بناءتشمل البيئة الحيوية الكلاسيكية ما يلي:

• علم البيئة (بيئة الكائنات الحية الفردية) ،

• علم البيئة (بيئة السكان والأنواع) ،

• علم الأمراض (بيئة مجتمعات الكائنات الحية).

في علم البيئة هناك أيضا:

• بيئة المجموعات المنهجية المختلفة (بيئة الفطريات والنباتات والثدييات، وما إلى ذلك)،
• البيئات المعيشية (الأرض، التربة، البحر، الخ)،
• البيئة التطورية (العلاقة بين تطور الأنواع والظروف البيئية المصاحبة لها)،
• عدد من المجالات التطبيقية (الطبية، البيئة الزراعية، العلوم البيئية والاقتصادية).

بيئة المعيشة - إنها جزء من الطبيعة التي تعيش فيها الكائنات الحية:

• ماء،
• هواء،
• التربة،
• كائن حي.

بيئة المعيشة المائية.

الماء هو البيئة الأساسية للكائنات الحية، حيث نشأت الحياة فيه. معظم الكائنات الحية غير قادرة على الحياة النشطة دون دخول الماء إلى الجسم أو على الأقلدون الحفاظ على نسبة معينة من السوائل داخل الجسم. البيئة الداخليةمن الواضح أن الكائن الحي الذي تحدث فيه العمليات الفسيولوجية الرئيسية لا يزال يحتفظ بسمات البيئة التي حدث فيها تطور الكائنات الحية الأولى. وبالتالي، فإن محتوى الملح في دم الإنسان (الذي يتم الحفاظ عليه عند مستوى ثابت نسبيًا) قريب من نظيره الموجود في مياه المحيط. تحدد خصائص البيئة المائية والمحيطية إلى حد كبير التطور الكيميائي والفيزيائي لجميع أشكال الحياة. بيت سمة مميزة البيئة المائية هي استقرارها النسبي (نطاق التقلبات الموسمية أو اليومية في درجات الحرارة في البيئة المائية أقل بكثير مما هي عليه في البيئة البرية والهواء). التضاريس السفلية، والاختلافات في الظروف على أعماق مختلفة، ووجود الشعاب المرجانية، وما إلى ذلك تخلق مجموعة متنوعة من الظروف في البيئة المائية.

مميزات البيئة المائية تنبع من الفيزيائية والكيميائيةملكيات ماء. وبالتالي فإن الكثافة العالية واللزوجة للمياه لها أهمية بيئية كبيرة. الجاذبية النوعية للماء مماثلة لتلك الموجودة في جسم الكائنات الحية. كثافة الماء أعلى بحوالي 1000 مرة من كثافة الهواء. لذلك، تواجه الكائنات المائية (خاصة التي تتحرك بنشاط). قوة عظيمةالمقاومة الهيدروديناميكية. ولهذا السبب، ذهب تطور العديد من مجموعات الحيوانات المائية في اتجاه تطوير أشكال الجسم وأنواع الحركة التي قللت من مقاومة الجسم، مما أدى إلى انخفاض تكاليف الطاقة للسباحة. وبالتالي، تم العثور على شكل جسم مبسط في ممثلي مجموعات مختلفة من الكائنات الحية التي تعيش في الماء - الدلافين (الثدييات)، والأسماك العظمية والغضروفية.

تعد الكثافة العالية للمياه أيضًا السبب وراء انتشار الاهتزازات الميكانيكية جيدًا في البيئة المائية. وكان هذا مهمًا في تطور الأعضاء الحسية والتوجه المكاني والتواصل بين سكان الأحياء المائية. إن سرعة الصوت في البيئة المائية، وهي أكبر بأربع مرات من الهواء، تحدد التردد الأعلى لإشارات تحديد الموقع بالصدى.

بسبب كثافة عاليةفي البيئة المائية، يُحرم سكانها من الاتصال الإلزامي بالركيزة، التي تتميز بالأشكال الأرضية وترتبط بقوى الجاذبية. لذلك، هناك مجموعة كاملة من الكائنات المائية (كل من النباتات والحيوانات) الموجودة دون اتصال إلزامي بالقاع أو الركيزة الأخرى "العائمة" في عمود الماء. فتحت الموصلية الكهربائية إمكانية التكوين التطوري لأعضاء الحواس الكهربائية والدفاع والهجوم.

البيئة الأرضية الجوية حياة تتميزتشكيلة واسعة الظروف المعيشية والمنافذ البيئية والكائنات الحية التي تعيش فيها. ومن المهم أن نلاحظ أن الكائنات الحية تلعب دورا أساسيا في تشكيل ظروف بيئة الحياة الأرضية والهواء، وقبل كل شيء تكوين الغازأَجواء. تقريبا كل الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي للأرض هو من أصل حيوي.

الخصائص الرئيسيةبيئة الهواء الأرضي هي تغييرات كبيرة في السعة العوامل البيئية، عدم تجانس البيئة، عمل قوى الجاذبية، كثافة قليلةهواء. مجموعة معقدة من العوامل الفيزيائية والجغرافية والمناخية المميزة لنوع معين المنطقة الطبيعية، يؤدي إلى التكوين التطوري للتكيف المورفولوجي للكائنات الحية في هذه الظروف، وتنوع أشكال الحياة.

ويتميز الهواء الجوي بالرطوبة المنخفضة والمتغيرة. هذا الظرف محدود إلى حد كبير (محدود) من إمكانيات إتقان بيئة الهواء الأرضي، كما وجه أيضًا تطور استقلاب الماء والملح وبنية أعضاء الجهاز التنفسي.

التربة كيف أن البيئة المعيشية هي نتيجة لنشاط الكائنات الحية. أدت الكائنات الحية التي سكنت البيئة الجوية الأرضية إلى ظهور التربة كموطن فريد من نوعه. التربة هينظام معقد بما في ذلك الطور الصلب (الجزيئات المعدنية) والسائل (رطوبة التربة) والغازي. وتحدد العلاقة بين هذه المراحل الثلاث خصائص التربة كبيئة معيشية. مهمميزة التربة هي أيضا وجود كمية معينة من المواد العضوية. يتشكل نتيجة موت الكائنات الحية ويكون جزءًا من فضلاتها (إفرازاتها).

تحدد ظروف موطن التربة خصائص التربة مثل التهوية (أي تشبع الهواء)، والرطوبة (وجود الرطوبة)، والقدرة الحرارية والنظام الحراري (التغيرات في درجات الحرارة اليومية والموسمية والسنوية). يعتبر النظام الحراري أكثر تحفظًا مقارنة ببيئة الهواء الأرضي، خاصة في الأعماق الكبيرة. بشكل عام، تتمتع التربة بظروف معيشية مستقرة إلى حد ما. تعتبر الاختلافات الرأسية أيضًا من سمات خصائص التربة الأخرى، على سبيل المثال، يعتمد اختراق الضوء على العمق.

تحتل بيئة التربة موقف وسيطبين البيئات المائية والبيئية الجوية. يمكن أن تؤوي التربة كائنات حية تتنفس في الماء وفي الهواء. يكون التدرج الرأسي لاختراق الضوء في التربة أكثر وضوحًا منه في الماء. توجد الكائنات الحية الدقيقة في جميع أنحاء التربة، والنباتات (في المقام الأول أنظمة الجذر) ترتبط بآفاق خارجية. تتميز كائنات التربة بأعضاء وأنواع محددة من الحركة (أطراف مختبئة في الثدييات؛ القدرة على تغيير سمك الجسم؛ وجود كبسولات رأس متخصصة في بعض الأنواع)؛ أشكال الجسم؛ أغطية متينة ومرنة؛ تصغير حجم العيون واختفاء التصبغات. بين سكان التربة، يتم تطوير Saprophagy على نطاق واسع - أكل جثث الحيوانات الأخرى، وبقايا المتعفنة، وما إلى ذلك.

العوامل البيئية - عناصر البيئة التي تؤثر على الكائنات الحية، والتي تتفاعل معها الكائنات الحية بتفاعلات تكيفية.

بطبيعتها تتميز:

- العوامل غير العضوية أو اللاأحيائية: درجة الحرارة، الضوء، الماء، الهواء، الرياح، الملوحة وكثافة البيئة، الإشعاعات المؤينة؛

- العوامل الحيويةالمرتبطة بالعيش معًا، والتأثير المتبادل للحيوانات والنباتات على بعضها البعض؛

- العوامل البشرية- التأثير البشري، النشاط البشري على الطبيعة؛ ومن حيث نطاق وعالمية تأثيرها، فإنها تقترب من القوى الجيولوجية.

كل عامل من العوامل البيئية لا يمكن الاستغناء عنه. وبالتالي لا يمكن تعويض نقص الحرارة بكثرة الضوء، ولا يمكن استبدال العناصر المعدنية اللازمة لتغذية النبات بالماء.

من صنع الإنسان عوامل يرتبط بالنشاط البشري الذي تحت تأثيره تتغير البيئة وتتشكل. يمتد النشاط البشري عمليا إلى المحيط الحيوي بأكمله: التعدين، وتنمية الموارد المائية، وتطوير الطيران والملاحة الفضائية تؤثر على حالة المحيط الحيوي. ونتيجة لذلك، تحدث عمليات مدمرة في المحيط الحيوي، والتي تشمل تلوث المياه، و"تأثير الاحتباس الحراري" المرتبط بزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، والأضرار التي لحقت بطبقة الأوزون، " أمطار حمضية" إلخ.

الكائنات الحية يتكيف(التكيف) مع تأثير عوامل معينة في عملية الانتقاء الطبيعي. يتم تحديد قدراتهم على التكيف معيار رد الفعلفيما يتعلق بكل عامل من العوامل، سواء العاملة باستمرار أو المتقلبة في قيمها. على سبيل المثال، يكون طول ساعات النهار في منطقة معينة ثابتًا، لكن درجة الحرارة والرطوبة يمكن أن تتقلب ضمن حدود واسعة إلى حد ما.

تتميز العوامل البيئية بكثافة العمل والقيمة المثلى ( الأمثل) ، القيم القصوى والدنيا التي يمكن من خلالها حياة كائن معين. تختلف هذه المعلمات بالنسبة لممثلي الأنواع المختلفة.

الانحراف عن المستوى الأمثل لأي عامل، على سبيل المثال، انخفاض في كمية الطعام، يمكن أن يضيق حدود التحملالطيور أو الثدييات فيما يتعلق بانخفاض درجة حرارة الهواء.

يسمى العامل الذي تكون قيمته حاليًا ضمن حدود التحمل أو تتجاوزها الحد.

تسمى شدة تأثير العوامل البيئية المختلفة على السكان ككل بالقاعدة المثلى ويتم وصفها بيانياً. يُظهر المحور الإحداثي حجم السكان اعتمادًا على جرعة عامل معين (محور الإحداثي السيني). يتم تحديد الجرعات المثلى للعامل وجرعات العامل التي يحدث عندها تثبيط النشاط الحيوي لكائن معين. على الرسم البياني هذا يتوافق مع خمسة المناطق : المنطقة المثلى، على يمينها ويسارها المناطق المتشائمة (من حدود المنطقة المثلى إلى الحد الأقصى أو الأدنى) والمناطق القاتلة (تقع بعد الحد الأقصى والأدنى)، حيث يكون حجم السكان 0. شدة العامل الأكثر ملاءمة لنشاط الحياة يسمى الأمثل أو الأمثل. تسمى الحدود التي يستحيل بعدها وجود الكائن الحي الحدود الدنيا والعليا للتحمل .

يوربيونتس -

الكائنات الحية التي تعيش فيها ظروف مختلفةالبيئة (تحمل مجموعة واسعة من تقلبات العوامل).

ستينوبيونت -

الكائنات الحية التي تتطلب شروط وجود محددة بدقة (نطاق ضيق من تقلبات العوامل).

مع تأثير معقد عوامل مختلفةعلى الكائنات الحية الحد(العامل الذي يحد من تطور الكائنات الحية) هو العامل الذي يكون في نقص أو زيادة. يساعد ما يسمى بـ "برميل Liebig" في تمثيل هذا الوضع مجازيًا. تخيل برميلًا تكون فيه الشرائح الخشبية على الجانبين ذات ارتفاعات مختلفة. من الواضح أنه بغض النظر عن ارتفاع الشرائح الأخرى، يمكنك صب كمية من الماء في البرميل بالضبط مثل طول الشرائح الأقصر.

قانون الأمثل والحد الأدنى والحد الأقصى.

ينص هذا القانون على أنه لا يمكن الحصول على أعلى عائد إلا من خلال وجود متوسط، أي الأمثل، لعامل الحياة النباتية.

ويتجلى تأثير هذا القانون بوضوح عند زراعة النباتات على الخلفيات دعم مختلفأي عامل من عوامل الحياة، على سبيل المثال الماء والحرارة، ثاني أكسيد الكربونأو أي دولة أخرى. وفي جميع الأحوال كلما زاد مقدار العامل من الحد الأدنى إلى الظروف المثلىسوف يتحسن نمو النبات وتزداد الغلة. مع زيادة أخرى في كمية العامل، سيبدأ العائد في الانخفاض حتى يصل إلى ما يقرب من الصفر عند الحد الأقصى للكميةعامل الحياة النباتية

إن نمو النباتات المزروعة لا يتأثر بعامل واحد من عوامل الحياة، بل بمزيج من عوامل الحياة والظروف البيئية. وقد وجد أنه بتغيير عامل واحد فقط من عوامل الحياة، دون التأثير بشكل مباشر على العوامل الأخرى، فإن الزيادة في المحصول تتلاشى تدريجيا، ثم تتوقف تماما عن نفس الجرعات الإضافية للعامل. والسبب في ذلك هو التأثير المحدود لعوامل الحياة الأخرى، حيث أن قانون الحد الأدنى، أو العوامل المحددة، يدخل حيز التنفيذ - يعتمد إنتاج المحاصيل الزراعية على عامل الحياة، وهو عند الحد الأدنى النسبي.

قانون الحد الأدنى، أو مصانع محدوده، ويرتبط أيضًا بفسيولوجيا النبات، حيث تم تفسيره على النحو التالي؛ العامل الذي يكون في حده الأدنى النسبي يحد من تأثير جميع عوامل الحياة الأخرى. كان من المفترض أن عوامل الحياة تعمل على النباتات بمعزل عن بعضها البعض. ومع ذلك، هذا لا يحدث في الطبيعة. لقد أثبتت العديد من التجارب والممارسات أن النشاط الحيوي للنباتات المزروعة يعتمد حقًا على عوامل الحياة التي تكون عند الحد الأدنى النسبي، ولكن في في بعض الحالاتيمكن التخفيف إلى حد ما من نقص بعض عوامل الحياة من خلال توفير عوامل الحياة الأخرى بشكل جيد. على سبيل المثال، إذا كان ثاني أكسيد الكربون هو العامل المحدد لعملية التمثيل الضوئي، فيمكن إزالة هذا القيد بعدة طرق: أولاً، عن طريق زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي المحيط بالنباتات؛ ثانيًا، من خلال خلق درجة حرارة محيطة مثالية. سيؤدي هذا الأخير إلى زيادة انتشار جزيئات ثاني أكسيد الكربون من البيئة إلى المساحات بين الخلايا في الورقة، أي إلى إمداد أفضل لثاني أكسيد الكربون إلى البلاستيدات الخضراء.
إن تعقيد العلاقات بين عوامل الحياة فيما بينها، وكذلك بينها وبين النباتات، لا يسمح بفهم مبسط لعمل قانون الحد الأدنى، أو العوامل المقيدة.

في ظروف الإنتاج، من الضروري معرفة عوامل الحياة الموجودة في الحد الأدنى الأول والثاني واللاحق، وإزالة تأثيرها المحدود باستخدام التقنيات الزراعية وغيرها.

ليس فقط عوامل الحياة يمكن أن تحد من العائد، ولكن أيضا ظروف غير مواتيةالبيئات: التربة والنباتية والزراعية، على سبيل المثال، حموضة التربة، وتلوثها. وينبغي اتخاذ التدابير اللازمة للحد من تأثيرها السلبي على نباتات المحاصيل.

الإيقاعات البيولوجية.

تحدث العديد من العمليات البيولوجية في الطبيعة بشكل إيقاعي، أي. تتناوب حالات الجسم المختلفة مع دورية واضحة إلى حد ما. ل عوامل خارجيةتشمل - التغيرات في الإضاءة (الفترة الضوئية)، ودرجة الحرارة (الفترة الحرارية)، حقل مغناطيسي، شدة الإشعاع الكوني. يعتمد نمو وإزهار النباتات على التفاعل فيما بينها الإيقاعات البيولوجيةوالتغيرات في العوامل البيئية. تحدد هذه العوامل نفسها توقيت هجرة الطيور، وتساقط الحيوانات، وما إلى ذلك.

الفترة الضوئية

– العامل الذي يحدد طول ساعات النهار ويؤثر بدوره على ظهور العوامل البيئية الأخرى. يعد طول ساعات النهار إشارة لتغير الفصول بالنسبة للعديد من الكائنات الحية. في كثير من الأحيان، يتأثر الجسم بمجموعة من العوامل، وإذا كان أي منها مقيدًا، فإن تأثير الفترة الضوئية يقل أو لا يظهر على الإطلاق. في درجات الحرارة المنخفضةعلى سبيل المثال، النباتات لا تتفتح.

المهام الموضوعية

أ1. تميل الكائنات الحية إلى التكيف

1) لعدة عوامل بيئية أهمها

2) إلى عامل واحد هو الأكثر أهمية للجسم

3) لمجموعة كاملة من العوامل البيئية

4) بشكل رئيسي إلى العوامل الحيوية

أ2. يسمى العامل المحدد

1) تقليل معدل بقاء النوع

2) الأقرب إلى الأمثل

3) مع مجموعة واسعة من القيم

4) أي من صنع الإنسان

أ3. قد يكون العامل المحدد لسمك السلمون المرقط

1) سرعة تدفق المياه

2) زيادة في درجة حرارة الماء

3) المنحدرات في الدفق

4) الأمطار الطويلة

A4. شقائق النعمان البحرية وسرطان البحر الناسك في علاقة

1) المفترسة

3) محايدة

4) التكافلية

أ5. الأمثل البيولوجي هو عمل إيجابي.

1) العوامل الحيوية

2) العوامل اللاأحيائية

3) جميع أنواع العوامل

4) العوامل البشرية

أ6. ويمكن اعتبار القدرة على التكيف الأكثر أهمية للثدييات مع الحياة في الظروف البيئية المتغيرة

1) التنظيم الذاتي

2) الرسوم المتحركة المعلقة

3) حماية النسل

4) الخصوبة العالية

أ7. العامل المسبب للتغيرات الموسمية في الحياة البرية هو

1) الضغط الجوي

2) طول اليوم

3) رطوبة الهواء

4) درجة حرارة الهواء

أ8. يشمل العامل البشري

1) التنافس بين نوعين على الأرض

4) قطف التوت

أ9. تأثير العوامل نسبيا قيم ثابتةمُعرض ل

1) الحصان المنزلي

3) الدودة الشريطية البقرية

4) شخص

أ10. لديه قاعدة رد فعل أوسع فيما يتعلق بتقلبات درجات الحرارة الموسمية

1) ضفدع البركة

2) ذبابة القمص

4) القمح

في 1. وتشمل العوامل الحيوية

1) البقايا العضوية للنباتات والحيوانات في التربة

2) كمية الأكسجين في الغلاف الجوي

3) التكافل والسكن والافتراس

4) الفترة الضوئية

5) تغير الفصول

6) حجم السكان

يشير الموئل إلى المساحة التي تستخدمها الكائنات الحية للوجود. وبالتالي، يرتبط الموضوع مباشرة بمسألة نشاط حياة أي مخلوق. هناك أربعة أنواع من الموائل، بالإضافة إلى ذلك، هناك عوامل مختلفة تعمل على تحويل التأثيرات الخارجية، لذا يجب أخذها في الاعتبار أيضًا.

تعريف

إذن ما هو موطن الحيوانات؟ ظهر التعريف في القرن التاسع عشر - في أعمال عالم وظائف الأعضاء الروسي سيتشينوف. يتفاعل كل كائن حي باستمرار مع الظواهر المحيطة به، والتي تقرر تسميتها بالبيئة. دورها ذو طبيعة مزدوجة. من ناحية، كل شيء العمليات الحيويةترتبط الكائنات الحية بها بشكل مباشر - فهذه هي الطريقة التي تحصل بها الحيوانات على الغذاء، فهي تتأثر بالمناخ، ومن ناحية أخرى، فإن وجودها ليس أقل تأثيرًا على البيئة، حيث يحددها إلى حد كبير. تحافظ النباتات على توازن الأكسجين وتظلل التربة، بينما تجعلها الحيوانات أكثر مرونة. تقريبا أي تغيير يحدث بسبب الكائنات الحية. يحتاج الموطن إلى دراسة شاملة من قبل أي شخص يريد أن يكون لديه فهم لعلم الأحياء. ومن المهم أيضًا معرفة أن بعض المخلوقات يمكن أن تعيش فيها ظروف مختلفة. تولد البرمائيات في بيئة مائية، وغالباً ما تقضي الشتاء وتتغذى على الأرض. غالبًا ما تتطلب الخنافس المحمولة جواً التربة أو الماء للتكاثر.

ماء

البيئة المائية هي مجمل جميع المحيطات والبحار والأنهار الجليدية والمياه القارية لكوكبنا، ما يسمى بالغلاف المائي، بالإضافة إلى ذلك، في بعض الأحيان تشمل أيضًا ثلوج القطب الجنوبي والسوائل الجوية وتلك الموجودة في الكائنات الحية. وتحتل أكثر من سبعين بالمائة من السطح ويتواجد الجزء الأكبر منه في المحيطات والبحار. الماء جزء لا يتجزأ من المحيط الحيوي، ليس فقط من الخزانات، ولكن أيضًا من الهواء والتربة. كل كائن حي يحتاج إليها من أجل البقاء. علاوة على ذلك، فإن الماء هو الذي يميز الأرض عن الكواكب المجاورة. وبالإضافة إلى ذلك، لعبت دورا رئيسيا في تطور الحياة. يتراكم العضوية و المواد غير العضويةينقل الحرارة ويشكل المناخ ويوجد في كل من الحيوانات و زرع الخلايا. وهذا هو السبب في أن البيئة المائية هي واحدة من أهمها.

هواء

يلعب خليط الغازات الذي يشكل الغلاف الجوي للأرض دور حيويلجميع الكائنات الحية. يوجه موطن الهواء التطور، حيث يشكل الأكسجين عملية استقلاب عالية، والتي تحدد بنية أعضاء الجهاز التنفسي ونظام استقلاب الماء والملح. الكثافة والتركيب والرطوبة - كل هذا له آثار خطيرة على الكوكب. تشكل الأكسجين قبل ملياري سنة أثناء النشاط البركاني، وبعد ذلك زادت حصته في الهواء بشكل مطرد. البيئة الحديثةويتميز السكن البشري بمحتوى هذا العنصر بنسبة 21٪. وجزء مهم منها أيضًا هو طبقة الأوزون، التي تمنع الأشعة فوق البنفسجية من الوصول إلى سطح الأرض. وبدون ذلك، يمكن تدمير الحياة على هذا الكوكب. الآن أصبح الموطن البشري الآمن مهددًا - حيث يتم تدمير طبقة الأوزون بسبب العمليات البيئية السلبية. وهذا يؤدي إلى الحاجة إلى السلوك الواعي والاختيار المستمر لأفضل الحلول ليس فقط للناس، ولكن أيضًا للأرض.

التربة

تعيش العديد من الكائنات الحية في الأرض. وتستخدم النباتات أيضًا الموطن الذي يوفر الغذاء لمعظم الكائنات الحية على الكوكب. من المستحيل أن نحدد بشكل لا لبس فيه ما إذا كانت التربة عبارة عن تكوين غير حي، ولهذا السبب يطلق عليها اسم الجسم الحيوي. وفقا للتعريف، هذه مادة تتم معالجتها خلال حياة الكائنات الحية. يتكون موطن التربة من مادة صلبة بما في ذلك جزيئات الرمل والطين والطمي. مكون سائل غازي - هذا هواء. المعيشة - هذه هي الكائنات التي تعيش فيها، جميع أنواع الكائنات الحية الدقيقة، اللافقاريات، البكتيريا، الفطريات، الحشرات. كل هكتار من الأرض موطن لخمسة أطنان من هذه الأشكال. موطن التربة متوسط ​​بين الهواء المائي والأرضي، وبالتالي فإن الكائنات الحية التي تعيش فيها غالبا ما يكون لها نوع مشترك من التنفس. يمكنك مقابلة مثل هذه المخلوقات حتى في أعماق مثيرة للإعجاب.

تفاعل الكائنات الحية والبيئة

يختلف كل مخلوق في وجود عملية التمثيل الغذائي والتنظيم الخلوي. يحدث التفاعل مع البيئة باستمرار ويجب دراسته بشكل شامل بسبب تعقيد العمليات. يعتمد كل كائن حي بشكل مباشر على ما يحدث حوله. تتأثر البيئة الأرضية والهواءية للشخص بهطول الأمطار وظروف التربة ونطاق درجات الحرارة. بعض العمليات مفيدة للجسم، وبعضها غير مبال، والبعض الآخر ضار. ولكل منها تعريف منفصل. على سبيل المثال، التوازن هو الثبات النظام الداخليالتي تميز الكائنات الحية. يمكن أن يتغير الموائل، الأمر الذي يتطلب التكيف - الحركات والنمو والتنمية. التمثيل الغذائي - التمثيل الغذائي يرافقه التفاعلات الكيميائية، على سبيل المثال التنفس. التخليق الكيميائي هو عملية تكوين مادة عضوية من مركبات الكبريت أو النيتروجين. وأخيرا، يجدر بنا أن نتذكر تعريف الجينات. هذه مجموعة من تحولات الجسم التي تتأثر بجميع العوامل البيئية طوال فترة وجودها بأكملها.

العوامل البيئية

من أجل فهم أفضل العمليات البيولوجيةومن الضروري أيضًا دراسة هذا التعريف. هي مجموعة من الظروف البيئية التي تؤثر على الكائن الحي. وهي مقسمة حسب تصنيف معقد إلى عدة أنواع. ويسمى تكيف الكائن الحي معها بالتكيف، ويسمى مظهره الخارجي، الذي يعكس العوامل البيئية، شكلاً من أشكال الحياة.

العناصر الغذائية

وهذا أحد أنواع العوامل البيئية التي تؤثر على الكائنات الحية. يحتوي الموطن على أملاح وعناصر تمدها بالماء والغذاء. تلك الحيوية هي تلك الموجودة كميات كبيرةضروري للجسم. على سبيل المثال، هذا هو الفوسفور، المهم لتشكيل البروتوبلازم، والنيتروجين، أساس جزيئات البروتين. المصدر الأول هو الكائنات الحية والصخور الميتة، والثاني هو الهواء الجوي. يؤثر نقص الفوسفور على الوجود بشكل حاد تقريبًا مثل نقص الماء. عناصر مثل الكالسيوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكبريت هي أقل أهمية قليلاً من حيث الأهمية. الأول ضروري للأصداف والعظام. البوتاسيوم يضمن العمل الجهاز العصبيونمو النبات . المغنيسيوم جزء من جزيئات الكلوروفيل والريبوسومات، والكبريت جزء من الأحماض الأمينية والفيتامينات.

العوامل البيئية اللاأحيائية

هناك عمليات أخرى تؤثر على الكائنات الحية. يشمل الموئل عوامل مثل الضوء والمناخ وما شابه ذلك، والتي تعتبر بحكم تعريفها غير حيوية. بدونها، تكون عمليات التنفس والتمثيل الضوئي والتمثيل الغذائي والرحلات الموسمية وتكاثر العديد من الحيوانات مستحيلة. بادئ ذي بدء، الضوء مهم. ويؤخذ في الاعتبار طوله وكثافته ومدة التعرض. فيما يتعلق به، هناك تصنيف كامل، والذي يدرسه علم الأحياء. تحتاج النباتات الشمسية إلى موطن مملوء بالضوء - أعشاب المروج والسهوب والأعشاب ونباتات التندرا. تحتاج Sciophytes إلى الظل، فهي تفضل العيش تحت مظلة الغابة - هذه هي أعشاب الغابات. يمكن للنباتات الشمسية الاختيارية التكيف مع أي ظروف: تنتمي الأشجار والفراولة ونبات إبرة الراعي إلى هذه الفئة. عامل مهم بنفس القدر هو درجة الحرارة. كل كائن حي لديه نطاق معين مريح للحياة. الماء ووجود المواد الكيميائية في التربة وحتى الحرائق - كل هذا يتعلق أيضًا بالمجال اللاأحيائي.

العوامل الحيوية

العامل البشري

ترتبط الموائل المائية أو الجوية أو الأرضية دائمًا بالأنشطة البشرية. يغير الناس العالم من حولهم بشكل مكثف، ويؤثرون بشكل كبير على عملياته. تشمل العوامل البشرية أي تأثير على الكائنات الحية أو المناظر الطبيعية أو المحيط الحيوي. ويمكن أن يكون مباشرًا إذا كان موجهًا نحو الكائنات الحية: على سبيل المثال، يؤدي الصيد غير السليم وصيد الأسماك إلى تقويض أعداد بعض الأنواع. وثمة خيار آخر هو التأثير غير المباشر، عندما يغير الشخص المناظر الطبيعية والمناخ وظروف الهواء والماء وبنية التربة. يقوم الإنسان، بوعي أو بغير وعي، بتدمير العديد من أنواع الحيوانات أو النباتات، بينما يقوم بزراعة أنواع أخرى. هكذا تظهر بيئة جديدة. هناك أيضا أنواع عشوائيةالتأثيرات، على سبيل المثال، الإدخال المفاجئ للكائنات الغريبة مع البضائع، والصرف غير السليم للمستنقعات، وإنشاء السدود، وانتشار الآفات. ومع ذلك، تنقرض بعض المخلوقات دون أي تدخل بشري، لذا فإن إلقاء اللوم على الناس في جميع المشاكل البيئية هو ببساطة أمر غير عادل.

مصانع محدوده

وتتجلى في ذلك جميع أنواع التأثيرات التي تمارس على الكائنات الحية من جميع الجهات درجات متفاوته. في بعض الأحيان تكون المواد الأساسية هي تلك المطلوبة الحد الأدنى للكمية. وعليه تم تطويره، وهو يفترض أن الحلقة الأضعف في سلسلة احتياجات الجسم هي قدرته على التحمل ككل. وبالتالي، إذا كانت التربة تحتوي على جميع العناصر باستثناء عنصر واحد ضروري للنمو، فإن الحصاد سيكون سيئا. إذا قمت بإضافة المفقود فقط، وترك كل الآخرين بنفس الكمية، فسوف يصبح أفضل. إذا قمت بإضافة كل شيء آخر دون تصحيح النقص، فلن تحدث أي تغييرات. سيكون العنصر المفقود في مثل هذه الحالة هو العامل المحدد. ومع ذلك، فإن الأمر يستحق النظر في الحد الأقصى للتأثير. ويوصف ذلك بقانون شيلفورد للتسامح، الذي يشير إلى أنه لا يوجد سوى نطاق معين يمكن أن يظل فيه العامل مفيدًا للجسم، ولكن زيادته يصبح ضارًا. الظروف المثاليةتسمى المنطقة المثالية، والانحرافات عن القاعدة تسمى القمع. يتم استدعاء الحد الأقصى والحد الأدنى من التأثيرات نقاط حرجة، والتي بعدها يكون وجود الكائن الحي مستحيلًا بكل بساطة. تختلف درجات التسامح مع ظروف معينة لكل كائن حي وتسمح بتصنيفها على أنها أصناف أكثر أو أقل قدرة على التحمل.

النظم البيولوجية

نظام- عبارة عن مجموعة من المكونات التي تتفاعل وتشكل كلاً واحداً.

أنواع النظم البيولوجية:

مفتوحة ومغلقة (للطاقة والمعلومات والمواد)

الحية (البيولوجية والاجتماعية) وغير الحية (الكيميائية والفيزيائية)

مرتبة عالية (الكائنات الحية) ومنخفضة الترتيب (البلورات)

التنظيم الذاتي (الكائنات الحية) ومع التنظيم الخارجي (التفاعلات الكيميائية)

الخصائص العامة للأنظمة:يتكون أي نظام من عناصر وأجزاء (أنظمة فرعية) وله بنية معينة.

خصائص النظام:النزاهة (إخضاع المكونات لهدف مشترك) ؛ الترابط (التغيير في مكون واحد يؤدي إلى تغيير في المكونات الأخرى)؛ التسلسل الهرمي (يمكن أن يكون النظام جزءًا من نظام آخر أكبر).

مبادئ تنظيم النظم البيولوجية

1. الانفتاح - الأنظمة البيولوجية مفتوحة لدخول المواد والطاقة والمعلومات إليها.
2. الترتيب العالي - الاتساق بين المكونات التي تشكل النظام؛ الاستخدام الفعالالطاقة الواردة.
3. التصميم الأمثل - المجموعات الأكثر نجاحا من العناصر والأجزاء؛ تشمل الأنظمة البيولوجية أخف العناصر الكيميائية. توفير مواد البناء، والتقليل من المادة الحية.
4. القدرة على التحكم هي الانتقال من حالة إلى أخرى.
5. التسلسل الهرمي هو التبعية المتبادلة للعناصر والأجزاء.

مستويات تنظيم المادة الحية

المستوى الجزيئي

يتم تحديده من خلال التركيب الكيميائي للأنظمة الحية (الجزيئات العضوية وغير العضوية ومجمعاتها)، والعمليات الكيميائية الحيوية - التمثيل الغذائي وتحويل الطاقة وتخزينها ونقلها معلومات وراثية. في هذا المستوى هناك حدود بين الطبيعة الحية وغير الحية.

النظام: البوليمرات الحيوية - البروتينات والأحماض النووية.

العمليات: نقل المعلومات الجينية- النسخ والنسخ والترجمة.

المستوى الخلوي العضوي

يتم تحديده من خلال بنية الخلايا وعملها وتمايزها وتخصصها أثناء آليات التطور والانقسام. لا توجد أشكال غير خلوية للحياة، ولا يمكن للفيروسات أن تظهر خصائص الأنظمة الحية إلا داخل الخلايا الحية.

النظام: خلية.

العمليات: الاستقلاب الخلوي ودورات الحياة والانقسام والتي تنظمها البروتينات الإنزيمية.

مستوى الأنسجة

وينتج عن مجموعة من الخلايا المتشابهة في البنية والمتحدة بوظيفة مشتركة.

النظام: قماش.

العمليات: عمليات التفاعل بين الخلايا في كائن متعدد الخلايا.

مستوى الجهاز

يتم تحديده من خلال البنية والنشاط الحيوي لعدة أنواع من الأنسجة التي تشكل الأعضاء الفردية.

النظام: عضو.

العمليات: عمليات التفاعل بين الأعضاء وأجهزة الأعضاء.

المستوى العضوي

يتم تحديده من خلال خصوصيات هيكل وأداء الأفراد الأفراد، وآليات العمل المنسق للأعضاء وأنظمة الأعضاء، وردود الفعل على الظروف البيئية المتغيرة.

النظام: كائن حي.

العمليات: التولد، والتمثيل الغذائي، والتوازن، والتكاثر.

مستوى السكان والأنواع

ويتم تحديده من خلال العلاقات بين الكائنات الحية من نفس السكان، بين الكائنات الحية وبيئتها.

النظام: السكان والأنواع.

العمليات: التغيرات في مجموعة الجينات، والتغيرات التطورية الأولية.

مستوى التكاثر الحيوي (النظام البيئي).

تتحدد من خلال العلاقات بين الكائنات الحية من مختلف الأنواع والتعقيد المتفاوت للتنظيم.

النظام: التكاثر الحيوي (النظام البيئي).

العمليات: تداول المواد وتحويل الطاقة في التكاثر الحيوي (النظام البيئي)، والسلاسل والشبكات الغذائية.

مستوى المحيط الحيوي

ويتم تحديده من خلال العلاقات بين النظم البيئية المختلفة (التكاثر الحيوي)، وتداول المواد وتحويل الطاقة.

النظام: المحيط الحيوي.

العمليات: تداول المواد وتحويل الطاقة.

الخصائص الأساسية للأنظمة الحية

1. الوحدة التركيب الكيميائي

الكائنات الحية تتكون من نفس الشيء العناصر الكيميائية، مثل الأجسام ذات الطبيعة غير الحية، فقط بنسب مختلفة - 98٪ من التركيب الكيميائي للكائنات الحية هو الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين.

2. التمثيل الغذائي

جميع الكائنات الحية قادرة على التمثيل الغذائي مع البيئة، في حين أنها تمتص المواد الضرورية وتطلق النفايات. التمثيل الغذائي يضمن التوازن - الثبات التركيب الفيزيائي والكيميائيالجسم وجميع أجزائه. يحدث التمثيل الغذائي أيضًا في الطبيعة غير الحية، ولكن في هذه الحالة يتحركون (يتم غسل التربة) أو يحدث تغييرهم فقط. حالة التجميع(تبخر الماء)، وفي التمثيل الغذائي البيولوجي - تحولها.

3. التكاثر الذاتي (التكاثر)

الكائنات الحية قادرة على التكاثر من نوعها. تعتمد هذه الخاصية على تكوين جزيئات وهياكل جديدة بناءً على المعلومات المخزنة في الحمض النووي. بفضل التكاثر الذاتي، ليس فقط الكائنات الحية بأكملها، ولكن أيضا الخلايا والعضيات الخلوية بعد الانقسام متطابقة مع أسلافها.

4. الوراثة

قدرة الكائنات الحية على الحفاظ على العلامات والخصائص والميزات ونقلها من جيل إلى جيل. ضمان استمرارية الأجيال.

5. التقلب

قدرة الكائنات الحية على اكتساب خصائص وخصائص جديدة خلال الحياة، والتي تقوم على عملية تغيير جزيئات الحمض النووي. توفر هذه الخاصية مادة للانتقاء الطبيعي.

6. التطور والنمو

التنمية هي خاصية عالمية للمادة - تغيير طبيعي موجه لا رجعة فيه في الأنظمة الحية وغير الحية، ونتيجة لذلك تظهر حالات جديدة نوعيًا من الأنظمة. يتمثل تطور الأنظمة الحية في التطور الفردي (النشوء) و التطور التاريخيالأنواع (السلالة). يصاحب التطور نمو - زيادة في حجم الجسم وكتلته وحجمه.

7. التهيج

قدرة الكائنات الحية على الاستجابة بشكل انتقائي للمؤثرات البيئية الخارجية. التغيرات في الظروف البيئية فيما يتعلق بالجسم هي تهيج ورد فعل الجسم عليها محفز خارجي- التهيج - مؤشر على حساسية الجسم للمهيجات. في النباتات - الانتحاء (التغيرات في أنماط النمو): الانتحاء الأرضي، الانتحاء الشمسي، الانتحاء الهوائي، الانتحاء الانسيابي، الانتحاء الحراري، الانتحاء الضوئي - والناستيا (الحركة الأجزاء الفردية الكائن النباتي): حركة الأوراق نحو الضوء؛ في أبسط الحيوانات - سيارات الأجرة (التغيرات في طبيعة الحركة): الانجذاب الكيميائي، الانجذاب الضوئي، الانجذاب الجوي، الانجذاب الجغرافي، الانجذاب الحراري، الانجذاب الحراري؛ في الحيوانات متعددة الخلايا - منعكس ( إستجابةالجسم للتهيج، التي ينفذها ويسيطر عليها الجهاز العصبي).

8. السرية والنزاهة

يتكون كل كائن حي (النظام البيولوجي) من عناصر معزولة ومحددة مكانيًا ترتبط ارتباطًا وثيقًا وتتفاعل مع بعضها البعض، أي أنها موحدة هيكليًا ووظيفيًا.

9. التنظيم الذاتي

قدرة الكائنات الحية على الحفاظ على التركيب الفيزيائي والكيميائي الثابت والكثافة العمليات الفسيولوجيةفي الظروف البيئية المتغيرة. عيب العناصر الغذائيةيحشد موارد الجسم الداخلية، والإفراط فيها يؤدي إلى توقف تركيبها.

10. الإيقاع

التغيرات في شدة العمليات والوظائف الفسيولوجية مع فترات مختلفة من التقلبات (الإيقاعات اليومية والموسمية). يضمن الإيقاع تكيف الكائنات الحية مع الظروف المعيشية المتغيرة بشكل دوري.

11. الاعتماد على الطاقة

الكائنات الحية هي الأنظمة المفتوحةوالتي تكون مستقرة فقط بشرط الوصول المستمر إلى الطاقة والمادة من الخارج.

12. التحديث الذاتي

القدرة على استعادة الجزيئات الكبيرة والعضيات والخلايا أثناء تدميرها التدريجي.

13. التسلسل الهرمي

جميع الكائنات الحية، من البوليمرات الحيوية إلى المحيط الحيوي، تخضع لتبعية معينة، وعمل الأنظمة البيولوجية الأقل تعقيدًا يجعل وجود أنظمة بيولوجية أكثر تعقيدًا ممكنًا.

كيريلينكو أ. علم الأحياء. امتحان الدولة الموحدة. الفصل " البيولوجيا الجزيئية" النظرية والمهام التدريبية. 2017.

ل العوامل البيولوجيةتشمل البيئة الكائنات الحية الدقيقة والجزيئات الشبيهة بالبروتين، والتي تعمل على جسم الإنسان وتسبب استجابة محددة رد الفعل المناعي. تشمل العوامل البيولوجية البريونات والفيروسات والبكتيريا والفطريات والأوالي. تأثيرها على جسم الإنسان ثابت ولا يمكن استبعاده. العلاقة بين الكائنات الحية الدقيقة و كائن بيولوجييمكن أن تبنى على مبدأ الحياد (الأشياء لا تؤثر على بعضها البعض) أو التعايش (التعايش بين اثنين) الكائنات الحية المختلفةوأكبرها "السيد"). تستفيد معظم الكائنات الحية الدقيقة، التي تتفاعل مع جسم الإنسان، من هذا، في حين أنها لا تضر الجسم "المضيف" فحسب، بل تثبت فائدتها له في كثير من الأحيان. هناك نوعان من التعايش.

التعايش هو علاقة يستفيد فيها شريك واحد فقط دون الإضرار بالآخر. يتم تعريف مجمل هذه الكائنات الحية الدقيقة في البشر على أنها البكتيريا الطبيعية (الطبيعية) (على سبيل المثال، البكتيريا الطبيعية للجلد، والتي تتكون بشكل رئيسي من المتفطرات والمكورات العقدية والمكورات العنقودية والبكتيريا البروبيونيكية).

التبادلية هي التعايش المتبادل المنفعة. ومن الأمثلة على ذلك الإشريكية القولونية، والباكتيرويدس، والبيفيدوباكتريوم وممثلون آخرون البكتيريا المعويةشخص.

اليوم، تحت تأثير التغيرات البيئية البشرية، يحدث تطور العوامل البيولوجية بسبب تسارع معدل تقلبها الوراثي وزيادة قدرتها المرضية (الإمراضية). أنظمة الدفاع عن الإنسان، التي تكون فعالة جدًا فيما يتعلق بالأشياء البيولوجية "العادية" (المعتادة للجسم)، غالبًا ما تكون غير فعالة تحت تأثير العوامل الضعيفة نسبيًا، ولكنها غير مألوفة من الناحية التطورية. إن آليات الدفاع الدقيقة، التي تطورت على مدى آلاف السنين قبل ظهور الإنسان بوقت طويل، وتحسنت باستمرار عبر تاريخ البشرية، تبين أنها غير كاملة في مواجهة الظروف المعيشية المتغيرة بسرعة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الزيادة في عدد سكان المدن، وكثافة عمليات الهجرة، ونمو اتصالات الاتصالات تحدد المعدل السريع لانتشار العدوى، والذي يؤدي، إلى جانب تزايد مسببات الأمراض، إلى تطور العملية الوبائية. ككل.

مزايا الطرق البيولوجية

الملاحظات طويلة المدى، والتي نسميها الرصد باستخدام المصطلحات الحديثة، تم إجراؤها فقط على التغيرات في التركيزات في بيئة بعض المناطق. مواد مؤذيةوبعض معلمات الحالة الأخرى بيئة طبيعيةتتعلق بشكل رئيسي ب أسباب طبيعية. وعلى النقيض من ديناميات النظام البيئي الناجمة عن عوامل طبيعية، تحدث تغيراتها تحت تأثير العوامل البشرية والتكنولوجية بسرعة كبيرة.

ومن المنطقي الافتراض أنه بما أن الكائنات الحية تتأثر بشدة وسلبي بالشوائب الكيميائية المختلفة في البيئة، فإنه يجب تقييم جودة البيئة بالطرق الكيميائية. ومع ذلك، هذا ليس صحيحا تماما. والحقيقة هي أن الطرق الكيميائية في كثير من الأحيان غير قادرة على تحديد وجود المواد الضارة في البيئة بسبب انخفاض تركيزها، ولكن بسبب تأثير تراكمها تأثيرات مؤذيةتبين أنها ملموسة.

ملاحظة 1

وبنفس الطريقة، لا يمكن للطرق الكيميائية أن تعكس تفاصيل التأثير المشترك للعديد من المواد الضارة على الجسم، والتي لا يمكن اختزالها في مجموع التأثيرات الفردية. وأخيرًا، هناك ظاهرة التكيف، والتي بسببها يكون تأثير نفس التركيزات من نفس الملوثات على أجيال مختلفة من الكائنات الحية غير متساوٍ. كل هذه العيوب في الطرق الكيميائية تصبح غير ذات أهمية بالنسبة للطرق البيولوجية.

كائنات الاختبار البيولوجي

التعريف 1

كائنات الاختبار هي كائنات حية تستخدم لتقييم السمية المواد الكيميائيةوالانبعاثات الصناعية والشوائب الجوية والمياه الطبيعية ومياه الصرف الصحي والتربة والرواسب السفلية للخزانات والأعلاف وما إلى ذلك.

هذه هي نوع من "أجهزة الاستشعار" لمعلومات الإشارة التي توضح درجة سمية البيئة؛ فهي تجعل من الممكن استبدال التحليلات الكيميائية المعقدة وتجعل من الممكن إثبات حقيقة السمية (السمية والضرر) للبيئة بسرعة، بغض النظر من اعتمادها على مادة تحليلية واحدة يمكن تحديدها بسهولة أو مجموعة كاملة من المواد التي لا يمكن تحديدها كيميائيا. اختبار الكائنات مع درجة عاليةتتيح التقديرات التقريبية قياس مستوى سمية تلوث الهواء والماء والتربة.

الكائنات الأكثر استخدامًا هي كائنات مختلفة- النباتات واللافقاريات والفقاريات.

طرق البحث مختلفة أيضا. هذه دراسة لتكوين الأنواع ووفرة المؤشرات الحيوية في المجتمعات، البحوث المختبرية، حيث يلاحظ تأثير البيئة المختبرة على بقاء الكائنات الحية وخصوبتها واستقرار تطورها. الأشياء الشائعة لمثل هذا البحث هي:

• بذور عدد من النباتات،
• الأشنات,
• برغوث الماء,
• العديد من اللافقاريات المائية،
• سمكة،
• إلخ.

ملاحظة 2

غالبًا ما تتم تسمية الطريقة بأكملها وفقًا للكائن المستخدم، على سبيل المثال، الطريقة التي تعتمد على استخدام الأشنات ككائن اختبار تسمى مؤشر الأشنة.

يجب أن تكون كائنات الاختبار حساسة لطبيعة وتكوين الركيزة والظروف المناخية الدقيقة وتكوين البيئة. يتم تسهيل استخدامها كأشياء للمراقبة العالمية من خلال توزيعها على نطاق واسع ورد الفعل الواضح عليها تأثير خارجي، على الرغم من أن التباين الجوهري لهذه الكائنات يجب أن يكون ضئيلًا نسبيًا.

تعمل كائنات الاختبار كمؤشر متكامل لحالة البيئة وتعبر بشكل غير مباشر من خلال رد فعلها عن "الأفضلية" العامة لمجموعة العوامل البيئية اللاأحيائية للكائنات الحية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تضمين معظم المركبات الكيميائية التي لها تأثير ضار على الكائنات الحية في انبعاثات معظم الإنتاج الصناعي، مما يجعل من الممكن استخدام كائنات الاختبار البيولوجي للحصول على مؤشر دقيق للحمل البشري المنشأ.

إن الآلية الأكثر دقة لمثل هذه الدراسات هي دراسة الاستقرار التنموي، مما يجعل من الممكن تقييم مستويات التأثير الضعيفة على البيئة التي لا تؤدي إلى موت الكائنات الحية.