Понятие экологического фактора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Тема: Понятие экологического фактора

ПЛАН

1. ПОНЯТИЕ «ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР»

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

3. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

4. БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ

6. АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К ЭКОЛОГИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ

1. ПОНЯТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР - далее неделимые условия среды прямо или косвенно действующие на живые организмы (хотя бы на протяжении одной из фаз их развития).

Если живой организм непосредственно взаимодействует с экологическими факторами, то в этом проявляется его прямое влияние.

Солнечный ожег возникает в результате непосредственного воздействия инфракрасных лучей.

Косвенное действие экологических факторов проявляется в опосредованном влиянии на живые организмы.

Например… птичьи базары, представляющие собой огромные скопления птиц. Высокая плотность птиц объясняется целой цепочкой причинно-следственных связей. Птичий помет попадает в воду, органические вещества в воде минерализуются бактериями, повышенная концентрация минеральных веществ приводит к повышению численности водорослей, а вслед за ними - и зоопланктона. Низшими ракообразными, входящими в зоопланктон, питаются рыбы, а рыбами - птицы, населяющие птичий базар. Цепочка замыкается. Птичий помет выступает в качестве экологического фактора, опосредованно повышающего численность колонии птиц.

2. Классификация экологических факторов

По своей природе экологические факторы делят, по крайней мере, на три группы:

· абиотические факторы - влияния неживой природы;

· биотические факторы - влияния живой природы.

· антропогенные факторы - влияния, вызванные разумной и неразумной деятельностью человека ("антропос" - человек).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Не редко экологические факторы подвергают и более детальной классификации. Например, различают климатические (освещенность, температура, влажность), эдафические (почвенные) факторы среды, космические, орографические (факторы рельефа) факторы.

Среди множества классификаций экологических факторов, существует интересная классификация, различающая витальные (энергетические) и сигнальные экологические факторы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Первые оказывают непосредственное воздействие на жизнедеятельность организмов, меняют их энергетическое состояние. Примеры таких факторов: температура, хищничество и другие. Факторы второй группы (сигнальные) несут информацию об изменении характеристик среды, вызывают изменение в поведении, жизненной стратегии организмов и т.д. Примеры таких факторов: феромоны, продолжительность светового дня.

Классификация по А. С. Мончадскому

Экологические факторы подразделяются на три группы:

§ -первичные периодические (регулярные циклы ),

§ -вторичные периодические (следствие действия первичных)

- непериодические факторы (природные катастрофы, антропогенное воздействие)

Как реагируют живые организмы на действие экологического фактора?

Живые организмы реагирует приспособительными реакциями.

Более того действие экологических факторов всегда выражается в изменении жизнедеятельности организмов, а в конечном итоге, - приводит к изменению численности популяции

Как же сопоставлять действие столь разных по природе факторов?

Известно, что действие фактора на особь определяется не природой фактора, а его дозой. Среди этих доз можно выделить минимальные, максимальные и оптимальные дозы, а также те значения, при которых жизнь особи прекращается (их называют летальными, или смертельными).

Экологический фактор играет роль лимитирующего фактора, если данный фактор находится ниже критического уровня (точки минимума) или превосходит максимально выносимый уровень (точку максимума).

Представьте себе бочку, в которой деревянные рейки по бокам разной высоты, как это показано на рисунке.

Понятно, какой бы высоты ни были остальные рейки, но налить воды в бочку вы сможете ровно столько, какова длина самой короткой рейки (в данном случае - 4 плашка).

Остается только "подменить" некоторые термины: высота налитой воды пусть будет какой-либо биологической или экологической функцией (например, урожайностью), а высота реек будет указывать на степень отклонения дозы того или иного фактора от оптимума.

В настоящее время закон минимума Либиха трактуется более широко. Лимитирующим фактором может быть фактор, находящийся не только в недостатке, но и в избытке.

К чему приводит действие лимитирующего фактора?

Лимитирующий фактор обуславливает ареал распространения вида или (при менее суровых условиях) сказывается на общем уровне обмена веществ.

Содержание фосфатов в морской воде является лимитирующим фактором, определяющим развитие планктона и в целом продуктивность сообществ.

Понятие "лимитирующий фактор" применимо не только к различным элементам, но и ко всем экологическим факторам. Не редко в качестве лимитирующего фактора выступают конкурентные отношения.

У каждого организма в отношении различных экологических факторов существуют пределы выносливости. В зависимости от того, насколько широки или узки эти пределы, различают эврибионтные и стенобионтные организмы. Эврибионты способны выносить широкую амплитуду интенсивности различных экологических факторов.

Ареал обитания лисицы - от лесотундры до степей

Стенобионты, напротив, переносят лишь очень узкие колебания интенсивности экологического фактора.

Практически все растения влажных тропических лесов

Если учитывать специфику действующего фактора, можно говорить об эвритермных (переносящих большие колебания температуры) организмах (многие насекомые) и стенотермных (для растений тропических лесов колебания температуры в пределах +5... +8 градусов С может быть губительными); эври/стеногалинных (переносящих/непреносящих колебания солености воды); эври/стенобатных (живущих в широких/узких пределах глубины водоема) и так далее.

Возникновение в процессе биологической эволюции стенобионтных видов можно рассматривать как форму специализации, при которой большая эффективность достигается в ущерб адаптивности.

3. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Температура. Теплота - основа кинетики химических реакций, из которых складывается жизнедеятельность организмов. Температура относится к числу постоянно действующих факторов, количественное ее выражение характеризуется широкими географическими, сезонными и суточными различиями.

По отношению к температуре все организмы подразделяются на следующие группы:

Холодолюбивые (криофилы) - не выносят высоких температур

Теплолюбивые (термофилы) - жизнедеятельность приурочена к условиям высоких температур

По принципиальным особенностям теплообмена

Пойкилотермные - главным источником поступления тепловой энергии у них является внешнее тепло

§ Гомойотермные - благодаря высокой интенсивности обмена у них вырабатывается достаточное количество тепла, которое может сохраняться

Правила адаптации к температурному режиму:

§ Правило Бергмана - При продвижении на север средние размеры тела в популяциях эндотермных животных увеличивается.

§ Правило Алена - Размеры выступающих частей тела у животных живущих в более холодном климате меньше, чем у родственных видов более теплых мест.

§ Правило Глогера - Окраска животных в холодном и сухом климате сравнительно светлее, чем в теплом

Влажность.

§ Абсолютная влажность воздуха - содержание водяных паров на единицу объема;

§ Относительная влажность воздуха - отношение количества водяных паров к их количеству, насыщающему воздух при данной температуре;

§ Дефицит насыщения - разность между количеством паров, насыщающих воздух при данной температуре и абсолютной влажностью.

Классификация наземных организмов по отношению к водному режиму

Гигрофильные (влаголюбивые) - калужница болотная, лютик ползучий, мокрицы, комары, стрекозы.

Ксерофильные (сухолюбивые) - жуки-чернотелки, верблюды, вараны

Мезофильные (умеренной влажности) - обитатели лесов средней полосы, лесостепной зоны.

Свет.

150 нм - зона ионизирующей радиации

150-400 нм - ультрафиолетовая радиация

400-800 нм - видимый света

800-1000 нм - инфракрасная радиация

Зона дальней инфракрасной радиации

По отношению к свету различают следующие виды растений:

Световые виды (гелиофиты) - обитают на открытых местах

Теневые виды (сциофиты) - не выносят сильного освещения

Теневыносливые (факультативные гелиофиты) предпочитают достаточное освещение, но переносят незначительное затенение

§ Почвенные факторы. Почва как абиотический фактор определяется физико-химическими свойствами - кислотностью, содержанием солей и питательных веществ, механическим составом, степенью аэрации и др.

В состав почвы входят четыре важнейших компонента:

§ минеральная основа (50-60 % от общего объёма);

§ органическое вещество (до 10 %);

§ воздух (15-25 %);

§ вода (25-35 %).

4. БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Организмы, живя совместно, вступают друг с другом в различные отношения, их мы называем биотическими факторами. Непосредственно живое окружение организма составляет его биотическую среду.

Мутуализм - взаимовыгодные отношения между организмами. Иногда тесные взаимоотношения, приносящие пользу обоим участникам, обозначают термином симбиоз. Чаще, однако, симбиозом называют различные формы совместного существования (греч. symbiosis - совместная жизнь) и подразделяют его на паразитизм, комменсализм и мутуализм. Взаимодействия типа мутуализма часто характерны для видов с очень разными потребностями, они удачно дополняют друг друга.

Конкурентные отношения возникают между организмами, стремящимися получить один и тот же ресурс: пищу, место для размножения, укрытие и т.д. Конкуренция может быть пассивной и активной. Под пассивной формой понимают использование ресурса, необходимого обоим видам. При активной конкуренции один вид так или иначе - например, выделением химических веществ - антибиотиков, фитонцидов, - подавляет развитие другого.

Под комменсализмом понимают отношения между видами, при которых один вид получает пользу от другого, не принося ему при этом вреда.

Примеры комменсализма. Слева направо: рыба-клоун и актиния, цапли и буйвол.

Амменсализм. Взаимоотношения паразит-хозяин, хищник-жертва.

5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ

Как правило, среда обитания живого организма характеризуется комплексом факторов.

Как уже было отмечено выше комплексное действие факторов проявляется при взаимодействии различных групп экологических факторов.

Экологические факторы среды воздействуют на организм одновременно и совместно. Совокупное воздействие факторов (констелляция в той или иной мере взаимоизменяет характер воздействия каждого отдельного фактора.

Мороз в Кировской области переносится легче, что в С.-Петербурге, так как в последнем выше влажность.

Можно выделить три основные вида взаимодействия факторов:

Размещено на http://www.allbest.ru/

экологический фактор организм конкурентный

* аддитивное - взаимодействие факторов представляет собой простую алгебраическую сумму эффектов каждого из факторов при независимом действии;

* синергетическое - совместное действие факторов усиливает эффект (то есть эффект при их совместном действии больше простой суммы эффектов каждого фактора при независимом действии);

* антагонистическое - совместное действие факторов ослабляет эффект (то есть эффект при их совместном действии меньше простой суммы эффектов каждого фактора).

Почему так важно знать о взаимодействии экологических факторов?

Практическое значение данного вопроса заключается в том, что установление значений предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязнителей окружающей среды (чаще всего антропогенных) основывается на законе лимитирующего фактора. ПДК устанавливается экспериментально на уровне, при котором в организме еще не происходят патологические изменения.

Вспомним, что ПДК - главные нормативы качества окружающей среды, верхний предел устойчивости организма, при превышении которого концентрация того или иного вещества (как экологического фактора) становится лимитирующим.

Не редко мнения природоохранных органов расходятся с мнением Госсанэпиднадзора: первые говорят о том, что уровень большинства загрязнителей в атмосфере города находится в пределах ПДК, а вторые в это же время констатируют повышенный уровень респираторных заболеваний у детей причиной которых является загрязненная атмосфера.

Объяснение заключается в том, что многие атмосферные загрязнители обладают сходным эффектом: раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей, провоцируют респираторные заболевания и т.д. И совместное действие этих загрязнителей дает аддитивный (или синергетический) эффект.

Важное примечание в идеале при разработке норм ПДК и при оценке существующей экологической ситуации должно учитываться взаимодействие факторов.

В комплексном действии экологических факторов среды значение отдельных экологических факторов неравноценно. Среди них выделяют ведущие (главные) и второстепенные факторы.

Ведущими являются те факторы, которые необходимы для жизнедеятельности, второстепенными -- существующие или фоновые факторы. Обычно у разных организмов различные ведущие факторы, даже если организмы живут в одном месте.

Кроме того, смену ведущих факторов наблюдают при переходе организма в другой период своей жизни.

Так, в период цветения ведущим фактором для растения может быть свет, а в период формирования семян -- влага и питательные вещества.

Иногда недостаток одного фактора частично компенсируется усилением другого. Например, в Арктике продолжительный световой день компенсирует недостаток тепла.

6. АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМОВ К ЭКОЛОГИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ

Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий жизни. Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматических, геологических процессов, которые выполняют управляющую роль по отношению к живым организмам.

Признаки, способствующие выживанию организма, постепенно усиливаются под действием естественного отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим условиям. Приспособление может происходить на уровне клетки, тканей и даже целого организма, затрагивая форму, размеры, соотношение органов и т. п. Организмы в процессе эволюции и естественного отбора вырабатывают наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменившихся экологических условиях, т. е. происходит адаптация.

АДАПТАЦИЯ - приспособление организмов (и видов) к среде - фундаментальное свойство живой природы.

Различают три основных пути адаптации к неблагоприятным условиям среды.



Размещено на http://www.allbest.ru/

* активный - активная перестройка функций организма (например, возникновение теплокровности, а по-научному - гомойотермности);

* пассивный - пассивное подчинение функций организма изменениям внешней среды (например, холоднокровные, или пойкилотермные, животные);

* избегание - избегание неблагоприятных условий (таксисы у растений, миграция у животных, выработка циклов развития у животных и растений).

Среда обитания любого живого существа, с одной стороны, медленно и неуклонно изменяется на протяжении жизни многих поколений соответствующего биологического вида, а с другой стороны, она предъявляет организму разнообразные требования, меняющиеся в короткие отрезки индивидуальной жизни. Поэтому различают три уровня процесса адаптации.

Генетический уровень. Данный уровень обеспечивает адаптацию и сохранение жизнеспособности вида в поколениях на основе свойства генетической изменчивости.

Глубокие изменения обмена веществ. Приспособление к сезонным и годичным природным циклам осуществляется с по-1 мощью глубоких изменений обмена веществ. У животных центральную роль в этих процессах играют нейрогуморальные механизмы.

Подготовка к сезону размножения или к зимней спячке «включается» нервными стимулами, а осуществляется благодаря изменениям в гормональном статусе организма.

У растений сезонные и иные долговременные изменения обеспечиваются работой фитогормонов, ростовых факторов.

Быстрые изменения в ответ на кратковременные отклонения факторов среды. У животных они осуществляются разнообразными нервными механизмами, ведущими к перемене поведения и быстрой обратимой трансформации обмена веществ. У растений примером быстрых изменений являются реакции на смену освещенности.

Адаптивное значение имеют практически все закономерности, характерные для живого. В ходе естественного отбора виды преображаются и все лучше адаптируются к своим местообитаниям.

Жирафы постепенно приспособились к поеданию листьев с вершин деревьев.

С увеличением приспособленности организмов к местообитанию скорость их изменения понижается.

В случае отношений «хищник--жертва» естественный отбор влияет прежде всего на гены, позволяющие наиболее эффективно избегать врага, а у хищников -- на гены, повышающие его охотничьи способности. Это справедливо для всех биотических взаимодействий.

Организмы, почему-либо утратившие способность к адаптации, обречены на вымирание.

Итак, при перемене условий существования (отклонении значения одного или нескольких экологических факторов за пределы обычных колебаний) одни виды адаптируются и преобразуются, а другие виды вымирают. Это зависит от ряда обстоятельств.

Основное условие адаптации

* выживание и размножение хотя бы нескольких особей в новых условиях, которое связано с генетическим разнообразием генофонда и степенью изменения среды.

При более разнообразном генофонде даже в случае сильных изменений среды некоторые особи сумеют выжить, тогда как при малом разнообразии генофонда даже незначительные колебания экологических факторов могут привести к вымиранию вида.

Если изменения условий малозаметны или происходят постепенно, то большинство видов может приспособиться и выжить. Чем резче изменение, тем большее разнообразие генофонда необходимо для выживания. В случае катастрофических изменений (например, ядерной войны), возможно, не выживет ни один вид.

Важнейший экологический принцип гласит:

* выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями экологических факторов.

К генетическому разнообразию и изменению среды можно добавить еще один фактор -- географическое распространение.

* Чем шире распространен вид (чем больше ареал вида), тем он генетически более разнообразен и наоборот.

* При обширном географическом распространении некоторые участки ареала могут быть удалены или изолированы от районов, где нарушались условия существования. На этих участках вид сохраняется, даже если он исчезнет из других мест.

Если часть особей выжила в новых условиях, то дальнейшая адаптация и восстановление численности зависят от скорости воспроизведения, так как изменение признаков происходит только путем отбора в каждом поколении.

Пара насекомых имеет сотни потомков, проходящих жизненный цикл развития за несколько недель. Следовательно, скорость воспроизведения у них в тысячу раз выше, чем у птиц, выкармливающих только 2--6 птенцов в год, а значит, одинаковый уровень приспособленности к новым условиям разовьется во столько же раз быстрее. Именно поэтому насекомые быстро адаптируются и приобретают устойчивость к всевозможным «средствам защиты растений», тогда как другие дикие виды от этих обработок погибают.

Адаптация имеет следующие особенности:

* Приспособленность к одному фактору среды, например повышенной влажности, не дает организму такой же приспособленности к другим условиям среды (температуре и т. п.). Эта закономерность называется законом относительной независимости адаптации: Закон относительной независимости адаптации: высокая адаптированность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни.

* Каждый вид организмов в вечно меняющейся среде жизни по-своему адаптирован. Это выражается сформулированным Л. Г. Раменским в 1924 г. правилом экологической индивидуальности:

Правило экологической индивидуальности: каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации; двух идентичных видов не существует.

Правило соответствия условий среды обитания генетической предопределенности организма гласит: вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления к ее колебаниям и изменениям.

Отбор -- это процесс изменения генофонда уже существующего вида. Ни человек, ни современная природа не могут создать новый генофонд или новый вид из ничего, на пустом месте. Меняется лишь то, что уже есть.

Размещено на Allbest.ru

...