МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕАГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САХАЛИНСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭКОЛОГИИИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
РЕФЕРАТ
«ФАКТОРЫСРЕДЫ. СТЕНОБИОНТЫ ЮГА И СЕВЕРА САХАЛИНА. ЭВРИБИОНТЫ САХАЛИНА»
Студентка IIкурса,211 группы,
специальность «Экология» Михайлова К.Э.
Научный руководитель,
д. б. н., профессор кафедры
экологии и природопользования Ефанов В.Н.
Проверил:
зав. Кафедрой экологии и Оценка__________
природопользования,
д.б.н., профессор кафедры Дата_____________
экологии и природопользования
Южно-Сахалинск
2010
Содержание
1.Введение
2.Факторы среды и их классификации
3.Общие закономерности совместного действия факторов на организмы
3.1 Понятиеоб оптимуме и пессимуме
3.2 ЗаконЛибиха, или «закон минимума», или закон ограничивающего фактора
3.3 Понятиео толерантности, эврибионты и стенобионты
4.Стенобионты и эврибионты Сахалина
4.1 Стенобионтюга Сахалина – тиллея водяная
4.2Стенобионт севера Сахалина – эдельвейс антеннариевидный
4.3Эврибионт Сахалина – сивуч
Заключение
Списокцитируемых источников
1. Введение
Организмы – этореальные носители жизни, самостоятельные «ячейки» обмена веществ. Онипотребляют из окружающей среды необходимые вещества и выделяют в нее ненужныеим – продукты обмена, которые, в свою очередь, могут быть использованы другимиорганизмами. И не только продукты обмена, но и сами организмы, как в жизни, таки после смерти, тоже становятся пищей для других живых существ.
Все эти процессы обменапротекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, так какнаходятся под постоянным воздействием комплекса факторов. Совокупность этихфакторов составляют условия жизни организма. Однойиз главных задач экологии является изучение адаптаций организмов и экосистем кусловиям жизни.
Для того чтобы наиболееточно изучить влияние факторов среды на живые организмы необходимо рассмотретьследующие вопросы:
1. Понятиефакторов среды и их классификации;
2. Определениеограничивающего фактора и закон «минимума» Либиха;
3. Оптимальныеи пессимальные условия для жизнедеятельности организмов;
4. Выносливостьи распределение организмов на стенобионтов и эврибионтов;
5. Привестипримеры стенобионтов и эврибионтов Сахалина.
Тема данного реферата достаточноактуальна, так как изучение живых организмов это главный вопрос в экологии, следовательно,необходимо знать и влияние на их жизнедеятельность комплекса факторов, скоторыми живые организмы находятся в постоянном взаимодействии. Для этогорассмотрим также стенобионтов и эврибионтов Сахалина, чтобы понять как живыеорганизмы приспосабливаются к постоянно меняющимся условиям среды.
2.Факторы среды и их классификации
Любая наукахарактеризуется определенным набором понятий, составляющих ее основу. В экологиитакими понятиями являются «экологический фактор», «среда обитания», «условияобитания» и т.д.
Экологическимифакторами называются отдельные свойства или элементы среды, воздействующие наорганизмы.
Многообразиеэкологических факторов еще в 1840 г. русский ученый Э.А. Эверсман в работе«Естественная история Оренбургской области» разделил на абиотическиеи биотические.
Абиотические факторы– это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организмы. Этотакие факторы, как свет, температура, влага, ветер, воздух и т.д. Также механическийсостав почвы, ее проницаемость и многие другие.
Биотические факторы –это совокупность влияний одних организмов на другие в процессе ихжизнедеятельности (опыление растений, затенение верхними ярусами нижних,поедание одних особей другими). В широком смысле это внутри- и межвидовыеотношения организмов. К биотическим факторам относятся и антропические, ролькоторых год от году возрастает. Антропические факторы чаще называютантропогенными. Различия между ними заключаются в том, что антропогенныефакторы управляют процессами формирования человека и не имеют отношения квлиянию на другие организмы или среду.
Важнейшие классификацииэкологических факторов:
· По действию их можно разделить напрямодействующие и косвенно-действующие (опосредованные, модифицирующие).Прямодействующие: свет, тепло, плодородие почв, влага (на растения),косвеннодействующие – они же, но через цепи питания – на животных.
· По происхождению -космический,абиотический, биогенный, биотический, биологический, природно-антропогенный, антропогенный(в т.ч. техногенный, загрязнение среды, в т.ч. беспокойство).
· По среде возникновения– атмосферный, водный (по влажности), геоморфологический, эдафический,физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный,биосферный.
· По времени – эволюционный иисторический.
· По очередности – первичный,вторичный и т.д.
Все экологическиефакторы имеют единицы измерения и определенный диапазон действия. В рамкахэтого диапазона и осуществляется жизнедеятельность организмов и биосистем.
3. Общие закономерностисовместного действия факторов на организмы
3.1 Понятие об оптимумеи пессимуме
Каждый организм, каждаяэкосистема развивается при определенном сочетании факторов: влаги, света,тепла, наличия и состава питательных ресурсов.
/>
Рис. 1 Зависимостьдействия экологического фактора от его интенсивности
Все факторы действуютна живые существа одновременно. Для каждого организма, популяции, экосистемы существуютоптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости или выносливости в отношениикаждого средового фактора (рис.1).
В процессе эволюции уорганизмов сформировались определенные требования к условиям среды. Дозыфакторов, при которых организм, популяция или биоценоз достигают наилучшегоразвития и максимальной продуктивности, соответствует оптимуму условий.С изменением этой дозы в сторону уменьшения или увеличения происходит угнетениеорганизма и чем сильнее отклонение значения факторов от оптимума, тем снижениежизнеспособности больше, вплоть до гибели организма или разрушения биоценоза.Условия, при которых жизнедеятельность максимально угнетена, но организм ибиоценоз еще существуют, называются пессимальными.
3.2 Закон Либиха, или «закон минимума», или законограничивающего фактора
Вприроде нет такого места, где бы на организм действовал один фактор. Всефакторы действуют одновременно, а совокупность этих действий называетсяконстелляцией. Значения факторов не всегда равнозначны. Они могут быть всенедостаточны, и тогда наблюдается общее угнетение биоты, но чаще одни из них вдостатке, даже в оптимуме, а другие – в дефиците.
Однакокомпенсаторные возможности у факторов ограничены. Нельзя ни один факторполностью заменить другим.
Всередине 19 века (1846 г.) немецкий агрохимик Либих вывел «закон минимума». Вопыте с минеральными удобрениями он установил, что наибольшее влияние навыносливость растений оказывают те факторы, которые в данном местообитаниинаходятся в минимуме. Он писал в 1955 г.: «Элементы, полностью отсутствующиеили не находящиеся в нужном количестве, препятствуют прочим питательнымсоединениям произвести эффект или уменьшают их питательное действие». Этосправедливо не только к элементам питания, но и к другим жизненно важнымфакторам. Закон Либиха применим только в условиях стационарного состоянияэкосистемы, т.е. когда приток вещества и энергии в систему уравновешивается ихоттоком.В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха частоизображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разнуювысоту (рис. 2).
/>
Рис.2 «Бочка Либиха»
Длина самой короткойдоски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой.Следовательно, длина этой доски — лимитирующий фактор для количества воды,которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения.
Фактор,уровень которого близок к пределам выносливости конкретного организма, вида ипр. компонентов биоты, называется ограничивающим. И именно к этому факторуорганизм приспосабливается (вырабатывает адаптации) в первую очередь. Законограничивающих, или лимитирующих, факторов распространяется не только наситуацию, когда эти факторы в «минимуме», но и в «максимуме», то есть выходитза верхний предел выносливости организма (экосистемы).
Впессимальных условиях ограничивающих факторов несколько и их общее подавляющеевлияние может быть выше суммарного подавляющего эффекта отдельно взятыхфакторов.
3.3 Понятие отолерантности, эврибионты и стенобионты
Для разных видоврастений и животных пределы условий, в которых они себя хорошо чувствуютнеодинаковы. Например, одни растения предпочитают очень высокую влажность,другие предпочитают засушливые местообитания. Одни виды птиц улетают в теплыекрая, другие – клесты, кедровки — птенцов выводят зимой. Чем ширеколичественные пределы условий среды обитания, при которых тот или инойорганизм, вид и экосистема могут существовать, тем выше степень ихвыносливости, или толерантности. Свойство видов адаптироваться к условиям средыназывается экологической пластичностью (рис.3), а по амплитуде переносимыхпопуляциями естественных колебаний фактора судят об экологической валентностивида.
/>
Рис.3 Экологическаяпластичность видов (по Одуму, 1975)
Виды с узкойэкологической пластичностью, т.е. способные существовать в условиях небольшогоотклонения от своего оптимума называются стенобионтными (stenos – узкий). Длянекоторых стенобионтов ограничивающим может быть какой-либо один фактор внешнейсреды (например, характер пищи). Так, некоторые виды южноамериканской колибрипитаются нектаром цветков определенного вида растений, и область ихраспространения ограничивается узким ареалом данного растения. Для другихстенобионтов возможность их существования и распространения ограниченаодновременно несколькими факторами. Стенобионтность ограничивает возможностьрасселения и обусловливает локальное распространение видов (узкие ареалы).
Виды широкоприспособленные, способные существовать при значительных колебаниях факторов –эврибионтные (eurys – широкий). Границы, за которыми существование невозможно,называются нижним и верхним пределами выносливости, или экологическойвалентности. Так, например, обитатели морской литорали переносят регулярноеосушение во время отлива, летом — сильное прогревание, а зимой — охлаждение, аиногда и промерзание (эвритермные животные). Многие наземные обитателиумеренных широт способны выдерживать большие сезонные колебания температуры.Эврибионтность вида увеличивается способностью переносить неблагоприятныеусловия в состоянии анабиоза (многие бактерии, споры и семена многих растений,взрослые многолетние растения холодных и умеренных широт, зимующие почкипресноводных губок и мшанок, яйца жаброногих ракообразных, взрослые тихоходки инекоторые коловратки и др.) или спячки (некоторые млекопитающие).
4.Стенобионты и эврибионты Сахалина
4.1 Стенобионт югаСахалина – тиллея водяная
/>/>
Рис. 4 Распространение тиллеи водяной на Сахалине
Систематика: СемействоТолстянковые (Crassulaceae), вид Тиллея водяная (Tillaeaaquatica).
Растение специфическихместообитаний. Отмечен только на самом юге Сахалина – в Корсаковском районе(рис. 4). Является стеногигробионтным растением, то есть для нормальнойжизнедеятельности этого растения необходима постоянно высокая влажность среды. Поэтомутиллея произрастает в мелких лужах, на сырых лугах, на морских берегах. Это однолетнеерастение с хорошо развитой корневой системой и слабыми побегами, прямостоячимив воде, но полегающими в ее отсутствии, 3-7 см высотой. Листья голые, толстоватые,сидячие, 4-6 мм длиной, острые, цельнокрайные.
Цветки мелкие, почтисидячие, по 1-2 в пазухах листьев. Чашелистиков, лепестков, тычинок и пестиковпо четыре. Лепестки продолговато-яйцевидные, беловатые, с сиреневым оттенком,Плод — овальная листовка с коротким носиком. Семена многочисленные, мелкие.Цветет в июле-августе, плодоносит в августе-сентябре.
Изучив биологию этогорастения можно сказать, что оно является стенобионтом по некоторым факторамсреды. Во-первых, для размножения этого растения необходимо много воды. Так,как плодоносит и цветет тиллея в июле – августе, то наиболее благоприятный дляэтого водный режим присутствует именно на юге Сахалина. Условия, присущиеареалу тиллеи – Корсаковскому району, являются самыми оптимальными. Вклиматограмме г. Корсакова (рис. 5) показано, что наибольшее количество осадковприходится именно на месяцы июль-сентябрь.
/>/>
Рис. 5 Климатограмма г. Корсаков
Также на физическойкарте Сахалина хорошо видно, что ареал тиллеи снабжен достаточно большимколичеством водоемов – озер, мелких рек, лагуна. Почвенные условия этого районасоответствуют требованиям тиллеи водяной. Для неё характерно произрастание наболотных и лесных почвах в сочетании с дерново-луговыми. Также температурныйрежим юга Сахалина намного мягче, по сравнению с таковым на севере. Тиллея невыносит в период вегетации низких температур. Следовательно, можно сделатьвывод, что тиллея водяная является стенобионтом по таким факторам, каквлажность, температура воздуха и почвенные условия. Именно Корсаковский районрасполагает оптимальным комплексом факторов для данного растения, поэтомутиллея водяная является стенобионтом юга Сахалина.
4.2Стенобионт севера Сахалина – эдельвейс антеннариевидный
Систематика: СемействоАстровые или Сложноцветные (Asteraceae); вид Эдельвейс антеннариевидный(Leontopodium antennarioides).
/>/>
Рис.6 Распространение эдельвейса антеннариевидного на Сахалине
В Сахалинской областивстречается только на северной оконечности острова Сахалин и известен всего издвух местонахождений на полуострове Шмидта вОхинском районе (рис.6). Произрастает натерритории заказника «Северный».
Многолетнеекороткокорневищное травянистое растение до 20 см высотой, с беловатым опушением.Образует плотные дерновники из многочисленных укороченных вегетативных побегови 2-4 стеблей. Прикорневые листья в розетке, от обратноланцетных илипродолговатых до продолговато-обратнояйцевидных, до 2 см длиной и 0,5 смшириной, короткозаостренные.
Стеблевые листья вчисле 3-10, сходные с прикорневыми листьями, но мельче их. Корзинки в числе2-5, полушаровидные, центральная из которых немного крупнее боковых, собраны вкомпактное головчатое или щитковидное общее соцветие, окруженное 3-5прицветными листьями, образующими мало, и неравно-лучевую «звезду» 1-3см в диаметре. Семянки продолговатые, 1-1,5 мм длиной, голые или вверхурассеянно-волосистые, на верхушке с желтоватым хохолком. Цветет в конце июля — начале августа, плодоносит в августе.
Произрастает нащебнистых, кустарничково-лишайниковых участках по горным вершинам; на высотеоколо 300 м над уровнем моря.
/>/>
Рис. 9 Вероятность ясного неба (от светлых участков (10-30%) до темных (30-60 % и более))
Эдельвейсантеннариевидный на Сахалине встречается только на Восточном хребте полуостроваШмидта. Высота хребта до 600 м над уровнем моря. Приуроченность данногорастения именно к этой территории объясняется тем, что эдельвейс относится кгруппе холмогорного и низкогорного скально-каменистого комплекса. Типрастительности, окружающий эдельвейс должен быть кустарничково-лишайниковым,благодаря чему это растение получит много света и не будет затенено другимивидами. Эдельвейс достаточно светолюбив, поэтому всегда растет на болееосвещаемых участках. Если рассмотреть карту Сахалина по вероятности ясного неба(рис.7), то можно сказать, что северная часть Сахалина преобладает по этомупоказателю. Следовательно, распространение эдельвейса определяется какколичеством, так и качеством света, то есть при более ясном небе солнечные лучименее рассеяны.
Можно сделать вывод,что эдельвейс антеннариевидный является стенобионтом севера Сахалина по такимфакторам, как свет, то есть данное растение стенофотное. Также ареал эдельвейсаприурочен только к холмогорному и низкогорному комплексу с горно-дерновымипочвами с щебнем. Именно северная часть Сахалина обладает наиболееблагоприятными условиями для произрастания эдельвейса антеннариевидного.
4.3Эврибионт Сахалина – сивуч
Систематика:СемействоУшастые тюлени (Otariidae); род Северные морскиельвы; вид Сивуч (Eumetopias jubatusSchreber, 1776).
Встречаетсяповсеместно на Курильских островах и Сахалине. Образует 8 береговыхрепродуктивных лежбищ, в том числе на о. Тюлений. Численность: на Курильскихостровах – около 6 тыс. голов, в водах Сахалина, включая о. Тюлений, свыше 1000голов.
Сивуч являетсяэврибионтом Сахалина, чтобы доказать этот факт, рассмотрим его биологическое иэкологическое описание, а также ареал этого вида.
Сивуч — наиболеекрупный вид семейства ушатых тюленей. Длина тела половозрелых самцов 300—325см, максимальная до 340 см. Самки, как и у всех видов этого семейства,значительно меньше, чем самцы (до 1 м). Масса взрослого самца около 1000—1120кг, самок — около 300—350 кг. В отличие от котиков у сивучей ласты оголены неполностью и лишены волос лишь в концевой части. Мех редкий, короткий и жесткий,без подпуши. Окраска меха у взрослых на спине золотисто-соломенная, на брюхе — рыжевато-бурая.Самки несколько темнее самцов. Мощная жировая прослойка обеспечиваетвыносливость сивуча большого диапазона температур, который на Сахалинеколеблется в среднем от +20˚С летом и до -24˚С зимой. Значит сивучявляется эвритермным организмом.
В годовом цикле этихживотных можно четко выделить чередование 2 периодов жизни: номадного илежбищного. По завершении номадного периода, когда животные совершают локальныемиграции в море и выходят на берег только для отдыха, наступает лежбищныйрепродуктивный период. Начало его приходится на раннюю весну.
Распространение сивучейменяется по сезонам. Как и другим ушатым тюленям, сивучам характерны береговыележбища. Они располагаются на скалистых островах, на отдельных камнях, реже —на песчаных и галечных отмелях. Этими геологическими формами прибрежная зонаСахалина обеспечена. Бывают случаи залегания сивучей на скалах, возвышающихсянад водой на высоту 20—25 м. С такой большой высоты сивуч бросается в воду безвидимого напряжения. Необходимо, чтобы глубина у берега была большой,позволяющей прыгнувшему зверю уйти достаточно глубоко в воду.
Питаются разнообразнымкормом: рыбой (навага, камбала, корюшка), головоногими моллюсками (кальмары,осьминоги), редко и молодью тюленей. Следовательно, ареал сивуча довольноширокий, так как виды, которыми он питается — самые распространенные в морях иприбрежной зоне Сахалина.
Можно сделать вывод,что сивуч – это эврибионт Сахалина, то есть организм, приспособившийся кпостоянно меняющимся условиям среды и выдерживающий значительный диапазонэкологических факторов.
Заключение
Рассмотрев ряд вопросовданного реферата, можно сделать вывод, что каждый организм, являясьсамостоятельной биологической системой, постоянно находится в прямых иликосвенных отношениях с разнообразными компонентами и явлениями окружающей егосреды, влияющими на состояние и свойства организма.
Условия среды, а вчастности экологические факторы, постоянно изменяются, живые организмы такжепретерпевают различные трансформации. Из-за чего появились экологическивыносливые и маловыносливые виды.
На примере Сахалинскойобласти были рассмотрены стенобионты юга и севера острова, а также эврибионт. Изученыих адаптации к местам обитания, а также факторы, губительно влияющие намаловыносливые виды, и биологические особенности выносливых организмов.
Следовательно, чтобысохранить те или иные виды животных или растений, необходимо знать от какихэкологических факторов зависит их жизнь, и насколько выносливыми они являются.
Список использованнойлитературы:
1 БремА. Жизнь животных: млекопитающие. Т.4. Санкт-Петербург, 2008. 156 с.
2 ЕреминВ.М., Баркалов В.Ю. Красная книга Сахалинской области. Растения.Южно-Сахалинск, 2001. 25 с.
3 ОнищенкоН.И., Нечаев В.А. Красная книга Сахалинской области. Животные. Южно-Сахалинск,2001. 24 с.
4 ПоповМ.Г. Растительный мир Сахалина. М., 1969. 22, 23, 74,77 с.
5 СтепановскихА.С. Общая экология. Курган, 1999. 62-72 с.
6 ФатиеваИ.Ю. Мир растений, серия «Эрудит». М., 2006. 43 с.
7 ШляминБ.А. и др., под ред. Козынюка В.М. География Сахалинской области.Южно-Сахалинск, 1968. 27-30, 42-45 с.