- Mit tanulmányoz az ökofiziológia?
- - Ökológiai kísérletek
- Metabolikus rendszerek részt vesznek
- Kísérleti terv
- - A környezeti változások típusai
- Ciklikus változások
- Véletlen változások
- Irányított változások
- - Általános posztulációk
- A minimál Liebig-törvény
- Shelford tolerancia törvénye
- - Digitális technológia és ökofiziológia
- Példák állatokban történő alkalmazásra
- - A hőmérséklet hatása a haszonállatok termelékenységére
- homeotermia
- Tojótyúkok
- Marha
- - Szennyezés és békák
- A kétéltűek légzése és keringése
- Hatás
- Példák növényekben történő alkalmazásra
- - A növények ökofiziológiája
- ozmolitek
- - Halofil növények ökofiziológiája
- Halofil növények
- Halofit növények étkezésként
- Irodalom
Az ökofisiológia az ökológia ága, amely megvizsgálja az organizmusok funkcionális reakcióját a környezeti változásokhoz való alkalmazkodáshoz. Minden élő lénynek alkalmazkodnia kell a környezetéhez ahhoz, hogy túlélje, és ez az alkalmazkodás strukturális és funkcionális is.
Ez a tudományág fiziológiás ökológia vagy környezeti fiziológia néven is ismert, és alap- és alkalmazott ismereteket generál. Így megismerhető a kapcsolat a szervezet élettana és a környezeti változások között.

Ökofiziológiai kísérletek. Forrás: Rasbak
Hasonlóképpen, az ökofiziológia információt nyújt a növényi és állati termékek előállítása terén az élelmiszerek előállításához. Például a szélsőséges környezeti viszonyoknak toleráns növények ökofiziológiájának vizsgálata hasznos volt a genetikai javításban.
Hasonlóképpen, az ökofiziológiai vizsgálatok lehetővé teszik annak megállapítását, amelyek a legmegfelelőbb környezeti feltételek a nagyobb állati termelékenység eléréséhez. Így a környezeti tényezők változékonysági tartománya meghatározható, hogy kényelmesebbé tegyék az állatokat a termelőegységekben.
Mit tanulmányoz az ökofiziológia?
Az ökofiziológia olyan tudományág, ahol a fiziológia és az ökológia összefonódik. Élettani tudomány, amely az élőlények működését és az ökológiát vizsgálja, az élőlények és a környezetük közötti kapcsolatokat vizsgálja.
Ebben az értelemben az ökofiziológia a változó környezet és a növényi vagy állati anyagcsere ezen változásokhoz való alkalmazkodása közötti dinamikus kapcsolatot vizsgálja.
- Ökológiai kísérletek
Céljának elérése érdekében az ökofiziológia leíró kutatást és kísérleti módszert is alkalmaz. Ehhez meghatározza a környezetben működő fizikai-kémiai tényezőket, és meghatározza a testre gyakorolt hatásaikat.
Ezek a tényezők lehetnek erőforrások, amelyeket a szervezet a túléléshez használ, vagy olyan körülmények, amelyek befolyásolják a működését. Ezt követően meghatározzuk az élő szervezet fiziológiai válaszát az említett faktor változásaira.
Metabolikus rendszerek részt vesznek
Meg kell határozni azokat a szerves és funkcionális rendszereket, amelyek részt vesznek a test adaptív válaszában egy bizonyos tényező változására. Például, ha változnak a hőmérséklet, akkor az válasz az egyén hőszabályozó rendszeréből származik.
Kísérleti terv
Az ökofiziológia a kísérletek megtervezésével határozza meg a szervezet fiziológiai válaszát egy tényező változásaira. Ennek egyik példája lehet egy növényfaj egyedének különböző sókoncentrációknak való alávetése a szubsztrátumban.
- A környezeti változások típusai
A vizsgált tényezők meghatározása után meg kell határozni a környezetben bekövetkező változásokat és azok időbeli természetét, meghatározva három fajtát:
Ciklikus változások
Ezek a változások időszakonként megismétlődnek, például a klíma évszakok vagy a nappali és az éjszakai váltakozások. Ezzel szemben az élőlény ciklikus működést fejlesztett ki, a környezeti változás ritmusát követve.

Nappali és éjszakai ciklus. Forrás: Caliver
Például a levelek esése a száraz évszakban a vízhiány miatt az izzadás csökkentése érdekében. Az állatok esetében ezek a ciklikus változások is alkalmazkodnak; például egyes madarak tollazatának megváltozása.
Az tundra ptarmiganja (Lagopus muta) szezonális homokrómával rendelkezik, és fehér téli tollazatot mutat, míg tavasszal sötét és tarka hangokra vált. Tehát álcázásukat hozzáigazítják a hó egységes fehérfehérjéhez, majd az év hátralévő részén a környezet sötét tónusához.
Egy másik állat, amely a ciklikus változásokhoz alkalmazkodik, a medvék és más fajok téli időbeni hibernációja. Ez magában foglalja az anyagcsere-sebesség változásait, amelyek magában foglalják a testi funkciók csökkenését, például a hőmérsékletet és a pulzusszámot.
Véletlen változások
Az ilyen típusú változások véletlenszerűen, meghatározott szabályszerűség nélkül fordulnak elő. Például a hegy lejtőjének földcsuszamlása, olajfolt vagy új ragadozó vagy kórokozó érkezése.
Az ilyen típusú változások nagyobb kockázatot jelentenek a fajokra, mert drasztikusan fordulnak elő, ezekben az esetekben a szervezetek reakciója a már meglévő funkciók plaszticitásától függ.
Irányított változások
Ezek a környezet olyan változásai, amelyeket az emberek meghatározott célokra okoznak. Ennek egyik példája az erdő erdőirtása legelő létrehozása céljából, vagy egy vizes intervenció a rizs termesztése céljából.
- Általános posztulációk
A kísérleti és megfigyelési bizonyítékoknak a természetes környezetben történő felhalmozódásától kezdve az ökofiziológia megpróbálja meghatározni az általános posztulátumokat. Ezek általános alapelvek, amelyek a környezeti változásokra adott egyes élettani reakciók szabályszerűségéből fakadnak.
A minimál Liebig-törvény
Sprengel (1828) posztulálta, hogy a szervezet szaporodásának a meghatározó tényezője a legszűkebb a környezetben. Később Liebig (1840) népszerűsítette ezt az alapelvet, és a Minimum törvénynek vagy Liebig törvénynek nevezik.
Bartholomew (1958) ezt az alapelvet alkalmazta a fajok eloszlására, rámutatva, hogy azt a legkorlátozóbb környezeti tényező határozza meg.
Shelford tolerancia törvénye
1913-ban Victor Shelford kijelentette, hogy egy adott faj az egyes környezeti tényezők és kölcsönhatásuk meghatározott variációs tartományában létezik. Ezt tolerancia határnak nevezik, amelyen kívül a faj nem marad fenn.

Shelford tolerancia törvénye. Forrás:
Ez az elv meghatározza, hogy egy adott környezeti tényező variabilitásának amplitúdójában a szervezetnek három lehetséges állapot lehet. Ezek az állapotok optimálisak, élettani stressz és intolerancia.
Ebben az értelemben a tényező optimális tartományában a faj populációi gazdagok lesznek. Az optimálttól való távolodáskor egy stresszzónába lép, ahol a populációk csökkennek, és a faj eltűnik a toleranciahatáron kívül.
- Digitális technológia és ökofiziológia
Mint az összes tudományban, az ökofiziológiai vizsgálatokat új technológiák fejlesztése is javította. Kísérleti jellegének köszönhetően ezt a tudományágot különösen a digitális technológia fejlesztése támogatta.
Manapság sokféle hordozható elektronikus eszköz van, amely lehetővé teszi a környezeti tényezők mérését a terepen. Ezek között szerepel többek között a napsugárzásmérők, a hőmérséklet, a relatív páratartalom, a levél területe.
Példák állatokban történő alkalmazásra
- A hőmérséklet hatása a haszonállatok termelékenységére
Nagyon releváns terület az állattenyésztéshez alkalmazott ökofiziológia, amelynek célja a tenyészállatok reagálása a környezeti tényezők változására. Ezen tényezők egyike a hőmérséklet, figyelembe véve a globális átlaghőmérséklet emelkedésének jelenlegi tendenciáját.
homeotermia
A tenyészállatok túlnyomó része homeoterm, azaz stabil környezeti hőmérsékletet tartanak fenn a környezeti eltérések ellenére. Ezt a kémiai energia beruházásával érik el, amely kompenzálja a külső hőmérséklet növekedését vagy csökkenését.
Ez a külső hőmérséklet-kompenzációs folyamat hőszabályozással érhető el, amely magában foglalja a hipotalamust, a légzőrendszert és a bőrt.
Tojótyúkok
A tojótyúk etetésének napját fontosnak találták a termelékenység szempontjából. Ebben az esetben az étel asszimilációs képességével függ össze a hőstressz függvényében.

Tojótyúkok. Forrás: Peloy (Allan HM)
Ha a takarmányt a nap legforróbb óráin szállítják, akkor a tyúk kevésbé asszimilálja azt, és termelése csökken. Következésképpen a környezeti hőmérséklet növekedése a szabadon tartott tyúkok termelékenységének csökkenését vonja maga után.
Marha
A hőmérséklet növekedése arra készteti az állatokat, hogy aktiválják a hőszabályozás fiziológiai mechanizmusait. Ez magában foglalja az energiabefektetést, amelyet levonnak a súlygyarapodásból vagy a tejtermelésből.
Másrészt, a hőmérséklet emelkedésével az állatok megváltoztatják táplálkozási prioritásaikat. Ezekben az esetekben a vízbevitel növekszik, és a szárazanyag-fogyasztás csökken, és ennek következtében a tömeg csökken.
- Szennyezés és békák
Az ökofiziológiai vizsgálatok lehetővé teszik az állatfajok fiziológiájának összekapcsolását a környezetükkel, és megállapítják a szennyezés lehetséges negatív hatásait. Erre példa a békák és varangyok jelenlegi veszélyhelyzete.

A szennyezésre érzékeny béka (Atelopus zeteki). Forrás: Brian Gratwicke
A 6500 ismert kétéltű fajnak körülbelül a felét kihalás fenyegeti. Ezek az állatok nagyon érzékenyek a hőmérséklet, páratartalom vagy a környezetszennyeződés változására.
A kétéltűek légzése és keringése
A kétéltűek légzésének fiziológiája nagyon sajátos, mivel mind a tüdőn, mind a bőrön keresztül lélegeznek. A vízből való kilépéskor a tüdőt használják, és a vízben a bőrükön keresztül lélegeznek, amely az O2, a CO2 és a víz számára átjárható.
Hatás
A légzés formája teszi ezeket az állatokat érzékenynek a szennyező anyagok abszorpciójára mind a levegőből, mind a vízből. Másrészt a víz alacsony oxigénkoncentrációja miatt gyengülnek, mivel nem szívják fel megfelelően.
Ilyen körülmények között meghalhatnak vagy gyenge lehet, és hajlamosak a patogén gombák és baktériumok támadására. Az egyik legnagyobb veszély a Batrachochytrium dendrobatidis kórokozó gomba, amely gátolja az elektrolitok áramlását a bőrben.
Példák növényekben történő alkalmazásra
- A növények ökofiziológiája
A globális felmelegedés bizonyos toleranciák miatt bizonyos területeken bizonyos növényeket termeszt. Vagyis az olyan tényezők, mint például a víz rendelkezésre állása, túlmutatnak a fajok tűréshatárán.

Xerophytes. Forrás: Tomas Castelazo
A száraz zónák fajai azonban stratégiákat dolgoztak ki a vízhiányhoz való alkalmazkodáshoz. Ebben az értelemben a száraz zónák növények ökofiziológiájával kapcsolatos kutatások a növény genetikai javításának lehetséges lehetőségeit kínálják.
ozmolitek
Ezen stratégiák egyike a gén expressziójának módosítása olyan fehérjék előállítása céljából, amelyek elősegítik a vízhiányt. Ezek között a fehérjék között vannak az ozmoliták, amelyek még kevés víz mellett is segítik a sejteket megőrizni turisztorukat.
Ezen fehérjék és metabolizmusuk ismerete felhasználható a géntechnológiával a növények javításához.
- Halofil növények ökofiziológiája
A mezőgazdaság egyik problémája a talaj sótartalma az öntözővizek által hozzáadott sók koncentrációja miatt. Minél több talaj sósodik, annál kevesebb a termőföld az élelmiszer-előállításhoz.
Halofil növények
Vannak olyan növényfajok, amelyek képesek túlélni a talajban magas sókoncentráció esetén. Ezek az úgynevezett halophytic növények (Halos = só; phyto = növény).
Ezek a fajok morfológiai és fiziológiás alkalmazkodás sorozatát fejlesztették ki olyan mechanizmusként, amely elkerüli a só felszívódását, rögzítését vagy ürítését.
Halofit növények étkezésként
Ezen növények ökofiziológiájának ismerete szolgál a mezőgazdasági rendszerek fejlesztésének és táplálékként történő felhasználásának alapjául. Ilyen módon a sózott mezőgazdasági talajokon termelt halogénező fajok felhasználhatók állatok takarmányozására.
Irodalom
- Ariasa, RA, Maderb, TL és Escobara, PC (2008). Az éghajlati tényezők, amelyek befolyásolják a marha- és tejelő szarvasmarhák termelési teljesítményét. Arch. Med. Vet.
- Blaustein, AR, Wake, DB és Sousa, WP (1994). A kétéltűek csökkenése: megítélve a populációk stabilitását, perzisztenciáját és hajlandóságát a helyi és globális kihalásokra. Megőrzési biológia.
- Calow, P. (Szerkesztés) (1998). Az ökológia és a környezetgazdálkodás enciklopédia.
- Hawkesford, MJ és De Kok, LJ (2007). Növényi ökofiziológia (6. kötet). Kén a növényekben. Ökológiai szempont.
- Lüttge, U. és Scarano, FR (2004). Ökofiziológiai. Brazil Magazine. Bot.
- Pereyra-Cardozo, M. és Quiriban, A. (2014). A növények vízstresszére toleráló fehérjék. SEMIÁRIDA, Agronómiai Kar UNLPam lapja.
- Purves, WK, Sadava, D., Orians, GH és Heller, HC (2001). Élet. A biológia tudománya.
- Raven, P., Evert, RF és Eichhorn, SE (1999). A növények biológiája.
