생태 생리학 : 동물과 식물에서 연구하고 적용하는 것 - 생물학 - 2026

ecofisiología은 환경 변화에 적응하는 생물체의 기능 반응을 연구하는 생태학의 지점입니다. 모든 생명체는 생존하기 위해 환경에 적응해야하며 이러한 적응은 구조적이며 기능적입니다.

이 학문은 생리 생태학 또는 환경 생리학으로도 알려져 있으며 기본 지식과 응용 지식을 모두 생성합니다. 따라서 유기체의 생리와 환경 변화 사이의 관계를 알 수 있습니다.

생태 생리 학적 실험. 출처 : Rasbak

마찬가지로 생태 생리학은 식물 및 동물 생산 분야에서 정보를 제공하여 식품을 생산합니다. 예를 들어 극한 환경 조건에 내성이있는 식물의 생태 생리학에 대한 연구는 유전 적 개선에 유용했습니다.

마찬가지로 생태 생리 학적 연구를 통해 동물 생산성을 높이기 위해 가장 적합한 환경 조건을 설정할 수 있습니다. 따라서 생산 단위의 동물에게 편안함을 제공하기 위해 환경 요인의 다양한 범위를 설정할 수 있습니다.

생태 생리학은 무엇을 연구합니까?

생태 생리학은 생리학과 생태학이 융합되는 학문입니다. 생리학 생명체와 생태의 기능을 연구하는 과학은 생명체와 환경 사이의 관계를 다룹니다.

이러한 의미에서 생태 생리학은 변화하는 환경과 이러한 변화에 대한 식물 또는 동물 대사의 적응 사이의 동적 관계를 연구합니다.

-생태 실험

목표를 달성하기 위해 생태 생리학은 기술 연구와 실험 방법을 모두 적용합니다. 이를 위해 환경에서 작용하는 물리 화학적 요인을 식별하고 신체에 미치는 영향을 결정합니다.

이러한 요인은 유기체가 생존을 위해 사용하는 자원 또는 기능에 영향을 미치는 조건이 될 수 있습니다. 그 후, 상기 인자의 변화에 ​​대한 살아있는 유기체의 생리 학적 반응이 확립된다.

관련된 대사 시스템

특정 요인의 변화에 ​​대한 유기체의 적응 반응과 관련된 유기적 및 기능적 시스템을 식별하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 체온에 변화가있을 때 개인의 체온 조절 시스템의 반응이 있습니다.

실험적 설계

생태 생리학은 실험 설계를 사용하여 요인의 변화에 ​​대한 유기체의 생리적 반응을 확립합니다. 이것의 예는 식물 종의 개체에게 기질에서 다른 염 농도를 적용하는 것일 수 있습니다.

-환경 변화 유형

연구 할 요소가 정의되면 환경에서 발생하는 변화와 그 시간적 특성을 식별하여 세 가지 유형을 정의해야합니다.

주기적 변화

이러한 변화는 기후 계절이나 낮과 밤의 변경과 같이 주기적으로 반복됩니다. 이러한 상황에 직면 한 생명체는 환경 변화의 리듬에 따라 주기적 기능을 발전 시켰습니다.

낮과 밤주기. 출처 : Caliver

예를 들어 건기에 낙엽이 떨어지면 물 부족으로 인한 땀을 줄일 수 있습니다. 동물의 경우에도 이러한 주기적 변화에 대한 적응이 있습니다. 예를 들어 특정 새의 깃털 변화.

툰드라의 ptarmigan (Lagopus muta)은 계절별 동색 증을 가지고 있으며 하얀 겨울 깃털을 나타내며 봄에는 어둡고 잡색으로 변합니다. 따라서 위장은 눈의 균일 한 흰색에 적용되고 나머지 연중 동안 환경의 어두운 색조에 적용됩니다.

주기적 변화에 대한 또 다른 동물 적응은 겨울철에 곰과 다른 종의 동면입니다. 여기에는 체온 및 심박수와 같은 신체 기능 감소를 포함하는 대사율의 변화가 포함됩니다.

무작위 변경

이러한 유형의 변경은 정해진 규칙없이 무작위로 발생합니다. 예를 들어 산 경사면의 산사태, 기름 유출 또는 새로운 포식자 또는 병원균의 도착 등이 있습니다.

이러한 유형의 변화는 급격하게 발생하기 때문에 종에 더 큰 위험을 나타냅니다.이 경우 유기체의 반응은 이미 존재하는 기능의 가소성에 달려 있습니다.

방향 변화

특정 목적을 위해 인간이 의도적으로 야기한 환경 변화입니다. 그 예로는 목초지를 만들기 위해 숲을 벌채하거나 벼를 재배하기 위해 습지를 개입하는 경우가 있습니다.

-일반 가정

자연 환경에서 실험 및 관찰 증거의 축적에서 시작하여 생태 생리학은 일반적인 가정을 정의하려고 시도합니다. 이것은 환경 변화에 대한 특정 생리적 반응의 규칙 성에서 나오는 일반적인 원칙입니다.

Liebig의 최소 법칙

Sprengel (1828)은 유기체의 성장을 결정하는 요인이 환경에서 가장 희소하다고 가정했습니다. 나중에이 원칙은 Liebig (1840)에 의해 대중화되었으며 최소 법칙 또는 Liebig의 법칙으로 알려져 있습니다.

Bartholomew (1958)는이 원칙을 종의 분포에 적용하여 가장 제한적인 환경 요인에 의해 결정된다는 점을 지적했습니다.

Shelford의 공차 법칙

1913 년에 Victor Shelford는 특정 종이 각 환경 요인과 그 상호 작용에 대해 정의 된 변동 범위에 존재한다고 말했습니다. 이것은 내성 한계로 알려져 있으며, 그 밖에서는 종이 살아남지 못합니다.

Shelford의 공차 법칙. 출처 : http://ecologiaambiental.wikispaces.com/

이 원칙은 특정 환경 요인의 변동 진폭에 유기체에 대해 세 가지 가능한 상태가 있음을 정의합니다. 이러한 상태는 최적의 생리적 스트레스와 편협함입니다.

이러한 의미에서 요인의 최적 범위에서 종의 개체수가 풍부 할 것입니다. 최적에서 멀어지면 개체수가 감소하는 스트레스 영역에 들어가고 허용 한계를 벗어나면 종이 사라집니다.

-디지털 기술 및 생태 생리학

모든 과학에서와 마찬가지로 생태 생리학 연구는 새로운 기술의 개발로 강화되었습니다. 실험적 특성으로 인해이 분야는 특히 디지털 기술의 발전에 의해 선호되었습니다.

오늘날 현장에서 환경 요인을 측정 할 수있는 다양한 휴대용 전자 장치가 있습니다. 그중에는 태양 복사 측정기, 온도, 상대 습도, 잎 면적 등이 있습니다.

동물 적용 사례

-온도가 가축의 생산성에 미치는 영향

매우 관련성이 높은 분야는 동물 생산에 적용되는 생태 생리학으로, 환경 요인의 변화에 ​​대한 동물 사육의 반응을 이해하려고합니다. 이러한 요인 중 하나는 지구 평균 기온 상승 추세를 고려한 온도입니다.

동종 요법

대부분의 번식 동물은 동종 요법입니다. 즉, 환경 변화에도 불구하고 안정적인 내부 온도를 유지합니다. 이것은 외부 온도의 증가 또는 감소를 보상하기위한 화학 에너지의 투자를 통해 달성됩니다.

이 외부 온도 보상 프로세스는 시상 하부, 호흡기 및 피부를 포함하는 체온 조절을 통해 이루어집니다.

산란계

산란계에게 먹이를주는 시간은 생산성에 중요한 것으로 밝혀졌습니다. 이 경우 열 스트레스의 함수로서 음식의 동화 능력과 관련이 있습니다.

암탉을 낳습니다. 출처 : Peloy (Allan HM)

하루 중 가장 더운 시간에 사료를 공급하면 암탉은 그것을 덜 흡수하고 생산량이 감소합니다. 결과적으로 환경 온도의 상승은 방목 암탉의 생산성 감소를 의미합니다.

가축

온도의 상승은 동물이 체온 조절의 생리적 메커니즘을 활성화하도록합니다. 여기에는 체중 증가 또는 우유 생산에서 빼는 에너지 투자가 포함됩니다.

반면에 온도가 상승하면 동물의 먹이 우선 순위가 달라집니다. 이 경우 물 섭취량이 증가하고 건조물의 소비가 감소하여 결과적으로 체중이 감소합니다.

-오염과 개구리

생태 생리 학적 연구를 통해 동물 종의 생리를 환경과 연관시키고 오염의 가능한 부정적인 영향을 확인할 수 있습니다. 이것의 예는 개구리와 두꺼비가받는 위협의 현재 상태입니다.

오염에 민감한 개구리 (Atelopus zeteki). 출처 : Brian Gratwicke

6,500 종의 양서류 중 약 절반이 멸종 위기에 처해 있습니다. 이 동물들은 온도, 습도 또는 환경 오염 물질의 변화에 ​​매우 민감합니다.

양서류의 호흡과 순환

양서류의 호흡 생리학은 폐와 피부를 통해 호흡하기 때문에 매우 독특합니다. 그들이 물에서 나올 때 그들은 폐를 사용하고 물 속에서는 O2, CO2 및 물이 투과 할 수있는 피부를 통해 호흡합니다.

타격

호흡의 형태로 인해 이러한 동물은 공기와 물에서 오염 물질을 흡수하기 쉽습니다. 반면, 물속의 산소 농도가 낮기 때문에 제대로 흡수하지 못해 약해집니다.

이러한 조건에서 그들은 죽거나 약해질 수 있으며 병원성 진균 및 박테리아의 공격에 취약합니다. 가장 큰 위협 중 하나는 병원성 곰팡이 인 Batrachochytrium dendrobatidis로, 피부의 전해질 흐름을 억제합니다.

플랜트 적용 사례

-식물의 생태 생리학

지구 온난화는 관용의 법칙으로 인해 일부 지역에서 특정 작물의 생산을 초래할 것입니다. 즉, 물의 가용성과 같은 요소는 종의 허용 범위를 벗어납니다.

Xerophytes. 출처 : Tomas Castelazo

그러나 건조 지대 종은 물 부족에 적응하기위한 전략을 개발했습니다. 이러한 의미에서 건조 지역 식물의 생태 생리학 연구는 식물 유전자 개선을위한 가능한 길을 제공합니다.

삼투 질

이러한 전략 중 하나는 수분 부족을 견디는 데 도움이되는 단백질을 생성하기 위해 유전자 발현을 수정하는 것입니다. 이 단백질 중에는 세포가 적은 물로도 팽팽함을 유지하도록 돕는 삼투 질이 있습니다.

이러한 단백질과 그 신진 대사에 대한 지식은 유전자 공학에서 작물을 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

-호 염성 식물의 생태 생리학

농업이 직면 한 문제 중 하나는 관개 수에 의해 첨가 된 염분의 농도로 인한 토양의 염분입니다. 더 많은 토양이 염분이 될수록 식량 생산에 사용할 수있는 경작지가 줄어 듭니다.

호 염성 식물

그러나 토양에 고농도의 염분이있는 조건에서 생존하도록 적응 된 식물 종이 있습니다. 이들은 소위 halophytic plant (Halos = 소금, phyto = plant)입니다.

이 종은 염분 흡수를 피하고, 그것을 고정 시키거나 배설하기위한 메커니즘으로 일련의 형태 학적 및 생리 학적 적응을 개발했습니다.

음식으로서의 Halophytic 식물

이 식물의 생태 생리학에 대한 지식은 농업 시스템을 개발하고 식량 원으로 사용하는 기초가됩니다. 이러한 방식으로 염분 화 된 농경지에서 재배 된 halophytic 종을 가축 사료로 사용할 수 있습니다.

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