ЕКОФИЗИОЛОГИЈА: ШТА СЕ ПРОУЧАВА И ПРИМЕЊУЈЕ НА ЖИВОТИЊАМА И БИЉКАМА - БИОЛОГИЈА - 2025

Ецофисиологиа је грана екологије који проучава функционални одговор организма да се прилагоди променама животне средине. Свако живо биће мора да се прилагоди свом окружењу како би преживело и та прилагодба је и структурална и функционална.

Ова дисциплина је позната и као физиолошка екологија или физиологија животне средине и ствара основна и примењена знања. Дакле, могуће је знати однос између физиологије организма и промене животне средине.

Екофизиолошки експерименти. Извор: Расбак

Исто тако, екофизиологија пружа информације у области биљне и животињске производње ради стварања хране. На пример, студије екофизиологије биљака толерантних на екстремне услове окружења биле су корисне у генетском побољшању.

Исто тако, екофизиолошке студије омогућавају утврђивање који су најприкладнији околишни услови за постизање веће продуктивности животиња. На тај начин се могу утврдити распони различитих фактора животне средине да би се животињи у производним јединицама обезбедио комфор.

Шта проучава екофизиологија?

Екофизиологија је дисциплина у којој се физиологија и екологија зближавају. Физиологија наука која проучава функционисање живих бића и екологија баве се односима живих бића и њихове средине.

У том смислу, екофизиологија проучава динамички однос између променљиве животне средине и прилагођавања биљног и животињског метаболизма на ове промене.

- Еколошко експериментирање

Да би постигла свој циљ, екофизиологија примењује и дескриптивна истраживања и експерименталну методу. За то идентификује физичко-хемијске факторе који делују у околини и одређује њихов утицај на организам.

Ови фактори могу бити ресурси које организам користи за свој опстанак или услови који утичу на његово функционисање. Потом се успоставља физиолошки одговор живог организма на варијације наведеног фактора.

Укључени су метаболички системи

Потребно је идентификовати органске и функционалне системе који су укључени у адаптивни одговор организма на промену одређеног фактора. На пример, када постоје промене температуре, постоји реакција терморегулационог система појединца.

Експериментални дизајн

Екофизиологија користи дизајн експеримената како би утврдила физиолошки одговор организма на промене фактора. Пример за то може бити подвргавање појединаца биљне врсте различитим концентрацијама соли у супстрату.

- Врсте промена у животној средини

Једном када су фактори који се проучавају дефинисани, потребно је идентификовати промене које се дешавају у окружењу и њихову временску природу, дефинишући три врсте:

Цикличне промене

Ове промене се периодично понављају, као што је на пример измена климатских сезона или дан и ноћ. Суочено с тим, живо биће је развило циклично функционисање, пратећи ритам промене животне средине.

Дневни и ноћни циклус. Извор: Каливер

На пример, пад лишћа у сушној сезони како би се смањило знојење због недостатка воде. У случају животиња, постоје и прилагодбе овим цикличким променама; на пример промена перја појединих птица.

Птармиган (Лагопус мута) тундре има сезонску хомохромију и представља белу зимску перу, док се у пролеће мења у тамне и разнобојне тонове. Стога је њихова маскирна прилагодба једноличној снијегу, а затим и тамним тоновима околине током остатка године.

Друга прилагодба животиња цикличним променама је хибернација медведа и других врста у зимско доба. То укључује промене у метаболичкој брзини које укључују смањење телесних функција, као што су температура и број откуцаја срца.

Насумичне промене

Ове врсте промена догађају се насумично, без утврђене регуларности. На примјер, клизиште планинске падине, излијевање нафте или долазак новог грабежљивца или патогена.

Ове врсте промена представљају већи ризик за врсте, јер се драстично дешавају. У тим случајевима, одговор организама зависи од пластичности у већ постојећим функцијама.

Промене смера

Они су промене у околини које су људи намерно изазвали у одређене сврхе. Случај је крчење шуме ради постављања пашњака или интервенција мочварног подручја на узгоју пиринча.

- Општи постулати

Полазећи од накупљања експерименталних и посматрачких доказа у природном окружењу, екофизиологија покушава дефинисати опште постулате. Ово су општа начела која произилазе из правилности одређених физиолошких одговора на промене животне средине.

Лиебигов закон минимума

Спренгел (1828) је постулирао да је одлучујући фактор раста организма један од најмањих оскудних околина. Касније је овај принцип популаризовао Лиебиг (1840), а познат је као Закон минимума или Лиебигов закон.

Бартоломеј (1958) је применио овај принцип на распрострањеност врста, истичући да га одређује најограничнији фактор животне средине.

Схелфордов закон толеранције

1913. године, Вицтор Схелфорд је изјавио да одређена врста постоји у дефинисаном распону варијација за сваки фактор окружења и њихове интеракције. То је познато као границе толеранције, изван којих врста не опстаје.

Схелфордов закон толеранције. Извор: хттп://ецологиаамбиентал.викиспацес.цом/

Овај принцип дефинише да у амплитуди варијације одређеног фактора животне средине постоје три могућа стања организма. Ова стања су оптимална, физиолошки стрес и нетолеранција.

У том смислу, у оптималном распону фактора, популације врсте ће бити у изобиљу. Када се удаљавате од оптималног, особа улази у зону стреса где популације опадају, а врсте нестају изван границе толеранције.

- Дигитална технологија и екофизиологија

Као и у свим наукама, и екофизиолошке студије су побољшане развојем нових технологија. Због своје експерименталне природе, овој дисциплини је нарочито погодовао развој дигиталне технологије.

Данас постоји разноликост преносивих електронских уређаја који омогућавају мерење фактора животне средине на терену. Међу њима су мерачи сунчевог зрачења, температура, релативна влага, површина листа, између осталог.

Примери примене на животињама

- Утицај температуре на продуктивност домаћих животиња

Веома релевантна област је екофизиологија примењена у анималној производњи која жели да разуме одговор узгојних животиња на промену фактора животне средине. Један од тих фактора је температура, узимајући у обзир тренутни тренд повећања глобалне просечне температуре.

Хомеотхерми

Огромна већина узгајајућих животиња је хомеотермна, односно одржавају стабилну унутрашњу температуру упркос варијацијама околине. То се постиже улагањем хемијске енергије за компензацију повећања или смањења спољне температуре.

Овај поступак компензације спољне температуре постиже се терморегулацијом која укључује хипоталамус, респираторни систем и кожу.

Кокоши

Откривено је да је доба дана за храњење кокоши несилица важно за његову продуктивност. У овом случају то има везе са способностима асимилације хране као функције топлотног стреса.

Кокоши. Извор: Пелои (Аллан ХМ)

Ако се храна испоручује у најтоплијим сатима дана, кокош га мање асимилира и производња се смањује. Сходно томе, пораст температуре у околини подразумева смањење продуктивности кокоши на отвореном нивоу.

Стока

Повећање температуре присиљава животиње да активирају физиолошке механизме терморегулације. Ово укључује улагање енергије која се одузима од дебљања или производње млека.

С друге стране, како температура расте, животиње варирају приоритете у исхрани. У тим случајевима се повећава унос воде, а потрошња суве материје смањује, са последичним губитком тежине.

- Загађење и жабе

Екофизиолошке студије омогућавају повезивање физиологије животињских врста са њиховим окружењем и утврђивање могућих негативних ефеката загађења. Примјер за то је тренутно стање пријетње којем су изложене жабе и жабе.

Жаба (Ателопус зетеки) осетљива на загађење. Извор: Бриан Гратвицке

Отприлике половини од 6.500 познатих врста водоземаца прети изумирање. Ове су животиње веома осетљиве на промене температуре, влаге или загађења из околине.

Дисање и циркулација водоземаца

Физиологија дисања водоземаца је веома осебујна, јер они дишу и кроз плућа и кроз кожу. Кад су ван воде, користе своја плућа, а кроз воду дишу кожом која је пропусна за О2, ЦО2 и воду.

Утицај

Облик дисања чини ове животиње подложним апсорпцији загађујућих материја из ваздуха и воде. Са друге стране, због ниске концентрације кисеоника у води, они слабе јер га не апсорбују како треба.

Под тим условима могу умријети или постати слаби и подложни нападима патогених гљивица и бактерија. Једна од највећих претњи је патогена гљивица Батрацхоцхитриум дендробатидис, која инхибира проток електролита у кожи.

Примери примене у биљкама

- Екофизиологија биљака

Глобално загревање резултираће производњом одређених култура у неким областима због закона толеранције. Односно, фактори попут доступности воде ићи ће изван распона толеранције врста.

Ксерофити. Извор: Томас Цастелазо

Међутим, сушне врсте зона су развиле стратегије прилагођавања дефицита воде. У том смислу, истраживања у екофизиологији биљака из сушних зона пружају могуће начине за генетско побољшање биљака.

Осмолитес

Једна од ових стратегија је модификација експресије гена за производњу протеина који помажу у толерирању дефицита воде. Међу тим протеинима су осмолити који помажу ћелијама да одржавају свој тургор чак и са мало воде.

Познавање ових протеина и њиховог метаболизма може се употријебити генетским инжењерингом за побољшање усјева.

- Екофизиологија халофилних биљака

Један од проблема са којим се суочава пољопривреда је сланост тла услед концентрације соли додаване водом за наводњавање. Што се више тла заслађује, то је мање насада за производњу хране.

Халофилне биљке

Међутим, постоје врсте биљака прилагођене за опстанак у условима велике концентрације соли у земљишту. То су такозване халофитне биљке (Халос = сол; пхито = биљка).

Ове врсте су развиле низ морфолошких и физиолошких прилагођавања као механизама за избегавање апсорпције соли, имобилизовање или излучивање.

Халофитне биљке као храна

Познавање екофизиологије ових биљака служи као основа за развој пољопривредних система и њихову употребу као извора хране. На овај начин халофитне врсте које се гаје на засољеним пољопривредним тлима могу се користити као храна за стоку.

Референце

1. Ариаса, РА, Мадерб, ТЛ и Есцобара, ПЦ (2008). Климатски фактори који утичу на продуктивне перформансе говедине и млечних говеда. Арх. Мед.
2. Блаустеин, АР, Ваке, ДБ и Соуса, ВП (1994). Амфибија опада: судећи о стабилности, упорности и подложности становништва локалним и глобалним изумирањима. Цонсерватион Биологи.
3. Цалов, П. (ур.) (1998). Енциклопедија екологије и управљања животном средином.
4. Хавкесфорд, МЈ и Де Кок, Љ (2007). Екофизиологија биљака (Вол. 6). Сумпор у биљкама. Еколошка перспектива.
5. Луттге, У. и Сцарано, ФР (2004). Екофизиологија. Бразил Магазине. Бот.
6. Переира-Цардозо, М. и Куирибан, А. (2014). Протеини у толеранцији на водени стрес у биљкама. СЕМИАРИДА, часопис Агрономског факултета УНЛПам.
7. Пурвес, ВК, Садава, Д., Орианс, ГХ и Хеллер, ХЦ (2001). Живот. Наука о биологији.
8. Равен, П., Еверт, РФ и Еицххорн, СЕ (1999). Биологија биљака.