Классификация экологических факторов

План

Введение

Классификация экологических факторов

Общие закономерности действия факторов среды на организмы

Характеристика основных экологических факторов. Лимитирующие факторы

Заключение

Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Например, сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных животных и т.п.

Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов. Таковы сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы.

Экологические факторы среды многообразны, они имеют разную природу и специфику действия. Большинство экологических факторов - температура, влажность, ветер, осадки, наличие укрытий, пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т.д. - очень изменчиво в пространстве и времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для свободноживущих хищников ее запасы все время меняются вслед за изменением численности жертв.

Классификации экологических факторов разнообразны из-за исключительной сложности, взаимосвязанности и взаимозависимости явлений в природе. Наряду с рассмотренной в данном реферате 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 количества на данной территории. Существуют классификации, в которых все антропогенные факторы относят к биологическим.

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация экологических факторов

Экологические факторы — это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфические воздействия на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы — компоненты неживой природы, влияющие на жизнь и распространение живых организмов. Среди них различают физические, химические и эдафические факторы. К физическим факторам относятся температура воздуха, воды, почвы, скорость ветра, влажность воздуха, почвы и др. Химические факторы определяются химическим составом среды, например соленостью воды, содержанием кислорода и т. д. Эдафические, или лоч-венные факторы, представляют собой совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, так и на корневую систему растений.

Биотические факторы — совокупность воздействия жизнедеятельности одних организмов на другие, а также на неживую среду обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно-влажностный режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом — прохладнее и влажнее.

Антропогенные факторы создаются в результате деятельности человека, приводящей либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания вследствие охоты, загрязнения окружающей среды, эрозии почв и др. При этом могут быть выделены техногенные факторы, связанные с использованием технических систем в хозяйственной деятельности человека.

Общие закономерности действия факторов среды

Экологические факторы оказывают на живые организмы ограничивающее, раздражающее, модификационное и сигнальное воздействия. Ограничивающее воздействие делает невозможным существование организмов в данных условиях среды обитания. Раздражительное воздействие способствует адаптации организмов к среде обитания. Модификационное воздействие приводит к морфологическим и анатомическим изменениям организмов. Сигнальное воздействие связано с образованием информации об изменениях факторов среды обитания.

Реально действие всех экологических факторов осуществляется совместно или комплексно. Совокупность факторов, воздействующих на жизнедеятельность организмов, включая их развитие и размножение, называется условиями жизни. А в случаях, когда не происходит размножения, может идти речь об условиях существования.

Сфера действия каждого экологического фактора разделяется на зоны оптимума, пессимума, угнетения и пределы выносливости организмов. В зоне оптимума их жизнедеятельность максимальна, а в зоне пессимума она угнетена. За пределами выносливости существование организмов невозможно.

Способность живых организмов переносить в разной степени колебания воздействия экологического фактора называется экологической валентностью (толерантностью, устойчивостью, пластичностью). Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными, а с узкой — стенобионтными.

Характеристика основных экологических факторов. Лимитирующие факторы

Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим фактором. Такой фактор будет ограничивать распространение вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными. Лимитирующие экологические факторы определяют географический ареал распространения вида и могут ограничивать развитие организмов, прежде всего из-за недостатка или избытка веществ. Характер действия экологических факторов при определенных условиях может изменяться, т. е. они могут быть, а могут и не быть лимитирующими.

Немецкий агрохимик Ю. Либих установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Однако закон минимума Ю. Либиха имеет ограниченное действие и проявляется только на уровне содержания химических веществ, ибо урожай зависит не от одного, а от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая температуру, влажность, освещенность и др.

Несмотря на взаимовлияние различных факторов, они не могут заменить друг друга, что отражается в законе независимости факторов В. Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, поэтому ни один из факторов жизни не может быть заменен другим. Например, нельзя действие влажности воды или воздуха заменить действием углекислого газа или солнечного света.

Наиболее полно влияние экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам, переносимым данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности. Диапазон толерантности организма не остается постоянным и может, например, сужаться, если какой-либо из факторов близок к одному из пределов.

Адаптация означает приспособление организмов к среде их обитания и всегда развивается под воздействием трех основных факторов — изменчивости, наследственности и естественного отбора. Источником адаптации являются генетические изменения в организме — мутации, возникающие под влиянием как естественных, так и искусственных факторов воздействия на организм. Мутации разнообразны, и их накопление может привести даже к дезинтеграционным явлениям. На историко-эволюционном пути развития на организмы действуют абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные адаптации организмов к этому комплексу факторов, так и безуспешные, приводящие к вымиранию вида.

К примеру, прародиной человека, по мнению большинства ученых, считаются такие районы Африки, как Эфиопия и Кения, где располагается рифтовая долина, или разлом земной коры. В древности в этой долине наблюдалась активная вулканическая деятельность, сопровождающаяся повышенной радиоактивностью многих пород. Вполне возможно, что мутации в организмах живших в этой долине приматов, вызванные воздействием радиоактивности, и привели к появлению человека разумного {Homo sapiens), а вовсе не «божественная сила». В результате последних палеоантропологических исследований, проведенных в Эфиопии, был обнаружен череп ископаемого гоми-нида, жившего 500-250 тыс. лет тому назад. Эта находка может оказаться «недостающим звеном» в цепи эволюции между Homo erectus (человеком прямоходящим) и Homo sapiens и внести ясность в понимание происхождения и эволюции человека.

Температура окружающей среды влияет на температуру организмов, а следовательно, определяет скорость всех реакций метаболизма. У подавляющего большинства животных температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды (земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др.). Значительно меньшая часть животных имеет постоянную температуру тела, не зависящую от температуры внешней среды, например млекопитающие, имеющие температуру тела 36-37°С, и птицы с температурой тела 40°С. Большое значение температура играет в жизни растений: при повышении температуры на 10°С интенсивность фотосинтеза увеличивается в два раза, но при достижении температуры 30-35°С его интенсивность падает, а при температуре 40-45°С фотосинтез вообще прекращается.

Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которых вид смертельно поражают жара или холод. Обычно все живые существа способны жить при температуре между 0 и +50°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является температура +(120-140)°С, нижним -(190-273)°С. По отношению к температуре организмы разделяются на криофилов, обитающих в условиях низких температур, и термофилов, обитающих в условиях высоких температур.

Для обеспечения теплового режима организмы могут использовать либо внешний источник тепловой энергии — энергию Солнца или Земли, либо внутренний — тепло, выделяемое при обмене веществ. Терморегуляция живых организмов разделяется на химическую, осуществляемую за счет изменения интенсивности метаболизма; физическую, связанную с изменением величины теплоотдачи; и этологическую, заключающуюся в избегании условий с неблагоприятными температурами.

Солнечный свет играет важнейшую роль в жизни организмов, так как является первичным источником энергии жизни на Земле. По своему биологическому действию солнечный свет разделяется на ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. В процессе фотосинтеза участвует лишь часть светового спектра в пределах от 380 до 760 нм, которую называют областью физиологически активной радиации. Внутри нее для фотосинтеза наибольшее значение имеют красно-оранжевые (600-700 нм) и фиолетово-голубые (400-500 нм) лучи, наименьшее — желто-зеленые (500-600 нм). Последние отражаются растениями, что и придает хлорофиллоносным растениям зеленую окраску.

Развитие живой природы по сезонам года, отличающимся интенсивностью солнечной энергии, поступающей на определенную территорию, происходит в соответствии с биоклиматическим законом Хопкинса: сроки наступления различных сезонных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря: чем севернее, восточнее и выше местность, тем позже наступает весна и раньше осень. Для Европы, например, на каждом градусе широты сроки сезонных событий наступают через три дня, в Северной Америке — в среднем через четыре дня на каждый градус широты, на пять градусов долготы и на 120 м высоты над уровнем моря.

Вода — необходимый компонент фотосинтеза и незаменимая составляющая клеточной протоплазмы. Она обеспечивает протекание в организме реакций обмена веществ и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором как для наземных, так и для водных организмов. Среднее содержание воды в клетках большинства организмов составляет более 70%. В наземно-воздушной среде водный фактор характеризуется количеством осадков, влажностью воздуха, его иссушающими свойствами и доступной площадью водного запаса.

Характеристика основных экологических факторов. Лимитирующие факторы

Количество атмосферных осадков обусловлено физико-географическими условиями и неравномерно распределено на земном шаре. Но для организмов важнейшим лимитирующим фактором является распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах даже при достаточном количестве годовых осадков их неравномерное распределение может привести к гибели растений от засухи или, наоборот, от переувлажнения. В тропической зоне организмам приходится переживать влажные и сухие сезоны, регулирующие их сезонную активность при постоянной почти круглый год температуре.

Влажность воздушной среды обычно характеризуется показателем относительной влажности, т. е. отношением реального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре. Отсюда следует способность влажности изменять эффекты влияния температуры: понижение влажности ниже некоторого предела при данной температуре ведет к иссушающему действию воздуха.

Иссушающее действие воздуха имеет наиболее важное экологическое значение для растений. Подавляющее большинство растений всасывает воду из почвы с помощью корневой системы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Растения в зависимости от способов их адаптации к влажности разделяются на гидатофиты — водные растения; гидрофиты — наземно-водные растения; гигрофиты — наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности; мезофиты—растения, переносящие незначительную засуху; ксерофиты — растения сухих степей и пустынь, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях. Животные по отношению к воде разделяются на такие экологические группы, как гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).

Доступный запас воды для поглощения корневой системой растений зависит прежде всего от количества осадков в данном районе и водопроницаемости поверхностного грунта. Даже при большом количестве осадков высокая проницаемость песчаных и песчано-гравийных отложений приведет к быстрой фильтрации воды в глубину и осушению поверхностных слоев почвы. Если естественный источник не обеспечивает достаточный запас доступной влаги, прибегают к искусственным способам его пополнения — орошению с помощью ирригационных систем.