экология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П.КОРОЛЕВА»
Институт ракетно-космической техники
Кафедра химии
РЕФЕРАТ
Экологические факторы среды
Выполнил студент
Группы 1382-15.03.01Z:
Сергеева Ю.А.
Проверил:
Муханова И.М.
Самара 2020
Содержание
1.
2.
3.
4.
5.
Экологические факторы и их классификация...………………………….3
Классификация окружающей человека среды по М. Ф. Реймерсу......…6
Адаптация. Типы адаптаций……………………………………………..10
Законы экологии……………………………………………………..……14
Список используемых источников………………………………………17
2
Экологические факторы и их классификация
Экологические факторы – свойства окружающей среды, которые
способствуют определенному укреплению организма. Например, наличие
углекислого газа, доступность кислорода, влажность почвы, укрепление
почвы, рыхлость почвы.
Факторы
окружающей
среды
разнообразны.
Они
могут
быть
необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствуют или
препятствуют выживанию и размножению. Факторы внешней среды имеют
разную природу и специфику действия. Среди них есть абиотические и
биотические, антропогенные (рис.1).
Абиотические факторы - это совокупность факторов неорганической
среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений [4, С. 43].
Абиотические факторы-температура, свет, радиация, давление, влажность,
солевой состав воды, ветер, течения, рельеф-это все свойства неживой
природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Среди
них есть физические, химические и эдафические [6, c.18].
Рисунок 1- Экологические факторы
3
Физические факторы - это те, источником которых является физическое
состояние или явление (механическое, волновое). Например, температура,
если она высокая, вызовет ожог, если очень низкая-обморожение. На влияние
температуры могут влиять и другие факторы: в воде - течение, на суше - ветер
и влажность.
Но есть и физические факторы глобального воздействия на организмы,
к которым относятся природные геофизические поля Земли. Хорошо известно,
например, воздействие на окружающую среду магнитных, электромагнитных,
радиоактивных и других полей нашей планеты.
Химические факторы-это те, которые выводятся из химического состава
среды. Например, соленость воды. Если она высока, то в водоеме может
вообще не быть жизни (Мертвое море), но в то же время большинство морских
организмов не могут жить в пресной воде. Жизнь животных на суше и в воде
зависит от достаточности содержания кислорода.
Эдафические факторы, то есть почва, представляют собой совокупность
химических, физических и механических свойств почв и горных пород,
влияющих как на живущие в них организмы, то есть на те, для которых они
являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Влияние
химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности,
структуры почвы, содержания гумуса.
Среди абиотических факторов часто выделяют климатические факторы
(температура, влажность, ветер) и гидрографические факторы (вода, течение,
соленость).
Однако на организмы влияют не только абиотические факторы.
Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые
ресурсы, за обладание определенными пастбищами или охотничьими
угодьями, т. е. вступать в конкурентную борьбу между собой. В то же время
хищничество, паразитизм и другие сложные отношения проявляются как на
внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровне.
4
Биотические факторы - это формы влияния живых существ друг на
друга. Каждый организм постоянно испытывает прямое или косвенное
влияние других существ, вступает в контакт с представителями своего вида и
других видов - растений, животных, микроорганизмов, зависит от них и сам
влияет на них [6, с. 20].
Например, в лесу под влиянием растительности создается особый
микроклимат или микроокружение, где по сравнению с открытой средой
обитания создается температурно-влажностный режим: зимой на несколько
градусов теплее, летом прохладнее и влажнее. Особое микроокружение
возникает также в дуплах деревьев, норах и пещерах.
Особенно примечательны условия микроокружения под снежным
покровом, которое уже носит чисто абиотический характер. В результате
согревающего действия снега, которое наиболее эффективно при его толщине
не менее 50-70 см, мелкие грызуны зимой живут у его основания, примерно в
5-сантиметровом слое, так как температурный режим здесь для них
благоприятен (от 0 до -2°С). Благодаря этому же эффекту всходы озимых
злаков-ржи, пшеницы-сохраняются под снегом. Крупные животные-олени,
лоси, волки, лисы, зайцы и др. - также спрячьтесь в снегу от сильных морозов,
ложась в снег отдохнуть.
Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого
общества, которые приводят к изменениям в природе как среде обитания
других видов или непосредственно влияют на их жизнь. В ходе человеческой
истории развитие охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности и
транспорта
сильно
изменило
природу
нашей
планеты.
Значение
антропогенного воздействия на весь живой мир Земли продолжает
стремительно расти.
5
Классификация окружающей человека среды по М. Ф. Реймерсу.
М. Ф. Реймерс выделил четыре неразрывно связанных между собой
компонента-подсистемы в среде обитания человека:
1. сама природная среда ("первая природа") либо слабо изменена
человеком, либо модифицирована до такой степени, что еще не утратила своих
главных свойств – самоисцеления, саморегуляции. Сейчас это пространство
составляет примерно 1/3 площади суши. Однако это в основном территории с
суровыми условиями, которые не подходят для жизни человека.
Природная составляющая среды обитания человека складывается из
факторов природного или природно-антропогенного происхождения, которые
прямо или косвенно влияют на человека или человеческие сообщества
(включая человечество в целом).
К ним относятся энергетическое состояние окружающей среды
(тепловое и волновое, в том числе магнитное и гравитационное поля);
химический и динамический характер атмосферы; водная составляющая
(влажность воздуха, земная поверхность, химический состав вод, их физика,
само их присутствие и связь с обитаемой землей); физико-химический и
механический характер земной поверхности (в том числе геоморфологические
структуры-плоскостность, холмистость, гористость и др.).); структура и состав
биологической части экологических систем (растительность, животные и
микроорганизмы) и их ландшафтных комплексов (включая сочетания
непахотных
сельскохозяйственных
и
лесных
земель
с
природными
экосистемами); степень сбалансированности и стационарности компонентов,
создающих климатические и ландшафтные условия и обеспечивающих
определенный
ритм
природных
явлений,
в
том
числе
природно-
разрушительных и других видов катастроф (землетрясения, наводнения,
ураганы, природно-очаговые заболевания и др.).); плотность населения и
6
взаимовлияние самих людей как биологический фактор; информационная
составляющая всех этих процессов и явлений.
2. Преобразованная людьми природная среда («вторая природа»), иначе
квазиприродная среда (от лат. quasi – «как будто»), − это все элементы
природной
среды,
которые
были
искусственно
преобразованы
и
модифицированы людьми; в отличие от самой природной среды, они не
способны систематически поддерживать себя (т. е. разрушаются без
постоянного регулирующего воздействия со стороны человека). К ним
относятся пахотные и другие преобразованные человеком Земли ("культурные
ландшафты"); грунтовые дороги; внешнее пространство населенных пунктов
с его естественными физико-химическими характеристиками и внутренней
структурой (разделение заборами, различными зданиями, изменяющими
тепло-и ветровые условия, зелеными полосами, прудами и др.); зеленые
насаждения (газоны, бульвары, сады, ландшафтные парки и лесопарки,
имитирующие природную среду). П. Ф. Реймерс также ссылается на "вторую
природу" домашних животных, включая комнатные и культурные растения.
Он не способен к самоподдержке в течение длительного времени.
3. Созданная человеком среда («третья природа»), артеприродная среда
(от лат. arte – «искусственный») – весь этот искусственно созданный,
рукотворный мир, не имеющий аналогов в естественной природе и без
постоянного поддержания и обновления человеком, неизбежно начинает
разрушаться. По мнению н. ф. Реймерса, это могут быть асфальт и бетон
современных городов, пространство мест быта и работы, транспорт,
предприятия сферы услуг (физико-химические характеристики, габариты,
эстетика помещений и др.).); технологическое оборудование; транспортные
объекты; мебель и другие предметы ("материальная среда"); все предметы,
состоящие из искусственно синтезированных веществ. Культурная и
архитектурная среда также называется одним из элементов искусстваприродной средой. Современный человек окружен в основном искусством7
природной средой. Эта среда может существовать только в том случае, если
она постоянно поддерживается человеком. В противном случае она неизбежно
обречена на разрушение. В пределах его границ резко нарушаются циклы
веществ. Эта среда характеризуется накоплением отходов и загрязнением
окружающей среды.
4. Социальная среда. Эта среда включает в себя отношения между
людьми, степень материальной обеспеченности, психологический климат,
здоровье, общекультурные ценности и так далее.
Социальная среда-это, по мнению н. ф. Реймерса, прежде всего
культурно-психологический
климат,
намеренно
или
непреднамеренно
создаваемый самими людьми и складывающийся из влияния людей друг на
друга,
осуществляемого
непосредственно,
а
также
посредством
материального, энергетического и информационного воздействия. Это
воздействие включает в себя экономическую безопасность в соответствии со
стандартом, разработанным обществом или данной этнической или
социальной группой (жилье, питание, одежда, другие потребительские
товары), гражданские свободы (совесть, волеизъявление, передвижение, место
жительства, равенство перед законом и т. д.), степень уверенности в
завтрашнем дне (отсутствие или наличие страха перед войной, другим
тяжелым социальным кризисом, потерей работы, голодом, тюремным
заключением, бандитизмом, воровством, болезнью, распадом семьи, ее
незапланированным ростом или сокращением и т. д.); моральные нормы
поведения
и
общения;
свобода
самовыражения,
включая
занятость
(максимальная сила воздействия и способности людей и общества получать от
них токены); возможность свободно общаться с лицами одной этнической
группы и сходного культурного уровня, т. е. создавать и вводить эталон для
социальной группы человека (общие интересы, жизненные цели, поведение и
т. д.).); возможность пользоваться культурными и материальными ценностями
(театры, музеи, библиотеки, товары народного потребления и т. д.) или
осведомленность о предоставлении таких возможностей; наличие или
8
осведомленность о наличии общепризнанных мест отдыха (курортов и т.д.)
или сезонные изменения типа жилья (например, квартира для туристической
палатки);
минимума,
наличие
социально-психологического
позволяющего
избежать
пространственного
нервно-психического
стресса
перенаселения (оптимальная частота встреч с другими людьми, в том числе
друзьями и родственниками); доступность услуг (отсутствие или наличие
очередей, качество обслуживания и т. д.).
Социальная
среда
оказывает
большое
влияние
на
человека.
"Загрязнение" социальной среды, с которой человек находится в постоянном
контакте, также опасно для людей, даже больше, чем загрязнение природной
среды. Социальная среда может выступать в качестве ограничивающего
фактора, препятствующего появлению других людей. Однако следует
учитывать, что социальная среда опосредуется другими средами, и наоборот.
По мнению н. ф. Реймерса, социальная среда, сочетаясь с природной,
квази-природной и искусственно-природной средами, образует общую
совокупность среды обитания человека. Каждая из этих сред тесно
взаимосвязана с другими, и ни одна из них не может быть заменена другой или
безболезненно исключена из общей системы человеческого окружения.
С развитием цивилизации человек все больше изолирует себя от
окружающей природной среды. Большие затраты требуются для сохранения
самой природной среды, а также для поддержания второй и третьей сред,
которые не способны к саморегуляции. Малоотходное производство,
замкнутые циклы, очистные сооружения сточных вод не будет решена
проблема оптимизации взаимоотношений человека и окружающей среды,
если не будет решен комплекс вопросов, связанных с охраной природы и
улучшением социальной среды.
9
Адаптация. Типы адаптаций
Адаптация-приспособление организмов (и видов) к окружающей средеявляется фундаментальным свойством живой природы. Среда обитания
любого живого существа, с одной стороны, медленно и неуклонно изменяется
в течение многих поколений соответствующих биологических видов, а с
другой стороны, она предъявляет различные требования к организму,
изменяясь в короткие периоды индивидуальной жизни.
Живые организмы в ходе эволюции освоили четыре основные среды
обитания-воду, сушу-воздух, почву и организм.
Существуют следующие способы адаптации живых организмов:
* а) активный путь, способствующий усилению резистентности,
развитию
регуляторных
процессов,
поддерживающих
постоянство
внутренней среды организма (Этот тип адаптации также называют адаптацией
по типу резистентности);
* б) пассивный путь, связанный с подчинением жизненно важных
функций организма изменениям факторов внешней среды. В случае резкого
ухудшения условий окружающей среды некоторые виды организмов могут
приостановить свою жизнедеятельность и перейти в состояние анабиоза
(онемение насекомых, зимний отдых растений, зимняя спячка позвоночных,
сохранение семян и спор в почве и др.).). этот тип адаптации называется
адаптацией типа толерантности;
*
В)
избегание
неблагоприятных
воздействий-развитие
таких
жизненных циклов,при которых уязвимые стадии развития завершаются в
наиболее благоприятные периоды года для температурных и других условий.
Распространенным способом адаптации животных к неблагоприятным
периодам является периодическая временная миграция в районы с более
10
комфортными условиями. Поведенческие (этологические) адаптации, также
относящиеся к этому типу, проявляются в самых разнообразных формах создании убежищ, ежедневных и сезонных миграциях млекопитающих и птиц
и др.
Активная и пассивная адаптация организма к действию факторов
внешней среды либо требует изменения отдельных процессов и компонентов
организма - в данном случае речь идет о физиологической адаптации
(например, изменение интенсивности дыхания при изменении содержания
кислорода в воздухе), либо приводит к фундаментальным структурным
изменениям в организме - морфологическим адаптациям (сезонным
изменениям структуры волосяного покрова и подкожно-жирового слоя у
животных). В некоторых случаях живые организмы развивают адаптивное
поведение. Такая адаптация называется экологической. Адаптация объясняет
различный состав экосистем в различных условиях окружающей среды.
Диапазон возможностей адаптации организма к различным условиям
внешней среды также называют его экологической валентностью. Организмы
с широкой валентностью, способные обитать в различных средах, называются
эврибионтами, а имеющие узкую валентность - требующие особых условий
среды и неспособные выживать в других условиях - стенобионтами.
Совокупность
экологических
валентностей
биологического
вида
по
отношению к совокупности различных факторов окружающей среды
составляет экологический спектр вида.
Существует эмпирический закон относительности действия фактора
окружающей среды: направление и интенсивность действия фактора
окружающей среды зависит от того, в какой мере он принимается и в
сочетании с какими другими факторами действует.
Некоторые факторы внешней среды могут ослаблять, а некоторые наоборот, усиливать действие других факторов. В первом случае они говорят
11
об антагонизме, а во втором-о синергии таких факторов. Если факторы,
действующие одновременно на организм, не усиливают и не ослабляют
действие друг друга, а их индивидуальные эффекты при объединении просто
складываются, то в этом случае они говорят о аддитивности действия таких
факторов.
Существует
также
закон
относительной
взаимозаменяемости
и
абсолютной незаменимости факторов внешней среды - отсутствие каких-либо
обязательных условий жизни не может быть заменено другими факторами
внешней среды, но недостаток или избыток одних факторов внешней среды
может быть компенсирован действием других факторов внешней среды.
Адаптация организмов происходит по отношению как к абиотическим,
так и к ибиотическим факторам. Все перечисленные выше формы
гетеротипических
процессов
взаимодействий
совместного
являются
эволюционного
результатом
развития
длительных
различных
видов
(коэволюция). Оба вида таким образом приобретают образ жизни, численные
соотношения популяций, а иногда и так изменяют свою структуру и
физиологические процессы, что обеспечивает их успешное длительное
сосуществование в экосистеме. Различные формы симбионтов (мутуалисты и
комменсалы)
имеют
возможности
для
развития
ранее
недоступных
местообитаний за счет развития взаимодействий.например, упомянутые
комплексы азотфиксирующих клубеньковых бактерий и бобовых культур
могут развивать очень бедные питательными веществами почвы. В
комплексах антибионтов (аменсалы, паразиты, хищники и жертвы) отношения
способствуют естественному отбору, повышая жизнеспособность всех
участников отношений.
Явление разделения экологических ниш в результате межвидовой
конкуренции называется экологической диверсификацией.
12
Экологическая
диверсификация
основана
на
трех
параметрах:
пространственном распределении, потреблении пищи и распределении
активности во времени. Чтобы значительно ослабить или полностью
устранить конкуренцию, достаточно иметь четкие различия в одном из этих
параметров.
Межвидовая
и
внутривидовая
конкуренция,
действуя
в
противоположных направлениях, приводит к очень важным экологическим
последствиям. Межвидовая конкуренция, способствуя сужению ареала
обитания и используемых ресурсов, усиливает специализацию вида, а
экологическая ниша сужается. При внутривидовой конкуренции вид
дифференцируется, занимает большую территорию, а экологическая ниша
расширяется. Таким образом, конкуренция непосредственно способствует
диверсификации и расселению видов, что ведет к развитию биосферы и
увеличению биологического разнообразия.
13
Законы экологии, констатирующие влияние экологических факторов
Закон минимума (закон Либиха). В 19-ом веке. химик Ю. Либих
выяснил, что рост и развитие растений зависят не только от тех элементов
питания, которые присутствуют в достаточном количестве, но и от тех,
которых не хватает, так как избыток воды или азота не заменит недостатка
бора или железа. Он сформулировал закон, согласно которому, чтобы
улучшить рост растений, необходимо - прежде всего - увеличить содержание
того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве. В
обобщенном виде этот закон применим ко всем живым существам: чтобы
оптимизировать условия существования организма, ему нужно сначала дать
то, в чем он наиболее остро нуждается. А для этого нужно знать биологические
потребности каждого вида, ведь они могут сильно отличаться
Пример: если фосфор в почве составляет всего 20% от необходимой
нормы, а кальций-50% от нормы, то растение будет развиваться только до тех
пор, пока не поглотит весь фосфор. Ограничивающим фактором для
дальнейшего роста будет недостаток фосфора. Для повышения урожайности
необходимо сначала внести в почву фосфорсодержащее удобрение.
Но известно, что избыток любого фактора окружающей среды может
быть так же вреден, как и его недостаток, то есть все хорошо в меру.
Факторы, сдерживающие развитие организмов из-за недостатка или
избытка их по сравнению с потребностями, называются лимитирующими.
Закон толерантности (З. Шелфорд). Позже В. Шелфорд установил, что
не только фактор, присутствующий в минимуме, влияет на жизнеспособность
организма, но и фактор, присутствующий в избытке, может привести к
нежелательным последствиям (например, большинству растений нужно много
воды, и кактус погибает от ее избытка). Шелфорд назвал факторы,
присутствующие как в дефиците, так и в избытке (по отношению к
14
оптимальным требованиям организма) лимитирующими, а выведенное им
правило "законом лимитирующего фактора" или "законом толерантности"
(толерантность - терпение, терпимость).
Из этих законов следует Третий-закон оптимума: любой фактор
окружающей среды имеет пределы положительного влияния на живой
организм.
Пределы выносливости (экологическая валентность) - это минимальные
и
максимальные
значения
фактора,
при
которых
возможна
жизнедеятельность. Границы, за которыми гибнут организмы, - это нижний и
верхний пределы выносливости вида. Они называются критическими точками.
Пример:
животные и растения не переносят экстремальной жары и сильных
морозов; средние температуры являются оптимальными. Точно так же и
засуха, и постоянные сильные дожди одинаково неблагоприятны для урожая.
Закон относительной независимости адаптации организмов:
степень
устойчивости
к
какому-либо
фактору
не
означает
соответствующей экологической валентности вида по отношению к другим
факторам.
Виды, которые хорошо переносят большие перепады температуры, не
обязательно должны быть приспособлены к большим перепадам влажности
или солености.
Пример:
многие земноводные способны выдерживать значительные колебания
температуры, но не переносят даже кратковременного высыхания кожи.
Закон совместного действия факторов:
15
результат действия любого фактора внешней среды зависит в первую
очередь от сочетания и силы других факторов.
Гораздо легче переносить мороз в спокойную погоду, чем при сильном
ветре. Организм гораздо хуже переносит жару при повышенной влажности.
Закон незаменимости фактора:
вы не можете полностью заменить один фактор другим.
Пример:
свет, необходимый растениям для фотосинтеза, не может быть заменен
избытком тепла или углекислого газа.
16
Список используемых источников
1. Березина Н.А. Экология растений: учеб. пособие для студ. высш. учеб.
заведений - М.: Издательский центр "Академия", 2019. - 400 с.
2. Блинов Л.Н. Экология. Основные понятия, термины, законы, схемы:
Учебное пособие. [Текст] СПб.: СПбГПУ, 2016. - 90 с.
3. Горелов А.А. Экология: конспект лекций [Текст] - М.: Высшее
образование, 2008. - 192 с.
4. Коробкин В.Н., Передельский Л.В. Экология: учебник для вузов. - 12е, доп. и перераб. - Ростов н/Д: Феникс, 2017. - 602 с.
5. Николайкин Н.Н. Экология: Учебник для вызов - 2-е изд., перераб. и
доп. - М.: Дрофа, 2015. - 624 с.
6. Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология [Текст] М.: Дрофа, 2016.
17