Среда обитания. Экологические факторы
Среда обитания – часть природы (все живое и неживое), которая окружает живой организм, с которой он непосредственно взаимодействует.
Экологические факторы – отдельные свойства или элементы среды, оказывающие воздействие на живые организмы в ней проживающие:
абиотические («не» «био» – физико-химические факторы);
биотические («био» – жизнь);
антропогенные («антропос» – человек).
Абиотические факторы:
климатические (температура, давление, ветер, влажность, пр.);
почвенно-грунтовые (механические свойства, состав почв и грунтов, их воздухопроницаемость);
орографические (рельеф, высота над уровнем моря);
химические (химический состав воздуха, воды, почвы, пр.);
гидрологические (наличие и характер водных систем, водный режим, солевой состав воды, течения);
«физические» – свет, радиоактивное излучение – все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы – это прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма – формы воздействия живых существ друг на друга.
Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми (внутрипопуляционными) и межвидовыми (межпопуляционными) взаимодействиями – факторами:
Внутривидовые факторы — это контакты между членами семьи, группы, стада, популяции одного вида — отношения полов, размножение, уход за потомством, взаимопомощь и защита или, наоборот, возникновение внутривидовой конкуренции, отношений доминирования и подчинения, иерархии в стаде или в популяции.
Межвидовые факторы — контакты между особями и популяциями разных видов, разнообразные пищевые связи, поедание одних организмов другими, отношения симбиоза и «сотрудничества» или хищника и жертвы, бациллоносительство и вирулентность, межвидовая конкуренция, паразитизм и т.п.
Антропогенные факторы – формы хозяйственной деятельности человека, которые непосредственно воздействуют на живой организм, или косвенно, через изменение его среды обитания.
Изменения факторов среды во времени могут быть:
регулярно-периодическими, меняющими силу воздействия в связи со временем суток или сезоном года или ритмом приливов и отливов в океане;
нерегулярными, без четкой периодичности, например изменения погодных условий в разные годы, явления катастрофического характера —бури, ливни, обвалы и т. п.;
направленными на протяжении известных, иногда длительных, отрезков времени, например при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. п.
Закономерности воздействия абиотических экологических факторов на организмы. Адаптация.
Закон оптимума. Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы. Результат действия переменного фактора зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора — это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть.
|
|
Закон оптимума (диаграмма существования): зависимость экологической потенции от интенсивности действия фактора среды. Уровни жизнедеятельности, необходимые для сохранения жизни: I – в экстремальных условиях; II – в условиях нормального существования особи; III – в условиях нормального существования популяции. Экстремальные значения фактора: с–с' – биоинтервал фактора; b–b' – пределы выносливости особи; а–а' – пределы выносливости популяции; О – биологический оптимум (по Р. Риклефсу, 1979) |
Экологическая валентность – пределы выносливости живых существ между критическими точками по отношению к конкретному фактору среды.
Лимитирующий фактор – фактор, имеющий в данных условиях наихудшие (недостаточные или избыточные по сравнению с оптимумом) значения, ограничивает возможность существования популяции в данных условиях, несмотря на оптимальное соотношение других факторов.
Экологический спектр (вида) – набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды.
Адаптация – эволюционно – выработанные и наследственно закрепленные особенности (приспособления) организмов к среде, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность в условиях изменившихся экологических факторов (на генетическом уровне):
на уровне биохимии клеток;
на уровне строения, поведения отдельных организмов;
на уровне строения и функционирования сообществ и экологических систем.
Среда обитания
На Земле живые организмы освоили 4 основные среды обитания, различающиеся по специфике условий – экологических факторов.
Водная среда – среда зарождения жизни, ее характерные особенности: высокая плотность (~ 1,354 г/см3); большие перепады давления (1 атмосфера /10 м глубины); низкое содержание кислорода (около 1 %); невысокая интенсивность солнечного излучения вблизи поверхности и его отсутствие на глубине; жесткий температурный режим; наличие течений.
Наземно-воздушная среда – освоена позднее водной, ее характерные особенности: газообразная среда с невысокой плотностью, с высоким содержанием кислорода, относительно небольшим содержанием воды и водяных паров, определенным химическим составом воздуха, интенсивным солнечным излучением, большими перепадами температур, погодными изменениями; определенным характером рельефа и грунта.
Почва – сформировалась под действием живых организмов, как среда обитания представляет собой относительно тонкий поверхностный слой суши, в котором твердые частицы окружены воздухом и водой, является средой обитания мелких организмов: одноклеточные используют ее как сеть водоемов; клещи, мелкие насекомые – живут в порах, заполненных воздухом (система мелких пещер); для крупных организмов (кроты, дождевые черви) – почва плотная среда с большим сопротивлением движению.
Живые организмы как среда обитания – имеет экологические преимущества (неограниченное количество пищи, защищенность от внешних факторов среды, относительно стабильные условия среды), формирующие организмы с примитивной организацией, вторичным упрощением строения, и экологические трудности (ограниченность жизненного пространства, сложность снабжения кислородом, трудности распространения от одного хозяина к другому, защитные реакции организма против паразитов).
Закономерности действия биотических экологических факторов («Биотические отношения»).
Популяция – группа организмов одного вида, непосредственно взаимодействующих между собой и совместно населяющих общую территорию. Ареал – область распространения на земной поверхности систематической группы живых организмов (сообществ).
Внутривидовые отношения — это отношения между организмами внутри популяции одного вида, контакты между членами семьи, группы, стада, — отношения полов, размножение, уход за потомством, взаимопомощь и защита или, наоборот, возникновение внутривидовой конкуренции, отношений доминирования и подчинения, иерархии в стаде или в популяции.
Внутривидовые отношения касаются всех основных функций вида, в результате проявляется групповая адаптация (к комплексу абиотических и биотических факторов). При изоляции популяции какого-либо вида от других популяций того же вида, в результате групповой адаптации возможно формирование нового вида организма.
Межвидовые отношения – бывают пищевые (трофические) и непищевые (топические, форические, фабрические):
трофические – хищник-жертва, паразит-хозяин
топические – любое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого (особенно большая роль в создании условий среды у растений);
форические – участие одного вида в распространении другого (животные – растения);
фабрические – использование одним видом для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки, живых особей других организмов.
По характеру влияния одного вида на другой выделяются следующие типы взаимодействий:
|
№ п/п |
Влияние первого вида на второй |
Влияние второго вида на первый |
Тип взаимодействия |
Примеры |
|
1 |
0 |
0 |
нейтрализм |
волк и капуста, белка и лось |
|
2 |
– |
0 |
аменсализм (угнетение) |
ель – светолюбивые растения под ней; грибы — продуценты антибиотиков и бактерии |
|
3 |
+ |
0 |
комменсализм («нахлебничество») |
лев и грифы-падальщики; акула и рыбы-прилипалы; дуплистые деревья и птицы |
|
4 |
– |
– |
конкуренция |
овцы и кролики; песец и полярная сова; обитатели птичьих базаров |
|
5 |
+ |
– |
ресурс-экспуататор |
капуста и коза, антилопы и львы, животное-хозяин и глист-паразит |
|
6 |
+ |
+ |
мутуализм (симбиоз) |
лишайник (гриб + водоросль); ми коризы деревьев; корова и микрофлора рубца |
(0) – отсутствие влияния;
(–) – противоположно направленное влияние, угнетение;
(+) – однонаправленное влияние, благоприятствование.
Нейтрализм (0, 0) —отсутствие отношений или при котором нет видимых форм прямых взаимодействий, лишь на первый взгляд выглядит как полное отсутствие зависимости, лев не питается травой, но ему не безразлично состояние пастбища, от которого зависит плотность популяции антилоп.
Аменсализм – одностороннее угнетение (–, 0) – ингибирующее (угнетающее) действие фитонцидов растений на микроорганизмы; выделение некоторыми растениями веществ-маразминов, исключающих соседство других растений-аменсалов.
Комменсализм (+, 0) – одностороннее благоприятствование: «квартирование» одних организмов на других (при отсутствии пищевой связи) – птиц в дуплах или на ветвях деревьев; «транспортировка» животными других животных или зачатков, семян и плодов растений.
Популяции грызунов и городских птиц, кормящиеся на свалках – пример комменсализма по отношению к человеку.
Конкуренция (–, – ) является одним из двух главных механизмов регулирования числа организмов в природе (второй – «ресурс–эксплуататор»). Двустороннее, взаимное угнетающее действие одних организмов на другие имеет место всегда, когда совпадают их экологические ниши и когда ограничена емкость среды. Пространство и пища – предмет конкуренции.
Ресурс — эксплуататор (+, – ) – отношения организмов, принадлежащих к смежным трофическим (пищевым) уровням, этими отношениями обусловлены последовательности цепей питания и трофических уровней, определяющие соотношение численностей и биомасс организмов.
Мутуализм (+, +) — взаимное положительное влияние: лишайник – симбиоз гриба и водоросли, взаимовыгодные отношения между цветковыми растениями и опыляющими их насекомыми и птицами, между тлями и «пасущими» их муравьями, между бобовыми растениями и поселяющимися на их корнях клубеньковыми азотфиксирующими бактериями, между жвачными животными и населяющими их рубец микроорганизмами и т.п.
Многие из отношений, представленных в таблице, свойственны не только межвидовым, но и внутривидовым взаимодействиям. Все они в той или иной форме проявляются в человеческом обществе, только называются по-другому. И каких-либо иных, «чисто человеческих», типов отношений попросту не существует. По отношению к живой природе человек выступает как типичный эксплуататор; круг его непосредственных жертв неизмеримо больше, чем у любого хищника. А разрушая и загрязняя окружающую среду, человек превращает большинство остальных видов в аменсалов.
Экологическая ниша.
Экологическая ниша – определенное место организма в среде, где он обитает, обусловленное его потребностью в пище, территории, воспроизводстве, определяется как абиотическими факторами, так и биотическими (функциональной ролью в сообществе).
Биоценоз – группировка совместно обитающих и взаимно связанных организмов (приспособленных к совместному обитанию) могут быть различны (сообщество лишайников на дереве, население леса, степи).
Биотоп – участок абиотической среды, который занимает конкретный биоценоз, включает не только вещества, но и физико–химические факторы (температуру, освещенность, химический состав, давление и пр.)
Экологическая система – биоценоз и биотоп, составляющие два нераздельных элемента, действующих друг на друга и образующих более или менее устойчивую систему.
Биогеоценоз – совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горных пород, растительности, животного мира, микроорганизмов), имеющая свою особую специфику взаимодействия слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией (внешне заметные границы биогеоценозов чаще всего совпадают с границами растительных сообществ).