Классификация экологических факторов.

Разные элементы среды далеко неодинаково воспринимаются живыми организмами, поскольку значение их для жизни различны. Среди них есть практически безразличные для растений, например, инертаные газы, содержащиеся в атмосфере. Другие элементы среды , напротив, оказывают существенное влияние на растения. Их называют экологическими факторами ) например, свет, вода, воздух, радиоакттвность и т.д.). С появлением новой информации их перечень возрастает, поскольку в ряде случае обнаруживается, что растения способны реагировать на элементы среды, ранее считавшиеся безразличными, например, шум, магнитное поле Земли.

По происхождению и характеру действия различают

I. Абиотические факторы

а) климатические – свет, тепло, воздух (его состав и движение), влага )осадки, влажность почвы и воздуха)

б) эдафические (или почвенно-грунтовые – механический и химический состав почв, их физические свойства и т.д.)

в) топографические (или орографические) – условия рельефа.

Некоторые авторы выделяют группу химических факторов (например, соленость воды для водных организмов), однако в таком случае в эту группу пришлось бы поместить и часть эдафических факторов (соленость почвы, содержание в ней питательных веществ).Т.е. неоправданно делить влияние различных свойств единой почвенной среды, как комплексного фактора – результата деятельности выветривания, химических и физических факторов, деятельности микроорганизмов и т.д.

II. Биотические факторы

а) фитогенные – влияние растений-сообитателей как прямое (механический контакт, симбиоз, паразитизм, поселение эпифитов) так и косвенное (фитогенные изменения среды обитания для растений).

б) зоогенные – влияние животных (поедание, вытаптывание, механические воздействия, опыление, распространение зачатков, а также косвенное влияние на среду).

в) микробогенные факторы (возбудители бактериоза злаков на листьях )

г) микогенные факторы (процесс почвообразования, микориза, возбудители болезней головни, ржавчины и т.д.)

Нередко в группу биотических факторов помещают и влияние человека на растения. Однако как по специфическим формам (сознательные изменения растений и среды и влияние через хозяйственную деятельность) так и по масштабам последствий, особенно возросшим в последнее время, влияние человека, несомненно, заслуживает выделение в особую группу антропогенных фактров.

Данная классификация искусственная, т.е. это методический прием, облегчающий изучение и изложение закономерностей взаимодействия растений и среды. В природных условиях не всегда можно расчленить влияние отдельных факторов и их последствия: так сильное освещение очень часто связано с увеличением нагревания воздуха и почвы, их иссушением и т.д.

1. Действие экологического фактора.

Влияние экологических факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы - ведущие – оказывают более сильное влияние, другие – второстепенные – действуют слабее; одни влияют на все стороны жизни растения, другие - на какой-либо определенный жизненный процесс. Тем не менее, можно представить общую схему действия экологического фактора

Диапазон действия экологического фактора (или область толерантности) ограничен точками минимума 1 и максимума 3, они соответствуют крайним значениям данного фактора, при которых возможно существование растения. Точка 2 соответствует наиболее лучшим показателям жизнедеятельности растений и означает оптимальную величину фактора, это точка, лучше говорить не об оптимальной точке, а о зоне оптимума или зоне комфорта.

Таким образом, точки opt, min и max составляют три кардинальных точки ,определяющие возможности реакции растений на данный фактор. Крайние участки кривой являются зонами пессимума. Вблизи них лежат сублетальные величины фактора, а за пределами – летальные.

Количественные закономерности реакции растений на действие экологического фактора различаются в соответствии с условиями их обитания и по-разному реагируют на них конкретные виды. Например, ежа сборная, вид, одинаково реагирующий на освещенность, выдерживая занчитеьные затенения. А сныть обыкновенная только на свету образует цветносные побеги, а в тени лишь вегетативные. Первый случай, растения с широкой экологической амплитудой называются эврибионтными, второй – стенобионтные растения, с узкой амплитудой по отношению к свету.

1. Взаимодействие экологических факторов.

Факторы среды действуют на растения одновременно и совместно. Причем действие одного фактора в большей степени зависит от «экологического фона», т.е. количественного выражения других факторов. Например, изучено, что освещенность по-разному действует на интенсивность фотосинтеза водяного мха фонтиналис при разном содержании углекислого газа в воде.. Здесь проявляется частичная заменяемость действия одного экологического фактора другим. Однако, ни один из необходимых растению факторов не может быть полностью заменен другим: зеленое растение нельзя вырастить в полной темноте даже при очень хорошем почвенном питании или на дисцилированной воде при самом опитмальном световом режиме.

Иными словами существует частичная заменяемость основных экологических факторов и вместе с тем их полная незаменяемость. Если значение хотя бы одного из необходимых факторов выходит за пределы диапазона толерантности (ниже минимума и максимума) то существованием оргнаизма становится невозможным.

1. Ограничивающий или лимитирующий фактор.

В случае, если какой либо из факторов, составляющий условия существования имеет пессимальное значение, то он ограничивает действие остальных факторов (как бы они не были благоприятны). Он определяет конечный результат действия среды на растение; изменить результат можно только воздействием на ограничивающий фактор.

Этот «закон ограничивающего фактора» вначале был сформулирован в агрохимии, в 1840 г Ю. Любихом. Им было замечено, что при недостатке в почве или питательном растворе одного из необходимых химических элементов, никакие химические удобрения, содержащие другой элемент, на растение не действуют и только добавление в минимуме дает прибавку урожая. Многочисленные примеры действия ограничивающего фактора в природе показывают, что это явление носит общеэкологический характер. Например, угнетенеие травостоя под пологом буковых лесов. При оптимальной температуре и органике в почве, недостаток света ведет к ухудшению травостоя.

Выявление факторов в минимуме и максимуме и устранение их ограничивающего действия, иными словами оптимизация среды составляет важную практическую цель в рациональном использовании растительного мира. Огромное значение изучения оптимальной среды в практике сельского хозяйства.

1. Реакции растений на действие среды.

Основная «стратегия жизни» у растений в отличие от животных, которые могут спрятаться, укрыться, при влиянии неблагоприятных условий – пластичность структур и функций, выработка специальных приспособительных, адаптивных изменений строения и процесса жизнедеятельности. Эти изменения могут носить характер модификационной ненаследственной изменчивости, исчезающей у потомства или генотипической, наследственно закрепленной.

Различают

1. Морфологические адаптивные изменения на разных уровнях, клеточном, тканевом, органов, целого организма. Например, адаптации ковыля к засухе.
2. Физиологическая или биохимическая пластичность. Например шалфей поникающий приспособлен в опылению насекомыми, растения-паразиты имеет высокую продуктивнсоть семян. Секреция нектара – биохомическая адаптация
3. Временная организация жизненных процессов, связанная с сезонной ритмикой, например, растения эфемероиды.

В результате растение достигает состояния адаптации или динамического соответствия морфофизиологической организации и приспособительных реакций растения к ведущим условиям среды, в которых организм сложился. Адаптивная организация обеспечивает не только выживание индивида, но и успешное его существование, т.е. прохождение всего жизненного цикла, включая и генеративные фазы.

Известно, что растения проявляют избирательность по отношению к экологическим факторам, поэтому конечный результат влияния среды во многом определеяется биологическими особенностями самого растения. По выражению А.П. Шенникова, растение отчасти самро является фактором своего существования. Т. о. растение не только объект многообразных влияний но и само действует на окружающую среду.

Изменение растениями и другими обитателями биогеоценоза комплекса экологических факторов, служит причиной того, что растение реально испытывает влияние не тех условий среды, которые определяются географическим и топографическим положением места произрастания, а совсем иного комплекса условий, сильно измененных влиянием сообитателей. В связи с этим различают понятие экотопа (первичный комплекс физических факторов) и биотопа или местообитания (условия среды, видоизмененные средообразующей деятельностью живых организмов).

Лекция «Влияние условий освещенности на растения»