Надо Знать

добавить знаний



Экологические факторы



План:


Введение

Экологические факторы, экологические факторы или факторы среды - совокупность всех факторов среды ( температура, влажность, свет, гравитация, субстрат, живые организмы и т.д.), действующих на живой организм или надорганизмову систему ( моноцен, демоцен, плейоцен, биом, биосфера). Не все они одинаковы по своему значению, влияние отдельных компонентов вообще незначителен. Все разнообразие экологических факторов делят по происхождению и характеру действия на три большие группы - абиотические (гр. а - отрицательная частица и bios - жизнь), биотические и антропогенные. К абиотическим относят факторы неорганической, или неживой, природы, к биотическим - влияние живой природы, а также человека. Антропогенные факторы обусловлены деятельностью человека, влияние ее на природу может быть как сознательным, так и стихийным, случайным. Такое разделение в известной мере условно, поскольку каждый из факторов существует и проявляется лишь как результат общего действия среды.


1. Абиотические факторы

1.1. Климатические

Свет - это важный фактор среды, который определяет биологические ритмы ( суточные, месячные, годовые) в жизни большинства животных и способность их ориентации в пространстве. Источниками света на Земли является Солнце, Месяц, звезды и биолюминесценция. Важным аспектом света, как экологического фактора, является его интенсивность и спектр, как в видимом, так и в ультрафиолетовом, и инфракрасном диапазонах длин волны.

Свет является основным источником энергии, которая усваивается растениями в виде химических связей в Сахаров, а те с растительным биомассой являются пищей для животных. Солнечная энергия, которую зеленые растения поглощают и используют в процессе фотосинтеза, называется физиологически активной радиацией (ФАР). Это лучи с длиной волны 0,4 ... 071 мкм, однако растение поглощает энергию в этих пределах неодинаково. К тому же, в жизни растения вне качеством световых лучей большое значение имеет количество света, т.е. интенсивность освещения, бывает неодинаково в разные месяцы вегетационного периода и зависит также от широты местности. Растения на нашей планете растут в различных световых условиях: от чрезмерно освещенных гор, пустынь, степей до мкм пещер и морских глубин. Поэтому у растений в процессе естественного отбора возникли многочисленные приспособления к жизни в соответствии с тем или другого светового режима. По отношению к свету растения делятся на три основные группы: светолюбивые, или гелиофиты (гр. helios - солнце и phyton), тинелюбни, или сциофиты (гр. skia - тень и phyton) и теневыносливые.

Свет влияет на биологические ритмы животных, в связи с адаптацией животных к природным источникам света на поверхности планеты. Суточные изменения освещенности отличаются высокой регулярностью, поскольку происходят благодаря астрономическим процессам - вращение Земли вокруг своей оси, и вызывают суточные изменения активности поведения животных. Так же годовые изменения освещенности обусловленные углом наклона планеты к своей оси, и обусловливают возникновение годовых биоритмов у животных. Месячные биоритмы животных обусловленные цикличностью смены фаз Луны, а соответственно и нарастания или убывания уровня ночной освещенности. Восприятие животными спектральных различий света называется зрением, который может быть монохромным или черно-белым (например, некоторые черви, двустворчатые и брюхоногие моллюски), дихромним или двухцветным - воспринимается синее и красное (например, большинство млекопитающих), трихромним или трехцветным - воспринимается синее, желтое и красное (например, приматы и человек) и тетрахромним или четырехцветная - воспринимается ультрафиолетовое, синее, желтое и красное (например, большинство насекомых, птицы, пресмыкающиеся, рыбы, головоногие моллюски и др.).. Некоторые животные (например, гремучие змеи, комары) воспринимают еще и инфракрасное излучение, которое уже теплом, или тепловым излучением.

Температура чрезвычайно важным экологическим фактором, и в первую очередь, через ее влияние на скорость химических реакций в широком смысле этого слова.

По отношению к температуре выделяют две экологические группы растений: теплолюбивые - термофилы (гр. thermos - теплый и philos - люблю) холодолюбни - психрофилы (гр. psychros - холодный и philos). Теплолюбивыми называют растения, хорошо растут и развиваются в областях тропического, субтропического и умеренного поясов в условиях высоких температур. К ним относятся виды, живущие в полярных и высокогорных областях, или те, что занимают холодные экологические ниши.

Большинство термофильных растений в условиях тропического и субтропического климата способны перенести очень высокую температуру. Отдельные части растения могут нагреваться до +60 ... +65 ? С (иногда в течение длительного периода), например, наскальные лишайники. Самая высокая температура, при которой найдено живые сине-зеленые водоросли в термальных водах, +85 ? C, бактерии +88 ? C. Высшие растения в термальных водах отсутствуют. В природе же уже при 40 ? C большинство видов обнаруживают признаки подавленности.

Растения способны выдерживать и предельно низкие температуры до -80 ? C (водоросли в толще льда в Антарктиде), в районах, где живут высшие растения, отмечена температура -65 ? C (Якутия) - лиственничные леса.

Для животных организмов температурный фактор определяет скорость протекания биохимических реакций и активности ферментов, а соответственно и активности всего организма, особенно в пойкилотермных видов. Температура тела последних зависит от температуры среды и чем выше температура среды, тем активнее будут пойкилотермные организмы. Однако, рост температуры среды может привести к перегреву организма и гибели животного, поэтому нас будут интересовать три основных аспекта температуры как экологического фактора: угрожающе низкие температуры, угрожающе высокие и промежуточные. Если первые два интервала температур, в основном, вызывают смерть, то промежуточное между ними значение содержит зону оптимума (закон оптимума или толерантности Шелфорда), в пределах которой при рост температуры на 10 ?, у пойкилотермных животных, скорость метаболизма возрастает в 2,5 раза. Кроме того температура может выступать как импульсный или стимулирующий фактор - в развитии многих видов насекомых умеренной или полярной климатических зон, переменная температура вызывает ускорение развития эмбриона, личинки или нимфы, тогда как постоянная вызывает замедление этих процессов.

Вода - это один из трех важнейших абиотических экологических факторов суши, имеющих определяющее влияние на живые организмы. Вода является основой внутренней среды всех клеточных живых организмов, выступает универсальным растворителем и средой протекания биохимических реакций. Вода, как экологический фактор, выступает в роли внешней среды, питьевой воды и влажности воздуха. Для водных организмов вода выступает также и внешним - окружающей средой, с которым они вступают в водо-, газо-и солевой обмен. Сухопутные организмы нуждаются в постоянном поступлении воды извне, поэтому они развили ряд приспособлений для использования, экономии и пополнения воды в своем внутреннем среде. Влажность воздуха имеет определяющее значение для жизнедеятельности и распространения живых существ, и определяется абсолютным и относительным ее показателями. Абсолютная влажность воздуха - это количество водяного пара в 1 м3 воздуха. Относительная влажность воздуха - это отношение абсолютной и максимально возможной в конкретной температуры воздуха.

Важным фактором водной среды является ее химический состав, а прежде всего ее соленость. Согласно водную среду разделяют на пресное (реки, озера, ставки и т.п.), солоноватый (устья рек, опресненные морские акватории и др..) И соленое (морские бассейны, океан, соленые озера и т.д.). Соленость воды определяется в промилле (?) - это единица массы соли растворена в единице объема воды (1 ? = 1г (NaCl) / 1л (H2O)). Средняя соленость Мирового океана составляет 3,5 ?. Согласно организмы разделяют на пресноводные и морские или Солоноводные, кроме них также проходные - это такие организмы (исключительно животные), которые часть жизненного цикла проводят в пресных водоемах, а другую - в соленых, причем для размножения возвращаются в пресные водоемы или морские.

Воздух как климатический фактор постоянно воздействует на растения. Это влияние вызванный движением воздуха (ветром). Кроме того, воздух является одним из источников питания растений. Воздушное питание зеленого растения - фотосинтез - тесно связано с использованием углерода. Почти половина сухой массы растения приходится на углерод, усвоенный им с воздуха.

Химический состав воздуха в различных зонах земного шара довольно однообразен. Его основные составные части - азот (78,08%), кислород (20.95%), аргон (0,93%), и оксид углерода (IV) (0,03%). Встречаются также в небольшом количестве и другие газы. Экологически важным для растений является наличие чистого воздуха без всяких примесей, многие из которых пагубно влияют на растение. Это оксид серы (IV), выхлопные газы, различные оксиды, производные ацетилена, свинцовые соединения и т.д..

Определенную роль в жизни растений играет также движение воздуха. Влияние ветра может быть прямым и косвенным. Прямое влияние многогранный, это прежде всего механическое воздействие: бурелом, повреждение деревьев и кустов. Формотворча роль ветра заметна на многих растениях открытых мест - тундр, степей, полупустынь, пустынь (прапороподибни, стелющиеся и карликовые формы и т.д.). При побочном воздействии изменяется обстановка для роста растений: выдувание почвы, обнажение корней, засыпания растений песком, снежные заносы, высушивания надземной части, температурные перепады, снижение фотосинтеза подобное.

Положительное влияние ветра в жизни растений проявляется в перекрестном опылении большой группы анемогамних растений, к которой принадлежит более 10% всех голосеменных и покрытосеменных растений. Прежде всего это дерева (сосна, дуб, ель, орешник, тыс и др.)., Почти все злаковые, осоки, хмель, конопля, растения тундры и высокогорных поясов, где нет насекомых. Семена и плоды растений также переносятся на большие расстояния (до 40 км) с помощью ветра.


1.2. Едафични факторы

Грунт является одним из компонентов наземных экосистем и естественной основой их функционирования, а растительность - важным фактором почвообразования, однако грунт определяет достаточно часто тип растительности. Все растения в зависимости от наличия в почвах питательных веществ делят на три группы: еутрофы, мезотрофы и олиготрофы.

1.3. Орографические факторы

Рельеф не осуществляет прямого влияния на жизнь растений, однако влияет на почвообразования, а характер рельефа, местоположение в нем растений или растительного группировки значительно влияет на жизнь растений, регулирует их соотношение и действие прямых экологических факторов. С изменением рельефа изменяются климатические и почвенные условия. Таким образом, за счет рельефа увеличивается разнообразие условий роста и соответственно разнообразит флористический состав. Зависимости от величины форм рельефа выделяют три категории: макрорельеф (горы, низменности, межгорные впадины), мезорельефа (холмы, овраги, гряды, степные блюдца и т.п.) и микрорельеф (мелкие впадины, неровности, пристовбурови повышения и др..). Этот раздел условно. Макрорельеф создает на ограниченной площади широкую амплитуду высот, что, в свою очередь, вызывает изменение климатических комплексов и в соответствии с высотой меняется и характер растительного покрова. Характер высотной поясности зависит прежде всего от положения гор в системе широтных зон, высоты гор и экспозиции склонов. Мезорельефа также влияет на распределение растительности. Примером может служить пойма. Большое значение для жизни растений имеет экспозиция склонов и их крутизна. Известно, что на склонах южной экспозиции освещения более интенсивное и температура выше, режим увлажнения другой, чем на северных. В связи с неодинаковыми условиями на склонах различной экспозиции заметно различаются состав растительности, внешний вид и состояние растений. На южных склонах выше размещается пояс древесной растительности. Влияние экспозиции проявляется не только в горах, но и на небольших холмах, возвышениях и даже на равнинах.


2. Биотические факторы

Биотические факторы, включают в себя весь комплекс воздействия на данный живой организм, который возникает в результате сосуществования этого организма с другими животными и растениями. - Фитогенные - микробогенни - зоогенный - антропогенные

2.1. Гомотипови взаимодействия ( коакции)

2.2. Гетеротопий взаимодействия (коакции)

  • Протокооперация (+ +) - это взаимодействие между популяциями двух видов, при которой оба получают взаимовыгодное пользу, но их сосуществование является факультативным.
  • Мутуализм или симбиоз (+ +) - это взаимодействие популяций двух видов, при которой развивается зависимость друг от друга - облигатный симбиоз.
  • Синойкия или Метохия (биол.) (+0) - тесное сожительство организмов разных видов, при которой один из организмов может получать для себя пользу, не причиняя вреда другому организму.
  • Комменсализм (+0) - это взаимодействие между популяциями двух видов, при котором один из видов получает пользу, незавдаючы вреда другому.
  • Хищничество (?) - это поедание одним организмом (хищником) другого организма (жертвы), причем последний к нападению должен быть живым, а не мертвым, что отличает хищничество от детритофагии. Существует четыре основные категории хищников: настоящие хищники, пастбищные хищники, паразитоиды и паразиты (некоторые авторы). Настоящие хищники - это существа, в процессе питания ловят и убивают свою жертву, после чего ее поедают полностью или частично. На протяжении жизни они убивают большое количество жертв, которые могут принадлежать к разным видам. Пастбищные хищники - существа, которые питаясь не убивают свою жертву, но поедают ее часть, оказывая ей вред. За свою жизнь они питаются различными жертвами из разных видов. Паразиты это существа, которые тесно связаны с одной или несколькими особями одного или нескольких видов протяжении всей своей жизни, они поедают часть жертвы, причиняя ей вреда. Паразитоиды - существа, которые нападают на свою жертву, откладывая в нее яйца, личинка что вывелась убивает своего хозяина. Модель Лотки-Вольтера - это тип взаимодействия популяций хищника и жертвы, когда рост популяции хищника зависит от роста популяции жертвы.
  • Паразитизм (?)
  • Нейтрализм (00)
  • Аменсализм (0 -)
  • Межвидовая конкуренция (-) - это любое взаимодействие между двумя или более популяциями разных видов, негативно влияет на их рост и выживаемость особей. Межвидовая конкуренция проявляется в двух вариантах: алелопатии, или непосредственного взаимодействия, и конкуренции за ресурс, или опосредованной взаимодействия. Аллелопатия - это конкурентное взаимодействие между двумя популяциями разных видов при посредничестве химических веществ, вызывает полное вытеснение одного организма другим.

3. Антропичних факторов

Антропический или антропогенный фактор - такой фактор, агентом которого является человек (непосредственно или в результате своей деятельности). Роль антропичного фактора все время растет. Воздействие человека на растительные группировки может быть прямой (непосредственное потребление, выращивание в системе сельского хозяйства, использования растительных ресурсов, интродукция, прямое истребление т.п.) и косвенной (деградация и позитивные изменения в фитоценозах, вымирание одних видов и распространения других вследствие различных видов человеческой деятельности). По результатам влияние человека условно делят на положительный и отрицательный. Человек может даже существенно изменять ландшафт. Так, в странах Средиземноморья, особенно в Греции, домашние животные ( овцы, козы) еще в античные времена уничтожали богатую и разнообразную растительность. Большие потери понесли леса нашей планеты, особенно Европы, Малой Азии, Северной Африки, Кубы. Теперь угроза нависла над сельвой Южной Америки.

Некоторые авторы выделяют отдельно антропичного факторы (сорванный цветок, срубленное дерево) и антропогенные факторы (фабрика, завод и т. д.)


4. Другие классификации экологических факторов

В 1958 г. А. С. Мончадський предложил классификацию факторов по характеру их действия.

Стабильные факторы - те, которые не изменяются в течение длительного времени (земное притяжение, солнечная постоянная, состав атмосферы и др..). Они предопределяют общие приспособления организмов, определяют принадлежность их к жителям определенной среды планеты Земля.

Переменные факторы, которые в свою очередь, делятся на закономерно-переменные и случайно-переменные К закономерно-переменных принадлежит периодичность суточных и сезонных изменений. Эти факторы обусловливают определенную цикличность в жизни организмов (миграции, спячку, суточную активность и другие периодические явления и жизненные ритмы). Случайно-переменные факторы объединяют абиотические, биотические, и антропичних факторов, действие которых повторяется без определенной периодичности (колебания температур, дождь, ветер, град, эпидемии, влияние хищников и др..). Эти факторы влияют на численность популяций и в значительной степени обуславливают амплитуду ее колебаний.

Кроме этих групп следует выделить сигнальные и ориентационные факторы, непосредственно на метаболизм не влияют, но является причиной изменения состояния или поведения организмов. К сигнальным факторам относятся различные природные явления, которые предшествуют появлению неблагоприятных факторов и благодаря восприятию которых организм заранее может перестроить свой метаболизм или поведение. Например, сокращение дня является сигналом для подготовки к зиме (накопление жира, формирование миграционных стай, миграции и впадения в спячку некоторых видов животных). Ориентационные факторы также выполняют сигнальную роль и воспринимаются органами чувств для определения положения в пространстве и времени. Некоторые рыбы и птицы по расположению звезд на небе определяют миграционные пути. Ориентиром могут быть также особенности рельефа, сооружения человека.

Предлагается также классификация:

  • полезные связи
  • отрицательные связи
  • нейтральные связи

Видподно им:

  • взаимополезные (+ +)
  • кориснонейтральни (+0)
  • корисношкидливи (?)
  • взаемонейтральни (00)
  • нейтральношкидливи (0 -)
  • взаемощкидливи (-)

5. Влияние факторов на организм

Иллюстрация закона толерантности Шелфорда

Среда воздействует на организм через абиотические факторы температуры, влажности, света, давления, химических характеристик субстрата т.д., а организм на среду влияет, главным образом, изменением химизма субстрата, истощением трофических и энергетических ресурсов и изменения микроклиматических окружающих условий. Влияние среды на отдельный организм, при посредничестве биотических факторов, проявляется в доступности трофического ресурса (например, пищу может съесть другое животное), возможности размножения (например, встреча с особью противоположного пола, наличия свободной территории для размножения и выведения потомства и т.п.), угроза хищника (например, особь может съесть хищник) и т.д..

Экологические факторы влияют на поведение животные, ее активность, обменные процессы в ее организме, развитие и морфогенез. Любой фактор имеет или непосредственное влияние, или сигнальный (опосредованный) воздействие на организм. В первом случае фактор влияет механически (например, гравитация, электрическое и магнитное поля, ветер и т.п.) или физиологически - изменением обменных процессов (например, изменение температуры среды приводит к ускорению или замедлению метаболизма) и изменением внутренней среды (например, обезвоживание). Во втором случае изменение любого фактора может быть очень незначительной и не оказывает какого-либо существенного влияния на организм, однако, эта незначительное изменение служит сигналом организма для начала внутренних перестроек к возможным изменениям в среде (например, изменение длины светового дня является сигналом к ​​началу миграции у перелетных птиц).


5.1. Закон оптимума (толерантности) Шелфорда

В естественных условиях не всегда можно различить влияние отдельных факторов и их следствие. Организмы всегда испытывают на себе совокупное влияние различных экологических факторов. На них одновременно воздействуют взаимосвязаны между собой температура, влажность, свет, воздух, соседние организмы. Влияние любого фактора на организм определяется его интенсивностью - существуют пределы значения фактора (они сугубо индивидуальны, но одновременно свойственны для всех особей конкретного вида), при которых жизнедеятельность организма невозможна, то есть наступает смерть - точки экстремума, и существуют показатели фактора при которых организм может поддерживать но подавленного жизнедеятельность - это границы пессимума, или чувствовать себя комфортно и давать потомство - границы оптимума или комфорта.

Способность вида существовать при различных значениях фактора называют его экологической валентностью или экологической амплитудой.

Организмы могут существовать при широкой амплитуде фактора называют еврибионтнимы, а те которые существуют при ограниченных значениях любого фактора - стенобионтных.


5.2. Закон минимума Либиха

Для нормального существования организма необходимый набор факторов. Из всего комплекса экологических факторов, действующих на живой организм, самый лимитирующий влияние оказывает тот фактор, показатель которого отдаленный от оптимума конкретного вида.

Немецкий ученый Юстус Либих установил, что продуктивность растений зависит от того минерального элемента, которого содержание в почве маленький. Например, если содержание фосфора в почве лишь 20% от нормы, а кальция - 50% от нормы, то ограничивающим фактором будет нехватка фосфора.


Литература

  • Замороко А. М. Курс лекций по экологии животных (рукопись). - Ивано-Франковск, 2007. - 60 с.
  • Кудрявый В. П. Экология. - М.: издательство "Мир", 2001. - 499 с.
  • Одум Ю. Основы экологии. - М.: издательство "Мир", 1975. - 740 с.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам