Основы экологии

 

Глоссарий

Лукашевич, О.Д. Словарь-справочник терминов и определений по основам экологии: учебное пособие. ТГАСУ Томск 2008

  Интернет – источник: http://ru.wikipedia.org/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

Среда обитания и экологические факторы

3.6. Факторы среды. Типы экологических  факторов и адапта-

ции к ним организмов: абиотические как  факторы неживой

природы или физико-химические (свет, температура, влаж-

ность, и др.), биотические как формы  взаимодействия орга-

низмов  друг с другом (конкуренция, нейтрализм, мутуа-

лизм, паразитизм, комменсализм, аменсализм, хищничест-

во), антропогенные.

Условия окружающей среды определяют границы существования живых организмов в биосфере. Любой организм в среде своего обитания подвергается воздействию самых разнообразных факторов: химических, физических, биотических и пр. 
 
^ Под экологическим фактором понимают любой элемент иди свойство среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. 
 
В этом разделе рассмотрены общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы. 
 
Для разных видов растений и животных условия, в которых они могут существовать, неодинаковы. Например, некоторые предпочитают очень влажную почву, другие - относительно сухую. Приспособление организмов к среде называется адаптацией. Способность к адаптации - одно из основных свойств живых организмов, обеспечивающих самую возможность их существования, выживания и размножения. Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи - от молекулярно-биохимического и клеточного до популяционно-видового и биоценотического. Все приспособления различных организмов к существованию в конкретных условиях среды обитания выработались в процессе эволюции. В результате для каждой биогеографической зоны сформировались специфические комплексы растений и животных. 
 
Классификация экологических факторов: 
 
абиотические (факторы неживой природы, или физико-химические факторы) - комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. К ним относятся химические, физические, климатические, атмосферные, почвенные (эдафические), геоморфологические, гидрологические, геофизические и другие параметры среды; 
 
• биотические (факторы живой природы) - влияние одних организмов или их сообществ на другие; 
 
• антропогенные - факторы, обусловленные человеческой. деятельностью. Среди них выделяют антропогенные факторы прямого действия, например, изъятие биомассы

19

при добыче морепродуктов, охоте и  вырубке лесов, изменение кормовых угодий,

мелиорации,. осушение и пр.) и антропотехногенные или факторы косвенного влияния, вызванные процессами урбанизации территории и загрязнением среды обитания отходами промышленного производства. Существует классификация экологических факторов по периодичности и направленности их действия, по степени адаптации к ним организмов: 
 
факторы, действующие строго периодически (смена времени суток, сезонов года, приливно-отливные явления и пр.); 
 
факторы, действующие без строгой периодичности, но повторяющиеся время от времени (погодные явления, наводнения, ураганы, землетрясения т. п.); 
 
факторы направленного действия, которые обычно изменяются в одном направлении (потепление и похолодание климата, зарастание водоемов, заболачивание территорий и т. п.); 
 
факторы неопределенного действия, например антропогенные факторы, действие которых изменяется в зависимости от их концентрации (химические) или интенсивности воздействия (физические). Из перечисленных факторов организмы легче всего адаптируются к действующим строго периодически или к факторам направленного действия. Наибольшие трудности для адаптации организмов представляют факторы неопределенного действия. 
 
^ Общие закономерности действия факторов среды на организмы. Какими бы разными по природе ни были экологические факторы, результаты их воздействия сравнимы, поскольку они всегда выражаются в изменении интенсивности жизнедеятельности организмов, изменении скорости синтеза и распада органических веществ в организмах, что, в конечном счете, всегда приводит к изменению биомассы и численности организмов в популяции.  

АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ  СРЕДЫ 
 
Основными (экологически важными) факторами среды для наземных экосистем являются свет, температура и влажность (осадки). В водной среде - это свет, температура, содержание кислорода и соленость. В любой среде большое значение имеют химическая природа и скорость биогеохимического оборота основных элементов питания. Все эти физико-химические условия существования могут быть не только лимитирующими, «вредными» факторами, но и регулирующими жизнедеятельность. организмов, влияющими благотворно. Живые организмы не только приспосабливаются к физическим факторам среды обитания, т. е. переносят их воздействие, но и используют естественную периодичность изменений этих факторов для распределения своих функций во времени. 
 
Свет. Это - один из важнейших абиотических факторов, так как служит первоисточником энергии в биосфере. Эволюция биосферы в целом была направлена главным образом на «укрощение» поступающего солнечного излучения (использование его полезных составляющих и ослабление вредных).

20

Почти вся энергия, получаемая поверхностью Земли, исходит от Солнца. Солнце излучает в космическое пространство громадное  количество энергии. На верхней границе атмосферы Земли солнечная радиация составляет около 2 кал/см² в мин (так называемая солнечная постоянная). Проходя через облачный покров, воду и растительность, солнечный свет ослабляется, и в нем значительно изменяется распределение энергии по разным участкам спектра излучения. Энергия солнечного электромагнитного излучения варьирует в диапазоне длин волн от 60 до 4000 нм. 
 
Среди солнечной энергии, поступающей в атмосферу Земли, на видимый сеет  приходится приблизительно 50 % от всей солнечной энергии. Остальные 49 % составляют тепловые -инфракрасные и около 1% - ультрафиолетовые лучи. 

Наиболее важный экологический  процесс, зависящий от света –  фотосинтез. 
 
В клетках растений и хлорофиллсодержащих бактерий протекают сложные процессы синтеза органических веществ из простых неорганических соединений с использованием энергии солнечного света. Ведущую роль в этом процессе играют особые органические молекулы - фотосинтезирующие пигменты (хлорофиллы, каротиноды и др.), обладающие уникальным свойством - улавливать свет и превращать его в химическую энергию органических веществ. У большинства растительных организмов фотосинтезирующие пигменты сосредоточены в хлоропластах (внутриклеточных образованиях). Наиболее важный пигмент, без которого не возможен процесс фотосинтеза, - хлорофилл, придающий растениям зеленый цвет. 

Температура и ее влияние  на биологические процессы. Температура - один из важнейших абиотических факторов, влияющих на скорость многих физических и химических реакций в клетках живых организмов. С повышением температуры среды до определенного предела скорость химической реакции увеличивается, а при дальнейшем повышении температуры резко падает. Температура влияет на скорость различных физиологических процессов, от пищеварения до прохождения нервного импульса. Слишком низкие или слишком высокие температуры губительны для организмов. Значения температуры, при которых активно существуют живые организмы, колеблются в диапазоне —1,5. ..+100 °С. Однако большая часть активных физиологических процессов реализуется в более узком диапазоне температур. Как правило, это значения температуры, при которых возможно нормальное функционирование белков (0...+50 °С). 
 
Организмы достаточно чувствительны к изменениям температуры. Диапазон колебаний температуры в воде обычно меньше, чем на суше, и диапазон толерантности к температуре у водных организмов обычно уже, чем у наземных организмов. Таким образом, температура служит важным лимитирующим фактором. 
 
По отношению к температуре как экологическому фактору различают теплолюбивые и холодолюбивые организмы. Температура окружающей среды во многом определяет зональность (географическое распространение организмов) и стратификацию (вертикальное распределение организмов) в водных и наземных экосистемах. 
 

21

Растения и животные в ходе длительного  эволюционного развития приспособились к периодическим изменениям температурных  условий, выработали в себе различную  потребность к теплу в разные периоды жизни. Например, прорастание  семян растений происходит при более  низких температурах, чем последующий  их рост. 
 
Температурный оптимум зависит и от влияния других экологических факторов. Установлено, что при полном освещении и избытке углекислого газа в воздухе оптимальная температура фотосинтеза 30 °С, а при слабом освещении и недостатке углекислого газа она снижается до 10 °С.

Вода. В жизни всех организмов вода выступает как важнейший экологический фактор. Все живые организмы содержат воду (от 70 до 98 % от массы тела). 
 
Живых организмов, не содержащих воду, на Земле не найдено, Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей, растительных и животных соков. Все биохимические процессы в организме (синтез и распад органического вещества, газообмен) осуществляются при достаточном обеспечении водой. Вода с растворенными в ней веществами обусловливает осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей, обеспечивает межклеточный обмен. В период активной жизнедеятельности растений и животных содержание воды в их организмах, как правило, довольно высокое (приблизительно 80.. .90 % от массы тела). В состоянии покоя количество воды в организме может значительно снижаться, однако она не исчезает полностью. Например, в сухих мхах и лишайниках содержание воды в общей массе организмов составляет 5...7 %. Наземные организмы вынуждены постоянно пополнять запасы воды. Поэтому у них в процессе эволюции выработались приспособления, регулирующие водный обмен и обеспечивающие экономное расходование влаги. Эти приспособления могут выражаться в изменении структур (плотные внешние оболочки), модификации физиологических процессов (более экономное использование воды в организме). 
 
Без воды на нашей планете не могло бы быть жизни. Вода важна для живых организмов вдвойне, так как она не только необходимый компонент живых клеток, но для многих организмов еще и среда обитания. 
 
Из всех жидких и твердых веществ у воды наибольшая теплоемкость. Благодаря этому биохимические процессы в клетках живых организмов протекают в стабильных условиях, что обеспечивает их высокую эффективность. Кроме того, прогревшись в течение лета, моря и океаны медленно остывают зимой, отдавая тепло атмосфере. С этим связано значительное постоянство температурных условий водной среды обитания. Вода обладает наибольшим поверхностным натяжением из всех известных жидкостей, за исключением ртути, что имеет огромное значение для жизни растительного мира, так как поверхностное натяжение и плотность воды определяют высоту, на которую она может подниматься в капиллярных системах проводящих тканей у растений. 
 

 

 

22

Вода является превосходным растворителем для многих веществ. Когда вещество переходит в раствор, его молекулы и ионы получают возможность двигаться более свободно и, соответственно, его реакционная способность возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ (кровеносная система у животных, проводящие системы растений).

6. БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.  ФОРМЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ  В СООБЩЕСТВАХ

 
 
Все виды живых организмов, обитающих  в природе, не могут существовать сами по себе без живого окружения - биотической среды, с которой они вступают в разнообразные взаимоотношения как с отрицательными, так и положительными для себя последствиями. Каждый биологический вид способен жить только в той биотической среде, где существующие связи с другими организмами обеспечивают ему нормальные условия жизни. 
 
В отличие от абиотических факторов, охватывающих всевозможные взаимоотношения с неживой природой, биотические факторы — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. 
 
Среди биотических обычно выделяют группы факторов, обусловленных влиянием: 
 
животных организмов - зоогенные факторы; 
 
растительных организмов - фитогенные факторы; 
 
человека — антропогенные факторы. 
 
Воздействие биотических факторов можно рассматривать как на отдельные организмы, биологические сообщества, так и на среду их обитания. 
 
Первоначально экологические исследования воздействия биотических факторов на организмы носили, как правило, прикладной характер: велись в целях борьбы с вредителями, паразитами, для выявления источников пищи животных, для понимания роли хищничества. В настоящее время изучение влияния биотических факторов на организмы приняло широкие масштабы и проводится как в лабораторных, так и в природных условиях. 
 
В современной классификации взаимодействии между различными организмами выделяют два типа реакции: гомотипические и гетеротипические. 
 
^ Гомотипические реакции - взаимодействия между особями одного вида. 
 
Жизнедеятельность всех видов животных и растений в большой степени зависит от численности популяции. В связи с этим большое экологическое значение имеют групповой и массовый эффекты, а также внутривидовая конкуренция.

23

^ Групповой эффект выражается в повышении жизнеспособности организмов при их объединении в группы. При совместном обитании особей одного вида животных облегчаются поиски пищи, борьба с врагами, уменьшается энергетический обмен, наблюдаются значительное повышение плодовитости, увеличение скорости развития, а нередко и изменение морфологических и физиологических особенностей. В настоящее время существование группового эффекта известно для многих видов насекомых и позвоночных. Важные проявления этого эффекта - значительное ускорение роста и высокая выживаемость особей. 
 
Многие виды могут нормально размножаться и выживать только в том случае, если представлены достаточно крупными популяциями. Например, для выживания африканских слонов стадо должно состоять не менее чем из 25 особей, а стадо северного оленя должно насчитывать не менее 300-400 голов. 
 
^ Массовый эффект вызывается негативными изменениями в среде обитания, происходящими при увеличении численности особей и плотности популяций выше критического уровня, и проявляется в снижении плодовитости, уменьшении скорости роста, сокращении продолжительности времени жизни животных. Так, при развитии популяции насекомых-вредителей в пищевых продуктах (например, крупе, муке и т. п.) накапливаются отходы их жизнедеятельности, что приводит к ухудшению среды их обитания. Это в свою очередь вызывает падение плодовитости и повышение смертности в популяции насекомых. Здесь следует упомянуть принцип Олли: для каждого вида существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции; как перенаселенность, так и недонаселенностъ оказывают неблагоприятное влияние. 
 
Особи одного вида имеют одинаковые потребности в пище, убежищах и других ресурсах окружающей среды. Поэтому при достаточно высокой плотности популяции между организмами одного вида возникает борьба (конкуренция) за эти ресурсы необходимые для нормальной жизнедеятельности. Внутривидовая конкуренция проявляется, в частности, в защите охотничьей территории или места своего гнездовья. Так, в период размножения птиц самец охраняет определенную территорию, на которую кроме своей самки не допускает других особей своего вида. Такую же картину можно наблюдать и у многих рыб (например, у колюшки). 
 
Наличие у животных социальной иерархии, при которой в популяции существуют доминирующие и подчиненные особи, является результатом внутривидовой конкурентной борьбы. Например, личинки майского жука трехлетнего возраста подавляют развитие личинок одно- и двухлетнего возраста. Поэтому вылет взрослых жуков наблюдается только раз в три года, тогда как у других насекомых, продолжительность личиночной стадии которых составляет три года, вылет взрослого насекомого происходит ежегодно из-за отсутствия конкуренции между личинками. 
 
По мере увеличения плотности популяции конкуренция между особями одного вида из-за пищи становится все более острой и нередко является причиной переселения части популяции из одного географического района в другой. Например, различные зерноядные таежные птицы - кедровки, свиристели, совершают налеты в Западную Европу в те годы, когда не хватает пищи в районах их обычного распространения.