Факторы среды обитания

Тема 3. Факторы среды обитания Все условия живой и неживой природы, которые окружают организм и прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие, выживание, размножение входят в понятие среды обитания организма. Концепция «окружающей среды» положила начало экспериментальным исследованиям взаимоотношений организмов со средой их обитания. Окружающая среда – это пища и вода, воздух для дыхания, климатические факторы, субстрат, почва, растительные и животные организмы и всё другое, без чего не может существовать

данный организм. Отдельные элементы среды, действующие на организм, называют экологическими факторами. Различают две группы факторов абиотические и биотические, то есть факторы неживой и живой природы. Абиотические факторы – это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Биотические факторы – это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Огромное значение среди абиотических (физических) факторов среды отводится климату.

Климат определяется многими показателями, важнейшие из которых: свет, температура и влажность. Кроме того, во многих местообитаниях организмы сильно зависят от кислотности и солёности среды обитания, от влияния воздушных и водных течений, от содержания кислорода в среде и др. Взаимоотношения живых организмов друг с другом и составляют биотические факторы окружающей среды. Для жизни и процветания организмов необходимо наличие определённой совокупности условий.

Если все условия оказываются благоприятными, за исключением одного, проявленного недостаточно или в слишком большом избытке, то в этом случае это последнее условие, называемое лимитирующим (ограничивающим) фактором, приобретает решающее значение для жизни. В 1840 году немецкий физиолог Ю.Либих показал, что урожай сельскохозяйственных культур лимитируется не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах и обычно присутствуют в среде в

изобилии (например, СО2 и Н2О), а теми, которые требуются в ничтожнейших количествах, но которых в среде очень мало (например, Zn). Вывод Либиха о том, что «рост и развитие организма ограничивается нехваткой единственного элемента, который присутствует в минимальном количестве» стал известен как закон минимума. Закон минимума гласит, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Отметим, что лимитирующим (ограничивающим) фактором может быть недостаток или избыток

тепла, света, воды… Это понятие ввел американский зоолог В.Шелфорд, который сформулировал закон толерантности. Что лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум так максимум экологического воздействия, а диапозон между ними определяет величину выносливости (предел толератности). Следовательно, организмы можно охарактеризовать экологическим минимумом и экологическим максимумом,

диапазон между этими двумя величинами составляет пределы его толерантности (устойчивости). Дополнения к этому закону толерантности: 1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий – в отношении другого. 2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам наиболее широко распространены. 3. Если условия по одному экологическому признаку не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон

толерантности к другим экологическим факторам. 4. Пределы толерантности у организмов в период размножения обычно уже, чем у взрослых растений или животных. Чтобы выразить относительную степень толерантности, в экологии существует ряд терминов, в которых используются приставки стено- (узкий) и эври- (широкий). Живые организмы, которым требуются условия, ограниченные узкими пределами, носят название – стеноэков (стенотермные организмы, стеногалинные и др.). Другие организмы, наоборот, приспосабливаются к гораздо

более изменчивым условиям (диапазон их толерантности гораздо шире), такие менее требовательные организмы называются эвриэками (эвритермные, эвригалинные и др.). Икра гольца Salvelinus развивается при температурах 0-12 0С с оптимумом около 4 0С. Икра лягушки Rana pipiens развивается при 0-30 0С с оптимумом около 22 0С. Следовательно, икра гольца стенотермна и толерантна к низкой температуре, а икра лягушки по сравнению

с ней эвритермна и толерантна к высокой температуре. Экологическая толерантность организма определяет его способность заселять разнообразные по условиям обитания среды. У стеноэков она незначительна, а у эвриэков наоборот, высока. Кроме климата, во многих местообитаниях организмы сильно зависят от кислотности и солёности среды обитания, от влияния воздушных и водных течений, от содержания кислорода в среде и др.

В свою очередь жизнедеятельность организмов оказывает влияние на физическую среду. Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии. Так, состав морской воды и донных илов в значительной мере определяется активностью морских организмов. Организмы контролируют даже состав атмосферы. Сейчас большая часть водорода первичной атмосферы улетучилась в космическое пространство, углерод,

входивший в состав метана, и азот аммиака ассимилировались растениями, и их место в атмосфере частично занял кислород, высвобождающийся в процессе фотосинтеза. Существенно влияют организмы и на свойства почвы. Корни растений проникают в трещинки, и даже самые маленькие из них способствуют измельчению породы. Бактерии и грибы ускоряют выветривание горных пород.

Грибы выделяют кислоты, растворяющие минеральные вещества, которые затем вымываются из породы, ослабляя её кристаллическую структуру и ускоряя разрушение. Животные также участвуют в процессе почвообразования, прорывая в земле норы и ходы, вытаптывая её, а также внося в неё свои экскременты. Растения оказывают влияние на движение воды. Дело в том, что часть выпадающей в виде осадков воды стекает по поверхности почвы или просачивается

сквозь лежащую под ней породу в реки, озера, океан, остальная вода испаряется главным образом растениями и гораздо меньше – поверхностью почвы (на каждый гектар лесной поверхности почвы приходится 4 гектара листовой поверхности). Уничтожение лесов приводит к увеличению паводков, усилению эрозии и отложению ила, а также к вымыванию минеральных веществ из обнажённой почвы. Кроме того, испарение воды с листьев растений способствует удержанию влаги в данной местности, так

как большая часть водяных паров быстро конденсируется и выпадает поблизости в виде дождя. Уничтожение лесов на больших площадях в сельскохозяйственных целях привело в ряде мест к значительному усилению засушливости климата и усилению процесса образования пустынь. Таким образом, ясно, что сообщества организмов и их среда обитания развиваются как единое целое. Распространение биологического контроля (контроля живых организмов) на глобальный уровень стало основой

гипотезы Геи (Гея – богиня Земли в Греческой мифологии), созданной Д.Лавлоком (James Lovelock) и Л.Маргулис (Lynn Margulis). Согласно гипотезе, именно организмы играют основную роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них. Сложная сеть живых организмов – тонкая регулирующая система, которая поддерживает на Земле пригодные для жизни условия. Эта регулирующая система («Гея») делает нашу планету сложной,

но единой кибернетической системой… Всё это весьма гипотетично. Но «поиски Геи» и должны быть долгими и трудными, поскольку во взаимосвязанном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни разных процессов. Предложенная Лавлоком гипотеза указывает на важность изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться по крайней мере к некоторому количеству загрязнений.

Соответственно человек должен не только стремиться всеми силами снизить уровень загрязнения, но также и сохранять целостность и масштабность буферной (защитной) системы жизнеобеспечения нашей планеты. Биотические факторы. Взаимодействия между организмами Ни один организм в сообществе (неважно, в лесу, пустыне, на пастбище, в пруду или на коралловом рифе) не существует изолированно от своего окружения. Он взаимодействует с другими живыми существами и с окружающей

средой. Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. Среди огромного разнообразия взаимосвязей живых существ выделяют определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп. По направлению действия на организм все они подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные. Взаимоотношения живых организмов друг с другом и составляют биотические факторы окружающей среды.

Позитивные отношения - симбиоз. Симбиоз - сожительство (от греч. sym - вместе, bios - жизнь), форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Различают несколько форм взаимополезного сожительства живых организмов. Кооперация. Это взаимовыгодное сожительство Мутуализм.(от лат. mutuus - взаимный) Широко распространена форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнера становится обязательным

условием существования каждого из них. Комменсализм (от , com - вместе, mensa - пеза) Одна из широко распространенных форм симбиоза - взаимоотношении; при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. Антибиотические отношения. Антибиоз - форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Неблагоприятное влияние одних видов на другие может проявляться в разных формах.

Хищничество. Это одна из самых распространенных форм, имеющих большое значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Естественный отбор, действующий в популяции хищников, увеличивает эффективность средств поиска и ловли добычи. Вырабатывается сложное поведение, например согласованные действия стаи волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора также совершенствуют средства защиты и избегания

хищников. Сюда относится покровительственная окраска, различные шипы и панцирь, приспособительное поведение. Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. Такая форма сожительства получила название паразитизма Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из них около 500 - паразиты человека. Переход к паразитизму резко увеличивает возможность вида выжить в борьбе за существование.

Организм-хозяин служит для паразита источником питания, очень часто - местом обитания, защитой от врагов. Тело хозяина создает для живущих в нем организмов благоприятный и относительно ровный микроклимат, не подверженный тем значительным колебаниям, которые всегда имеют место в природе. Различают несколько форм паразитизма. Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается нападению на короткий срок, лишь на время питания.

И постоянными. Конкуренция. Одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами - конкуренция. Этот тип взаимоотношений возникает, если у двух близких видов наблюдаются сходные потребности. Если такие виды обитают на одной территории, то каждый из них находится в невыгодном положении: уменьшаются возможности овладения пищевыми ресурсами, местами для размножения и т.д. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми разными - от прямой физической борьбы до мирного

совместного существования. Тем не менее, если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытеснит другого. Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов. Нейтрализм Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга.

При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси в одном лесу не контактируют друг с другом, однако угнетение леса засухой сказывается на каждом из них, хотя и в разной степени. Итак 1. отношения между живыми организмами являются одним из основных регуляторов численности и пространственного распределения организмов в природе. 2. негативные взаимодействия между организмами проявляются на начальных

стадиях развития сообщества или в нарушенных природных условиях. В недавно сформировавшихся ассоциациях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий больше, чем в старых ассоциациях. 3. в процессе эволюции и развития экосистем обнаруживается тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счет положительных, повышающих выживание взаимодействующих видов. Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных

и растений в биоценозе, определяя степень его устойчивости; при этом чем богаче видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом. Антропогенное воздействие на биосферу. В конце 2-го тысячелетия рост численности населения, качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенное воздействие по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными планетарного масштаба. Города и иные поселения, с/х угодья и промышленные комплексы

охватили уже более 20% территории суши. Мир вступил в эпоху техногенеза, где деятельность человека начинает преобладать над многими природными процессами, существенно активизируя и преобразуя их. Все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком относят к антропогенным воздействиям. Главнейшим и наиболее распространенным видом негативного антропогенного воздействия на экосистемы является загрязнение. Загрязнения подразделяют в зависимости от типа, источника,

последствий и мер контроля на 4 основные группы: Физические загрязнения связаны с изменением физических, температурных, энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Источниками теплового загрязнения в городе служат в городах: подземные газопроводы промышленных предприятий 140-1600С, теплотрассы 50-1500С и т. д. При длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечается повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии.

Химические загрязнения это увеличение количества химических компонентов в определенной среде. Именно этот вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека. Список ЮНЕСКО включает в себя почти 200 наименований химических веществ, обладающих канцерогенными и мутагенными свойствами. Биологические загрязнения это случайное или связанное с деятельностью человека, проникновение в природные экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов, например промышленные

производства, изготавливающие антибиотики, ферменты, вакцины, предприятия микробиологической промышленности. Также относят и чрезмерную экспансию животных организмов, например, переселение кроликов и овец в Австралию. Эстетическое нарушение (изменение природных форм). Оно связано с деятельностью человека, чаще всего со строительной деятельностью, горнодобывающей промышленностью, с/х и т.д которые создают сооружения или изменяют природные ландшафты в значительных масштабах.

Изменения визуальных доминантов негативно влияют на параметры, определяющие качество жизни человека, вызывая иногда даже психофизические расстройства. Экологическое нормирование качества окружающей среды В основу всех мероприятий по экологической защите положен принцип нормирования качества окружающей природной среды. Этот термин означает установление нормативов (показателей) допустимых воздействий человека на

природную среду. Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую среду подразделяются на: Санитарно-гигиенические: предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК); допустимый уровень физических воздействий (шума, вибрации, ионизирующих излучений…). Производственно-хозяйственные: допустимый выброс вредных веществ; допустимый сброс вредных веществ;

допустимое изъятие компонентов природной среды; норматив образования отходов производства и потребления. Комплексные показатели: допустимая антропогенная нагрузка на окружающую среду; нормативы санитарно-защитных зон; строительные и градостроительные правила… Согласно Положению о порядке действия на территории РФ санитарных правил, утвержденных постановлением Совета

Министров РСФСР от 1 июня 1991 г. № 375, санитарно-гигиеническое нормирование является составной частью основ обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Санитарно-гигиеническое нормирование имеет самостоятельное значение в том смысле, что оно охватывает не только экологическую, но и производственную, жилищно-бытовую сферу жизни человека. Главная задача состоит в том, чтобы установить санитарные нормы и правила, обязательные для выполнения

на всей территории РФ государственными и общественными структурами, предприятиями, организациями независимо от форм собственности и подчиненности, должностными лицами и гражданами. ПДК – это количество загрязнителя в почве, воздушной среде или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет не его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. Максимально-разовая ПДК не должна вызывать при вдыхании воздуха в течение 30 минут

рефлекторных реакций в организме человека. Среднесуточная ПДК не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного влияния при неопределенно долгом воздействии. Первые нормы ПДК вредных веществ для питьевой воды были утверждены в 1939г нормы ПДК вредных веществ по атмосферному воздуху впервые были введены в 1951г. для 10 вредных веществ, к 1991г. их было уже 479. Для почвы впервые нормы ПДК вредных веществ были введены в 1980г в настоящее время

они установлены для 109 вредных веществ. Нормативы ПДК для вредных веществ едины и обязательны для всех предприятий независимо от форм собственности и подчиненности на территории России. Допустимый уровень радиационного и иного физического воздействия на окружающую среду – это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, других живых организмов. Допустимый выброс или сброс – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое

в единицу времени разрешается выбрасывать предприятию, не вызывая при этом превышения ПДК загрязняющих веществ и других неблагоприятных последствий. Допустимые нормы антропогенной нагрузки на окружающую среду – это максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем. Предельно допустимые нормы – это своего рода вынужденный компромисс, который позволяет, и развивать

хозяйство, и охранять жизнь и благополучие человека. Нормативы качества не относятся к числу правовых норм. Это нормы технического или технико-экономического характера и сами по себе они не обладают юридической силой. Норматив становится обязательным и имеет юридическую силу с момента утверждения его компетентным органом. Такими органами являются Гос комитет сан-эпидемиологического надзора при

Правительстве РФ, Мин Природы РФ и Гос комитет РФ по охране окр среды (Госкомэкология).