Факторы окружающей среды

3.1. Среда и условия существования организмов

Необходимо различать такие понятия, как среда и усло­вия существования организмов. Среда - это все, что окру­жает организм и прямо или косвенно влияет на его состо­яние, развитие, рост, выживаемость, размножение и т. д. Среда каждого организма слагается из множества элемен­тов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком, его производственной деятельно­стью. При этом одни элементы могут быть необходимы организму, другие безразличны для него, а третьи - оказы­вать вредное воздействие. Так, например, заяц-беляк в лесу вступает в обязательные определенные взаимоотношения с пищей, кислородом, водой. А валун, пень не оказывают существенного влияния на его жизнь: заяц вступает с ними во временные необязательные связи (укрытие от непогоды, врага). Элементы среды, необходимые организму или отрицательно на него воздействующие, называются экологичес­кими факторами. В природе эти факторы действуют в виде сложного комплекса. Условия существования - ком­плекс экологических факторов, без которых организм су­ществовать не может.

Различные организмы по-разному воспринимают и неодинаково реагируют на одни и те же факторы. Кроме того, для организмов каждого вида характерны свои осо­бые условия существования. Так, обитатели соленых и пре­сных вод по-разному воспринимают концентрацию раство­ренных в воде веществ.

Организмы приспосабливались к существованию в раз­личных условиях на протяжении многих миллионов лет. В результате сформировались специфичные для каждой гео­графической зоны группировки растений и животных.

3.2. Классификация факторов

Факторы делят на три основные группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы - это комплекс условий неор­ганической среды, влияющих на организм. Они делятся на химические (химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы, донных отложений) и физичес­кие, или климатические (температура, барометричес­кое давление, ветер, влажность, радиационный режим и др.) факторы. Рельеф, геологические и климатические разли­чия обусловливают огромное разнообразие абиотических факторов, численность, биомассу и распределение организ­мов в пределах ареала.

К важнейшим абиотическим факторам относят свет, тем­пературу, воду, почвенные условия.

Свет.Солнце излучает видимый (50 % всей поступаю­щей на Землю лучистой энергии), инфракрасный (49 %), уль­трафиолетовый свет и проникающую радиацию (около 1 %). Проникающая радиация может вызвать необрати­мые изменения в клетках, привести к нарушению обмена ве­ществ; ультрафиолетовые лучи с длиной волны 0,25-0,30 мкм стимулируют у животных образование витамина D, а на мик­роорганизмы действуют губительно. Инфракрасное из лучение воспринимается всеми организмами как тепло. Особое значение в жизни всех организмов имеет фотосинтетичеcки активная радиация (ФАР) - область спектра с длиной волны 0,38-0,71 мкм, способствующая протеканию фото­синтеза.

Вращение Земли вокруг своей оси обусловливает выра­ботку у организмов режима суточной активности. Движе­ние вокруг Солнца вызывает закономерное изменение про­должительности светового дня по сезонам года. Это являет­ся причиной сезонной ритмичности в жизнедеятельности организмов. Реакция организмов на продолжительность светового дня, чередование дня и ночи, а также потребность организма в определенном соотношении светлого и темного периодов суток для нормальной жизнедеятельности носит название фотопериодизма.

Температура - основной фактор интенсивности обменных процессов организма с окружающей средой, скорости разви­тия и размножения. Для каждого вида организмов в конк­ретный период жизни требуется оптимальный узкий интер­вал температур. Распределение во времени (по стадиям раз­вития) оптимальных температур и количества тепла состав­ляет наилучший для организма тепловой режим.

Влажность. Вода входит в состав всех живых организмов (у некото­рых медуз - до 90% массы тела) и необходима для жизни, поскольку только при ее наличии в организме могут про­исходить биохимические процессы ассимиляции и дисси­миляции, газообмен. Важным экологическим фактором яв­ляется влажность - содержание влаги в окружающей сре­де. Часто характер влажности на данной территории оп­ределяет характер органического мира, проживающего на ней. Так, флору и фауну пустынь и полупустынь определя­ет большой дефицит влаги, а болот - избыточное ее коли­чество. С одновременным изменением влажностного и тем­пературного факторов связана географическая зональность флоры и фауны.

Характерной чертой водной среды являются подвижность (приливы, отливы, течения), температурная стабильность, плотность (в 800 раз выше, чем у воздуха), высокая вяз­кость, низкая прозрачность, относительно быстрое поглощение солнечного излучения красной области спектра, медлен­ное - сине-зеленой (с глубиной спектральный состав меня­ется). Большую роль играет соленость воды (состав и коли­чество растворенных в ней солей).

Эдафические факторы.(физические и химические свойства почвы: твердость, механический состав, тепловой режим, влажность, аэрируемость, кислотность, состав солей) назы­вают эдафическими факторами.

Как среда обитания живых организмов почва характери­зуется прежде всего механическим сопротивлением движе­нию живых тел, малой сезонной амплитудой колебания тем­пературы и влажности, недостатком кислорода и избытком диоксида углерода, содержанием органических веществ, при­годных для утилизации почвенными организмами. Постоян­но связанные с почвой организмы называются геобионтными. Согласно усредненным данным, почвенная биомасса со­ставляет в хвойных лесах 1000кг/га, в пустыне - 10 кг/га. Обитатели почвы в процессе жизнедеятельности проводят ог­ромную почвообразующую работу: смешивают слои почвы, раз­лагают и минерализуют лесной опад и отмершие организмы.

Особенностью наземно-воздушной среды обитания явля­ются низкие влажность, плотность, давление; движение воз­душных масс и высокое содержание кислорода в окружа­ющем воздухе; освещенность; значительные колебания тем­ператур. Специфическими адаптациями к этой среде явля­ются органы усвоения кислорода, развитие скелетных об­разований и др. Незначительная плотность воздуха не ока­зывает существенного сопротивления при движении по го­ризонтали, но затрудняет движение по вертикали. Поэто­му большинство животных не летает, а растения укореня­ются в почве.

Биотические факторы - это совокупность влияний жиз­недеятельности одних организмов на другие. Живые суще­ства служат источником пищи, средой обитания (хозяин для паразита), способствуют размножению (опылители растений), оказывают химические, физические и другие воздействия. В широком смысле это внутри- и межвидовые взаимоотно­шения организмов. Среди большого разнообразия взаимоотношений между организмами наиболее значимыми являются конкуренция, хищничество и симбиоз

Биотические факторы делят на прямые (контактные) -связанные с непосредственным воздействием организмов друг на друга, и косвенные- когда организмы (часто древесные растения) своим присутствием изменяют режим абиоти­ческих факторов среды для других организмов. Косвенное воздействие оказывает грибная и бактериальная флора на корнях растения, изменяя химические и физические свой­ства почвы и делая ее пригодной для этого растения и недоступной для других. Под пологом елового леса могут расти только тенелюбивые и теневыносливые виды расте­ний. Прямое воздействие оказывают клубеньковые азото-фиксирующие бактерии, которые, развиваясь на корнях бо­бовых растений, снабжают их усваиваемым азотом, и получа­ют воду, органические вещества. Своеобразным видом взаимо­действия организмов является аллелопатия - химическое воз­действие одних организмов на другие при помощи продуктов метаболизма (фитонцидов и т. д.), выделяющихся во внешнюю среду. Так, возле мелких растений чабреца не могут разви­ваться экземпляры подорожника. Ослабленные в результате физиологических нарушений деревья выделяют летучие ве­щества, привлекающие стволовых вредителей.

Антропогенные факторы - совокупность воздействий человеческой деятельности на природную среду. Уже фак­том своего существования люди оказывают на окружаю­щую их среду заметное влияние. Так, в процессе дыхания в атмосферу ежегодно поступает 1,1-Ю12 кг углекислого газа, а годовая потребность человечества в пище оценива­ется 11,34-Ю15 кДж. Но в значительно большей степени на природу влияет производственная деятельность людей: изменяется рельеф, химический состав земной поверхнос­ти и атмосферы, изменяется климат, ликвидируются есте­ственные биогеоценозы, создаются искусственные агробио-геоценозы. Значение антропогенных факторов постоянно возрастает.

Для каждого биокомпонента и экосистемы экологи стре­мятся выделить факторы, наиболее значимые, определяю­щие возможность существования.

По изменчивости экологические факторы могут быть переменные (большая часть экологических факторов: свет, температура, влажность и др.) ипостоянные (зем­ное тяготение). По ритму действия - периодические (солнечная радиация, морские приливы) и непериодич е с к и е (ветер, атмосферное давление). По характеру воз­действия на биокомпоненты - витальные, непосред­ственно воздействующие на жизнеспособность популяции (температура, пища), и сигнальные, информирующие о последующих воздействиях факторов (сокращение про­должительности дня перед наступлением холодного пери­ода в году, понижение атмосферного давления перед при­ближением бури). По отношению к плотности популяции факторы делятся на зависимые от нее (пищевой фак­тор, паразиты, патогенны и др.) и независимые (кли­матические факторы, соленость воды и др.).

Кроме элементарных (неделимых) факторов (наличие углекислого газа в воздухе, температура окружающей сре­ды) экологи учитывают двойные, или бинарные (соотноше­ния тепла и влажности, тепла и кислорода в воде), сложные (солнечный свет, состоящий из излучений разных диапазо­нов; комплексные удобрения, содержащие азот, фосфор и калий) и сложные комплексные (пойменный, почвенный и др.) факторы.

Комплексное воздействие экологических факторов, осо­бенно вредных для живых организмов, должно учитывать­ся при обосновании предельно допустимых концентраций и уровней загрязнения окружающей среды.

3.3. Концепция лимитирующих факторов

"Закон толерантности" Шелфорда. Рост и развитие организмов в определенном местообитании зависит от со­четания комплекса условий. Интенсивность развития лю­бого организма определяется недостатком или, наоборот, избытком какого-либо из факторов, уровень которого мо­жет оказаться близким к пределам, называемым экологи­ческим минимумом и экологическим максимумом.

При отклонении интенсивности экологического факто­ра от оптимальной наблюдается угнетение жизнедеятель­ности организма (нарушение оптимального сочетания фак­торов).

Такое отклонение интенсивности фактора от оптимума на­зывают пессимумом (от лат. pessimus - наихудший). Показа­тели нижнего и верхнего пессимумов называют нижним и верхним пределом выносливости (биологическим нулем), за пределами которого развитие организма невозможно. Интер­вал между экологическим минимумом и максимумом при­нято называть диапазоном толерантности.

Лимитирующим фактором называют условие, кото­рое приближается к верхнему или нижнему пределу вы­носливости или выходит за него. Таким образом, существо­вание организмов в природе зависит от содержания необ­ходимых веществ и состояния критических физических факторов в месте обитания, а также от диапазона толеран­тности самих организмов к компонентам среды.

Организмы могут иметь широкий диапазон толерантнос­ти в отношении одного фактора и узкий - в отношении дру­гого. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно являются наиболее распространен­ными. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон толе­рантности к другим факторам. Пределы толерантности для размножающихся имолодых особей, семян, яиц обычно уже, чем для неразмножающихся взрослых.

Для выражения относительной степени толерантности в экологии используются термины с приставками стено-, что означает "узкий", и эври- - "широкий": стенотермный - эвритермный (в отношении температуры); стенофагный - эв-рифагный (в отношении пищи), стеногалинный - эвригалин-ный (в отношении концентрации солей), стенобионтный - эв-рибионтный (в отношении всех факторов среды).

В качестве примера можно привести рыбоядную птицу скопу, которая является стенофагом, а по отношению к дру­гим факторам среды - эврибионтом. Трехиглая колюшка -типичный эвригалинный представитель - может жить как в пресных, так и соленых водах.








Дата добавления: 2018-03-01; просмотров: 2252;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.01 сек.