Підручники з Біології / Біологія 11 клас / Соболь В.І. Біологія 11 клас. 2019

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з таблицею

Пригадайте визначення екологічних законів, що ви їх вивчали раніше. Наведіть приклади застосування екологічних законів у різних галузях діяльності людини в сучасному суспільстві. Обґрунтуйте твердження про необхідність знань екологічних закономірностей для розуміння природи й сучасних технологій.

Застосування екологічних законів у практичній діяльності людини

Біологія + Екологія помешкань. Мухоловка й системний підхід

Мухоловка звичайна (Scutigera coleoptrata) є видом, який часто трапляється в оселях людини. Через значний розмір, відразливий вигляд і швидкість пересування ця комаха часто завдає страху мешканцям. Але мухоловка – комаха мирна й корисна. Вона винищує тарганів, міль, до-

машніх мурах, мух, цвіркунів, павуків. Застосуйте системний підхід і доведіть, що мухоловка є біосистемою. Якими є екологічні зв’язки цієї біосистеми?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Сільське господарство. Харчові продукти й зміни клімату

Міжнародні експерти зі зміни клімату висловлюють побоювання, що у майбутньому кліматичні зміни безпосередньо позначаться на харчових продуктах людини. До «зони ризику» потрапляють: кава, авокадо, мигдаль, виноград, молоко, вишня. Застосуйте знання екологічних законів і поясніть взаємозв’язки між сільським господарством і змінами клімату. Якими мають бути адаптації рослинництва, тваринництва, рибного господарства до глобального потепління?

РЕЗУЛЬТАТ

§ 34. Екологічні зв’язки. Екологічні закони

131

Тема 7. ЕКОЛОГІЯ

132

Фактор (лат. faktor – той, що робить), чинник – причина будь-якого процесу, що є його наслідком.

Філософський словник

§ 35. ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ ТА ЇХНЯ КЛАСИФІКАЦІЯ

Основні поняття й ключові терміни: АУТЕКОЛОГІЯ. ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ. Абіотичні чинники. Біотичні чинники. Антропічні чинники.

Пригадайте! Які основні розділи екології?

Вступна вправа. Бджоли, трішки гумору й дослідження

Австрійський етолог Карл Фріш дуже любив мед, через те, мабуть, його улюбленим об’єктом досліджень були медоносні бджоли. Він установив, що ці комахи як компас у похмурий день використовують А язик для сприйняття пахучих молекул з повітря

Бпару вусиків для пошуку квітів на дотик

В сенсили для сприйняття шуму квітки, що розхитується

Гщупики для розпізнавання солодкого смаку нектару

Дскладні очі для сприйняття поляризованого видимого світла Чому ці дослідження є аутекологічними?

ЗМІСТ

Які основні завдання та значення аутекологічних досліджень?

АУТОЕКОЛОГІЯ (факторіальна екологія, екологія особин) – розділ екології, що вивчає видові особливості реакцій організмів на чинники середовища. Цей термін запропонував швейцарський ботанік К. Шретер (1855 – 1939) ще в 1896 р.

Основними завданнями аутекології є вивчення екологічних зв’язків організму із середовищем, типів середовища життя, різноманіття екологічних чинників і закономірностей їхнього впливу, різноманітності адаптацій та механізмів їх формування, класифікації екологічних груп організмів, життєвих форм.

У ХХ ст. аутекологія доповнилась розділами про функціональну роль організмів у екосистемах, їхні життєві стратегії, екологічні ніші, різні види біоіндикації (фіто-, бріо-, ліхеноіндикація) й біотестування. Останніми роками в аутекології формуються нові напрями досліджень, що зумовлені зростанням впливу антропічних чинників на живі організми. Так, велика кількість досліджень стосується вивчення механізмів адаптації організмів до різних видів забруднення середовища, явищ заселення організмами нових територій, небезпеки біологічного забруднення та негативного впливу на аборигенні види та ін.

Аутекологічні дослідження – це вивчення впливу екологічних чинників на організми впродовж їхнього життєвого циклу. Об’єктами досліджень є організми окремих видів рослин, грибів або тварин. Мета таких досліджень – це встановлення способів і закономірностей формування адаптацій організмів у певному середовищі. Результати аутекологічних досліджень застосовують у рослинництві, тваринництві, бджільництві, рибному та лісовому господарстві

(для вибору сортів рослин і порід тварин, що їх найдоцільніше вирощувати або розводити в конкретному районі), медицині (для визначення впливу ксенобіоти-

ків на здоров’я людини), еволюційній біології (для виявлення закономірностей впливу чинників на формування адаптацій) та ін.

Отже, основними завданнями аутекологічних досліджень є вивчення впливу екологічних чинників на організми та формування в них адаптацій на такий вплив.

Яке значення та особливості екологічних чинників?

ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ – це усі природні компоненти й явища навколишнього середовища, що впливають на живі організми. Ці чинники є причиною, рушійною силою процесів у взаємовідносинах організмів і середовища. Пригадаємо, що чинники середовища називають екологічними лише в тому разі, якщо вони для організмів мають певне значення. Під дією чинників середовища відбувається формування пристосувань на різних рівнях організації життя (адаптаційне значення) та зміни дії інших чинників і пристосувань у відповідь на зміни середовища (модифікаційне значення). Світловий, звуковий, хімічний, механічний вплив чинників сприймається рецепторами живих організмів і є для них джерелом інформації про стан середовища (сигнальне значення), магнітний вплив забезпечує визначення місцеіснування або напрямків переміщення у просторі (біонавігаційне значення). Дія чинників різної інтенсивності може сприяти життєдіяльності (вітальне значення), обмежувати (лімітуюче значення) або спричиняти загибель (летальне значення) організмів. Таким чином, екологічні чинники середовища чинять різний прямий та опосередкований, позитивний чи негативний вплив і можуть бути для живих організмів подразниками,

обмежувачами, модифікаторами, сигна­ лами та ін. (іл. 58).

Екологічні чинники можуть мати фізичну (світлові промені, магнітні поля), хімічну (сольовий склад води, вміст кисню) або біологічну (віруси, бактерії, рослини) природу. Між ними існують тісні взаємозв’язки; їхній вплив має комплексний характер.

Ще однією особливістю більшості екологічних чинників є їхня мінливість. Так, на дні Світового океану температура води є сталою +4 °С, а температура повітря в пустелі Сахара вдень сягає +50 °С, а вночі різко спадає, іноді до 0 °С. Організми сприймають не статичні незмінні чинники, а їх режими – послідовності змін за певний проміжок. Через те для характеристики середовищ життя застосовують поняття світлового, температурного, водного режимів впливу чинників.

Серед екологічних чинників є такі, що змінюються під дією живих організмів, а є й такі, що не змінюються. Ресурси навколишнього середовища – це ті чинники, що їх організми використовують, споживають, тим самим зменшуючи їхню кількість. Це вода, їжа, кисень або вуглекислий газ повітря, схованки, місця для розмноження. Умови існування – це чинники, до яких організми змушені пристосовуватися, але вплинути на них зазвичай не можуть. Так, світло для бджоли є умовою зорової орієнтації.

§ 35. Екологічні чинники та їхня класифікація

133

Тема 7. ЕКОЛОГІЯ

Отже, екологічні чинники є компонентами навколишнього середовища, що мають різну фізико-хімічну природу, особливості та значення для живих організмів.

Як класифікують екологічні чинники?

В екології виокремлюють близько десяти груп екологічних чинників, що класифікують: за походженням (космічні, геологічні, техногенні), за середовищем виникнення (атмосферні, гідрологічні, едафічні), за характером впливу (фізичні, хімічні, біологічні), за об’єктом впливу (індивідуальні, групові, видові, соціальні), за ступенем впливу (летальні, екстремальні, обмежувальні) та ін. Залежно

від мінливості екологічні чинники поділяють на: періодичні (наприклад, добові

зміни температури), неперіодичні (наприклад, виверження вулканів) і стабільні (наприклад, земне тяжіння).

Найпоширенішою й найзагальнішою є класифікація екологічних чинників за природою впливу, згідно з якою виокремлюють: абіотичні (вплив чинників неживої природи), біотичні (вплив чинників живої природи) та антропічні (прямий та опосередкований вплив діяльності людини) (табл. 3).

Таблиця 3. ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ

ЕКОЛОГІЧНІ ЧИННИКИ

Екологічні чинники відрізняються значною мінливістю в часі й просторі. Так, в історії Землі виокремлюють періоди потепління й похолодання, температура змінюється упродовж доби чи сезону або має різне значення на поверхні суходолу й у глибинах Світового океану.

Отже, різноманітність екологічних чинників пов’язана з різноманітністю умов довкілля, що впливають на існування живого

та визначають біологічне різноманіття.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з ілюстрацією

За допомогою таблиці сформулюйте запитання, на які б ви хотіли знайти відповідь під час організації аутекологічних досліджень цікавої для вас квіткової рослини (наприклад, липи серцелистої).

1.Систематичне положення виду

2.Місцеіснування

3.Морфологія

4.Фізіологія

5.Розмноження

6.Життєвий цикл

7.Екологія

Біологія + Світло. Значення світла для рослин

Самосвітній мох перистий (Schistostega pennata) живе в печерах, тому його клітини можуть фокусувати слабке світло на хлоропласти, в яких відбувається фотосинтез. Розпізнайте й назвіть клітинну органелу, що, найвірогідніше, відіграє роль

фокусуючої лінзи у клітинах цього моху. Яке значення окрім забезпечення життєво необхідного фотосинтезу має світло для моху зокрема й загалом для рослин?

СТАВЛЕННЯ Біологія + Екологія. Причинно-наслідкові зв’язки екологічних явищ

Кільчаста черепахоголова морська змія

(Emydocephalus annulatus) живе в тропічних водах поблизу Австралії. В окремих ділянках їхнього ареалу було знайдено особини з чорним забарвленням. Вчені з’ясували, що концентрації 13 мікроелементів, особливо Кобальту, Марганцю, Плюмбуму, Цинку та Нікелю, були вищими у покривах таких змій. Окрім того, чорні морські змії скидають шкіру вдвічі частіше, ніж їхні брунатно-білі родичі.

Установіть причинно-наслідкові зв’язки цього рідкісного прояву індустріального меланізму в хребетних тварин.

1. Що таке аутекологія? 2. Що таке аутекологічні дослідження? 3. Що таке еколо- 1 – 6 гічні чинники? 4. Яке значення екологічних чинників? 5. Назвіть основні групи екологічних чинників. 6. Наведіть приклади абіотичних біотичних та антропіч-

них чинників.

7. Яке основні завдання та значення аутекологічних досліджень? 8. Яке зна- 7 – 9 чення та особливості екологічних чинників? 9. Як класифікують екологічні

чинники?

10 – 12 10. Оцініть значення аутекологічних досліджень у практичній діяльності людини.

§ 35. Екологічні чинники та їхня класифікація

135

Тема 7. ЕКОЛОГІЯ

Чим стенобіонти відрізняються від еврибіонтів?

За екологічною валентністю організми поділяють на такі екологічні групи, як стенобінти та еврибіонти.

Стенобіонти (від грец. стенос – вузький та біос – життя) – організми, які можуть жити лише за дуже незначної зміни чинників середовища. Як правило, стенобіонтами є високоспеціалізовані види, симбіонти, мешканці морських глибин, печер, лісів високогір’я. До стенобіонтних організмів належать:

•стенофаги – організми, які живляться небагатьма видами корму (колібрі, осоїди, коала) (іл. 60);

•стенобати – організми, існування яких можливе тільки на певній глибині за певного тиску води (клопи-водомірки, глибоководні кальмари, риби-вудильники);

•стенотерми – організми, пристосовані

до відносно сталих температурних умов довкілля і які не витримують їх коливань (форель річкова трапляється в холодних гірських річках);

•стеногали – організми, що витримують лише незначні зміни ступеня солоності середовища (головоногі молюски, карась, видра річкова).

Еврибіонти (грец. еври – широкий та біос – життя) – організми, які можуть

жити за значних змін екологічних чинників. Так, багато наземних тварин і рослин помірних широт можуть витримувати великі сезонні коливання температури, вологості та інших чинників середовища. До еврибіонтних організмів належать:

•еврифаги – організми, які живляться найрізноманітнішою рослинною і тваринною їжею (пацюк сірий, тарган рудий, свиня дика, бурий ведмідь, крук);

•еврибати – організми із широким діапазоном вертикального поширення, які витримують значні коливання тиску води (губки, голкошкірі, кити);

•евритерми – організми, що пристосовані до значних коливань температури середовища (сокіл-сапсан, вовк

сірий, сосна звичайна);

• евригали – організми, здатні існувати в середовищі зі значними змінами ступеня солоності (очерет звичайний, прохідні риби) (іл. 61).

Отже, екологічна валентність стенота еврибіонтів виражається вузьким або широким діапазоном витривалості й розглядається як відносна реакція видів на деякі чинники середовища або на їх комплекс.

Які основні закономірності впливу екологічних чинників?

§ 36. Закономірності впливу екологічних чинників на організми та їх угруповання

Тема 7. ЕКОЛОГІЯ

ків, оскільки між ними відбуваються різного роду взаємодії: пригнічення одного чинника іншим (монодомінантність), взаємне посилення декількох чинників (синергізм), взаємне пригнічення декількох чинників (антагонізм). Взаємодію чинників відображено в законах сукупної дії та взаємокомпенсації екологічних чинників.

Закон сукупної дії екологічних чинників (закон ефективності чинників, закон О. Мітчерліха, 1909): у природі один екологічний чинник може впливати на інший, тому успіх виду в довкіллі залежить від взаємодії чинників. Наприклад, підвищена температура сприяє випаровуванню води, тварини важче витримують високі температури за значної вологості.

Закон взаємокомпенсації екологічних чинників (закон Е. Рюбеля, 1930):

відсутність або нестача деяких екологічних чинників можуть бути компенсовані іншими близькими чинниками. Так, обмеженність світла в парнику може бути компенсована підвищенням концентрації СО2, підвищення температури повітря сприяє випаровуванню води, зниження рівня освітленості зменшує потреби рослин в Цинку.

Серед багатьох відомих закономірностей впливу окремих екологічних чинників на живі організми у практичній діяльності людини найширше застосовуються закон обмежувального чинника, закон оптимуму й закон толерантності.

Закон обмежувального чинника (закон мінімуму, закон Ю. Лібіха, 1840):

найбільшу лімітуючу дію на організм, популяцію або угруповання справляють ті життєво важливі чинники зовнішнього середовища, кількість (концентрація) яких близька до мінімального критичного рівня. Найчастіше лімітуючими чинниками є температура, світло, тиск, біогенні речовини тощо.

Закон оптимуму: кожен чинник позитивно впливає на життєдіяльність організмів лише в певних межах. Стан організму, популяції або екосистеми, за якого вони виявляють найвищі показники життєдіяльності, описують поняттям екологічний оптимум.

Закон толерантності (закон Шелфорда, 1913): лімітуючим чинником процвітання будь-якого організму (виду) в даному місцеіснуванні може бути як мінімум, так і максимум екологічного чинника, діапазон між якими визначає витривалість (толерантність) організму до даного чинника.

Отже, існування організмів певного виду в певному середовищі зумовлене взаємодією з цілим комплексом екологічних чинників, що діють згідно з певними закономірностями.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з графіками.

Залежність фотосинтезу від чинників довкілля

На швидкість фотосинтезу впливають багато різних екологічних чинників, серед яких визначальне значення мають освітленість, концентрація вуглекислого газу й температура. Проаналізуйте наведені графіки та сформулюйте твердження щодо комплексного впливу чинників на життя організмів.

на розселення цього виду на території України?

Біологія + Квітникарство. Оптимальний догляд за орхідеєю

Декоративні кімнатні рослини роду Фаленопсис вважаються одними з найневибагливіших й найпопулярніших із родини Зозулинцеві, або Орхідні. Застосуйте знання про закон оптимуму та створіть пам’ятку про оптимальні умови для вирощування орхідеї фаленопсис.

РЕЗУЛЬТАТ

1.Що таке екологічна валентність? 2. Назвіть основні зони в діапазоні впливу екологічного чинника. 3. Хто такі стенота еврибіонти? 4. Наведіть приклади

1– 6 еври- і стенобіонтних видів. 5. Назвіть закономірності комплексного впливу екологічних чинників 4. Назвіть закономірності впливу окремих чинників на живі організми.

7.Якою є загальна реакція організмів на впливи екологічних чинників? 8. Чим

7– 9 стенобіонти відрізняються від еврибіонтів? 9. Які основні закономірності впливу екологічних чинників?

§ 36. Закономірності впливу екологічних чинників на організми та їх угруповання

139

Тема 7. ЕКОЛОГІЯ

Якщо сто бігунів як один біжать, це можна назвати так і сяк, У коней це буде табун, у риб це буде косяк.

А. Макаревич

§ 37. ПОПУЛЯЦІЇ. КЛАСИФІКАЦІЯ ПОПУЛЯЦІЙ

Основні поняття й ключові терміни: ДЕМЕКОЛОГІЯ. ПОПУЛЯЦІЯ. Структура популяції.

Пригадайте! Що таке популяція?

ЗМІСТ

Який предмет досліджень та значення демекології?

ДЕМЕКОЛОГІЯ (від грец. демос – народ) – розділ екології, що вивчає умови формування, структуру, функціонування і динаміку розвитку популяцій окремих видів; інша назва – популяційна екологія. Її засновником вважають англійського еколога Чарльза Елтона.

Об’єктом дослідження демекології є популяція як група особин одного виду на конкретній території, що утворює самостійну генетичну систему й формує власну екологічну нішу.

Предметом демекології є онтогенез особин, структура популяцій, їх динаміка, стійкість, стабільність, самовідновлення й саморегуляція. Вивчення цих ознак пояснює функ-

ціонування як самих популяцій, так і видів й екосистем, до складу яких вони входять. Важливим розділом сучасних демекологічних досліджень є зміни параметрів популяцій за умов антропогенного впливу.

Методи демекології є досить різноманітними. Широко застосовуються методи екологічного моделювання (для створення моделей взаємовідносин) і методи екологічного моніторингу за найінформативнішими параметрами популяцій (чисельністю, репродукцією, живленням, статевою структурою). Для оцінювання чисельності та щільності популяцій застосовують спеціальні методи прямого підрахунку, пробних ділянок, метод мічення й повторного відлову.

Значення демекології. Вивчення популяцій має надзвичайно важливе теоретичне і практичне значення для розв’язування проблем, що виникають