Факторы среды и общие закономерности воздействия их на организмы

Цель - изучить проблемы взаимоотношений между организмами и
окружающей средой. Дать определение понятия экология и раскрыть
закономерные действия факторов среды на живые организмы.

I. Среда и интенсивность действия факторов среды

Среда - это часть природы, окружающая живые организмы и
оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды
организмы получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют
продукты обмена веществ. Среда обитания каждого организма слагается
из множества элементов неорганической и органической природы и
элементов, привносимых человеком и его производственной
деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или
полностью безразличны организму, другие - необходимы, а третьи
оказывают отрицательное воздействие.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на
организмы, называются экологическими факторами.

Многообразие экологических факторов подразделяется на две
большие группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы - компоненты неживой природы. К ним
относятся: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление
и др.), геологические (землетрясение, извержение вулканов, движение
ледников, радиоактивное излучение и др.), орографические (рельеф
местности), эдафические, или почвенно-грунтовые (плотность, структура,
рН, гранулометрический состав, химический состав и др.), гидрологические
(вода, течение, соленость, давление и др.). Иначе абиотические факторы
делят на физические, химические и эдафические.

Биотические факторы - воздействие живых организмов друг на
друга (взаимодействие между особями в популяциях и между

популяциями в сообществах). При этом взаимоотношения могут быть
внутривидовыми (взаимодействия между особями одного вида) и
межвидовыми (между особями разных видов). По типу взаимодействия
различают протокооперацию (симбиоз), мутуализм, комменсализм,
внутривидовую и межвидовую конкуренции, паразитизм, хищничество,
аменсализм, нейтрализм. В зависимости от воздействующего организма
биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные
(животных) и микробогенные (микроорганизмов).

Антропогенные факторы - деятельность человека, приводящая либо
к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их
обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и
др.). При этом различается воздействие человека как биологического
организма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

Каждый экологический фактор характеризуется определенными
количественными показателями, например, силой и диапазоном действия.

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для
жизнедеятельности организма, называется оптимумом, а дающая
наихудший эффект - пессимумом, т.е. условия, при которых
жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может
существовать. Так, при выращивании растений при различных
температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет
оптимумом. В большинстве случаев это диапазон температур,

составляющий несколько градусов, поэтому целесообразнее говорить о
зоне оптимума. Весь интервал температур, от минимальной до
максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном
устойчивости (выносливости) или толерантности. Точки, ограничивающие
его, т.е. максимальная и минимальная температуры, пригодные для жизни,
- это пределы устойчивости.

Для каждого вида растений (животных) существуют оптимум и
пределы устойчивости или выносливости в отношении каждого фактора
среды (рис.1).

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 пластичность.

Виды, способные существовать лишь при небольших отклонениях от
оптимальной величины фактора, называются узкоспециализированными, а
выдерживающие значительные изменения фактора - широко
приспособленными. К узкоспециализированным видам относятся,
например, организмы пресных вод, нормальная жизнь которых
сохраняется при низком содержании солей в среде. Отсюда пресноводные
и морские виды обладают невысокой экологической пластичностью по
отношению к солености. В то же время, например, трехиглои колюшке
свойственна высокая экологическая пластичность, так как она может жить
как в пресных, так и в соленых водах (рис. 2).

Рис. 2. Экологическая пластичность видов (по Ю.Одуму,1975)

Экологически выносливые виды называют эврибионтнымн (evros -
широкий), маловыносливые - стенобионтными (srenos - узкий).

Эврибионтность и гтенобионтноеть 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, существовавшие при значительных колебаниях факторов
среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и
становятся эврибионтами.

Эврибионтность, как правило, способствует широкому
распространению видов. Многие простейшие, грибы (типичные
эврибионты) являются космополитами и распространены повсеместно.
Стенобионтность обычно ограничивает ареалы. В то же время нередко,
благодаря высокой 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.

Все факторы среды взаимосвязаны, и среди них нет абсолютно
безразличных для любого организма.

Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым
комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня
других. Сочетание с разными факторами оказывает заметное влияние на
проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их
существования. Действие одного фактора не заменяется действием
другого. Однако при комплексном воздействии среды часто имеет место
"эффект замещения", который проявляется в сходстве результатов
воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком
тепла или обилием углекислого газа, но, действуя изменениями
температуры, можно приостановить фотосинтез у растений или активность
у животных и тем самым создать эффект диапаузы, как при коротком дне,
а удлинив активный период, создать эффект длинного дня. В то же время
это не замещение одного фактора другим, а проявление количественных
показателей экологических факторов.

В комплексном действии среды факторы по своему воздействию
неравноценны для организмов. Их можно подразделять на ведущие
(главные) и фоновые (сопутствующие, второстепенные). Ведущие факторы
различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В
роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут
выступать то одни, то другие элементы среды.

Роль ведущего фактора в разное время года может меняться. Так, в
пробуждении активности у птиц (синицы, воробьи) в конце зимы ведущим
фактором является свет и, в частности, длина светового дня, летом же его
действие становится равнозначным температурному фактору.

Ведущий фактор может быть неодинаков у одних и тех же видов,
живущих в разных физико-географических условиях. Например,
активность комаров, мошек, мокрецов в теплых районах определяется
комплексом светового режима, тогда как на севере - изменениями
температуры.

Понятие о ведущих факторах нельзя смешивать с понятием об
ограничивающих факторах.

Фактор, уровень которого в качественном или количественном
отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам
выносливости данного организма, называется ограничивающим или
лимитирующим. Ограничивающее действие фактора будет проявляться и в
том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже
оптимальны. В роли ограничивающего фактора могут выступать как
ведущие, так и фоновые экологические факторы.

Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида.
Знание человеком лимитирующих факторов для того или иного вида
организмов позволяет, изменяя условия среды обитания, либо подавлять,
либо стимулировать его развитие.

Можно выделить основные закономерности действия экологических
факторов:

- закон относительности действия экологического фактора -
направление и интенсивность действия экологическою фактора зависят
оттого, каких количествах он берется и в сочетании с какими другими
факторами действует. Не бывает абсолютно полезных или вредных
экологических факторов: все дело в количестве. Например, если
температура окружающей среды слишком низкая или СЛИШКОМ высокая,
т.е. выходит за пределы выносливости живых организмов, это для них
плохо. Благоприятными являются только оптимальные значения. При этом
экологические факторы нельзя рассматривать в отрыве друг от друга.
Например, если организм испытывает дефицит воды, то ему труднее
переносить высокую температуру;

- закон относительной заменяемости и абсолютной незаменимости
экологических факторов - абсолютное отсутствие какого-либо из
обязательных условий жизни заменить другими экологическими
факторами невозможно, но недостаток или избыток одних экологических
факторов может быть возмещен действием других экологических
факторов. Например, полное (абсолютное) отсутствие воды нельзя
компенсировать другими экологическими факторами. Однако если другие
экологические факторы находятся в оптимуме, то перенести недостаток-
воды легче, чем когда и другие факторы находятся в недостатке или
избытке.

Дата добавления: 2014-11-06