Экологические факторы - ЭКОЛОГИЯ

Экология - наука, изучающая взаимоотношения организмов друг с другом и средой их обитания. Термин “экология” был введен в употребление в 1866 г. Эрнстом Геккелем. Экология изучает различные уровни организации жизни: отдельные особи, популяции, биогеоценозы, биосферу в целом.

Экологические факторы

Экологические факторы - элементы среды, прямо или косвенно воздействующие на развитие, строение и жизнедеятельность организма.

Для организмов любого вида существует оптимальное значение (оптимум) показателя каждого экологического фактора, которое обеспечивает наиболее благоприятные условия существования вида. Значение фактора, отклоняющееся от оптимума, но не нарушающее жизнедеятельность организмов, называется зоной нормы (зона оптимума).

Сдвиг в любую сторону от зоны оптимума (увеличение или уменьшение интенсивности действия фактора) неблагоприятно сказывается на развитии и жизнедеятельности особей. Значение фактора, при котором наступает нарушение жизнедеятельности организма (приостановка роста, размножения), называется зоной угнетения организмов (зоной пессимума). За пределами зоны угнетения наступает гибель организмов. Диапазон между максимальным и минимальным значением фактора, при котором возможна жизнедеятельность организмов, называется пределом выносливости (границей толерантности) (рис. 31 А).

Однако на организм действует, как правило, комплекс факторов, причем, если интенсивность даже одного фактора выходит за пределы выносливости, организм погибает. Фактор, значение которого выходит за пределы выносливости, Ю. Либих назвал лимитирующим, или ограничивающим фактором. Для наглядности этот фактор часто сравнивают с самой короткой дощечкой в бочке: именно она определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой (рис. 31Б).

Рис. 31. Влияние факторов среды на жизнедеятельность организмов: А - общая схема действия экологического фактора, Б - бочка Либиха

Приспособительные возможности вида получили название экологической валентности. Количественно она выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Виды с большой экологической валентностью, переносящие значительные изменения определённого фактора, обозначаются как эврибионтные, виды с малой экологической валентностью - как стенобионтные. Например, песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне более 80 °С (от +30 до - 55 °С), тогда как тепловодные рачки Copilia mirabilis выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6 °С (от +23 до +29 °С).

Экологические факторы подразделяются на:

1. Абиотические факторы - факторы неживой природы, влияющие на организм.

а) климатические (физические) факторы: свет, температура, влажность, направленность и сила ветров.

б) почвенные факторы: химический состав и рН почвы, содержание воды в почве, воздушный режим почвы, плотность почвы.

в) топографические: условия рельефа.

Совокупность абиотических факторов в пределах однородного участка называется экотопом.

По требовательности к интенсивности света растения подразделяют:

• светолюбивые (гелиофиты) - растения хорошо освещенных, открытых местообитаний (адаптации к яркому свету: листья мелкие или рассеченные, светло-зеленые, часто ориентированы вертикально, толстые за счет хорошо выраженного столбчатого мезофилла, устьица на нижней стороне листа);

• тенелюбивые (сциофиты) - растения, не выносящие прямого солнечного света и хорошо развивающиеся в условиях затенения (приспособления к недостатку света: темно-зеленые, широкие и тонкие листья, ориентированные к свету, устьица на обеих сторонах листа, характерна листовая мозаика).

• теневыносливые (сциогелиофиты) - растения, хорошо развивающиеся при ярком освещении, но способные выносить и затенение. У теневыносливых древесных пород и кустарников (дуба черешчатого, липы сердцевидной, сирени обыкновенной) листья, расположенные по периферии кроны, имеют структуру, сходную со структурой листьев гелиофитов, и называются световыми, а в глубине кроны - теневые листья, сходные с листьями сциофитов.

Реакция организмов на продолжительность светового дня - фотопериодизм. С фотопериодизмом связаны сезонные изменения организмов. В зависимости от реакции на длину светового дня выделяют:

- растения длинного дня (цветение наступает при продолжительности светового периода 12 ч и более - рожь, овес, ячмень, редис);

- растения короткого дня (цветение наступает, когда день становится менее 12 ч - соя, просо, рис, лук);

- нейтральные (цветение не зависит от длины светового дня - горох, гречиха).

Приспособления растений к высоким температурам: усиление транспирации, опушение листьев, вертикальное положение листьев. Низкие температуры растения переносят благодаря листопаду, отмиранию наземных частей, утолщению пробкового слоя, формирование карликовых форм. Животные в зависимости от механизмов поддержания температуры тела подразделяются на холоднокровных (пойкилотермных) и теплокровных (гомойотермных).

По отношению к воде растения подразделяют:

• гигрофиты - растения, обитающие в местах с высокой влажностью воздуха и почвы (растения тропических лесов, болот, прибрежные растения), характеризуются тонкими листьями, высоким уровнем транспирации, развитыми межклетниками;

• ксерофиты - растения засушливых местообитаний (степей, пустынь, полупустынь) включают две группы: суккуленты запасают воду в листьях или стеблях (алоэ, кактусы); склерофиты характеризуются сильным развитием механических тканей (верблюжья колючка, ковыль);

• мезофиты - растения, населяющие места с умеренной влажностью почвы и воздуха (растения лугов, лесов, большинство культурных растений).

2. Биотические факторы - многообразные взаимоотношения организмов при совместном обитании. Различают несколько форм межвидовых взаимодействий, они могут быть безразличными (0), полезными (+) или вредными (-) для партнеров.

1) Нейтрализм (0/0) - совместно обитающие виды не оказывают видимого влияния друг на друга (например, белки и лоси в одном лесу).

2) Конкуренция (-/-) - это взаимоотношения видов со сходными экологическими требованиями и существующих за счет общих ресурсов, имеющихся в недостатке (например, растения конкурируют за свет, плотоядные животные - за жертву).

3) Симбиоз (+/+) - взаимовыгодное сожительство организмов разных видов:

а) мутуализм - обязательные отношения взаимовыгодного сотрудничества, при котором один организм не может существовать без другого (например, микориза, бобовые растения и клубеньковые бактерии, термиты и кишечные симбионты - жгутиковые простейшие);

б) протокооперация - факультативные (необязательные) взаимовыгодные отношения между организмами (растения и насекомые- опылители).

4) Комменсализм (+/0) - одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда:

а) нахлебничество - потребление остатков пищи хозяина (например, акулы и рыбы-прилипалы, львы и гиены);

б) сотрапезничество - потребление разных веществ или частей одного и того же ресурса (например, взаимоотношения между почвенными бактериями, перерабатывающими органические вещества, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли);

в) квартирантство - использование одними видами других в качестве убежища или жилища (например, в гнездах птиц и норах грызунов обитает много видов членистоногих, мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз).

5) Паразитизм (+/-) - форма взаимоотношений организмов, при которой один организм (паразит) питается за счет другого организма (хозяина), причиняя ему вред. Часто паразит использует хозяина и как место постоянного или временного обитания (вирусы, некоторые бактерии, черви).

6) Хищничество (+/-) - прямое уничтожение одним организмом другого (жертвы). Встречается во всех крупных группах организмов. Частным случаем хищничества служит каннибализм - поедание особей своего вида. Хищники являются регуляторами численности жертв, с которыми у них устанавливается динамическое равновесие. Хищничество встречается и у растений, особенно произрастающих на бедных питательными веществами почвах (венерина мухоловка, росянка).

7) Аменсализм (-/0) - форма взаимодействия, при котором один вид угнетает рост и размножение другого - аменсала (ели и светолюбивые травянистые растения).

3. Антропогенные факторы - влияние человека на другие живые организмы или среду их обитания.

- Положительные воздействия человека: посадка лесов, парков, создание заповедников, создание новых сортов и пород.

Заповедник - участок территории или акватории, на котором сохраняется в естественном состоянии весь его природный комплекс. На территории заповедника запрещена любая хозяйственная деятельность человека. В отличие от заказников заповедники, как правило, закрыты для посещения туристами.

Заказник - охраняемая природная территория, на которой под охраной находится не природный комплекс, а некоторые его части: только растения, только животные или их отдельные виды.

Национальный парк - территория, где в целях охраны окружающей среды ограничена деятельность человека. В отличие от заповедников, где деятельность человека практически полностью запрещена, на территорию национальных парков допускаются туристы, в ограниченных масштабах допускается хозяйственная деятельность.

- Отрицательные воздействия человека: вырубка лесов, осушение болот, загрязнение воздуха промышленными выбросами, сброс сточных вод в реки, озера и другие водоемы, интенсивная добыча природных ресурсов.