Лекция №12-2 Экологические факторы Файл

1. Экологические факторы среды и их классификация
Любое условие или элемент среды, на которое живое реагирует приспособительными реакциями, называется экологическим фактором. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия.
Классификация экологических факторов:
1) По характеру воздействия:
– прямо действующие – непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ;
– косвенно действующие – влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.).
2) По происхождению:
Абиотические (температура, свет, радиоактивное излучение, давление,
влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности) –
это всё свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Абиотические факторы подразделяются на:
– климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура,
влажность, давление воздуха, условия освещённости, осадки, ветер. Например,
такой абиотический фактор, как свет определяется годовой суммарной солнечной радиацией, состоянием атмосферы (облачностью, прозрачностью), характером рельефа, глубиной водоёма и т.п. Свет является лимитирующим фактором при формировании ярусности в лесном сообществе;
– эдафические (эдафогенные) – свойства земной поверхности, оказывающие экологическое воздействие на её обитателей: механический состав почвы,
воздухопроницаемость почвы, плодородие почвы, водопроницаемость, водоудерживающая способность почвы, её теплоёмкость и теплопроводность. Плодородие почвы – важнейший фактор, влияющий на рост и продуктивность растений. Влияние водного режима почвы на продуктивность растений относится
к абиотическому эдафогенному фактору среды;
– орографические: рельеф местности, высота над уровнем моря, крутизна
и ориентация склонов относительно сторон света;
– химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность, микроэлементный состав почвы. Например, в водной среде
жизни важнейшим химическим фактором является содержание кислорода;
– физические: шум, магнитные поля, радиоактивность, интенсивность
солнечного излучения.
Биотические – это формы воздействия живых существ друг на друга.
Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других существ, вступает в связь с представителями своего вида и других
видов – растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие. К биотическим факторам относятся:
– фитогенные – влияние растений, например, интенсивность процесса
фотосинтеза, в результате которого происходит синтез органического вещества
и образование кислорода; выделение растениями в окружающую среду фитонцидов (аллелопатия) и т.п.;
– микогенные – влияние грибов, например, их способность перерабатывать органические остатки в простые минеральные соединения;
– зоогенные – влияние животных, например, хищничество, паразитизм,
нейтрализм, строительство бобрами плотин, конкуренция организмов в борьбе
за пищу, местообитание. Группа экологических факторов, к которой относятся
такие явления, как забота животных о своём потомстве, ухаживание самцов за
самками, также относится к биотическим зоогенным факторам;
– микробогенные – влияние микроорганизмов, например, деятельность
азотофиксирующих бактерий, или способность некоторых микроорганизмов
вызывать эпидемии.
Все биотические взаимосвязи можно разделить на межвидовые (которые
составляют большинство) и внутривидовые взаимодействия.
Самый распространённый тип межвидовых связей базируется на интересах питания. Такие связи носят название пищевых или трофических (греч.
τροφή – питание). В данный тип связей выделяется питание одного организма
другим или продуктами его жизнедеятельности (например, экскрементами), питание сходной пищей (например, мёртвым органическим веществом). Этим типом связей объединяются растения и насекомые, опыляющие их цветки. На базе трофических связей возникают цепи питания.
Связи, основанные на использовании местообитаний, носят название топических (греч. τοπος – место). Например, топические связи возникают между
животными и растениями, которые предоставляют им убежище или местообитание: насекомые, прячущиеся в расщелинах коры деревьев или живущие в
гнёздах птиц, растения, поселяющиеся на стволах деревьев (но не паразиты).
Топические взаимодействия складываются и между лишайником и деревом,
кора которого служит для лишайника субстратом расположения.
Следующий тип связей носит название форических (лат. φορής –наружу,
вон). Они возникают при транспортировке одних организмов (или органов)
другими, например, перенос птицами и млекопитающими семян, спор, пыльцы,
плодов растений; водными животными – простейших, моллюсков и др. Животными это распространение может осуществляться как на наружных покровах,
так и в пищеварительном тракте.
Выделяют также тип связей, которые носят название фабрических (лат. fabricatio – изготовление). Для них характерно использование одними организмами
других организмов или продуктов их жизнедеятельности, частей, например, растений, перьевого покрова, шерсти, пуха для постройки гнёзд, убежищ и т. п.
По принципу влияния, которое оказывают одни организмы на другие в
процессе взаимных контактов, различают следующие виды взаимодействий.
Тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов называется симбиоз (от греч. συμ – «совместно» и βίος – «жизнь»).
Примером симбиоза является биотическое взаимодействие бобовых растений и
бактерий из рода Rluizobium, живущих в клубеньках на корнях этих растений.
Обоюдно выгодный вид симбиоза называют мутуализмом. Это взаимодействие
микроорганизмов (желудочных и кишечных бактерий), без которых было бы
невозможно пищеварение травоядных копытных; растений (например, ор-
хидей), чью пыльцу может распространять только один, определённый вид
насекомых. В ряде случаев организмы настолько тесно связаны, что функционируют как единый организм. Например, лишайники, представляющие симбиоз
гриба и водоросли. Водоросль поставляет грибу продукты фотосинтеза, а гриб
для водоросли является поставщиком минеральных веществ и, кроме того, субстратом, на котором она живет.
К взаимоотношениям, которые положительны для одного вида и отрицательны для другого, относятся хищничество и паразитизм. Межвидовые взаимоотношения, при которых один вид использует другой вид как среду жизни и
как источник пищи, называются паразитизмом. Например, блохи, питающиеся
телом хозяина и живущие на поверхности его тела, относятся к эктопаразитам. Организм, в теле которого происходит размножение паразита, называется
основным хозяином. Примером паразитизма в растительном сообществе служит совместное обитание повилики и картофеля. Повилика не имеет корней и
листьев, она обвивается вокруг растения-хозяина, внедряет в его ткань «присоски» и питается его соками. Паразиты, обитающие внутри организмахозяина, называются эндопаразитами.
Биотическое взаимодействие типа «ресурс – эксплуататор», которое реализуется как способ добывания пищи и питания животных, основанный на ловле, убивании и съедании добычи, называется хищничество.
Взаимоотношения между организмами двух различных видов со сходными потребностями, возникающие при использовании одинаковых ресурсов среды, которых недостаточно, называются конкуренцией. Борьба оказывается тем
сильнее, чем ближе потребности организмов к фактору или условию, за которые они конкурируют. Например, основным ресурсом, представляющим собой
предмет конкуренции у растительных организмов, является свет.
Взаимоотношения, положительные для одного и безразличные для другого
партнера, называются комменсализмом (франц. commensal – сотрапезник). К
данному виду взаимоотношений относят нахлебничество, при котором один вид
питается остатками пищи или продуктами выделения другого, не причиняя ему
вреда (например, акулы и сопровождающие их мелкие рыбы; львы и гиены) и
синойкия (греч. συνοίκος – сожительство, квартиранство), когда одни организмы
используют другие как «квартиру», убежище. Например, молодь некоторых морских рыб прячется под зонтик из щупалец медуз, или некоторые насекомые живут в норах животных, гнёздах птиц, используя их только для укрытия.
Односторонний антибиоз (антагонистические отношения видов), основанный на химическом угнетении потенциальных конкурентов, называется аменсализм (лат. amens – безрассудный, безумный). Например, светолюбивое растение,
попавшее под полог леса. Разновидностью аменсализма является аллелопатия
(от греч. αλληλον — друг друга, взаимно) – специфическая форма биотических
связей, выражающихся во взаимодействии растительных организмов в фитоценозах; химическое влияние одних видов растений на другие посредством специфически действующих выделений (аллелопатических веществ). Чаще всего аллелопатия проявляется в виде подавления одних видов растений другими при
помощи вредных или ядовитых продуктов жизнедеятельности (пырей и другие
сорняки вытесняют или угнетают культурные растения; орех или дуб своими
выделениями угнетают травянистую растительность под кроной).
Отношения, при которых организмы, занимая сходные местообитания,
практически не оказывают влияния друг на друга, носят название нейтрализма.
Например, белки и лоси в лесу. Обитая на одной и той же территории, эти виды
занимают разные экологические ниши и практически не влияют друг на друга.
К внутривидовым взаимодействиям можно отнести: внутривидовую конкуренцию, явление группового и массового эффектов.
При внутривидовой конкуренции интересы организмов одного вида очень
близки, и, следовательно, внутривидовая конкуренция рассматривается как более острая по сравнению с межвидовой. Группой (стая, стадо) легче обороняться, легче добывать пищу, согреваться в неблагоприятные периоды, но в случае,
когда количество особей перерастает определенный уровень численности,
начинается внутривидовая конкуренция.
Эффект группы – это оптимизация физиологических процессов, приводящая к повышению жизнеспособности при объединении животных одного вида в
группы. Он проявляется как психофизиологическая реакция отдельной особи на
присутствие других особей своего вида. Наблюдается ускорение темпов роста
животных, повышения их плодовитости, быстрое возникновение условных рефлексов, увеличение средней продолжительности жизни индивидуума.
Массовый эффект (эффект самоограничения) проявляется при перенаселении местообитаний особями одного вида. Если плотность популяции превышает оптимальную, то снижается рождаемость, чаще возникают эпидемии, которые приводят к снижению численности популяции на данной территории.
Антропогенные (антропические) факторы – это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты. Значение
антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать.
Различают следующие виды антропогенных факторов:
– физические: использование атомной энергии, изменение температуры
среды, влияние шума и вибрации;
– химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов,
загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта. К антропогенным химическим экологическим факторам относится разрушение озонового экрана из-за загрязнения атмосферы промышленными выбросами;
– биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания, генная инженерия. Создание методом селекции новых высокоурожайных сортов пшеницы – это тоже
проявление антропогенного биологического фактора;
– социальные – связанные с отношениями людей и жизнью в обществе. К
социальным факторам относятся строительство автомагистралей, рост городов,
возведение плотин и т.п.
Факторы окружающей среды, которые способны вызвать рост злокачественных опухолей, называются канцерогенными, вызывающие уродства у
потомства – тератогенными, приводящие к мутациям, нарушению при передаче генетической информации – мутагенными.
3) По расходованию:
– ресурсы – элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их
запас в среде (вода, CO2, O2);
– условия – не расходуемые организмом элементы среды (температура,
движение воздуха, кислотность почвы).
4) По направленности:
– векторизованные – направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы;
– многолетние циклические – с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например, изменение климата в связи с 11-летним
солнечным циклом;
– осцилляторные (импульсные, флуктуационные) – колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха,
изменение среднемесячной суммы осадков в течение года).
5) По периодичности действия:
– периодические (регулярно повторяются): первичные (возникшие одновременно с формированием планеты Земля) и вторичные (возникшие вследствие действия первичных факторов). К периодическим факторам относится
смена дня и ночи, сезонные изменения;
– непериодические (возникают неожиданно). К природным абиотическим
факторам непериодического действия можно отнести пожар, возникший из-за
сильной засухи (без участия человека) или извержение вулкана.
Экологические факторы оказывают на живые организмы воздействия
разного рода. Они могут являться:
– раздражителями, которые способствуют появлению приспособительных (адаптивных) физиологических и биохимических изменений (зимняя спячка, фотопериодизм);
– ограничителями, изменяющими географическое распространение организмов из-за невозможности существования в данных условиях;
– модификаторами, которые вызывают морфологические и анатомические изменения организмов;
– сигналами, свидетельствующими об изменениях других факторов среды.
Экологические факторы, управляющие ритмом процессов жизнедеятельности
организмов, называются сигнальными. Изменения сигнального фактора «предупреждают» животных и растения о приближении соответствующих сезонных
изменений других экологических факторов, оказывающих на живые существа
непосредственное и более существенное влияние, чем сам сигнальный фактор.
Например, сигнальным фактором является продолжительность дня.
Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов. Например, сильный ветер зимой неблагоприятен для крупных, обитающих открыто животных, но не действует на
более мелких, которые укрываются в норах или под снегом. Солевой состав
почвы важен для питания растений, но безразличен для большинства наземных
животных и т. п.
Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов. Таковы сила тяготения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы. Большинство экологических факторов – температура, влажность, ветер, осадки,
наличие укрытий, пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. – непостоянны,
изменяются в пространстве и времени. Степень изменчивости каждого из этих
факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура
сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или
в глубине пещер.
Фактор может действовать на биологические ритмы организма из внешней среды, в этом случае он относится к экзогенным факторам. Если фактор
влияет на биологические ритмы путем изменений внутри самого организма, он
называется эндогенным. Так, например, сердечные ритмы относятся к эндогенным, а лунные, приливные, суточные, сезонные ритмы – к экзогенным.