LZ(4)_2_2015 (Д.Г. Замолодчиков «Экология» - 4 курс)

.Лекция 2.Тема 2. Факториальная экология.Часть 1. Лимитирующие факторы.Температура.ЭкологияЗаведующий кафедрой общей экологииДмитрий Геннадьевич Замолодчиковdzamolod@mail.ruЭкологический фактор это любое элементарное свойствовнешней среды, способное оказыватьпрямое или косвенное воздействие наживые организмыПо происхождению выделяют группыфакторов:1) абиотические,2) биотические,3) антропогенныеГруппы экологических факторовПо характеру расходования выделяют:1) ресурсы; 2) условия.Экологические ресурсы – потребляются ирасходуются живыми организмами (пища,пространство, свет, вода, биогенныеэлементы).Экологические условия – не расходуютсяорганизмами (температура, соленость,скорость ветра и т.д.)Группы экологических факторовПо характеру динамики выделяют: 1)периодические (первичные и вторичные), 2)непериодические.Периодические – регулярно изменяются вовремени.Первичные периодические – определяютсякосмическими причинами (освещенность, приливы иотливы).Вторичные периодические – динамика зависит отпервичных (температура, высота снежного покрова,масса листвы в умеренных листопадных лесах)Непереодические – не имеют периодичности(ураган, извержение вулкана, вспышкичисленности у некоторых насекомых)Ключевые группы абиотических факторовТемпература (воздуха, почвы, воды)Свет (освещенность, радиация, спектральныйсостав)Вода (количество осадков, влажность почвы,влажность воздуха, уровень грунтовых вод)Концентрации химических веществ (соленость,кислотность, газовый состав, биогенныеэлементы)Давление (атмосферное, воды)Перемещения подвижных сред (скорость инаправление ветра и водных течений)Концепция лимитирующего фактораЛимитирует тот – один! - фактор,который находится в «наибольшем недостатке»Юстус ЛибихJustus von Liebig(1803‐1873)Закон минимума Либиха (1840 г.)«Если в почве или ватмосфере один изэлементов, участвующихв питании растений,находится внедостаточномколичестве или необладает достаточнойусвояемостью, растениене развивается илиразвивается плохо…»Рисунок с сайта http://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_the_MinimumЗакон толерантности (Виктор Шелфорд, 1913 г.)Функция откликаПределы толерантностиЗначение фактораСтенобионты и эврибионтыФункция откликаСтенобионты (специализированные виды, узкийдиапазон толерантности)Эврибионты (широкий диапазон толерантности)Стенобионты и эврибионтыПо отношению к какому-либо фактору: температура – стенотермные и эвритермные соленость – стеногалинные и эвригалинные влажность – стеногидрические и эвригидрические пища – стенофаги и эврифаги местообитание – стеноойкные и эвриойкныеТрематомаРифовые кораллы(-1.8 - +6 ºС)(20-32 ºС)Карась(0-30 ºС)Диапазоны толерантности для двух факторовФункция отклика для двух факторовПример взаимодействия экологических факторовФундаментальная и реализованнаяэкологические нишиМногомерная экологическая нишагиперобъем вмногомерномпространствеэкологическихфакторов, стороныкоторогоограниченыпределамитолерантности покаждому изфакторов(Дж.

Хатичинсон,1958)Другие определения экологической нишиДжозеф Гриннелл, 1917Не может быть в одной фауне двухвидов, в точности занимающих одну иту же нишуЧарльз Элтон, 1927Место, занимаемое видом в пищевыхцепях («профессия» вида вэкосистеме)ТемператураЗависимость скорость химическойреакции от температуры – уравнениеВант-Гоффа(T2-T1)/10V2=V1 γВ типичном диапазоне температур живыхсуществ допустимо использованиеэкспоненциального уравнения.ktV=V0eСкорость химической реакцииЗависимость скорости реакции оттемпературыТемператураЗависимость потребления кислорода оттемпературы среды у рептилий и амфибийСкорость химической реакцииЗависимости скоростей совокупности реакцийв организме от температурыТемператураСкорость химической реакцииФормирование типичной функции откликаРассогласованиеФункция отлкикаОптимумТемпертураТемператураСкорость химической реакцииФункции отклика на изменение температуры упростого и сложного организмовПростой организмСложный организмТемператураТипичные верхние температурные пределыЖивотные 45ºС Растения 55º Бактерии 80º Специализированные бактерии 105ºСПастеризация – уничтожение активныхформ бактерий в пищевых продуктах принагреве до 80ºС.Ассиметрия температурных функций откликаСкорость химической реакцииКарасьДиапазон толерантности 0-30ºСФункция отлкикаТемпертураОптимальная температура 25ºСПереживание отрицательных температур –проблема замерзания водыХолодовые адаптацииа) биологические антифризы икриопротекторы (позвоночные – гликоген,насекомые – глицерин, растения –сахара);б) обезвоживание клеток, вывод воды вмежклеточные пространства.Жизнь при отрицательных температурахКриофильные грибы и бактерииподдерживают активнуюжизнедеятельность до -15ºC.E-1E-2TAT S-1T S-20.80.7сут-1-100.6-20.5oЭмиссия углерода, гС мИнструментальныеизмерения эмиссииуглекислого газа почвамитундр (окр.

Воркуты)0Температура, C-200.4-300.30.2-400.10-501.10.984.12.9829.01.9922.03.99Дата12.04.9918.05.99Зависимость скорости развития зерновоймоли от температурыОбеспечение постоянства температуры телаТеплокровные – холоднокровные Гомотермные – пойкилотермные Эндотермные - эктотермныеЗависимость температура тела итеплопродукции эндотерма от температурывнешней средыМеханизмы терморегуляции эндотермов1) Химическиеа) интенсивность метаболизма;б) мышечный тонус;в) холодовая дрожь.2) Физическиеа) изменение теплопроводности покровов;б) испарение.3) Поведенческиеа) обогрев;б) укрытия;в) коллективное поведение;г) использование водоемов.Оптимальная температура внешней среды приводит куменьшению энергозатрат на теплопродукциюНа птицефабриках температураподдерживается около 33°С.Правила, связанные с терморегуляциейПравило К.

Бергмана (1847)Среди сходных форм гомойотермных (теплокровных) животных наиболеекрупными являются те, которые живут в условиях более холодногоклимата — в высоких широтах или в горах.400-450 кг120-140 кгПравила, связанные с терморегуляциейПравило Дж. Аллена (1877)Среди родственных форм гомойотермных (теплокровных) животных,ведущих сходный образ жизни, те, которые обитают в более холодномклимате, имеют относительно меньшие выступающие части тела: уши,ноги, хвосты и т. дОсновной способ охладительнойтерморегуляции – испарениеа) потовые железыб) слизистые оболочки: легкие, язык (усобачьих)ворона в жаркую погоду.