Температура светлина екологични фактори на околната среда. Тест: Светлина, температура и влажност като фактори на околната среда
Въведение
4. Едафични фактори
5. Различни среди на живот
Заключение
Въведение
На Земята има огромно разнообразие от условия за живот, което осигурява разнообразие от екологични ниши и тяхното „население“. Въпреки това разнообразие обаче, има четири качествено различни жизнени среди, които имат специфичен набор от фактори на околната среда и следователно изискват специфичен набор от адаптации. Това са жизнените среди: земя-въздух (земя); вода; почвата; други организми.
Всеки вид е адаптиран към своя специфичен набор от условия на околната среда - екологична ниша.
Всеки вид е адаптиран към специфичната си среда, към определена храна, хищници, температура, соленост на водата и други елементи на външния свят, без които не може да съществува.
За съществуването на организмите е необходим комплекс от фактори. Нуждата на организма от тях е различна, но всяка ограничава съществуването му до известна степен.
Липсата (недостигът) на някои фактори на околната среда може да се компенсира от други подобни (подобни) фактори. Организмите не са „роби” на условията на околната среда - до известна степен те самите се адаптират и променят условията на околната среда по такъв начин, че да облекчат липсата на определени фактори.
Липса на физиологично необходими фактори в околната среда (светлина, вода, въглероден диоксид, хранителни вещества) не могат да бъдат компенсирани (заменени) от други.
1. Светлината като фактор на околната среда. Ролята на светлината в живота на организмите
Светлината е една от формите на енергия. Според първия закон на термодинамиката, или закона за запазване на енергията, енергията може да преминава от една форма в друга. Според този закон организмите са термодинамична система, която непрекъснато обменя енергия и материя с околната среда. Организмите на повърхността на Земята са изложени на поток от енергия, главно слънчева енергия, както и дълговълнова топлинна радиация от космически тела. И двата фактора определят климатичните условия на околната среда (температура, скорост на изпаряване на водата, движение на въздуха и водата). От Космоса върху биосферата пада слънчева светлина с енергия 2 кал. с 1 cm 2 за 1 min. Това е така наречената слънчева константа. Тази светлина, преминавайки през атмосферата, е отслабена и не повече от 67% от нейната енергия може да достигне повърхността на Земята при ясно пладне, т.е. 1,34 кал. на cm 2 за 1 min. Преминавайки през облачна покривка, вода и растителност, слънчевата светлина допълнително отслабва и разпределението на енергията в нея се променя значително. различни областиспектър
Степента, до която слънчевата светлина и космическата радиация са отслабени, зависи от дължината на вълната (честотата) на светлината. Ултравиолетова радиацияс дължина на вълната под 0,3 микрона почти не преминава озонов слой(на надморска височина около 25 км). Такова излъчване е опасно за живия организъм, по-специално за протоплазмата.
В живата природа светлината е единственият източник на енергия, всички растения, с изключение на бактериите, фотосинтезират, т.е. синтезират органични вещества от неорганични вещества (т.е. от вода, минерални соли и CO 2 - използвайки лъчиста енергия в процеса на асимилация). Всички организми зависят от храненето си от наземни фотосинтезиращи организми, т.е. хлорофилоносни растения.
Светлината като фактор на околната среда се разделя на ултравиолетова с дължина на вълната 0,40 - 0,75 микрона и инфрачервена с дължина на вълната, по-голяма от тези величини.
Действието на тези фактори зависи от свойствата на организмите. Всеки тип организъм е адаптиран към определена дължина на вълната на светлината. Някои видове организми са се адаптирали към ултравиолетовото лъчение, докато други са се адаптирали към инфрачервеното лъчение.
Някои организми могат да различават дължините на вълните. Те имат специални системи за възприемане на светлина и цветно зрение, които са от голямо значение в живота им. Много насекоми са чувствителни към късовълнова радиация, която хората не могат да възприемат. Молците възприемат добре ултравиолетовите лъчи. Пчелите и птиците точно определят местоположението си и се ориентират в района дори през нощта.
Организмите реагират силно и на интензитета на светлината. Въз основа на тези характеристики растенията се разделят на три екологични групи:
1. Светлолюбиви, слънцелюбиви или хелиофити - които са способни да се развиват нормално само под слънчевите лъчи.
2. Сенчести растения или сциофити са растения от долните нива на горите и дълбоководни растения, например момини сълзи и други.
С намаляването на интензитета на светлината фотосинтезата също се забавя. Всички живи организми имат прагова чувствителност към интензитета на светлината, както и към други фактори на околната среда. Различните организми имат различен праг на чувствителност към факторите на околната среда. Например, интензивната светлина потиска развитието на мухите Drosophila, дори причинява тяхната смърт. Хлебарки и други насекоми не обичат светлината. При повечето фотосинтезиращи растения при нисък интензитет на светлина се инхибира протеиновият синтез, а при животните процесите на биосинтеза се инхибират.
3. Сенкоустойчиви или факултативни хелиофити. Растения, които растат добре както на сянка, така и на светлина. При животните тези свойства на организмите се наричат светлолюбиви (фотофили), сенколюбиви (фотофобни), еврифобни - стенофобни.
2. Температурата като фактор на околната среда
Температурата е най-важният фактор на околната среда. Температурата има огромно влияние върху много аспекти от живота на организмите, тяхната география на разпространение, размножаване и други биологични свойства на организмите, които зависят главно от температурата. Обхват, т.е. Температурните граници, в които може да съществува живот, варират от приблизително -200°C до +100°C, а понякога е установено, че бактерии съществуват в горещи извори при температури от 250°C. В действителност повечето организми могат да оцелеят в още по-тесен диапазон от температури.
Някои видове микроорганизми, главно бактерии и водорасли, могат да живеят и да се размножават в горещи извори при температури, близки до точката на кипене. Горната граница на температурата за бактериите от горещи извори е около 90°C. Променливостта на температурата е много важна от гледна точка на околната среда.
Всеки вид може да живее само в определен температурен диапазон, така наречените максимални и минимални летални температури. Извън тези критични температурни крайности, студ или топлина, настъпва смърт на организма. Някъде между тях има оптимална температура, при която е активна жизнената дейност на всички организми, живата материя като цяло.
Въз основа на толерантността на организмите към температурните условия те се делят на евритермни и стенотермни, т.е. способни да понасят температурни колебания в широки или тесни граници. Например лишеите и много бактерии могат да живеят при различни температури или орхидеите и други топлолюбиви растения от тропическите зони са стенотермични.
Някои животни са в състояние да поддържат постоянна телесна температура, независимо от температурата на околната среда. Такива организми се наричат хомеотермични. При други животни телесната температура варира в зависимост от температурата на околната среда. Наричат се пойкилотермни. В зависимост от начина на приспособяване на организмите към температурните условия те се разделят на две екологични групи: криофили - организми, приспособени към студ, към ниски температури; термофили - или топлолюбиви.
3. Влажността като фактор на околната среда
Първоначално всички организми са били водни. След като завладяха земята, те не загубиха зависимостта си от водата. Водата е неразделна част от всички живи организми. Влажността е количеството водна пара във въздуха. Без влага или вода няма живот.
Влажността е параметър, характеризиращ съдържанието на водни пари във въздуха. Абсолютната влажност е количеството водна пара във въздуха и зависи от температурата и налягането. Това количество се нарича относителна влажност (т.е. съотношението на количеството водна пара във въздуха към наситеното количество пара при определени условия на температура и налягане.)
В природата има дневен ритъм на влажност. Влажността варира вертикално и хоризонтално. Този фактор, заедно със светлината и температурата, играе голяма роля в регулирането на дейността на организмите и тяхното разпространение. Влажността също променя ефекта на температурата.
Важен екологичен фактор е изсушаването на въздуха. Особено за сухоземните организми изсушаващото действие на въздуха е от голямо значение. Животните се адаптират, като се преместват на защитени места и водят активен начин на живот през нощта.
Растенията абсорбират вода от почвата и почти цялата (97-99%) се изпарява през листата. Този процес се нарича транспирация. Изпарението охлажда листата. Благодарение на изпарението йоните се транспортират през почвата до корените, йоните се транспортират между клетките и т.н.
Определено количество влага е абсолютно необходимо за сухоземните организми. Много от тях изискват относителна влажност от 100% за нормално функциониране и обратното, организъм в нормално състояние не може да живее за дълго времепри абсолютно сух въздух, защото постоянно губи вода. Водата е съществена част от живата материя. Следователно загубата на вода в определено количество води до смърт.
Растенията в сух климат се адаптират чрез морфологични промени и намаляване на вегетативните органи, особено листата.
Сухоземните животни също се адаптират. Много от тях пият вода, други я абсорбират през тялото в течна или парообразна форма. Например повечето земноводни, някои насекоми и акари. Повечето пустинни животни никога не пият, те задоволяват нуждите си от вода, доставяна с храна. Други животни получават вода чрез процеса на окисление на мазнините.
Водата е абсолютно необходима за живите организми. Следователно организмите се разпространяват в местообитанието си в зависимост от нуждите си: водни организмипостоянно живеят във вода; хидрофитите могат да живеят само в много влажна среда.
От гледна точка на екологичната валентност хидрофитите и хигрофитите принадлежат към групата на стеногирите. Влажността значително влияе върху жизнените функции на организмите, например 70% относителна влажност е много благоприятна за полското узряване и плодовитостта на женските прелетен скакалец. Когато се размножават успешно, те причиняват огромни икономически щети на културите в много страни.
За екологична оценка на разпространението на организмите се използва показателят за безводност на климата. Сухотата служи като селективен фактор за екологичната класификация на организмите.
По този начин, в зависимост от характеристиките на влажността на местния климат, видовете организми се разпределят в екологични групи:
1. Хидатофитите са водни растения.
2. Хидрофитите са сухоземно-водни растения.
3. Хигрофити - сухоземни растения, живеещи в условия на висока влажност.
4. Мезофитите са растения, които растат при средна влажност
5. Ксерофитите са растения, които растат при недостатъчна влага. Те от своя страна се делят на: сукуленти – сукулентни растения (кактуси); склерофитите са растения с тесни и малки листа, навити на тръби. Те също се делят на евксерофити и стипаксерофити. Еуксерофитите са степни растения. Стипаксерофитите са група теснолистни тревни треви (перена трева, власатка, тонконого и др.). От своя страна мезофитите също се делят на мезохигрофити, мезоксерофити и др.
Въпреки че отстъпва по значение на температурата, влажността все пак е един от основните фактори на околната среда. През по-голямата част от историята на живата природа органичният свят е представен изключително от водни организми. Неразделна част от по-голямата част от живите същества е водата и почти всички от тях се нуждаят от водна среда, за да се възпроизвеждат или сливат гамети. Сухопътните животни са принудени да създават изкуствени водна средаза оплождане, а това води до превръщането на последното във вътрешно.
Влажността е количеството водна пара във въздуха. Може да се изрази в грамове на кубичен метър.
4. Едафични фактори
Основните свойства на почвата, които влияят върху живота на организмите, включват нейната физическа структура, т.е. наклон, дълбочина и гранулометрия, химическия състав на самата почва и циркулиращите в нея вещества - газове (необходимо е да се установят условията на нейната аерация), вода, органични и минерални вещества под формата на йони.
Основната характеристика на почвата, която е от голямо значение както за растенията, така и за ровещите животни, е размерът на нейните частици.
Почвените условия на сушата се определят от климатичните фактори. Дори и на незначителна дълбочина в почвата има пълен мрак, и това свойство е характерна черта на местообитанието на онези видове, които избягват светлината. Докато човек навлиза по-дълбоко в почвата, температурните колебания стават все по-малко значителни: дневните промени бързо избледняват и започвайки от определена дълбочина, сезонните разлики се изглаждат. Ежедневните температурни разлики изчезват вече на дълбочина 50 см. Докато се гмуркате в почвата, съдържанието на кислород в нея намалява и CO 2 се увеличава. На значителни дълбочини условията се доближават до анаеробни условия, където живеят някои анаеробни бактерии. Земните червеи вече предпочитат среда с по-високо съдържание на CO 2, отколкото в атмосферата.
Влажността на почвата е изключително важна характеристика, особено за растенията, растящи върху него. Зависи от множество фактори: режим на валежите, дълбочина на слоя, както и физични и химични свойства на почвата, чиито частици в зависимост от размера си, съдържание на органично вещество и др. Флората на сухите и влажните почви не е еднаква и на тези почви не могат да се отглеждат едни и същи култури. Почвената фауна също е много чувствителна към почвената влага и като правило не понася прекомерна сухота. Добре известни примери са земните червеи и термитите. Последните понякога са принудени да доставят вода на своите колонии, като правят подземни галерии на голяма дълбочина. Твърде голямото съдържание на вода в почвата обаче убива големи количества ларви на насекоми.
Минералите, необходими за храненето на растенията, се намират в почвата под формата на йони, разтворени във вода. Най-малко следи от над 60 химически елемента могат да бъдат намерени в почвата. CO 2 и азот се съдържат в големи количества; съдържанието на други, като никел или кобалт, е изключително малко. Някои йони са отровни за растенията, други, напротив, са жизненоважни. Концентрацията на водородни йони в почвата - pH - е средно близка до неутрална стойност. Флората на такива почви е особено богата на видове. Варовитите и солените почви имат алкално рН около 8-9; на сфагнови торфени блата киселинното рН може да падне до 4.
Някои йони са от голямо значение за околната среда. Те могат да причинят елиминирането на много видове и, обратно, да допринесат за развитието на много уникални форми. Почвите, лежащи върху варовик, са много богати на Ca +2 йон; върху тях се развива специфична растителност, наречена калцефит (еделвайс в планините; много видове орхидеи). За разлика от тази растителност има калцифобна растителност. Включва кестен, папрат и повечето ерики. Такава растителност понякога се нарича кремъчна растителност, тъй като земите, бедни на калций, съдържат съответно повече силиций. Всъщност тази растителност не благоприятства пряко силиция, а просто избягва калция. Някои животни имат органична нужда от калций. Известно е, че пилетата спират да снасят яйца с твърди черупки, ако кокошарникът се намира в район, където почвата е бедна на калций. Варовиковата зона е изобилно населена с черупчести коремоноги (охлюви), които тук са широко представени във видово отношение, но почти напълно изчезват върху гранитните масиви.
На почви, богати на 0 3 йони, се развива и специфична флора, наречена нитрофилна. Органичните остатъци, които често се намират върху тях, съдържащи азот, се разлагат от бактериите, първо до амониеви соли, след това до нитрати и накрая до нитрати. Растенията от този тип образуват например гъсти гъсталаци в планините близо до пасища за добитък.
Почвата също съдържа органична материя, получена от разлагането на мъртви растения и животни. Съдържанието на тези вещества намалява с увеличаване на дълбочината. В гората, например, важен източник на тяхното снабдяване е постелята от паднали листа, а постелята на широколистните дървета е по-богата в това отношение от иглолистните. Храни се с организми деструктори – растения сапрофити и животни сапрофаги. Сапрофитите са представени главно от бактерии и гъбички, но можете да намерите и сред тях висши растениякоито са загубили хлорофил като вторична адаптация. Такива са например орхидеите.
5. Различни среди на живот
Според повечето автори, изучаващи произхода на живота на Земята, еволюционно първичната среда за живот е била водната среда. Откриваме доста косвени потвърждения на тази позиция. На първо място, повечето организми не са способни на активен живот, без да попадне вода в тялото или поне без да поддържат определено съдържание на течност в тялото.
Може би основният отличителна чертаводната среда е нейният относителен консерватизъм. Например, амплитудата на сезонните или дневните температурни колебания във водната среда е много по-малка, отколкото в земно-въздушната среда. Релеф на дъното, разлики в условията на различни дълбочини, наличие на коралови рифове и др. създават разнообразни условия във водната среда.
Характеристиките на водната среда произтичат от физичните и химичните свойства на водата. По този начин високата плътност и вискозитетът на водата са от голямо значение за околната среда. Специфичното тегло на водата е сравнимо с това на тялото на живите организми. Плътността на водата е приблизително 1000 пъти по-висока от плътността на въздуха. Поради това се срещат водни организми (особено активно движещи се). голяма силахидродинамично съпротивление. Поради тази причина еволюцията на много групи водни животни върви в посока на формиране на форми на тялото и видове движения, които намаляват съпротивлението, което води до намаляване на енергийните разходи за плуване. Така опростена форма на тялото се среща при представители на различни групи организми, живеещи във вода - делфини (бозайници), костни и хрущялни риби.
Високата плътност на водата също е причина механичните вибрации да се разпространяват добре във водната среда. Това е важно за еволюцията на сетивните органи, пространствената ориентация и комуникацията между водните обитатели. Скоростта на звука във водната среда, четири пъти по-голяма от тази във въздуха, определя по-високата честота на ехолокационните сигнали.
Поради високата плътност на водната среда нейните обитатели са лишени от задължителната връзка със субстрата, която е характерна за сухоземните форми и е свързана със силите на гравитацията. Следователно има цяла група водни организми (както растения, така и животни), които съществуват без задължителна връзка с дъното или друг субстрат, „плаващ“ във водния стълб.
Електрическата проводимост отвори възможността за еволюционно формиране на електрически сетивни органи, защита и нападение.
Приземно-въздушната среда се характеризира с огромно разнообразие от условия на живот, екологични ниши и организми, които ги обитават.
Основните характеристики на земно-въздушната среда са голямата амплитуда на промените във факторите на околната среда, разнородността на околната среда, действието на гравитационните сили и ниската плътност на въздуха. Комплекс от физико-географски и климатични фактори, характерни за определена природна зона, води до еволюционно формиране на морфофизиологични адаптации на организмите към живот в тези условия, разнообразие от форми на живот.
Атмосферният въздух се характеризира с ниска и променлива влажност. Това обстоятелство до голяма степен ограничи (ограничи) възможностите за овладяване на наземно-въздушната среда, а също така насочи еволюцията на водно-солевия метаболизъм и структурата на дихателните органи.
Почвата е резултат от дейността на живите организми.
Важна характеристика на почвата е и наличието на определено количество органична материя. Образува се в резултат на смъртта на организмите и е част от техните екскрети (секрети).
Условията на почвеното местообитание определят такива свойства на почвата като нейната аерация (т.е. насищане с въздух), влажност (наличие на влага), топлинен капацитет и топлинен режим (дневни, сезонни, годишни температурни колебания). Топлинният режим в сравнение със земно-въздушната среда е по-консервативен, особено на големи дълбочини. Като цяло почвата има доста стабилни условия за живот.
Вертикалните разлики са характерни и за други свойства на почвата, например, проникването на светлина естествено зависи от дълбочината.
Почвените организми се характеризират с специфични органии видове движение (вкопаване на крайници при бозайници; способност за промяна на дебелината на тялото; наличие на специализирани капсули на главата при някои видове); форма на тялото (кръгла, вулканична, с форма на червей); издръжливи и гъвкави корици; намаляване на очите и изчезване на пигменти. Сред обитателите на почвата сапрофагията е широко разпространена - ядене на трупове на други животни, гниещи останки и др.
Заключение
Излизането на един от факторите на околната среда над минималните (прагови) или максималните (екстремни) стойности (зоната на толерантност, характерна за вида) заплашва смъртта на организма дори при оптимална комбинация от други фактори. Примерите включват: появата на кислородна атмосфера, ледников период, суша, промени в налягането при издигане на водолази и др.
Всеки фактор на околната среда влияе по различен начин на различните видове организми: оптимумът за някои може да бъде песимум за други.
Организмите на повърхността на Земята са изложени на поток от енергия, главно слънчева енергия, както и дълговълнова топлинна радиация от космически тела. И двата фактора определят климатичните условия на околната среда (температура, скорост на изпаряване на водата, движение на въздуха и водата).
Температурата е най-важният фактор на околната среда. Температурата има огромно влияние върху много аспекти от живота на организмите, тяхната география на разпространение, размножаване и други биологични свойства на организмите, които зависят главно от температурата.
Важен екологичен фактор е изсушаването на въздуха. Особено за сухоземните организми изсушаващото действие на въздуха е от голямо значение.
Въпреки че отстъпва по значение на температурата, влажността все пак е един от основните фактори на околната среда. През по-голямата част от историята на живата природа органичният свят е представен изключително от водни организми.
Едафичните фактори включват целия набор от физични и химични свойства на почвата, които могат да имат въздействие върху околната среда върху живите организми. Те играят важна роля в живота на онези организми, които са тясно свързани с почвата. Растенията са особено зависими от едафичните фактори.
Списък на използваната литература
1. Дедю И.И. Екологичен енциклопедичен речник. - Кишинев: Издателство на ITU, 1990. - 406 с.
2. Новиков Г.А. Основи на общата екология и опазване на природата. - Л.: Издателство Ленингр. университет, 1979. - 352 с.
3. Радкевич V.A. Екология. - Минск: Висше училище, 1983. - 320 с.
4. Reimers N.F. Екология: теория, закони, правила, принципи и хипотези. -М .: Млада Русия, 1994. - 367 с.
5. Риклефс Р. Основи на общата екология. - М.: Мир, 1979. - 424 с.
6. Степановских А.С. Екология. - Курган: GIPP "Zauralye", 1997. - 616 с.
7. Христофорова Н.К. Основи на екологията. - Владивосток: Далнаука, 1999. -517 с.
СВЕТЛИНАТА КАТО ЕКОЛОГИЧЕН ФАКТОР
Въведение
Животът на Земята е възникнал и съществува благодарение на лъчистата енергия на слънчевата светлина. Ако нашата планета нямаше атмосфера, която само частично предава енергията на Слънцето земната повърхност, тогава на обяд на повърхността на земното кълбо биха паднали 8,37 J на 1 cm2 в минута. Това количество се нарича слънчева константаи се определя от измервания извън атмосферата с помощта на инструменти, монтирани на ракети.
Огънят на първобитния човек, изгарянето на масло в автомобилните двигатели, горивото на космическата ракета - всичко това е светлинна енергия, веднъж съхранявана от растения и животни. Ако слънчевият поток спре, на Земята ще завалят дъждове от течен азот и кислород. Температурите ще доближават абсолютната нула. Седемметрова обвивка от замръзнали атмосферни газове ще покрие земната повърхност. Само понякога в тази ледена пустиня ще намерите локви течен хелий.
Светлината носи повече от енергия на Земята. Благодарение на светлинния поток ние възприемаме и разбираме света около нас. Лъчите на светлината ни разказват за положението на близки и далечни обекти, тяхната форма и цвят.
Светлината, усилена от оптични инструменти, разкрива на хората два свята, които са полярни по мащаб: космическият свят с неговите огромни размери и микроскопичният свят, обитаван от малки организми, които са неразличими с просто око.
Когато великият италиански учен Г. Галилей насочи построения от него телескоп към небето, той откри свят с огромни, несравними размери. Като сравнява движението на спътниците на Юпитер, които той наблюдава с телескоп, с движението на планетите, Галилей експериментално се убеждава в правилността на "системата" на света, предсказана от Коперник. Той успя да види фазите на Венера и да различи отделни звезди млечен път.
Днес са построени усъвършенствани телескопи, чрез които звездите могат да се видят сияещи милион пъти по-слабо от звездите, видими с невъоръжено око; са открити начини да се разбере по естеството на светлинния поток какви химични елементи се съдържат в излъчващото тяло, каква е неговата температура, магнитно поле и скорост.
Оказва се, че звездната светлина съдържа данни за структурата на звездата, състава на космическата материя и много други, с които светлината е влязла в контакт. Разлагайки светлината, събрана от телескопа, на отделни компоненти, астрономите дешифрираха различна информация, записана на светлинната вълна, и откриха в космоса по-рано от земните лаборатории два химични елемента - слънчев хелий и звезден технеций. Установен е един забележителен факт. Оказа се, че звездната материя се състои от абсолютно същите атоми като земната.
Анализът на състава на светлината, излъчвана от далечни клъстери от звезди - галактики - доведе до неочаквано откритие: галактиките се „разпръскват“ една от друга с много висока скорост и това означава разширяване на нашата Вселена!
Почти 50 години след първите астрономически открития на Галилей, холандецът А. Льовенхук погледна в капка вода през направените от него микроскопи и откри удивителен микроскопичен свят.
Почти 300 години от откриването на Льовенхук, светлинната вълна се използва за изследване на най-малките обекти, невидими с просто око. През това време учените разбират значението на бактериите и зеленото вещество – хлорофила за живота, доказват клетъчната структура на живите организми, откриват вируси, създават цели раздели от науки, които спокойно можем да наречем микроскопични, като науката за клетките – цитологията. .
Разбира се, ние дължим светлината не само на проникването в космическите и микроскопичните светове. Въобще не по-малка стойностсветлинен лъч и в други области на човешката дейност. Оптичните инструменти, дори ако са инсталирани на високо летящ самолет, определят вида на разлятото на повърхността на морето масло. В ръцете на хирурга лазерният лъч се превръща в лек скалпел, подходящ за сложни операции на ретината. Същата греда реже масивни листове метал в металургичен завод и реже тъкани във фабрика за облекло. Светлинният лъч предава съобщения и фино и деликатно контролира химичните реакции.
Какво е светлина
Светлината е електромагнитно излъчване, невидими за окото. Светлината става видима, когато удари повърхност. Цветовете се образуват от вълни с различна дължина. Всички цветове заедно образуват бяла светлина. Когато светлинен лъч се пречупи през призма или капка вода, целият спектър от цветове става видим, като например дъгата. Окото възприема диапазона на т.нар. видима светлина, 380 - 780 nm, отвъд която са ултравиолетовата (UV) и инфрачервената (IR) светлина.
Окото е добре адаптирано към големите вариации в светлината, открити в природата, като лунна светлина = 1 лукс, ярко слънце = 100 000 лукса. При изкуственото осветление обикновено трябва да се задоволяваме с по-малки колебания, като обща осветеност от прибл. 1 - 200 лукса, работно осветление 200 - 2000 лукса (за офис осветление се препоръчва поне 500 лукса).
Зрението се базира на светлината, окото е любопитно, търси светлина, за да вижда. От цялата информация получаваме 80% чрез очите. Следователно можем да кажем, че светлината винаги разказва история за нещо. Когато влезем в стая, погледът ни се движи около нея под ръководството на светлината и тя ни разказва за стаята, нейните форми, цветове, архитектура, интериор, декорации и т.н. При добро осветление се вижда лесно и приятно за окото.
От гледна точка на зрението качествените свойства на светлината често са по-важни от количествените. Качествени свойства на светлината: без отблясъци - директно отблясъци - непряко отблясъци = блясък - добро възпроизвеждане на цветовете - брилянтен контраст - правилна цветова температура - светлина без отблясъци.
По отношение на отблясъците можем да говорим за добри и лоши апартаменти. Например, когато шофираме кола, светлината от нашите собствени фарове е „добър лукс“, защото ни помага да виждаме, но светлината от фаровете на насрещна кола е „лош лукс“, защото пречи на зрението ни (заслепява). Отблясъците не зависят пряко от количеството светлина, а от различната яркост на повърхностите, например ярко осветление върху тъмна повърхност. Непряк отблясък възниква, когато светлината е насочена в грешна посока. Четенето на списание може например да бъде възпрепятствано от отблясъци, които го карат да промени позицията си спрямо посоката на светлината.
Степента на цветопредаване се характеризира с индекса Ra. Индексът Ra за лампи с нажежаема жичка, който включва и халогенни лампи, е 100. Спектърът на лампата с нажежаема жичка, подобно на слънчевата светлина, е непрекъснат. Цветопредаването на флуоресцентната лампа варира в зависимост от качеството. Индексът Ra на висококачествените флуоресцентни лампи е 90. Индексът Ra на най-добрата газоразрядна лампа, металхалогенна, надвишава 80. Доброто възпроизвеждане на цветовете е от съществено значение, например, когато осветявате хора, ярко произведение на изкуството и т.н.
Цветната температура се изразява в Келвин K. В природата цветната температура варира в зависимост от времето на деня: сутрин и вечер зората може да бъде много топла, например 2500 K, а обедното небе може да бъде много студено (синкаво), например , 8000 K. При домашно осветление се използват. Обикновено източниците на светлина са топли тонове, 2700 - 3000 K. На работните места се използват малко по-студени тонове, 3000 - 4000 K.
Примери за цветни температури: стандартна лампа с нажежаема жичка прибл. 2700 K, халоген прибл. 3000 K, луминесцентни лампи 2700 - 8800 K. Изборът на цветова температура оказва значително влияние върху атмосферата в помещението. Ако в една стая, например, светят източници на светлина с различни цветови температури, резултатът е хаотично впечатление. При слабо осветление се използват по-топли тонове, при силно осветление се използват по-студени тонове, както е в природата.
Светлината като фактор на околната среда
Светлината е един от най-важните абиотични фактори. Слънцето излъчва огромни количества лъчиста енергия в космоса. 42% от цялата падаща радиация (33% + 9%) се отразява от атмосферата в открития космос, 15% се абсорбира в дебелината на атмосферата и се нагрява, само 43% достига земната повърхност. Тази част от радиацията се състои от пряка радиация (27%) - почти успоредни лъчи, идващи директно от слънцето и носещи най-голямо енергийно натоварване, (16%) - лъчи, пристигащи към земята от всички точки на небето, разпръснати от молекулите на въздуха газове, капчици водна пара, ледени кристали, прахови частици, както и отразени надолу от облаците. Общата сума на пряката и дифузната радиация се нарича обща радиация.
Светлината за организмите, от една страна, служи като основен източник на енергия, без която животът е невъзможен, а от друга страна, прякото въздействие на светлината върху протоплазмата е фатално за организма. По този начин много морфологични и поведенчески характеристики са свързани с решаването на този проблем. Еволюцията на биосферата като цяло беше насочена главно към „укротяване“ на постъпващата слънчева радиация, използване на нейните полезни компоненти и отслабване на вредните или защита срещу тях. Следователно светлината е не само жизненоважен фактор, но и ограничаващ, както на минимални, така и на максимални нива. От този момент нататък никой фактор не е толкова интересен за еколозите, колкото светлината!
Сред слънчевата енергия, проникваща в земната атмосфера, Видимата светлина представлява около 50% от енергията, останалите 50% са топлинни инфрачервени лъчи и около 1% са ултравиолетови лъчи.
Видимите лъчи („слънчева светлина“) се състоят от лъчи с различни цветове и имат различна дължина на вълната.
В живота на организмите са важни не само видимите лъчи, но и други видове лъчиста енергия, ултравиолетови, инфрачервени лъчи, електромагнитни (особено радиовълни) и някои други лъчения, които достигат до земната повърхност.
Влиянието на светлината върху човека
Всеки знае, че силата на слънчевата светлина е толкова голяма, че е в състояние да контролира циклите на природата и човешките биоритми. Светлината всъщност се свързва с нашите емоции, с усещането за комфорт, сигурност, но също така и с тревожност и безпокойство. Въпреки това в много области на съвременния живот на светлината не се обръща необходимото внимание.
На въпроса кое е най-важното в живота, повечето хора отговарят здравето. Докато въпросите за здравословното хранене, фитнеса и околната среда са широко засегнати на страниците на вестници, списания и интернет сайтове, въпросите за правилното и здравословно отразяване изобщо не се разглеждат. Най-известните аспекти на осветлението са въздействието на UV радиацията през лятото, както и способността му да се бори със зимната депресия и някои кожни заболявания. Други въпроси, свързани с осветлението, се обсъждат само в тесен кръг от професионалисти и повечето хора не се замислят за широките възможности на влиянието на светлината върху нашето физическо и морално състояние.
Връзката между светлината и хората претърпя значителни промени през последните 100 години с настъпването на индустриализацията. Сега прекарваме по-голямата част от времето си на закрито с изкуствена светлина. Много компоненти от спектъра на естествената светлина, които са важни за нашето здраве, се губят при преминаване през стъкло. Според светлинния терапевт Александър Вунш през еволюцията хората са се адаптирали към спектъра на слънчевата радиация и за добро здраве трябва да получават пълния спектър. Много хора компенсират липсата на слънчева светлина, като се разхождат в парка, на плажа или релаксират на балкона. Ефектът от сезонното разстройство е описан за първи път от д-р Норман Розентал. По-късно беше проведен експеримент сред жителите на Норвегия, където нощта продължава 49 дни в годината. Хората, живеещи в такива условия, често се чувстват уморени, трудно се събуждат и стигат до работа, много страдат от депресия и апатия. Но денят, когато слънцето се завръща, се празнува като празник „Ден на слънцето“ и се посреща със сълзи на радост.
Наблюденията показват, че има специфична връзка между осветлението и чувството за комфорт. Те също така показват, че естествената светлина винаги е по-благоприятна и удобна за всички нормални дейности. Много архитектурни проекти показват абсолютно пренебрежение към дневната светлина. Офисни и търговски сгради без прозорци, в които хората прекарват много часове без да виждат слънцето и без да разбират кое време на деня и годината е навън. Чрез увеличаване на проникването на дневна светлина в офисите, в крайна сметка можете да намалите броя на отсъствията поради заболяване на служителите и да подобрите работната атмосфера в офиса.
Постепенно ситуацията с аспектите на осветлението в архитектурата се подобрява, но поради недостатъчно качествено образование в тази област много архитекти не отчитат напълно важността на работата и планирането на осветлението. Според Андреас Шулц, професор в Университета за приложни науки в Хилдесхайм в Германия, всичко зависи от архитекта, но по-голямата част от проектите се изграждат без участието на специалист по дизайн на осветление.
Тъй като количеството дневна светлина в сградите е недостатъчно, за да задоволи човешките нужди от нея, електрическите източници са призвани да компенсират този дефицит. Всички изкуствени източници на светлина се опитват да имитират дневна светлина в една или друга степен, някои го правят много добре. Александър Вунш изследва ефекта на различната светлина върху хората и стига до извода, че всяко отклонение от спектъра на естествената светлина носи потенциал за вредно здраве. Експерименти по тази тема се провеждат дълго време; през 1973 г. Джон От изследва две групи деца, които учат в стаи без прозорци. В едната стая осветлението беше максимално близко до естественото чрез използването на лампи с пълен спектър, а в другата бяха използвани обикновени луминесцентни лампи. В резултат на това децата, които учат в стая с флуоресцентни лампи, първоначално са хиперактивни, а след това стават много уморени и губят способността си да се концентрират, а също така се забелязва повишаване на кръвното налягане.
Александър Вунш наскоро тества редица съвременни изкуствени източници на светлина за биологично влияниеефектът, който имат върху хората в сравнение с естествената светлина. Професорът стигна до извода, че лампата с нажежаема жичка има спектър, най-близък до естествения.
Резултатите от подобни проучвания рядко са известни на широката общественост. Факт е, че повечето хора разбират малко от подобни въпроси. Освен това различните култури оценяват различно околната среда и нейните дарове. За повечето от нас светлината е толкова познат спътник на живота ни, че не се замисляме за различните й свойства, които влияят морално и физически на живота ни. Подобно на въздуха, който не забелязваме, светлината се възприема като даденост, докато не почувстваме липса или дискомфорт при контакт, например с прекалено ярка крушка. Много хора не осъзнават, че изпитват умора на работното място поради лошо осветление, тъй като това не винаги е очевидно.
Общата неграмотност по въпросите на качественото осветление се обсъжда от професионалисти, включително в дискусии относно необходимостта от забрана на традиционните лампи с нажежаема жичка. В светлината на актуалните проблеми с енергоспестяването, традиционната лампа с нажежаема жичка не издържа на никаква критика и всичко върви към забрана на нейното използване. Малко хора обаче говорят за лошите спектрални и токсикологични показатели на компактните флуоресцентни (енергоспестяващи) лампи, които ще трябва да заменят лампата с нажежаема жичка. Сред такива дискусии все още се чуват гласовете на тези, които се застъпват не само за спестяване на енергийни ресурси, но и за здравето и качеството на живот на хората.
Германският дизайнер на осветление Инго Маурер казва: „Светлината е чувство и усещането трябва да е правилно. Лошата светлина прави хората нещастни.“ Според Инго Маурер „електрическата крушка на Едисон е символ на индустрията и поезията.“ Нищо не може да принуди дизайнера да спре да използва лампи с нажежаема жичка.
„Не можете да спечелите много пари с крушка с нажежаема жичка“, казва говорителят на Philips Берн Глейзър. Представител на Osram го повтаря: „Флуоресцентните лампи са много по-печеливши за компанията.“ Разбира се, производителите се стремят да увеличат приходите си и от икономическа гледна точка това е напълно разбираемо. Но все пак компаниите отговарят на търсенето, което диктува необходимостта от по-ефективни продукти. И само желанието ни да получим по-добро и здравословно осветление може да доведе до производството на такива източници на осветление от масови производители. Всичко това обаче не омаловажава икономичността на съвременните лампи, които са в пъти по-добри от тези на лампата с нажежаема жичка.
Във всеки проект, било то апартамент, магазин или офис, осветлението до голяма степен определя атмосферата и усещането, което ни дава интериорът. Тъй като светлинните ефекти се възприемат подсъзнателно, ние често не сме наясно откъде идва това или онова усещане. Тези, които съзнателно използват светлината, получават инструмент за симулиране на усещане за комфорт, което е особено ценно на места с потискаща атмосфера, като тунели.
Много хора изпитват дискомфорт, когато се движат в тунел. В един от най-дългите тунели в света, 24,5-километровият Laerdal Tunnel между Берген и Осло, дизайнерите са използвали интересно решение. Дизайнерът Ерик Салмър раздели тунела на три секции, в края на които всеки пътешественик ще открие имитация на пещерни стени с осветление, напомнящо за скандинавски изгрев. Така създавате усещането, че минавате през три тунела, а не през един, а картината на красив изгрев действа успокояващо и навява приятни асоциации. В останалите зони е използвана конвенционална схема на осветление. Мнозина не могат да обяснят феномена на естествената светлина, но ефектът, който усещаме, когато видим имитация на картина, винаги работи, защото предизвиква същите чувства. Според Ерик Салмър: "Всички бяха възхитени и никой не можеше да го обясни логично. Беше просто невероятна атмосфера."
Има много области на експертиза, от които професионалистите по осветление могат да черпят. Знания за светлината могат да се придобият в областта на биологията, физиката, медицината и др. Понякога специалисти в тези области се срещат на конференции, но често им е трудно да бъдат полезни един на друг, защото нямат общ език и общуват твърде малко помежду си.
Една група експерти са заети в лабораториите си с разработването на нови източници на светлина, които стават все по-малки и по-ефективни.
Друга група работи върху прилагането на иновации в архитектурни проекти.
Има обаче още една голяма група, която усеща предимствата и недостатъците на качеството на осветлението от първа ръка – потребителите.
Докато учените разбират светлината като специфична дължина на вълната, която може да бъде измерена, дизайнерите и архитектите говорят за възприятие и психология. Въпреки това, за ефективното и ползотворно развитие на дизайна на осветлението е необходимо да се вземат предвид знанията от всички области, когато се работи върху продукти и интериори.
Влияние на светлината върху животните
Както вече споменахме, живата природа не може да съществува без светлина, тъй като слънчевата радиация, достигаща земната повърхност, е практически единственият източник на енергия за поддържане на топлинния баланс на планетата, създавайки органични вещества в биосферата, което в крайна сметка осигурява формирането на среда, способна за задоволяване на жизнените нужди на всички живи същества.
Чрез правилния избор на режими на осветление, температури и други фактори, които най-добре отговарят на биоритмите, можете значително да увеличите жизнената активност и продуктивността на отглежданите животни и растения, без никакви допълнителни разходи. Например, благодарение на увеличаването на дневните часове в оранжерии, оранжерии и оранжерии до 12-15 часа през зимата, се отглеждат зеленчуци и декоративни растения и се ускорява растежът и развитието на разсад. Чрез максимизиране на фотопериода можете да увеличите производството на яйца от пилета, патици, гъски, да регулирате възпроизвеждането на животни, носещи кожи във ферми за кожи, добива на мляко и растежа на големи говеда.
Факторът естествена светлина има благоприятен ефект върху живота на животните, техния растеж и продуктивност. Под въздействието на светлината при животните се повишава активността на ензимите, подобрява се работата на храносмилателните органи, увеличава се отлагането на протеини, мазнини и минерали в тъканите.
Слънчевото осветление подобрява бактерицидните свойства на кръвта, отслабва и унищожава отпадъчните продукти на микробите и самите тях.
Нормалната естествена светлина помага да се увеличи устойчивостта на животното към болести. Според средните данни, увеличаването на естественото осветление в помещенията за говеда спомага за увеличаване на млечната продуктивност с приблизително 5% и наддаване на тегло с 10%. По-високото съдържание на мазнини в кравето мляко от вечерната млечност (в сравнение със сутрешното) се свързва с влиянието на светлината.
Едновременното увеличаване на интензитета на светлината до 100-300 лукса и продължителността на осветяването до 12-20 часа на ден има особено ефективен ефект върху функцията на млечните жлези при кравите. Това дава възможност да се увеличи добивът на мляко с 10-20% през зимните месеци и да се намалят разходите за фураж.
Способността да се възприема и реагира на продължителността на деня е широко разпространена в света на живите същества. Това означава, че живите организми могат да се ориентират във времето, т.е. имат биологичен часовник. С други думи, много организми се характеризират със способността да усещат дневни, приливни, лунни и годишни цикли, което им позволява да се подготвят предварително за предстоящи промени в околната среда. При липса на източници на естествена светлина естествените ритми се нарушават, което води до негативни последици в различна степен.
Ефект на светлината върху растенията
За зелените автотрофни растения светлината е един от най-важните фактори на живота, тъй като им осигурява необходимата лъчиста енергия за фотосинтеза, т.е. участва в образуването на органични вещества, необходими за растежа и развитието.
Освен това светлината има пряк ефект върху растежа, върху много процеси на диференциация в клетките и тъканите и върху самото образуване на органи. Важно за живота на растенията е, че по време на процеса на фотосинтеза те произвеждат повече вещества, отколкото са необходими за покриване на разходите за дишане, т.е. образува се положителен баланс на веществата, без които растежът и съществуването на едно растение е немислимо: Как и под при какви условия се образува положителен баланс на веществата, този проблем подлежи на изследване на околната среда. Практикуващите селско или горско стопанство се интересуват от добива, тоест от производителността на самата фотосинтеза.
И екологът трябва да проучи и разбере причините за различната продуктивност на фитоценозите (поради различната интензивност на светлината) при различни условия. Освен това много важен въпрос е как се разпределят асимилатите, как се използват от самото растение и във фитоценозата като цяло, т.е. как светлината влияе върху продуктивността на растителността. За разлика от топлината и водата, светлината се разпределя повече или по-малко равномерно, т.е. практически няма зона на Земята, където растежът на растенията не би бил възможен поради липса на светлина.
Ако в полярните райони, където преобладават дългите нощи, изобщо няма растения или растежът им е много труден, тогава това не се дължи на липса на светлина, а преди всичко на неблагоприятни температурни условия. Следователно, за да се раздели растителността на зони и подзони, светлината играе подчинена роля.
Но значението му е особено голямо при разпространението на растенията на малки площи, в местообитания, тоест при определяне на структурата на общността. Когато сравняваме флорите на слънчеви и сенчести местообитания, техните разлики се дължат предимно на условията на осветление, въпреки че термичните и водните режими също играят важна роля тук.
Влияние на светлината върху други организми
Светлинното лъчение не е в състояние да има летален (смъртоносен) ефект върху всички живи организми. Смъртоносният ефект при високоорганизирани многоклетъчни организми (птици, бозайници и др.) при облъчване със светлина в реални дози практически не се наблюдава. Светлинното лъчение в големи дози има смъртоносен ефект главно върху вируси и едноклетъчни организми (микроби, бактерии и протозои). Причината за клетъчната смърт е загубата на способността за многократно възпроизвеждане. Следователно, най-честият тест за леталност е загубата на способността на клетките да образуват колонии.
Заключение
След като проучихме трудовете на учени и допълнителна литература за светлината, могат да се направят следните изводи:
1. Светлината е електромагнитно излъчване, невидимо за окото.
2. Светлината е абиотичен фактор, който оказва както благоприятно, така и неблагоприятно въздействие върху живия организъм.
3. Светлината влияе върху физическото и психологическото здраве на хората, здравето и продуктивността на животните, продуктивността на растенията и продуктивността на екосистемата като цяло.
4. Светлината в големи дози е вредна за микроорганизмите.
От този урок ще научите за класификацията на факторите на околната среда и ще се запознаете с абиотичните фактори: температура и светлина. Разберете какви адаптации възникват в растенията и животните поради необходимостта да оцелеят при ниски или високи температури, запознайте се с такива екологични групи животни като психрофили, термофили и мезофили. Освен това ще научите за значението на дължината на светлинната вълна в живота на растенията, влиянието на продължителността и интензитета на радиацията върху разпространението и жизнените цикли на живите организми. Разберете как още слънчевата светлина може да повлияе на живота ни.
Днес ще говорим за абиотичните фактори, които действат върху живите организми в екосистемите (Диаграма 1).
Схема 1. Фактори на околната среда
Абиотични фактори- фактори на неживата природа.
Например температура, влажност и осветеност.
Биотични факториТова са фактори от живата природа.
Например дейността на хищниците или работата на азотфиксиращите бактерии.
Биотичните и абиотичните фактори са много тясно свързани. Например, растежът на дървесни форми допринася за намаляване на осветеността (вижте видеото).
Антропогенни фактори- явления и процеси, които се определят от човешката дейност.
Най-важните абиотични фактори включват: температура, влажност, светлина и химичен състав на околната среда.
температураопределя скоростта на биохимичните реакции в тялото на живите същества.
Наричат се организми, които могат да поддържат постоянна телесна температура топлокръвен. Други организми, чиято температура зависи от температурата на околната среда, се наричат студенокръвни. И първото, и второто могат да съществуват само в определени температурни граници (фиг. 1).
Ориз. 1. Топлокръвно (куче) и студенокръвно (жаба) животно
Наричат се индивиди и общности, които съществуват в райони с ниски температури психрофилите(те обичат студа) (виж видеото).
Те включват общности от тундра, планински върхове и лед, биоценози на Арктика и Антарктика. Психрофилите могат да живеят при минусови температури и рядко съществуват при температури над +10 o C.
Организми, които живеят в висока температура, Наречен термофили(те обичат топлината). Те се срещат в екваториалните и тропическите гори, не могат да понасят охлаждане под +10 o C и могат да съществуват при температури от +40 o C и повече (вижте видеото). Екстремните термофили живеят при температури над +100 o C.
Индивиди и общности, които предпочитат средни температури (от +10 до +30 o C) се наричат мезофили. Ти и аз и много други същества на Земята сме мезофили.
Животните са развили адаптации за борба с хипотермия и прегряване. Например, с настъпването на зимата растенията и животните с нестабилна телесна температура влизат в състояние на покой ( анабиоза).
Скоростта на метаболизма при суспендирана анимация намалява. При подготовката за зимата в тъканите на тези животни се съхраняват много мазнини и въглехидрати, количеството вода в клетките намалява, а захарите и глицеролът се натрупват в цитоплазмата на клетките, което предотвратява замръзването. Мразоустойчивостта на зимуващите организми се повишава.
В горещия сезон, напротив, се активират физиологични механизми, които предпазват тялото от прегряване. При растенията се увеличава изпарението от повърхността и транспирацията на вода през устицата, докато повърхността на листата се охлажда. При животните интензивността на изпарението през потните жлези се увеличава.
Следващият важен фактор за живите организми е осветяване. Живите същества се влияят от дължината на вълната на получената светлина, продължителността на излъчването и интензитета на излъчването.
Растенията имат нужда от осветление, защото то определя светлинна фазапроцес на фотосинтеза.
При животните осветеността определя способността за виждане (на светлина или на тъмно), загряването на повърхността на тялото и редица важни биохимични и физиологични реакции, свързани с дневния цикъл.
Смяна на светли и тъмни периоди от деня - периодизъм- определя ежедневната активност на животните и растенията (виж видеото).
В зависимост от времето на активност, животните с нощ, през деняИ здрачначин на живот.
Освен това дневни пари, има и по-големи цикли, напр сезоненили годишен.
Слънчевата светлина, която удря Земята, може да бъде разделена на три фракции:
Видима светлина- важен за ежедневния начин на живот, регулира биохимичните и физиологичните процеси.
Инфрачервена светлина- определя нагряването на повърхността на организмите.
Ултравиолетова светлина- определя радиационно зависимите процеси, убива микроорганизмите, уврежда ензимните системи.
Както видяхте по-горе, живите същества могат да бъдат разделени на групи по отношение на светлината. Това разделение е по-силно изразено при растенията (виж видеото). Има три групи видове във връзка с осветеността:
СЪС вятъролюбиврастениярастат на открити пространства, в условия на излишна пряка слънчева светлина.
Сенколюбиви растенияпредпочитат сенчести местообитания.
Устойчив на сянкарастенияТе живеят както на добре осветени, така и на слабо осветени места.
Крайниците на птиците, както знаете, са слабо защитени от студа. Други топлокръвни организми не могат да си позволят това, тъй като охлаждането на кръвта в краката уврежда вътрешните органи, които приемат охладената в краката кръв. Но птиците са се приспособили, от една страна, да не нагряват крайниците си, а от друга, да поддържат температурата на кръвта, която измива вътрешните им органи.
В краката на птиците артериите и вените са в пряк контакт, в резултат на което топлата кръв, затопляйки се в артериите, се охлажда венозна кръв, насочвайки се към сърцето. Тъй като температурата на кръвта в краката и тялото се различава с десетки градуси, не се губи допълнителна енергия за това (вижте видеото).
Живот във вряща вода
Известно е, че при температури над +60 o C протеините денатурират и организмите умират. Процесът на промишлена пастьоризация се основава на това явление. Но наскоро бяха открити уникални общности от живи същества, живеещи в улеите на подводни гейзери при температури над +100 o C (фиг. 2).
Оказа се, че техните протеини запазват кватернерната си структура, тоест не се денатурират при високи температури. Уникалната последователност от такива неденатуриращи протеини е разработена в продължение на много векове на еволюция в горещи извори.
Ориз. 2. Подводни съобщества от топлолюбиви организми
Многоцветни водорасли
Разликата в цвета на водораслите се обяснява с тяхната адаптивност да използват светлина от различни части на светлинния спектър по време на фотосинтеза.
Спектралните компоненти проникват във водния стълб на различна дълбочина; червените лъчи проникват само в горните слоеве, докато сините лъчи проникват много по-дълбоко. За да функционира хлорофилът, е необходимо излъчване от червената и синята част на спектъра (фиг. 3).
Поради това зелените водорасли обикновено се намират само на дълбочина от няколко метра.
Наличието на пигмент, който извършва фотосинтеза в жълто-зелена светлина, позволява на кафявите водорасли да живеят на дълбочина до 200 m.
Пигментите на червените водорасли използват зелена и синя светлина, поради което червените водорасли обитават дълбочини до 270 m.
Ориз. 3. Разпределение на водораслите във водния стълб поради наличието на различни фотосинтетични пигменти. Зелените водорасли живеят на повърхността на дълбочина до 10 m, кафявите водорасли живеят на дълбочина до 200 m, а червените водорасли живеят на дълбочина от 270 m или повече.
Така се запознахте с абиотичните фактори на средата – температура и светлина, както и с тяхното значение в живота на живите същества.
Библиография
- А.А. Каменски, Е.А. Криксунов, В.В. Пчелар. Обща биология, 10-11 клас. - М .: Bustard, 2005. Изтеглете учебника от връзката: ()
- Д.К. Беляев. Биология 10-11 клас. Обща биология. Базово ниво на. - 11 издание, стереотипно. - М.: Образование, 2012. - 304 с. ()
- В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 клас. Обща биология. Ниво на профил. - 5-то издание, стереотипно. - М .: Bustard, 2010. - 388 с. ()
- Как съставът на фотосинтетичните пигменти във водораслите е свързан с тяхното разпространение?
- Възможен ли е живот във вряща вода? Какви устройства са необходими за това?
- Обсъдете с приятели как можете да използвате знанията за влиянието на абиотичните фактори върху живите организми на практика.
Температурата е най-важният фактор на околната среда. Температурата има огромно влияние върху много аспекти от живота на организмите, тяхната география на разпространение, размножаване и други биологични свойства на организмите, които зависят главно от температурата. Обхват, т.е. Температурните граници, в които може да съществува живот, варират от приблизително -200°C до +100°C, а понякога е установено, че бактерии съществуват в горещи извори при температури от 250°C. В действителност повечето организми могат да оцелеят в още по-тесен диапазон от температури.
Някои видове микроорганизми, главно бактерии и водорасли, могат да живеят и да се размножават в горещи извори при температури, близки до точката на кипене. Горната граница на температурата за бактериите от горещи извори е около 90°C. Променливостта на температурата е много важна от гледна точка на околната среда.
Всеки вид може да живее само в определен температурен диапазон, така наречените максимални и минимални летални температури. Извън тези критични температурни крайности, студ или топлина, настъпва смърт на организма. Някъде между тях има оптимална температура, при която е активна жизнената дейност на всички организми, живата материя като цяло.
Въз основа на толерантността на организмите към температурните условия те се делят на евритермни и стенотермни, т.е. способни да понасят температурни колебания в широки или тесни граници. Например лишеите и много бактерии могат да живеят при различни температури или орхидеите и други топлолюбиви растения от тропическите зони са стенотермични.
Някои животни са в състояние да поддържат постоянна телесна температура, независимо от температурата на околната среда. Такива организми се наричат хомеотермични. При други животни телесната температура варира в зависимост от температурата на околната среда. Наричат се пойкилотермни. В зависимост от начина на приспособяване на организмите към температурните условия те се разделят на две екологични групи: криофили - организми, приспособени към студ, към ниски температури; термофили - или топлолюбиви.
Правилото на Алън- екогеографско правило, установено от Д. Алън през 1877 г. Според това правило сред сродните форми на хомеотермични (топлокръвни) животни, водещи подобен начин на живот, тези, които живеят в по-студен климат, имат относително по-малки изпъкнали части на тялото: уши, крака, опашки и др.
Намаляването на изпъкналите части на тялото води до намаляване на относителната повърхност на тялото и спомага за спестяване на топлина.
Пример за това правило са представители на семейство Кучешки от различни региони. Най-малките (спрямо дължината на тялото) уши и по-малко удължената муцуна в това семейство се срещат при арктическата лисица (област: Арктика), а най-големите уши и тясна, удължена муцуна се срещат при лисицата фенек (област: Сахара).
Това правило важи и за човешките популации: най-късите (спрямо размера на тялото) нос, ръце и крака са характерни за ескимоско-алеутските народи (ескимоси, инуити), а най-дългите ръце и крака са за фурсите и тутси.
Правилото на Бергман- екогеографско правило, формулирано през 1847 г. от немския биолог Карл Бергман. Правилото гласи, че сред подобни форми на хомеотермни (топлокръвни) животни най-големи са тези, които живеят в по-студен климат - във високи географски ширини или в планините. Ако има тясно свързани видове (например видове от един и същ род), които не се различават значително по своите модели на хранене и начин на живот, тогава по-големи видове се срещат и в по-суров (студен) климат.
Правилото се основава на предположението, че общото производство на топлина при ендотермичните видове зависи от обема на тялото, а скоростта на пренос на топлина зависи от неговата повърхност. С увеличаването на размера на организмите обемът на тялото нараства по-бързо от повърхността му. Това правило първо е тествано експериментално върху кучета с различни размери. Оказа се, че производството на топлина при малките кучета е по-високо на единица маса, но независимо от размера остава почти постоянно на единица повърхност.
Всъщност правилото на Бергман често се изпълнява както в рамките на един и същи вид, така и сред тясно свързани видове. Например амурската форма на тигър с Далеч на изтокпо-голям от Sumatran от Индонезия. Северните подвидове вълци са средно по-големи от южните. Сред тясно свързаните видове от рода на мечките, най-големите живеят в северните ширини ( полярна мечка, кафяви мечки от около. Kodiak), а най-малките видове (например очилатата мечка) се срещат в райони с топъл климат.
В същото време това правило често беше критикувано; беше отбелязано, че не може да има общ, тъй като размерът на бозайниците и птиците се влияе от много други фактори освен температурата. В допълнение, адаптациите към суровия климат на ниво популация и видове често се случват не чрез промени в размера на тялото, а чрез промени в размера на вътрешните органи (увеличаване на размера на сърцето и белите дробове) или чрез биохимични адаптации. Като се има предвид тази критика, е необходимо да се подчертае, че правилото на Бергман е статистическо по природа и проявява ефекта си ясно при равни други условия.
Наистина има много изключения от това правило. Така най-малката раса вълнест мамут е известна от полярния остров Врангел; много подвидове горски вълци са по-големи от тундровите вълци (например изчезналият подвид от полуостров Кенай; предполага се, че големият им размер може да даде предимство на тези вълци при лов на големи лосове, обитаващи полуострова). Далекоизточният подвид леопард, живеещ на Амур, е значително по-малък от африканския. В дадените примери сравняваните форми се различават по начин на живот (островни и континентални популации; тундрови подвидове, хранещи се с по-малка плячка, и горски подвидове, хранещи се с по-едра плячка).
По отношение на хората правилото е приложимо до известна степен (например пигмейските племена очевидно са се появявали многократно и независимо в различни области с тропически климат); въпреки това, различията в местните диети и обичаи, миграцията и генетичния дрейф между популациите поставят ограничения върху приложимостта на това правило.
Правилото на Глогере, че сред сродните форми (различни раси или подвидове от един и същи вид, сродни видове) на хомеотермични (топлокръвни) животни, тези, които живеят в топъл и влажен климат, са по-ярко оцветени от тези, които живеят в студен и сух климат. Създаден през 1833 г. от Константин Глогер (Gloger C. W. L.; 1803-1863), полски и немски орнитолог.
Например, повечето видове пустинни птици са по-мътни на цвят от техните роднини от субтропичните и тропическите гори. Правилото на Глогер може да се обясни както със съображения за камуфлаж, така и с влиянието на климатичните условия върху синтеза на пигменти. До известна степен правилото на Глогер се прилага и за хипокилотермични (хладнокръвни) животни, по-специално насекоми.
Влажността като фактор на околната среда
Първоначално всички организми са били водни. След като завладяха земята, те не загубиха зависимостта си от водата. Водата е неразделна част от всички живи организми. Влажността е количеството водна пара във въздуха. Без влага или вода няма живот.
Влажността е параметър, характеризиращ съдържанието на водни пари във въздуха. Абсолютната влажност е количеството водна пара във въздуха и зависи от температурата и налягането. Това количество се нарича относителна влажност (т.е. съотношението на количеството водна пара във въздуха към наситеното количество пара при определени условия на температура и налягане.)
В природата има дневен ритъм на влажност. Влажността варира вертикално и хоризонтално. Този фактор, заедно със светлината и температурата, играе голяма роля в регулирането на дейността на организмите и тяхното разпространение. Влажността също променя ефекта на температурата.
Важен екологичен фактор е изсушаването на въздуха. Особено за сухоземните организми изсушаващото действие на въздуха е от голямо значение. Животните се адаптират, като се преместват на защитени места и водят активен начин на живот през нощта.
Растенията абсорбират вода от почвата и почти цялата (97-99%) се изпарява през листата. Този процес се нарича транспирация. Изпарението охлажда листата. Благодарение на изпарението йоните се транспортират през почвата до корените, йоните се транспортират между клетките и т.н.
Определено количество влага е абсолютно необходимо за сухоземните организми. Много от тях изискват относителна влажност от 100% за нормалното функциониране, а напротив, организъм в нормално състояние не може да живее дълго време в абсолютно сух въздух, тъй като постоянно губи вода. Водата е съществена част от живата материя. Следователно загубата на вода в определено количество води до смърт.
Растенията в сух климат се адаптират чрез морфологични промени и намаляване на вегетативните органи, особено листата.
Сухоземните животни също се адаптират. Много от тях пият вода, други я абсорбират през тялото в течна или парообразна форма. Например повечето земноводни, някои насекоми и акари. Повечето пустинни животни никога не пият, те задоволяват нуждите си от вода, доставяна с храна. Други животни получават вода чрез процеса на окисление на мазнините.
Водата е абсолютно необходима за живите организми. Следователно организмите се разпространяват в местообитанието си в зависимост от нуждите си: водните организми живеят постоянно във вода; хидрофитите могат да живеят само в много влажна среда.
От гледна точка на екологичната валентност хидрофитите и хигрофитите принадлежат към групата на стеногирите. Влажността силно влияе върху жизнените функции на организмите, например 70% относителна влажност е много благоприятна за полското узряване и плодовитостта на женските мигриращи скакалци. Когато се размножават успешно, те причиняват огромни икономически щети на културите в много страни.
За екологична оценка на разпространението на организмите се използва показателят за безводност на климата. Сухотата служи като селективен фактор за екологичната класификация на организмите.
По този начин, в зависимост от характеристиките на влажността на местния климат, видовете организми се разпределят в екологични групи:
1. Хидатофитите са водни растения.
2. Хидрофитите са сухоземно-водни растения.
3. Хигрофити - сухоземни растения, живеещи в условия на висока влажност.
4. Мезофитите са растения, които растат при средна влажност
5. Ксерофитите са растения, които растат при недостатъчна влага. Те от своя страна се делят на: сукуленти – сукулентни растения (кактуси); склерофитите са растения с тесни и малки листа, навити на тръби. Те също се делят на евксерофити и стипаксерофити. Еуксерофитите са степни растения. Стипаксерофитите са група теснолистни тревни треви (перена трева, власатка, тонконого и др.). От своя страна мезофитите също се делят на мезохигрофити, мезоксерофити и др.
Въпреки че отстъпва по значение на температурата, влажността все пак е един от основните фактори на околната среда. През по-голямата част от историята на живата природа органичният свят е представен изключително от водни организми. Неразделна част от по-голямата част от живите същества е водата и почти всички от тях се нуждаят от водна среда, за да се възпроизвеждат или сливат гамети. Сухопътните животни са принудени да създават изкуствена водна среда в телата си за оплождане и това води до това, че последните стават вътрешни.
Влажността е количеството водна пара във въздуха. Може да се изрази в грамове на кубичен метър.
Светлината като фактор на околната среда. Ролята на светлината в живота на организмите
Светлината е една от формите на енергия. Според първия закон на термодинамиката, или закона за запазване на енергията, енергията може да преминава от една форма в друга. Според този закон организмите са термодинамична система, която непрекъснато обменя енергия и материя с околната среда. Организмите на повърхността на Земята са изложени на поток от енергия, главно слънчева енергия, както и дълговълнова топлинна радиация от космически тела.
И двата фактора определят климатичните условия на околната среда (температура, скорост на изпаряване на водата, движение на въздуха и водата). От Космоса върху биосферата пада слънчева светлина с енергия 2 кал. с 1 cm 2 за 1 min. Това е така наречената слънчева константа. Тази светлина, преминавайки през атмосферата, е отслабена и не повече от 67% от нейната енергия може да достигне повърхността на Земята при ясно пладне, т.е. 1,34 кал. на cm 2 за 1 min. Преминавайки през облачната покривка, водата и растителността, слънчевата светлина допълнително отслабва и разпределението на енергията в нея в различните части на спектъра се променя значително.
Степента, до която слънчевата светлина и космическата радиация са отслабени, зависи от дължината на вълната (честотата) на светлината. Ултравиолетовото лъчение с дължина на вълната под 0,3 микрона почти не преминава през озоновия слой (на надморска височина около 25 км). Такова излъчване е опасно за живия организъм, по-специално за протоплазмата.
В живата природа светлината е единственият източник на енергия, всички растения, с изключение на бактериите, фотосинтезират, т.е. синтезират органични вещества от неорганични вещества (т.е. от вода, минерални соли и CO-В живата природа светлината е единственият източник на енергия, всички растения с изключение на бактериите 2 - използват лъчиста енергия в процеса на асимилация). Всички организми зависят от храненето си от наземни фотосинтезиращи организми, т.е. хлорофилоносни растения.
Светлината като фактор на околната среда се разделя на ултравиолетова с дължина на вълната 0,40 - 0,75 микрона и инфрачервена с дължина на вълната, по-голяма от тези величини.
Действието на тези фактори зависи от свойствата на организмите. Всеки тип организъм е адаптиран към определена дължина на вълната на светлината. Някои видове организми са се адаптирали към ултравиолетовото лъчение, докато други са се адаптирали към инфрачервеното лъчение.
Някои организми могат да различават дължините на вълните. Те имат специални системи за възприемане на светлина и цветно зрение, които са от голямо значение в живота им. Много насекоми са чувствителни към късовълнова радиация, която хората не могат да възприемат. Молците възприемат добре ултравиолетовите лъчи. Пчелите и птиците точно определят местоположението си и навигирайте по терена дори през нощта.
Организмите реагират силно и на интензитета на светлината. Въз основа на тези характеристики растенията се разделят на три екологични групи:
1. Светлолюбиви, слънцелюбиви или хелиофити - които са способни да се развиват нормално само под слънчевите лъчи.
2. Сенчести растения или сциофити са растения от долните нива на горите и дълбоководни растения, например момини сълзи и други.
С намаляването на интензитета на светлината фотосинтезата също се забавя. Всички живи организми имат прагова чувствителност към интензитета на светлината, както и към други фактори на околната среда. Различните организми имат различен праг на чувствителност към факторите на околната среда. Например, интензивната светлина потиска развитието на мухите Drosophila, дори причинява тяхната смърт. Хлебарки и други насекоми не обичат светлината. При повечето фотосинтезиращи растения при нисък интензитет на светлина се инхибира протеиновият синтез, а при животните процесите на биосинтеза се инхибират.
3. Сенкоустойчиви или факултативни хелиофити. Растения, които растат добре както на сянка, така и на светлина. При животните тези свойства на организмите се наричат светлолюбиви (фотофили), сенколюбиви (фотофобни), еврифобни - стенофобни.
Екологична валентност
степента на адаптивност на живия организъм към промените в условията на околната среда. E.v. представлява свойство на вида. Изразява се количествено чрез обхвата на промените в околната среда, в рамките на които даден вид поддържа нормална жизнена активност. E.v. може да се разглежда както във връзка с реакцията на даден вид към отделни фактори на средата, така и във връзка с комплекс от фактори.
В първия случай видовете, които понасят широки промени в силата на влияещия фактор, се обозначават с термин, състоящ се от името на този фактор с представката "еври" (евритермален - във връзка с влиянието на температурата, еврихалин - във връзка с на соленост, еврибатерни - по отношение на дълбочината и др.); видовете, адаптирани само към малки промени в този фактор, се обозначават с подобен термин с префикса „стено“ (стенотермичен, стенохалин и др.). Видове с широк E. v. във връзка с комплекс от фактори, те се наричат еврибионти (виж Eurybionts) за разлика от стенобионтите (виж Stenobionts), които имат ниска адаптивност. Тъй като еврибионтността дава възможност за заселване на различни местообитания, а стенобионтността рязко стеснява обхвата на местообитанията, подходящи за вида, тези две групи често се наричат съответно еври- или стенотопни.
Еврибионти, животни и растителни организми, способни да съществуват при значителни промени в условията на околната среда. Например, обитателите на морската крайбрежна зона понасят редовно изсушаване по време на отлив, силно нагряване през лятото и охлаждане и понякога замръзване през зимата (евритермни животни); Обитателите на речните устия могат да го издържат. колебания в солеността на водата (еврихалинни животни); редица животни съществуват в широк диапазон на хидростатично налягане (еврибати). Много земни обитатели на умерените ширини са в състояние да издържат на големи сезонни температурни колебания.
Еврибионтизмът на вида се засилва от способността да понасят неблагоприятни условия в състояние на анабиоза (много бактерии, спори и семена на много растения, възрастни трайни насаждениястудени и умерени географски ширини, зимуващи пъпки на сладководни гъби и бриозои, яйца на клонови ракообразни, възрастни тардигради и някои ротифери и др.) или зимен сън (някои бозайници).
ПРАВИЛОТО НА ЧЕТВЕРИКОВ,Като правило, според Кром, в природата всички видове живи организми са представени не от отделни изолирани индивиди, а под формата на съвкупности от брой (понякога много големи) индивиди-популации. Отгледан от С. С. Четвериков (1903).
Преглед- това е исторически установена съвкупност от популации от индивиди, сходни по морфо-физиологични свойства, способни свободно да се кръстосват помежду си и да произвеждат плодовито потомство, заемайки определена територия. Всеки вид жив организъм може да бъде описан чрез набор от характерни особености, свойства, които се наричат характеристики на вида. Характеристиките на вида, по които един вид може да бъде разграничен от друг, се наричат видови критерии.
Най-често използваните са седем общи критерия на формата:
1. Специфичен тип организация: съвкупност характерни особености, позволяващи да се разграничат индивиди от даден вид от индивиди от друг.
2. Географска сигурност: съществуването на индивиди от даден вид на определено място на земното кълбо; ареал - територията, в която живеят индивиди от даден вид.
3. Екологична сигурност: индивидите от даден вид живеят в специфичен диапазон от стойности на физически фактори на околната среда, като температура, влажност, налягане и др.
4. Диференциация: видът се състои от по-малки групи индивиди.
5. Дискретност: индивидите от даден вид са отделени от индивидите на друг чрез празнина - хиатус.Хиатусът се определя от действието на изолиращи механизми, като несъответствия във времето на размножаване, използване на специфични поведенчески реакции, стерилност на хибридите и т.н.
6. Възпроизводимост: размножаването на индивидите може да се извърши асексуално (степента на променливост е ниска) и по полов път (степента на променливост е висока, тъй като всеки организъм съчетава характеристиките на бащата и майката).
7. Определено ниво на числа: числата претърпяват периодични (вълни на живот) и непериодични промени.
Индивидите от всеки вид са разпределени изключително неравномерно в пространството. Например копривата в рамките на своя ареал се среща само във влажни, сенчести места с плодородна почва, образувайки гъсталаци в заливните низини на реки, потоци, около езера, по краищата на блата, в смесени гори и гъсталаци от храсти. Колониите на европейската къртица, ясно видими върху могилите от пръст, се намират по горски ръбове, ливади и полета. Подходящ за цял живот
Въпреки че местообитанията често се срещат в ареала, те не покриват целия ареал и следователно индивиди от този вид не се срещат в други части от него. Няма смисъл да търсиш коприва в борова гора или къртица в блато.
По този начин неравномерното разпределение на даден вид в пространството се изразява под формата на „острови на плътност“, „кондензации“. Райони с относително високо разпространение на този вид се редуват с райони с ниско изобилие. Такива „центрове на плътност“ на популацията на всеки вид се наричат популации. Популацията е съвкупност от индивиди от даден вид, обитаващи определено пространство (част от ареала) за дълго време (голям брой поколения) и изолирани от други подобни популации.
Свободното кръстосване (панмиксия) на практика се осъществява в рамките на популацията. С други думи, популацията е група от индивиди, които се обединяват свободно, живеят дълго време на определена територия и са относително изолирани от други подобни групи. Следователно един вид е колекция от популации, а популацията е структурна единицамил.
Разлика между популация и вид:
1) индивиди от различни популации се кръстосват свободно помежду си,
2) индивидите от различни популации се различават малко един от друг,
3) няма празнина между две съседни популации, тоест има постепенен преход между тях.
Процесът на видообразуване. Нека приемем, че даден вид заема определено местообитание, определено от начина му на хранене. В резултат на разминаването между индивидите обхватът се увеличава. Новото местообитание ще съдържа зони с различни хранителни растения, физични и химични свойства и др. Индивидите, които се намират в различни части на местообитанието, образуват популации. В бъдеще, в резултат на непрекъснато нарастващите различия между индивидите в популациите, ще става все по-ясно, че индивидите от една популация се различават по някакъв начин от индивидите от друга популация. Протича процес на дивергенция на населението. Във всяка от тях се натрупват мутации.
Представители на всеки вид в местната част на ареала образуват местна популация. Съвкупността от местни популации, свързани с хомогенни по условия на живот райони на местообитанието, съставлява екологична популация. Така че, ако един вид живее в ливада и гора, тогава се говори за неговите популации от дъвка и ливада. Популации в рамките на ареала на даден вид, свързани със специфични географски граници, се наричат географски популации.
Размерите и границите на населението могат да се променят драматично. По време на огнища на масово размножаване, видът се разпространява много широко и възникват гигантски популации.
Съвкупност от географски популации със стабилни характеристики, способност за кръстосване и създаване на плодовито потомство се нарича подвид. Дарвин каза, че образуването на нови видове става чрез разновидности (подвидове).
Все пак трябва да се помни, че в природата често липсва някакъв елемент.
Мутациите, възникващи при индивиди от всеки подвид, не могат сами по себе си да доведат до образуването на нови видове. Причината се крие във факта, че тази мутация ще се скита из цялата популация, тъй като индивидите от подвида, както знаем, не са репродуктивно изолирани. Ако една мутация е полезна, тя увеличава хетерозиготността на популацията; ако е вредна, тя просто ще бъде отхвърлена чрез селекция.
В резултат на постоянно протичащия мутационен процес и свободното кръстосване, мутациите се натрупват в популациите. Според теорията на I. I. Shmalhausen се създава резерв от наследствена променливост, т.е. по-голямата част от възникващите мутации са рецесивни и не се проявяват фенотипно. След като се достигне висока концентрация на мутации в хетерозиготно състояние, става възможно кръстосването на индивиди, носещи рецесивни гени. В този случай се появяват хомозиготни индивиди, при които мутациите вече се проявяват фенотипно. В тези случаи мутациите вече са под контрола на естествения подбор.
Но това все още не е решаващо за процеса на видообразуване, тъй като естествените популации са отворени и в тях постоянно се въвеждат чужди гени от съседни популации.
Има генен поток, достатъчен за поддържане на високо сходство на генофондите (съвкупността от всички генотипове) на всички местни популации. Изчислено е, че попълването на генофонда поради чужди гени в популация, състояща се от 200 индивида, всеки от които има 100 000 локуса, е 100 пъти по-голямо, отколкото поради мутации. В резултат на това никоя популация не може да се промени драстично, докато е подложена на нормализиращото влияние на генния поток. Устойчивостта на популацията на промени в генетичния й състав под влияние на селекцията се нарича генетична хомеостаза.
В резултат на генетичната хомеостаза в една популация, образуването на нов вид е много трудно. Трябва да се изпълни още едно условие! А именно, необходимо е да се изолира генофонда на дъщерната популация от майчиния генофонд. Изолацията може да бъде под две форми: пространствена и времева. Пространствената изолация възниква поради различни географски бариери, като пустини, гори, реки, дюни и заливни низини. Най-често пространствената изолация възниква поради рязкото намаляване на непрекъснатия обхват и разпадането му на отделни джобове или ниши.
Често населението се изолира в резултат на миграция. В този случай възниква изолирана популация. Въпреки това, тъй като броят на индивидите в изолирана популация обикновено е малък, съществува опасност от инбридинг - израждане, свързано с инбридинг. Видообразуването, базирано на пространствена изолация, се нарича географско.
Временната форма на изолация включва промени във времето на размножаване и промени в целия жизнен цикъл. Видообразуването, основано на временна изолация, се нарича екологично.
Решаващото и в двата случая е създаването на нова, несъвместима със старата генетична система. Еволюцията се осъществява чрез видообразуване, затова казват, че видът е елементарна еволюционна система. Популацията е елементарна еволюционна единица!
Статистически и динамични характеристики на популациите.
Видовете организми влизат в биоценозата не като индивиди, а като популации или части от тях. Популацията е част от вида (състои се от индивиди от един и същи вид), заемаща относително хомогенно пространство и способна да се саморегулира и поддържа определена численост. Всеки вид в рамките на окупираната територия се разпада на популации.Ако вземем предвид въздействието на факторите на околната среда върху отделен организъм, тогава при определено ниво на фактора (например температура), изследваният индивид ще оцелее или ще умре. Картината се променя при изследване на ефекта на един и същи фактор върху група организми от един и същи вид.
Някои индивиди ще умрат или ще намалят жизнената си активност при определена температура, други - при по-ниска температура, а трети - при по-висока. Следователно можем да дадем друго определение на популация: всички живи организми, за да оцелеят и да произвеждат потомство, трябва при динамични условия на околната среда факторите да съществуват под формата на групи или популации, т.е. съвкупност от съжителстващи индивиди с подобна наследственост Най-важният признак на популацията е общата територия, която заема. Но в рамките на една популация може да има повече или по-малко изолирани различни причинигрупи.
Поради това е трудно да се даде изчерпателна дефиниция на популацията поради размитите граници между отделните групи индивиди. Всеки вид се състои от една или повече популации и следователно популацията е формата на съществуване на вида, неговата най-малка еволюираща единица. За популациите различни видовеИма приемливи граници за намаляване на броя на индивидите, извън които съществуването на популацията става невъзможно. В литературата няма точни данни за критичните стойности на числеността на населението. Дадените стойности са противоречиви. Въпреки това остава несъмнен фактът, че колкото по-малки са индивидите, толкова по-високи са критичните стойности на техния брой. За микроорганизмите това са милиони индивиди, за насекомите - десетки и стотици хиляди, а за едрите бозайници - няколко десетки.
Броят не трябва да намалява под границите, след които вероятността за среща с сексуални партньори рязко намалява. Критичният брой зависи и от други фактори. Например, за някои организми груповият начин на живот (колонии, стада, стада) е специфичен. Групите в популацията са относително изолирани. Възможно е да има случаи, когато популацията като цяло е все още доста голяма, а броят на отделните групи е намален под критичните граници.
Например, една колония (група) от перуански корморан трябва да има население от най-малко 10 хиляди индивида, а стадо северни елени - 300 - 400 глави. За да разберем механизмите на функциониране и да решим проблемите с използването на популациите, информацията за тяхната структура е от голямо значение. Има полова, възрастова, териториална и други видове структура. В теоретично и приложно отношение най-важните данни са за възрастовата структура - съотношението на индивидите (често обединени в групи) на различна възраст.
Животните са разделени на следните възрастови групи:
Ювенилна група (деца) сенилна група (сенилна група, която не участва в репродукцията)
Възрастна група (индивиди, занимаващи се с размножаване).
Обикновено нормалните популации се характеризират с най-голяма жизнеспособност, в която всички възрасти са представени относително равномерно. В регресивна (застрашена) популация преобладават сенилни индивиди, което показва наличието на негативни фактори, които нарушават репродуктивните функции. Издирва се Спешни меркиза идентифициране и отстраняване на причините за това състояние. Инвазивните (инвазивни) популации са представени предимно от млади индивиди. Тяхната жизненост обикновено не предизвиква безпокойство, но има голяма вероятност от избухване на прекалено голям брой индивиди, тъй като в такива популации не са формирани трофични и други връзки.
Особено опасно е, ако става въпрос за популация от видове, които преди са отсъствали от района. В този случай популациите обикновено намират и заемат свободни екологична нишаи реализират възпроизводствения си потенциал, интензивно увеличавайки числеността си.Ако популацията е в нормално или близко до нормалното състояние, човек може да премахне от нея броя на индивидите (при животните) или биомасата (при растенията), които се увеличават с течение на времето. време между премахванията. На първо място, индивиди в постпродуктивна възраст (които са завършили репродукцията) трябва да бъдат отстранени. Ако целта е да се получи определен продукт, тогава възрастта, полът и други характеристики на популациите се коригират, като се вземе предвид задачата.
Експлоатацията на популациите на растителните съобщества (например за производство на дървен материал) обикновено се определя във времето, за да съвпадне с периода на свързано с възрастта забавяне на растежа (натрупване на продукти). Този период обикновено съвпада с максималното натрупване на дървесна маса на единица площ. Популацията се характеризира и с определено съотношение между половете, като съотношението мъже и жени не е равно на 1:1. Известни са случаи на рязко преобладаване на един или друг пол, редуване на поколения с липса на мъже. Всяка популация може да има и сложна пространствена структура (разделена на повече или по-малко големи йерархични групи – от географски до елементарни (микропопулации).
По този начин, ако смъртността не зависи от възрастта на индивидите, тогава кривата на оцеляване е низходяща линия (вижте фигурата, тип I). Тоест смъртта на индивидите настъпва в този видобикновено нивото на смъртност остава постоянно през целия живот. Такава крива на оцеляване е характерна за видовете, чието развитие протича без метаморфоза с достатъчна стабилност на роденото потомство. Този тип обикновено се нарича тип хидра - характеризира се с крива на оцеляване, приближаваща се до права линия. При видовете, за които ролята на външните фактори за смъртността е малка, кривата на оцеляване се характеризира с лек спад до определена възраст, след което настъпва рязък спад в резултат на естествената (физиологична) смъртност.
Тип II на снимката. Природата на кривата на оцеляване, близка до този тип, е характерна за хората (въпреки че кривата на оцеляване на човека е малко по-плоска и следователно е нещо между типове I и II). Този тип се нарича тип Drosophila: това е, което плодовите мухи показват в лабораторни условия (не се ядат от хищници). Много видове се характеризират с висока смъртност в ранните етапи на онтогенезата. При такива видове кривата на оцеляване се характеризира с рязък спад в по-младите възрасти. Индивидите, които преживяват „критичната“ възраст, показват ниска смъртност и живеят до по-висока възраст. Типът се нарича тип стриди. Тип III на снимката. Изследването на кривите на оцеляване представлява голям интерес за еколога. Позволява ни да преценим на каква възраст даден вид е най-уязвим. Ако ефектите от причини, които могат да променят раждаемостта или смъртността, се появят на най-уязвимия етап, тогава тяхното влияние върху последващото развитие на популацията ще бъде най-голямо. Този модел трябва да се вземе предвид при организиране на лов или борба с вредители.
Възрастови и полови структури на популациите.
Всяко население се характеризира с определена организация. Разпределението на индивидите по територията, съотношението на групите индивиди по пол, възраст, морфологични, физиологични, поведенчески и генетични характеристики отразяват съответните структура на населението : пространствени, полови, възрастови и др. Структурата се формира, от една страна, въз основа на общите биологични свойства на вида, а от друга, под въздействието на абиотични фактори на околната среда и популации на други видове.
Следователно структурата на населението е адаптивна по природа. Различните популации на един и същи вид имат както сходни черти, така и отличителни, които характеризират спецификата условия на околната средав техните местообитания.
Като цяло, в допълнение към адаптивните възможности на отделните индивиди, на определени територии се формират адаптивни характеристики на груповата адаптация на популацията като надиндивидуална система, което показва, че адаптивните характеристики на популацията са много по-високи от тези на индивидите композирането му.
Възрастов състав- има значение за съществуването на популация. Средна продължителностЖивотът на организмите и съотношението на числеността (или биомасата) на индивиди от различни възрасти се характеризират с възрастовата структура на популацията. Формирането на възрастовата структура става в резултат на съвместното действие на процесите на възпроизводство и смъртност.
Във всяка популация условно се разграничават 3 възрастови екологични групи:
Предрепродуктивен;
репродуктивна;
Пострепродуктивен.
Предрепродуктивната група включва индивиди, които все още не са способни да се възпроизвеждат. Репродуктивни - индивиди, способни да се размножават. Пострепродуктивни - индивиди, които са загубили способността си да се възпроизвеждат. Продължителността на тези периоди варира значително в зависимост от вида на организма.
При благоприятни условия населението включва всички възрастови групи и поддържа повече или по-малко стабилен възрастов състав. В бързо нарастващите популации преобладават младите индивиди, докато в намаляващите популации по-възрастните вече не са в състояние да се размножават интензивно. Такива популации са непродуктивни и недостатъчно стабилни.
Има видове с проста възрастова структура популации, които се състоят от индивиди на почти еднаква възраст.
Например, всички едногодишни растения от една популация са в стадий на разсад през пролетта, след това цъфтят почти едновременно и произвеждат семена през есента.
При видовете с сложна възрастова структура популациите имат няколко поколения, живеещи едновременно.
Например слоновете имат история на млади, зрели и застаряващи животни.
Популациите, които включват много поколения (от различни възрастови групи), са по-стабилни и по-малко податливи на влиянието на фактори, влияещи върху възпроизводството или смъртността през дадена година. Екстремните условия могат да доведат до смъртта на най-уязвимите възрастови групи, но най-издръжливите оцеляват и раждат нови поколения.
Например човек се разглежда като биологичен вид със сложна възрастова структура. Стабилността на популациите на вида е демонстрирана например по време на Втората световна война.
За изследване на възрастовите структури на популациите се използват графични техники, например възрастови пирамиди на населението, широко използвани в демографските изследвания (фиг. 3.9).
Фиг.3.9. Възрастови пирамиди на населението.
А - масово размножаване, Б - стабилна популация, В - намаляваща популация
Стабилността на видовете популации до голяма степен зависи от полова структура , т.е. съотношения на индивиди от различни полове. Половите групи в популациите се формират въз основа на различията в морфологията (форма и структура на тялото) и екологията на различните полове.
Например при някои насекоми мъжките имат крила, но женските не, мъжките при някои бозайници имат рога, но женските не, мъжките птици имат ярко оперение, докато женските имат камуфлаж.
Екологичните различия се отразяват в хранителните предпочитания (женските на много комари смучат кръв, докато мъжките се хранят с нектар).
Генетичният механизъм осигурява приблизително еднакво съотношение на индивидите от двата пола при раждането. Първоначалното съотношение обаче скоро се нарушава в резултат на физиологични, поведенчески и екологични различия между мъжките и женските, причинявайки неравномерна смъртност.
Анализът на възрастовата и полова структура на популациите дава възможност да се прогнозира числеността им за редица следващи поколения и години. Това е важно, когато се оценяват възможностите за риболов, стрелба по животни, спасяване на култури от атаки на скакалци и в други случаи.
Фактори на околната средае комплекс от условия на околната среда, засягащи живите организми. Разграничете неживи фактори— абиотични (климатични, едафични, орографски, хидрографски, химически, пирогенни), фактори на дивата природа— биотични (фитогенни и зоогенни) и антропогенни фактори (въздействие на човешката дейност). Ограничаващите фактори включват всички фактори, които ограничават растежа и развитието на организмите. Приспособяването на организма към околната среда се нарича адаптация. Външният вид на организма, отразяващ неговата адаптивност към условията на околната среда, се нарича форма на живот.
Концепцията за екологичните фактори на околната среда, тяхната класификация
Отделните компоненти на околната среда, които влияят на живите организми, на които те реагират с адаптивни реакции (адаптации), се наричат фактори на околната среда или фактори на околната среда. С други думи се нарича комплексът от условия на околната среда, влияещи върху живота на организмите околната среда фактори на околната среда.
Всички фактори на околната среда са разделени на групи:
1. включват компоненти и явления от неживата природа, които пряко или косвено засягат живите организми. Сред многото абиотични фактори Главна роляиграя:
- климатични (слънчева радиация, светлина и светлинни условия, температура, влажност, валежи, вятър, атмосферно налягане и др.);
- едафичен(механична структура и химичен състав на почвата, влагоемкост, водни, въздушни и топлинни условия на почвата, киселинност, влажност, газов състав, ниво на подпочвените води и др.);
- орографски(релеф, изложение на склона, стръмност на склона, денивелация, надморска височина);
- хидрографски(прозрачност на водата, течливост, поток, температура, киселинност, газов състав, съдържание на минерални и органични вещества и др.);
- химически(газов състав на атмосферата, солев състав на водата);
- пирогенен(излагане на огън).
2. - съвкупността от взаимоотношения между живите организми, както и взаимното им влияние върху местообитанието. Ефектът на биотичните фактори може да бъде не само пряк, но и косвен, изразяващ се в корекция на абиотичните фактори (например промени в състава на почвата, микроклимата под горския навес и др.). Биотичните фактори включват:
- фитогенен(влиянието на растенията едно върху друго и върху околната среда);
- зоогенен(влиянието на животните едно върху друго и върху околната среда).
3. отразяват интензивното влияние на човека (пряко) или човешката дейност (непряко) върху околната среда и живите организми. Такива фактори включват всички форми на човешка дейност и човешкото общество, които водят до промени в природата като местообитание за други видове и пряко засягат техния живот. Всеки жив организъм се влияе от неживата природа, организми от други видове, включително и човека, и от своя страна оказва влияние върху всеки един от тези компоненти.
Въздействието на антропогенните фактори в природата може да бъде съзнателно, случайно или несъзнателно. Човекът, разоравайки девствени и угарни земи, създава земеделски земи, отглежда високопродуктивни и устойчиви на болести форми, разпространява едни видове и унищожава други. Тези влияния (съзнателни) често са отрицателни, например необмисленото преселване на много животни, растения, микроорганизми, хищническо унищожаване на редица видове, замърсяване на околната среда и др.
Биотичните фактори на околната среда се проявяват чрез взаимоотношенията на организмите, принадлежащи към една и съща общност. В природата много видове са тясно свързани помежду си и техните взаимоотношения помежду си като компоненти на околната среда могат да бъдат изключително сложни. Що се отнася до връзките между общността и околната неорганична среда, те винаги са двупосочни, реципрочни. По този начин природата на гората зависи от съответния тип почва, но самата почва до голяма степен се формира под влиянието на гората. По същия начин температурата, влажността и светлината в гората се определят от растителността, но преобладаващите климатични условия на свой ред влияят на общността от организми, живеещи в гората.
Въздействие на факторите на околната среда върху тялото
Въздействието на околната среда се възприема от организмите чрез факторите на околната среда, т.нар околната среда.Трябва да се отбележи, че факторът на околната среда е само променящ се елемент от средата, предизвиквайки в организмите, когато се промени отново, адаптивни екологични и физиологични реакции, които са наследствено фиксирани в процеса на еволюцията. Те се делят на абиотични, биотични и антропогенни (фиг. 1).
Те назовават цялата съвкупност от фактори в неорганичната среда, които влияят върху живота и разпространението на животните и растенията. Сред тях има: физични, химични и едафични.
Физически фактори -такива, чийто източник е физическо състояние или явление (механично, вълново и др.). Например, температура.
Химични фактори- тези, които идват от химичен съставзаобикаляща среда. Например солеността на водата, съдържанието на кислород и др.
Едафични (или почвени) факториса съвкупност от химични, физични и механични свойства на почвите и скалите, които влияят както на организмите, за които те са местообитание, така и на кореновата система на растенията. Например влиянието на хранителните вещества, влажността, структурата на почвата, съдържанието на хумус и др. върху растежа и развитието на растенията.
Ориз. 1. Схема на въздействието на местообитанието (средата) върху тялото
— фактори на човешката дейност, влияещи върху природната среда (хидросфера, ерозия на почвата, унищожаване на гори и др.).
Ограничаващи (ограничаващи) фактори на околната средаТова са фактори, които ограничават развитието на организмите поради липса или излишък на хранителни вещества спрямо необходимостта (оптимално съдържание).
По този начин, когато се отглеждат растения при различни температури, точката, в която се наблюдава максимален растеж, ще бъде оптимално.Целият температурен диапазон, от минимум до максимум, при който все още е възможен растеж, се нарича диапазон на стабилност (издръжливост),или толерантност.Ограничаващите го точки, т.е. максималните и минималните температури, подходящи за живот, са границите на стабилност. Между оптималната зона и границите на стабилност, приближавайки се до последната, растението изпитва нарастващ стрес, т.е. ние говорим за за зоните на стрес или зоните на потисничество,в границите на стабилност (фиг. 2). С напредване нагоре и надолу по скалата от оптимума стресът не само се засилва, но и когато се достигнат границите на съпротивителните сили на организма, настъпва неговата смърт.
Ориз. 2. Зависимост на действието на фактор на средата от неговата интензивност
Така за всеки вид растение или животно има оптимум, зони на стрес и граници на стабилност (или издръжливост) по отношение на всеки фактор на околната среда. Когато факторът е близо до границите на издръжливост, организмът обикновено може да съществува само за кратко време. В по-тесен диапазон от условия е възможно дългосрочно съществуване и растеж на индивидите. В още по-тесен диапазон се извършва размножаване и видът може да съществува неограничено време. Обикновено някъде в средата на обхвата на съпротивление има условия, които са най-благоприятни за живот, растеж и размножаване. Оптимални се наричат тези условия, при които индивидите от даден вид са най-пригодни, т.е. оставят най-голям брой потомци. На практика е трудно да се идентифицират такива състояния, така че оптимумът обикновено се определя от индивидуалните жизнени показатели (скорост на растеж, степен на преживяемост и др.).
Адаптациясе състои в адаптиране на тялото към условията на околната среда.
Способността за адаптиране е едно от основните свойства на живота като цяло, осигурявайки възможността за неговото съществуване, способността на организмите да оцеляват и да се възпроизвеждат. Адаптациите се проявяват на различни нива - от биохимията на клетките и поведението на отделните организми до структурата и функционирането на съобществата и екологичните системи. Всички адаптации на организмите към съществуване в различни условия са разработени исторически. В резултат на това, специфични за всеки географска областгрупи растения и животни.
Адаптации може да има морфологичен,когато структурата на един организъм се променя до образуването на нов вид и физиологичен,когато настъпят промени във функционирането на тялото. Тясно свързана с морфологичните адаптации е адаптивното оцветяване на животните, способността да се променя в зависимост от светлината (камбала, хамелеон и др.).
Широко известни примери за физиологична адаптация са зимната хибернация на животните, сезонните миграции на птиците.
Много важни за организмите са поведенчески адаптации.Например, инстинктивното поведение определя действието на насекоми и низши гръбначни животни: риби, земноводни, влечуги, птици и др. Това поведение е генетично програмирано и се предава по наследство (вродено поведение). Това включва: метода за изграждане на гнездо при птици, чифтосване, отглеждане на потомство и др.
Има и придобита команда, получена от индивида в хода на неговия живот. образование(или изучаване на) - основен начинпредаване на придобито поведение от едно поколение на друго.
Способността на индивида да управлява когнитивните си способности, за да оцелее при неочаквани промени в околната среда е интелигентност.Ролята на ученето и интелигентността в поведението нараства с подобряването на нервната система - увеличаване на мозъчната кора. За хората това е определящият механизъм на еволюцията. Способността на видовете да се адаптират към определен набор от фактори на околната среда се обозначава с понятието екологична мистика на вида.
Комбинираният ефект на факторите на околната среда върху тялото
Факторите на околната среда обикновено действат не един по един, а комплексно. Ефектът на един фактор зависи от силата на влиянието на другите. Комбинацията от различни фактори има осезаемо влияние върху оптималните условия на живот на организма (виж фиг. 2). Действието на един фактор не замества действието на друг. Въпреки това, при комплексното влияние на околната среда, често може да се наблюдава „ефект на заместване“, който се проявява в сходството на резултатите от влиянието на различни фактори. По този начин светлината не може да бъде заменена с излишна топлина или изобилие от въглероден диоксид, но чрез повлияване на температурните промени е възможно да се спре, например, фотосинтезата на растенията.
В комплексното влияние на околната среда въздействието различни факторинеравностойно за организмите. Те могат да бъдат разделени на основни, съпътстващи и второстепенни. Водещите фактори са различни за различните организми, дори и да живеят на едно и също място. Ролята на водещ фактор в различни етапи от живота на организма може да играе един или друг елемент на околната среда. Така например в живота на много културни растения, като например житните, водещ фактор през периода на покълване е температурата, през периода на брашне и цъфтеж - влажността на почвата, а през периода на зреене - количеството хранителни вещества и влажността на въздуха. Ролята на водещия фактор може да се променя през различните периоди от годината.
Водещият фактор може да е различен за един и същ вид, живеещ в различни физически и географски условия.
Понятието водещи фактори не трябва да се бърка с понятието за. Фактор, чието ниво в качествено или количествено отношение (недостиг или излишък) се оказва близко до границите на издръжливост на даден организъм, наречена ограничаваща.Ефектът на ограничаващия фактор ще се прояви и в случай, че други фактори на околната среда са благоприятни или дори оптимални. Както водещите, така и вторичните фактори на околната среда могат да действат като ограничаващи фактори.
Концепцията за ограничаващи фактори е въведена през 1840 г. от химика 10. Liebig. Изследвайки влиянието на съдържанието на различни химични елементи в почвата върху растежа на растенията, той формулира принципа: „Веществото, което се намира в минимума, контролира добива и определя размера и стабилността на последния във времето.“ Този принцип е известен като закон на минимума на Либих.
Ограничаващият фактор може да бъде не само дефицит, както посочи Либих, но и излишък от фактори като например топлина, светлина и вода. Както беше отбелязано по-рано, организмите се характеризират с екологични минимуми и максимуми. Диапазонът между тези две стойности обикновено се нарича граници на стабилност или толерантност.
Като цяло, сложността на влиянието на факторите на околната среда върху тялото се отразява от закона на толерантността на В. Шелфорд: липсата или невъзможността за просперитет се определя от дефицит или, обратно, излишък на някой от редица фактори, чието ниво може да бъде близко до границите, поносими от даден организъм (1913). Тези две граници се наричат граници на толерантност.
Проведени са множество изследвания върху „екологията на толерантността“, благодарение на които са станали известни границите на съществуване на много растения и животни. Такъв пример е въздействието на замърсителите на въздуха върху човешкия организъм (фиг. 3).
Ориз. 3. Влиянието на замърсителите на въздуха върху човешкия организъм. Max - максимална жизнена активност; Допълнителна - допустима жизнена активност; Opt - оптимална (не засягаща жизнената активност) концентрация вредно вещество; MPC е максимално допустимата концентрация на вещество, което не променя значително жизнената активност; Години - смъртоносна концентрация
Концентрацията на въздействащия фактор (вредно вещество) на фиг. 5.2 се обозначава със символа C. При стойности на концентрация C = C години, човек ще умре, но необратими промени в тялото му ще настъпят при значително по-ниски стойности на C = C MPC. Следователно обхватът на допустимото отклонение е ограничен точно от стойността C MPC = C limit. Следователно C MPC трябва да се определи експериментално за всеки замърсител или всеки вреден химическо съединениеи да не му позволяват да надвишава Cplc в конкретно местообитание (среда на живот).
За опазването на околната среда е важно горни граници на устойчивост на тялотокъм вредни вещества.
По този начин действителната концентрация на замърсителя C действителен не трябва да надвишава C максимално допустима концентрация (C fact ≤ C максимално допустима стойност = C lim).
Стойността на концепцията за ограничаващите фактори (Clim) е, че тя дава на еколога отправна точка при изучаване трудни ситуации. Ако един организъм се характеризира с широк диапазон на толерантност към фактор, който е относително постоянен и той присъства в околната среда в умерени количества, тогава такъв фактор едва ли ще бъде ограничаващ. Напротив, ако е известно, че даден организъм има тесен диапазон на толерантност към някакъв променлив фактор, тогава именно този фактор заслужава внимателно проучване, тъй като може да бъде ограничаващ.
- Ние организираме увеличение на заплатата Защо да увеличите заплатата си
- Лицата на войната: „Той беше погребан в кълбото на земята“ Той беше погребан в кълбото на земята
- Могат ли колекторите да се появят в дома на длъжника?
- Използване на ментални карти за изучаване на лексика Карти на паметта в уроци по английски език