Определение понятия «экологические факторы»

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………….....................................................................................

1. Определение понятия «экологические факторы»……………………...…………………

2. Лимитирующие факторы………………….………………………………………………….

3. Закон оптимума……………………………………………………………………………..

4. Зона толерантности,эврибионты и стенобионты…….……………………………………

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………......

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Среда – это все, что  окружает организм, т.е. это та часть  природы, с которой организм находится  в прямых или косвенных взаимодействиях.

Под средой мы понимаем комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность  организмов. Комплекс условий складывается из разнообразных элементов –  факторов среды. Не все из них с  одинаковой силой влияют на организмы.

Так, сильный ветер зимой  неблагоприятен для крупных, обитающих  открыто животных, но он не действует  на более мелких, которые укрываются под снегом или в норах, либо живут  в земле. Те факторы, которые оказывают  какое-либо действие на организмы и  вызывают у них приспособительные  реакции, называются экологическими факторами.

Влияние экологических факторов сказывается на всех процессах жизнедеятельности  организмов и, прежде всего, на их обмене вещества. Приспособления организмов к среде носят название адаптаций. Способность к адаптации –  одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность  ее существования, возможность организмов выжить и размножаться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ»

 

Экологические факторы имеют  разную природу и специфику действия.  По своему характеру они подразделены на две крупные группы: абиотические и биотические. Если мы будем подразделять факторы по причинам их возникновения, то они могут быть подразделены на природные (естественные) и антропогенные. Антропогенные факторы могут  также быть абиотическими и биотическими.

Абиотические факторы (или  физико-химические факторы) – температура, свет, рН среды, соленость, радиоактивное  излучение, давление, влажность воздуха, ветер, течения. Это все свойства неживой природы, которые прямо  или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы –  это формы воздействия живых  существ друг на друга. Окружающий органический мир – составная часть среды  каждого живого существа. Взаимные связи организмов – основа существования  популяций и биоценозов.

Антропогенные факторы –  это формы действия человека, которые  приводят к изменению природы  как среды обитания других видов  или непосредственно сказываются  на их жизни.

Действие экологических  факторов может приводить:

 

– к устранению видов  с биотопов (смена биотопа, территории, сдвиг ареала популяции; пример: миграции птиц);

 

– к изменению плодовитости (плотности популяций, репродукционные  пики) и смертности (смерть при быстрых  и резких изменениях условий окружающей среды);

 

– к фенотипической изменчивости и адаптации: модификационная изменчивость – адаптивные модификации, зимняя и  летняя спячка, фотопериодические реакции  и т.п.

 

 

 

 

 

 

2. ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ. ЗАКОНЫ  ШЕЛФОРДА И ЛИБИХА

 

Реакция организма на воздействие  фактора обусловлена дозировкой этого фактора. Очень часто фактор среды, особенно абиотический, переносится  организмом лишь в определенных пределах. Наиболее эффективно действие фактора  при некоторой оптимальной для  данного организма величине. Диапазон действия экологического фактора ограничен  соответствующими крайними пороговыми значениями (точками минимума и максимума) данного фактора, при котором  возможно существование организма. Максимально и минимально переносимые  значения фактора – это критические  точки, за пределами которых наступает  смерть. Пределы выносливости между  критическими точками называют экологической  валентностью или толерантностью живых  существ по отношению к конкретному  фактору среды. Распределение плотности  популяции подчиняется нормальному  распределению. Плотность популяции  тем выше, чем ближе значение фактора  к среднему значению, которое называется экологическим оптимумом вида по данному параметру. Такой закон  распределения плотности популяции, а следовательно, и жизненной  активности получил название общего закона биологической стойкости.

Диапазон благоприятного воздействия фактора на организмы  данного вида называется зоной оптимума (или зоной комфорта). Точки оптимума, минимума и максимума составляют три кардинальные точки, определяющие возможность реакции организма  на данный фактор. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организм. Этот диапазон величины фактора называется зоной пессимума (или зоной угнетения). Рассмотренные закономерности воздействия  фактора на организм известно, как  правило оптимума. Установлены и  другие закономерности, характеризующие  взаимодействия организма и среды. Одна из них была установлена немецким химиком Ю. Либихом в 1840 году и  получила название закона минимума Либиха, согласно которому рост растений ограничивается нехваткой единственного биогенного элемента, концентрация которого лежит  в минимуме. Если другие элементы будут  содержаться в достаточном количестве, а концентрация этого единственного  элемента опустится ниже нормы, растение погибнет. Такие элементы получили название лимитирующих факторов. Итак, существование и выносливость организма  определяются самым слабым звеном в  комплексе его экологических  потребностей. Или относительное  действие фактора на организм тем  больше, чем больше этот фактор приближается к минимуму по сравнению с прочими. Величина урожая определяется наличием в почве того из элементов питания, потребность в котором удовлетворена  меньше всего, т.е. данный элемент находится  в минимальном количестве. По мере повышения его содержания урожай будет возрастать, пока в минимуме не окажется другой элемент.

Позднее закон минимума стал трактоваться более широко, и в  настоящее время говорят о  лимитирующих экологических факторах. Экологический фактор играет роль лимитирующего  в том случае, когда он отсутствует  или находится ниже критического уровня, или превосходит максимально  выносимый предел. Иными словами, этот фактор обусловливает возможности  организма в попытке вторгнуться  в ту или иную среду. Одни и те же факторы могут быть или лимитирующими или нет. Пример со светом: для большинства растений это необходимый фактор как поставщик энергии для фотосинтеза, тогда как для грибов или глубоководных и почвенных животных этот фактор не обязателен. Фосфаты в морской воде – лимитирующий фактор развития планктона. Кислород в почве не лимитирующий фактор, а в воде – лимитирующий.

Следствие из закона Либиха: недостаток или чрезмерное обилие какого-либо лимитирующего фактора, может компенсироваться другим фактором, изменяющим отношение  организма к лимитирующему фактору.

Однако ограничивающее значение имеют не только те факторы, которые  находятся в минимуме. Впервые  представление о лимитирующем влиянии  максимального значения фактора  наравне с минимумом было высказано  в 1913 году американским зоологом В. Шелфордом. Согласно сформулированному закону толерантности Шелфорда существование  вида определяется как недостатком, так и избытком любого из факторов, имеющих уровень, близкий к пределу  переносимости данным организмом. В  связи с этим все факторы, уровень  которых приближается к пределу  выносливости организма, называются лимитирующими.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ЗАКОН ОПТИМУМА

 

 Влияние переменного  фактора на живые организмы  в положительную или отрицательную  сторону зависит, прежде всего,  от степени его проявления. Недостаточное  и избыточное действие фактора  отрицательно сказывается на  жизнедеятельности особей. Любому  живому организму необходимы  не вообще температура, влажность,  минеральные и органические вещества, а их определенный режим, т.е.  существуют некоторые верхние  и нижние границы амплитуды  допустимых колебаний этих факторов. Чем шире пределы какого-либо  фактора, тем выше устойчивость  или толерантность данного организма.

 Благоприятная сила  воздействия называется зоной  оптимума фактора среды или  его оптимумом для организмов  данного вида. Чем выше отклонение  от оптимума, тем больше угнетает  данный фактор жизнедеятельность  организма (зона пессиума). Максимально  и минимально переносимые значения  фактора - критические точки, за  пределами которых невозможно  существование. Критические точки  ограничивают степень выносливости, так называемую экологическую  валентность живых существ по  отношению к конкретному фактору  среды. Свойство видов адаптироваться  к тому или иному диапазону  факторов среды обозначается  понятием «экологическая пластичность»  (экологическая валентность) вида. Чем шире диапазон колебаний  экологического фактора, в пределах  которого данный вид может  существовать, тем больше его  экологическая валентность.

 К примеру, песцы  в тундре могут переносить  колебания температуры в диапазоне  около 80 0С (от +30 до -55 0С), тогда  как тепловодные рачки могут  жить лишь в интервале 6 0С  (от +23 до +29 0С).

 Каждый фактор неодинаково  влияет на разные функции организма.  Оптимум для одних процессов  может являться пессиумом для  других. Жизненный цикл, в котором  в определенные периоды организм  осуществляет преимущественно те  или иные функции (питание,  рост, размножение, расселение и  т.п.), всегда согласован с сезонными  изменениями комплекса факторов среды. Подвижные организмы могут также менять места обитания для успешного осуществления своих жизненных функций.

Степень выносливости, критические  точки, оптимальная и пессимальные зоны отдельных индивидуумов не совпадают. Эта изменчивость определяется как  наследственными факторами особей, так и половыми, возрастными и  физиологическими различиями. Например, у бабочки мельничной огневки - одного из вредителей муки и зерновых продуктов - критическая минимальная температура  для гусениц -7 0С, для взрослых форм -22 0С, а для яиц -27 0С. Мороз -10 0С  губит гусениц, но не опасен для имаго  и яиц этого вредителя. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности  каждой отдельной особи.

К каждому из факторов среды  виды приспосабливаются относительно независимым путем. При изменении  какого-либо фактора отличается и  поведение разных видов. Экологически выносливые виды называют эврибионтными (eyros – широкий), маловыносливые –  стенобионтными (stenos – узкий). Эврибиотность  и стенобионтность характеризуют  различные типы приспособленности  организмов к выживанию. Виды, длительное время развивающиеся в относительно стабильных условиях, утрачивают экологическую  пластичность и вырабатывают черты  стенобионтности, тогда как виды, существующие при значительных колебаниях факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными.

Отношение организмов к колебаниям того или иного определенного  фактора выражается прибавлением приставки  эври- или стено- к названию фактора. Например, по отношению к температуре  различают эври и стенотермные организмы, к концентрации солей – эври- и стеногалинные, к свету –  эври- и стенофотные и др. По отношению  ко всем факторам среды эврибионтные организмы встречаются редко. Чаще всего эври- или стенобионтность  проявляется по отношению к одному фактору. Так, пресноводные и морские  рыбы будут стеногалинными, тогда  как трехиглая колюшка – типичный эвригалинный представитель.

Степень выносливости к какому-нибудь фактору не означает соответствующей  экологической валентности вида по отношению к остальным факторам. Например, виды, переносящие широкие  изменения температуры, совсем не обязательно  должны также быть приспособленными к широким колебаниям влажности  или солевого режима. Эвритермные  виды могут быть стенобатными или  наоборот. Растение, являясь эвритермным, одновременно может относиться к  стеногигробионтам, т.е. быть менее  стойким относительно колебаний  влажности.

Эврибионтность, как правило, способствует широкому распространению  видов. Многие простейшие, грибы (типичные эврибионты) являются космополитами  и распространены повсеместно. Стенобионтность  обычно ограничивает ареал. В то же время, нередко благодаря высоко специализированности, стенобионтам принадлежат  обширные территории. Например, рыбоядная  птица скопа – типичный стенофаг, по отношению же к другим факторам является эврибионтом, обладает способностью в поисках пищи передвигаться  на большие расстояния и занимает значительный ареал.

Экологические валентности  вида по отношению к разным факторам могут быть разнообразными. Это создает  чрезвычайное многообразие адаптаций  в природе. Сумма экологических  валентностей по отношению к отдельным  факторам среды составляет экологический  спектр вида.

Экологические спектры отдельных  видов не совпадают. Каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям. Даже у близких по способам приспособления к среде видов существуют различия в отношении к каким-либо отдельным  факторам.

Факторы среды, наиболее удаляющиеся  от оптимума, особенно затрудняют возможность  существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических  факторов приближается или выходит  за пределы критических величин, то, несмотря на оптимальное сочетание  остальных условий, виду грозит гибель. Такие сильно уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни вида или отдельных  представителей в каждый конкретный отрезок времени. Экологический  фактор будет играть роль лимитирующего  фактора в том случае, когда  последний отсутствует или находится  ниже критического уровня или превосходит  максимально выносимый уровень. Иначе говоря, он обуславливает возможности  организма существовать в условиях данной среды.

Ограничивающие факторы  среды определяют географический ареал  вида. Природа этих факторов может  быть различной. Так, продвижение вида на север может лимитироваться недостатком  тепла, в аридные районы - недостатком  влаги или слишком высокими температурами.