Экология и факторы среды

ПЛАН: 1. ФАКТОРЫ СРЕДЫ. 2. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. 3. БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. 1. ФАКТОРЫ СРЕДЫ.
СРЕДА – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Условия жизни или условия существования – это совокупность необходимых для организма элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве. Приспособления организмов к среде носят название – адаптаций. Адаптации проявляются на разных уровнях и выработались они исторически. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Многообразие экологических факторов подразделяются на группы: - абиотические - биотические. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Влияние факторов среды определяется прежде всего их с воздействием на обмен веществ организмов . Отсюда все экологические факторы по их действию можно подразделить на прямодействующие и косвенно-действующие. Каждый экологический фактор характеризуется количественными показателями. Для каждого вида растений и животных существует оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости или выносливости в отношении каждого средового фактора. Экологические факторы обычно действуют не поодиночке , а целым комплексом .Действие одного какого – либо фактора зависит от уровня других. Действие одного фактора не заменяется действием другого. В комплексном действии среды факторы по своему воздействию неравноценны для организмов. Их подразделяют на : -ведущие (главные) -фоновые (сопутствующие, второстепенные). Ведущие факторы различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут выступать разные элементы среды. Роль ведущего фактора в разные времена года может меняться. Фактор , уровень которого в качественном или количественном отношении оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим. В роли ограничивающего фактора могут выступать как ведущие, так и фоновые экологические факторы. Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток. 2. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. Абиотический, или неживой, компонент среды подразделяется на климатические, почвенные, топографические и другие физические факторы. 1.ИЗЛУЧЕНИЕ: СВЕТ. Свет является одним из важнейших, а биотических факторов, особенно для фотосинтезирующих зелёных растений. Солнце излучает в космическое пространство громадное количество энергии.42% всей падающей радиации отражается атмосферой в мировое пространство, 15% поглощается толщей атмосферы и идёт на её нагревание и только 43% достигает земной поверхности. Эта доля радиации состоит из: - прямой радиации (27%) ,почти параллельных лучей, идущих непосредственно от Солнца и несущих наибольшую жергетическую погрузку, - рассеянной радиации( 16%) ,лучей ,поступающих к Земли со всех точек небосвода рассеянных молекулами газов воздуха, капельками водяных паров, кристалликами льда, частицами пыли, а также отраженных вниз от облаков. Свет – это не только жизненно важный фактор, но и лимитирующий, как на минимальном, так и максимальном уровнях. Среди солнечной энергии, проникающей в атмосферу Земли, на видимый свет приходится около 50% энергии, остальные 50% составляют тепловые инфракрасные лучи и около 1% - ультрафиолетовые лучи. Видимые лучи состоят из лучей разной окраски и имеют разную длину волн. С участием видимого света у растений и животных протекают важнейшие процессы: - фотосинтез - транспирация - фотопериодизм - движение - зрение у животных - прочие процессы Каждое место обитание характеризуется определённым световым режимом, количества и качества света. По отношению к свету различают экологические группы растений: - световые, обитают на открытых местах с хорошей освещённостью; - теневые, не выносят сильного освещения, живут в постоянной тени под пологом леса; - теневыносливые, живут при хорошем освещении, но легко переносят незначительные затенения. Интенсивность освещения влияет на активность животных, определяя среди них виды, ведущие сумеречный, ночной и дневной образ жизни. Освещение вызывает у растений ростовые движения, называемое фототропизмом. Движения Земли вокруг Солнца вызывает закономерные изменения длины дня и ночи по сезонам года. Уменьшение светового дня в конце лета ведёт к прекращению роста, стимулирует отложение запасных питательных веществ организмов, вызывает у животных осеннюю линьку, определяет сроки группирования в стаи, миграции, переход в состояние покоя и спячки. Увеличение длины светового дня стимулирует половую функцию у птиц, млекопитающих, определяет сроки цветения у растений. Доказана способность птиц к навигации, то есть астрономическим источникам света. 2.ТЕМПЕРАТУРА. Тепловой режим – важнейшее условие существования живых организмов, так как все физиологические процессы в них возможны при определённых условиях. Главным источником тепла является солнечное излучение. Сила и характер воздействия солнечного излучения зависят от географического положения, и является важными факторами, определяющими климат региона. Температурный фактор характеризуется ярко выраженными как сезонными, так и суточными колебаниями. Важно учитывать крайние показатели температурного фактора, продолжительность их действия, повторяемость. Температура влияет на анатомо – морфологические особенности организмов; ход физиологических процессов; их рост, развитие, поведение и во многих случаях определяет географическое распространение растений и животных. По отношению к температуре, как экологическому фактору, все организмы подразделяются на группы: - холодолюбивые, способные жить в условиях сравнительно низких температур и не выносят высоких. Характерно для бактерий, грибов, моллюсков, членистоногих, червей и других. Населяют холодные и умеренные зоны. Приостановка всех жизненных процессов организма называется анабиозом. Из анабиоза живые организмы возвращаются к нормальной жизни при условии, если не была нарушена структура макромолекул в их клетках. - Теплолюбивые, жизнедеятельность которых приурочена к условиям довольно высоких температур. Это обитатели жарких, тропических районов Земли. Живые организмы способны существовать в определённом диапазоне температур. Этот диапазон ограничен нижней летальной (смертельной) и верхней летальной температурой. Температура, наиболее благоприятна для жизнедеятельности и роста, называется оптимальной и находится в пределах 20 – 28 градусах. Растения и животные в ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к периодическим изменениям температурных условий, выработали в себе различную потребность к теплу в разные периоды жизни.
Крайне минимальные и максимальные температуры, за пределами которых развитие организма не происходит, называют нижним и верхним биологическим нулём или порогом развития. Температуры, лежащие выше нижнего порога развития и не выходящие за пределы верхнего, получили название эффективных температур.
Сумма эффективных температур для каждого вида растений, как правило, величина постоянная. Поэтому ограничивающим фактором географического расположения видов нередко является сумма эффективных температур, которую нужно набрать для завершения жизненного цикла. Живые организмы в процессе эволюции выработали различные формы адаптаций к температуре, среди них морфологические, биохимические, физиологические, поведенческие и так далее. При всём многообразии приспособлений живых организмов к воздействию неблагоприятных температурных условий выделяют пути: - Активный. Усиление сопротивляемости, развитие регуляторных способностей для возможности осуществления жизненных функций организма. - Пассивный. Подчинение жизненных функций организма ходу внешних температур. Недостаток тепла вызывает угнетение жизнедеятельности, что способствует экономному использованию энергетических запасов. Выражается в снижении уровня обмена, замедлении скорости роста и развития, способность впадать в спячку или оцепенение. - Избегание неблагоприятных температурных воздействий. Это всеобщий способ для всех организмов. Происходит выработка таких жизненных циклов, когда наиболее уязвимые стадии развития проходят в самые по температурным условиям благоприятные периоды года. 3. ВЛАЖНОСТЬ. В жизни организмов вода выступает как важнейший экологический фактор. Живых организмов, не содержащих воду, на Земле не найдено. Все биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме осуществляются при наличии воды. Наземные организмы из – за постоянной потери воды нуждаются в регулярном её пополнении. Поэтому у них в процессе эволюции выработались приспособления, которые регулируют водный обмен и обеспечивают экономное расходование влаги. Приспособления носят анатомо – морфологический, физиологический и поведенческий характер. Влажность среды нередко является фактором, лимитирующим распространение и численность организмов на Земле. Потребность разных видов растений в воде по периодам развития неодинакова. Меняется она и в зависимости от климата и почвы. Первостепенное значение во всех проявлениях жизнедеятельности имеет водный обмен между организмом и внешней средой. Важными в жизни организмов являются и особенности распространения влаги по: - сезонам в течение года; - характер выпадающих осадков; - степень насыщения воздуха и почвы водяными парами. Влажность воздуха: - обуславливает периодичность активной жизни организмов; - сезонную динамику жизненных циклов; - влияет на продолжительность развития, плодовитость и их смертность. По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяются на экологические группы: - гигрофильные (влаголюбивые); - мезофильные (предпочитающие умеренную влажность); - ксерофильные (сухолюбивые). Разделение организмов на данные группы относительно, так как у многих видов степень потребности во влаге непостоянна в различных условиях и неодинакова на разных стадиях развития организмов. Температура и влажность являются ведущими климатическими факторами и тесно взаимосвязаны между собой. Сочетание температуры и влажности часто играет решающую роль в распределении растительности и животных. 4.АТМОСФЕРА И ТОПОГРАФИЯ. Атмосферный воздух – это смесь различных газов. В его составе 78% азота; 20,9% кислорода; 0,9% аргона; 0,03% углекислого газа; 0,01% других газов. Для живых организмов атмосферный воздух является источником кислорода для дыхания и углекислоты для фотосинтеза, он защищает от вредных космических излучений, способствует сохранению тепла на Земле. В атмосфере происходят частично биогеохимические циклы, включающие газообразные компоненты. Большое значение имеют и физические свойства атмосферы. В атмосфере постоянно происходит циркуляция воздушных масс. Главным топографическим фактором является высота. С высотой: - снижается средние температуры; - увеличивается суточный перепад температур; - возрастает количество осадков; - возрастают скорость ветра и интенсивность радиации; - понижаются атмосферное давление и концентрация газов. В зависимости от величины форм топографию и рельеф подразделяют: - макрорельеф (горы, впадины); - мезорельеф (холмы, овраги); - микрорельеф (неровности, приствольные повышения). Всё это оказывает влияние на растения и животных. В результате обычным явлением стала вертикальная зональность. 5.ПРОЧИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. К прочим физическим факторам относят: - атмосферное электричество; - огонь; - шум; - магнитное поле Земли; - ионизирующие излучения. Атмосферное электричество действует на живые организмы посредством разрядов и ионизации воздуха. Известно губительное действие молний. Электрические разряды синтезируют окись азота и обогащают им почву. Около 21% пожаров лесных угодий происходит по вине молний. Лесные пожары могут быть верховые и низовые, они сильно изменяют условия обитания растений и животных. Шум для живых организмов несущественен, но может оказать и существенное воздействие с усилением антропогенных влияний. Величину звуковых давлений измеряют и нормируют в децибелах. Наша планета Земля обладает магнитными свойствами. Около Земли создаётся магнитосфера, которая задерживает солнечные частицы. Магнитные поля оказывают влияния (часто положительные) и на живые существа. Излучения с очень высокой энергией, которое способно выбивать электроны из атомов и присоединять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов, называется ионизирующим изучением. Существуют виды ионизирующего излучения: - альфа – излучения. Длина пробега несколько сантиметров и при остановке вызывают сильную локальную ионизацию (ожёг); - бета – излучения. Длина пробега до нескольких метров. Энергию отдают на длительном следе. - Гамма – излучения. Может пройти через организм не вызывая воздействия. Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитное излучение, очень близкое гамму – излучению. Естественное ионизирующее излучение. Складывается из трёх составляющихся: - космическая радиация; - излучение радиоактивных веществ, присутствующих в горных породах, почве; - излучения радиоактивных веществ, попадающих в органы с воздухом, пищей и водой. Ионизирующее излучение в окружающей среде значительно повысилось в результате использования атомной энергии. 3.БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Среди них обычно выделяют: 1.Влияние животных организмов (зоогенные факторы). 2.Влияние растительных организмов (фитогенные факторы).
3.Влияние человека (антропогенные факторы). Действие биотических факторов может рассматриваться как действие: - на среду; - на отдельные организмы, населяющие среду; - на целые сообщества.
Взаимодействия между различными организмами, населяющими среду, называется коакциями. Коакции подразделяются: А) Гомотипические реакции или взаимодействия между особями одного и того же вида. Основные реакции этого типа: - групповой и массовый эффекты - внутривидовая конкуренция. Б) Гетеротипические реакции, то есть взаимоотношения между особями разных видов. Влияние, которое оказывают друг на друга два вида, живущих вместе, может быть: - нулевым - благоприятным - неблагоприятным. Отсюда типы комбинаций могут быть: А) – нейтрализм. Оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния. Б) – конкуренция. Каждый вид оказывает на другой неблагоприятное действие. Виды конкурируют в поисках пищи, укрытий, мест кладки яиц и так далее. В) – мутуализм. Каждый из видов может жить, расти и размножаться только в присутствии другого. Они живут в симбиозе. Г) – сотрудничество. Оба вида образуют сообщество. Оно не является обязательным, но жизнь в сообществе им обоим приносит пользу. Д) – комменсализм. Один вид сообщества – хозяин, не имеет никакой выгоды от сожительства. А другой вид – коменсал, извлекает пользу. Коакции между организмами – коменсалами характеризуются взаимной терпимостью. Е) – аменсализм. Один вид, именуемый аменсалом, испытывает угнетение роста и размножением. Другой вид, называемый ингибитором, таких неудобств не имеет. Ж) – паразитизм. Паразитический вид, большей частью мелких размеров, тормозит рост и размножение своего хозяина, от которого непосредственно и всецело зависит его питание. Паразит может и вызвать гибель хозяина. З) – хищничество. Хищный вид нападает на вид – жертву, которым он питается. ЗООГЕННЫЕ ФАКТОРЫ. Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду. Каждый вид способен существовать только в таком биотическом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают нормальные условия для их жизни. Живым организмам присуще все типы взаимоотношений: 1. – групповой эффект объединяет животных в группы, при этом наблюдаются значительные изменения в плодовитости, скорости развития, нередко в морфологических и физиологических особенностях животных; 2. – массовый эффект обозначает перенаселение среды и влечет за собой вредные для животных последствия; 3. – внутривидовая конкуренция позволяет особям размножаться и обеспечивать передачу наследственных свойств . Особенности внутривидовой конкуренции заключается : - в территориальном поведении ; - в явлении доминирующих и подчиненных особей; - к дифференциации вида; 4. – нейтрализм развит в насыщенных видами сообществах ; 5. – межвидовая конкуренция возникает между видами со сходными экологическими требованиями и отрицательно сказываются на взаимодействующих партнерах. Конкурентные взаимоотношения могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. 6. – хищничество и паразитизм. У хищников имеются специальные приспособления для добывания пищи. У жертв также исторически выработались защитные свойства в виде анатомо-морфологических, физиологических, биохимических и других особенностей. Плотоядные в состоянии убить и сразу же съесть свою жертву. Паразиты получают от хозяина всё необходимое и подрывают его здоровье. Различают виды: - полифаги. Нападающие на большое число видов. К ним относятся многие хищные млекопитающие и насекомые - олигофаги. Живущие за счет нескольких, часто близких видов - монофаги. Живущие за счет только одного хозяина 7.- коммесолизм. Основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще и нахлебничеством. Отношение комменсализма способствуют более тесному сожительству видов ,более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов . 7. – симбиоз. Предполагает тесное сожительство организмов, иногда даже с элементами паразитизма. ФИТОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ. Наиболее распространена классификация форм взаимоотношений между растениями по В. Н. Сукачеву: Взаимоотношения между растениями: 1.Прямые (контактные) :-механические: а) охлестывание ветвями б) эпифитизм (рост на другом растении без связи с почвой) в) давление и сцепление стволов и корней -физиологические: а) симбиоз б) паразитизм и полупаразитизм в) срастание корней 2.Косвенные трансбиотические : а) через животных(опыление, распространение семян и т.д.) б)через микроорганизмы (образование ризосферы корней) 3 .Косвенные трансабиотические : а) средообразующие влияния (микроклимат, химические выделения, образования подстилки) б) конкуренция АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ. Действие человека как экологического фактора в природе огромно и чрезвычайно многообразно. Не один из экологических факторов не оказывает столь существенного и всеобщего влияния, как человек хотя это самый молодой фактор. Влиянии антропогенного фактора постепенно усиливалось начиная от эпохи собирательства до наших дней, эпохи научно-технического прогресса и демографического взрыва. В результате деятельности человека между видами создаются новые численные отношения ,перестраиваются пищевые цепи .возникают приспособления, необходимые для существования организмов в среде .Влияние антропогенного фак5тора в природе может быть как сознательным, так и случайным. Человек может оказать на животный и растительный покров Земли как прямое влияние ,так и косвенное .