Organismi ja keskkonna vastasmõju mustrid. Organismide ja keskkonna vastastikuse mõju mustrid

Kirjeldus.

1. Organism ja elupaik
2. Inimeste tervis ja keskkonnaohutus
3. Toidu kvaliteet
4. Venemaa demograafilise olukorra keskkonnaaspektid
5. Inimene ja ruum
Järeldused ja tulemused
Bibliograafia

Väljavõte tööst.

Föderaalne haridusagentuur

Peterburi Riiklik Ülikool

teenindus ja majandus

NOVGORODI FILIAAL

"Matemaatika- ja loodusteaduste osakond"

TEST

Distsipliin "Ökoloogia"

Teema "Organismide ja keskkonna vaheliste suhete seaduspärasused"

Lõpetatud:

Eriala 58. rühma 1. kursuse üliõpilane 080109

Blinova Olga Ivanovna TÄISNIMI. õpilane

Plaadiraamatu number:___________

Kontrollitud:

____________________________

TÄISNIMI. õpetaja

Veliki Novgorod

2009

1. Organism ja elupaik…………………………..3
2. Inimeste tervis ja keskkonnaohutus….3
3. Toidu kvaliteet……………………………6

4) Venemaa demograafilise olukorra keskkonnaaspektid……………………………………………………….…6

5) Inimene ja ruum……………………………………………8

Järeldused ja tulemused………………………………………….10

Viited……………………………………….11

1. Organism ja elupaik

Üks peamisi järeldusi V.I. Vernadsky biosfääri kohta oli idee kõigi elusorganismide suhetest üksteise ja keskkonnaga. Evolutsiooni elementaarüksus – populatsioon – on dünaamilises tasakaalus teiste populatsioonide ja keskkonnaga. Selliseid dünaamilisi tasakaaluid nimetatakse populatsioonilaineteks. Mitte mingil juhul ei tohi inimene sekkuda looduslikesse populatsioonilainetesse (B. Commoneri 4. seadus – loodus teab kõige paremini). Populatsiooni suurus on selle bioloogilise potentsiaali ja keskkonnaresistentsuse vahelise dünaamilise tasakaalu tulemus. Kui keskkonna vastupanuvõime nõrgeneb, suureneb populatsioon plahvatuslikult.

Inimpopulatsioon, nagu iga teinegi, allub samadele seadustele. Kuid erinevalt teistest elusorganismidest on inimene järsult vähendanud keskkonna vastupanuvõimet, rikkudes praktiliselt looduslikku tasakaalu, ületades piiravate tegurite mõju. Nagu juba mainitud, võitis inimene konkurentsis teiste liikidega, õppides ohtralt toitu tootma, põldu niisutama ja oma eluasemeid parandama, samuti luues vahendeid patogeensete mikroobide vastu võitlemiseks ja seeläbi end looduslikust valikust välja lõigates. Tehnoloogia abil asus inimkond oma vajaduste rahuldamiseks loodusvarasid ekspluateerima, viies need peaaegu täieliku ammendumiseni, mis tõi kaasa tervete ökosüsteemide kadumise (näiteks planeedi metsade hävimine), s.t. suurel määral toetame oma olemasolu, ammendades ressursse ja hävitades teisi populatsioone.

Ent tootmist liigselt arendades inimene mitte ainult ei võitnud, vaid ka kaotanud, kuna ülalloetletud tegurid tema "võiduks" looduse üle tabasid inimkonda rängalt ja valusalt. Inimkonda ähvardav ökoloogiline oht, mis ohustab ennekõike tema tervist.

2. Inimeste tervis ja keskkonnaohutus

Tervis on täieliku füüsilise, vaimse ja sotsiaalse heaolu seisund, mitte ainult haiguste puudumine (WHO definitsioon – Maailma Terviseorganisatsioon).

Mõelgem üksikasjalikumalt, kuidas atmosfääri, hüdrosfääri ja pinnase saastumine mõjutab iga inimese, rahvaste ja kogu inimkonna tervist.

Õhusaaste. Inimeste tervisele kõige ohtlikumad on tuumarajatised, keemiatööstuse rajatised, nafta rafineerimine, metallurgia, torustikud ja transport. Suurtes linnades ei ole aga juhtivaks õhusaasteallikaks mitte tööstus, vaid mootorsõidukid. Autode heitgaasid sisaldavad mürgiseid süsinikmonooksiidi ja pliiühendeid, samuti tahma, süsivesinikke, lämmastikoksiide jne. (kokku üle 200 komponendi). Kuna kõik need heitmed on õhust raskemad ja kogunevad peamiselt maapinna lähedale, saavad lapsed, kellega nende vanemad mööda suuri kiirteid jalutavad, rohkem mürgitatud kui kaasas olevad täiskasvanud. Tulemuseks on hingamisteede haiguste järsk sagenemine tänapäeva lastel (isegi võrreldes eelmise põlvkonnaga).

Kiirteede ääres leviva õhu mürgitamisest muutuvad lehed kollaseks ja pudenevad puudelt. Põõsad, lehed ja rohi teede äärde koguvad märkimisväärses koguses raskmetalle, mistõttu ei ole neis kohtades lubatud seeni, marju, ravimtaimi, heina korjata, kuna sellise heinaga toidetud koduloomade liha ja piim sisaldavad mürkaineid, mis on ohtlikud. inimese tervis. Raskmetallid koonduvad mulda ja juurviljadesse, seentesse ja marjadesse, mis mitte ainult ei vähenda saaki, vaid kujutab endast ohtu ka tervisele.

Hüdrosfäär on mürgitatud tööstusliku reovee ärajuhtimisega. Need reostavad praegu üle kolmandiku maailma jõgede vooluhulgast. Lisaks naftale ja naftatoodetele, raskmetallidele, mürgistele pestitsiididele, dioksiinidele ja radioaktiivsetele jäätmetele on väga ohtlik termaalvee reostus, mille tagajärjel veekogud “surevad”. Kuumus on üks saastetüüp. Soe reovesi soojendab reservuaari, hapniku lahustuvus vees väheneb (mis on selles nii halvasti lahustuv), algab kalade hukkumine, veehoidla mudastumine suureneb järsult, mis viib lõpuks selle soostumiseni.

Venemaa keskkonnaametite sõnul kasvab kõrge veereostuse tasemega veekogude arv igal aastal, mitmete kahjulike ainete maksimaalset lubatud kontsentratsiooni (MPC) neis veehoidlates ületatakse 10 või enam korda (määratlus: MPC ja teisi keskkonnakvaliteedi kriteeriume käsitletakse teemas 3). Vene Föderatsiooni kõige saastatumad merealad on Aasovi-Musta mere vesikond, Kaspia põhjaosa, Läänemere Soome laht, Jaapani mere Peeter Suure laht, piirkonnas Barentsi meri. Novaja Zemlja saarestikust.

Kannatavad mitte ainult mered, vaid ka Venemaa suured ja väikesed jõed, paljudes neist on liigse reostuse tõttu ujumine ja kalapüük vastuvõetamatud.

aastal osutus Karabashi linnaks üks saastatumaid kohti Venemaal ja, nagu mõned keskkonnakaitsjad usuvad, kogu planeedil. Tšeljabinski piirkond, kus töötab vase- ja väävlitehas, mis juhib toorreovee kohalikku jõkke ja järve. Selles külas registreeriti riigi kõrgeim suremus tuhande elaniku kohta, mis on piirkonna keskkonnastandardite mitmekordse ületamise tagajärg.

Mageveeobjektid on ka joogivee allikad, mille kvaliteet on Venemaal viimase kümnendi jooksul katastroofiliselt langenud. Toorvett "kraanist" on nüüd võimatu üheski Vene Föderatsiooni asulas juua.

Keskkonnajulgeolek on seisund, kus üksikisiku, ühiskonna, looduse ja riigi elutähtsad huvid on kaitstud reaalsete ja potentsiaalsete ohtude eest, mida põhjustavad inimtekkelised või looduslikud keskkonnamõjud. Keskkonnaohutus on inimese kõige olulisem loomulik vajadus koos toidu, vee, riiete ja eluaseme vajadusega. Kogu inimelu on suunatud füüsiliste, vaimsete ja sotsiaalsete vajaduste rahuldamisele, sealhulgas keskkonnaohutuse tagamisele. Vene Föderatsiooni loodusvarade ministeerium töötas 1993. aastal välja programmi "Venemaa ökoloogiline julgeolek", Vene Föderatsiooni Julgeolekunõukogu arutas samal aastal Venemaa elanike tervisliku seisundi küsimust (sealhulgas seoses keskkonna olukord riigis).

Venemaa, nagu kogu planeet, on ökoloogilises kriisis, millele eelmise sajandi lõpus lisandusid üleminekuperioodi tõttu majandus- ja tehnoloogilised kriisid. Juba eelmise sajandi 70ndatel on teadlased korduvalt hoiatanud tehnogeense reostuse kahjuliku mõju eest inimeste tervisele. Selle sajandi alguses on poliitikutelt juba hakanud tulema hoiatusi inimtegevusest tingitud katastroofide võimalikkuse kohta. Selliste katastroofide võimalus tekib mõnel tööstusobjektil üle 60 aasta pidevalt töötanud seadmete kulumise tõttu (õnnetused miinides, kukkuvad lennukid ja helikopterid jne).

Samas toimuvad “vaikivad” katastroofid iga päev, kuna saasteheitel ja -heitel on salakaval omadus akumuleeruda, akumuleeruda biosfääri ning katastroof läheneb ilma plahvatuste ja tulistamiseta, märkamatult, kuid vältimatult. Samal ajal kannatab täiskasvanud elanikkond pliiheitest põhjustatud maksa-, neeru- ja kopsuhaiguste all; halva kvaliteediga vesi on seedesüsteemi ja erituselundite haiguste põhjuseks. Lapseea puude peamisteks põhjusteks ökoloogilistes piirkondades on hingamiselundite, kesknärvisüsteemi ja aju kahjustused.

Kõik eelnev viitab sellele, et Venemaa Föderatsioonis ohustab keskkonnaoht riigi genofondi ja takistab Venemaa väljumist sotsiaal-majanduslikust kriisist.

3. Toidu kvaliteet

Üks keskkonnajulgeoleku liike on toiduga kindlustatus, kuna see on üks peamisi riigi elanikkonna tervist määravaid tegureid. Olukord selles valdkonnas Vene Föderatsioonis halvenes oluliselt eelmise sajandi 90ndate alguses seoses madala kvaliteediga toidu kontrollimatute tarnetega välismaalt, kontrolli nõrgenemise tõttu toiduainete tootmise ja müügi üle. Kõik see tõi kaasa massilise toidumürgituse, eelkõige madala kvaliteediga alkohoolsete jookide.

Selle halvenemise üheks põhjuseks oli paljude kodumaiste ettevõtete halb tehniline varustus. Toidutööstus ja kaubandus (enamik tootmisvõimsusi selles valdkonnas pole uuendatud 30–50 aastat!), madal sanitaarkultuuri tase, madala kvaliteediga tooraine kasutamine, tootmiskontrolli puudumine, mis on tingitud laboriteenuste likvideerimisest selles tööstusharus.

Olukord hakkas tasapisi paranema 21. sajandi alguses. seoses toidu kvaliteedi range kontrolli kehtestamisega, arvukate "punktide" kaotamisega, millel puuduvad toidukaupade valmistamise ja kauplemise litsentsid, toiduainetööstuse tootmisruumide tehniline renoveerimine.

4. Venemaa demograafilise olukorra keskkonnaaspektid

Venemaa demograafiline olukord on tihedalt seotud keskkonnaohutusega. Elanike arvult on Venemaa Föderatsioon maailmas Hiina, India, USA, Indoneesia, Brasiilia ja Pakistani järel seitsmendal kohal. XXI sajandi alguseks. Venemaa jõudis ühe suurima rahvastikukaotuse (rahvastiku vähenemise) määraga. Selle põhjused on järgmised:

madal sündimus, ühelapselise pere massiline levik, mis ei taga rahvastiku taastootmist;

kõrge suremus, mille tase on üks Euroopa kõrgemaid (16,3 inimest tuhande elaniku kohta);

töövõimeliste meeste tohutud kaotused õnnetuste, mürgistuste ja vigastuste tõttu (2002. aasta andmetel umbes 30%), mis on suuresti tingitud alkoholismi kasvust ja alkohoolsete jookide madalast kvaliteedist;

perekriis, suur lahutuste määr;

märkimisväärsed sunnitud (sageli illegaalsed) rände mahud, sealhulgas keskkonnaga seotud põhjustel (keskkonnapagulaste probleem).

Nagu näha, ei peitu Venemaa demograafilise kriisi põhjused mitte ainult sotsiaalsfääris, vaid on paljuski keskkonnaalased. 2003. aasta alguses elas Venemaal 143,1 miljonit inimest. Rahvastikuteadlaste prognoosid valmistavad pettumust: aastaks 2010 on Venemaa Föderatsiooni rahvaarv ligikaudu 138-139 miljonit inimest ning Venemaa liigub rahvaarvu poolest maailmas seitsmendalt kohalt üheksandale. Pikaajalised prognoosid näitavad, et kui praegused trendid jätkuvad, siis 5-6 aastakümne pärast, 21. sajandi teisel poolel, väheneb Venemaa rahvaarv umbes poole võrra.

Venemaa negatiivsete demograafiliste suundumuste ületamiseks on vaja:

elanikkonna tervisliku seisundi parandamine, mis aitab vähendada ennetatavat suremust, eriti tööealiste meeste puhul;

sündimuse stimuleerimine ja perekonna tugevdamine elatustaseme tõstmise ja laste sünni materiaalsete soodustuste alusel;

teatud sotsiaalsete ja vaimsete ning moraalsete hoiakute kujunemine ühiskonnas.

2005. aastal toimus teatav demograafiline murdepunkt: sündimus kasvas võrreldes varasemate aastatega. Tõenäoliselt on see tingitud elanikkonna elatustaseme mõningasest stabiliseerumisest ja sotsiaalse optimismi avaldumisest. 2006. aastal vastu võetud presidendiprogramm on samuti suunatud Venemaa rahvastiku vähenemise olukorra korrigeerimisele, pakkudes nii riigis sündimuse stimuleerimist (emaline ja sotsiaalabi) kui ka suremuse vähendamist (toetus pensionäridele ja puuetega inimestele). Kui see programm teoks saab ning sündimuse kasvutrend jätkub ja tugevneb, siis ei pruugi kodu- ja välismaiste demograafide sünged prognoosid täituda.

5. Inimene ja ruum

Siiani oleme rääkinud inimese (enamasti negatiivsest) mõjust loodusele. Kuid on ilmne, et on ka vastupidine mõju: looduslikud tegurid (ja selles osas räägime kosmilistest teguritest) mõjutavad kahtlemata inimese füsioloogiat ja käitumist.

Mõned aastakümned tagasi ei tulnud peaaegu kunagi pähe seostada oma sooritust, enesetunnet ja emotsionaalset seisundit Päikese aktiivsuse, Kuu faaside, magnettormide ja muude kosmiliste nähtustega. Teerajajaks selles valdkonnas oli vene teadlane Aleksandr Leonidovitš Tšiževski, kes lõi heliobioloogia – bioloogiaharu, mis uurib Päikese mõju inimese füsioloogilistele ja käitumuslikele mehhanismidele. See, et Päike määrab suuresti taimede ja loomade toimimise, on inimestele teada juba iidsetest aegadest (taimedel õitsemine ja vilja kandmine, loomadel paaritumisajad jne). Kosmilistele kehadele omane rütm – Maa, Päikese, Kuu ja tähtede liikumine – on samuti elusorganismide lahutamatu omadus, kõigi elusolendite universaalne kvaliteet, universumi korralduse üldpõhimõte. See omadus avaldub kõigil bioloogilistel tasanditel: raku-, koe-, organismi-, ökosüsteemi- ja biosfääritasandil.

Elupaik- see on see osa loodusest, mis ümbritseb elusorganismi ja millega see vahetult suhtleb. Keskkonna komponendid ja omadused on mitmekesised ja muutlikud. Iga elusolend elab keerulises muutuvas maailmas, kohanedes sellega pidevalt ja reguleerides oma elutegevust vastavalt selle muutustele.

Organismide kohanemist oma keskkonnaga nimetatakse kohanemisteks. Kohanemisvõime on üldiselt elu üks peamisi omadusi, kuna see annab selle olemasolu võimaluse, organismide ellujäämis- ja paljunemisvõime. Kohandused ilmuvad sisse erinevad tasemed: rakkude biokeemiast ja üksikute organismide käitumisest kuni koosluste ja ökoloogiliste süsteemide ehituse ja toimimiseni. Kohanemised tekivad ja muutuvad liikide evolutsiooni käigus. Keskkonna eraldi omadusi või elemente, mis mõjutavad organisme, nimetatakse keskkonnateguriteks. Keskkonnategurid on mitmekesised. Need võivad olla elusolenditele vajalikud või vastupidi kahjulikud, soodustada või takistada ellujäämist ja paljunemist. Keskkonnateguritel on erinev toime olemus ja spetsiifilisus. Keskkonnategurid jagunevad abiootiliseks ja biootiliseks, inimtekkelisteks.

Faktorite toimekompleksis on võimalik välja tuua mõned mustrid, mis on organismide suhtes suuresti universaalsed (üldised). Need mustrid hõlmavad optimumi reeglit, tegurite koostoime reeglit, piiravate tegurite reeglit ja mõnda muud.

Optimaalne reegel. Selle reegli kohaselt on organismi või selle teatud arenguetapi jaoks teguri kõige soodsama (optimaalsema) väärtuse vahemik. Mida suurem on teguri toime kõrvalekalle optimaalsest, seda rohkem pärsib see tegur organismi elutegevust. Seda vahemikku nimetatakse rõhumise tsooniks. Faktori maksimaalne ja minimaalne talutav väärtus on kriitilised punktid, millest kaugemale ei ole organismi olemasolu enam võimalik.

Maksimaalne asustustihedus piirdub tavaliselt optimaalse tsooniga. Erinevate organismide jaoks optimaalsed tsoonid ei ole samad. Mida suurem on teguri kõikumiste amplituud, mille juures organism suudab püsida elujõulisena, seda suurem on tema stabiilsus, s.o. tolerantsus selle või teise teguri suhtes (lat. tolerants - kannatlikkus). Laia resistentsuse amplituudiga organismid kuuluvad euribiontide rühma (kreeka euri - lai, bios - elu). Nimetatakse organisme, mille kohanemisvõime teguritega on kitsas stenobionts(Kreeka stenos – kitsas). Oluline on rõhutada, et erinevate tegurite suhtes on optimaalsed tsoonid erinevad ja seetõttu näitavad organismid täielikult oma potentsiaalseid võimeid, kui need eksisteerivad kogu optimaalsete väärtustega tegurite spektri tingimustes.

Faktorite koosmõju reegel. Selle olemus seisneb selles, et mõned tegurid võivad teiste tegurite mõju suurendada või leevendada. Näiteks võib liigset soojust mõnevõrra leevendada madal õhuniiskus, taimede fotosünteesiks vajaliku valguse puudumist saab kompenseerida suurenenud süsihappegaasi sisaldusega õhus jne. Sellest aga ei järeldu, et tegureid saab omavahel vahetada. Need ei ole omavahel asendatavad.

Piiravate tegurite reegel. Selle reegli olemus seisneb selles, et defitsiidis või ülejäägis (kriitiliste punktide lähedal) olev tegur mõjutab organisme negatiivselt ja lisaks piirab teiste tegurite, sealhulgas optimaalsete tegurite tugevuse avaldumise võimalust. . Piiravad tegurid määravad tavaliselt liikide leviku piirid, nende levila. Organismide produktiivsus sõltub neist.

Inimene rikub oma tegevusega sageli peaaegu kõiki loetletud tegurite mustreid. See kehtib eriti piiravate tegurite kohta (elupaikade hävitamine, vee ja mineraalse toitumise häirimine jne).

Kõlab banaalselt, kuid kõige olulisem ja olulisem seaduspärasus süsteemis "keskkond-organism" on keskkonna ja organismi lahutamatu seos ja vastastikune mõju. Nii nagu organism kogeb keskkonna mõju (keskkonnategurite kompleksi toime), muutub ka keskkond elusorganismide mõjul. Oleme juba arutanud, et Maa välimus oleks hoopis teistsugune, kui planeedil ei oleks elu (atmosfääris poleks hapnikku, poleks sellist asja nagu muld jne). Me käsitleme neid küsimusi üksikasjalikumalt globaalse (biosfääri) ökoloogia tundides.

Ülaltoodud "keskkonna-organismi" süsteemi peamise seaduspärasuse sõnastas V. I. Vernadsky ja seda nimetati organismi ja selle elupaiga ühtsuse seaduseks:

Elu areneb pideva aine- ja infovahetuse tulemusena, mis põhineb energiavoolul keskkonna ja seda asustavate organismide totaalses ühtsuses. A.A. Gorelov. "Ökosüsteemide struktuur ja talitlus". Ökoloogia. 1998 - 117.

Vaatamata Vernadski keele mõningasele keerukusele on selle seaduspärasuse tähendus ilmne: keskkonna ja seda asustavate organismide (globaalses mastaabis - biosfääris) täielikus ühtsuses toimub pidev aine ja teabe vahetus, mis muudab elu võimalik.

Sellest tuleneb lihtne evolutsiooni-ökoloogiline printsiip: organismiliik võib eksisteerida nii kaua ja niivõrd, kuivõrd tema keskkond vastab geneetilistele võimalustele kohandada see liik tema kõikumiste ja muutustega. Oleme korduvalt rääkinud selle mustri avaldumisest, kui osutasime teatud keskkonnatingimustega spetsiifiliste kohanemiste kompleksile (vt kahte eelmist õppetundi).

Liigi mõju keskkonnale on oluline ökoloogiline seaduspärasus. Vernadski märkis, et selline mõju on evolutsiooniliselt suurenemas. See muster formuleeriti Vernadsky-Baueri maksimaalse biogeense energia (entroopia) seaduse kujul:

Iga bioloogiline süsteem, mis on liikuvas tasakaalus oma looduskeskkonnaga ja areneb evolutsiooniliselt, suurendab selle mõju keskkonnale. Surve keskkonnale kasvab seni, kuni seda piiravad rangelt välised tegurid: supersüsteemid või muud konkureerivad süsteemid.

Keskkonnategurite mõjus organismile märkisime peamise regulaarsusena võimaluse eristada teguri optimaalset ja pessimaalset (kriitilist) annust. Kuid sellisele mõistele nagu "optimaalne tegur" ei saa läheneda mehhanistlikust positsioonist, looduses on kõik palju keerulisem. See leidis väljenduse teguri mõju organismile mitmetähenduslikkuse seaduses: iga keskkonnategur mõjutab organismi funktsioone erinevalt; Mõne füsioloogilise protsessi optimaalne tegur võib teiste protsesside omast erineda. Seega ütleb iga taimefüsioloogia spetsialist teile, et fotosünteesi ja hingamise optimaalne temperatuur on paljudel juhtudel erinev.

Eelmises õppetükis keskkonnategurite koostoime kohta öeldut tuleb täiendada tegurite suhtelise kompenseerimise (vahetatavuse) ideega. Mõne keskkonnateguri puudumist saab kompenseerida mõne muu teguriga. Näiteks mõningast valgusepuudust saab kompenseerida taimede süsihappegaasi rohkusega. Selline hüvitamine on aga võimalik vaid teatud piirides. Ükskõik kui palju süsihappegaasi seal on, kuid täielikus pimeduses fotosüntees ikkagi ei toimi.

Liebigi kirjeldatud piiravate tegurite olemasolu kajastub Blackmani piiravate tegurite seaduses ja Shelfordi tolerantsiseaduses. Keskkonnategurid, millel on spetsiifilistes tingimustes pessimaalne tähendus, raskendavad (piiravad) liigi eksisteerimise võimalust antud tingimustes, vaatamata ja vaatamata muude üksiktegurite optimaalsele kombinatsioonile. Peamine erinevus Blackmani ja Shelfordi seaduste ning Liebigi reeglite vahel seisneb selles, et need teadlased on näidanud, et mitte ainult teguri puudumine (miinimum), vaid ka selle liig (maksimaalne) võib takistada (piirata) organismi arengut.

Ja lõpetuseks tahaksin välja tuua veel ühe keskkonnategurite kehale mõjumise seaduspärasuse, millel on suur praktiline tähtsus. Nagu ühes eelmises õppetükis märkisime, on MPC arvutamise teoreetiline alus piiravate tegurite kontseptsioon. Oluliseks probleemiks ei ole mitte ainult vajadus arvestada tegurite vastasmõju, vaid nende sünergistlikku (üksteist tugevdavat) toimet. On vaja kindlaks määrata kahjuliku toime läve mõiste, st alates sellest, millistest teguri annustest saab rääkida selle kahjulikust mõjust tervisele.

Sellega seoses tuleks meeles pidada järgmisi seaduspärasusi. Faasreaktsioonide reegel ("kasu-kahju") ütleb, et toksilise aine väikesed kontsentratsioonid mõjuvad kehale selle funktsioonide tugevdamise (stimulatsiooni) suunas. See on tekitanud väited teatud tegurite kasulikkuse kohta väikestes annustes (näiteks kiirgus). See on aga üsna vastuoluline väide. Seega juhib Nikolai Fedorovitš Reimers tähelepanu sellele, et bioloogiliste süsteemide tasakaalust välja viimine mürgiste ainete nõrkade annuste abil ei saa neile kasuks tulla. Näiteks teavad etoloogid, et viljakuse tõus võib olla signaal bioloogilisest hädast. Füsioloogidel on arusaam "kohanemise hinnast"; kui arvestada keha funktsioonide stimuleerimist väikeste toksiliste ainete annustega kohanemiseks toksiliste mõjudega, siis on vaja arvestada sellise kohanemise hinnaga: adaptiivsete mehhanismide kulumine, kiirenenud vananemine jne Gorelov A.A. "Looduskorraldus", M. 1999, C-76.

Samal ajal leiab faasireaktsiooni reegel oma rakendust meditsiinis, tegelikult põhinevad paljud medikamentoossed ravid erinevate ainete ja vahendite stimuleerival toimel. Seetõttu tuleks faasireaktsioonide seadust arvesse võtta ja kasutada ravis, kui muud optimaalsemat väljapääsu pole.

Samuti tuleb meeles pidada, et faasireaktsiooni reegel kehtib paljude, kuid mitte kõigi mürgiste ainete puhul. Näiteks tsüaniidi toimel, mis blokeerib hingamisahelaid ja viib peaaegu hetkelise surmani, on selliseid faase vaevalt võimalik eristada. Eriti vaieldav on väikeste kiirgusdooside soodne mõju ning vastavalt ka selle äratundmisest/mittetundmisest tulenevad lävi- ja mittelävekontseptsioonid. Radiobioloogid võitlevad endiselt surmani, kaitstes seda või teist kontseptsiooni.

Nii vaidlevad mõned teadlased väikeste kiirgusdooside soodsa mõju üle teatud funktsioonidele (näiteks 0,1–1,5 Gy kiiritamisel täheldati hiirte viljakuse tõusu). Sellest tulenevalt toetavad need teadlased läve kontseptsiooni: on võimalik määrata kiirguse kahjuliku mõju lävi. Teised teadlased on vastupidisel seisukohal ja juhivad tähelepanu, et igasugune, isegi ebaoluline täiendav kokkupuude taustaga põhjustab täiendavaid mutatsioone ja kantserogeneesi. Sellest tulenevalt tuletavad nad künnisevälise kontseptsiooni: künnist ei saa määrata ja igasugune täiendav (tausta) kokkupuude tuleks tunnistada kahjulikuks. Teatavaks raskuseks on asjaolu, et inimesed on geneetiliselt erineva kvaliteediga ja need annused, mis valdava enamuse jaoks võivad olla künnisest väiksemad, võivad üksikisikutele põhjustada erinevat mõju Stadnitsky GV, Rodionov AI ökoloogiale. C-76.

Reimers kirjutab, et vaidlused läve ja mitteläve mõiste pooldajate vahel on mõttetud, kuna kõik oleneb lähtetingimustest ja individuaalsetest reaktsioonidest. Rahustav statistika haigete ja tema lähedaste kohta ei lohuta. Sellega on raske mitte nõustuda, kuigi raske on eitada ka teatud (sh poliitilise) tähenduse olemasolu lävendi ja läveta mõistete vaidluses. Sellest keerulisest sotsiaalsest ja bioloogilisest probleemist räägime lähemalt ühes sotsiaalökoloogia erinumbris.

Muldade maismaa- ja veekeskkonna biootilised tegurid Elusorganismide bioloogiliselt aktiivsed ained Antropogeensed tegurid Organismide ja keskkonnategurite vastasmõju üldised mustrid Piirava teguri mõiste. Liebigi miinimumseadus Shelfordi seadus Antropogeensete tegurite mõju eripära organismile Organismide klassifikatsioon seoses keskkonnateguritega 1. Sulgheina steppide tingimused esindavad täiesti erinevaid abiootiliste tegurite režiime.

Kui see töö teile ei sobi, on lehe allosas nimekiri sarnastest töödest. Võite kasutada ka otsingunuppu

Loeng nr 7

1. Biootilised tegurid
   1. Mõiste, biootiliste tegurite tüübid.
   2. Maa- ja veekeskkonna biootilised tegurid, mullad
   3. Antropogeensed tegurid
2. Organismide ja keskkonnategurite vastastikuse mõju üldised mustrid
   1. Piirava teguri mõiste. Liebigi miinimumseadus, Shelfordi seadus

1. Biootilised tegurid

Kaudsed vastastikmõjud seisnevad selles, et mõned organismid on teiste suhtes keskkonda kujundavad ja esmatähtis on siin loomulikult fotosünteesivad taimed. Näiteks on hästi teada metsade lokaalne ja globaalne keskkonda kujundav funktsioon, sealhulgas nende roll mulla- ja põldude kaitses ning veekaitses. Otse metsa tingimustes tekib omapärane mikrokliima, mis sõltub puude morfoloogilistest iseärasustest ja võimaldab siin elada spetsiifilistel metsaloomadel, rohttaimedel, samblatel jm.. Sulekõrreliste steppide olud esindavad hoopis teistsuguseid olusid. abiootiliste tegurite režiimid. Veehoidlates ja ojades on taimed sellise olulise abiootilise keskkonnakomponendi nagu hapnik peamiseks allikaks.

Samal ajal on taimed teiste organismide otseseks elupaigaks. Näiteks puu kudedes (puidus, võsas, puukoores) areneb palju seeni, mille viljakehad (tintseened) on näha tüve pinnal; roht- ja puittaimede lehtede, viljade, varte sees elab palju putukaid ja muid selgrootuid ning puude õõnsused on paljude imetajate ja lindude tavapärane elupaik. Paljude salaja elavate loomaliikide jaoks on toitumiskoht kombineeritud elupaigaga.

Elusorganismide vastastikmõjud maismaa- ja veekeskkond

Elusorganismide (peamiselt loomade) vastastikmõju klassifitseeritakse nende vastastikuste reaktsioonide järgi.

On homotüüpseid (kreeka keelest. homod - identsed) reaktsioonid, st interaktsioonid sama liigi isendite ja isendirühmade vahel ning heterotüüpsed (kreeka keelest. heterod - erinevad, erinevad) - esindajatevahelised vastasmõjud erinevad tüübid. Loomade hulgas on liike, kes saavad toituda ainult ühte tüüpi toidust (monofaagid), enam-vähem piiratud hulgal toiduallikatest (kitsad või laiad oligofaagid) või paljudest liikidest, kasutades mitte ainult taimseid, vaid ka loomseid kudesid. (polüfaagid). Viimaste hulka kuuluvad näiteks paljud linnud, kes võivad süüa nii putukaid kui ka taimeseemneid, või selline tuntud liik nagu karu on oma olemuselt kiskja, kuid sööb meelsasti marju ja mett.

Loomade vahelise heterotüüpse vastasmõju kõige levinum tüüp on röövloom, st teatud liikide otsene jälitamine ja söömine teiste poolt, näiteks lindude poolt putukate, lihasööjate kiskjate poolt taimtoiduliste kabiloomade, suuremate väikeste kalade jne jälitamine. Kiskjad on laialt levinud. selgrootute seas - putukad, ämblikulaadsed, ussid jne.

Teised organismidevahelise vastasmõju vormid hõlmavad hästi tuntud taimede tolmeldamist loomade (putukate) poolt; foreesia, st. ühe liigi ülekandmine teisele (näiteks taimede seemned lindude ja imetajate poolt); kommensalism (kooslus), kui ühed organismid toituvad toidujäänustest või teiste eritistest, mille näiteks on hüäänid ja raisakotkad, kes õgivad lõvide toidujäänuseid; synoikiu (kooselu), näiteks mõne looma poolt teiste loomade elupaikade (urgude, pesade) kasutamine; neutralism, st ühisel territooriumil elavate erinevate liikide vastastikune sõltumatus.

Üks olulisi organismidevahelise interaktsiooni liike on konkurents, mida defineeritakse kui kahe liigi (või sama liigi isendi) soovi omada sama ressurssi. Seega eristatakse liigisisest ja liikidevahelist konkurentsi. Liikidevahelist konkurentsi käsitletakse lisaks ühe liigi soovina tõrjuda välja teine ​​liik (konkurent) antud elupaigast.

Tõelisi tõendeid konkurentsi kohta looduslikes (mitte eksperimentaalsetes) tingimustes on aga raske leida. Muidugi võivad kaks erinevat sama liigi isendit püüda üksteiselt lihatükke või muud toitu ära võtta, kuid sellised nähtused on seletatavad isendite endi erineva kvaliteediga, erineva kohanemisvõimega samade keskkonnateguritega. Igasugune organism on kohanenud mitte ühe teguri, vaid nende kompleksiga ning kahe erineva (isegi lähedase) liigi nõuded ei lange kokku. Seetõttu on üks neist kahest looduskeskkonnast välja tõrjutud mitte teise konkurentsipüüdluste tõttu, vaid lihtsalt seetõttu, et ta on muude teguritega halvemini kohanenud. liigid noorendikes.

Lehtpuud (haab, kask) on kasvult ees männist või kuusest, kuid seda ei saa pidada nendevaheliseks konkurentsiks: esimesed on lihtsalt paremini kohanenud raiesmike ja põlenud alade tingimustega kui teised. Pikaajaline töö lehtpuude "umbrohtude" hävitamiseks herbitsiidide ja arboritsiidide abil (roht- ja põõsaste hävitamiseks mõeldud keemilised preparaadid) reeglina okaspuude "võitu" ei viinud, kuna mitte ainult valguse tase, kuid ka paljud muud tegurid (nt biootilised ja abiootilised) ei vastanud nende nõuetele.

Kõiki neid asjaolusid peab inimene arvestama eluslooduse majandamisel, loomade ja taimede ekspluateerimisel ehk kalapüügil või sellise majandustegevusega nagu taimede kaitsmine põllumajanduses.

Mulla biootilised tegurid

Nagu eespool mainitud, on pinnas bioinertne keha. Elusorganismidel on selle tekke- ja toimimisprotsessides oluline roll. Nende hulka kuuluvad ennekõike rohelised taimed, mis eraldavad mullast toitaineid ja toovad need tagasi koos surevate kudedega.

Kuid mullatekke protsessides mängivad määravat rolli pinnases elavad elusorganismid (pedobiontid): mikroobid, selgrootud jne. Mikroorganismidel on juhtiv roll keemiliste ühendite muundumisel, keemiliste elementide migratsioonil ja taimede toitumisel. .

Surnud orgaanilise aine esmase hävitamise viivad läbi selgrootud (ussid, molluskid, putukad jne) seedeproduktide toitmise ja pinnasesse väljutamise protsessis. Fotosünteetiline süsiniku sidumine pinnases toimub mõnes mullatüübis mikroskoopiliste rohe- ja sinivetikate abil.

Pinnase mikroorganismid viivad läbi mineraalide peamise hävitamise ja põhjustavad orgaaniliste ja mineraalsete hapete, leeliste moodustumist, sekreteerivad nende poolt sünteesitud ensüüme, polüsahhariide, fenoolseid ühendeid.

Lämmastiku biogeokeemilise tsükli olulisim lüli on lämmastiku sidumine, mida viivad läbi lämmastikku siduvad bakterid. Teatavasti on mikroobide lämmastiku sidumise kogutoodang 160-170 miljonit tonni/aastas. Samuti tuleb mainida, et lämmastiku sidumine on reeglina sümbiootiline (koos taimedega), mida viivad läbi taimejuurtel paiknevad mügarbakterid.

Elusorganismide bioloogiliselt aktiivsed ained

Biootilist laadi keskkonnategurite hulka kuuluvad keemilised ühendid, mida elusorganismid aktiivselt toodavad. Need on eelkõige fütontsiidid, mis on valdavalt lenduvad ained, mille moodustavad organismid taimed ja mis tapavad mikroorganisme või pärsivad nende kasvu. Nende hulka kuuluvad glükosiidid, terpenoidid, fenoolid, tanniinid ja paljud teised ained. Näiteks 1 hektar lehtmetsa eraldab ööpäevas umbes 2 kg lenduvaid aineid, okaspuu - kuni 5 kg, kadakas - umbes 30 kg. Seetõttu on metsaökosüsteemide õhul kõige olulisem sanitaar- ja hügieeniline väärtus, mis tapab inimesele ohtlikke haigusi põhjustavaid mikroorganisme. Taime jaoks täidavad fütontsiidid kaitsefunktsiooni bakteriaalsete, seeninfektsioonide ja algloomade eest. Taimed on võimelised tootma kaitsvaid aineid vastuseks patogeensete seentega nakatumisele.

Mõnede taimede lenduvad ained võivad olla vahend teiste taimede väljatõrjumiseks. Taimede vastastikust mõju füsioloogiliselt aktiivsete ainete keskkonda vabastamise kaudu nimetatakse allelopaatiaks (kreeka keelest. allelon - vastastikku, paatos - kannatus).

Orgaanilisi aineid, mille moodustavad mikroorganismid ja millel on võime tappa mikroobe (või takistada nende kasvu), nimetatakse antibiootikumideks; tüüpiline näide on penitsilliin. Antibiootikumide hulka kuuluvad ka taime- ja loomarakkudes sisalduvad antibakteriaalsed ained.

Ohtlikke alkaloide, millel on toksiline ja psühhotroopne toime, leidub paljudes seentes, kõrgemad taimed. Tugevaim peavalu, võib inimese pikaajalisel rosmariinisoos viibimisel tekkida iiveldus kuni teadvusekaotuseni.

Selgroogsetel ja selgrootutel on võime toota ja eritada hirmutavaid, ligitõmbavaid, signaali andvaid ja tapvaid aineid. Nende hulgas on palju ämblikulaadseid (skorpion, karakurt, tarantel jne), roomajaid. Inimene kasutab meditsiinilistel eesmärkidel laialdaselt loomade ja taimede mürke.

Loomade ja taimede ühine evolutsioon on neis välja arendanud kõige keerulisemad info-keemilised suhted. Toome vaid ühe näite: paljud putukad eristavad oma toiduliike lõhna järgi, eriti kooremardikad lendavad vaid surevale puule, tundes selle ära lenduvate vaiguterpeenide koostise järgi.

Antropogeensed keskkonnategurid

Kogu teaduse ja tehnika arengu ajalugu on kombinatsioon sellest, kuidas inimene on oma eesmärkidel muutnud looduslikke keskkonnategureid ja loonud uusi, mida looduses varem ei eksisteerinud.

Ilma loomiseta on metallide sulatamine maakidest ja seadmete tootmine võimatu kõrged temperatuurid, rõhk, võimsad elektromagnetväljad. Põllumajanduskultuuride kõrge saagikuse saamine ja säilitamine eeldab väetiste tootmist ja keemilisi taimekaitsevahendeid kahjurite ja patogeenide vastu. Kaasaegne tervishoid on mõeldamatu ilma keemia- ja füsioteraapiata. Neid näiteid võib korrata.

Teaduse ja tehnika progressi saavutusi hakati kasutama poliitilistel ja majanduslikel eesmärkidel, mis väljendus ülimalt eriliste inimest ja tema vara mõjutavate keskkonnategurite loomises: tulirelvadest massilise füüsikalise, keemilise ja bioloogilise mõju vahenditeni. Sel juhul saame otseselt rääkida antropotroopsete (st inimkehale suunatud) ja eelkõige inimtekkeliste keskkonnareostust põhjustavate keskkonnategurite kogumusest.

Teisest küljest tekivad loodusvarade ekspluateerimise ja töötlemise käigus selliste sihipäraste tegurite kõrval paratamatult kõrvalkeemilised ühendid ja kõrge füüsikaliste tegurite tasemega tsoonid. Mõnel juhul võivad need protsessid olla spasmilise iseloomuga (õnnetuste ja katastroofide tingimustes), millel on rasked keskkonna- ja materiaalsed tagajärjed. Seega oli vaja luua viise ja vahendeid inimese kaitsmiseks ohtlike ja kahjulike tegurite eest, mis on nüüdseks realiseerunud ülalmainitud süsteemis - eluohutus.

Lihtsustatud kujul on antropogeensete keskkonnategurite soovituslik klassifikatsioon toodud joonisel fig. 1.

Riis. 1. Antropogeensete keskkonnategurite klassifikatsioon

2. Organismide ja keskkonnategurite vastastikuse mõju üldised mustrid

Igasugune keskkonnategur on dünaamiline, ajas ja ruumis muutuv.

Õige perioodilisusega soe aastaaeg asendub külmaga; Päeva jooksul täheldatakse suuremal või vähemal määral temperatuuri, valgustuse, niiskuse, tuule tugevuse jm kõikumisi.. Kõik need on loomulikud, keskkonnategurite kõikumised, kuid ka inimene on võimeline neid mõjutama. Antropogeense tegevuse mõju keskkonnale avaldub üldiselt keskkonnategurite režiimide (absoluutväärtuste ja dünaamika) muutumises, aga ka tegurite koostises, näiteks ksenobiootikumide sissetoomisel looduslikesse. süsteemid tootmise või erisündmuste ajal, nagu taimekaitse pestitsiididega või orgaaniliste ja mineraalväetiste kasutamine pinnases.

Iga elusorganism nõuab aga rangelt määratletud keskkonnategurite tasemeid, koguseid (doose) ja ka nende kõikumise teatud piire. Kui kõigi keskkonnategurite režiimid vastavad organismi pärilikult fikseeritud vajadustele (s.o tema genotüübile), siis on ta võimeline ellu jääma ja sünnitama elujõulisi järglasi. Ühte või teist tüüpi organismi nõuded ja vastupidavus keskkonnateguritele määravad geograafilise tsooni piirid, milles ta võib elada, st levila. Keskkonnategurid määravad ka konkreetse liigi arvukuse kõikumise amplituudi ajas ja ruumis, mis ei jää kunagi muutumatuks, vaid varieerub enam-vähem laialdaselt.

Piirava teguri seadus

Looduslikes tingimustes olev elusorganism puutub samaaegselt kokku mitte ühe, vaid paljude keskkonnateguritega, nii biootiliste kui abiootiliste, ning iga tegurit vajab organism teatud kogustes või annustes. Taimed vajavad märkimisväärses koguses niiskust, toitaineid (lämmastik, fosfor, kaalium), kuid muid aineid, nagu boor või molübdeen, on vaja tühises koguses. Sellegipoolest mõjutab ühegi aine (nii makro- kui ka mikroelemendi) puudumine või puudumine keha seisundit negatiivselt, isegi kui kõiki teisi on vajalikes kogustes. Üks põllumajanduskeemia rajajaid, saksa teadlane Justus Liebig (1803-1873), sõnastas taimede mineraalse toitumise teooria. Ta leidis, et taime areng või selle seisund ei sõltu mitte nendest keemilistest elementidest (või ainetest), see tähendab teguritest, mida mullas on piisavas koguses, vaid neist, millest ei piisa. Näiteks taimele piisav lämmastiku- või fosforisisaldus mullas ei suuda kompenseerida raua-, boori- või kaaliumipuudust. Kui mõnda (vähemalt ühte) mulla toitainet on vähem, kui antud taim vajab, areneb see ebanormaalselt, aeglaselt või on patoloogiliste kõrvalekalletega. Yu.Liebig sõnastas oma uurimistöö tulemused fundamentaalsenamiinimumi seadus.

Miinimumsisalduses olev aine kontrollib saagist, määrab selle suuruse ja stabiilsuse aja jooksul.

Loomulikult ei kehti miinimumseadus mitte ainult taimede, vaid ka kõigi elusorganismide, sealhulgas inimese kohta. Teatavasti tuleb mõnel juhul elementide puudust organismis kompenseerida nende kasutamisega mineraalvesi või vitamiine.

Mõned teadlased tuletavad täiendava tagajärje miinimumi seadusest, mille kohaselt on organism võimeline teatud määral asendama ühe puuduliku aine teisega ehk kompenseerima ühe teguri puudumist teise olemasoluga – funktsionaalselt. või füüsiliselt lähedal. Need võimalused on aga äärmiselt piiratud.

Teatavasti võib näiteks imikutele mõeldud emapiima asendada kunstlike segudega, kuid kunstlapsed, kes esimestel elutundidel ei saanud. ema piim põevad reeglina diateesi, mis väljendub kalduvuses nahalööbele, hingamisteede põletikule jne.

Liebigi seadus on üks ökoloogia põhiseadusi.

Kuid XX alguses sajandil näitas Ameerika teadlane Shelford, et aine (või mõni muu tegur), mida esineb mitte ainult minimaalses, vaid ka ülemäärases koguses, võrreldes keha nõutava tasemega, võib põhjustada kehale soovimatuid tagajärgi.

Näiteks organismi elavhõbeda (põhimõtteliselt kahjutu elemendi) sisalduse väike kõrvalekalle teatud normist viib tõsiste funktsionaalsete häireteni (tuntud "Minamata haigus"). Niiskuse puudumine mullas muudab selles olevad toitained taime jaoks kasutuks, liigniiskus toob aga kaasa sarnaseid tagajärgi põhjustel, näiteks juurte "lämbumine", mulla hapestumine ja anaeroobsete protsesside esinemine. Paljud mikroorganismid, sealhulgas bioloogilistes reoveepuhastites kasutatavad mikroorganismid, on väga tundlikud vabade vesinikioonide sisalduse piiride, st keskkonna happesuse (pH) suhtes.

Analüüsime, mis juhtub organismiga ühe või teise keskkonnateguri režiimi dünaamika tingimustes. Kui asetada katsekambrisse ükskõik milline loom või taim ja muuta selles õhutemperatuuri, siis muutub organismi seisund (kõik eluprotsessid). Sel juhul selgub selle faktori (Top) mõni parim (optimaalne) tase organismi jaoks. mille juures tema aktiivsus (A) on maksimaalne (joonis 2.). Aga kui teguri režiimid kalduvad ühel või teisel (suurema või väiksema) poole optimaalsest kõrvale, siis aktiivsus väheneb. Teatud maksimum- või miinimumväärtuse saavutamisel muutub tegur eluprotsessidega kokkusobimatuks. Kehas toimuvad muutused, mis põhjustavad selle surma. Need tasemed osutuvad seega surmavaks või surmavaks (Smolder ja Tyr).

Teoreetiliselt võib sarnaseid, kuigi mitte absoluutselt sarnaseid tulemusi saada katsetes muude tegurite muutumisega: õhuniiskus, erinevate soolade sisaldus vees, keskkonna happesus jne (vt joonis 2, b). Mida suurem on selle teguri kõikumiste amplituud, mille juures organism võib jääda elujõuliseks, seda suurem on selle stabiilsus, st tolerantsus ühe või teise teguri suhtes (alates lat. tolerantsus kannatlikkus).

Riis. 2. Keskkonnateguri mõju organismile

Seetõttu tõlgitakse sõna "tolerantne" kui stabiilset, tolerantset ja tolerantsust võib määratleda kui organismi võimet taluda keskkonnategurite kõrvalekaldeid väärtustest, mis on tema elutegevuse jaoks optimaalsed.

Kõigest ülaltoodust järeldubW. Shelfordi seadus, ehk nnsallivuse seadus.

Igal elusorganismil on teatud, evolutsiooniliselt päritud resistentsuse (taluvuse) ülemine ja alumine piir mis tahes keskkonnateguri suhtes.

Selles sõnastuses saab seadust illustreerida modifitseeritud kõveraga (joonis 2, b), kus piki horisontaaltelge on kantud muude erinevate tegurite, nii füüsikaliste kui ka keemiliste tegurite väärtused. Organismi jaoks ei ole oluline mitte ainult teguri muutumise ulatus, vaid ka teguri muutumise kiirus. Eksperimendid on teada, kui õhutemperatuuri järsu langusega +15 kuni -20 ° C surid mõnede liblikate röövikud ja aeglase, järkjärgulise jahutamisega suutsid nad pärast palju madalamaid temperatuure ellu naasta. Seadus on sõnastatud nii, et see kehtib iga keskkonnateguri kohta. Üldiselt on see tõsi. Kuid võimalikud on ka erandid, kui stabiilsuse ülemine või alumine piir ei pruugi olla olemas. Vaatleme allpool konkreetset näidet sellisest erandist.

Sallivusseadusel on aga teine ​​tõlgendus. Tolerantsuse seadust seostatakse ökoloogias laialt levinud ideedega piiravate tegurite kohta. Sellel mõistel pole ühest tõlgendust ja erinevad ökoloogid panevad sellele täiesti erineva tähenduse.

Näiteks arvatakse, et keskkonnategur mängib piirava teguri rolli, kui see puudub või on kriitilisest tasemest kõrgemal või madalamal (Dajo, 1975, lk 22); teine ​​tõlgendus on, et piirav tegur on see, mis seab raamistiku mis tahes protsessile, nähtusele või organismi olemasolule (Reimers, 1990, lk 544); sama mõistet kasutatakse seoses ressurssidega, mis piiravad rahvastiku kasvu ja võivad luua aluse konkurentsiks (Riklefs, 1979, lk 255). Odumi (1975, lk 145) järgi on piiravaks teguriks iga tingimus, mis läheneb taluvuse piiridele või ületab selle. Niisiis peetakse anaeroobsete organismide jaoks hapnikku piiravaks teguriks, vees oleva fütoplanktoni jaoks - fosforit jne.

Mida selle fraasiga tegelikult mõeldakse? Vastus sellele küsimusele on rakenduste seisukohast äärmiselt oluline ja on seotud keskkonnareostusega. Pöördume tagasi joonise fig. 2, a. Nagu näete, tähistab Tleti ja Tleti vaheline vahemik ellujäämise piire, mille järel saabub surm. Samas on organismi resistentsuse tegelik ulatus palju kitsam. Kui katses kaldutakse teguri režiim Toptist kõrvale, siis organismi eluline seisund (A) langeb ja faktori teatud ülemise või madalama väärtuse korral tekivad katseorganismis pöördumatud patoloogilised muutused. Keha läheb masendusse, pessimaalsesse olekusse. Isegi kui katkestate katse ja viite teguri optimaalseks, ei suuda keha oma seisundit (tervist) täielikult taastada, kuigi see ei tähenda, et ta kindlasti sureb. Sarnased olukorrad on meditsiinis hästi tuntud: kui inimesed puutuvad töökogemuse jooksul kokku kahjulike kemikaalide, müra, vibratsiooni jms, tekivad neil kutsehaigused. Seega, enne kui tegur avaldab organismile surmavat mõju, võib see piirata selle elutähtsat seisundit.

Iga ajas ja ruumis dünaamiline keskkonnategur (füüsikaline, keemiline, bioloogiline) võib olenevalt selle suurusest olla nii surmav kui ka piirav. See annab aluse sõnastada järgmine postulaat, millel on seaduse tähendus.

Iga keskkonnaelement võib toimida piirava keskkonnategurina, kui selle tase põhjustab organismis pöördumatuid patoloogilisi muutusi ja viib selle (organismi) pöördumatult pessimaalsesse seisundisse, millest organism ei ole võimeline väljuma isegi siis, kui organismi tase see tegur taastub optimaalseks.

See postulaat on otseselt seotud keskkonna sanitaarkaitsega ning õhus, pinnases, vees ja toiduainetes leiduvate keemiliste ühendite sanitaar- ja hügieenilise reguleerimisega.

Joonisel fig. 2 ja teguri väärtused, millest kõrgemal see muutub piiravaks, on tähistatud Tlim ja Tlim.

Tegelikult võib piirava teguri seadust käsitleda üldisema seaduse - tolerantsiseaduse - erijuhtumina ja sellele võib anda järgmise rakendatava sõnastuse.

Igal elusorganismil on mistahes keskkonnateguri suhtes resistentsuse ülemine ja alumine lävi (limiit), mille ületamisel põhjustab see tegur organismis pöördumatuid, püsivaid funktsionaalseid kõrvalekaldeid teatud organites ja füsioloogilistes (biokeemilistes) protsessides, ilma et see põhjustaks otseselt surma.

Vaadeldud ja joonistel 2 a, b illustreeritud seaduspärasused esindavad üldist teooriat. Kuid reaalses katses saadud andmed ei võimalda reeglina koostada selliseid ideaalsümmeetrilisi kõveraid: organismi elutähtsa seisundi tegelikud halvenemise kiirused, kui faktori tase kaldub ühes suunas optimaalsest kõrvale või teised pole samad.

Keha võib olla vastupidavam nt. madalad temperatuurid või muude tegurite tasemed, kuid need on kõrgetele vähem vastupidavad, nagu on näidatud joonisel fig. 3. Vastavalt sellele on tolerantsikõverate pessimaalsed osad enam-vähem "järsud". Seega võib soojust armastavate organismide puhul isegi kergel keskkonnatemperatuuri langusel olla nende seisundile kahjulikud (ja pöördumatud) tagajärjed, samas kui temperatuuri tõus annab aeglase, järkjärgulise mõju.

Eelöeldu kehtib mitte ainult keskkonnatemperatuuri, vaid ka muude tegurite kohta, nagu teatud kemikaalide sisaldus vees, rõhk, niiskus jne. Liiatigi, mis arenevad koos transformatsiooniga (paljud kahepaiksed, lülijalgsed), taluvus samade suhtes. tegurid ontogeneesi erinevatel etappidel võivad olla erinevad.

Kõigis sellistes olukordades räägime eelkõige looduslikest teguritest, st nendest, mille dünaamika ajas ja ruumis määras evolutsiooni, valiku ja kohanemise arengu.

Antropogeensete tegurite mõju eripära organismile

Mõned sihipärase tegevuse inimtekkelised tegurid (vt klassifikatsiooni joonisel 1) on mõeldud organismi vastupanuvõime ületamiseks, selle ellujäämise või kohanemise arengu välistamiseks.

Need on näiteks taimekahjurite või umbrohtude hävitamiseks kasutatavad pestitsiidid (mürgised kemikaalid), antibiootikumid, sünteetilised mürgid koduseks kasutamiseks – sünantroopsete putukate ja näriliste vastu võitlemiseks. Selliste ainete eripära seisneb selles, et need ei olnud evolutsiooni ja loodusliku valiku tegurid: neid lihtsalt ei eksisteerinud keskkonnas või oli nende tase märkamatu. Organismidel polnud vajadust nendega seoses adaptiivseid reaktsioone arendada.

Viimane kehtib ka mittesuunatud (kõrval)mõjude abiootiliste tegurite kohta. Seega lähevad tootmistingimustes müra, vibratsiooni, temperatuuri jms tasemed kaugelt üle keha taluvuse piiri, kuid antud juhul on need tegurid ökoloogiliselt olulised vaid siis, kui nende parameetrid ületavad keha vastupidavuse ülempiiri, s.t. tegurid muutuvad piiravaks või surmavaks.

Sama tuleks öelda ka keskkonnakaitse põhiteema kohta – õhku, vette, pinnasesse hajuvad saasteained. Puudumine, näiteks SO2 või õhus leiduv asbestitolm ei avalda organismile kahjulikku mõju. Ja nende olemasolu võib põhjustada Negatiivsed tagajärjed. Seetõttu on näidatud joonisel fig. 2, b, keskkonnategurite kehale (edaspidi räägime ainult inimkehast) mõju üldise skeemi saab esitada erineval kujul (joonis 2, c).

Saasteaine kontsentratsioon keskkonnas (C) on kantud piki horisontaaltelge ning selle aine puudumine (C = 0) on organismile optimaalne ning tema elutegevuse optimum asub y-teljel. Vaatame, mis võib juhtuda, kui see aine keskkonda ilmub. Olenevalt organismi individuaalsetest omadustest (morfoloogilised, füsioloogilised) võib isegi väike kahjulik aine (C\u003e 0) olemasolu põhjustada elutegevuse langust, kuigi pöördumatuid muutusi organismis ei toimu. Seega kogevad paljude suurte tööstuskeskuste elanikud teatud saasteainete esinemisel õhus või vees teatavat ebamugavust ja võib-olla halba enesetunnet. On selge, et nende ainete sisalduse suurenedes (C>>0) inimeste seisund halveneb, s.t väheneb elutegevus. Kuid samal ajal võib saasteaine kontsentratsioon jõuda sellise väärtuseni, mille juures võivad kehas tekkida pöördumatud patoloogilised muutused, mida saab avastada kaasaegse meditsiini meetoditega. See tähendab, et organismil on teatud resistentsuse (taluvuse) lävi teatud aine suhtes; tegurit, mille tase ületab selle läve, võib pidada ökoloogia seisukohalt piiravaks.

Nende kõrvalekalletega normaalsest eluseisundist (optimaalsest) võib keha elada pikki aastaid, kuid seda ei saa enam pidada terveks. Tuletage meelde tuntud kontseptsiooni Kutsehaigus". Joonisel 2 on vastav punkt tähistatud kahe sümboliga: ökoloogia keeles kui C lim ja toksikoloogia keeles - nagu C aastast (lävikontsentratsioon).

Aine kontsentratsiooni edasine suurenemine keskkonnas võib põhjustada surma (C aastat vana ).

Seega, kui objektiivsete asjaolude tõttu on ebareaalne tagada teatud lisandite nullsisaldus, tuleks nende kontsentratsioonid piirduda väärtustega, mis ei ületa C. aastast loomkatsetes või muudes katsetes katseliselt kindlaks tehtud. Seega on ainesisalduse kehtestatud läviväärtusel maksimaalne lubatud kontsentratsioon (MAC). On selge, et seoses C eksperimentaalselt kindlaks tehtud väärtusega aastast maksimaalne lubatud kontsentratsioon aktsepteeritakse teatud "marginaaliga", st see on tavaliselt madalam kui C alates .

Seda küsimust käsitletakse põhjalikumalt loengus “Antropogeense keskkonnamõju määramine”. Siin oli kõiki neid selgitusi vaja vaid selleks, et demonstreerida seost ökoloogia ja keskkonna sanitaarkaitse vahel. Nagu näeme, põhineb viimane piirava teguri ökoloogilisel seadusel.

Piirava teguri seadus on ka eluohutuse meetmete kogumi aluseks. Eespool käsitletud inimtekkelised keskkonnategurid on ohtlikud, kuna nende režiimid ja tasemed väljuvad inimkeha taluvuse piiridest ja muutuvad piiravaks.

Kõigest eelnevast tuleneb esimene keskkonnakaitse reegel, mis on väljendatud ökoloogia keeles.

Kaitsta keskkonda tähendab keskkonnategurite koostise ja režiimide tagamist elusorganismi (eeskätt inimese) päriliku taluvuse piires, s.o. hallata seda nii, et ükski tegur ei piiraks seda.

Organismide klassifikatsioon seoses keskkonnateguritega

Nõuded faktorite kõikumise amplituudile (tolerantsipiir) on erinevate organismide puhul erinevad: mõnel on need piirid laiemad, teisel kitsamad. Näiteks karpkala saab elada ainult sees mage vesi, ja tuntud harilik tikknukk talub mõningast soolsust. Taimed võivad olla hügrofiilne (nõudlik vett), mesofiilsed (eelistab mõõdukat niiskust), kserofiilne (kuiva armastav). Kask kasvab hästi nii suhteliselt kuival kui parasniiskel pinnasel, kuusk aga mõõdukat voolavat niiskust. Seega on igal liigil teatud taluvuspiirid erinevate keskkonnategurite suhtes, mis määravad tema leviku, arvukuse ja arvukuse muutumise ajas ja ruumis.

Joonisel 3 on näidatud tolerantsi piirid mitmesugused: ühel neist liikidest on laiad stabiilsuspiirid - eurütermiline (kreeka keelest evry lai, erinev) ja ta võib elada suurte temperatuurimuutuste amplituudi tingimustes ( II ); ülejäänud kahel - stenotermiline (kreeka keelest stenos - kitsas) on palju kitsamad stabiilsuspiirid, üks neist on suhteliselt madalate temperatuuride vahemikus ja teine ​​- suhteliselt kõrge temperatuur. Siiski vaade I , kohandatud madalatele temperatuuridele, on krüofiilne (kreeka keelest krios - külm) ja III - termofiilne. Nagu näeme, on eurütermilised liigid võimelised aktiivsust arendama ja säilitama teguri suurte kõikumiste korral, stenotermilised aga vähendavad oma aktiivsust isegi väikeste kõrvalekallete korral optimaalsest.

Riis. 3. Organismide resistentsuse (taluvuse) piirid keskkonnategurite suhtes temperatuuri näitel ja organismide resistentsuse klassifikatsioon

Sarnased mustrid kehtivad ka muude tegurite kohta. Näiteks oleme juba maininud hügrofiile ja kserofiile. Soolade sisalduse osas elupaigas eristatakse eurihaale ja stenohaale (kreeka keelest hals - sool), valgustuse osas - eurüfoote ja stenofotosid, keskkonna happesuse osas - eurioonilisi ja stenoioonilisi liike.

On täiesti selge, et ka organismide vastupanuvõimel saasteainete suhtes on piirid: mõned taimed või loomad on õhus või vees leiduvatele lisanditele vastupidavamad kui teised.

Kasutades meile juba tuttavaid termineid, hinnates organismide kohanemisvõimet elamiseks laia ja kitsa amplituudiga tegurite muutumise tingimustes, saame rääkida liikidest, mis võivad elada erinevates elupaikades (eurütoopilised) ja neist, kelle levikut piirab kitsas nõudlikkus keskkonnategurite suhtes (stenotoopne).

Muutuvate keskkonnateguritega pideva kohanemise tingimustes kujunevad evolutsiooni ja loodusliku valiku protsessis organismidel välja pärilikult fikseeritud tunnused, mis tagavad normaalse elu erinevates keskkonnatingimustes, nn. kohandused . Isikud, kes on mingil põhjusel kaotanud võime kohaneda keskkonnategurite režiimide muutustega, on määratud väljasuremisele.

Kohanemise kõige tüüpilisemad näited on morfoloogilised kohanemised, näiteks kohanemine veeloomade kiireks ujumiseks, kaktuste ja muude sukulentide kõrge temperatuuri ja niiskusepuuduse tingimustes ellujäämiseks.

Käitumuslikud (otoloogilised) kohanemised avalduvad näiteks lindude hooajalistes rändes, mõne looma talveunes jne.

Igasugune keskkonnategur on dünaamiline, ajas ja ruumis muutuv.

Õige perioodilisusega soe aastaaeg asendub külmaga; Päeva jooksul täheldatakse suuremal või vähemal määral temperatuuri, valgustuse, niiskuse, tuule tugevuse jm kõikumisi.. Kõik need on loomulikud, keskkonnategurite kõikumised, kuid ka inimene on võimeline neid mõjutama. Antropogeense tegevuse mõju keskkonnale avaldub üldiselt keskkonnategurite režiimide (absoluutväärtuste ja dünaamika) muutumises, aga ka tegurite koostises, näiteks ksenobiootikumide sissetoomisel looduslikesse. süsteemid tootmise või erisündmuste ajal, nagu taimekaitse pestitsiididega või orgaaniliste ja mineraalväetiste kasutamine pinnases.

Iga elusorganism nõuab aga rangelt määratletud keskkonnategurite tasemeid, koguseid (doose) ja ka nende kõikumise teatud piire. Kui kõigi keskkonnategurite režiimid vastavad organismi pärilikult fikseeritud vajadustele (s.o tema genotüübile), siis on ta võimeline ellu jääma ja sünnitama elujõulisi järglasi. Ühte või teist tüüpi organismi nõuded ja vastupidavus keskkonnateguritele määravad geograafilise tsooni piirid, milles ta võib elada, st levila. Keskkonnategurid määravad ka konkreetse liigi arvukuse kõikumise amplituudi ajas ja ruumis, mis ei jää kunagi muutumatuks, vaid varieerub enam-vähem laialdaselt.

Piirava teguri seadus

Looduslikes tingimustes olev elusorganism puutub samaaegselt kokku mitte ühe, vaid paljude keskkonnateguritega, nii biootiliste kui abiootiliste, ning iga tegurit vajab organism teatud kogustes või annustes. Taimed vajavad märkimisväärses koguses niiskust, toitaineid (lämmastik, fosfor, kaalium), kuid muid aineid, nagu boor või molübdeen, on vaja tühises koguses. Sellegipoolest mõjutab ühegi aine (nii makro- kui ka mikroelemendi) puudumine või puudumine keha seisundit negatiivselt, isegi kui kõiki teisi on vajalikes kogustes. Üks põllumajanduskeemia rajajaid, saksa teadlane Justus Liebig (1803-1873), sõnastas taimede mineraalse toitumise teooria. Ta leidis, et taime areng või selle seisund ei sõltu mitte nendest keemilistest elementidest (või ainetest), see tähendab teguritest, mida mullas on piisavas koguses, vaid neist, millest ei piisa. Näiteks taimele piisav lämmastiku- või fosforisisaldus mullas ei suuda kompenseerida raua-, boori- või kaaliumipuudust. Kui mõnda (vähemalt ühte) mulla toitainet on vähem, kui antud taim vajab, areneb see ebanormaalselt, aeglaselt või on patoloogiliste kõrvalekalletega. Yu.Liebig sõnastas oma uurimistöö tulemused fundamentaalsena miinimumi seadus.