EKOFIZIOLOGIJA: JOS TYRIMAI IR TAIKYMAS GYVŪNAMS IR AUGALAMS - BIOLOGIJA - 2025

Ecofisiología yra ekologijos šaka, kuri tiria funkcinę atsakymą organizmų prisitaikyti prie aplinkos pokyčių. Kiekviena gyva būtybė turi prisitaikyti prie savo aplinkos, kad galėtų išgyventi, ir ši adaptacija yra ir struktūrinė, ir funkcinė.

Ši disciplina dar vadinama fiziologine ekologija arba aplinkos fiziologija ir sukuria tiek pagrindines, tiek taikomąsias žinias. Taigi galima žinoti ryšį tarp organizmo fiziologijos ir aplinkos pokyčių.

Ekofiziologiniai eksperimentai. Šaltinis: Rasbak

Taip pat ekofiziologija teikia informacijos augalų ir gyvūnų auginimo srityje maistui gaminti. Pavyzdžiui, augalų, kurie toleruoja ekstremalias aplinkos sąlygas, ekofiziologijos tyrimai buvo naudingi gerinant genetinę būklę.

Taip pat ekofiziologiniai tyrimai leidžia nustatyti, kurios yra tinkamiausios aplinkos sąlygos didesniam gyvūnų produktyvumui pasiekti. Taigi, siekiant suteikti gyvūnams komfortą gamybos vienetuose, galima nustatyti įvairius aplinkos veiksnius.

Ką tiria ekofiziologija?

Ekofiziologija yra disciplina, kurioje susilieja fiziologija ir ekologija. Fiziologija - mokslas, tiriantis gyvų būtybių funkcionavimą ir ekologiją, nagrinėjantis ryšius tarp gyvų būtybių ir jų aplinkos.

Šia prasme ekofiziologija tiria dinamišką ryšį tarp besikeičiančios aplinkos ir augalų ar gyvūnų metabolizmo prisitaikymo prie šių pokyčių.

- Ekologinis eksperimentas

Siekdama savo tikslo, ekofiziologija taiko ir aprašomuosius tyrimus, ir eksperimentinį metodą. Tam nustatomi fizikiniai ir cheminiai veiksniai, veikiantys aplinkoje, ir nustatomas jų poveikis kūnui.

Šie veiksniai gali būti ištekliai, kuriuos organizmas naudoja savo išgyvenimui, arba sąlygos, turinčios įtakos jo veikimui. Vėliau nustatoma fiziologinė gyvojo organizmo reakcija į minėto veiksnio kitimus.

Dalyvauja medžiagų apykaitos sistemos

Būtina nustatyti organines ir funkcines sistemas, dalyvaujančias adaptacinėje organizmo reakcijoje į tam tikro veiksnio pasikeitimą. Pavyzdžiui, pasikeitus temperatūrai, reaguojama į asmens termoreguliacinę sistemą.

Eksperimentinis dizainas

Ekofiziologijoje naudojami eksperimentai, skirti nustatyti fiziologinę organizmo reakciją į faktoriaus pokyčius. To pavyzdys gali būti augalų rūšių individams skirtinga druskos koncentracija substrate.

- Aplinkos pokyčių tipai

Apibrėžus tiriamus veiksnius, būtina nustatyti aplinkoje vykstančius pokyčius ir jų laikinį pobūdį, apibrėžiant tris tipus:

Cikliniai pokyčiai

Šie pokyčiai periodiškai pasikartoja, tokie kaip klimato sezonų ar dienos ir nakties kaita. Susidūrusi su tuo, gyvoji būtybė sukūrė ciklišką funkcionavimą, laikydamasi aplinkos kaitos ritmo.

Dienos ir nakties ciklas. Šaltinis: „Caliver“

Pavyzdžiui, lapų kritimas sausu sezonu, siekiant sumažinti prakaitavimą dėl vandens trūkumo. Gyvūnai taip pat yra pritaikyti prie šių ciklinių pokyčių; pavyzdžiui, pasikeitus tam tikrų paukščių plunksnoms.

Tundros ptarmiganas (Lagopus muta) turi sezoninę homochromiją ir žiemą išskiria baltas plikas, o pavasarį keičiasi į tamsius ir įvairiaspalvius tonus. Taigi, jų kamufliažas yra pritaikytas prie vienodo sniego baltumo, o vėliau - prie tamsių aplinkos tonų likusiais metais.

Kitas gyvūnų prisitaikymas prie ciklinių pokyčių yra lokių ir kitų rūšių žiemojimo žiemojimas. Tai apima metabolizmo greičio pokyčius, įskaitant kūno funkcijų, tokių kaip temperatūra ir širdies ritmas, mažėjimą.

Atsitiktiniai pokyčiai

Šios rūšies pokyčiai įvyksta atsitiktinai, be nustatyto reguliarumo. Pavyzdžiui, kalno šlaito nuošliauža, naftos išsiliejimas ar naujo plėšrūno ar patogeno atvykimas.

Šie pakitimai kelia didesnę riziką rūšims, nes atsiranda drastiškai.Šiais atvejais organizmų atsakas priklauso nuo jau esamų funkcijų plastiškumo.

Krypties pokyčiai

Tai aplinkos pokyčiai, kuriuos sąmoningai sukelia tam tikri tikslai. Šiuo atveju miškas yra iškirstas ganyklai įkurti arba šlapynė įsikiša į ryžius.

- Bendrieji postulatai

Pradėdama nuo eksperimentinių ir stebimų įrodymų kaupimo natūralioje aplinkoje, ekofiziologija bando apibrėžti bendruosius postulatus. Tai yra bendrieji principai, atsirandantys dėl reguliarių tam tikrų fiziologinių reakcijų į aplinkos pokyčius.

Liebigo minimalaus įstatymo

Sprengelis (1828) postulavo, kad lemiamas organizmo augimo veiksnys yra tas, kurio aplinkoje labiausiai trūksta. Vėliau šis principas buvo išpopuliarintas Liebig (1840) ir yra žinomas kaip Minimalių įstatymas arba Liebigo įstatymas.

Baltramiejus (1958) pritaikė šį principą rūšių pasiskirstymui, pabrėždamas, kad jį lemia labiausiai ribojantis aplinkos veiksnys.

Shelfordo tolerancijos dėsnis

1913 m. Viktoras Shelfordas pareiškė, kad tam tikros rūšys egzistuoja apibrėžtu kiekvieno aplinkos veiksnio ir jų sąveikos kitimo diapazonu. Tai vadinama tolerancijos ribomis, kurių viršijus rūšis neišgyvena.

Shelfordo tolerancijos dėsnis. Šaltinis: http://ecologiaambiental.wikispaces.com/

Šis principas nusako, kad tam tikro aplinkos veiksnio kitimo amplitudėje yra trys galimos organizmo būsenos. Šios būsenos yra optimalios, fiziologinis stresas ir netolerancija.

Šia prasme, optimaliame faktoriaus diapazone, rūšių populiacijos bus gausios. Pasitraukus nuo optimalaus, žmogus patenka į streso zoną, kur populiacijos mažėja, o neviršijant tolerancijos ribos, rūšis išnyksta.

- Skaitmeninės technologijos ir ekofiziologija

Kuriant naujas technologijas, kaip ir visuose moksluose, buvo patobulinti ekofiziologiniai tyrimai. Dėl šios eksperimentinės prigimties ši disciplina ypač linkusi į skaitmeninių technologijų plėtrą.

Šiandien yra daugybė nešiojamų elektroninių prietaisų, leidžiančių išmatuoti aplinkos veiksnius lauke. Tarp jų yra saulės spinduliuotės matuokliai, temperatūra, santykinė drėgmė, lapų plotas.

Naudojimo gyvūnams pavyzdžiai

- Temperatūros poveikis ūkinių gyvūnų produktyvumui

Labai svarbi sritis yra gyvūnų auginimui taikoma ekofiziologija, kuria siekiama suprasti veislinių gyvūnų reakciją į aplinkos veiksnių kitimą. Vienas iš šių veiksnių yra temperatūra, atsižvelgiant į dabartinę tendenciją didėti vidutinei pasaulio temperatūrai.

Homeotermija

Didžioji dauguma veislinių gyvūnų yra homeotermiški, ty jie palaiko stabilią vidaus temperatūrą nepaisant aplinkos pokyčių. Tai pasiekiama investuojant cheminę energiją, kad kompensuotų padidėjusią ar sumažėjusią lauko temperatūrą.

Šis išorinės temperatūros kompensavimo procesas pasiekiamas atliekant termoreguliaciją, apimančią pagumburį, kvėpavimo sistemą ir odą.

Vištos dedeklės

Nustatyta, kad vištų dedeklių paros laikas yra svarbus jos produktyvumui. Tokiu atveju tai turi būti susijusi su maisto įsisavinimu kaip šilumos streso funkcija.

Vištos dedeklės. Šaltinis: „Peloy“ („Allan HM“)

Jei pašaras tiekiamas karščiausiomis paros valandomis, višta jo mažiau įsisavina ir jo gamyba sumažėja. Taigi aplinkos temperatūros padidėjimas reiškia laisvai laikomų vištų produktyvumo sumažėjimą.

Galvijai

Temperatūros padidėjimas verčia gyvūnus suaktyvinti fiziologinius termoreguliacijos mechanizmus. Tai apima investicijas į energiją, kuri atimama iš svorio padidėjimo ar pieno gamybos.

Kita vertus, kylant temperatūrai, gyvūnai keičia savo šėrimo prioritetus. Tokiais atvejais padidėja suvartojamo vandens kiekis ir sumažėja sausųjų medžiagų sunaudojimas, todėl netenkama svorio.

- Tarša ir varlės

Ekofiziologiniai tyrimai leidžia susieti gyvūnų rūšių fiziologiją su aplinka ir nustatyti galimą neigiamą taršos poveikį. To pavyzdys yra dabartinė grėsmė, kuriai kyla varlės ir rupūžės.

Varlė (Atelopus zeteki), jautri taršai. Šaltinis: Brian Gratwicke

Maždaug pusei iš 6500 žinomų varliagyvių rūšių gresia išnykimas. Šie gyvūnai yra labai jautrūs temperatūros, drėgmės ar aplinkos teršalų pokyčiams.

Varliagyvių kvėpavimas ir cirkuliacija

Varliagyvių kvėpavimo fiziologija yra labai savita, nes jie kvėpuoja tiek per plaučius, tiek per odą. Išėję iš vandens, jie naudojasi plaučiais, o vandenyje jie kvėpuoja per odą, pralaidžią O2, CO2 ir vandeniui.

Poveikis

Dėl kvėpavimo formos šie gyvūnai gali absorbuoti teršalus tiek iš oro, tiek iš vandens. Kita vertus, dėl mažos deguonies koncentracijos vandenyje jie susilpnėja, nes tinkamai neįsisavina.

Tokiomis sąlygomis jie gali mirti arba tapti silpni ir jautrūs patogeninių grybelių ir bakterijų puolimui. Viena didžiausių grėsmių yra patogeninis grybelis Batrachochytrium dendrobatidis, kuris slopina elektrolitų tekėjimą odoje.

Naudojimo augaluose pavyzdžiai

- Augalų ekofiziologija

Dėl tolerancijos įstatymų dėl visuotinio atšilimo kai kuriose vietovėse bus auginami tam tikri augalai. T. y., Tokie veiksniai kaip vandens tiekimas neatitiks rūšių tolerancijos ribų.

Kserofitai. Šaltinis: Tomas Castelazo

Tačiau sausringų zonų rūšys parengė strategijas, kaip prisitaikyti prie vandens trūkumo. Šia prasme sausringos zonos augalų ekofiziologijos tyrimai suteikia galimybes augalų genetiniam pagerėjimui.

Osmolitai

Viena iš šių strategijų yra genų ekspresijos modifikavimas, siekiant gaminti baltymus, padedančius toleruoti vandens trūkumą. Tarp šių baltymų yra osmolitų, kurie padeda ląstelėms išlaikyti savo turgorą net ir turint mažai vandens.

Žinios apie šiuos baltymus ir jų metabolizmą gali būti panaudotos genų inžinerijoje, siekiant pagerinti pasėlius.

- Halophilinių augalų ekofiziologija

Viena iš problemų, su kuriomis susiduria žemės ūkis, yra dirvožemio druskingumas dėl drėkinimo vandenyje pridedamų druskų koncentracijos. Kuo daugiau dirvožemio druskinga, tuo mažiau derlingos žemės ploto yra maisto produktų gamybai.

Halofiliniai augalai

Tačiau yra augalų rūšių, pritaikytų išgyventi didelės druskos koncentracijos dirvožemyje sąlygomis. Tai yra vadinamieji halophytic augalai (Halos = druska; phyto = augalas).

Šios rūšys sukūrė daugybę morfologinių ir fiziologinių adaptacijų, kaip mechanizmus, padedančius išvengti druskos absorbcijos, jos imobilizavimą ar pašalinimą.

Halofitiniai augalai kaip maistas

Šių augalų ekofiziologijos žinios yra pagrindas kuriant žemės ūkio sistemas ir naudojant jas kaip maisto šaltinius. Tokiu būdu druskingame žemės ūkio dirvožemyje auginamos halogeninės rūšys gali būti naudojamos kaip pašaras gyvuliams.

Nuorodos

1. Ariasa, RA, Maderb, TL ir Escobara, PC (2008). Klimatiniai veiksniai, turintys įtakos produktyviam mėsinių ir pieninių galvijų produktyvumui. Arch., Med. Vet.
2. Blausteinas, AR, „Wake“, DB ir „Sousa“, WP (1994). Varliagyvių nuosmukis: remiantis gyventojų stabilumu, atkaklumu ir jautrumu vietiniam ir visuotiniam išnykimui. Apsaugos biologija.
3. Calow, P. (Red.) (1998). Ekologijos ir aplinkosaugos vadybos enciklopedija.
4. Hawkesford, MJ ir De Kok, LJ (2007). Augalų ekofiziologija (6 tomas). Sieros augaluose. Ekologinė perspektyva.
5. Lüttge, U. ir Scarano, FR (2004). Ekofiziologija. Brazilijos žurnalas. Bot.
6. Pereyra-Cardozo, M. ir Quiriban, A. (2014). Baltymai, atsparūs vandens stresui augaluose. SEMIÁRIDA, UNLPam Agronomijos fakulteto žurnalas.
7. „Purves“, WK, Sadava, D., Orians, GH ir Heller, HC (2001). Gyvenimas. Biologijos mokslas.
8. Raven, P., Evert, RF ir Eichhorn, SE (1999). Augalų biologija.