Экологические факторы и их классификация. Трофическая структура сообщества. Генетические факторы и здоровье человека. Толерантность

Содержание.

1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
2. Экологические факторы и их классификация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3. Трофическая структура сообщества. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4. Генетические факторы  и здоровье человека. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5. Толерантность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
6. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
7. Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

 

 

Введение.

 

     Взаимодействие человека с окружающей природной средой - проблема не новая. Она уходит своими корнями в глубокую древность, когда человек овладел огнем, обустроил пещеры и с помощью каменных орудий стал осваивать равнинные и лесные пространства. С веками, по мере технической вооруженности человека, его воздействие на окружающую среду стало соизмеряться с геологическими процессами, протекающими на поверхности Земли и верхней части литосферы. Человек, вооруженный техникой и злоупотребляющий ее возможностями, не только уничтожает животных и растения, но и активно приближает самоуничтожение, изобретая всѐ новые виды оружия массового поражения (ядерное, бактериологическое, химическое и др.).

     Понятие условий экология заменила понятием фактора. Любой организм в среде своего обитания подвергается воздействию самых разнообразных климатических, эдафических и биотических факторов. «Экологический фактор» - это любой нерасчленяемый далее элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития.

     Чтобы укреплять и сохранять здоровье здоровых, то есть управлять им, необходима информация как об условиях формирования здоровья (характере реализации генофонда, состоянии окружающей среды, образе жизни и т. п.), так и конечном результате процессов их отражения (конкретных показателях состояния здоровья индивида или популяции).

     Толерантность - (от лат. tolerantia терпение),  в экологии выносливость вида по отношению к колебаниям какого либо экологический фактора. Диапазон между экологическим минимумом и максимумом фактора составляет предел толерантности.

 

Экологические факторы  и их классификация.

     Экологический фактор - любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития, называют экологическим фактором.

     Фактор (от лат. factor - делающий, производящий) - движущая сила, причина какого-либо процесса, явления.

     Экологические факторы и их действие. Экологические факторы многообразны, при этом каждый фактор является совокупностью соответствующего условия среды и его ресурса (запаса в среде).

      Экологические факторы среды  принято делить на две группы:

     - факторы косной (неживой) природы - абиотические или абиогенные;

     - факторы живой природы - биотические или биогенные.

 

      Экологические факторы косной (неживой) природы (абиотические, абиогенные):

      Физические:

       - климатические;

       - топографические;

       - космические;

       - механический состав среды;

       - высокотемпературные (огонь, пожары, извержения).

     Химические (количественный и качественный состав среды):

      - основные вещества;

      - примеси;

      - токсичные примеси;

      - кислотность (щелочность) и т. д.

     Экологические  факторы живой природы (биотические, биогенные):

     Зоогенные:

      - воздействия животных;

     Фитогенные:

      - воздействия растений;

     Микровогенные:

      - воздействия микробов.

      С другой стороны, по происхождению и те и другие бывают как риродными, так и антропогенными, т. е. прямо или косвенно связанными с деятельностью человека, который не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создает новые, синтезируя ядохимикаты, удобрения, строительные материалы, лекарства и т. п.

      Известно, что в основу построения системы терминов должна быть положена достаточно емкая классификация, охватывающая все понятия в их взаимосвязи и развитии. Исключительная сложность, взаимосвязанность и взаимозависимость явлений в природе затрудняет классификацию в экологии.

      Наряду с приведенной классификацией экологических факторов существует много других (менее распространенных), в которых используют иные отличительные признаки. Так, выделяют факторы, зависящие и не зависящие от численности и плотности организмов. Например, на действие макроклиматических факторов не сказывается количество животных или растений, а эпидемии (массовые заболевания), вызываемые патогенными микроорганизмами, зависят от их количества на данной территории. Известны классификации, в которых все антропогенные факторы относят к биотическим.

       Абиотические факторы

       В абиотической части среды обитания (в неживой природе) все факторы прежде всего можно разделить на физические и химические. Однако для понимания сути рассматриваемых явлений и процессов абиотические факторы удобно представить совокупностью климатических, топографических, космических факторов, а также характеристик состава среды (водной, наземной или почвенной) и др.

     Основные климатические факторы

      Энергия Солнца. Она распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Для организмов важны длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия. Около 99% всей энергии солнечной радиации составляют

лучи с длиной волны  Я, = 170 ... 4000 нм, в том числе 48% приходится на видимую часть спектра (А. = 390 ... 760 нм), 45% - на близкую нфракрасную (к = 760 ... 4000 нм) и около 7% - на ультрафиолетовую (к < 400 нм).

Преимущественное значение для фотосинтеза имеют лучи с X = 380 ... 710 нм. Длинноволновая (дальняя инфракрасная) солнечная радиация (к > 4000 нм) незначительно влияет на процессы жизнедеятельности организмов.

     Экологические факторы и их действие

Ультрафиолетовые лучи с X > 320 нм в малых дозах необходимы животным и человеку, так как под их действием в организме образуется витамин D. Излучение с X < 290 нм губительно для живого, но до поверхности Земли оно не доходит, поглощаясь озоновым слоем атмосферы. При прохождении через атмосферный воздух солнечный свет отражается, рассеивается и поглощается. Чистый снег отражает примерно 80-95% солнечного света, загрязненный – 40-50%, черноземная почва - до 5%, сухая светлая почва – 35-45%, хвойные леса – 10-15%. Однако освещенность земной поверхности существенно колеблется в зависимости от времени года и суток, географической широты, экспозиции склона, состояния атмосферы и т. п.

     Вследствие вращения Земли периодически чередуются светлое и темное время суток. Цветение, прорастание семян у растений, миграция, зимняя спячка, размножение животных и многое другое в природе связаны с длительностью фотопериода (длиной дня). Необходимость в свете для растений обусловливает быстрый их рост в высоту, ярусную структуру леса.

Водные растения распространяются преимущественно в поверхностных слоях водоемов.

     Температура. Температура главным образом связана с солнечным излучением, но в ряде случаев определяется энергией геотермальных источников.

     При температуре ниже точки замерзания живая клетка физически повреждается образующимися кристаллами льда и гибнет, а при высоких температурах происходит денатурация ферментов. Абсолютное большинство растений и животных не выдерживает отрицательных температур тела. Верхний температурный предел жизни редко поднимается выше 40-45°С.

В диапазоне между крайними границами скорость ферментативных реакций (следовательно, и интенсивность обмена веществ) удваивается с повышением температуры на каждые 10°С.

      Значительная часть организмов способна контролировать (поддерживать) температуру тела, причем в первую очередь наиболее жизненно важных органов.

     Такие организмы называют гомойотермными - теплокровными (от греч. Homoios - подобный, therme - теплота), в отличие от пойкилотермных - холоднокровных (от греч. Poikilos - различный, переменчивый, разнообразный), имеющих непостоянную температуру, зависящую от температуры окружающей среды.

     В водной среде благодаря высокой теплоемкости воды изменения температуры менее резкие и условия более стабильные, чем на суше. Известно, что в регионах, где температура в течение суток, а также в разные сезоны сильно меняется, разнообразие видов меньше, чем в регионах с более постоянными суточными и годовыми температурами.

     Температура, как и интенсивность света, зависит от географической широты, сезона, времени суток и экспозиции склона. Действие экстремальных температур (низких и высоких) усиливается сильными ветрами. Изменение температуры по мере подъема в воздушной среде или погружения в водную среду называют температурной стратификацией. Обычно и в том и в другом случае наблюдается непрерывное снижение температуры с определенным градиентом. Тем не менее существуют и иные варианты. Так, в летний период поверхностные воды нагреваются сильнее глубинных. В связи со значительным уменьшением плотности воды по мере нагрева начинается ее циркуляция в поверхностном нагретом слое без смешения с более плотной, холодной водой.

     В результате между теплым и холодным слоями образуется промежуточная зона с резким градиентом температуры. Все это влияет на размещение в воде живых организмов, а также на перенос и рассеивание поступающих примесей.

     Подобное явление встречается и в атмосфере, когда охлажденные' слои воздуха смещаются вниз и располагаются под теплыми слоями, т. е. имеет место температурная инверсия, способствующая накоплению загрязняющих веществ в приземном слое воздуха.

     Инверсии способствуют некоторые особенности рельефа, например, котлованы и долины. Она возникает при наличии на определенной высоте веществ, например аэрозолей, нагреваемых непосредственно за счет прямого солнечного излучения, что вызывает более интенсивное прогревание верхних воздушных слоев.

     В почвенной среде суточная и сезонная стабильность (колебания) температуры зависят от глубины. Значительный градиент температур (а также влажности) позволяет обитателям почвы обеспечивать себе благоприятную среду путем незначительных перемещений.

 

Трофическая структура сообщества.

     В результате рассеяния энергии в пищевых цепях и благодаря такому фактору, как зависимость метаболизма от размера особей, каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, которую можно выразить либо числом особей на каждом трофическом уровне, либо урожаем на корню (на единицу площади), либо количеством энергии, фиксируемой на единице площади за единицу времени на каждом последующем трофическом уровне.

     Графически это можно представить в виде пирамиды, основанием которой служит первый трофический уровень, а последующие образуют этажи и вершину пирамиды.

      Различают три основных типа экологических пирамид - пирамиды чисел, биомассы и энергии.

      Пирамида чисел, или распределение особей по трофическим уровням, зависит от следующих факторов:

     1. В любой экосистеме мелкие животные численно превосходят крупных и размножаются быстрее.

     2. Для всякого хищного животного существуют нижний и верхний пределы размеров их жертв. Верхний предел определяется тем, что хищник не в состоянии одолеть животное, намного превышающее по размеру его собственное тело, нижний предел - тем, что при слишком малом размере добычи охота на нее теряет для хищников какой-либо смысл. Мелкую добычу хищникам пришлось бы ловить в таких огромных количествах, что это оказалось бы почти невозможным либо ввиду ее недостатка, либо нехватки времени. Поэтому для хищников каждого вида, как правило, пищей служат жертвы оптимального размера.

     Для поддержания жизни одного льва требуется 50 зебр в год. На Фолклендских островах кулик-сорока на скалах во время отлива добывает брюхо-ногого моллюска "блюдечко», но может справиться только с особями среднего размера; моллюски, размер которых превышает 45 мм, от него ускользают.

    Однако из этого правила есть исключения. Волки, охотясь сообща, могут убивать жертву более крупную, чем они сами, например оленей. Пауки и змеи, обладая свойством выделять яд, убивают крупных животных. Единственным же видом, способным использовать в пищу животных любой величины, является человек.

     В случае пастбищных пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами - насекомые, уровень первичных консументов численно богаче особями уровня продуцентов. Таким образом, пирамиды чисел могут быть обращенными.

    Пирамиды биомассы представляют более фундаментальный интерес, так как в них устранен «физический" фактор и четко показаны количественные соотношения биомасс. Если организмы не слишком сильно различаются по размеру, то, обозначив на трофических уровнях общую массу особей, можно получить ступенчатую пирамиду. Но если организмы низших уровней в среднем мельче организмов высших уровней, то имеет место обращенная пирамида биомассы. Например, в экосистемах с очень мелкими продуцентами и крупными консументами общая масса последних может быть в любой данный момент выше общей массы продуцентов. Для пирамид биомассы можно сделать несколько обобщений.

     1. Наземные и мелководные экосистемы, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характеризуются относительно устойчивыми пирамидами с широким основанием и узкой вершиной.

На форму пирамиды подобных экосистем влияет также возраст  сообщества. В недавно возникших сообществах отношение биомассы консументов к биомассе продуцентов обычно меньше, чем в зрелых (т. е. вершина пирамиды будет более узкой). Объясняется это тем, что консументы наземных и мелководных сообществ имеют более сложные жизненные циклы и более «изощренные» требования к местообитанию {например, им нужны особые укрытия), чем зеленые растения. Поэтому животным популяциям может требоваться больше времени для максимального развития.