Лекция. Экологические факторы их влияние на живые организмы

План

1. Понятие «среда жизни» и «среда обитания».

2. Экологические факторы и их классификации.

3. Закономерности действия факторов среды на живые организмы.

4. Взаимодействие факторов

1. Понятия «среда жизни» и «среда обитания» организмов.

Среда жизни — это подразделение биосферы, сильно различающееся по специфике условий существования орга­низмов. На нашей планете живые организмы освоили четыре основных среды жизни:

• водная — была первой, в которой возникла и рас­пространилась жизнь;

• наземно-воздушная — самая сложная и многообраз­ная в экологическом отношении среда, жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высо­ком уровне организации и растений, и животных;

• почвенная — отличается целым рядом экологичес­ких преимуществ, что привлекает в нее организмы разных систематических групп;

• сами живые организмы — специфическая среда жиз­ни для паразитов и симбионтов.

В любой среде жизни животные и другие организмы занимают участки, наиболее благоприятные для их суще­ствования. Та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодейству­ет, называется средой обитания.

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям — одно из основ­ных свойств жизни. Адаптации проявляются на разных уровнях: от клеток до сообществ и экосистем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов.

2. Экологические факторы и их классификации. Любой организм в окружающей среде повергается воздействию огромного числа экологических факторов. Наиболее традиционной классификацией экологических факторов является их деление на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические фак­торы - это комплекс условий окружаю­щей среды, влияю­щих на живой орга­низм (температура, давление, радиацион­ный фон, влажность, состав атмосферы, морских и пресных вод, донных отложе­ний, почвы и др.) \

Биотические факто­ры - это совокуп­ность влияний жиз­недеятельности од­них организмов на другие (конкурен­ция, хищничество, паразитизм и др.

Антропогенные фак­торы - это совокуп­ность влияний дея­тельности человека на окружающую сре­ду (выбросы вред­ных веществ в атмо­сферу, разрушение почвенного слоя, на­рушение природных ландшафтов и др.)

Данная классификация несколько условна, и вот почему. Например, температура, если ее рассматривать как абио­тический фактор, часто изменяется благодаря присутствию жи­вых организмов. В лабораторных условиях личинки мучного хрущака образовывают скопления, в которых при слишком хо­лодной окружающей среде температура повышается, и ее величи на становится ближе к значению, наиболее благоприятному дли развития организмов. При температуре воздуха +17° температура в скоплениях личинок достигает +27°С. На элеваторах с большим количеством зерна наличие зерноядных насекомых иногда вызы­вает повышение температуры на 25°С по сравнению с температурой окружающей среды. При снижении температуры воздуха ниже +13°С двигательная активность пчел становится более интенсивной, что повышает температуру в улье до 25-30°С, и т. д. (Эт­юда следует, что возможна и иная классификация

Классификация экологических факторов в зависимости от плотности популяции

Экологические факторы

- не зависящие от плотности популя­ции

- зависящие от плотно­сти популяции

а) факторы прямой за­висимости повышают смертность при росте плотности популяции

б) факторы обратной за­висимости снижают смертность при росте плотности популяции

Увеличение плотности популяции зайца-беляка на опреде-iк-IIпой территории приводит к увеличению смертности отдель­ных особей в связи с недостатком корма (пример.прямой зависи­мости). Что же касается северных оленей, которые питаются яге- ем, извлекаемым из-под корки снега, то чем стадо больше, тем легче оленям прокормиться и, соответственно, меньше животных погибнет (пример обратной зависимости).

Кроме классификации традиционной и в зависимости от плотности популяции, существует еще классификация, основан­ная на оценке степени адаптивности реакций организмов на воз­действие факторов среды (А. С. Мончадский). Эта классифика­ция подразделяет все экологические факторы на три группы (схема № 3).

Классификация экологических факторов

в зависимости от степени адаптивности реакций

организмов на воздействие факторов среды

А. С. Мончадского

Экологические факторы

1. первичные периодические

2. вторичные периодические

3. непериодические

В первую очередь, возникает адаптация к тем факторам среды, которым свойственна периодичность - дневная, лунная, сезонная или годовая как прямое следствие вращения земного шара вокруг своей оси и его движения вокруг Солнца или смены лунных фаз.

Регулярные циклы этих факторов существовали задолго до появления жизни на Земле, и поэтому адаптация организмов к первичным периодическим факторам столь древняя, что прочно укрепилась в наследственной основе.

Температура, освещенность, приливы и отливы - примеры первичных периодических, факторов, которые играют преобла­дающую роль во многих местообитаниях. Исключение составляет абиссаль - зона наибольших океанических глубин (более 2 км), атакже подземные участки, где изменение первичных факторов очень незначительно. Важно учитывать эти факторы при эксперимен­тальных исследованиях: поведение животного, которое в лаборатории находится при постоянной температуре или освещенности, может зна­чительно отличаться от его поведения в природных условиях. Изменения вторичных периодических факторов есть следствия из­менений первичных. Так, влажность воздуха - это вторичный фактор, являющийся функцией от температуры. Для водной сре­ды содержание кислорода, количество растворенных солей, мут­ность, скорость течения и др. являются вторичными периодиче­скими факторами, однако зависимость их от первичных периоди­ческих факторов очень слабая. Организмы приспособились ко вторичным периодическим факторам не так давно, и их адаптация выражена не столь четко. Как правило, вторичные периоди­ческие факторы сказываются на численности видов в пределах их ареалов, но мало влияют на размер самих ареалов. Непериодические факторы в местообитаниях организма в нормальных условиях не существуют. Они проявляются внезапно, поэтому организмы обычно не успевают выработать к ним при­способления. В эту группу входят некоторые климатические фак­торы, например, шквальные ветры, грозы, а также пожары, хо­зяйственная деятельность человека.

Влияние хозяина на паразита следует отнести ко вторичным периодическим факторам, т. к. среда, обретаемая паразитом в лице хозяина, представляет собой его нормальное местообитание. Зато для хозяина паразит (или патогенный агент) не является не­обходимостью; это непериодический фактор.

3. Закон оптимума.

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и н ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей. Начнем рассмотрение этих за­кономерностей с закона оптимума.

Закон оптимума гласит: «Каждый фактор имеет лини, определенные пределы положительного влияния на орга­низмы. Как недостаточное, так и избыточное действие

фактора отрицательно сказывается на жизнеде­ятельности особей».

Благоприятная зона воздействия фактора н зывается зоной оптим ма экологического фа тора или просто оптиму­мом для организма данного вида. Чем силь­нее отклонения от опти­мума, тем больше выра­жено действие данного фактора на организм -(зона пессимума). Мак­симально и минимально переносимые значения фактора — это критические точки, за пределами которых суще­ствование уже невозможно, наступает смерть.

Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью (толерантностью) живых существ по отношению к конкретному фактору среды. Представители разных видов сильно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по экологической валентности. Виды с широкой экологичес­кой валентностью называются эврибионтньши (эвривида-ми). Виды с узкой экологической валентностью называют­ся стенобионтнъти (стеновидами).

Правило ограничивающих факторов. Закон минимума.

Если хотя бы один из экологических факторов при­ближается или выходит за преде­лы критических величин, то, не­смотря на оптимальное сочетание 'остальных условий, особям гро­зит гибель.

Любой фактор, который имеет Тенденцию замедлять потенциаль­ный рост экосистемы, носит назва­ние ограничивающего (лимитирую­щего) фактора. Лимитирующим [может быть любой экологический [фактор (температура, вода, пища [и т. д.).

Закон минимума, сформулиро­ванный в 1840 году Ю. Либихом, 'гласит: «Темп роста зависит от питательного элемента или других условий, которые при­сутствуют в минимальном количестве по отношению к потребности и наличности».

Этот закон был сформулирован Ю. Либихом в отно­шении сельскохозяйственных растений. В настоящее вре­мя он практикуется шире, как принцип лимитирующих факторов. Своеобразной иллюстрацией закона минимума является «бочка Либиха».

Выявление ограничивающих факторов очень важно в практике сельского хозяйства, так как, направив основ­ные усилия на их устранение, можно быстро и эффектив­но повысить урожайность растений или производитель­ность животных.

Независимое приспособление видов к каждому из фак­торов среды. Степень выносливости, критические точки, оптимальная и пессимальная зоны отдельных индивидов не совпадают. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными и физиологическими различиями. Поэтому экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи.

Степень выносливости к какому-нибудь фактору не означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к остальным факторам. Экологические валентности вида по отношению к разным факторам мо­гут быть очень разнообразными. Это создает многообра­зие адаптации в природе.

Набор экологических валентностей по отношению к раз­ным факторам среды составляет экологический спектр вида.

4. Взаимодействие факторов.

Оптимальная зона и пределы выносливости организ­мов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы (вза­имодействие факторов).

Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе, или угроза замерзания значительно выше при морозе с сильным ветром, чем в безветренную погоду.

Таким образом, факторы могут до определенных пре­делов компенсировать друг друга. Так, увядание растений можно приостановить путем как увеличения количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшающего испарение.

Учитывая закономерности взаимодействия экологичес­ких факторов в сельскохозяйственной практике, можно умело поддерживать оптимальные условия жизнедеятель­ности культурных растений и домашних животных.

Экологические индикаторы.

Несмотря на широкий размах приспособляемости, некоторые виды могут служить экологическими индика торами внешних условий.

Экологические индикаторы (от лат. indico — указываю, определяю) — организмы* присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естс ственных процессов, условий или антропогенных измене­ний среды обитания.

Стенобионтные виды заслуживают большего доверия как индикаторы. Вследствие этого редкие виды часто ока­зываются лучшими индикаторами. Например, лишайни­ки, некоторые хвойные растения служат индикаторами чистоты воздуха, а по составу флоры и фауны вод, чис­ленному соотношению их отдельных представителей су­дят о степени и характере загрязнений.

Экологическая ниша вида.

Комплекс факторов, которые требуются для существо­вания вида, включая его связи с другими видами в сооб­ществе, называется экологической нишей.

Экониша является характеристикой всех сторон обра­за жизни данного вида, в том числе и как вид использует местообитания (например, в каких местах и в какое время особи добывают пищу).

Различают:

• фундаментальную нишу — те условия, в которых вид в принципе может существовать;

• реализованную нишу — условия, где вид реально встречается в данном сообществе.

Реализованная ниша всегда составляет некоторую часть фундаментальной.

Таким образом, каждый вид имеет свою экологичес­кую нишу. Экологическая ниша вида определяет его рас­пространение и роль в сообществах.

Биоты и биомы.

Биота — исторически сложившаяся совокупность жи­вых организмов, объединенных общей областью распро­странения. В биоту входят виды, которые могут и не иметь экологических связей друг с другом.

Биом — совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенной ландшафтно-географической зоне (в тундре, хвойных лесах и т. д.). Выделяют биомы сухопутные, морские, пресноводные и др.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: