Классификация экологических факторов

Классификации экологических факторов

По  происхождению

• Абиотические — факторы неживой природы:
• климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха
• эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы
• орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона
• химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность
• физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
• Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:
• фитогенные — влияние растений
• микогенные — влияние грибов
• зоогенные — влияние животных
• микробиогенные — влияние микроорганизмов
• Антропогенные (антропические):
• физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации
• химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта
• биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания
• социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе

Температура как экологических факторов

Кривая жизнедеятельности многолетнего растения. Однолетние растения не способны переходить в состояние покоя и зона жизни у них совпадает с зоной жизнедеятельности. 
Примечание: 1 — точка оптимума, 2 — точки минимума и максимума, 3 — летальные точки

Организмам, особенно ведущим прикреплённый, как растения, или малоподвижный образ жизни, свойственна пластичность — способность существовать в более или менее широких диапазонах значений экологических факторов. Однако при различных значениях фактора организм ведёт себя неодинаково.

Соответственно  выделяют такое его значение, при  котором организм будет находиться в наиболее комфортном состоянии — быстро расти, размножаться, проявлять конкурентные способности. По мере увеличения или уменьшения значения фактора относительно наиболее благоприятного, организм начинает испытывать угнетение, что проявляется в ослаблении его жизненных функций и при экстремальных значениях фактора может привести к гибели.

Графически подобная реакция организма на изменение  значений фактора изображается в  виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны:

• Кардинальные точки:
• точки минимума и максимума — крайние значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма
• точка оптимума — наиболее благоприятное значение фактора
• Зоны:
• зона оптимума — ограничивает диапазон наиболее благоприятных значений фактора
• зоны пессимума (верхнего и нижнего) — диапазоны значений фактора, в которых организм испытывает сильное угнетение
• зона жизнедеятельности — диапазон значений фактора, в котором он активно проявляет свои жизненные функции
• зоны покоя (верхнего и нижнего) — крайне неблагоприятные значения фактора, при которых организм остаётся живым, но переходит в состояние покоя
• зона жизни — диапазон значений фактора, в котором организм остаётся живым

За границами  зоны жизни располагаются летальные  значения фактора, при которых организм не способен существовать.

Изменения, происходящие с организмом в пределах диапазона  пластичности, всегда являются фенотипическими, при этом в генотипе кодируется лишь мера возможных изменений — норма реакции, которая и определяет степень пластичности организма.

На основе индивидуальной кривой жизнедеятельности можно  прогнозировать и видовую. Однако, так как вид представляет собой сложную над организменную систему, состоящую из множества популяций, расселённых по различным местообитаниям с неодинаковыми условиями среды, при оценке его экологии пользуются обобщёнными данными не по отдельным особям, а по целым популяциям. На градиенте фактора откладываются обобщённые классы его значений, представляющие определённые типы местообитаний, а в качестве экологических реакций чаще всего рассматриваются обилие или частота встречаемости вида. При этом следует говорить уже не о кривой жизнедеятельности, а о кривой распределения обилий или частот. 

Влажность как экологический  фактор 
Вода является важнейшим веществом, содержащимся в живом веществе, поэтому наличие (отсутствие) воды в окружающей среде (именуемое «влажностью») является важнейшим экологическим фактором, оказывающим огромное воздействие на жизнедеятельность различных организмов. 
Влажность - содержание воды в окружающей среде. Она зависит от климата, т.е. от количества осадков, их распределения по временам года, местонахождения данной среды обитания на планете. В ряде случаев влажность может являться лимитирующим фактором в развитии той или иной общности организмов. Недостаток влаги приводит к резкому снижению продуктивности живого. Часто характер влажности на данной территории определяет характер органического мира, проживающего на ней. Так, флору, фауну пустынь, полупустынь определяет большой дефицит влаги, а органический мир болот - избыточное ее количество. С влажностью связана географическая зональность органического мира - тундра, лесотундра, тайга, лесостепь, степь, полупустыни, пустыни (от одной зоны к другой количество влаги закономерно понижается). Эти зоны связаны с одновременным изменением влажностного, температурного фактора (тундра, тайга). 
Влияние влажности на экологические особенности растений. 
Строение, функции растений в значительной степени зависят от наличия влаги в среде обитания. По отношению к влажности растения делят на группы: 
1. Ксерофиты - растения, которые живут в условиях недостаточной увлажненности. Это растения степей, полупустынь, пустынь. Они могут выдерживать недостаток влаги за счет того, что в их составе содержатся соединения, способные удерживать большое количество связанной воды. Для ксерофитов характерны узкие длинные листья, покрытые большим слоем кутикулы, восковым налетом, сильной обиженностью. Листья этих растений имеют сероватый тусклый оттенок, листовые пластинки мелкие, а в ряде случаев листья подверглись редукции (их или совсем нет, или они превратились в колючки или чешуйки, а функции листьев выполняет стебель). 
Вышеуказанные приспособления в значительной степени уменьшают транспирацию (испарение воды растением). У ксерофитов очень сильно развита корневая система, которая может достигать 10 м, более у растения размером несколько десятков сантиметров. К ксерофитам относят различные виды полыней, ковыль, саксаул, др. 
2. Суккуленты - группа растений, близких к ксерофитам, но в отличие от них обладающих сильно утолщенным мясистым стеблем, содержащим большое количество воды. У суккулентов практически нет листьев, или эти листья также сильно утолщены. Биологические особенности суккулентов сходны с таковыми для ксерофитов, так как они произрастают в тех же условиях, что, данная группа растений. К суккулентам относят кактусы, молодило, столетник, т.д. 
3. Мезофиты-растения, произрастающие в условиях среднего увлажнения, что означает достаточное количество осадков для реализации процессов жизнедеятельности растений, в том числе, для транспирации. У мезофитов поверхность листьев достаточно крупная, растения испаряют довольно много воды, но устьица, как правило, располагаются на нижней поверхности листа, за счет чего в период недостаточного увлажнения транспирация ослабляется, что позволяет успешно пережить неблагоприятное для растений время. К мезофитам относят тополь, березу, айву, грушу, травянистые растения лугов, т.д. 
4. Гигрофиты - растения, живущие в условиях повышенного увлажнения, произрастающие на сильно увлажненных болотистых почвах, требующие для нормальной жизнедеятельности большого количества воды (осока, камыш, растения влажных джунглей, т.д.). 

5. Гидрофиты - водные растения, живущие либо полностью погруженными в воду, либо на ее поверхности находятся листовые пластинки, а остальная часть растения находится в воде. Примером гидрофитов являются кувшинки, элодея, водоросли. 

Экологическая роль воды в жизни животных. 
Относительно воздействия воды на животных их делят на сухопутных, водных, земноводных. Сухопутных животных можно разделить на животных лесов, степей, пустынь, так как эти зоны отличаются увлажненностью. 
К водным животным относят рыб, водных млекопитающих (киты), водных членистоногих, головоногих, других молюсков, т.д. 
К сухопутным животным относят многих млекопитающих, различных пресмыкающихся, др. животных. 
К земноводным относят класс земноводных (лягушки, жабы, т.д.), млекопитающих (например, тюлени, гиппопотам, др.). 
Необходимость в воде сухопутные животные восполняют за счет поглощения воды в водоемах (питье) либо поглощают воду с пищей. Наибольший дефицит воды испытывают животные степей, пустынь, полупустынь. Они по разному приспособлены к перенесению недостатка влаги. Так, лошади способны преодолевать большие расстояния в поисках воды, пищи. Верблюды могут длительное время обходиться без воды, накапливая ее в форме жира в горбах (а курдючные овцы - в особых расширениях хвоста - курдюках); при окислении жиров образуется большое количество воды, которую организм использует для жизнедеятельности. При недостатке воды некоторые животные впадают в спячку. Приспособлением к преодолению недостатка воды у животных является переход к ночному образу жизни. 

Свет  как экологический  фактор

Солнечное излучение  является основным источником энергии  для всех процессов, происходящих на Земле. В спектре солнечного излучения  можно выделить три области, различные  по биологическому действию: ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную.  Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого, но они задерживаются озоновым слоем атмосферы. До поверхности Земли доходит лишь небольшая часть более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300 - 0,400 мкм). Они составляют около 10% лучистой энергии. Эти лучи обладают высокой химической активностью - при большой дозе могут повреждать живые организмы. В небольших количествах, однако, они необходимы, например, человеку: под влиянием этих лучей в организме человека образуется витамин Д, а насекомые зрительно различают эти лучи, т.е. видят в ультрафиолетовом свете. Они могут ориентироваться по поляризованному свету.

Видимые лучи с  длиной волны от 0,400 до 0,750 мкм (на их долю приходится большая часть энергии - 45% - солнечного излучения), достигающие  поверхности Земли, имеют особенно большое значение для организмов. Зеленые растения за счет этого излучения  синтезируют органическое вещество (осуществляют фотосинтез), которое  используют в пищу все остальные  организмы. Для большинства растений и животных видимый свет является одним из важных факторов среды, хотя есть и такие, для которых свет не является обязательным условием существования (почвенные, пещерные и глубоководные  виды приспособления к жизни в  темноте). Большинство животных способны различать спектральный состав света - обладать цветовым зрением, а у растений цветки имеют яркую окраску для привлечения насекомых-опылителей.

Инфракрасные  лучи с длиной волны более 0,750 мкм  являются источником тепловой энергии (45% лучистой энергии). Эти лучи поглощаются  тканями животных и растений, вследствие чего ткани нагреваются. Многие хладнокровные  животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный свет для повышения  температуры тела (некоторые змеи и ящерицы являются экологически теплокровными животными).  Световые условия, связанные с вращением  Земли, имеют отчетливую суточную и  сезонную периодичность. Почти все  физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с  максимумом и минимумом в определенные часы: например, в определенные часы суток цветок у растений открывается  и закрывается, а у животных возникли приспособления к ночной и дневной  жизни. Длина дня (или фотопериод), имеет огромное значение в жизни растений и животных.

Растения, в зависимости  от условий обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения (к примеру, хлебные злаки). Однако сильное яркое солнце (яркость  выше оптимальной) подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый белком. В умеренных зонах (выше и ниже экватора) цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года: подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала - изменения длины дня, которая в определенное время года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигнала включаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью; у животных - к линьке, накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.  Изменение длины дня животные воспринимают с помощью органов зрения. А растения - с помощью специальных пигментов, расположенных в листьях растений. Раздражения воспринимаются с помощью рецепторов, вследствие чего происходит ряд биохимических реакций (активация ферментов или выделение гормонов), а затем проявляются физиологические или поведенческие реакции.

Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что  реакция организмов на свет основана не просто на количестве получаемого  света, а на чередовании в течение  суток периодов света и темноты  определенной длительности.  Организмы  способны измерять время, т.е.  обладают “биологическими часами” - от одноклеточных до человека. “Биологические часы” - также управляются сезонными циклами и другими биологическими явлениями.  “Биологические часы” определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.