atmosphérique. L'oxygène est nécessaire aux racines des plantes, aux animaux du sol et aux organismes décomposeurs qui décomposent la matière organique en composants inorganiques. Si le processus d’engorgement se produit, l’air du sol est remplacé par de l’eau et les conditions deviennent anaérobies. Le sol devient progressivement acide à mesure que les organismes anaérobies continuent de produire du dioxyde de carbone. Le sol, s'il n'est pas riche en bases, peut devenir extrêmement acide, ce qui, associé à l'épuisement des réserves d'oxygène, a un effet néfaste sur les micro-organismes du sol. Des conditions anaérobies prolongées entraînent la mort des plantes.

Les particules du sol retiennent autour d’elles une certaine quantité d’eau, ce qui détermine l’humidité du sol. Une partie de celle-ci, appelée eau gravitationnelle, peut s’infiltrer librement en profondeur dans le sol. Cela conduit au lessivage de divers minéraux du sol, dont l’azote. L'eau peut également être retenue autour des particules colloïdales individuelles sous la forme d'un film mince, résistant et cohésif. Cette eau est dite hygroscopique. Il est adsorbé à la surface des particules grâce aux liaisons hydrogène. Cette eau est la moins accessible aux racines des plantes et la dernière à être retenue dans les sols très secs. La quantité d'eau hygroscopique dépend de la teneur en particules colloïdales du sol, donc sols argileux il y en a beaucoup plus - environ 15 % de la masse du sol que dans les sols sableux - environ 0,5 %. À mesure que les couches d’eau s’accumulent autour des particules du sol, elles commencent par remplir les pores étroits entre ces particules, puis se propagent dans des pores de plus en plus larges. L'eau hygroscopique se transforme progressivement en eau capillaire, qui est retenue autour des particules de sol par les forces de tension superficielle. L’eau capillaire peut s’élever à travers des pores et des canaux étroits à partir du niveau de la nappe phréatique. Les plantes absorbent facilement l’eau capillaire, qui joue le rôle le plus important dans leur approvisionnement régulier en eau. Contrairement à l’humidité hygroscopique, cette eau s’évapore facilement. Les sols à texture fine, comme les argiles, retiennent plus d'eau capillaire que les sols à texture grossière, comme les sables.

L'eau est nécessaire à tous les organismes du sol. Il pénètre dans les cellules vivantes par osmose.

L'eau est également importante en tant que solvant pour les nutriments et les gaz absorbés de la solution aqueuse par les racines des plantes. Il participe à la destruction de la roche mère sous-jacente au sol et au processus de formation du sol.

Propriétés chimiques le sol dépend de la teneur en minéraux qui y sont présents sous forme d'ions dissous. Certains ions sont toxiques pour les plantes, d’autres sont vitaux. La concentration d'ions hydrogène dans le sol (acidité) pH>7, c'est-à-dire en moyenne proche d'une valeur neutre. La flore de ces sols est particulièrement riche en espèces. Les sols calcaires et salins ont un pH = 8...9 et les sols tourbeux jusqu'à 4. Une végétation spécifique se développe sur ces sols.

Le sol abrite de nombreuses espèces d'organismes végétaux et animaux qui influencent ses caractéristiques physico-chimiques : bactéries, algues, champignons ou protozoaires, vers et arthropodes. Leur biomasse en divers solségal (kg/ha) : bactéries 1000-7000, champignons microscopiques - 100-1000, algues 100-300, arthropodes - 1000, vers 350-1000.

Les processus de synthèse et de biosynthèse ont lieu dans le sol ; réactions chimiques transformations de substances associées à la vie des bactéries. En l'absence de groupes spécialisés de bactéries dans le sol, leur rôle est joué par les animaux du sol, qui transforment les gros résidus végétaux en particules microscopiques et mettent ainsi les substances organiques à la disposition des micro-organismes.

Les substances organiques sont produites par les plantes à partir de sels minéraux, d’énergie solaire et d’eau. Ainsi, le sol perd les minéraux que les plantes y ont puisés. Dans les forêts, certains éléments nutritifs retournent au sol lors de la chute des feuilles. Plantes cultivées Au fil du temps, beaucoup plus de nutriments sont retirés du sol qu’ils n’y sont restitués. Généralement, les pertes de nutriments sont compensées en ajoutant engrais minéraux, qui ne peut généralement pas être directement utilisé par les plantes et doit être transformé par des micro-organismes sous une forme biologiquement accessible. En l’absence de tels micro-organismes, le sol perd sa fertilité.

Les principaux processus biochimiques se déroulent dans la couche supérieure du sol jusqu'à 40 cm d'épaisseur, car elle abrite le plus grand nombre de micro-organismes. Certaines bactéries participent au cycle de transformation d’un seul élément, tandis que d’autres participent aux cycles de transformation de plusieurs éléments. Si les bactéries minéralisent la matière organique - décomposent la matière organique en composés inorganiques, alors les protozoaires détruisent les bactéries en excès. Vers de terre, les larves de coléoptères et les acariens ameublissent le sol et contribuent ainsi à son aération. De plus, ils traitent des substances organiques difficiles à décomposer.

Les facteurs abiotiques dans l'habitat des organismes vivants comprennent également facteurs de relief (topographie) . L’influence de la topographie est étroitement liée à d’autres facteurs abiotiques, car elle peut fortement influencer le climat local et le développement des sols.

Le principal facteur topographique est l’altitude au-dessus du niveau de la mer. Avec l'altitude, les températures moyennes diminuent, les différences de température quotidiennes augmentent, les précipitations, la vitesse du vent et l'intensité du rayonnement augmentent et diminuent. Pression atmosphérique et les concentrations de gaz. Tous ces facteurs influencent les plantes et les animaux, provoquant une zonation verticale.

chaînes de montagnes peuvent servir de barrières climatiques. Les montagnes servent également de barrière à la propagation et à la migration des organismes et peuvent jouer le rôle de facteur limitant dans les processus de spéciation.

Un autre facteur topographique est exposition en pente . Dans l'hémisphère nord, les pentes exposées au sud reçoivent plus de lumière solaire, de sorte que l'intensité lumineuse et la température y sont plus élevées que sur les fonds de vallées et les pentes exposées au nord. Dans l’hémisphère sud, la situation est inverse.

Un facteur important le soulagement est aussi raideur de la pente . Les pentes abruptes sont caractérisées par un drainage rapide et un lessivage du sol, de sorte que les sols ici sont minces et plus secs. Si la pente dépasse 35b, le sol et la végétation ne se forment généralement pas, mais un éboulis de matériaux meubles est créé.

Parmi les facteurs abiotiques attention particulière mérite feu ou feu . Actuellement, les écologistes sont arrivés à la conclusion sans équivoque que le feu doit être considéré comme l'un des facteurs abiotiques naturels, aux côtés des facteurs climatiques, édaphiques et autres.

Les incendies en tant que facteur environnemental sont divers types et laisse derrière elle diverses conséquences. Les feux de couronnes ou de forêt, c'est-à-dire très intenses et incontrôlables, détruisent toute la végétation et toute la matière organique du sol, alors que les conséquences des feux de sol sont complètement différentes. Les feux de cimes ont un effet limitant sur la plupart des organismes : la communauté biotique doit tout recommencer avec le peu qui reste, et de nombreuses années doivent s'écouler avant que le site redevienne productif. Les incendies de sol, au contraire, ont un effet sélectif : pour certains organismes, ils constituent un facteur plus limitant, pour d'autres, un facteur moins limitant et contribuent ainsi au développement d'organismes à haute tolérance aux incendies. De plus, de petits feux de sol complètent l’action des bactéries, décomposant les plantes mortes et accélérant la conversion des nutriments minéraux sous une forme adaptée à l’utilisation par les nouvelles générations de plantes.

Si des incendies au sol se produisent régulièrement toutes les quelques années, il reste peu de bois mort au sol, ce qui réduit le risque de feux de cime. Dans les forêts qui n'ont pas brûlé depuis plus de 60 ans, une telle quantité de déchets combustibles et de bois mort s'accumule que lorsqu'ils s'enflamment, un feu de cime est presque inévitable.

Les plantes ont développé des adaptations spécialisées au feu, tout comme elles l’ont fait pour d’autres facteurs abiotiques. En particulier, les bourgeons des céréales et des pins sont cachés du feu au fond de touffes de feuilles ou d'aiguilles. Dans les habitats brûlés périodiquement, ces espèces végétales en bénéficient car le feu favorise leur préservation en favorisant sélectivement leur épanouissement. Les espèces feuillues ne disposent pas de dispositifs de protection contre le feu ; celui-ci est destructeur pour elles.

Ainsi, les incendies maintiennent la stabilité de certains écosystèmes seulement. Pour les forêts tropicales décidues et humides, dont l'équilibre s'est formé sans l'influence du feu, même un incendie au sol peut causer de graves dégâts, détruisant l'horizon supérieur du sol, riche en humus, entraînant l'érosion et le lessivage des nutriments.

La question « brûler ou ne pas brûler » nous est inhabituelle. Les effets de la brûlure peuvent être très différents selon la durée et l’intensité. Par négligence, les gens provoquent souvent une augmentation de la fréquence des incendies de forêt. Il est donc nécessaire de lutter activement pour la sécurité incendie dans les forêts et les zones de loisirs. En aucun cas, une personne privée n'a le droit de provoquer intentionnellement ou accidentellement un incendie dans la nature. Il faut cependant savoir que l’utilisation du feu par des personnes spécialement formées fait partie d’une bonne gestion du territoire.

Pour les conditions abiotiques, toutes les lois considérées de l'influence des facteurs environnementaux sur les organismes vivants sont valables. La connaissance de ces lois permet de répondre à la question : pourquoi dans différentes régions les planètes ont formé des écosystèmes différents ? La raison principale réside dans les conditions abiotiques uniques de chaque région.

Les populations sont concentrées dans une certaine zone et ne peuvent pas être réparties partout avec la même densité car elles ont une tolérance limitée aux facteurs environnementaux. Par conséquent, chaque combinaison de facteurs abiotiques est caractérisée par ses propres types d'organismes vivants. De nombreuses variantes de combinaisons de facteurs abiotiques et d'espèces d'organismes vivants qui leur sont adaptées déterminent la diversité des écosystèmes de la planète.

1.2.6. Principaux facteurs biotiques.

Les aires de répartition et le nombre d'organismes de chaque espèce ne sont pas limités uniquement par les conditions extérieures. environnement inanimé, mais aussi leurs relations avec les organismes d'autres espèces. Le milieu de vie immédiat d'un organisme constitue son environnement biotique , et les facteurs de cet environnement sont appelés biotique . Les représentants de chaque espèce sont capables d'exister dans un environnement où les connexions avec d'autres organismes leur assurent des conditions de vie normales.

On distingue les formes suivantes de relations biotiques. Si nous désignons les résultats positifs des relations pour un organisme par un signe « + », les résultats négatifs par le signe « - » et l'absence de résultats par le signe « 0 », alors les types de relations trouvées dans la nature entre les organismes vivants peuvent être présenté sous forme de tableau. 1.

Cette classification schématique donne une idée générale de la diversité des relations biotiques. Considérons caractéristiques relations de différents types.

Concours est le type de relation le plus complet dans la nature, dans lequel deux populations ou deux individus s'influencent mutuellement dans la lutte pour les conditions nécessaires à la vie. négatif .

La concurrence peut être intraspécifique Et interspécifique . La compétition intraspécifique se produit entre individus d'une même espèce, la compétition interspécifique se produit entre individus d'espèces différentes. L'interaction compétitive peut concerner :

· espace vital,

· des aliments ou des nutriments,

· lieux d'abri et bien d'autres facteurs vitaux.

Les avantages en compétition sont obtenus par espèce différentes façons. Avec un accès égal à la ressource usage commun un type peut avoir un avantage sur un autre en raison de :

reproduction plus intensive

consommer plus de nourriture ou d'énergie solaire,

· capacité à mieux se protéger,

· s'adapter à une plus large gamme de températures, de niveaux de lumière ou de concentrations de certaines substances nocives.

La compétition interspécifique, quel que soit ce qui la sous-tend, peut conduire soit à l'établissement d'un équilibre entre deux espèces, soit au remplacement de la population d'une espèce par la population d'une autre, soit au fait qu'une espèce en déplacera une autre vers un autre endroit. ou le forcer à utiliser d’autres ressources. Déterminé que deux identiques dans environnemental et les besoins de l'espèce ne peuvent pas coexister en un seul endroit et, tôt ou tard, un concurrent supplante l'autre. C'est ce qu'on appelle le principe d'exclusion ou principe de Gause.

Les populations de certaines espèces d'organismes vivants évitent ou réduisent la concurrence en se déplaçant vers une autre région où les conditions sont acceptables pour elles, ou en se tournant vers des aliments plus inaccessibles ou plus difficiles à digérer, ou en modifiant le moment ou le lieu de production alimentaire. Par exemple, les faucons se nourrissent le jour, les hiboux la nuit ; les lions chassent les animaux plus gros et les léopards chassent les plus petits ; Les forêts tropicales se caractérisent par une stratification établie des animaux et des oiseaux en niveaux.

Du principe de Gause, il résulte que chaque espèce dans la nature occupe une certaine place unique. Elle est déterminée par la position de l'espèce dans l'espace, les fonctions qu'elle remplit dans la communauté et sa relation avec les conditions d'existence abiotiques. La place occupée par une espèce ou un organisme dans un écosystème est appelée niche écologique. Au sens figuré, si un habitat est comme l'adresse des organismes d'une espèce donnée, alors une niche écologique est un métier, le rôle d'un organisme dans son habitat.

Une espèce occupe sa niche écologique afin de remplir à sa manière la fonction qu’elle a conquise auprès des autres espèces, maîtrisant ainsi son habitat et en même temps le façonnant. La nature est très économique : même deux espèces occupant la même niche écologique ne peuvent exister de manière durable. En compétition, une espèce en supplantera une autre.

Une niche écologique en tant que lieu fonctionnel d'une espèce dans le système de vie ne peut pas rester vide longtemps - en témoigne la règle du remplissage obligatoire des niches écologiques : une niche écologique vide est toujours naturellement remplie. Une niche écologique comme lieu fonctionnel d'une espèce dans un écosystème permet à une forme capable de développer de nouvelles adaptations de remplir cette niche, mais cela demande parfois un temps considérable. Souvent, les niches écologiques vides qui semblent vides à un spécialiste ne sont qu'une tromperie. Par conséquent, une personne doit être extrêmement prudente dans ses conclusions sur la possibilité de combler ces niches par acclimatation (introduction). Acclimatation est un ensemble de mesures visant à introduire une espèce dans de nouveaux habitats, réalisées afin d'enrichir les communautés naturelles ou artificielles en organismes utiles à l'homme.

L'apogée de l'acclimatation s'est produite dans les années vingt et quarante du XXe siècle. Cependant, au fil du temps, il est devenu évident que soit les expériences d'acclimatation des espèces avaient échoué, soit, pire encore, elles avaient donné des résultats très négatifs - les espèces sont devenues nuisibles ou ont propagé des maladies dangereuses. Par exemple, chez une abeille d'Extrême-Orient acclimatée dans la partie européenne, des acariens ont été introduits, qui étaient les agents responsables de la varroatose, qui a détruit grand nombre familles d'abeilles. Il ne pouvait en être autrement : de nouvelles espèces placées dans un écosystème étranger avec une niche écologique réellement occupée ont remplacé celles qui effectuaient déjà un travail similaire. Les nouvelles espèces ne répondaient pas aux besoins de l’écosystème, n’avaient parfois pas d’ennemis et pouvaient donc se reproduire rapidement.

Exemple classique C'est l'introduction des lapins en Australie. En 1859, des lapins ont été amenés d’Angleterre en Australie pour la chasse sportive. Conditions naturelles s'est avéré favorable pour eux et les prédateurs locaux - les dingos - n'étaient pas dangereux, car ils ne couraient pas assez vite. En conséquence, les lapins se sont tellement multipliés qu’ils ont détruit la végétation des pâturages sur de vastes étendues. Dans certains cas, l'introduction d'un ennemi naturel d'un organisme nuisible exotique dans l'écosystème a permis de réussir dans la lutte contre ce dernier, mais tout n'est pas aussi simple qu'il y paraît à première vue. Un ennemi introduit ne se concentrera pas nécessairement sur l’extermination de ses proies habituelles. Par exemple, les renards, introduits en Australie pour tuer des lapins, ont trouvé en abondance des proies plus faciles - les marsupiaux locaux - sans causer beaucoup de problèmes à la victime prévue.

Les relations de compétition sont clairement observées non seulement au niveau interspécifique, mais également au niveau intraspécifique (population). À mesure que la population augmente, lorsque le nombre de ses individus approche de la saturation, des mécanismes de régulation physiologique interne entrent en jeu : la mortalité augmente, la fécondité diminue et des situations stressantes, combats. L’écologie des populations étudie ces questions.

Les relations concurrentielles sont l'un des mécanismes les plus importants pour la formation de la composition spécifique des communautés, la répartition spatiale des espèces de population et la régulation de leur nombre.

Puisque la structure de l’écosystème est dominée par les interactions alimentaires, le plus forme caractéristique l'interaction des espèces dans les chaînes trophiques est prédation , dans lequel un individu d'une espèce, appelé prédateur, se nourrit d'organismes (ou de parties d'organismes) d'une autre espèce, appelé proie, et le prédateur vit séparément de la proie. Dans de tels cas, les deux espèces seraient impliquées dans une relation prédateur-proie.

Les espèces de proies ont développé une gamme de mécanismes de défense pour éviter de devenir une proie facile pour un prédateur : capacité de courir ou de voler rapidement, excrétion substances chimiques avec une odeur qui repousse un prédateur ou même l'empoisonne, ayant une peau ou une carapace épaisse, une coloration protectrice ou la capacité de changer de couleur.

Les prédateurs ont également plusieurs façons de s'attaquer à leurs proies. Les carnivores, contrairement aux herbivores, sont généralement obligés de poursuivre et de dépasser leurs proies (comparez par exemple les éléphants herbivores, les hippopotames, les vaches avec les guépards carnivores, les panthères, etc.). Certains prédateurs sont obligés de courir rapidement, d'autres atteignent leur objectif en chassant en meute, tandis que d'autres attrapent principalement des individus malades, blessés et inférieurs. Une autre façon de se procurer de la nourriture animale est le chemin emprunté par l’homme : l’invention des engins de pêche et la domestication des animaux.

La vie des organismes dépend de nombreuses conditions : la température. éclairage, humidité, autres organismes. Sans environnement, les organismes vivants ne sont pas capables de respirer, de manger, de grandir, de se développer ou de donner naissance à une progéniture.

Facteurs environnementaux environnementaux

L'environnement est l'habitat d'organismes présentant un certain ensemble de conditions. Dans la nature, un organisme végétal ou animal est exposé à l’air, à la lumière, à l’eau, aux roches, aux champignons, aux bactéries et à d’autres plantes et animaux. Tous les composants répertoriés de l’environnement sont appelés facteurs environnementaux. La science de l'écologie étudie les relations entre les organismes et leur environnement.

L'influence des facteurs inanimés sur les plantes

Une carence ou un excès d'un facteur déprime l'organisme : il réduit le taux de croissance et le métabolisme, provoquant des écarts par rapport au développement normal. L’un des facteurs environnementaux les plus importants, notamment pour les plantes, est la lumière. Sa carence affecte négativement la photosynthèse. Les plantes cultivées avec une lumière insuffisante ont des pousses pâles, longues et instables. Sous une forte lumière et des températures de l'air élevées, les plantes peuvent subir des brûlures, entraînant la mort des tissus.

Lorsque la température de l'air et du sol baisse, la croissance des plantes ralentit ou s'arrête complètement, les feuilles se fanent et noircissent. Le manque d'humidité entraîne le flétrissement des plantes et son excès rend la respiration des racines difficile.

Les plantes ont développé des adaptations à la vie dans des conditions très difficiles. différentes significations facteurs environnementaux : de la lumière vive à l’obscurité, du gel à la chaleur, de l’abondance d’humidité à la sécheresse extrême.

Les plantes poussant à la lumière sont trapues, avec des pousses courtes et des feuilles en forme de rosette. Leurs feuilles sont souvent brillantes, ce qui contribue à réfléchir la lumière. Les pousses des plantes poussant dans l'obscurité sont allongées en hauteur.

Dans les déserts, où les températures sont élevées et l’humidité faible, les feuilles sont petites, voire absentes, ce qui empêche l’évaporation de l’eau. De nombreuses plantes du désert développent une pubescence blanche, qui aide à réfléchir la lumière du soleil et à protéger contre la surchauffe. Dans les climats froids, les plantes rampantes sont courantes. Leurs pousses avec bourgeons hivernent sous la neige et ne sont pas exposées aux basses températures. Chez les plantes résistantes au gel, les substances organiques s'accumulent dans les cellules, augmentant ainsi la concentration de sève cellulaire. Cela rend la plante plus résistante en hiver.

L'influence des facteurs inanimés sur les animaux

La vie des animaux dépend également de facteurs de nature inanimée. À des températures défavorables, la croissance et la puberté des animaux ralentissent. Les adaptations aux climats froids comprennent le duvet, les plumes et la laine chez les oiseaux et les mammifères. Les caractéristiques comportementales des animaux sont d'une grande importance dans la régulation de la température corporelle : mouvement actif vers des endroits où les températures sont plus favorables, création d'abris, changements d'activité à différents moments de l'année et de la journée. Pour survivre à des conditions hivernales défavorables, les ours, les gaufres et les hérissons hibernent. Aux heures les plus chaudes, de nombreux oiseaux se cachent à l’ombre, déploient leurs ailes et ouvrent le bec.

Les animaux qui vivent dans les déserts ont diverses adaptations pour faire face à l'air sec et haute température. La tortue éléphant stocke l'eau dans vessie. De nombreux rongeurs se contentent d'eau uniquement à cause de la pauvreté. Les insectes, pour échapper à la surchauffe, s'élèvent régulièrement dans les airs ou s'enfouissent dans le sable. Chez certains mammifères, l'eau est formée à partir de graisse stockée (chameaux, moutons à grosse queue, gerboises à grosse queue).

L'écologie est l'une des principales composantes de la biologie, qui étudie l'interaction de l'environnement avec les organismes. L'environnement comprend divers facteurs de la nature vivante et inanimée. Ils peuvent être physiques ou chimiques. Parmi les premiers figurent la température de l'air, la lumière solaire, l'eau, la structure du sol et l'épaisseur de sa couche. Les facteurs de nature inanimée comprennent également la composition du sol, de l'air et des substances solubles dans l'eau. En outre, il existe également des facteurs biologiques - des organismes qui vivent dans une telle zone. On a commencé à parler d'écologie dans les années 60 du siècle dernier ; elle est issue d'une discipline comme l'histoire naturelle, qui traitait de l'observation des organismes et de leur description. La suite de l’article décrira les différents phénomènes qui façonnent l’environnement. Découvrons également quels sont les facteurs de nature inanimée.

informations générales

Tout d’abord, déterminons pourquoi les organismes vivent dans certains endroits. Les naturalistes ont posé cette question en explorant le globe, lorsqu'ils ont dressé une liste de toutes les créatures vivantes. Puis deux ont été identifiés traits de caractère, qui ont été observés sur tout le territoire. La première est que dans chaque nouvelle zone, de nouvelles espèces sont identifiées qui n'avaient jamais été découvertes auparavant. Ils rejoignent la liste des inscrits officiellement. Deuxièmement, quel que soit le nombre croissant d’espèces, plusieurs types principaux d’organismes sont concentrés au même endroit. Les biomes sont donc de grandes communautés vivant sur terre. Chaque groupe a sa propre structure, dominée par la végétation. Mais pourquoi des groupes d’organismes similaires peuvent-ils être trouvés dans différentes parties du globe, même dans celles situées à de grandes distances les unes des autres ? Voyons cela.

Humain

En Europe et en Amérique, on pense que l'homme a été créé pour conquérir la nature. Mais aujourd’hui, il est devenu évident que l’homme fait partie intégrante de l’environnement, et non l’inverse. La société ne survivra donc que si la nature (plantes, bactéries, champignons et animaux) est vivante. La tâche principale de l'humanité est de préserver l'écosystème terrestre. Mais pour décider quoi ne pas faire, nous devons étudier les lois de l’interaction entre les organismes. Les facteurs de nature inanimée revêtent une importance particulière dans la vie humaine. Par exemple, l’importance de l’énergie solaire n’est un secret pour personne. Il assure l'apparition stable de nombreux processus dans les plantes, y compris celles cultivées. Ils sont cultivés par des humains qui se nourrissent eux-mêmes.

Facteurs écologiques de nature inanimée

Les zones à climat constant contiennent le même type de biome. Quels facteurs de nature inanimée existent ? Découvrons-le. La végétation est déterminée par le climat et l'apparence d'une communauté est déterminée par la végétation. Le facteur de la nature inanimée est le soleil. Près de l’équateur, les rayons tombent verticalement vers le sol. Ainsi plantes tropicales recevoir davantage de rayonnement ultraviolet. L'intensité des rayons qui tombent aux hautes latitudes de la Terre est plus faible qu'à proximité de l'équateur.

Soleil

Il convient de noter qu'en raison de l'inclinaison de l'axe de la Terre dans différentes régions changements de température de l’air. Sauf les tropiques. Le soleil est responsable de la température de l'environnement. Par exemple, en raison des rayons verticaux, les zones tropicales restent constamment chaudes. Dans de telles conditions, la croissance des plantes s’accélère. La diversité des espèces d'un territoire donné est influencée par les fluctuations de température.

Humidité

Les facteurs de nature inanimée sont interconnectés les uns aux autres. Ainsi, l’humidité dépend de la quantité de rayonnement ultraviolet reçu et de la température. Air chaud retient mieux la vapeur d’eau que le froid. Lors du refroidissement de l'air, 40 % de l'humidité se condense et tombe au sol sous forme de rosée, de neige ou de pluie. À l’équateur, les courants d’air chaud montent, s’affaiblissent puis se refroidissent. En conséquence, dans certaines zones situées près de l’équateur, les précipitations tombent en quantités énormes. Les exemples incluent le bassin amazonien, situé en Amérique du Sud, et le bassin du fleuve Congo en Afrique. En raison des fortes précipitations, des forêts tropicales existent ici. Dans les zones où les masses d'air se dissolvent simultanément vers le nord et le sud et où l'air, se refroidissant, retombe au sol, les déserts s'étendent. Plus au nord et au sud, aux latitudes des États-Unis, de l'Asie et de l'Europe, le temps change constamment - en raison de vents forts(parfois des tropiques, et parfois du côté polaire et froid).

Le sol

Le troisième facteur de nature inanimée est le sol. Cela a un effet important sur la répartition des organismes. Il est formé à partir d’un substrat rocheux détruit avec l’ajout de matière organique (plantes mortes). Si la quantité requise de minéraux manque, la plante se développera mal et risque de mourir. Le sol revêt une importance particulière dans les activités agricoles humaines. Comme vous le savez, les gens grandissent diverses cultures qui sont ensuite mangés. Si la composition du sol n'est pas satisfaisante, les plantes ne pourront donc pas en obtenir toutes les substances nécessaires. Et cela entraînera à son tour des pertes de récoltes.

Facteurs liés à la faune

Toute plante ne se développe pas séparément, mais en interaction avec d'autres représentants de l'environnement. Parmi eux se trouvent des champignons, des animaux, des plantes et même des bactéries. Le lien entre eux peut être très différent. Commençant par apporter des avantages mutuels et se terminant par un impact négatif sur un organisme particulier. La symbiose est un modèle d'interaction entre divers individus. Les gens appellent ce processus « cohabitation » de différents organismes. Les facteurs de nature inanimée sont d'une importance non négligeable dans ces relations.

Exemples