Экологические факторы – классификация, примеры, закономерности

2. Экологические факторы, их классификация, виды воздействия на организмы

Любой организм в природе испытывает на себе воздействие самых разнообразных компонентов внешней среды. Любые свойства или компоненты окружающей среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами.

Классификация экологических факторов. Факторы среды (экологические факторы) разнообразны, имеют разную природу и специфику действия. Выделяют следующие группы экологических факторов:

1. Абиотические (факторы неживой природы):

а) климатические – условия освещенности, температурный режим и т. п.;

б) эдафические (местные) – водоснабжение, тип почвы, рельеф местности;

в) орографические – воздушные (ветер) и водные течения.

2. Биотические факторы – это все формы воздействия живых организмов друг на друга:

Растения Растения. Растения Животные. Растения Грибы. Растения Микроорганизмы. Животные Животные. Животные Грибы. Животные Микроорганизмы. Грибы Грибы. Грибы Микроорганизмы. Микроорганизмы Микроорганизмы.

3. Антропогенные факторы – это все формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению среды обитания других видов или непосредственно сказывающиеся на их жизни. Воздействие этой группы экологических факторов стремительно возрастает из года в год.

Виды воздействия экологических факторов на организмы. Экологические факторы оказывают на живые организмы воздействия разного рода. Они могут являться:

– раздражителями, которые способствуют появлению приспособительных (адаптивных) физиологических и биохимических изменений (зимняя спячка, фотопериодизм);

– ограничителями, изменяющими географическое распространение организмов из-за невозможности существования в данных условиях;

– модификаторами, которые вызывают морфологические и анатомические изменения организмов;

– сигналами, свидетельствующими об изменениях других факторов среды.

Общие закономерности действия экологических факторов:

В связи с чрезвычайным разнообразием экологических факторов различные виды организмов, испытывая их влияние, отвечают на него по-разному, тем не менее, можно выявить ряд общих законов (закономерностей) действия экологических факторов. Остановимся на некоторых из них.

1. Закон оптимума

2. Закон экологической индивидуальности видов

3. Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора

4. Закон неоднозначного действия

3. Закономерности действия факторов среды на организмы

1)Правило оптимума. Для экосистемы, организма или определенной стадии его

развития имеется диапазон наиболее благоприятного значения фактора. Там, где

факторы благоприятны плотность популяции максимальна. 2)Толерантность.

Эти характеристики зависят от среды, в которой обитают организмы. Если она

стабильна по своим

свой-ам, в ней больше шансов на выживание организмов.

3) Правило взаимодействия факторов. Одни факторы могут усиливать или

смягчать силу действия других факторов.

4) Правило лимитирующих факторов. Фактор, находящийся в недостатке или

избытке отрицательно влияет на организмы и ограничивает возможность прояв. силы

действия других факторов. 5)Фотопериодизм. Под фотопериодизмом

понимают реакцию организма на длину дня. Реакция на изменение света.

6) Адаптация к ритмичности природных явлений. Адаптация к суточной и

сезонной ритмике, приливно-отливным явлениям, ритмам солнечной активности,

лунным фазам и др. явлениям, повторяющимся со строгой периодичность.

Эк. валентность (пластичность) — способность орг. адаптироваться к отд. факторам окр. среды.

Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.

Экологические факторы и их классификация. Все организмы потенциально способны к неограниченному размножению и расселению: даже виды, ведущие прикрепленный образ жизни, имеют хотя бы одну фазу развития, на которой способны к активному или пассивному распространения. Но вместе с тем видовой состав организмов, обитающих в различных климатических зонах, не смешивается: для каждой из них присущ определенный набор видов животных, растений, грибов. Это объясняется ограничением чрезмерного размножения и расселения организмов определенными географическими преградами (моря, горные хребты, пустыни и др.), климатическими факторами (температура, влажность и др.)., А также взаимосвязями между отдельными видами.

В зависимости от природы и особенностей действия экологические факторы разделяют на абиотические, биотические и антропогенные (антропичних).

Абиотические факторы – это компоненты и свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на отдельные организмы и их группировки (температура, освещенность, влажность, газовый состав воздуха, давление, солевой состав воды и др.).

Биотические факторы – это различные формы взаимодействий между особями в популяциях и между популяциями в группировках. Такие взаимодействия могут быть антагонистическими (конкуренция, паразитизм, хищничество и др.), взаимовыгодными (мутуализм) или нейтральными. Каждый из организмов постоянно взаимодействует с особями своего (внутривидовые связи) и др. (межвидовые связи) видов.

К отдельной группе экологических факторов относятся различные формы хозяйственной деятельности человека, изменяющие состояние среды обитания различных видов живых существ, включая и самого человека (антропогенные факторы). За относительно короткий период существования человека как биологического вида, ее деятельность коренным образом изменила облик нашей планеты и ежегодно это влияние на природу возрастает. Интенсивность действия некоторых экологических факторов может оставаться относительно стабильной на протяжении длительных исторических периодов развития биосферы (например, солнечное излучение, сила тяжести, солевой состав морской воды, газовый состав атмосферы и т.д.). Большинство из них имеет переменную интенсивность (температура, влажность и т.д.). Степень изменчивости каждого из экологических факторов зависит от особенностей среды обитания организмов. Например, температура на поверхности почвы может варьировать в значительных пределах в зависимости от времени года или суток, погоды и т.д., тогда как в водоемах на глубинах свыше нескольких метрах перепады температуры почти отсутствуют.

Изменения экологических факторов могут быть:

– Периодическими, в зависимости от времени суток, времени года, положение Луны относительно Земли и т.п.;

– Непериодическими, например, извержения вулканов, землетрясения, ураганы и др..;

– Направленными течение значительных исторических промежутков времени, например, изменения климата Земли, связанные с перераспределением соотношения площадей суши и Мирового океана.

Каждый из живых организмов постоянно приспосабливается ко всему комплексу экологических факторов, то есть к среде обитания, регулируя процессы жизнедеятельности в соответствии с изменениями этих факторов. Среда обитания – это совокупность условий, в которых живут определенные особи, популяции, группировка организмов.

Закономерности влияния экологического факторов на живые организмы. Несмотря на то, что экологические факторы очень разнообразны и различны по природе, отмечают некоторые закономерности их влияния на живые организмы, а также реакций организмов на действие этих факторов. Приспособления организмов к условиям среды обитания называются адаптациями. Они производятся на всех уровнях организации живой материи: от молекулярного до биогеоценотичного. Адаптации непостоянны, поскольку изменяются в процессе исторического развития отдельных видов в зависимости от изменений интенсивности действия экологических факторов. Каждый вид организмов приспособлен к определенным условиям существования особым образом: не существует двух близких видов, сходных посвоим адаптациями (правило экологической индивидуальности). Так, крот (ряд Насекомоядные) и слепыш (ряд Грызуны) адаптированы к существованию в почве. Но крот роет ходы с помощью передних конечностей, а слепыш – резцов, выбрасывая наружу грунт головой.

Хорошая приспособленность организмов к определенному фактору не означает такого же адаптированности к другим (правило относительной независимости адаптации). Например, лишайники, которые могут поселяться на субстратах, бедных на органику (например, скальных породах) и выдерживать засушливые периоды, очень чувствительны к загрязнению воздуха.

Существует и закон оптимума: каждый фактор положительно влияет на организм лишь в определенных пределах. Благоприятная для организмов определенного вида интенсивность воздействия экологического фактора называется зоны оптимума. Чем больше интенсивность действия определенного экологического фактора отклоняться отоптимальной в ту или другую сторону, тем больше будет выражена его угнетающее действие на организмы (зона пессимума). Значение интенсивности воздействия экологического фактора, по которым существование организмов становится невозможным, называют верхней и нижней границей выносливости (критические точки максимума и минимума). Расстояние между границами выносливости определяет экологическую валентность определенного вида относительно того или иного фактора. Следовательно, экологическая валентность – это диапазон интенсивности воздействия экологического фактора, в котором возможно существование определенного вида.

Широкую экологическую валентность особей определенного вида относительно конкретного экологического фактора обозначают префиксом «евры-». Так, песцы относятся к евритермних животных, поскольку выдерживают значительные колебания температуры (в пределах 80ьС). Некоторые беспозвоночные (губки, кильчакив, иглокожие) относятся к еврибатних организмов, потому поселяются от прибрежной зоны до больших глубин, выдерживая значительные колебания давления. Виды, которые могут жить в широком диапазоне колебаний различных экологических факторов, называют еврибионтнимы Узкая экологическая валентность, то есть неспособность выдерживать значительные изменения определенного экологического фактора, обозначают приставкой «стено-» (например, стенотермные, стенобатни, стенобионтных т.д.).

Оптимум и пределы выносливости организма относительно определенного фактора зависят от интенсивности действия других. Например, в сухую безветренную погоду легче выдерживать низкие температуры. Итак, оптимум и пределы выносливости организмов в отношении любого фактора среды могут сдвигаться в определенную сторону в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют другие факторы (явление взаимодействия экологических факторов).

Но взаемокомпенсация жизненно важных экологических факторов имеет определенные границы и ни один не может быть заменен другими: если интенсивность действия хотя бы одного фактора выходит за пределы выносливости, существование вида становится невозможным, несмотря на оптимальную интенсивность действия других. Так, недостаток влаги тормозить процесс фотосинтеза даже при оптимальной освещенности и концентрации CO2 в атмосфере.

Фактор, интенсивность действия которого выходит за пределы выносливости, называется ограничительным. Ограничивающие факторы определяют территорию расселения вида (ареал). Например, распространение многих видов животных на север сдерживается нехваткой тепла и света, на юг – дефицитом влаги подобное.

Таким образом, присутствие и процветания определенного вида в данной среде обитания обусловлено его взаимодействием с целым комплексом экологических факторов. Недостаточная или чрезмерная интенсивность действия любого из них невозможным процветание и само существование отдельных видов.

Экологические факторы – это любые компоненты окружающей среды, влияющие на живые организмы и их группировки; их делят на абиотические (составляющие неживой природы), биотические (различные формы взаимодействия между организмами) и антропогенные (различные формы хозяйственной деятельности человека).

Приспособления организмов к условиям окружающей среды называют адаптациями.

Любой экологический фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы (закон оптимума). Границы интенсивности действия фактора, по которым существование организмов становится невозможным, называют верхней и нижней границей выносливости.

Оптимум и пределы выносливости организмов по отношению любой яко-го фактора среды могут варьироваться в определенную сторону в зависимости от того, с какой интенсивностью и в каком сочетании действуют другие экологические факторы (явление взаимодействия экологических факторов). Но их взаимная компенсация ограничена: ни один жизненно необходимый фактор не может быть заменен другими. Экологический фактор, который выходит за пределы выносливости, называется ограничительного, он определяет ареал определенного вида.

кологическая пластичность организмов

Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) – степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность.

Виды, способные существовать при небольших отклонениях фактора от оптимума, называются узкоспециализированными, а виды, выдерживающие значительные изменения фактора – широкоприспособленными.

Экологическая пластичность может рассматриваться как по отношению к отдельному фактору, так и по отношению к комплексу экологических факторов. Способность видов переносить значительные изменения определенных факторов оозначается соответствующим термином с приставкой “эври”:

– эвритермные (пластичны к температуре)

– эвриголинные (соленость воды)

– эврифотные (пластичны к свету)

– эвригигрические (пластичны к влажности)

– эвриойкные (пластичны к месту обитания)

– эврифагные (пластичны к пище).

Виды, приспособленные к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются термином с приставкой “стено”. Эти приставки используются, чтобы выразить относительную степень толерантности (например, у стенотермного вида экологический температурный оптимум и пессимум сближены).

Виды, обладающие широкой экологической пластичностью по отношению к комплексу экологических факторов – эврибионты; виды с малой индивидуальной приспособляемостью – стенобионты. Эврибионтность и истенобионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Если эврибионты долгое время развиваются в хороших условиях, то они могут утрачивать экологическую пластичность и вырабатывать черты стенобионтов. Виды, существующие при значительных колебаниях фактора, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтами.

Например, в водной среде больше стенобионтов, так как она по своим свойствам относительно стабильна и амплитуды колебания отдельных факторов малы. В более динамичной воздушно-наземной среде преобладают эврибионты. У теплокровных животных экологическая валентность шире, чем у хладнокровных. Молодые и старые организмы, как правило, требуют более однородных условий среды.

Эврибионты широко распространены, а стенобионтность суживает ареалы; однако в некоторых случаях благодаря высокой специализированности стенобионтам принадлежат обширные территории. Например, рыбоядная птица скопа является типичным стенофагом, но по отношению к другим факторам среды – эврибионтом. В поисках необходимой пищи птица способна преодолевать в полете большие расстояния, поэтому занимает значительный ареал.

Пласти́чность — способность организма существовать в определённом диапазоне значений экологического фактора. Пластичность определяется нормой реакции.

По степени пластичности по отношению к отдельным факторам все виды подразделяются на три группы:

Стенотопы — виды, способные существовать в узком диапазоне значений экологического фактора. Например, большинство растений влажных экваториальных лесов.

Эвритопы — широкопластичные виды, способные осваивать различные местообитания, например, все виды-космополиты.

Мезотопы занимают промежуточное положение между стенотопами и эвритопами.

Следует помнить, что вид может быть, например, стенотопом по одному фактору и эвритопом — по другому и наоборот. Например, человек является эвритопом по отношению к температуре воздуха, но стенотопом по содержанию кислорода в нём.

Экологические факторы окружающей среды – схема, виды, примеры и адаптация организмов

1. Классификация экологических факторов
2. Абиотические факторы (влияние неживой природы)
3. Биотические факторы (влияние живой природы)
4. Антропогенные факторы (влияние человека)
5. Адаптация живых организмов к окружающей среде

Экологические факторы — совокупность всех признаков среды (температура, влажность, свет, давление воздуха, свойства почвы, состав воздуха, рельеф, живые организмы и др.), оказывающих воздействие на организм или экологическую систему в целом. Не все факторы одинаковые по своему значению, влияние некоторых из них является незначительным.

Классификация экологических факторов

Все известные экологические признаки среды в зависимости от их происхождения и характера влияния делят на три основные группы:

К абиотическим относятся факторы неорганической и неживой природы, к биотическим — воздействие живой природы (в том числе и человека), к антропогенным — влияние человека на природу как умышленное, так и неосознанное или неконтролируемое. Это разделение является условным, поскольку каждый фактор существует и проявляет себя как результат общего воздействия среды.

Давайте рассмотрим каждый вид экологических факторов среды более подробно.

Абиотические факторы (влияние неживой природы)

Неживая природа оказывает косвенное или прямое воздействие на всех живых существ. Значительные изменения условий окружающей среды (температура, свет, влажность, свойства почв, состав воздуха и т. п.) могут стать для живого организма критическими и даже привести к его гибели. К абиотическим факторам среды относятся:

• Климатические — осадки, температура, свет, атмосферное давление и другие;
• Орографические — особенности рельефа, высота над уровнем моря;
• Эдафические — состав почв, ее физические свойства, плодородие, кислотность (pH), минерализация и другие;
• Химические — газовый состав атмосферы и воды, содержание солей в воде, почвенный состав и другие химические свойства среды;
• Гидрографические — плотность воды, ее проточность, скорость течения, световой режим и другие;
• Пирогенные — воздействие пожаров, возникших по естественным причинам.

Биотические факторы (влияние живой природы)

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, выстраивая различные типы внутривидовых и межвидовых отношений. В зависимости от того, к какому царству относиться живой организм, классификация биотических факторов осуществляется следующим образом:

• Фитогенные — факторы влияния растений;
• Зоогенные — факторы воздействие животных;
• Микогенные — факторы влияние грибов;
• Микробиогенные — факторы воздействие микроорганизмов.

Антропогенные факторы (влияние человека)

Антропогенные факторы — изменения в природе, которые происходят в результате деятельности человека. Осваивая природу и адаптируя ее к своим потребностям, люди воздействуют на флору и фауну преобразовывая среду обитания. Влияние может быть косвенное, прямое или условное.

• Косвенное антропогенное воздействие— опосредствованное вмешательство человека в живую природу путем трансформации среды обитания (например, климатические изменения, нарушение физического или химического состава атмосферы, воды, почв и т.п.).
• Прямое антропогенное воздействие— проявляется непосредственным влиянием людей на основные компоненты экологической системы (вырубка лесов, охота на животных, сбор растений или грибов и т.п.).
• Условное антропогенное воздействие— влияния факторов живой и неживой природы, которые были нарушены в результате человеческой деятельности.

Адаптация живых организмов к окружающей среде

Чтобы выжить и размножаться, все живые существа должны приспосабливаться к условиям, предоставляемым им средой обитания. Окружающая среда организма включает в себя все, что на него воздействует, а также все, на что воздействует сам организм. Соответствие между живым организмом и окружающей средой в биологии называют адаптацией.

Растения и животные адаптировались к окружающей среде генетически и посредством физиологической, поведенческой или эволюционной гибкости, включая как инстинктивное поведение, так и обучение. Адаптация имеет много измерений в том смысле, что большинство организмов должны одновременно приспосабливаться к многочисленным различным факторам окружающей среды. Адаптация включает в себя совладание не только с физической абиотической средой (свет, темнота, температура, вода, ветер), но и со сложной биотической средой (другие организмы, такие как конкуренты, паразиты, хищники и т.п.). Противоречивые требования этих различных компонентов экосистемы часто требуют, чтобы организм находил компромисс в своих адаптациях для каждого из них.

Соответствие любому заданному измерению требует определенного количества энергии, которая затем больше не будет доступна для остальных адаптаций. Присутствие хищников, например, может потребовать от животного осторожности, что, в свою очередь, снизит его эффективность кормления и, следовательно, его конкурентоспособность.

Организмы могут сравнительно легко приспособиться к хорошо предсказуемой среде и справляться с ней, даже если она регулярно меняется, при условии, что изменения не слишком экстремальные. Адаптация к непредсказуемой среде обычно труднее; адаптация к чрезвычайно неустойчивой среде может даже оказаться невозможной. Многие организмы развили в стадии покоя, которые позволяют им пережить неблагоприятные периоды, как предсказуемые, так и непредсказуемые. Креветки в пустынях и однолетние растения повсюду являются хорошими примерами. Яйца морских креветок годами сохраняются в соленой корке сухих пустынных озер. Когда редкий пустынный дождь заполняет одно из этих озер, из яиц вылупляются креветки, быстро вырастают и откладывают много новых яиц. Некоторые семена растений, которым уже много десятилетий, все еще жизнеспособны и способны прорасти.

Небольшие изменения в физической среде иногда могут улучшить адаптации организма к окружающей среде, но большие изменения почти всегда негативны. Изменения в экосистеме, снижающие общую адаптацию, в совокупности называются «деградацией окружающей среды». Такие изменения вызывают направленный отбор, приводящий к приспособлению к новой среде, или адаптации. Изменения в биотической среде (например, охотничья эффективность хищника) обычно направлены и, как правило, снижают уровень адаптации.

Экологические факторы – классификация, примеры, закономерности

Классификация экологических факторов среды. Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы: абиотических факторов (диаграмма выживания, выносливость, устойчивость); биотических факторов (нейтрализм, аменсализм, комменсализм, конкуренция, мутуализм). Обобщенный закон Либиха и закон толерантности Шелфорда. Экологическая ниша.

Каждый организм находится в прямых или косвенных отношениях с различными природными явлениями. Окружающая среда слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, вносимых деятельностью человека. Одни элементы могут быть необходимы организму, другие полностью или почти безразличны, а третьи оказывать вредное воздействие. Для описания взаимодействия живого со своим окружением необходимо ввести понятие об экологическом факторе.

Экологические факторы – это такие элементы или условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их развития. Живые организмы реагируют на них приспособительными реакциями. Один и тот же фактор у различных организмов может вызывать различные реакции. Классификаций экологических факторов существует много в зависимости от критерия. В большинстве случаев классификации факторов построены на принципе антиномий. Обычно выделяют следующие факторы: биотические– абиотические, внутренние – внешние, прямо действующие – косвенно действующие, космические – земные, элементарные – комплексные, природные – антропогенные и т. д. Например, внешние факторы: солнечная радиация, атмосферное давление, температура и т. д.; внутренние факторы (связанные со свойствами самой экосистемы): плотность и структура популяций, численность, пища и её доступность. Можно оценить значимость факторов и выделить главные и второстепенные. Главные (или условия существования) – те факторы, без которых жизнь и развитие организма невозможно – воздух, вода, пища, свет. Другие, действие которых необязательно постоянно, но влияющие на различные проявления жизнедеятельности организмов, называют второстепенными или факторами воздействия. Наиболее часто факторы разделяют по природе и характеру действия.

1) На абиотические факторы – факторы неорганической (неживой) природы. К ним относят:

– климатические (температура, давление, влажность, освещённость, скорость ветра);

– химические (состав воды, воздуха, почвы);

– эдафические или почвенные (механический состав, плотность, воздухопроницаемость);

– орографические (рельеф местности, высота над уровнем моря).

2) Биотические факторы – прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Живые существа являются по отношению к другим организмам хищниками или сами служат источником пищи. Они также могут быть средой обитания, оказывать химическое или механическое воздействие. Факторы живой природы в свою очередь подразделяют:

– на фитогенные (воздействия со стороны растений);

– зоогенные (воздействия со стороны животных);

– микробиогенные (со стороны вирусов, бактерий и простейших).

Взаимоотношения между живыми организмами сложнее абиотических воздействий и труднее поддаются прямому измерению.

Особую группу составляют антропогенные факторы , порождённые деятельностью человека, обусловленные расширением и наступлением техносферы. Антропогенное воздействие можно свести:

– к хозяйственному изъятию природных ресурсов и нарушению естественных ландшафтов (вырубка лесов, осушение болот, промысел растений, рыб, зверей и птиц и т. п.);

– загрязнению природной среды отходами производства и потребления.

Приведённая классификация является достаточно условной, поскольку границы между абиотическими, биотическими и антропогенными факторами не всегда чётки. Некоторые абиотические факторы имеют биогенное или техногенное происхождение (например, состав воздуха или воды, радиоволны), а антропогенные факторы могут иметь биотический и абиотический характер.

Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы

Действие абиотических факторов

Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род только в определенных условиях. Существуют верхние и нижние пределы температуры, освещённости, атмосферного давления для нормального существования растений, животного и человека, а также их оптимальные значения. Можно построить график зависимости биологической активности (для отдельного организма это может быть скорость роста и развития, активность; для популяции – выживаемость, численность) от количественных значений какого-либо фактора. Такой график имеет куполообразный вид и называется диаграммой выживания или существования.

Вершина диаграммы совпадает с точкой биологического оптимума, т.е. наиболее благоприятного для организмов данного вида значения фактора среды. При оптимальных значениях фактора организмы активно питаются, развиваются, растут, размножаются. Диаграммы существования, как правило, несимметричны и неодинаковы для популяции и для отдельной особи этой популяции. Их параметры могут быть установлены экспериментально. За пределами оптимума располагаются области, в которых жизнедеятельность не нарушается, но уже требует напряжения функций. Это зоны адаптации. Вместе с зоной оптимума они образуют область биологической нормы (зону нормальной жизнедеятельности). За ее пределами наступает угнетение жизнедеятельности. Чем больше отклоняется значение фактора от оптимального значения, тем менее благоприятно это для организмов. При приближении к критическим значениям возрастает вероятность нарушения отдельных функций и жизнедеятельности в целом. Критическими называются такие значения фактора, при которых возникающие нарушения обратимы, когда еще сохраняется способность к самовосстановлению после прекращения негативного воздействия. За этими пределами находятся условия неминуемой гибели организма.

Данные зависимости используются при разработке нормативов экологической безопасности: определения предельно допустимых концентраций действующих веществ (ПДК), предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ). Для этого изучают переносимость вредных воздействий живыми организмами и устанавливают различные дозы воздействия: минимальные, пороговые, средние летальные (погибает 50 % тестируемых объектов) и абсолютные смертельные. Специализированными тест-объектами могут быть штаммы микроорганизмов, растения и животные. Эти граничные величины составляют основу экологического нормирования.

Разные организмы по-разному реагируют на изменение абиотических факторов. Одни организмы при отклонении значений фактора от точки оптимума сразу же изменяют и проявления жизнедеятельности. Они как бы покорно подчиняются ухудшению внешних условий. Так, с понижением температуры среды понижается температура деревьев и замедляется в них обмен веществ. Однако, если благоприятные условия возвратятся, то экологическая потенция восстановится. Это пассивный тип приспособления. Такие организмы называют выносливыми или толерантными. Другое их название – пойкилобионты (от греч. р oikilos – изменчивый, меняющийся) – пассивно изменяющий свое состояние, свой функции, поддаваясь изменениям в среде. К ним относятся растения и животные, пассивно переносящие охлаждение, замерзание, голод и т. п. Крайние проявления такой способности связаны со специальными приспособлениями: глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных и полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов (у спор, семян и многих низших животных). Переход в это крайнее состояние исключает дальнейшее подчинение среде и расширяет возможность выживания организма в самых неблагоприятных условиях. Большинство организмов биосферы – пойкилобионты [2].

Во многих случаях в определенном диапазоне изменений фактора среды нет подчинения им функций организма: включаются механизмы защиты от неблагоприятных воздействий, сопротивления им или их активного избегания. Такие организмы обладают большей или меньшей устойчивостью или резистентностью (от лат. resistere – сопротивляться) организма по отношению к отклонению от оптимума. Это активный путь приспособления. Такие организмы называются гомойобионтами, т. е. способными поддерживать гомеостаз – постоянство своих свойств, функций при изменении условий среды. Например, постоянство температуры тела у млекопитающих и птиц при значительном изменении температуры среды, или постоянство солевого состава при больших колебаниях водно-солевого снабжения организма. Это примеры высокой физиологической устойчивости, иллюстрирующие действие принципа гомеостаза на уровне организма.

Рис. 3. Диаграммы выживания для разных экологических форм организмов:

1 – толерантные организмы ;

2 – резистентные организмы

Выносливость и устойчивость не альтернативны во многих случаях. Они могут встречаться у всех организмов в том или ином состоянии, дополняя друг друга. Одно и тоже растение или животное может быть выносливо к одному фактору и устойчиво по отношению к другому. Или, исчерпав ресурс устойчивости, организм оказывается мало выносливым.

Когда факторы среды отклоняются от оптимальных значений, у многих организмов наблюдается опережающее реагирование – избегание неблагоприятных воздействий и активный поиск других более благоприятных условий и местообитаний – гомеостатическое поведение: миграции, перелеты птиц, создание и использование убежищ. Если не удается избежать неблагоприятных воздействий, то сопротивление им достигается с помощью физиологической регуляции: при низкой температуре у птиц и млекопитающих благодаря уменьшению периферического кровотока и вздыбливанию перьев и шерсти возрастает теплоизоляция тела. Одновременно усиливается обмен веществ в мышцах и во внутренних органах, чем достигается увеличение теплообразования и поддержание постоянной температуры тела.

Физиологическое регулирование может оказаться недостаточным для противостояния неблагоприятным условиям среды. Длительное напряжение физиологических функций приводит к истощению ресурсов организма и может иметь отрицательные последствия. Поэтому, когда отклонения условий среды от биологического оптимума стойкие, происходят изменения физиологической регуляции. Они уменьшают напряжение организма. Подобные изменения носят название физиологической адаптации или акклиматизации. Акклиматизации растений, животных и человека имеют большое экологическое значение. Они связаны с сезонными перепадами температуры, влажности и т. п. Например, утепление покровов пуха, пера, меха осенью у млекопитающих и птиц, накопление подкожного жира. В тканях происходят различные биохимические изменения, направленные на экономное расходование энергии. Новые физиологические качества, приобретаемые во время акклиматизации, утрачиваются при возвращении в оптимальные условия. Эти качества не передаются по наследству.

Совместное действие абиотических факторов

В естественных условиях на живые организмы всегда действует не один, а сложный комплекс факторов. Для существования организма необходимо оптимальное сочетание ряда факторов. Никогда не бывает, чтобы все они были представлены своими оптимальными значениями. Поэтому экологический оптимум сочетания факторов отличается от оптимума какого-нибудь одного фактора. В природных экосистемах действует неограниченное число факторов, но можно выделить всегда конечное число факторов, от которых зависит жизнь организма. Совместное действие этих факторов может быть разным. Оно может быть синергическим, когда различные воздействия как бы усиливают друг друга и производят больший эффект, чем сумма раздельных влияний. Или факторы могут взаимно ослаблять действие друг друга. Почти всегда можно выделить фактор, который сильнее других влияет на состояние организма. Дефицит какого-нибудь одного важного ресурса (света, воды, тепла или пищи) ограничивает жизнедеятельность даже тогда, когда все остальные условия оптимальны. Такие факторы называют ограничивающими или лимитирующими.

В 1840 году немецкий химик Юстус Либих заинтересовался влиянием питательных веществ почвы, таких как калий, азот и фосфор, на урожайность растений. Он установил зависимость, что величина урожая определяется количеством того элемента в почве, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего. В качестве пояснения Либих рисовал бочку с отверстиями.

Грани бочки можно рассматривать как экологические факторы, а отверстия в них – значения экологических факторов. Уровень воды в бочке символизирует выносливость организма. Если в такую бочку наливать воду, то вода нальется только до первой дырки. Компонент, значение которого минимально (соответствует на рисунке первой дырке), и будет определять выносливость организма.

Например, магний является центральным комплексообразующим ионом хлорофилла, если нет магния, то не образуется хлорофилл.

Либих сформулировал закон минимума еще до возникновения экологии. Закон этот эмпирический и его дополняют. Либих распространял его на вещества, затем стали учитывать температуру, влажность, освещенность. Поэтому он прибрел обобщенную формулировку: выносливость организма определяется слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Позднее было замечено, что лимитирующим образом на организм может действовать не только минимальное, но и максимальное значение фактора: высокая температура, высокая щелочность и т. п. Это наблюдение легло в основу закона толерантности (выносливости), сформулированного американским учёным Шелфордом в 1913 году: лимитирующим может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости организма к данному фактору.

Закон толерантности очень близок к закону лимитирующих факторов, опубликован позднее, но более известен. Иллюстрировать данный закон можно, наливая воду из ведра в стакан: большой поток воды переворачивает стакан, аналогично при избытке какого-либо экологического фактора происходит отравление организма по этому фактору

Современный эколог Одум внёс дополнения в сформулированные принципы [7].

1. Организм может иметь широкий интервал к одному фактору и узкий к другому.

2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем экологическим факторам наиболее широко распространены.

3. Если условия по одному фактору не оптимальны, то диапазон в отношении других факторов может снизиться (при уменьшении азота в почве снижается устойчивость злаков к засухе).

Закон Либиха, сформулированный в агрохимии, еще раз показал, откуда берет законы экология. Она берет их из других наук, но в обобщённой форме.

Выявление ограничивающих факторов имеет огромное практическое значение, в первую очередь для выращивания сельскохозяйственных культур. Внесение необходимых удобрений, мелиорация и прочие мероприятия позволяют повысить плодородие почв и урожайность.

Вопрос №2: Экологические факторы. Классификация факторов среды. Закономерности действия факторов.

Экологический фактор — условие среды обитания, оказывающее воздействие на организм. Среда включает в себя все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях.

Большинство экологических факторов — температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьируется на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. д.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.

Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.
Классификация экологических факторов

Принято выделять биотические, антропогенные и абиотические экологические факторы.

Биотические факторы — всё множество факторов среды, связанных с деятельностью живых организмов. К ним относятся фитогенные (растения), зоогенные (животные), микробиогенные (микроорганизмы) факторы.

Антропогенные факторы — всё множество факторов, связанных с деятельностью человека. К ним относятся физические (использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации и др.), химические (использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта; курение, употребление алкоголя и наркотиков, чрезмерное использование лекарственных средств[источник не указан 135 дней]), биологические (продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания), социальные (связанные с отношениями людей и жизнью в обществе) факторы.

Абиотические факторы — всё множество факторов, связанных с процессами в неживой природе. К ним относятся климатические (температурный режим, влажность, давление), эдафогенные (механический состав, воздухопроницаемость, плотность почвы), орографические (рельеф, высота над уровнем моря), химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность), физические (шум, магнитные поля, теплопроводность, радиоактивность, космическое излучение)
Часто встречающаяся классификация экологических факторов (факторов среды)

По характеру воздействия

§ Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ

§ Косвенно действующие — влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.)

]По происхождению

§ Абиотические — факторы неживой природы:

§ климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха

§ эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы

§ орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона

§ химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность

§ физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения

§ Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:

§ фитогенные — влияние растений

§ микогенные — влияние грибов

§ зоогенные — влияние животных

§ микробиогенные — влияние микроорганизмов

§ физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации

§ химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта

§ биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания

§ социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе

По расходованию

§ Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO₂, O₂, свет)

§ Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы)

По направленности

§ Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы

§ Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом

§ Осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года)

§ закон относительности действия экологического фактора — направление и интенсивность действия экологического фактора зависят от того, в каких количествах он берется и в сочетании с какими другими факторами действует. Не бывает абсолютно полезных или вредных экологических факторов: все дело в количестве. Например, если температура окружающей среды слишком низкая или слишком высокая, т.е. выходит за пределы выносливости живых организмов, это для них плохо. Благоприятными являются только оптимальные значения. При этом экологические факторы нельзя рассматривать в отрыве друг от друга. Например, если организм испытывает дефицит воды, то ему труднее переносить высокую температуру;

§ закон относительной заменяемости и абсолютной незаменимости экологических факторов — абсолютное отсутствие какого-либо из обязательных условий жизни заменить другими экологическими факторами невозможно, но недостаток или избыток одних экологических факторов может быть возмещен действием других экологических факторов. Например, полное (абсолютное) отсутствие воды нельзя компенсировать другими экологическими факторами. Однако если другие экологические факторы находятся в оптимуме, то перенести недостаток воды легче, чем когда и другие факторы находятся в недостатке или избытке.

Вопрос №3: Экосистема. Биогеоценоз. Взаимодействия и взаимоотношения между организмами в экосистеме и между экосистемами. Антропобиоценоз. Основные экосистемы планеты.

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества — консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.

Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца, (тепла,химических связей) с эффективностью 0,1 — 1 %, редко 3 — 4,5 % от первоначального количества. Автотрофы представляют первый трофический уровень экосистемы. Последующие трофические уровни экосистемы формируются за счёт консументов (2-ой, 3-й, 4-й и последующие уровни) и замыкаются редуцентами, которые переводят неживое органическое вещество в минеральную форму (абиотический компонент), которая может быть усвоена автотрофным элементом.

Экологические факторы — классификация, примеры, общие закономерности воздействия

Так как экологией называют науку о взаимодействии живых организмов с окружающей средой, то экологические факторы как раз изучают те явления, воздействующие на живые организмы в процессе этого взаимодействия. По результату такого общения мы можем отследить положительно или отрицательно сказывается взаимодействие на жизнедеятельность конкретного организма. И исходя из этого выявить пределы выносливости и лимитирующие факторы.

Разновидности экологических факторов

В зависимости от природы взаимодействия и влияния на организмы, экологические факторы можно разделить на:

• Биотические
• Абиотические
• Антропогенные

На рисунке 1 показана схема, на которой наглядно изображены все виды экологических факторов.

Рис. 1. Схема разновидностей экологических факторов

Каждая их этих групп имеет свои характеристики и закономерности. Рассмотрим каждую из них подробнее, чтобы увидеть определяющие показатели выживаемости и понять разницу между ними.

Абиотические факторы

Эта группа влияет на живые организмы прямо или косвенно, а также имеет разделение по физическому и химическому характеру воздействия. Общим является то, что абиотические факторы создаются посредством неживой природы.

К ним относятся следующие:

• климатические условия (освещенность, температура, давление);
• гидрология местности (водный режим);
• орография местности (особенности рельефа);
• геология местности (тектонические процессы);
• эдафический (почвенно-грунтовый состав);
• пирогенный (влияние огня).

Важно! Абиотические факторы изменчивы во времени.

Они делятся на постоянные, которые относительно постоянны во времени, и изменчивые, имеющие определенный период воздействия. К изменчивым относятся периодические, то есть регулярно меняющие свой характер, и непериодические, имеющие ярко выраженный характер проявления во времени.

Рис. 2. Абиотические факторы

Биотические факторы

В отличие от предыдущей группы факторов, здесь идет воздействие живых организмов друг на друга. Исходя из типа взаимодействия живых организмов между собой, выделяют следующие группы отношений:

• внутри одного вида;
• между двумя разными видами.

Также существует подразделение на виды по типу представителей:

• фитогенные (растения);
• зоогенные (животные);
• микогенные (грибы);
• микробиогенные (бактерии и вирусы).

По типу взаимодействия между живыми организмами существует следующее разделение отношений:

• протокооперация и мутуализм (отношения, выгодные обоим участникам отношений);
• комменсализм (сожительство, влияющее на одного положительно, на другого — нейтрально);
• паразитизм и хищничество (выгодно одному участнику и губительно для другого);
• аменсализм (выгодны для одного, для другого нейтральны);
• нейтрализм (нейтральны для обоих).

Также существует конкуренция двух видов: внутривидовая и межвидовая.

Эти связи характеризуются прямым и опосредованным влиянием.

Прямое заключается в трофических связях организмов, которые выражаются в пищевой цепочке. Примеры таких отношений: жертва и хищник, хозяин и паразит.

Важно! Такое явление служит одним из главных двигателей естественного отбора, а также отвечает за средства выживания.

Опосредованное — заключается в том, как животные и растения своей жизнедеятельностью создают условия для образования окружающей среды. То есть идет обратное влияние, меняющее среду обитания.

Рис. 3. Биотические факторы

Антропогенные факторы

Отдельной группой факторов, влияющих на живые существа, можно выделить влияние человека. Оно может быть как положительным, так и отрицательным. Особенно актуальна данная тема в наши дни, когда вмешательство человека достигло максимального уровня, и значение этих действий весьма противоречивы.

Рассмотрим подробнее разные проявления деятельности людей и их влияние на живые организмы и окружающую среду в целом.

Так как человек живое существо, то он, в первую очередь, влияет на окружающую среду процессами жизнедеятельности (потребление кислорода, пищи и прочее). Однако более значительные масштабы носит хозяйственный вид деятельности, который причиняет серьезный ущерб состоянию окружающей среды нашей планеты.

Что же относится к техногенным факторам, которые прямым или косвенным образом влияют на живые организмы? Сельскохозяйственная и градообразующая деятельность, промышленное производство, транспортные перевозки имеют негативные побочные эффекты своей деятельности. К ним относятся: вырубка лесов, загрязнение воздуха и воды, шумовое загрязнение, истребление видов животных и растений, изменение климата.

Со временем люди стали задумываться над своими действиями, видя глобальный характер разрушающих действий, и в соответствии с этим принимать меры. Так начали создаваться природоохранные организации и специальные законы, ограничивающие деятельность человека, стали высаживаться растения, орошаться земли, на предприятиях и в транспорте внедряются экологически безопасные технологии и топливо.

Таким образом человек устраняет последствия своих собственных нерациональных действий.

Рис. 4. Антропогенные факторы

Лимитирующие факторы

На основании вышеперечисленных факторов можно сделать вывод о том, что пределы выносливости к разным условиям у разных живых организмов различны.

Можно сказать, что лимитирующие факторы включают в себя совокупность абиогенных, биогенных и антропогенных, выставляя границы, определяющие возможности существования определенного существа в определенных условиях среды.

Важно! Возможность существования в пределах выносливости говорит об адаптированности к конкретным условиям живого организма.

Исходя из того, что ограничивающие факторы включают в себя все остальные, несложно догадаться, что влияние на организм идет в комплексе, а не раздельно.

Важно! Один показатель не может заменять другой, так как они обладают совершенно разными свойствами и характеристиками. Но все вместе они создают определенную систему, характеризующую возможности того или иного организма.

Однако факторы бывают разными по важности. Изменение одного будет заметно сразу, а другого — только через какой-то промежуток времени или при определенных условиях. Но между собой они все прямо или косвенно взаимосвязаны. Поэтому изменение одного приведет к изменениям другого через какое-то время.

Рис. 5. Лимитирующие факторы

Подведем итоги

Для живых организмов необходимы определенные условия, при которых их существование будет комфортным и в принципе возможным. У каждого живого существа эти условия и, соответственно, факторы, влияющие на жизнедеятельность, могут быть совершенно разными. Для одного организма данные факторы будут благоприятными и располагающими к активной жизнедеятельности, однако, для другого эти же условия будут губительны и неприемлемы.

В данной статье мы кратко рассмотрели, какие бывают экологические факторы по происхождению, как они влияют на жизнь живых существ и насколько они изменчивы. Закрепить полученные знания еще лучше вы сможете, если заполните небольшой тест по теме экологических факторов и посмотрите видео.

Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов

ЛЕКЦИЯ №2 (4 часа

Аутэкология (экология организмов)

1. Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов.

2. Общие закономерности действия экологического фактора на организм. Основные законы аутэкологии.

3. Экологическая характеристика организмов.

4. Стратегия жизни организмов.

Аутэкология (греч. αὐτός – «сам») – 1) раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой; 2) раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы, популяции и виды (растений, животных, грибов, бактерий).

Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов

Экологический фактор – компонент окружающей среды, влияющий на состояние и свойства организма, популяции, природного сообщества и вызывающий приспособительные реакции (адаптации) к нему.

Различают три группы экологических факторов:

абиотические (факторы неорганической или неживой природы). В свою очередь они подразделяются на:

Ø климатические (свет, температура воды и почвы, влажность воздуха и почвы, ветер и т.п.);

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

Ø орографические, или топографические (условия рельефа местности, экспозиция, крутизна склона и т.п.):

Ø геологические (землетрясения, смещение дна морей и океанов, извержение вулканов и т.п.) и другие.

Примерами реакций живых организмов на определенные абиотические факторы могут быть так называемые экологические правила:

Правило Бергмана: в пределах вида теплокровные животные с более крупными размерами встречаются в более холодных областях.

Частным случаем из этого правила является правило Аллена: выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши) тем короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат.

Правило Уоллеса: по мере продвижения с севера на юг наблюдается увеличение видового разнообразия сообществ организмов.

Правило Глогера: виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще черную или темно-коричневую), чем обитатели теплых и сухих областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла.

Правило Шелфорда-Парка: на организмы, обитающие в умеренных областях, стимулирующее действие оказывают изменения температуры среды.

Биотические факторы – разнообразные формы влияния на организм со стороны окружающих их существ.

Биотические факторы делятся на:

· фитогенные (обусловленные растениями)

· зоогенные (обусловленные животными).

Классификация биотических взаимодействий:

Взаимополезные (+ +)

Симбиоз – сожительство двух организмов разных видов, при котором организмы приносят друг другу пользу. По степени партнерства симбиоз бывает:

Комменсализм– один организм питается за счет другого, не нанося ему вреда. Рак – актиния. Актиния прикрепляется к раковине, защищая его от врагов, и питается остатками пищи.

Рис. Рак-отшельник и актиния

Мутуализм – оба организма получают пользу, при этом они не могут существовать друг без друга. Лишайник – гриб + водоросль. Гриб защищает водоросль, а водоросль кормит его. В естественных условиях один вид не приведёт к уничтожению другого вида.

Рис. Кустистый лишайник, схема строения лишайника

Взаимовредные(- –)

Конкуренция – это использование ресурсов (пищи, воды, света, пространства) одним организмом, который тем самым уменьшает доступность этого ресурса для другого организма.

Если численность популяции невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии. При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции.

Межвидовая конкуренция – взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости.

■ прямая – это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающейся в прямых столкновениях. При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и т.д.).

■ косвенная – между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии. Тот вид, который обосновался первым, исключает другой тип. Быстро растущие травы с глубокими корнями снижали содержание влаги в почве до уровня непригодного для кустарников. А высокой кустарник затенял травы, не давая им произрастать из-за нехватки света.

ПОЛЕЗНОВРЕДНЫЕ (+ – )

Паразитизм – один организм (паразит) живёт за счёт питания тканями или соками другого организма (хозяина), тесно связан в своём жизненном цикле. Паразитов различают по месту обитания:

• находятся на поверхности хозяина (блохи, вши, клещи – животные; тля, мучнистая роса – растения). У паразита имеются специальные приспособления (крючки, присоски и т.п.)

• внутри хозяина (вирусы, бактерии, примитивные грибы – растения; глисты – животные). Высокая плодовитость. Не приводят к гибели хозяина, но угнетают процессы жизнедеятельности.

Хищничество – поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником). Хищники могут поедать травоядных животных, и также слабых хищников. Хищники обладают широким спектром питания, легко переключаются с одной добычи на другую более доступную. Хищники часто нападают на слабые жертвы. Норка уничтожает больных и старых ондатр, а на взрослых особей не нападает. Поддерживается экологическое равновесие между популяциями жертва-хищник.

Выделяют следующую функциональную классификацию хищников:

– истинные хищники, убивающие свою жертву сразу после нападения на нее и в большинстве случаев поедающие жертву целиком. Это львы, орлы, божьи коровки, киты и многие другие;

Рис. Фото льва на охоте

– хищники с пастбищным типом питания. Это крупные травоядные млекопитающие – зебры, антилопы, козы, овцы, крупный рогатый скот;

Рис. Фото сайгака

– паразиты – хищники, также поедающие только часть жертвы, но нападающие в течение жизни только на одну особь или на очень малое их количество. Это различные ленточные черви, вирусы, ржавчинные грибы, тли;

Рис. Ленточные черви

– паразитоиды – насекомые, откладывающие яйца либо в тело других насекомых (на ранних стадиях развития последних), либо на его поверхность. Личинки паразитоидов, вылупившиеся из яиц, развиваются внутри или на теле хозяина, который обычно не достиг взрослого состояния. Паразитоид вызывает неизбежную гибель хозяина, так как по мере своего развития личинка паразитоида целиком съедает его.

Рис. Личинки наездника Cotesia congregata окуклились на выеденной ими изнутри гусенице бабочкиCeratomia catalpae. Фото с сайта www.marietta.edu

ПОЛЕЗНОНЕЙТРАЛЬНЫЕ (+ 0)

Комменсализм – взаимоотношения видов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому. При комменсализме выделяют нахлебничество, сотрапезничество, квартирантство.

Нахлебничество – потребление остатков пищи хозяина, например взаимоотношения акул с рыбами-прилипалами.

Рис. Рыбы – прилипалы на теле черепахи и акулы

Сотрапезничество– потребление разных веществ или частей их одного и того же ресурса. Например, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

Квартирантство – использование одними видами других (их тел или их жилищ) в качестве убежища или жилища. Например, пресноводные рыбы горчаки откладывают икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков (перловиц или беззубок). Развивающиеся икринки надежно защищены раковиной моллюска, но они безразличны для хозяина и не питаются за его счет.

Рис. Горчак (нерест)

Примером синойкии(квартирантства) служат «сообитатели» нор грызунов, использующие благоприятный для них микроклимат и питающиеся остатками пищи хозяев, их экскрементами, шерстью и так далее. В норах большой песчанки зарегистрировано 212 видов «сожителей», среди них: млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии, моллюски, насекомые, клещи, черви и др.

Рис..Фото большой песчанки возле норы

Аменсализм (–, 0)

Тип межвидовых взаимоотношений, при котором в совместной среде один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия. Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево не влияют.

Рис. Фото «Лес осенью»

Нейтрализм(0, 0)

Оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.

(сойка – рыжий муравей, заяц – дождевой червь)

Следует иметь ввиду, что биотические отношения являются одним из важнейших механизмов формирования видового состава сообществ, пространственного распределения видов, регуляции их численности, имеют значение для процесса эволюции.

3. Антропогенные факторы отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. К таким факторам относятся все формы деятельности человека и человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе человека, и в свою очередь оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Влияние антропогенных факторов в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья, выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одни виды и уничтожает другие. Эти воздействия (сознательные) часто носят отрицательный характер, например необдуманное расселение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.

К случайным относятся воздействия, которые происходят в природе под влиянием деятельности человека, но не были заранее предусмотрены и запланированы им: распространение вредителей, паразитов, случайный завоз различных организмов с грузом, непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями в природе, например осушением болот, постройкой плотин, распашкой целины и др.

ЕГЭ для VIP

Подготовке к ЕГЭ

• Математика
• Физика
• Русский
• История
• Общество
• География
• Биология
• Химия
• Информатика
• Литература
• Английский

Экология особей

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 8. Экология и учение о биосфере. Глава 8.1. Экология особей.

8.1. Экология особей

8.1.1. Среды обитания

Среда обитания (жизни) — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определённое воздействие.

На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания (табл. 8.1):

• водную;
• наземно-воздушную;
• почвенную;
• организменную.

Первой была освоена водная среда. Затем появились паразиты и симбионты, использующие организменную среду обитания. В дальнейшем, после выхода жизни на сушу, живые организмы населили наземно-воздушную среду, а одновременно с этим создали и заселили почву. Под почвенной средой обитания подразумевают не только собственно почву, но и горные породы поверхностной части литосферы.

Таблица 8.1. Сравнение сред жизни

Примечание: ПБП — первичная биологическая продукция; ЭМП — элементы минерального питания.

8.1.2. Экологические факторы

Каждая из сред жизни отличается особенностями воздействия экологических факторов — отдельных элементов среды, которые воздействуют на организмы. Существуют различные классификации экологических факторов (табл. 8.2).

Таблица 8.2. Классификация экологических факторов

Группа

Характеристика

Примеры

1. По природе

2. По участию человека

3. По среде возникновения (для абиотических)

4. По природе (для абиотических)

5. По виду воздействующего организма (для биотических)

6. По принадлежности к определённому царству (для биотических)

7. По типу взаимодействия (для биотических)

8. По характеру воздействия (для антропогенных)

9. По последствиям (для антропогенных)

10. По изменчивости в пространстве и во времени

11. По характеру изменения во времени

12. По характеру ответной реакции организма на воздействие

13. По расходованию

Действие экологических факторов на организм может быть прямым и косвенным. Косвенное воздействие осуществляется через другие экологические факторы. Например, высокая температура может вызвать ожог (прямое воздействие), а может привести к обезвоживанию организма (косвенное воздействие).

8.1.3. Адаптации

Адаптации — приспособления организмов к среде обитания. Они вырабатываются в процессе эволюции и индивидуального развития организмов. Адаптации развиваются под действием трёх основных факторов: наследственности, изменчивости и естественного (а также искусственного) отбора. Адаптации подразделяют на типы (табл. 8.3).

Таблица 8.3. Типы адаптаций живых организмов

Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды (табл. 8.4). Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трёх возможных путей адаптации.

Таблица 8.4. Пути адаптаций живых организмов

8.1.4. Закономерности действия экологических факторов

Закон оптимума. Экологические факторы среды имеют количественное выражение. Каждый фактор имеет определённые пределы положительного влияния на организмы (рис. 8.2). Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Рис. 8.2. Зависимость действия экологического фактора от его количества

По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (зону угнетения), верхний и нижний пределы выносливости организма.

Зона оптимума — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна.

Зона пессимума — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов угнетена.

Верхний предел выносливости — максимальное количество экологического фактора, при котором возможно существование организма.

Нижний предел выносливости — минимальное количество экологического фактора, при котором возможно существование организма. За пределами выносливости существование организма невозможно.

Значения экологического фактора между верхним и нижним пределами выносливости называются зоной толерантности.

Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными, с узкой — стенобионтными (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Экологическая валентность (пластичность) видов: 1 — эврибионтные; 2 — стенобионтные

Организмы, переносящие значительные колебания температуры, называются эвритермными, а приспособленные к узкому интервалу температур — стенотермными. Таким же образом по отношению к давлению различают эври- и стенобатные организмы, по отношению к степени засоления среды — эври- и стеногалинные и т. д.

Явление акклиматизации. Положение оптимума и пределов выносливости может в определённых пределах сдвигаться. Например, человек легче переносит пониженную температуру окружающей среды зимой, чем летом, а повышенную — наоборот. Это явление называется акклиматизацией (или акклимацией). Акклиматизация происходит при смене сезонов года или при попадании на территорию с другим климатом.

Неоднозначность действия фактора на разные функции организма. Одно и то же количество фактора неодинаково влияет на разные функции организма. Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Например, у растений максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при температуре воздуха +25… +35°С, а дыхания +55°С (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Схема зависимости фотосинтеза и дыхания растения от температуры: tмин, tопт, tмакс — температурный минимум, оптимум и максимум для прироста растений (заштрихованная область)

Соответственно, при более низких температурах будет происходить прирост биомассы растений, а при более высоких — потеря биомассы. У холоднокровных животных повышение температуры до +40 °С и более сильно увеличивает скорость обменных процессов в организме, но тормозит двигательную активность, и животные впадают в тепловое оцепенение. У человека семенники вынесены за пределы таза, так как сперматогенез требует более низких температур. Для многих рыб температура воды, оптимальная для созревания гамет, неблагоприятна для икрометания, которое происходит при другой температуре.

Экологическая валентность вида. Экологические валентности отдельных особей не совпадают. Они зависят от наследственных и онтогенетических особенностей отдельных особей: половых, возрастных, морфологических, физиологических и т.д. Поэтому экологическая валентность вида шире экологической валентности каждой отдельной особи. Например, у бабочки мельничной огнёвки — одного из вредителей муки и зерновых продуктов — критическая минимальная температура для гусениц -7 °С, для взрослых форм -22 °С, а для яиц —27 °С. Мороз в —10 °С губит гусениц, но не опасен для имаго и яиц этого вредителя.

Экологический спектр вида. Набор экологических валентностей вида по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Экологические спектры разных видов отличаются друг от друга. Это позволяет разным видам занимать разные места обитания. Знание экологического спектра вида позволяет успешно проводить интродукцию растений и животных.

Взаимодействие факторов. В природе экологические факторы действуют совместно, то есть комплексно. Зона оптимума 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. Например, высокую температуру труднее переносить при дефиците воды, сильный ветер усиливает действие холода, жару легче переносить в сухом воздухе и т. д. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие (рис. 8.5). Соответственно, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, компенсация недостатка влаги может быть осуществлена поливом или снижением температуры. Создаётся эффект частичного взаимозамещения факторов. Однако взаимная компенсация действия факторов среды имеет определённые пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя.

Рис. 8.5. Смертность яиц соснового шелкопряда при разных сочетаниях температуры и влажности

Таким образом, абсолютное отсутствие какого-либо из обязательных условий жизни заменить другими экологическими факторами невозможно, но недостаток или избыток одних экологических факторов может быть возмещён действием других экологических факторов.

Например, полное (абсолютное) отсутствие воды нельзя компенсировать другими экологическими факторами. Однако если другие экологические факторы находятся в оптимуме, то перенести недостаток воды легче, чем когда и другие факторы находятся в недостатке или избытке.

Закон лимитирующего фактора. Возможности существования организмов в первую очередь ограничивают те факторы среды, которые наиболее удаляются от оптимума. Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать существование (распространение) вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными (рис. 8.6).

Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида. Например, продвижение вида к полюсам может лимитироваться недостатком тепла, в аридные районы — недостатком влаги или слишком высокими температурами.

Рис. 8.6. Зависимость урожая от лимитирующего фактора («Бочка Либиха»)

Условия жизни и условия существования. Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называется условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

8.1.5. Характеристика основных экологических факторов

Свет. В спектре солнечного света выделяют области, различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи — основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи — основной источник тепловой энергии.

Для растений солнечный свет необходим прежде всего как источник энергии для фотосинтеза. По отношению к условиям освещённости растения подразделяют на экологические группы (табл. 8.5).

Таблица 8.5. Классификация растений по отношению к условиям освещённости

Для животных свет — это условие ориентации. Животные могут вести дневной, ночной и сумеречный образ жизни.

По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт).

Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов. Изменение длины дня тесно связано с годовым ходом температуры, но в отличие от последней не подвержено случайным колебаниям. Фотопериодизм обусловливает такие сезонные явления, как листопад, перелёты птиц и т. п.

Температура. От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до +50 °С, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является + 120…+140°С (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним —190…273 °С (переносят споры, семена, сперматозоиды).

По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитающих в условиях высоких температур).

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ). В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных (табл. 8.6). Если речь идёт только о животных, то их ещё называют холоднокровными и теплокровными соответственно.

Таблица 8.6. Классификация организмов по преобладанию
источника тепла в их тепловом балансе

У живых организмов различают три механизма терморегуляции (табл. 8.7).

Таблица 8.7. Механизмы терморегуляции

Вода. Вода обеспечивает протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %.

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).

Из наземных животных к гигрофилам относятся ондатра и бобр, к ксерофилам — суслик и варан, к мезофилам — волк и косуля. Среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов (табл. 8.8).

Таблица 8.8. Классификация растений по отношению к воде

Водные организмы по типу местообитания и образу жизни объединяются в следующие экологические группы (табл. 8.9).

Таблица 8.9. Классификация водных организмов
по типу местообитания и образу жизни

8.1.6. Биологические ритмы

Биологические ритмы представляют собой периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые. Биологические ритмы делят на эндогенные и экзогенные (табл. 8.10).

Таблица 8.10. Биологические ритмы

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
8.1. Экология особей