Cible: révéler les caractéristiques des facteurs environnementaux abiotiques et considérer leur impact sur les organismes vivants.

Tâches: initier les étudiants aux facteurs environnementaux environnementaux ; révéler les caractéristiques des facteurs abiotiques, considérer l'influence de la température, de la lumière et de l'humidité sur les organismes vivants ; identifier différents groupes d'organismes vivants en fonction de l'influence de différents facteurs abiotiques sur eux ; effectuer une tâche pratique pour identifier des groupes d’organismes en fonction du facteur abiotique.

Équipement: présentation informatique, travaux de groupe avec photos de plantes et d'animaux, travail pratique.

PENDANT LES COURS

Tous les organismes vivants habitant la Terre sont influencés par des facteurs environnementaux.

Facteurs environnementaux- il s'agit de propriétés individuelles ou d'éléments de l'environnement qui affectent directement ou indirectement les organismes vivants, au moins pendant l'une des étapes développement individuel. Les facteurs environnementaux sont multiples. Il existe plusieurs qualifications, selon l'approche. Ceci est basé sur l'impact sur l'activité vitale des organismes, le degré de variabilité dans le temps et la durée d'action. Considérons la classification des facteurs environnementaux en fonction de leur origine.

Nous considérerons l'influence du premier trois facteurs abiotiques environnement, puisque leur influence est plus importante - température, lumière et humidité.

Par exemple, chez le coléoptère mai, le stade larvaire se déroule dans le sol. Elle est influencée par des facteurs environnementaux abiotiques : sol, air, indirectement humidité, composition chimique sol - pas du tout affecté par la lumière.

Par exemple, les bactéries sont capables de survivre dans les conditions les plus extrêmes - on les trouve dans les geysers, les sources d'hydrogène sulfuré, l'eau très salée, dans les profondeurs de l'océan mondial, très profondément dans le sol, dans la glace de l'Antarctique, dans les la plupart hauts sommets(même Everest 8848 m), dans le corps des organismes vivants.

TEMPÉRATURE

La plupart des espèces de plantes et d'animaux sont adaptées à une plage de températures assez étroite. Certains organismes, notamment en état de repos ou d'animation suspendue, sont capables de résister à des températures assez basses. Les fluctuations de température dans l'eau sont généralement moindres que sur terre, de sorte que les limites de tolérance à la température des organismes aquatiques sont pires que celles des organismes terrestres. L'intensité du métabolisme dépend de la température. Fondamentalement, les organismes vivent à des températures de 0 à +50 à la surface du sable dans le désert et jusqu'à -70 dans certaines régions de la Sibérie orientale. La plage de température moyenne va de +50 à –50 dans les habitats terrestres et de +2 à +27 dans les océans. Par exemple, les micro-organismes peuvent résister à un refroidissement jusqu'à –200, espèce individuelle les bactéries et les algues peuvent vivre et se reproduire dans les sources chaudes à des températures de + 80, +88.

Distinguer organismes animaux:

avec une température corporelle constante (sang chaud);
avec une température corporelle instable (sang froid).

Organismes à température corporelle instable (poissons, amphibiens, reptiles)

Dans la nature, la température n’est pas constante. Les organismes qui vivent sous des latitudes tempérées et sont exposés aux fluctuations de température sont moins capables de tolérer des températures constantes. Les fortes fluctuations - chaleur, gel - sont défavorables aux organismes. Les animaux ont développé des adaptations pour faire face au refroidissement et à la surchauffe. Par exemple, avec l’arrivée de l’hiver, les plantes et les animaux dont la température corporelle est instable entrent dans un état de dormance hivernale. Leur taux métabolique diminue fortement. En prévision de l'hiver, beaucoup de graisses et de glucides sont stockés dans les tissus animaux, la quantité d'eau dans les fibres diminue, les sucres et la glycérine s'accumulent, ce qui empêche le gel. Cela augmente la résistance au gel des organismes hivernants.

Pendant la saison chaude, au contraire, ils s'allument mécanismes physiologiques, protégeant contre la surchauffe. Chez les plantes, l'évaporation de l'humidité à travers les stomates augmente, ce qui entraîne une diminution de la température des feuilles. Chez les animaux, l’évaporation de l’eau augmente par le système respiratoire et la peau.

Organismes avec une température corporelle constante. (oiseaux, mammifères)

Ces organismes ont subi des changements dans structure interne organes, ce qui a contribué à leur adaptation à une température corporelle constante. Il s'agit par exemple d'un cœur à 4 chambres et de la présence d'un arc aortique, assurant une séparation complète du flux sanguin artériel et veineux, d'un métabolisme intensif dû à l'apport de tissus en sang artériel saturé d'oxygène, de plumes ou de poils recouvrant le corps , aidant à retenir la chaleur, bien développé activité nerveuse). Tout cela a permis aux représentants des oiseaux et des mammifères de rester actifs lors de changements brusques de température et de maîtriser tous les habitats.

DANS conditions naturelles La température reste très rarement à un niveau favorable à la vie. Par conséquent, les plantes et les animaux développent des adaptations spéciales qui atténuent les brusques fluctuations de température. Les animaux comme les éléphants ont des oreilles plus grandes que leur ancêtre, le mammouth, qui vivait dans des climats froids. En plus de l'organe auditif, l'oreillette sert de thermostat. Pour se protéger de la surchauffe, les plantes développent une couche cireuse et une cuticule épaisse.

LUMIÈRE

La lumière assure tous les processus vitaux se déroulant sur Terre. Pour les organismes, la longueur d'onde du rayonnement perçu, sa durée et l'intensité de son exposition sont importantes. Par exemple, chez les plantes, une diminution de la durée du jour et de l’intensité lumineuse entraîne la chute des feuilles en automne.

Par la relation de la plante à la lumière divisée en:

aimant la lumière– ont de petites feuilles, des pousses très ramifiées, beaucoup de pigment – des céréales. Mais augmenter l’intensité lumineuse au-delà de l’optimum supprime la photosynthèse, il est donc difficile d’obtenir de bonnes récoltes sous les tropiques.
qui aime l'ombre e - ont des feuilles fines, grandes, situées horizontalement, avec moins de stomates.
tolérant l'ombre– des plantes capables de vivre dans des conditions de bon éclairage et d’ombrage

La durée et l'intensité de l'exposition à la lumière jouent un rôle important dans la régulation de l'activité des organismes vivants et de leur développement. – photopériode. Sous les latitudes tempérées, le cycle de développement des animaux et des plantes est limité aux saisons de l'année et le signal de préparation aux changements de température est la durée du jour qui, contrairement à d'autres facteurs, reste toujours constante à un certain endroit et à une certaine heure. Le photopériodisme est un mécanisme déclencheur qui comprend processus physiologiques, conduisant à la croissance et à la floraison des plantes au printemps, à la fructification en été et à la chute des feuilles à l'automne des plantes. Chez les animaux, l'accumulation de graisse à l'automne, la reproduction des animaux, leur migration, la migration des oiseaux et le début de la phase de repos chez les insectes. ( message étudiant).

En plus des changements saisonniers, il existe également des changements quotidiens dans les conditions d'éclairage ; le changement de jour et de nuit détermine le rythme quotidien de l'activité physiologique des organismes. Une adaptation importante qui assure la survie d’un individu est une sorte de « L'horloge biologique", la capacité de ressentir le temps.

Animaux, dont l'activité dépend selon l'heure de la journée, viens avec style de vie de jour, de nuit et au crépuscule.

HUMIDITÉ

L'eau est composant nécessaire cellules, donc sa quantité dans certains habitats est un facteur limitant pour les plantes et les animaux et détermine la nature de la flore et de la faune d'une zone donnée.

L'excès d'humidité dans le sol entraîne l'engorgement et l'apparition de végétation marécageuse. En fonction de l'humidité du sol (quantité de précipitations), la composition spécifique de la végétation change. Les forêts de feuillus cèdent la place à une végétation à petites feuilles, puis forêt-steppe. Vient ensuite l'herbe basse et, à raison de 250 ml par an, le désert. Les précipitations peuvent ne pas tomber uniformément tout au long de l'année ; les organismes vivants doivent supporter des sécheresses à long terme. Par exemple, les plantes et les animaux des savanes, où l'intensité du couvert végétal, ainsi que la nutrition intensive des ongulés, dépendent de la saison des pluies.

Dans la nature, des fluctuations quotidiennes de l'humidité de l'air se produisent, qui affectent l'activité des organismes. Entre l'humidité et la température, il y a fermer la connexion. La température a un effet plus important sur le corps lorsque l’humidité est élevée ou faible. Les plantes et les animaux ont développé des adaptations aux différents niveaux d'humidité. Par exemple, chez les plantes, un système racinaire puissant se développe, la cuticule des feuilles est épaissie, le limbe des feuilles est réduit ou transformé en aiguilles et en épines. Chez le saxaul, la photosynthèse se produit dans la partie verte de la tige. La croissance des plantes s'arrête pendant la sécheresse. Les cactus stockent l'humidité dans la partie élargie de la tige ; les aiguilles au lieu des feuilles réduisent l'évaporation.

Les animaux ont également développé des adaptations qui leur permettent de tolérer un manque d'humidité. Les petits animaux - rongeurs, serpents, tortues, arthropodes - obtiennent l'humidité de la nourriture. La source d’eau peut être une substance grasse, par exemple chez un chameau. Par temps chaud, certains animaux - rongeurs, tortues - hibernent, ce qui dure plusieurs mois. Au début de l'été, après une courte floraison, les plantes éphémères peuvent perdre leurs feuilles, les parties aériennes meurent, et connaissent ainsi une période de sécheresse. Dans le même temps, les bulbes et les rhizomes sont conservés jusqu'à la saison suivante.

Par la relation de la plante à l'eau diviser:

plantes aquatiques humidité élevée;
plantes semi-aquatiques, terrestre-aquatique;
Plantes terrestres;
plantes d'endroits secs et très secs, vivent dans des endroits avec une humidité insuffisante et peuvent tolérer une sécheresse à court terme ;
succulentes– juteux, accumulent de l’eau dans les tissus de leur corps.

En relation avec abreuver les animaux diviser:

animaux qui aiment l'humidité;
groupe intermédiaire;
animaux qui aiment la sécheresse.

Types d'adaptations des organismes aux fluctuations de température, d'humidité et de lumière :

à sang chaud – entretien par le corps Température constante corps;
hibernation - sommeil prolongé des animaux en hiver;
animation suspendue - un état temporaire du corps dans lequel les processus vitaux sont ralentis au minimum et tout signes visibles la vie (observée chez les animaux à sang froid et chez les animaux en hiver et pendant les périodes chaudes) ;
résistance au gel b – la capacité des organismes à tolérer des températures négatives ;
état de repos - propriété adaptative plante vivace, qui se caractérise par l'arrêt de la croissance visible et de l'activité vitale, la mort des pousses terrestres chez les plantes herbacées et la chute des feuilles chez les formes ligneuses ;
paix d'été– une propriété adaptative des plantes à floraison précoce (tulipe, safran) des régions tropicales, déserts, semi-déserts.

(Messages des étudiants.)

Faisons-le conclusion, pour tous les organismes vivants, c'est-à-dire Les plantes et les animaux sont affectés par des facteurs environnementaux abiotiques (facteurs de nature inanimée), notamment la température, la lumière et l'humidité. En fonction de l'influence de facteurs de nature inanimée, les plantes et les animaux sont divisés en différents groupes et développent des adaptations à l'influence de ces facteurs abiotiques.

Travaux pratiques en groupe :(Annexe 1)

1. TÂCHE : Parmi les animaux répertoriés, nommez ceux qui ont le sang froid (c'est-à-dire dont la température corporelle est instable).

2. TÂCHE : Parmi les animaux répertoriés, nommez ceux qui ont le sang chaud (c'est-à-dire avec une température corporelle constante).

3. TÂCHE : sélectionnez parmi les plantes proposées celles qui aiment la lumière, l'ombre et les tolérantes à l'ombre et notez-les dans le tableau.

4. TÂCHE : sélectionner des animaux qui mènent une vie diurne, nocturne et crépusculaire.

5. TÂCHE : sélectionner les plantes liées à différents groupes par rapport à l'eau.

6. TÂCHE : sélectionner des animaux appartenant à différents groupes par rapport à l'eau.

Devoirs sur le thème « Facteurs environnementaux abiotiques », réponses(

Introduction

1. La lumière comme facteur environnemental. Le rôle de la lumière dans la vie des organismes

2. La température comme facteur environnemental

3. L'humidité comme facteur environnemental

4. Facteurs édaphiques

5. Différents milieux de vie

Conclusion

Liste de la littérature utilisée

Introduction

Il existe une grande variété de conditions de vie sur Terre, ce qui offre une diversité niches écologiques et leur « population ». Cependant, malgré cette diversité, il existe quatre milieux de vie qualitativement différents qui présentent un ensemble spécifique de facteurs environnementaux, et nécessitent donc un ensemble spécifique adaptations. Ce sont les milieux de vie : sol-air (terre) ; eau; le sol; d'autres organismes.

Chaque espèce est adaptée à son ensemble spécifique de conditions environnementales : une niche écologique.

Chaque espèce est adaptée à son environnement spécifique, à certains aliments, prédateurs, température, salinité de l'eau et autres éléments du monde extérieur, sans lesquels elle ne peut exister.

Pour l'existence des organismes, un ensemble de facteurs est nécessaire. Les besoins du corps en sont différents, mais chacun limite son existence dans une certaine mesure.

L'absence (carence) de certains facteurs environnementaux peut être compensée par d'autres facteurs similaires (similaires). Les organismes ne sont pas des « esclaves » des conditions environnementales - dans une certaine mesure, ils s'adaptent et modifient eux-mêmes les conditions environnementales de manière à atténuer le manque de certains facteurs.

Manque de facteurs physiologiquement nécessaires dans l'environnement (lumière, eau, dioxyde de carbone, nutriments) ne peut être compensé (remplacé) par d’autres.

1. La lumière comme facteur environnemental. Le rôle de la lumière dans la vie des organismes

La lumière est l'une des formes d'énergie. Selon la première loi de la thermodynamique, ou loi de conservation de l’énergie, l’énergie peut passer d’une forme à une autre. Selon cette loi, les organismes constituent un système thermodynamique échangeant constamment de l’énergie et de la matière avec l’environnement. Les organismes à la surface de la Terre sont exposés à un flux d’énergie, principalement l’énergie solaire, ainsi qu’au rayonnement thermique à ondes longues des corps cosmiques. Ces deux facteurs déterminent les conditions climatiques de l'environnement (température, taux d'évaporation de l'eau, mouvement de l'air et de l'eau). La lumière du soleil avec une énergie de 2 cal tombe sur la biosphère depuis l'espace. de 1 cm 2 en 1 min. C'est ce qu'on appelle la constante solaire. Cette lumière, traversant l’atmosphère, est affaiblie et pas plus de 67 % de son énergie ne peut atteindre la surface de la Terre par temps clair, c’est-à-dire 1,34 cal. par cm 2 en 1 min. En passant à travers la couverture nuageuse, l'eau et la végétation, la lumière du soleil est encore plus affaiblie et la répartition de l'énergie dans différentes parties du spectre change considérablement.

Degré d'atténuation lumière du soleil et le rayonnement cosmique dépend de la longueur d’onde (fréquence) de la lumière. Le rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde inférieure à 0,3 micron ne traverse pratiquement pas la couche d'ozone (à une altitude d'environ 25 km). Un tel rayonnement est dangereux pour un organisme vivant, notamment pour le protoplasme.

La lumière dans la nature vivante la seule source de l'énergie, toutes les plantes, à l'exception des bactéries, photosynthétisent, c'est-à-dire synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques(c'est-à-dire de l'eau, des sels minéraux et CO 2 - utilisant l'énergie rayonnante dans le processus d'assimilation). Tous les organismes dépendent pour leur nutrition des organismes photosynthétiques terrestres, c'est-à-dire plantes chlorophylliennes.

La lumière en tant que facteur environnemental est divisée en ultraviolet avec une longueur d'onde de 0,40 à 0,75 microns et en infrarouge avec une longueur d'onde supérieure à ces grandeurs.

L'action de ces facteurs dépend des propriétés des organismes. Chaque type d'organisme est adapté à une longueur d'onde particulière de la lumière. Certains types d’organismes se sont adaptés au rayonnement ultraviolet, tandis que d’autres se sont adaptés au rayonnement infrarouge.

Certains organismes sont capables de distinguer les longueurs d'onde. Ils disposent de systèmes spéciaux de perception de la lumière et d'une vision des couleurs, qui ont grande valeur dans leur vie. De nombreux insectes sont sensibles aux rayonnements à ondes courtes, que les humains ne peuvent pas percevoir. Les papillons perçoivent bien les rayons ultraviolets. Les abeilles et les oiseaux déterminent avec précision leur emplacement et naviguent dans la zone même la nuit.

Les organismes réagissent également fortement à l’intensité lumineuse. Sur la base de ces caractéristiques, les plantes sont divisées en trois groupes écologiques :

1. Amoureux de la lumière, du soleil ou héliophytes - qui ne peuvent se développer normalement que sous les rayons du soleil.

2. Les plantes qui aiment l'ombre, ou sciophytes, sont des plantes des étages inférieurs des forêts et des plantes des profondeurs, par exemple le muguet et autres.

À mesure que l’intensité lumineuse diminue, la photosynthèse ralentit également. Tous les organismes vivants ont un seuil de sensibilité à l’intensité lumineuse, ainsi qu’à d’autres facteurs environnementaux. Différents organismes ont des seuils de sensibilité différents aux facteurs environnementaux. Par exemple, une lumière intense inhibe le développement des mouches drosophiles, provoquant même leur mort. Les cafards et autres insectes n’aiment pas la lumière. Dans la plupart des plantes photosynthétiques, à faible intensité lumineuse, la synthèse des protéines est inhibée et chez les animaux, les processus de biosynthèse sont inhibés.

3. Héliophytes tolérants à l’ombre ou facultatifs. Plantes qui poussent bien à l'ombre et à la lumière. Chez les animaux, ces propriétés des organismes sont appelées aimant la lumière (photophiles), aimant l'ombre (photophobes), euryphobe - sténophobe.

2. La température comme facteur environnemental

La température est le facteur environnemental le plus important. La température a un impact énorme sur de nombreux aspects de la vie des organismes, leur géographie de distribution, leur reproduction et d'autres propriétés biologiques des organismes, qui dépendent principalement de la température. Portée, c'est-à-dire Les limites de température dans lesquelles la vie peut exister vont d'environ -200°C à +100°C, et des bactéries ont parfois été découvertes dans les sources chaudes à des températures de 250°C. En réalité, la plupart des organismes peuvent survivre dans une plage de températures encore plus étroite.

Certains types de micro-organismes, principalement des bactéries et des algues, sont capables de vivre et de se reproduire dans les sources chaudes à des températures proches du point d'ébullition. La limite supérieure de température pour les bactéries des sources chaudes est d’environ 90°C. La variabilité de la température est très importante d'un point de vue environnemental.

Toute espèce ne peut vivre que dans une certaine plage de températures, appelées températures mortelles maximales et minimales. Au-delà de ces températures extrêmes critiques, froid ou chaud, la mort de l’organisme survient. Quelque part entre eux se trouve une température optimale à laquelle l'activité vitale de tous les organismes, la matière vivante dans son ensemble, est active.

Selon la tolérance des organismes à conditions de température ils sont divisés en eurythermiques et sténothermiques, c'est-à-dire capable de tolérer des fluctuations de température dans des limites larges ou étroites. Par exemple, les lichens et de nombreuses bactéries peuvent vivre à des températures différentes, ou les orchidées et autres plantes thermophiles des zones tropicales sont sténothermiques.

Certains animaux sont capables de maintenir une température corporelle constante, quelle que soit la température ambiante. De tels organismes sont appelés homéothermes. Chez d'autres animaux, la température corporelle varie en fonction de la température ambiante. On les appelle poïkilothermes. Selon la méthode d'adaptation des organismes aux conditions de température, ils sont divisés en deux groupes écologiques : les cryophylles - organismes adaptés au froid, aux basses températures ; thermophiles - ou aimant la chaleur.

3. L'humidité comme facteur environnemental

Au départ, tous les organismes étaient aquatiques. Ayant conquis la terre, ils n’ont pas perdu leur dépendance à l’eau. L'eau fait partie intégrante de tous les organismes vivants. L'humidité est la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air. Sans humidité ni eau, il n'y a pas de vie.

L'humidité est un paramètre caractérisant la teneur en vapeur d'eau de l'air. L'humidité absolue est la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air et dépend de la température et de la pression. Cette quantité est appelée humidité relative (c'est-à-dire le rapport entre la quantité de vapeur d'eau dans l'air et la quantité saturée de vapeur dans certaines conditions de température et de pression.)

Dans la nature, il existe un rythme quotidien d’humidité. L'humidité fluctue verticalement et horizontalement. Ce facteur, avec la lumière et la température, joue un rôle important dans la régulation de l'activité des organismes et de leur répartition. L'humidité modifie également l'effet de la température.

Un facteur environnemental important est le séchage à l’air. L’effet desséchant de l’air est particulièrement important pour les organismes terrestres. Les animaux s'adaptent en se déplaçant vers des endroits protégés et en menant une vie active la nuit.

Les plantes absorbent l’eau du sol et presque toute (97 à 99 %) s’évapore à travers les feuilles. Ce processus est appelé transpiration. L'évaporation refroidit les feuilles. Grâce à l'évaporation, les ions sont transportés à travers le sol jusqu'aux racines, les ions sont transportés entre les cellules, etc.

Une certaine quantité d’humidité est absolument nécessaire aux organismes terrestres. Beaucoup d'entre eux sont destinés vie normale a besoin d'une humidité relative de 100%, et vice versa, un organisme dans des conditions normales ne peut pas vivre longtemps dans un air absolument sec, car il perd constamment de l'eau. L'eau est un élément essentiel de la matière vivante. Par conséquent, la perte d’une certaine quantité d’eau entraîne la mort.

Les plantes des climats secs s'adaptent aux changements morphologiques, à la réduction organes végétatifs, surtout les feuilles.

Les animaux terrestres s'adaptent également. Beaucoup d’entre eux boivent de l’eau, d’autres l’absorbent par l’organisme sous forme liquide ou vapeur. Par exemple, la plupart des amphibiens, certains insectes et acariens. La plupart des animaux du désert ne boivent jamais ; ils satisfont leurs besoins grâce à l'eau fournie en nourriture. D'autres animaux obtiennent de l'eau grâce au processus d'oxydation des graisses.

L'eau est absolument nécessaire aux organismes vivants. Ainsi, les organismes se répartissent dans leur habitat en fonction de leurs besoins : les organismes aquatiques vivre constamment dans l'eau; les hydrophytes ne peuvent vivre que dans des environnements très humides.

Du point de vue de la valence écologique, les hydrophytes et les hygrophytes appartiennent au groupe des sténogyres. L'humidité affecte grandement les fonctions vitales des organismes, par exemple, une humidité relative de 70 % était très favorable à la maturation au champ et à la fertilité des criquets migrateurs femelles. Lorsqu'elles sont propagées avec succès, elles causent d'énormes dégâts économiques aux cultures dans de nombreux pays.

Pour l'évaluation écologique de la répartition des organismes, l'indicateur d'aridité climatique est utilisé. La sécheresse sert de facteur sélectif pour la classification écologique des organismes.

Ainsi, en fonction des caractéristiques hygrométriques du climat local, les espèces d'organismes sont réparties en groupes écologiques :

1. Les hydatophytes sont des plantes aquatiques.

2. Les hydrophytes sont des plantes terrestres et aquatiques.

3. Hygrophytes - plantes terrestres vivant dans des conditions de forte humidité.

4. Les mésophytes sont des plantes qui poussent avec une humidité moyenne

5. Les xérophytes sont des plantes qui poussent avec une humidité insuffisante. Elles sont à leur tour divisées en : plantes succulentes - plantes succulentes (cactus) ; les sclérophytes sont des plantes aux feuilles étroites et petites, enroulées en tubes. Ils sont également divisés en euxérophytes et stypaxérophytes. Les euxérophytes sont des plantes des steppes. Les stypaxerophytes sont un groupe de graminées à gazon à feuilles étroites (herbe à plumes, fétuque, tonkonogo, etc.). À leur tour, les mésophytes sont également divisés en mésohygrophytes, mésoxérophytes, etc.

Bien que d’importance inférieure à la température, l’humidité est néanmoins l’un des principaux facteurs environnementaux. Pour la majeure partie de l’histoire de la faune monde organiqueétait représenté exclusivement par des organismes aquatiques. L’eau fait partie intégrante de la grande majorité des êtres vivants, et presque tous ont besoin d’un environnement aquatique pour se reproduire ou fusionner les gamètes. Les animaux terrestres sont obligés de créer un environnement aquatique artificiel dans leur corps pour la fécondation, ce qui conduit ce dernier à devenir interne.

L'humidité est la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air. Elle peut être exprimée en grammes par mètre cube.

4. Facteurs édaphiques

Les facteurs édaphiques comprennent l'ensemble des facteurs physiques et propriétés chimiques des sols capables de fournir impact environnemental sur les organismes vivants. Ils jouent un rôle important dans la vie des organismes étroitement liés au sol. Les plantes dépendent particulièrement de facteurs édaphiques.

Les principales propriétés du sol qui affectent la vie des organismes comprennent sa structure physique, c'est-à-dire pente, profondeur et granulométrie, la composition chimique du sol lui-même et des substances qui y circulent - gaz (il faut connaître les conditions de son aération), eau, substances organiques et minérales sous forme d'ions.

La principale caractéristique du sol, étant grande importance pour les plantes et les animaux fouisseurs, c'est la taille de ses particules.

Les conditions du sol terrestre sont déterminées par des facteurs climatiques. Même à une profondeur insignifiante, une obscurité totale règne dans le sol, et cette propriété est caractéristique habitats des espèces qui évitent la lumière. À mesure que l'on s'enfonce dans le sol, les fluctuations de température deviennent de moins en moins importantes : les changements quotidiens s'estompent rapidement, et à partir d'une certaine profondeur, les différences saisonnières s'estompent. Les différences de température quotidiennes disparaissent déjà à une profondeur de 50 cm. Au fur et à mesure que vous plongez dans le sol, la teneur en oxygène diminue et le CO 2 augmente. À des profondeurs importantes, les conditions se rapprochent des conditions anaérobies, où vivent certaines bactéries anaérobies. Les vers de terre préfèrent déjà un environnement avec une teneur en CO 2 plus élevée que dans l'atmosphère.

L'humidité du sol est extrêmement caractéristique importante, en particulier pour les plantes qui y poussent. Elle dépend de nombreux facteurs : le régime pluviométrique, la profondeur de la couche, ainsi que les propriétés physiques et chimiques du sol dont les particules, en fonction de leur taille, de leur teneur en matière organique, etc. La flore des sols secs et humides n’est pas la même et les mêmes cultures ne peuvent pas être cultivées sur ces sols. La faune du sol est également très sensible à l’humidité du sol et ne tolère généralement pas une sécheresse trop importante. Des exemples bien connus sont les vers de terre et les termites. Ces derniers sont parfois contraints d'approvisionner en eau leurs colonies en réalisant des galeries souterraines à de grandes profondeurs. Cependant, une trop grande quantité d’eau dans le sol tue un grand nombre de larves d’insectes.

Les minéraux nécessaires à la nutrition des plantes se trouvent dans le sol sous forme d’ions dissous dans l’eau. Dans le sol peut être trouvé par au moins traces de plus de 60 éléments chimiques. Le CO 2 et l'azote sont contenus dans grandes quantités; la teneur des autres, comme le nickel ou le cobalt, est extrêmement faible. Certains ions sont toxiques pour les plantes, d’autres au contraire sont vitaux. La concentration en ions hydrogène dans le sol - pH - est en moyenne proche d'une valeur neutre. La flore de ces sols est particulièrement riche en espèces. Les sols calcaires et salins ont un pH alcalin d'environ 8-9 ; sur les tourbières à sphaignes, le pH acide peut descendre jusqu'à 4.

Certains ions revêtent une grande importance environnementale. Ils peuvent provoquer l’élimination de nombreuses espèces et, à l’inverse, contribuer au développement de formes tout à fait singulières. Les sols reposant sur du calcaire sont très riches en ions Ca +2 ; une végétation spécifique appelée calcéphyte s'y développe (edelweiss en montagne ; nombreuses espèces d'orchidées). A cette végétation s’oppose une végétation calciphobe. Il comprend le châtaignier, la fougère fougère et la plupart des bruyères. Une telle végétation est parfois appelée végétation de silex, car les terres pauvres en calcium contiennent d'autant plus de silicium. En effet, cette végétation ne favorise pas directement le silicium, mais évite simplement le calcium. Certains animaux ont un besoin organique en calcium. On sait que les poules arrêtent de pondre dans des coquilles dures si le poulailler est situé dans une zone où le sol est pauvre en calcium. La zone calcaire est abondamment peuplée de gastéropodes décortiqués (escargots), qui sont ici largement représentés en termes d'espèces, mais ils disparaissent presque totalement sur les massifs granitiques.

Sur les sols riches en ions 0 3, se développe également une flore spécifique dite nitrophile. Les résidus organiques contenant de l'azote qui s'y trouvent souvent sont décomposés par les bactéries, d'abord en sels d'ammonium, puis en nitrates et enfin en nitrates. Les plantes de ce type forment par exemple des fourrés denses dans les montagnes à proximité des pâturages du bétail.

Le sol contient également de la matière organique produite par la décomposition de plantes et d'animaux morts. La teneur en ces substances diminue avec l'augmentation de la profondeur. Dans la forêt, par exemple, une source importante de leur approvisionnement est la litière de feuilles mortes, et la litière d'arbres à feuilles caduques est plus riche à cet égard que celle des conifères. Il se nourrit d’organismes destructeurs – plantes saprophytes et animaux saprophages. Les saprophytes sont représentés principalement par des bactéries et des champignons, mais parmi eux, on peut également trouver des plantes supérieures qui ont perdu leur chlorophylle en guise d'adaptation secondaire. Telles sont par exemple les orchidées.

5. Différents milieux de vie

Selon la majorité des auteurs étudiant l’origine de la vie sur Terre, le principal environnement évolutif de la vie était le milieu aquatique. Nous trouvons de nombreuses confirmations indirectes de cette position. Tout d’abord, la plupart des organismes ne sont pas capables de mener une vie active sans que de l’eau ne pénètre dans le corps ou, du moins, sans maintenir une certaine quantité de liquide à l’intérieur du corps.

La principale caractéristique distinctive du milieu aquatique est peut-être son relatif conservatisme. Par exemple, l'amplitude des fluctuations saisonnières ou quotidiennes de température dans le milieu aquatique est beaucoup plus faible que dans le milieu terrestre-air. Topographie du fond, différences de conditions selon les profondeurs, présence de récifs coralliens, etc. créer une variété de conditions dans le milieu aquatique.

Les caractéristiques du milieu aquatique découlent des propriétés physiques et chimiques de l’eau. Ainsi, la densité et la viscosité élevées de l’eau revêtent une grande importance environnementale. La densité de l'eau est comparable à celle du corps des organismes vivants. La densité de l’eau est environ 1 000 fois supérieure à celle de l’air. Par conséquent, les organismes aquatiques (en particulier ceux qui se déplacent activement) sont confrontés à une grande force de résistance hydrodynamique. Pour cette raison, l'évolution de nombreux groupes d'animaux aquatiques s'est orientée vers la formation de formes corporelles et de types de mouvements réduisant la traînée, ce qui entraîne une diminution des coûts énergétiques pour la nage. Ainsi, une forme corporelle épurée se retrouve chez les représentants divers groupes organismes vivant dans l'eau - dauphins (mammifères), poissons osseux et cartilagineux.

La forte densité de l’eau est également la raison pour laquelle les vibrations mécaniques se propagent bien dans le milieu aquatique. Cela était important dans l’évolution des organes sensoriels, l’orientation spatiale et la communication entre les habitants aquatiques. La vitesse du son dans le milieu aquatique, quatre fois supérieure à celle dans l'air, détermine la fréquence plus élevée des signaux d'écholocation.

En raison de la forte densité du milieu aquatique, ses habitants sont privés du lien obligatoire avec le substrat, caractéristique des formes terrestres et associé aux forces de gravité. Il existe donc tout un groupe d'organismes aquatiques (plantes et animaux) qui existent sans lien obligatoire avec le fond ou un autre substrat, « flottant » dans la colonne d'eau.

L'environnement sol-air est caractérisé par une grande variété de conditions de vie, de niches écologiques et d'organismes qui les habitent.

Les principales caractéristiques de l'environnement terre-air sont la grande amplitude des changements dans les facteurs environnementaux, l'hétérogénéité de l'environnement, l'action des forces gravitationnelles et la faible densité de l'air. Un complexe de facteurs physico-géographiques et climatiques caractéristiques d'une certaine zone naturelle conduit à la formation évolutive d'adaptations morphophysiologiques des organismes à la vie dans ces conditions, une diversité de formes de vie.

L'air atmosphérique est caractérisé par une humidité faible et variable. Cette circonstance a largement limité (limité) les possibilités de maîtrise de l'environnement sol-air, et a également orienté l'évolution du métabolisme eau-sel et la structure des organes respiratoires.

Le sol est le résultat de l’activité d’organismes vivants.

Une caractéristique importante du sol est également la présence d’une certaine quantité de matière organique. Il se forme à la suite de la mort d'organismes et fait partie de leurs excréments (sécrétions).

Les conditions de l'habitat du sol déterminent les propriétés du sol telles que son aération (c'est-à-dire sa saturation en air), son humidité (présence d'humidité), sa capacité thermique et son régime thermique (variations de température quotidiennes, saisonnières et annuelles). Le régime thermique, comparé à l’environnement sol-air, est plus conservateur, surtout à grandes profondeurs. En général, le sol présente des conditions de vie assez stables.

Les différences verticales sont également caractéristiques d’autres propriétés du sol : par exemple, la pénétration de la lumière dépend naturellement de la profondeur.

Les organismes du sol sont caractérisés par des organes et des types de mouvements spécifiques (membres fouisseurs chez les mammifères ; capacité de modifier l'épaisseur du corps ; présence de capsules céphaliques spécialisées chez certaines espèces) ; forme du corps (rond, volcanique, en forme de ver); housses durables et flexibles ; réduction des yeux et disparition des pigments. Parmi les habitants du sol, la saprophagie est largement développée - mangeant les cadavres d'autres animaux, les restes en décomposition, etc.

Conclusion

Le départ de l'un des facteurs environnementaux au-delà des valeurs minimales (seuil) ou maximales (extrêmes) (la zone de tolérance caractéristique de l'espèce) menace la mort de l'organisme même avec une combinaison optimale d'autres facteurs. Citons par exemple : l’apparition d’une atmosphère d’oxygène, la période glaciaire, la sécheresse, les changements de pression lorsque les plongeurs montent, etc.

Chaque facteur environnemental affecte différemment différents types d’organismes : l’optimum pour certains peut être un pessimum pour d’autres.

Les organismes à la surface de la Terre sont exposés à un flux d’énergie, principalement l’énergie solaire, ainsi qu’au rayonnement thermique à ondes longues des corps cosmiques. Ces deux facteurs déterminent les conditions climatiques de l'environnement (température, taux d'évaporation de l'eau, mouvement de l'air et de l'eau).

Un facteur environnemental important est le séchage à l’air. L’effet desséchant de l’air est particulièrement important pour les organismes terrestres.

Bien que d’importance inférieure à la température, l’humidité est néanmoins l’un des principaux facteurs environnementaux. Pendant la majeure partie de l’histoire de la nature vivante, le monde organique était représenté exclusivement par des organismes aquatiques.

Les facteurs édaphiques regroupent l'ensemble des propriétés physiques et chimiques du sol pouvant avoir un impact environnemental sur les organismes vivants. Ils jouent un rôle important dans la vie des organismes étroitement liés au sol. Les plantes dépendent particulièrement de facteurs édaphiques.

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Il s’agit de facteurs environnementaux auxquels le corps réagit par des réactions adaptatives.

L'environnement est l'un des principaux concepts écologiques, ce qui signifie un ensemble de conditions environnementales qui affectent la vie des organismes. Au sens large, l'environnement est compris comme l'ensemble des corps matériels, des phénomènes et de l'énergie qui affectent le corps. Il est également possible d’avoir une compréhension spatiale plus spécifique de l’environnement en tant qu’environnement immédiat d’un organisme – son habitat. L'habitat est tout ce dans lequel un organisme vit ; c'est une partie de la nature qui entoure les organismes vivants et qui a une influence directe ou indirecte sur eux. Ceux. éléments de l'environnement qui sont d'un organisme donné ou les espèces ne sont pas indifférentes et l'influencent d'une manière ou d'une autre, sont des facteurs par rapport à lui.

Les composants de l'environnement sont divers et changeants, c'est pourquoi les organismes vivants adaptent et régulent constamment leurs activités vitales en fonction des variations se produisant dans les paramètres de l'environnement extérieur. De telles adaptations des organismes sont appelées adaptations et leur permettent de survivre et de se reproduire.

Tous les facteurs environnementaux sont divisés en

Les facteurs abiotiques sont des facteurs de nature inanimée qui affectent directement ou indirectement le corps - lumière, température, humidité, composition chimique de l'air, de l'eau et du sol, etc. dépendent directement de l'activité des organismes vivants) .
Les facteurs biotiques sont toutes les formes d'influence sur l'organisme des êtres vivants environnants (micro-organismes, influence des animaux sur les plantes et vice versa).
Les facteurs anthropiques sont diverses formes d'activité de la société humaine qui entraînent des changements dans la nature, l'habitat d'autres espèces ou affectent directement leur vie.

Les facteurs environnementaux affectent les organismes vivants

comme irritants provoquant des changements adaptatifs dans les fonctions physiologiques et biochimiques ;
comme des limitations qui rendent impossible l'existence dans des conditions données ;
comme modificateurs qui provoquent des changements structurels et fonctionnels dans les organismes, et comme signaux indiquant des changements dans d'autres facteurs environnementaux.

Dans ce cas, il est possible d'établir le caractère général de l'impact des facteurs environnementaux sur un organisme vivant.

Tout organisme possède un ensemble spécifique d'adaptations aux facteurs environnementaux et n'existe en toute sécurité que dans certaines limites de leur variabilité. Le niveau le plus favorable du facteur pour la vie est dit optimal.

À de petites valeurs ou avec une exposition excessive au facteur, l'activité vitale des organismes chute fortement (sensiblement inhibée). Le champ d'action d'un facteur environnemental (la zone de tolérance) est limité par les points minimum et maximum correspondant aux valeurs extrêmes de ce facteur auxquelles l'existence de l'organisme est possible.

Le niveau supérieur du facteur, au-delà duquel l'activité vitale des organismes devient impossible, est appelé maximum, et le niveau inférieur est appelé minimum (Fig.). Naturellement, chaque organisme est caractérisé par ses propres maximums, optimaux et minimums de facteurs environnementaux. Par exemple, une mouche domestique peut résister à des fluctuations de température de 7 à 50°C, mais l'ascaris humain ne vit qu'à la température du corps humain.

Les points optimal, minimum et maximum constituent trois points cardinaux qui déterminent la capacité du corps à réagir à un facteur donné. Points extrêmes les courbes exprimant l'état d'oppression avec un déficit ou un excès d'un facteur sont appelées zones de pessimum ; elles correspondent aux valeurs pesimales du facteur. Près des points critiques se trouvent des valeurs sublétales du facteur, et en dehors de la zone de tolérance se trouvent des zones mortelles du facteur.

Les conditions environnementales dans lesquelles tout facteur ou leur combinaison dépasse la zone de confort et a un effet déprimant sont souvent qualifiées d'extrêmes, limites (extrêmes, difficiles) en écologie. Ils caractérisent non seulement des situations environnementales (température, salinité), mais aussi des habitats où les conditions sont proches des limites d'existence des plantes et des animaux.

Tout organisme vivant est simultanément affecté par un ensemble de facteurs, mais un seul d’entre eux est limitant. Un facteur qui fixe le cadre de l'existence d'un organisme, d'une espèce ou d'une communauté est appelé limitant (limitant). Par exemple, la répartition de nombreux animaux et plantes vers le nord est limitée par le manque de chaleur, tandis qu'au sud, le facteur limitant pour les mêmes espèces peut être le manque d'humidité ou de nourriture nécessaire. Cependant, les limites de l'endurance du corps par rapport au facteur limitant dépendent du niveau d'autres facteurs.

La vie de certains organismes nécessite des conditions limitées par des limites étroites, c'est-à-dire que la plage optimale n'est pas constante pour l'espèce. L'effet optimal du facteur est différent selon les espèces. L'étendue de la courbe, c'est-à-dire la distance entre les points seuils, montre la zone d'influence du facteur environnemental sur le corps (Fig. 104). Dans des conditions proches du seuil d'action du facteur, les organismes se sentent déprimés ; ils peuvent exister, mais n’atteignent pas leur plein développement. Les plantes ne portent généralement pas de fruits. Chez les animaux, au contraire, la puberté s'accélère.

L'ampleur du rayon d'action du facteur et surtout de la zone optimale permet de juger de l'endurance des organismes par rapport à un élément donné du milieu et indique leur amplitude écologique. À cet égard, les organismes capables de vivre dans des conditions très diverses environnement externe, sont appelés zvrybionts (du grec « euros » - large). Par exemple, un ours brun vit dans des climats froids et chauds, dans des zones sèches et humides, et mange une variété d’aliments végétaux et animaux.

En ce qui concerne les facteurs environnementaux privés, un terme commençant par le même préfixe est utilisé. Par exemple, les animaux qui peuvent vivre dans une large plage de températures sont appelés eurythermiques, tandis que les organismes qui ne peuvent vivre que dans des plages de températures étroites sont appelés sténothermiques. Selon le même principe, un organisme peut être euryhydride ou sténohydride, selon sa réponse aux fluctuations d'humidité ; euryhaline ou sténohaline - en fonction de la capacité à tolérer différentes valeurs de salinité, etc.

Il existe également les concepts de valence écologique, qui représente la capacité d'un organisme à habiter une variété d'environnements, et d'amplitude écologique, qui reflète la largeur de la plage d'un facteur ou la largeur de la zone optimale.

Les schémas quantitatifs de réaction des organismes à l'action d'un facteur environnemental diffèrent en fonction de leurs conditions de vie. La sténobionticité ou eurybionticité ne caractérise pas la spécificité d'une espèce par rapport à un quelconque facteur environnemental. Par exemple, certains animaux sont confinés à une plage étroite de températures (c'est-à-dire sténothermiques) et peuvent en même temps exister dans une large plage de salinité environnementale (euryhaline).

Les facteurs environnementaux influencent simultanément et conjointement un organisme vivant, et l'action de l'un d'eux dépend dans une certaine mesure de l'expression quantitative d'autres facteurs - lumière, humidité, température, organismes environnants, etc. Ce modèle est appelé interaction de facteurs. Parfois, la déficience d'un facteur est partiellement compensée par l'activité accrue d'un autre ; une substituabilité partielle des effets des facteurs environnementaux apparaît. Dans le même temps, aucun des facteurs nécessaires à l'organisme ne peut être complètement remplacé par un autre. Les plantes phototrophes ne peuvent tout au plus pousser sans lumière modes optimaux la température ou la nutrition. Par conséquent, si la valeur d'au moins un des facteurs nécessaires dépasse la plage de tolérance (inférieure au minimum ou supérieure au maximum), alors l'existence de l'organisme devient impossible.

Les facteurs environnementaux qui ont une valeur pessimale dans des conditions spécifiques, c'est-à-dire ceux qui sont les plus éloignés de l'optimum, compliquent particulièrement la possibilité que les espèces existent dans ces conditions, malgré la combinaison optimale d'autres conditions. Cette dépendance est appelée la loi des facteurs limitants. De tels facteurs s'écartant de l'optimum acquièrent une importance primordiale dans la vie d'une espèce ou d'individus individuels, déterminant leur aire de répartition géographique.

Identifier les facteurs limitants est très important en pratique Agricultureétablir la valence écologique, en particulier dans les périodes les plus vulnérables (critiques) de l'ontogenèse des animaux et des plantes.

Toutes les propriétés ou composants de l'environnement externe qui influencent les organismes sont appelés facteurs environnementaux. La lumière, la chaleur, la concentration de sel dans l'eau ou le sol, le vent, la grêle, les ennemis et les agents pathogènes - autant de facteurs environnementaux dont la liste peut être très longue.

Parmi eux il y a abiotique liés à la nature inanimée, et biotique liés à l’influence des organismes les uns sur les autres.

Les facteurs environnementaux sont extrêmement divers et chaque espèce, subissant son influence, y réagit différemment. Cependant, certaines lois générales régissent les réponses des organismes à tout facteur environnemental.

Le principal est loi de l'optimum. Cela reflète la manière dont les organismes vivants tolèrent différentes forces de facteurs environnementaux. La force de chacun d’eux évolue constamment. Nous vivons dans un monde aux conditions variables, et ce n'est qu'à certains endroits de la planète que les valeurs de certains facteurs sont plus ou moins constantes (dans les profondeurs des grottes, au fond des océans).

La loi de l'optimum s'exprime dans le fait que tout facteur environnemental a certaines limites influence positive sur les organismes vivants.

En s'écartant de ces limites, le signe de l'effet change à l'opposé. Par exemple, les animaux et les plantes ne tolèrent pas la chaleur extrême et les fortes gelées ; Les températures moyennes sont optimales. De même, la sécheresse et les fortes pluies constantes sont également défavorables à la culture. La loi de l'optimum indique l'étendue de chaque facteur pour la viabilité des organismes. Sur le graphique, cela est exprimé par une courbe symétrique montrant comment l'activité vitale de l'espèce évolue avec une augmentation progressive de l'influence du facteur (Fig. 13).

Figure 13. Schéma de l'action des facteurs environnementaux sur les organismes vivants. 1,2 - points critiques
(pour agrandir l'image, cliquez sur l'image)

Au centre sous la courbe - zone optimale. Aux valeurs optimales du facteur, les organismes grandissent, se nourrissent et se reproduisent activement. Plus la valeur du facteur s'écarte vers la droite ou vers la gauche, c'est-à-dire dans le sens d'une diminution ou d'une augmentation de la force d'action, moins elle est favorable aux organismes. La courbe reflétant l'activité vitale descend fortement de part et d'autre de l'optimum. Il y en a deux zones de pessimisme. Lorsque la courbe coupe l'axe horizontal, il y a deux points critiques. Ce sont les valeurs du facteur auquel les organismes ne peuvent plus résister, au-delà desquelles la mort survient. La distance entre les points critiques montre le degré de tolérance des organismes aux changements du facteur. Les conditions proches des points critiques sont particulièrement difficiles à survivre. De telles conditions sont appelées extrême.

Si vous tracez des courbes optimales pour un facteur, comme la température, pour différentes espèces, elles ne coïncideront pas. Souvent, ce qui est optimal pour une espèce est pessimiste pour une autre, voire se situe en dehors des points critiques. Les chameaux et les gerboises ne pouvaient pas vivre dans la toundra, et les rennes et les lemmings ne pouvaient pas vivre dans les déserts chauds du sud.

La diversité écologique des espèces se manifeste également dans la position des points critiques : pour certaines elles sont rapprochées, pour d'autres elles sont très espacées. Cela signifie qu’un certain nombre d’espèces ne peuvent vivre que dans des conditions très stables, avec des changements mineurs dans les facteurs environnementaux, tandis que d’autres peuvent résister à de grandes fluctuations. Par exemple, la plante impatiens se flétrit si l'air n'est pas saturé de vapeur d'eau, et l'herbe à plumes tolère bien les changements d'humidité et ne meurt pas même en cas de sécheresse.

Ainsi, la loi de l'optimum nous montre que pour chaque type il existe sa propre mesure de l'influence de chaque facteur. Une diminution comme une augmentation de l'exposition au-delà de cette mesure entraînent la mort des organismes.

Pour comprendre la relation des espèces avec l'environnement, il n'est pas moins important loi des facteurs limitants.

Dans la nature, les organismes sont simultanément influencés par tout un ensemble de facteurs environnementaux dans différentes combinaisons et avec différentes forces. Il n’est pas facile d’isoler le rôle de chacun d’eux. Lequel compte plus que les autres ? Ce que nous savons de la loi de l’optimum nous permet de comprendre qu’il n’existe pas de facteurs entièrement positifs ou négatifs, importants ou secondaires, mais que tout dépend de la force de chaque influence.

La loi du facteur limitant stipule que le facteur le plus significatif est celui qui s'écarte le plus des valeurs optimales pour l'organisme.

La survie des individus à cette période particulière en dépend. À d’autres moments, d’autres facteurs peuvent devenir limitants et, tout au long de la vie, les organismes sont confrontés à diverses restrictions quant à leur activité vitale.

La pratique agricole est constamment confrontée aux lois des facteurs optimaux et limitants. Par exemple, la croissance et le développement du blé, et donc le rendement, sont constamment limités par des températures critiques, un manque ou un excès d'humidité, un manque d'engrais minéraux et parfois par des influences aussi catastrophiques que la grêle et les tempêtes. Il faut beaucoup d'efforts et d'argent pour maintenir des conditions optimales pour les cultures, et en même temps, tout d'abord, compenser ou atténuer l'effet des facteurs limitants.

Les habitats des différentes espèces sont étonnamment variés. Certains d'entre eux, par exemple certains petits acariens ou insectes, passent toute leur vie à l'intérieur de la feuille d'une plante, qui est pour eux le monde entier, d'autres maîtrisent des espaces vastes et variés, comme les rennes, les baleines dans l'océan, les oiseaux migrateurs. .

Selon l'endroit où vivent les représentants des différentes espèces, ils sont affectés par différents ensembles de facteurs environnementaux. Sur notre planète, il y a plusieurs milieux de vie de base, très différents en termes de conditions de vie : eau, sol-air, sol. Les habitats sont aussi les organismes eux-mêmes dans lesquels d'autres vivent.

Milieu de vie aquatique. Tous les habitants aquatiques, malgré leurs différences de mode de vie, doivent s'adapter aux principales caractéristiques de leur environnement. Ces caractéristiques sont déterminées avant tout par les propriétés physiques de l’eau : sa densité, sa conductivité thermique et sa capacité à dissoudre les sels et les gaz.

Densité l'eau détermine sa force de poussée importante. Cela signifie que le poids des organismes dans l’eau est allégé et qu’il devient possible de mener une vie permanente dans la colonne d’eau sans sombrer au fond. De nombreuses espèces, pour la plupart petites, incapables de nager activement et rapidement, semblent flotter dans l'eau, y étant suspendues. La collection de ces petits habitants aquatiques s'appelle plancton. Le plancton comprend des algues microscopiques, des petits crustacés, des œufs et des larves de poissons, des méduses et de nombreuses autres espèces. Les organismes planctoniques sont transportés par les courants et sont incapables d’y résister. La présence de plancton dans l’eau rend possible le type de nutrition par filtration, c’est-à-dire le filtrage, à l’aide de divers appareils, des petits organismes et des particules alimentaires en suspension dans l’eau. Il se développe à la fois chez les animaux nageurs et sessiles des fonds marins, tels que les crinoïdes, les moules, les huîtres et autres. Un mode de vie sédentaire serait impossible pour les habitants aquatiques s'il n'y avait pas de plancton, et cela, à son tour, n'est possible que dans un environnement suffisamment dense.

La densité de l'eau rend difficile les mouvements actifs, c'est pourquoi les animaux qui nagent rapidement, tels que les poissons, les dauphins, les calmars, doivent avoir des muscles forts et une forme corporelle profilée. En raison de la densité élevée de l’eau, la pression augmente considérablement avec la profondeur. Les habitants des profondeurs marines sont capables de résister à une pression des milliers de fois supérieure à celle de la surface terrestre.

La lumière ne pénètre dans l’eau qu’à faible profondeur, de sorte que les organismes végétaux ne peuvent exister que dans les horizons supérieurs de la colonne d’eau. Même dans les mers les plus propres, la photosynthèse n'est possible qu'à des profondeurs de 100 à 200 m. À de plus grandes profondeurs, il n'y a pas de plantes et les animaux des grands fonds vivent dans l'obscurité totale.

Température dans les plans d'eau, il est plus doux que sur terre. En raison de la capacité thermique élevée de l'eau, les fluctuations de température y sont atténuées et les habitants aquatiques ne sont pas confrontés à la nécessité de s'adapter à fortes gelées ou une chaleur de quarante degrés. Ce n'est que dans les sources chaudes que la température de l'eau peut approcher le point d'ébullition.

L'une des difficultés de la vie des habitants aquatiques est Quantité limitée oxygène. Sa solubilité n'est pas très élevée et, de plus, diminue fortement lorsque l'eau est polluée ou chauffée. Par conséquent, dans les réservoirs, il y a parfois se fige- la mort massive d'habitants par manque d'oxygène, survenant pour diverses raisons.

Composition de sel L'environnement est également très important pour les organismes aquatiques. espèces marines je ne peux pas vivre eaux douces, et eau douce - dans les mers en raison d'une perturbation de la fonction cellulaire.

Environnement sol-air de la vie. Cet environnement a un ensemble différent de fonctionnalités. Elle est généralement plus complexe et variée qu’aquatique. Il contient beaucoup d'oxygène, beaucoup de lumière, plus changements soudains températures dans le temps et dans l’espace, les chutes de pression sont beaucoup plus faibles et un déficit d’humidité se produit souvent. Bien que de nombreuses espèces puissent voler et que les petits insectes, araignées, micro-organismes, graines et spores de plantes soient transportés par les courants d'air, l'alimentation et la reproduction des organismes se produisent à la surface du sol ou des plantes. Dans un environnement à faible densité comme l’air, les organismes ont besoin de soutien. Donc Plantes terrestres les tissus mécaniques se développent et chez les animaux terrestres le squelette interne ou externe est plus prononcé que chez les animaux aquatiques. Faible densité l'air facilite les déplacements.

M. S. Gilyarov (1912-1985), éminent zoologiste, écologiste, académicien, fondateur de recherches approfondies sur le monde des animaux du sol, le vol passif était maîtrisé par environ les deux tiers des habitants de la terre. La plupart d’entre eux sont des insectes et des oiseaux.

L'air est un mauvais conducteur de chaleur. Cela facilite la conservation de la chaleur générée à l’intérieur des organismes et le maintien d’une température constante chez les animaux à sang chaud. Le développement même du sang chaud est devenu possible dans un environnement terrestre. Les ancêtres des mammifères aquatiques modernes - baleines, dauphins, morses, phoques - vivaient autrefois sur terre.

Les habitants terrestres disposent d’une grande variété d’adaptations liées à l’approvisionnement en eau, en particulier dans des conditions sèches. Chez les plantes, il s'agit d'un système racinaire puissant, d'une couche imperméable à la surface des feuilles et des tiges et de la capacité de réguler l'évaporation de l'eau par les stomates. Chez les animaux, il s'agit également de caractéristiques structurelles différentes du corps et du tégument, mais, en outre, un comportement approprié contribue également au maintien de l'équilibre hydrique. Ils peuvent, par exemple, migrer vers des points d’eau ou éviter activement les conditions particulièrement sèches. Certains animaux peuvent vivre toute leur vie avec de la nourriture sèche, comme les gerboises ou la célèbre teigne des vêtements. Dans ce cas, l'eau nécessaire à l'organisme provient de l'oxydation. Composants nourriture.

De nombreux autres facteurs environnementaux jouent également un rôle important dans la vie des organismes terrestres, tels que la composition de l'air, les vents et la topographie de la surface terrestre. La météo et le climat sont particulièrement importants. Les habitants de l'environnement terre-air doivent s'adapter au climat de la partie de la Terre où ils vivent et tolérer la variabilité des conditions météorologiques.

Le sol comme milieu de vie. Le sol est une fine couche de surface terrestre, transformée par l’activité des êtres vivants. Les particules solides sont imprégnées dans le sol par des pores et des cavités, remplies en partie d'eau et en partie d'air, de sorte que les petits organismes aquatiques peuvent également habiter le sol. Le volume des petites cavités du sol en est une caractéristique très importante. Dans les sols meubles, cela peut atteindre 70 % et dans les sols denses, environ 20 %. Dans ces pores et cavités ou à la surface des particules solides vivent une grande variété de créatures microscopiques: bactéries, champignons, protozoaires, vers ronds, arthropodes. Les animaux plus gros font eux-mêmes des passages dans le sol. Le sol entier est pénétré par les racines des plantes. La profondeur du sol est déterminée par la profondeur de pénétration des racines et l’activité des animaux fouisseurs. Ce n'est pas plus de 1,5 à 2 m.

L'air dans les cavités du sol est toujours saturé de vapeur d'eau et sa composition s'enrichit gaz carbonique et dépourvu d'oxygène. Les conditions de vie dans le sol ressemblent ainsi à celles du milieu aquatique. D’autre part, le rapport eau/air dans les sols change constamment en fonction des conditions météorologiques. Les variations de température sont très prononcées en surface, mais s'estompent rapidement en profondeur.

La principale caractéristique de l’environnement du sol est l’apport constant de matière organique, principalement due à la mort des racines des plantes et à la chute des feuilles. C'est une source d'énergie précieuse pour les bactéries, les champignons et de nombreux animaux, c'est pourquoi le sol est l'environnement le plus dynamique. Son monde caché est très riche et diversifié.

Par l'apparition de différentes espèces d'animaux et de plantes, on peut comprendre non seulement dans quel environnement ils vivent, mais aussi quel genre de vie ils y mènent.

Si devant nous se trouve un animal à quatre pattes avec des muscles des cuisses très développés les membres postérieurs et beaucoup plus faible - sur ceux de devant, qui sont également raccourcis, avec un cou relativement court et une longue queue, alors nous pouvons affirmer avec certitude qu'il s'agit d'un sauteur au sol, capable de mouvements rapides et maniables, un habitant des espaces ouverts. Les célèbres kangourous australiens, les gerboises asiatiques du désert, les sauteurs africains et de nombreux autres mammifères sauteurs - représentants de divers ordres vivant sur différents continents - ressemblent à ceci. Ils vivent dans les steppes, les prairies et les savanes, où les déplacements rapides au sol constituent le principal moyen d'échapper aux prédateurs. La longue queue sert d'équilibreur lors des virages rapides, sinon les animaux perdraient l'équilibre.

Les hanches sont fortement développées sur les membres postérieurs et chez les insectes sauteurs - criquets, sauterelles, puces, psylles.

Un corps compact avec une queue courte et des membres courts, dont ceux de devant sont très puissants et ressemblent à une pelle ou un râteau, des yeux aveugles, un cou court et une fourrure courte, comme taillée, nous indiquent qu'il s'agit d'un animal souterrain qui creuse des trous et des galeries. . Il pourrait s'agir d'une taupe des forêts, d'un rat-taupe des steppes, d'une taupe marsupiale australienne et de nombreux autres mammifères menant un mode de vie similaire.

Insectes fouisseurs - les courtilières se distinguent également par leur corps compact et trapu et leurs membres antérieurs puissants, semblables à un seau de bulldozer réduit. En apparence, ils ressemblent à une petite taupe.

Toutes les espèces volantes ont développé de larges plans - des ailes chez les oiseaux, les chauves-souris, les insectes ou des plis de peau redressés sur les côtés du corps, comme chez les écureuils volants planeurs ou les lézards.

Les organismes qui se dispersent par vol passif, avec les courants d'air, se caractérisent par de petites tailles et des formes très diverses. Cependant, tout le monde en a un caractéristique commune- fort développement superficiel par rapport au poids corporel. Ceci est réalisé en différentes manières: du fait des poils longs, des soies, des excroissances diverses du corps, de son allongement ou de son aplatissement, allégeant la densité. Voilà à quoi ressemblent les petits insectes et les fruits volants des plantes.

La similarité externe qui apparaît entre les représentants de différents groupes et espèces non apparentés à la suite d'un mode de vie similaire est appelée convergence.

Elle affecte principalement les organes qui interagissent directement avec l'environnement extérieur et est beaucoup moins prononcée dans la structure. systèmes internes- digestif, excréteur, nerveux.

La forme d’une plante détermine les caractéristiques de sa relation avec l’environnement extérieur, par exemple la manière dont elle tolère la saison froide. Les arbres et les grands arbustes ont les branches les plus hautes.

La forme d'une vigne - avec un tronc faible enlaçant d'autres plantes, se retrouve aussi bien chez les espèces ligneuses que herbacées. Ceux-ci comprennent les raisins, le houblon, la cuscute des prés et les vignes tropicales. Enroulées autour des troncs et des tiges des espèces dressées, des plantes ressemblant à des lianes mettent en lumière leurs feuilles et leurs fleurs.

Dans des conditions climatiques similaires sur différents continents, une apparence similaire de végétation apparaît, composée d'espèces différentes, souvent totalement indépendantes.

La forme externe, reflétant la manière dont elle interagit avec l’environnement, est appelée forme de vie de l’espèce. Différentes espèces peuvent avoir des formes de vie similaires, s'ils mènent une vie proche.

La forme de vie se développe au cours de l’évolution des espèces qui s’étend sur plusieurs siècles. Les espèces qui se développent avec métamorphose, au cours cycle de vie changer naturellement de forme de vie. Comparez, par exemple, une chenille et un papillon adulte ou une grenouille et son têtard. Certaines plantes peuvent adopter différentes formes de vie selon leurs conditions de croissance. Par exemple, le tilleul ou le cerisier des oiseaux peut être à la fois un arbre dressé et un buisson.

Les communautés de plantes et d'animaux sont plus stables et plus complètes si elles comprennent des représentants de différentes formes de vie. Cela signifie qu’une telle communauté utilise davantage les ressources environnementales et entretient des liens internes plus diversifiés.

La composition des formes de vie des organismes dans les communautés sert d'indicateur des caractéristiques de leur environnement et des changements qui s'y produisent.

Les ingénieurs qui conçoivent des avions étudient attentivement les différentes formes de vie des insectes volants. Des modèles d'engins à vol battant ont été créés, basés sur le principe du mouvement dans l'air des Diptères et Hyménoptères. DANS technologie moderne des machines à marcher ont été conçues, ainsi que des robots dotés de méthodes de mouvement à levier et hydrauliques, comme des animaux de différentes formes de vie. Ces véhicules sont capables de se déplacer sur des pentes raides et hors route.

La vie sur Terre s'est développée dans des conditions de jour et de nuit régulières et de saisons alternées en raison de la rotation de la planète autour de son axe et autour du Soleil. Le rythme de l'environnement extérieur crée une périodicité, c'est-à-dire une répétabilité des conditions de vie de la plupart des espèces. Les périodes critiques, difficiles pour la survie, et favorables se répètent régulièrement.

L'adaptation aux changements périodiques de l'environnement extérieur s'exprime chez les êtres vivants non seulement par une réaction directe à des facteurs changeants, mais également par des rythmes internes héréditairement fixés.

Rythmes circadiens. Les rythmes circadiens adaptent les organismes au cycle du jour et de la nuit. Chez les plantes, la croissance intensive et la floraison sont programmées à une certaine heure de la journée. Les animaux changent considérablement leur activité tout au long de la journée. Sur la base de cette caractéristique, on distingue les espèces diurnes et nocturnes.

Le rythme quotidien des organismes n’est pas seulement le reflet de conditions extérieures changeantes. Si vous placez une personne, des animaux ou des plantes dans un environnement constant et stable sans changement de jour et de nuit, alors le rythme des processus vitaux est maintenu, proche du rythme quotidien. Le corps semble vivre selon lui-même horloge interne, en comptant le temps.

Le rythme circadien peut affecter de nombreux processus du corps. Une personne possède environ 100 caractéristiques physiologiques obéir au cycle quotidien : fréquence cardiaque, rythme respiratoire, sécrétion d'hormones, sécrétions des glandes digestives, pression artérielle, la température corporelle et bien d’autres. Par conséquent, lorsqu’une personne est éveillée au lieu de dormir, le corps est toujours réglé sur l’état nocturne et les nuits blanches ont un effet néfaste sur la santé.

Cependant, les rythmes circadiens n'apparaissent pas chez toutes les espèces, mais seulement chez celles chez qui le changement de jour et de nuit joue un rôle écologique important. Les habitants des grottes ou des eaux profondes, où un tel changement n'existe pas, vivent selon des rythmes différents. Et même parmi les habitants de la terre ferme, tout le monde ne présente pas une périodicité quotidienne.

Dans des expériences réalisées dans des conditions strictement constantes, les drosophiles des fruits maintiennent un rythme quotidien pendant des dizaines de générations. Cette périodicité leur est héritée, comme chez beaucoup d'autres espèces. Les réactions adaptatives associées au cycle quotidien de l’environnement externe sont si profondes.

Perturbations du rythme circadien du corps dans certaines conditions travail de nuit, les vols spatiaux, la plongée sous-marine, etc. posent un problème médical sérieux.

Rythmes annuels. Les rythmes annuels adaptent les organismes aux changements saisonniers des conditions. Dans la vie des espèces, les périodes de croissance, de reproduction, de mue, de migration et de dormance profonde s'alternent et se répètent naturellement de telle manière que les organismes rencontrent la période critique de l'année dans l'état le plus stable. Le processus le plus vulnérable - la reproduction et l'élevage des jeunes animaux - se produit pendant la saison la plus favorable. Cette périodicité des changements d'état physiologique tout au long de l'année est en grande partie innée, c'est-à-dire qu'elle se manifeste par un rythme annuel interne. Si, par exemple, les autruches australiennes ou le dingo chien sauvage sont placés dans un zoo de l'hémisphère nord, leur saison de reproduction commencera à l'automne, alors que c'est le printemps en Australie. La restructuration des rythmes annuels internes se fait avec beaucoup de difficulté, sur plusieurs générations.

La préparation à la reproduction ou à l'hivernage est un long processus qui commence dans les organismes bien avant le début des périodes critiques.

Les changements brusques de temps à court terme (gelées estivales, dégels hivernaux) ne perturbent généralement pas les rythmes annuels des plantes et des animaux. Le principal facteur environnemental auquel les organismes réagissent au cours de leurs cycles annuels ne sont pas les changements climatiques aléatoires, mais photopériode- des changements dans le rapport jour/nuit.

La durée du jour change naturellement tout au long de l'année, et ce sont ces changements qui servent de signal précis de l'approche du printemps, de l'été, de l'automne ou de l'hiver.

La capacité des organismes à réagir aux changements de durée du jour est appelée photopériodisme.

Si le jour raccourcit, les espèces commencent à se préparer pour l'hiver ; si le jour s'allonge, elles commencent à croître et à se reproduire activement. Dans ce cas, ce qui est important pour la vie des organismes n'est pas le changement de la durée du jour et de la nuit lui-même, mais son valeur du signal, indiquant de profonds changements imminents dans la nature.

Comme vous le savez, la durée du jour dépend grandement de la latitude géographique. Dans l’hémisphère nord, les journées d’été sont beaucoup plus courtes dans le sud que dans le nord. Par conséquent, les espèces du sud et du nord réagissent différemment au même changement de jour : les espèces du sud commencent à se reproduire avec des jours plus courts que celles du nord.

FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologie générale". Moscou, "Lumières", 2000

Thème 18. "Habitat. Facteurs environnementaux". Chapitre 1; p. 10-58
Thème 19. "Populations. Types de relations entre organismes." chapitre 2 §8-14 ; pages 60 à 99 ; Chapitre 5 § 30-33
Thème 20. « Écosystèmes ». chapitre 2 §15-22 ; p. 106-137
Thème 21. "Biosphère. Cycles de la matière". Chapitre 6 §34-42 ; pages 217-290

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1. La lumière comme facteur environnemental. Le rôle de la lumière dans la vie des organismes

Le degré d’atténuation de la lumière solaire et du rayonnement cosmique dépend de la longueur d’onde (fréquence) de la lumière. Le rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde inférieure à 0,3 micron ne traverse pratiquement pas la couche d'ozone (à une altitude d'environ 25 km). Un tel rayonnement est dangereux pour un organisme vivant, notamment pour le protoplasme.

Dans la nature vivante, la lumière est la seule source d’énergie, toutes les plantes sauf les bactéries ? photosynthétiser, c'est-à-dire synthétiser des substances organiques à partir de substances inorganiques (c'est-à-dire à partir d'eau, de sels minéraux et de CO 2 - en utilisant l'énergie rayonnante dans le processus d'assimilation). Tous les organismes dépendent pour leur nutrition des organismes photosynthétiques terrestres, c'est-à-dire plantes chlorophylliennes.

La lumière en tant que facteur environnemental est divisée en ultraviolet avec une longueur d'onde de 0,40 à 0,75 microns et en infrarouge avec une longueur d'onde supérieure à ces grandeurs.

Certains organismes sont capables de distinguer les longueurs d'onde. Ils possèdent des systèmes spéciaux de perception de la lumière et une vision des couleurs, qui revêtent une grande importance dans leur vie. De nombreux insectes sont sensibles aux rayonnements à ondes courtes, que les humains ne peuvent pas percevoir. Les papillons perçoivent bien les rayons ultraviolets. Les abeilles et les oiseaux déterminent avec précision leur emplacement et naviguent dans la zone même la nuit.

Les organismes réagissent également fortement à l’intensité lumineuse. Sur la base de ces caractéristiques, les plantes sont divisées en trois groupes écologiques :

1. Amoureux de la lumière, du soleil ou héliophytes - qui ne peuvent se développer normalement que sous les rayons du soleil.

2. Les plantes qui aiment l'ombre, ou sciophytes, sont des plantes des étages inférieurs des forêts et des plantes des profondeurs, par exemple le muguet et autres.

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