 |
Классификация экологических факторов среды
|
|
|
|
Экологические факторы среды: абиотические, биотические, антропогенные
Часть природы, окружающую организмы и оказывающую на них прямое или косвенное воздействие, называют «средой». Из неё живые организмы получают всё необходимое для жизни и в неё выделяют продукты своего обмена. В литературе наряду с термином «среда» часто используют синонимы: «среда обитания», «жизненная среда», «природная среда» и др. под средой в экологии понимают всю совокупность природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Термин «среда обитания» применяют, когда хотят обозначить характерные для какого-нибудь вида растений или животных естественные условия жизни. Любые свойства внешней среды, оказывающей влияние на организмы, называют экологическими факторами. Факторы среды можно классифицировать по нескольким признакам:
1. По воздействию на организм делят на внешние (солнечная радиация, атмосферное давление) и внутренние (численность популяции, пища, состав среды).
2. По значимости делят на главные, без которых невозможна жизнь, и второстепенные, влияющие на различные проявления жизнедеятельности.
3. По происхождению и характеру делят на абиотические, биотические, антропогенные.
Классификация экологических факторов среды
| Экологические факторы среды | ||
| абиотические | биотические | антропогенные |
| Климатические: температура, влажность, давление, скорость ветра Почвенные: грунт, механический состав, влагоёмкость Рельеф Химический состав: компоненты воды, воздуха, почвы Физические: шум, магнетизм, радиоактивность | Фитогенные: воздействия растений Зоогенные: воздействия животных Микогенные: воздействия грибов Микробогенные: воздействие микроорганизмов | Хозяйственные: обусловлены жизнедеятельностью Плановые: осознанное влияние Непредвиденные: случайные Техногенные: применение машин |
|
|
|
Абиотические факторы – элементы неживой природы.
Спектр света делится на несколько областей:
· <150 нм – ионизирующая радиация – < 0,1 %;
· 150–400 нм – ультрафиолетовая радиация (УФ) – 1–10 %;
· 400–800 нм – видимый свет – 50 %;
· 800–1000 нм – инфракрасная радиация (ИК) – 50 %.
До 19 % рассеивается в атмосфере (парами и пылью, молекулами газов), около 34 % отражается от атмосферы (от облаков) в космическое пространство и только 47 % солнечной энергии достигает биосферы.
Ионизирующее излучение почти полностью задерживается верхними слоями атмосферы. Доля ультрафиолетовых лучей составляет около 1 %. Остальное количество поступающей на землю лучистой энергии распределяется практически поровну на видимую и инфракрасную части спектра. Экологическое значение невидимых лучей изучено еще слабо.
Свет считается важным фактором. От него зависит процесс фотосинтеза растений и создание растительной биомассы. В толще воды недостаток света ограничивает жизнь зелёных растений. По воздействию света организмы принято делить на дневные и ночные. Смена дня и ночи является для организмов сигналом активности – цветение, забота о потомстве, поиск пищи. Реакция организмов на продолжительность светового дня называют фотопериодизм. По способности цвести при долготе дня зеленые растения делят: а) на длиннодневные (удлинение дня приводит к цветению – берёза, овёс); б) на короткодневные (укорочение дня приводит к цветению – георгины, хризантемы). Растения в зависимости от необходимой интенсивности света подразделяют на светолюбивые (растения степей, пустыни), теневыносливые (большинство растений леса), тенелюбивые (мхи, папоротники). Передозировка УФ вредна, особенно для деления клеток, поэтому используют УФ для дезинфекции помещений. Как защита от излишних доз УФ, при длине волны 320–330 нм в коже человека и других млекопитающих образуется пигмент меланин (загар). Экранирование поверхности организма свойственно многим рыбам, икре лягушек, грызунам в степях (мошонки, мозговые оболочки и другие органы).
|
|
|
Инфракрасное излучение (ИК) воспринимается всеми организмами как тепло. Воздействуя на тепловые центры нервной системы животных, эти лучи регулируют окислительные процессы и двигательные реакции в отношении источников тепла.
Все лучи, оказывающие влияние на растительные организмы, особенно на фотосинтез, называются физиологически активной радиацией (ФАР). Самое большое значение для живых организмов и функционирования всей биосферы имеет видимая часть спектра, состоящая из прямой (27 %) и рассеянной (16 %). Вместе они называются суммарной радиацией. Только на свету идет процесс фотосинтеза растений, обеспечивающий планету главным биологическим ресурсом – органическим веществом.
Температура также является важным фактором. Температурные пределы, в которых может протекать жизнь, составляют всего 300°С, от –200°С до +100°С, но для большинства организмов и физиологических процессов этот диапазон еще уже – от 39°С в море (от –3,3°С до +35,6°С) до 125°С на суше (от –70°С до +55°С). Нормальное строение и работа белка осуществляются при температуре от 0°С до +50°С.
Значение температуры заключается в том, что она изменяет скорость протекания физико-химических реакций в клетках, а это отражается на росте, развитии, размножении, поведении и во многом определяет географическое распространение растений и животных. Согласно правилу Вант-Гоффа скорость химических реакций возрастает в 2–3 раза каждый раз при повышении температуры на 10°С, а по достижении оптимальной – начинает снижаться. Верхний (верхний биологический нуль) и нижний пределы называются, соответственно, верхней и нижней летальной температурой. При выходе изменений температуры за пределы выносливости организмов происходит их массовая гибель, т. к. происходит свертывание белка и разрушение ферментов. Так, с переходом через 50–60°С, как правило, створаживается простокваша, сваривается белок яйца, погибает камбий у растений.
|
|
|
Он действует всегда и везде. Каждый вид обитает в определённом интервале температур. В широких температурных пределах существуют бактерии, лишайники. При понижении температуры многие виды впадают в оцепенение. Холодолюбивые организмы – криофилы, способны сохранять активность при температуре клеток до -8, -10оС. Криофилы населяют холодные и умеренные зоны. У термофилов или теплолюбивых, активность проявляется при довольно высоких температурах. Это обитатели жарких, тропических районов. По отношению к температуре животных делят на холоднокровных (пойкилотермные) и теплокровных (гомойотермные). У теплокровных птиц и млекопитающих широкий диапазон существования, они мало зависят от внешних источников тепла. Пример.В условиях Крайнего Севера, в Якутии деревья и кустарники не вымерзают при температуре – 70°С. «Рекордсмен» – лиственница даурская. За полярным кругом при такой же температуре выживают лишайники, некоторые виды водорослей, ногохвостки, в Антарктиде – пингвины. Семена и споры многих растений, нематоды, коловратки переносят замораживание до температуры, близкой к абсолютному нулю (271°С). Животные больших глубин переносят температуры около 0°С.
Термофилы приспособились к условиям высоких температур, обитают преимущественно в тропических районах Земли. Среди них также преобладают беспозвоночные (моллюски, членистоногие, черви и др.), многие из которых живут только в тропиках.
Пример. Пресмыкающиеся, некоторые виды жуков, бабочек выдерживают температуру до 45–50°С. В пустыне Палестины максимальная активность у кузнечиков наблюдается при 40-градусной жаре. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52°С обитает рыба – пятнистый ципринодон, а на Камчатке при температуре 75–80°С живут сине-зеленые водоросли. Верблюжья колючка, кактусы переносят нагревание воздуха до 70°С.
Многие растения в тропиках не переносят низких температур и погибают при 0°С, хотя ткани их еще не заморожены. Причиной их гибели обычно является нарушение обмена веществ, которое приводит к образованию в растениях чуждых и даже вредных им продуктов, вызывающих отравление.
|
|
|
Влажность для многих организмов является лимитирующим фактором. Вода является растворителем и реагентом в живых клетках. В сухом воздухе на суше влага измеряется количеством осадков. Растения поглощают воду из почвы, пар из воздуха. Животные пьют, потеют, всасывают всей поверхностью тела. Некоторые организмы способны получать воду при расщеплении жиров – верблюды, жуки, моль. По отношению к водному режиму наземные организмы подразделяются на три основные экологические группы: гигрофильные (влаголюбивые), ксерофильные (сухолюбивые) и мезофильные (предпочитающие умеренную влажность). Вода – основа протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Только при наличии воды в организме протекают процессы фотосинтеза, терморегуляции, обменных процессов. Наиболее высоко содержание воды в периоды активной жизнедеятельности и в молодом возрасте.
Содержание воды в различных организмах, % от массы тела
(по Б. С. Кубанцеву)
| Растения | Содержание воды | Животные | Содержание воды |
| Водоросли Морковь (корни) Разнотравье Листья деревьев Стволы деревьев Картофель (клубни) | 96–98 87–91 85–86 79–82 40–65 74–80 | Губки Моллюски Насекомые Ланцетник Земноводные Млекопитающие (мышечные ткани) | 80–92 46–92 до 93 68–83 |
Но и в состоянии покоя растения не теряют влагу полностью. В сухих лишайниках содержится до 5–7 % воды, в зерновках злаков – 12–14 %. Независимо от климата и почвенных условий в течение года всегда можно выделить такие периоды в развитии растений, за исключение растений влажных тропиков, когда они испытывают дефицит влаги. При остальных благоприятных условиях он сильно сказывается на росте и развитии растений, обусловливает их низкорослость и бесплодие.
В процессе эволюции у растений и животных выработались многочисленные сложные приспособления, позволяющие поддерживать водный баланс и обеспечивать экономное расходование воды. Растения пустынь и степей приспособились к острому дефициту влаги, болотные и влажно-тропические растения – к избытку, а лесным видам необходима высокая влажность воздуха и умеренная влажность почв. Как и в отношении остальных факторов, эти приспособления-адаптации группируются в анатомо-морфологические, физиологические и поведенческие.
Источниками влаги для растений служат запасы ее в почве и атмосфере (осадки, туманы, конденсаты), для наземных животных – вода в водоемах, водяные пары в атмосфере и сочная пища. При анализе влияния влаги на живые организмы важно учитывать сезонное распределение и температурный режим среды обитания. Разные комбинации содержания воды и температуры в среде обитания создают множество разных ситуаций, благоприятных и наоборот. Соотношение температуры и влажности характеризует климат конкретной территории и важно для выбора популяцией вида стации обитания.
|
|
|
Влажный воздух обладает хорошей теплопроводностью. При высокой влажности в холодном воздухе у гомойотермных животных усиливаются процессы метаболизма, а у пойкилотермных животных и растений они замедляются. В сухом воздухе при низкой температуре охлаждение происходит медленнее, а в сухом и жарком воздухе активизируются процессы терморегуляции, усиливается испарение с поверхности. Во влажном и жарком воздухе испарения с поверхности резко падает и высока вероятность нагрева организма до температуры воздуха (перегрев). Наиболее благоприятные условия складываются в диапазоне температур 17–23 °С и в диапазоне относительной влажности воздуха 85–100 %.
По отношению к влажности различают эвригигробионтные и стеногигробионтные организмы. Первые живут в широком диапазоне содержания влаги, а для вторых она должна быть либо высокой, либо низкой, либо промежуточной между первыми двумя. Это относится и к растениям и к животным, несмотря на то что вторые имеют возможность отыскивать места с оптимальной влажностью. И те и другие могут легко переносить дефицит влаги (копытные, верблюд, варан, пищуха-сеноставка, из растений: лишайники, суккуленты, многие злаки, полыни и т. д.), а могут и вовсе не выносить сухости (земноводные, пресмыкающиеся, ластоногие, из растений: все плавающие растения, сфагновые мхи, многие папоротники, из высших: недотрога обыкновенная – быстро теряет тургор, калужницы, адокса мускусная и др.).
Биотические факторы – этовоздействие других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми и межвидовыми отношениями. Примерами могут служить поедание растений, опыление растений насекомыми, конкуренция за возможность размножения. Согласно закону всеобщей связи в живой природе существуют различные взаимоотношения.
Биотические факторы – это факторы живой природы, всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга. Эти влияния могут быть со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные), грибов и микроорганизмов.
Например, живые существа служат источником пищи (растения — для животных-фитофагов, животные – для хищников), средой обитания (хозяин для паразитов, крупные растения для эпифитов), способствуют размножению (опылители растений), оказывают химические, физические и другие воздействия.
Биотические факторы подразделяются на прямые, связанные с непосредственным воздействием одних организмов на другие (например, гриб трутовик паразитирует на березе), и косвенные, влияющиечерез изменения окружающей неживой природы.
Например, густые ветви ели, затеняя почву, угнетают травянистую растительность под кроной
Химическое взаимовлияние одних растений на другие при помощи продуктов метаболизма (фитонцидов, гликозидов, эфирных масел) называется аллелопатией (от греч. allelon – взаимно и pathos – страдание).
Например, корневища пырея своими выделениями задерживают прорастание семян культурных растений.
Биотические факторы: (+) – полезные, (–) – вредные, (0) – нейтральные
| Тип взаимосвязи | виды | Характер связи, пример | |
| нейтрализм | Ни одна популяция не влияет друг на друга Мыши и синицы в лесу | ||
| конкуренция | – | – | Успех одного и неуспех другого Волки и лисы в борьбе за пищу |
| аменсализм | – | Вид 2 подавляет вид 1, но сам не испытывает отрицательное воздействия Дерево и трава под ним | |
| паразитизм | + | – | 1 вид паразитирует на виде 2, ослабляя его Гриб трутовик и берёза |
| хищничество | + | – | 1 вид питается за счет жертвы 2 Лисы и мыши |
| комменсализм | + | 1 вид получает пользу от 2, которому безразлично Рыба горчак и беззубка (квартиранство) Рыба прилипало и акула (нахлебничество) | |
| протокооперация | + | + | Благоприятно, но не обязательно Актиния и рак-отшельник |
| мутуализм | + | + | Благоприятно для обоих и обязательно Лишайники (грибы и водоросли) |
Антропогенные факторы
Это особая группа факторов, порожденная деятельностью человека. Она огромна и чрезвычайно разнообразна. Часть их связана с хозяйственным изъятием природных ресурсов, нарушением естественных ландшафтов, глубокие изменения в биосфере. Это вырубка лесов, распашка степей, промысел растений и животных, замена природных комплексов сооружениями, коммуникациями, свалками. Как следствие, происходит утрата ценных генов, превращение сложных экосистем в более простые. Экосистемы теряют способность саморегуляции, снижается видовой состав и устойчивость к изменениям. В тоже время человек создал огромное количество самых разнообразных сортов и пород, переселил в новую среду обитания большое количество видов растений и животных. Антропические (антропогенные) факторы – это те формы деятельности человека, которые воздействуют на окружающую среду, изменяют условия обитания живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растении и животных.
Можно выделить несколько видов воздействия человека на природу:
1. Прямое воздействие. Человек разрушает биогеоценоз за счет распашки целины с целью выращивания культурных растений, занимает территорию под строительство жилищ, дорог и т. д.
2. Косвенное воздействие. На природу человек воздействует не непосредственно, а опосредованно, через продукты своей производственной деятельности.
Например, сжигая топливо в ТЭЦ (теплоэлектроцентралях), человек непосредственно не контактирует с организмами, однако выделяемая при сжигании топлива тепловая энергия, попадая в окружающую среду, вызывает «тепловое загрязнение» атмосферы, которое воздействует на те или иные организмы.
3. Комплексное воздействие. Воздействуя на какой-то вид организмов непосредственно, через него не контактируя с другим видом, человек оказывает на него определенное воздействие.
Например, воздействуя на мышевидных грызунов ядохимикатом ДДТ, человек уничтожил часть этих грызунов (прямое воздействие), но ДДТ плохо разрушается в природных условиях, накапливается в природе и может попадать с пищей другим организмам, в том числе и человеку, вызывая их отравление (это косвенное воздействие).
4. Стихийное (бессознательное) воздействие. Человек, не ставя цели, даже не желая этого, воздействует на природу.
Например, гуляя в поле или в лесу человек может топтать траву, наступать на мелких животных (насекомых), рвать цветы и т. д.
5. Сознательное (целеустремленное, планомерное)воздействие состоит в организации деятельности, направленной на формирование человеком таких биоценозов, которые будут ему максимально полезны.
Например, возделывание поля для выращивания злаков или овощей, окультуривание луга посадкой на нем люцерны и других кормовых культур, выведение новых сортов растений и пород животных и т. д. Это воздействие может носить как позитивный (например, создание заповедников), так и негативный (разработка полезных ископаемых, строительство гидростанций и т. д.) характер.
Другие антропогенные воздействия связаны с загрязнением окружающей среды. Промышленные выбросы изменили состав атмосферы, в ней появились следы газов SO2, NO, CO2. Последствия их присутствия приводят к уменьшению солнечной радиации, кислотным дождям, парниковому эффекту.
В гидросфере накапливаются токсичные вещества, поверхностно-активные вещества (ПАВы), нефть и нефтепродукты. Последствиями влияния этих веществ является гибель планктона, рыб, снижение интенсивности газообмена.
Накопление токсичных и радиоактивных веществ в почве изменяет структуру и состав почв, вызывает эрозию. Токсичные соединения передаются по цепям питания, накапливаются в костной и мышечной ткани.
|
|
|
