Экологический подход

Экологический подход учитывает влияние экологических факторов. Пределы биосферы в экологическом аспекте – пространство, в границах которого внешние условия (факторы) среды стимулируют активную жизнедеятельность.

Экологические факторы – элементы или условия окружающей среды, которые способны оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы даже на одной фазе их развития.

В приспособлении к меняющимся факторам окружающей среды организмам помогает заложенный в них природой механизм адаптации. Адаптивные возможности различных организмов рассчитаны на определённую силу воздействия экологических факторов. Например, повышение или понижение температуры за границы адаптационной возможности может привести к гибели организма.

Экологические факторы подразделяются на три основные группы: абиотические, биотические, антропогенные.

Абиотические факторы учитывают влияние неживой природы. Их разделяют на:

климатические (свет, тепло, давление, влага, движение воздуха);

эдафогенные (эдафос - почва);

топографические (рельеф, высота над уровнем моря);

химические (газовый состав воздуха, химический состав водных ресурсов, почвы и т.д.).

. С повышением отметки над уровнем моря понижается температура, возрастает интенсивность солнечной радиации, воздух становится более разреженным, меняется состав почвы и многое другое. С изменением абиотических условий (в данном случае с изменением высоты над уровнем моря) мы можем наблюдать ярусную вертикальную зональность в областях распространения живых организмов, приспособленных к определённым условиям существования.

К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное), ионизирующую и проникающую радиацию, движение сред – акустические колебания, волны, ветер, течения, приливы. Многие абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и поддаются объективному измерению.

Биотические факторы включают в себя формы влияния одних живых организмов на другие. Все биотические факторы определены внутривидовыми и межвидовыми взаимодействиями. Окружающий органический мир – составная часть среды обитания каждого живого организма. Взаимоотношения между организмами сложнее абиотических воздействий. Большинство из них не имеет скалярных значений, трудно поддаётся прямому измерению, исключение составляют количественные оценки численности популяций, факторы, относящиеся к пищевым связям и некоторые другие.

Антропогенные факторы – факторы влияния человеческого общества на процессы, протекающие в биосфере. Антропогенные факторы приводят к изменению природы как среды существования тех или иных видов или же непосредственно влияют на их жизнь.

Сущность экологического подхода определяется двумя критериями В.И. Вернадского:

полем устойчивости жизни;

полем существования жизни.

Поле устойчивости жизни – условия, которые живые организмы выдерживают, находясь на грани своих возможностей.

Поле существования жизни – условия, при которых организм может давать потомство, т.е. увеличивать свою живую массу и действенную энергию планеты.

На развитие жизни, а, следовательно, на границы биосферы оказывают влияние многие факторы, например, наличие кислорода, углекислого газа, воды в её жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни слишком высокие или низкие температуры, дефицит или избыток элементов минерального питания. Например, лишены жизни подземные воды с концентрацией солей выше 270 г/л. Влияние экологических факторов на область распространения живых организмов показано на рис. 2.3.

Поле существования жизни поле устойчивости жизни

Экологические факторы

(абиотические, биотические, антропогенные)

Рис. 2.3. Влияние экологических факторов на условия существования организмов.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п.

В середине XIX века немецкий химик-органик Ю.Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он в 1840 году назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха.

Закон минимума (в современной формулировке) звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей..

Однако лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел в 1913 году американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности.

Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

Принцип лимитирующих факторов справедлив для всех типов живых организмов - растений, животных, микроорганизмов и относится как к абиотическим, так и к биотическим факторам. Например, лимитирующим фактором для развития организмов данного вида может стать конкуренция со стороны другого вида. В земледелии лимитирующим фактором часто становятся вредители, сорняки, а для некоторых растений лимитирующим фактором развития становится недостаток (или отсутствие) представителей другого вида. Например, в Калифорнию из средиземноморья завезли новый вид инжира, но он не плодоносил, пока оттуда же не завезли единственный для него вид пчел-опылителей.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом. Так, избыток воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Экологические ограничения никогда не бывают абсолютными. Именно за счёт взаимодействия факторов пределы жизни могут быть несколько отодвинуты. Например, недостаточная освещённость для растений может быть частично компенсирована повышенной концентрацией углекислого газа, действие повышенной кислотности почвы отчасти нейтрализуется благоприятными окислительно-восстановительными условиями, то есть диаграмма выживания для одного фактора почти всегда изменяется под действием другого.

Пределы биосферы как глобальной экосистемы в экологическом аспекте – поле существования жизни, границы которого регламентируют экологические факторы.