Ресурсный материал для проведения
теоретических занятий НОУ.
Секция экологии.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.
Экологические факторы и их
воздействие на живые организмы.
Общие закономерности действия
факторов среды на организмы.
Экологические
факторы -
существенные свойства окружающей среды, оказывающие прямое или косвенное
воздействие на живые организмы в экосистеме и на состояние экосистемы в целом.
Экологические факторы можно отождествлять с условиями существования организмов
в экосистеме.
Классификации
экологических факторов по различным признакам:
I. По
степени периодичности воздействия на экосистему:
·
периодические (природные явления, обусловленные вращением Земли);
·
непериодические (не имеют выраженной цикличности);
II. По
природе происхождения:
·
биотические - факторы живой природы (совместное обитание организмов,
взаимовлияние одних организмов на др.);
·
абиотические - факторы неживой природы (климатические, атмосферные,
эдафические, геоморфологические, гидрологические и др.);
·
антропогенные - обусловлены деятельностью человека.
1.
Прямое влияние на организмы - промысел;
2.
Косвенное влияние на организмы - загрязнение среды, уничтожение кормовых
угодий, строительство плотин на реках и т.д.
III. По
направленности действия:
·
факторы направленного действия - потепление/похолодание климата, заболачивание;
·
факторы неопределенного действия - антропогенные факторы, вредные факторы -
ксенобиотики, различные загрязняющие вещества)
Наиболее
существенные воздействия на природную среду оказывают антропогенные
экологические факторы, связанные с деятельностью человека и отражающие ее
воздействие как на живые организмы, так и на абиотические факторы среды
обитания. Именно возросшая в последние десятилетия мощь антропогенных факторов
и привела к глобальному экологическому кризису. Наиболее существенную роль в
воздействии на природные компоненты экосистем оказывают антропогенные факторы,
обусловленные деятельностью промышленности, называемые техногенными факторами.
Оценка их воздействия на природную среду составляет в настоящее время одно из
важнейших направлений деятельности природоохранных экологических служб.
Выделяют
закономерности действия факторов среды на организмы:
Правило
оптимума:
для экосистемы, организма или определённой стадии его развития имеется диапазон
наиболее благоприятного (оптимального) значения экологического фактора. За
пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения, переходящие в критические точки,
за которыми существование невозможно.
Степень
влияния факторов определяется силой их действия. Интенсивность фактора,
наиболее благоприятную для жизнедеятельности, называют оптимальной зоной или
оптимумом. При оптимальной силе воздействия фактора (экологический
оптимум, создающий наилучшие условия для жизни) данный вид нормально
живет, развивается, размножается. Так, к зоне оптимума обычно приурочена
максимальная плотность популяции. Границы, за которыми существование организма
невозможно, называют нижним и верхним пределами выносливости. Для всех
организмов и для каждого вида существуют свои предела
выносливости (по каждому экологическому фактору отдельно). Например,
границы, за пределами которых существование невозможно: ледяная пустыня,
горячий источник, верхние слои атмосферы.
Экологическая
валентность
- диапазон значений фактора между критическими точками. Пределы
выносливости у различных организмов неодинаковы и выделяют две группы
организмов:
· Эврибионты (греч. «эври» -
широкий) - организмы с широким диапазоном выносливости, могут
переносить значительные отклонения от оптимальных значений.
· Стенобионты (греч. «стенос» -
узкий) - организмы с узким диапазоном выносливости.
Поскольку
зоны оптимума по каждому экологическому фактору различаются, наиболее
благоприятно для организмов, когда спектр факторов имеет оптимальные значения.
В относительно стабильной по свойствам среде обитания -
больше видов-стенобионтов (в водной среде).
В динамичной среде больше видов-эврибионтов (в
наземно-воздушной среде).
Зона
оптимума и экологическая валентность обычно шире у теплокровных организмов, чем
у холоднокровных.
Экологическая
валентность изменяется в различных условиях обитания (в северных и
южных) и в разныепериоды жизни (молодые и старые организмы - требуют более
однородных условий), по отношению к температуре - личинки насекомых -
стенобионты, куколки и взрослые особи - эврибионты.
Термин
толерантность
(от лат. «tolerantia» - терпение) означает выносливость вида по отношению к
колебаниям какого-либо фактора, или другими словами, способность организмов
переносить отклонения экологических факторов среды от оптимальных для них
величин. Изменения величин этих факторов для каждого организма допустимы только
в определённых пределах, при которых сохраняется нормальное функционирование
организма, т.е. его жизнеспособность. Допустимые пределы изменений факторов
среды называются границами толерантности.
Правило
взаимодействующих факторов: на отдельные организмы или их популяции одновременно
воздействуют многие факторы, создающие определенный комплекс
условий, в которых обитают эти организмы. Одни факторы могут
усиливать или смягчать силу действия других факторов.
Например,
избыток тепла смягчается пониженной влажностью воздуха; недостаток света для
фотосинтеза растений компенсируется повышенным содержанием в воздухе
углекислого газа; при оптимальной температуре повышается выносливость
организмов к недостатку влаги и пищи. Однако каждый из экологических факторов
незаменим. Так, недостаток тепла нельзя заменить обилием света, минеральные
элементы, необходимые для питания растений - водой.
Правило
лимитирующих факторов: фактор, находящийся в недостатке или избытке, т.е.
вблизи критических точек, отрицательно влияет на организмы
и ограничивает возможность проявления силы действия других факторов,
в том числе находящихся в оптимуме.
Например,
рост и развитие растений обусловлены наличием в почве того химического
элемента, который - в недостатке. Все другие элементы (в достатке) не
проявляют на этом фоне своего действия. Поэтому, например, необходимо
сбалансированное внесение удобрений в почву.
Лимитирующий
фактор -
жизненно важный фактор среды (вблизи критических точек), при отсутствии
которого жизнь становится невозможной. Лимитирующие факторы обычно
обусловливают границы распространения видов.
Ограничивающий
фактор
- это фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма (за
пределы допускаемого max и min). В жизни человека - это освоение новых сред
обитания (Космоса, Арктики, подводного мира).
Адаптация
организмов к факторам среды: показатели устойчивости организмов в
изменяющихся условиях среды обитания определяются возможностями организмов
приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям биотических и абиотических
факторов. Адаптациями называются эволюционно выработанные и
наследственно (генетически) закрепленные свойства организмов, обеспечивающие их
нормальную жизнедеятельность при изменениях экологических факторов.
Адаптационные возможности у разных видов очень сильно различаются (береза
хорошо растет как на сухих, так и увлажненных почвах, а сосна - только на
почвах с умеренным увлажнением). Организмы легче адаптируются к факторам,
действующим строго периодично и направленно. Более трудна адаптация организмов
к нерегулярно-периодическим факторам, но организмы имеют механизмы предчувствия
их возможности, что может смягчать их отрицательные последствия (землетрясения,
ураганы, наводнения). Наиболее трудна адаптация к факторам неопределенного
действия, с которыми вид не встречался в эволюции и не готов к ним. В
этом специфика и антиэкологичность антропогенных факторов.
В
отдельных случаях по отношению к вредным факторам организмы могут
использовать механизмы предадаптаций, т.е. адаптации, выработанные по
отношению к другим факторам. Например, устойчивости растений к загрязнителям
воздуха способствуют структуры, используемые для повышения засухоустойчивости
(плотный покров, восковый налет, опушенность, мало устьиц на листьях).
Основными
важными видами адаптаций организмов к изменениям экологических факторов
являются:
·
Морфологические - видоизменения органов (например, у китов и дельфинов
плавников вместо ног);
·
Физиологические - связаны с особенностями ферментативного набора в
пищеварительном тракте (например, потребность верблюдов во влаге
удовлетворяется в пустынях путем биохимического окисления жиров);
·
Поведенческие - проявляются у птиц - в способах теплообмена, у животных - с
помощью линьки и т.д.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.