§ 36. ЗАКОНОМІРНОСТІ ВПЛИВУ ЕКОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ НА ОРГАНІЗМИ ТА ЇХНІ УГРУПОВАННЯ

Основні поняття й ключові терміни: ЕКОЛОГІЧНА ВАЛЕНТНІСТЬ. Еврибіонти. Стенобіонти.

Пригадайте! Що таке екологічні чинники?

Синиця велика (Parus major) – невеликий птах родини синицевих. В Україні це звичайний осілий вид. Велика синиця чудово пристосувалася до ландшафтів, створених людиною. Її можна зустріти як у лісах усіх типів, так і у великих містах. Раціон синиць досить різноманітний: навесні та влітку вони живляться комахами та гусінню, а взимку – насінням рослин, плодами глоду, тису, шипшини. Яка екологічна валентність синиці великої як виду?

Якою є загальна реакція організмів на вплив екологічних чинників?

Прояв впливу чинників виявляється в зміні життєдіяльності організмів. При цьому в діапазоні їх дії виокремлюють певні зони (іл. 59):

1) зону нормальної життєдіяльності (оптимум) – значення чинника, що є найсприятливішими для життєдіяльності організмів і за яких спостерігаються ріст й розмноження. Кількісно вона охоплює діапазон від нижнього песимуму (екологічного мінімуму) до верхнього песимуму (екологічного максимуму);

2) зону пригнічення (зони песимуму, стресові зони) – значення чинника, за яких організми зберігають життєдіяльність, але не ростуть і не розмножуються; що більше значення чинника відхиляється від оптимальних, то сильніше пригнічується життєдіяльність особин;

3) зону екологічної валентності (діапазон витривалості, межі витривалості) – діапазон мінливості чинника, в межах якого можлива нормальна життєдіяльність. Розрізняють верхню й нижню межі витривалості.

Іл. 59. Схема дії екологічного чинника

Екологічна валентність різних видів може значно різнитися. Так, північні олені витримують коливання температури повітря від -55 °С до +30 °С, а тропічні корали гинуть вже в разі зміни температури на 5 – 6 °С.

Отже, ЕКОЛОГІЧНА ВАЛЕНТНІСТЬ (екологічна толерантність) – здатність організмів витримувати певну амплітуду коливань екологічних чинників.

Чим стенобіонти відрізняються від еврибіонтів?

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

Іл. 60. Осоїд звичайний – ентомофаг, який живиться личинками ос і джмелів

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

• стенофаги – організми, які живляться небагатьма видами корму (колібрі, осоїди, коала) (іл. 60);
• стенобати – організми, існування яких можливе тільки на певній глибині за певного тиску води (клопи-водомірки, глибоководні кальмари, риби-вудильники);
• стенотерми – організми, пристосовані до відносно сталих температурних умов довкілля і які не витримують їх коливань (форель річкова трапляється в холодних гірських річках);
• стеногали – організми, що витримують лише незначні зміни ступеня солоності середовища (головоногі молюски, карась, видра річкова).

Іл. 61. Очерет звичайний (росте у прісних і солонуватих водоймах по всій Україні)

Еврибіонти (грец. еври – широкий та біос – життя) – організми, які можуть жити за значних змін екологічних чинників. Так, багато наземних тварин і рослин помірних широт можуть витримувати великі сезонні коливання температури, вологості та інших чинників середовища. До еврибіонтних організмів належать:

• еврифаги – організми, які живляться найрізноманітнішою рослинною і тваринною їжею (пацюк сірий, тарган рудий, свиня дика, бурий ведмідь, крук);
• еврибати – організми із широким діапазоном вертикального поширення, які витримують значні коливання тиску води (губки, голкошкірі, кити);
• евритерми – організми, що пристосовані до значних коливань температури середовища (сокіл-сапсан, вовк сірий, сосна звичайна);
• евригали – організми, здатні існувати в середовищі зі значними змінами ступеня солоності (очерет звичайний, прохідні риби) (іл. 61).

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

Які основні закономірності впливу екологічних чинників?

Чинники середовища впливають на організм не окремо, а в комплексі. Відповідно, будь-яка реакція організму визначається дією багатьох чинників. При цьому інтегральна дія чинників не дорівнює сумарній дії окремих чинни-

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

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

Закон взаємокомпенсації екологічних чинників (закон Е. Рюбеля, 1930): відсутність або нестача деяких екологічних чинників можуть бути компенсовані іншими близькими чинниками. Так, обмеженність світла в парнику може бути компенсована підвищенням концентрації СО₂, підвищення температури повітря сприяє випаровуванню води, зниження рівня освітленості зменшує потреби рослин в Цинку.

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

Закон обмежувального чинника (закон мінімуму, закон Ю. Лібіха, 1840): найбільшу лімітуючу дію на організм, популяцію або угруповання справляють ті життєво важливі чинники зовнішнього середовища, кількість (концентрація) яких близька до мінімального критичного рівня. Найчастіше лімітуючими чинниками є температура, світло, тиск, біогенні речовини тощо.

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

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

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

Самостійна робота з графіками. Залежність фотосинтезу від чинників довкілля

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

Біологія + Екологія. Червоновухі черепахи

Черепаха червоновуха звичайна (Tra chemys scripta) – поширений мешканець тераріумів та потенційно інвазивний вид на теренах України. За допомогою таблиці дайте характеристику дії температури як екологічного чинника на організм. Чи може температура як екологічний чинник вплинути на розселення цього виду на території України?

Характеристика

Значення температури для організму

✅Вуглекислий газ — формула, молярна маса, фізичні властивості

Діоксид вуглецю, оксид вуглецю, вуглекислота – всі ці назви однієї і тієї ж речовини, відомої нам як вуглекислий газ. Так якими ж властивостями володіє цей газ, і які сфери його застосування?

Вуглекислий газ і його фізичні властивості

Вуглекислий газ складається з вуглецю і кисню. Формула вуглекислого газу виглядає так

У природі він утворюється при спалюванні або гнитті органічних речовин. В повітрі і мінеральних джерелах вміст газу також досить великий. Крім того, люди і тварини також виділяють діоксид вуглецю при видихання.

Діоксид вуглецю є абсолютно безбарвним газом, його неможливо побачити. Також він не має і запаху. Однак при його великій концентрації у людини може розвинутися гіперкапнія, тобто задуха. Нестача вуглекислого газу також може заподіяти проблеми зі здоров’ям. В результаті нестачі цього газу може розвинутися зворотний стан до задухи – гіпокапнія.

Якщо помістити вуглекислий газ в умови низької температури, то при -72 градусах він кристалізується і стає схожий на сніг. Тому вуглекислий газ у твердому стані називають «сухий сніг».

Вуглекислий газ щільніший за повітря в 1,5 рази.

Його щільність становить 1,98 кг/м 3 . Хімічний зв’язок в молекулі вуглекислого газу ковалентно-полярний. Полярний він (зв’язок) є через те, що у кисню більше значення електронегативності.

Важливим поняттям при вивченні речовин є молекулярна і молярна маса.

Молярна маса вуглекислого газу дорівнює 44.

Це число формується з суми відносних атомних мас атомів, які входять до складу молекули. Значення відносних атомних мас беруться з таблиці Д. І. Менделєєва і округлюються до цілих чисел.

Відповідно, молярна маса CO₂ = 12 + 2 * 16.

Щоб обчислити масові частки елементів в вуглекислому газі необхідно слідувати формі розрахунку масових часток кожного хімічного елемента в речовині.

• n – число атомів або молекул;
• Ar – відносна атомна маса хімічного елемента;
• Mr – відносна молекулярна маса речовини.

Розрахуємо відносну молекулярну масу вуглекислого газу.

Mr (CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w (C) = 1 * 12/44 = 0,27 або 27%

Оскільки у формулу вуглекислого газу входить два атоми кисню, то

n = 2 w (O) = 2 * 16/44 = 0,73 або 73%

Відповідь: w (C) = 0,27 або 27%; w (O) = 0,73 або 73%

Хімічні і біологічні властивості вуглекислого газу

Вуглекислий газ має кислотні властивості, оскільки є кислотним оксидом, і при розчиненні у воді утворює вугільну кислоту:

Вуглекислий газ вступає в реакцію з лугами, в результаті чого утворюються:

Цей газ не схильний до горіння. У ньому горять тільки деякі активні метали, наприклад, магній.

При нагріванні вуглекислий газ розпадається на чадний газ і кисень:

Як і інші кислотні оксиди, даний газ легко вступає в реакцію з іншими оксидами:

Вуглекислий газ входить до складу всіх органічних речовин. Колообіг цього газу в природі здійснюється за допомогою:

У процесі життєдіяльності людина виробляє приблизно 1 кг вуглекислого газу на добу.

При вдиху ми отримуємо кисень, проте в цей момент в альвеолах утворюється вуглекислий газ. У цей момент відбувається обмін: кисень потрапляє в кров, а вуглекислий газ виходить назовні.

Отримання вуглекислого газу відбувається при виробництві алкоголю. Також цей газ є побічним продуктом при отриманні:

Застосування вуглекислого газу необхідно в харчовій промисловості, де вуглекислий газ виступає в якості консерванту, а також вуглекислий газ у вигляді рідини міститься в вогнегасниках.

Таблиця з поясненнями на тему “Вуглекислий газ: хімічна формула, молярна маса та фізичні властивості”

Висновок

Вуглекислий газ (CO₂) є одним з найважливіших газів у атмосфері Землі, відіграючи ключову роль у процесах фотосинтезу та глобального потепління. Його проста молекулярна структура, відносно висока молярна маса та фізичні властивості, які включають густину та розчинність у воді, роблять його значущим у багатьох промислових та природних процесах. Від газованих напоїв до протипожежних систем, CO₂ знаходить різноманітне застосування.

Особливо важливим є його вплив на кліматичні зміни та екосистему Землі. З одного боку, вуглекислий газ є життєво необхідним для рослин у процесі фотосинтезу, з іншого – його надлишок у атмосфері спричиняє парниковий ефект і глобальне потепління. Тому, розуміння його властивостей та впливу на навколишнє середовище є ключовим для екологічної безпеки та сталого розвитку.

Що ми дізналися?

Вуглекислий газ – це речовина, яка в нормальних умовах не має кольору і запаху. Крім своєї звичайної назви – вуглекислий газ, його також називають: