Zakres tolerancji organizmów na czynniki środowiska
Organizmy żywe do prawidłowego wzrostu i rozwoju potrzebują odpowiednich warunków zewnętrznych. Jeśli dany czynnik środowiska osiągnie zbyt niską lub zbyt wysoką wartość, nieprzystosowany do takiej zmiany organizm zginie. Dlatego im większa tolerancja ekologiczna organizmu, tym większe ma on szanse na przetrwanie w zmiennych warunkach otoczenia.
jakie znasz pierwiastki i związki chemiczne wchodzące w skład organizmów i jaka jest ich rola;
czym są: populacja, środowisko, siedlisko oraz ekosystem;
jakie znasz żywe i nieożywione elementy ekosystemu.
Wyjaśnisz, czym jest zakres tolerancji ekologicznej oraz optimum ekologiczne.
Określisz, jak wybrane czynniki środowiska wpływają na wzrost i rozwój organizmów.
Opiszesz, w jaki sposób należy analizować zakresy tolerancji organizmów na czynniki środowiskowe.
1. Czynniki wpływające na wzrost i rozwój organizmów
Występowanie organizmów w danym środowiskuśrodowisku związane jest z odpowiednimi wartościami czynników, które są niezbędne do prawidłowego wzrostu i rozwoju.
Czynniki środowiskowe, które wpływają na życie organizmów, dzieli się na żywe i nieożywione. Do czynników żywych zaliczane są inne organizmy, należące do tego samego lub innego gatunku, które współdzielą siedliskosiedlisko. Czynnikami nieożywionymi natomiast są zmienne parametry środowiska, takie jak temperatura, dostęp do wody czy stężenie tlenu lub toksycznego dwutlenku siarki w powietrzu.
2. Tolerancja ekologiczna
Poszczególne gatunki mają inne wymagania co do warunków środowiska, w którym bytują. Zdolność do życia w określonym zakresie natężenia czynników środowiskowych nazywana jest tolerancją ekologicznątolerancją ekologiczną. Organizmy mogą się przystosować do pewnych zmian natężenia oddziałujących na nie czynników. Zakres wartości danego czynnika środowiskowego pozwalający na przeżycie to zakres tolerancji ekologicznejzakres tolerancji ekologicznej. Występowanie czynnika środowiskowego o wartości poniżej dolnej granicy tolerancji oraz powyżej górnej granicy tolerancji uniemożliwia przeżycie w danym siedlisku.
Najkorzystniejszy zakres wartości danego czynnika, w którym organizm swobodnie się rozwija, określa się jako optimum ekologiczneoptimum ekologiczne. W warunkach optymalnych dla danej populacji organizmy odznaczają się najmniejszą śmiertelnością i najwyższą rozrodczością.
Zarówno poniżej (niedobór), jak i powyżej (nadmiar) wartości optymalnej danego czynnika dochodzi do ograniczenia rozwoju i przeżycia (a tym samym liczebności) populacji.
Niektóre organizmy mają wąski zakres tolerancji ekologicznej na dany czynnik, a inne szeroki. Na przykład szczur wędrowny może żyć w środowisku o szerokim zakresie temperatury, podczas gdy niedźwiedź polarny nie jest odporny na jej wahania. Dany gatunek może mieć także szeroki zakres tolerancji na jeden czynnik, a wąski na inny. Organizmy o szerokim zakresie tolerancji ekologicznej są spotykane na wielu obszarach, ponieważ łatwo dostosowują się do zmian w środowisku. Zróżnicowanie tolerancji ekologicznej wpływa więc na zasięgi występowania organizmów. Dlatego też różne gatunki zamieszkują różne obszary na Ziemi.
Gatunki charakteryzujące się wąskim zakresem tolerancji ekologicznej zazwyczaj występują lokalnie. Są one wyjątkowo wrażliwe na nadmiar lub niedobór określonego składnika w siedlisku – już niewielkie zmiany natężenia danego czynnika wyraźnie zaburzają ich rozwój. Dzięki tej właściwości gatunki te mogą być wykorzystywane jako organizmy wskaźnikowe, czyli bioindykatorybioindykatory. Oceniając reakcje bioindykatorów, można określić zmiany natężenia danego czynnika w otoczeniu. Funkcję organizmów wskaźnikowych pełnią przedstawiciele protistów, grzybów, roślin oraz zwierząt.
3. Przykłady organizmów o różnym zakresie tolerancji ekologicznej na czynniki nieożywione
Temperatura
Temperatura wpływa na tempo przebiegu procesów metabolicznych w każdym organizmie. Zbyt niska prowadzi do wychłodzenia i obniżenia tempa metabolizmu, a zbyt wysoka – do przegrzania i podwyższenia tempa metabolizmu.
Wilgotność powietrza i dostęp do wody
Woda stanowi środowisko reakcji w komórkach wszystkich organizmów.
Stężenie soli
Stężenie soli wpływa na gospodarkę wodną organizmu.
Natężenie światła
Światło jest czynnikiem niezbędnym do przeprowadzania fotosyntezy.
4. Jak analizować zakresy tolerancji organizmów na czynniki środowiskowe?
W poniższym filmie został przedstawiony przykładowy eksperyment badający zakres tolerancji ekologicznej wybranych gatunków przydrożnych traw na zmiany zasolenia gleby. Ponadto w filmie wytłumaczono, w jaki sposób powinno się przeprowadzać takie eksperymenty, jakie przykładowe czynniki można badać, jak odczytać wyniki oraz jak je prawidłowo interpretować.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1bqQDCm1zP4n
Film na temat zakresu tolerancji organizmów na czynniki środowiska.
Wymień działania człowieka prowadzące do zmian parametrów środowiska i tym samym do zaburzenia naturalnego działania ekosystemów.
Przedstaw sposób, w jaki analizuje się zakres tolerancji ekologicznej na dany czynnik dla występujących na danym obszarze organizmów.
Opisz wyniki oraz wymień wnioski, które można wyciągnąć z przeprowadzonego w filmie eksperymentu.
Słownik
organizm o wąskiej tolerancji ekologicznej, wrażliwy na nadmiar lub brak określonego składnika w siedlisku lub zdolny do akumulowania substancji toksycznej; bioindykatory wykorzystywane są do oznaczania stopnia zanieczyszczenia powietrza, wody lub zawartości różnych substancji w glebie
prosty związek nieorganiczny o wzorze SOIndeks dolny 22; emitowany do atmosfery podczas spalania paliw zawierających siarkę; największym źródłem emisji SOIndeks dolny 22 do atmosfery jest spalanie paliw kopalnych przez elektrownie i inne zakłady przemysłowe
układ ekologiczny tworzony przez zespół organizmów (biocenoza) połączonych relacjami, które pozwalają funkcjonować im w harmonii i równowadze w środowisku przez nie zajmowanym (biotop); w ekosystemie zachodzi przepływ energii i obieg materii
zakres wartości danego czynnika, w którym organizm ma największe szanse przeżycia i wydania potomstwa
fragment biosfery, w którym osobnik lub grupa organizmów może przebywać stale lub tymczasowo
ogół elementów nieożywionych i ożywionych, zarówno naturalnych, jak i powstałych w wyniku działalności człowieka, występujących na określonym obszarze, a także ich wzajemne powiązania, oddziaływania i zależności
zdolność adaptacji organizmów do zmieniających się czynników abiotycznych
przedział wartości oddziałującego czynnika środowiska, w którym organizm jest zdolny do pełnienia funkcji życiowych
Zadania
Organizmy mogą przystosować się do pewnych zmian natężenia oddziałujących na niego czynników. Zakres wartości danego czynnika środowiskowego, w którym dany organizm może przeżyć to zakres tolerancji ekologicznej. Zarówno niedobór jak i nadmiar jednego lub kilku czynników ogranicza wzrost i rozwój organizmu.
Najkorzystniejszy zakres wartości danego czynnika, w którym organizm swobodnie się rozwija, nazywany jest optimum ekologicznym. W warunkach optymalnych dla danej populacji organizmy odznaczają się najmniejszą śmiertelnością i najwyższą rozrodczością.
Wyjaśnij, w jaki sposób zakres tolerancji ekologicznej wpływa na zasięg występowania danego organizmu.
Na podstawie powyższych schematów przedstawiających zakresy tolerancji na temperaturę i natężenie światła u czterech organizmów (oznaczonych literami A, B, C i D) określ, które z tych organizmów mogą zostać wykorzystane do oceny stanu środowiska.
Notatnik
Bibliografia
Jura C., Bezkręgowce: podstawy morfologii funkcjonalnej, systematyki i filogenezy, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
Reece J.B. i in., Biologia Campbella, tłum. K. Stobrawa i in., Dom Wydawniczy REBIS, Poznań 2021.