5. Понятие экологических факторов. Характеристика абиотических, биотических и антропических факторов.

Различают три основные группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы. К абиотическим факторам относятся разнообразные воздействия неживых (физико-химических) компонентов природы на биологические системы. Выделяют следующие основные абиотические факторы:

– световой режим (освещенность);

– температурный режим (температура);

– водный режим (влажность),

– кислородный режим (содержание кислорода);

– физико-механические свойства среды (плотность, вязкость, давление);

– химические свойства среды (кислотность, содержание разнообразных химических веществ).

Кроме того, существуют дополнительные абиотические факторы: движение среды (ветер, течение воды, прибой, ливни), неоднородность среды (наличие убежищ).

Неблагоприятные факторы, вызывающие стресс, называются стрессорами.

Биотические факторы. К биотическим факторам относятся разнообразные способы взаимодействия организмов между собой. Все взаимодействия организмов можно разделить на внутривидовые и межвидовые, прямые и косвенные.

Биотические связи для разных групп организмов могут быть благоприятными (+), неблагоприятными (–) и нейтральными (0).

Антропогенные факторы. Антропогенные факторы – это проявления деятельности человеческого общества, изменяющие среду обитания для разнообразных организмов.

Антропогенные факторы, как правило, действуют косвенно, посредством изменения действия абиотических и биотических факторов.

Выделяется несколько типов антропогенных воздействий:

– Точечные воздействия – например, отдельные источники загрязнений.

– Линейные воздействия – например, дороги, нефтепроводы, линии электропередач.

– Воздействия на обширных территориях – например, распашка степей, вырубка лесов.

– Глобальные воздействия – например, изменение содержания углекислого газа в атмосфере.

6. Лимитирующий фактор. Совместное воздействие экологических факторов. Экологическая пластичность (валентность).

На любой организм одновременно действует множество экологических факторов. К каждому фактору среды виды приспосабливаются относительно независимым путем. Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. При этом, оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Ответные реакции на действие экологических факторов зависят от индивидуальных особенностей особей, от половозрастных различий и других причин. Факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума, становятся ограничивающими, или лимитирующими факторами. Тогда при наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Часто изменение одного фактора связано с изменением другого: например, сухие почвы обычно имеют щелочную реакцию, а переувлажненные – кислую. Тогда наблюдается взаимодействие факторов. Если факторы взаимодействуют между собой, то неблагоприятное действие лимитирующего фактора можно частично скомпенсировать изменением другого фактора.

Экологическая валентность (пластичность) – способность организма адаптироваться к отдельным факторам окружающей среды.

Правило оптимума. Чем выше экологическая валентность, тем шире область распространения особей данного вида.

Адаптация – однонаправленное приспособление организмов к экологическим факторам. Адаптации – эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамических экологических факторов. Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор. Источник адаптации – мутации (генетические изменения).Адаптация:

Морфологическая –выражается в приспособлении строения организма к факторам среды.;

Физиологическая – способность обитателей пустынь обеспечивать себя водой за счет биохим окислен жиров. (акклиматизация, миграция, зимовка);

Этологическая – поведенческая – приспособление поведения животных к температурным условиям.

7. Понятие популяции и вида. Основные параметры популяций.

Популяция – совокупность особей одного вида, населяющие определенное пространство (ареал) внутри которого осуществляется панмиксия. Панмиксия – обмен генетической информации.

Статические показатели характеризуют состояние популяций на данный момент времени:

1) Численность

2) Плотность

3) Показатель структуры

1)Численность – общее количество особей на данной территории или данном объеме (количество растений района) численность может колебаться по времени. Некоторые колебания незакономерны, другие закономерны и носят циклический характер. Это «волны жизни». В одних случаях волны жизни связаны с пищевым фактором , другие с климатической и солнечной активностью. Резкие изменения численности имеют отрицательное следствие для жизни популяций. Для высокой численности ослабление всей особи при недостатке пищи, заболеваний. При низкой численности из за превышении порога. Чем меньше особи, тем выше критическое значение их численности.2) Плотность – среднее число особей на единицу площади или объёма. Чем больше размеры ниши особи, тем меньше плотность популяций. Каждому виду присуща своя определенная оптимальная плотность. Отклонения от оптимальной плотности отрицательно сходится на плотности.3) показатель структуры:

а) половой (соотношение полов)

б) размерный (соотношение количества особей разных размеров)

в) возрастной (соотношение количества особей разного возраста)

Различают 3 возраста:

1) Предрепродуктивный

2) Репродуктивный

3) Пострепродуктивный.

8. Структура и динамика популяций.

В понятие биологической структуры популяции включается ее половая, возрастная (онтогенетическая) и этологическая структура.

Половая структура популяции определяется соотношением полов, которая изменяется с возрастом:

– первичное соотношение полов – при образовании зигот;

– вторичное соотношение полов – у новорожденных (независимо от способа рождения);

– третичное соотношение полов – к моменту наступления половой зрелости.

Таким образом, половая структура популяции оказывается тесно связанной с ее возрастной структурой.

Возрастная структура популяции зависит от способа размножения, от особенностей жизненного цикла и типа онтогенеза. Иногда принадлежность к возрастной группе определяется астрономическим возрастом особи (сеголетки, двухлетки и т.д.). Чаще выделяют следующие возрастные группы:

1. Новорожденные особи, или особи нулевого возраста (отложенные яйца, вылупившиеся личинки, споры или семена растений, проростки растений).

2. Особи на раннем прегенеративном (ювенильном) этапе онтогенеза; они значительно отличаются от взрослых особей.

3. Особи на позднем прегенеративном (имматурном, виргинильном) этапе онтогенеза; они сходны с взрослыми особями, но еще не могут размножаться.

4. Особи на генеративном этапе онтогенеза, которые активно размножаются.

5. Особи на постгенеративном (сенильном) этапе онтогенеза, которые уже не могут размножаться.

Существует множество уровней агрегации особей: одиночные особи, семьи, колонии, стада, стаи.

Одиночные особи могут существовать ограниченное время; по крайней мере, в период размножения неизбежно существование брачных пар и появление самок с потомством. Поэтому одиночный образ жизни периодически становится семейным. В состав семьи входят особи, связанные ближайшей степенью родства: родители и их непосредственные потомки. Существуют семьи с участием только одного из родителей (обычно, матери), двух родителей (моногамные), нескольких родителей (полигамные), с участием потомков из нескольких приплодов.

На уровне одиночных особей и семей проявляется наличие индивидуальных участков и охраняемых территорий.

Колонии – групповые поселения оседлых животных. Выделяют постоянные колонии (например, у грызунов) и временные (например, у птиц в период размножения). К колониям формально относятся поселения пчел, муравьев, термитов (на самом деле, это семьи).

Стада – более или менее постоянные объединения подвижных животных. Немногочисленные стада с нарушенным соотношением полов фактически являются семьями; например, прайды львов состоят из 1-3 самцов, нескольких самок и детенышей. Для стад характерно наличие строгой иерархии – порядка соподчинения особей.

Стаи – временные объединения животных, например, на определенных стадиях развития (мальки рыб) или в определенные сезоны (птицы, псовые). Стаи обеспечивают определенные функции вида: защиту от врагов, добычу пищи, миграции. Уровень соподчинения в стаях меньше, чем в стадах, и может вообще отсутствовать.

Динамические показатели характеризуют процессы популяции, за какой – то интервал.

1) Рождаемость

2) Смертность

3) Выживаемость

1)рождаемость (Р) - число новых особей появившихся за определенную единицу времени, как численность, выраженная способности популяций.

Р = Δ/ΔT, ΔТ – период времени, - число рождения, - число особей способных к рождению.

Население мира увеличивается на 250 тысяч человек ежедневно, 90 млн. в год.

2)Смертность (С) – число особей погибших в популяции в единицу времени. Смертность зависит от условий среды, возраста и состояния популяций. Смертность подвержена более резким колебаниям, чем рождаемость. Поэтому играет главную роль в регуляции численности. r = P*C

3)Выживаемость (r)

Доли особей доживших до возраста размножения определяется как разность между рождаемостью и смертностью. Зависимость числа выживаемых особей от времени выражается в виде кривых выживания .

8. Популяция как саморегулирующаяся система. Гомеостаз. Механизмы саморегуляции в популяциях.

Под саморегуляцией систем понимают способность поддерживать на относительно постоянном уровне те или иные биологические показатели (внутренние свойства, структуру). Отклонение какого-либо показателя от определенного, характерного для данной системы, уровня является сигналом к включению механизмов, восстанавливающих этот уровень.

Гомеостаз – это состояние подвижно стабильного равновесия экосистемы или биогеоценоза и условий их существований. Это механизм, по средствам которого живой организм противодействует внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутренней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает норм жизнь (пульс, температура тела).

Существование систем невозможно без связей, которые делятся на:

1) Прямые

2) Обратные

а) Прямая связь – это связь, при которой один элемент (А) действует на другой (В) без ответной реакции. Примеры действие солнца на земные процессы.

б) обратная связь – это связь, при которой элемент В отвечает за действие элемента А.

Бывают положительные и отрицательные связи. Положительно обратная связь ведет к усилению процесса в одном направлении (заболоченная территория после вырубки леса).

Отрицательно обратная связь – в ответ на усиление действия элемента А увеличиваетсяпротивоположная по направлению действие элемента В. Они наиб. распространены а наиб. Важны. Н-р: взаимод- е между хищником и ее жертвой.

Та область в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны несмотря на стрессовые воздействия сохранить устойчивость системы называется гомеостатическим платом.