Экологические факторы – классификация, примеры, общие закономерности воздействия

Экологические факторы – классификация, примеры, общие закономерности воздействия

Классификация экологических факторов среды. Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы: абиотических факторов (диаграмма выживания, выносливость, устойчивость); биотических факторов (нейтрализм, аменсализм, комменсализм, конкуренция, мутуализм). Обобщенный закон Либиха и закон толерантности Шелфорда. Экологическая ниша.

Каждый организм находится в прямых или косвенных отношениях с различными природными явлениями. Окружающая среда слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, вносимых деятельностью человека. Одни элементы могут быть необходимы организму, другие полностью или почти безразличны, а третьи оказывать вредное воздействие. Для описания взаимодействия живого со своим окружением необходимо ввести понятие об экологическом факторе.

Экологические факторы – это такие элементы или условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их развития. Живые организмы реагируют на них приспособительными реакциями. Один и тот же фактор у различных организмов может вызывать различные реакции. Классификаций экологических факторов существует много в зависимости от критерия. В большинстве случаев классификации факторов построены на принципе антиномий. Обычно выделяют следующие факторы: биотические– абиотические, внутренние – внешние, прямо действующие – косвенно действующие, космические – земные, элементарные – комплексные, природные – антропогенные и т. д. Например, внешние факторы: солнечная радиация, атмосферное давление, температура и т. д.; внутренние факторы (связанные со свойствами самой экосистемы): плотность и структура популяций, численность, пища и её доступность. Можно оценить значимость факторов и выделить главные и второстепенные. Главные (или условия существования) – те факторы, без которых жизнь и развитие организма невозможно – воздух, вода, пища, свет. Другие, действие которых необязательно постоянно, но влияющие на различные проявления жизнедеятельности организмов, называют второстепенными или факторами воздействия. Наиболее часто факторы разделяют по природе и характеру действия.

1) На абиотические факторы – факторы неорганической (неживой) природы. К ним относят:

– климатические (температура, давление, влажность, освещённость, скорость ветра);

– химические (состав воды, воздуха, почвы);

– эдафические или почвенные (механический состав, плотность, воздухопроницаемость);

– орографические (рельеф местности, высота над уровнем моря).

2) Биотические факторы – прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Живые существа являются по отношению к другим организмам хищниками или сами служат источником пищи. Они также могут быть средой обитания, оказывать химическое или механическое воздействие. Факторы живой природы в свою очередь подразделяют:

– на фитогенные (воздействия со стороны растений);

– зоогенные (воздействия со стороны животных);

– микробиогенные (со стороны вирусов, бактерий и простейших).

Взаимоотношения между живыми организмами сложнее абиотических воздействий и труднее поддаются прямому измерению.

Особую группу составляют антропогенные факторы , порождённые деятельностью человека, обусловленные расширением и наступлением техносферы. Антропогенное воздействие можно свести:

– к хозяйственному изъятию природных ресурсов и нарушению естественных ландшафтов (вырубка лесов, осушение болот, промысел растений, рыб, зверей и птиц и т. п.);

– загрязнению природной среды отходами производства и потребления.

Приведённая классификация является достаточно условной, поскольку границы между абиотическими, биотическими и антропогенными факторами не всегда чётки. Некоторые абиотические факторы имеют биогенное или техногенное происхождение (например, состав воздуха или воды, радиоволны), а антропогенные факторы могут иметь биотический и абиотический характер.

Общие закономерности действия экологических факторов на живые организмы

Действие абиотических факторов

Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род только в определенных условиях. Существуют верхние и нижние пределы температуры, освещённости, атмосферного давления для нормального существования растений, животного и человека, а также их оптимальные значения. Можно построить график зависимости биологической активности (для отдельного организма это может быть скорость роста и развития, активность; для популяции – выживаемость, численность) от количественных значений какого-либо фактора. Такой график имеет куполообразный вид и называется диаграммой выживания или существования.

Вершина диаграммы совпадает с точкой биологического оптимума, т.е. наиболее благоприятного для организмов данного вида значения фактора среды. При оптимальных значениях фактора организмы активно питаются, развиваются, растут, размножаются. Диаграммы существования, как правило, несимметричны и неодинаковы для популяции и для отдельной особи этой популяции. Их параметры могут быть установлены экспериментально. За пределами оптимума располагаются области, в которых жизнедеятельность не нарушается, но уже требует напряжения функций. Это зоны адаптации. Вместе с зоной оптимума они образуют область биологической нормы (зону нормальной жизнедеятельности). За ее пределами наступает угнетение жизнедеятельности. Чем больше отклоняется значение фактора от оптимального значения, тем менее благоприятно это для организмов. При приближении к критическим значениям возрастает вероятность нарушения отдельных функций и жизнедеятельности в целом. Критическими называются такие значения фактора, при которых возникающие нарушения обратимы, когда еще сохраняется способность к самовосстановлению после прекращения негативного воздействия. За этими пределами находятся условия неминуемой гибели организма.

Данные зависимости используются при разработке нормативов экологической безопасности: определения предельно допустимых концентраций действующих веществ (ПДК), предельно допустимых уровней воздействия (ПДУ). Для этого изучают переносимость вредных воздействий живыми организмами и устанавливают различные дозы воздействия: минимальные, пороговые, средние летальные (погибает 50 % тестируемых объектов) и абсолютные смертельные. Специализированными тест-объектами могут быть штаммы микроорганизмов, растения и животные. Эти граничные величины составляют основу экологического нормирования.

Разные организмы по-разному реагируют на изменение абиотических факторов. Одни организмы при отклонении значений фактора от точки оптимума сразу же изменяют и проявления жизнедеятельности. Они как бы покорно подчиняются ухудшению внешних условий. Так, с понижением температуры среды понижается температура деревьев и замедляется в них обмен веществ. Однако, если благоприятные условия возвратятся, то экологическая потенция восстановится. Это пассивный тип приспособления. Такие организмы называют выносливыми или толерантными. Другое их название – пойкилобионты (от греч. р oikilos – изменчивый, меняющийся) – пассивно изменяющий свое состояние, свой функции, поддаваясь изменениям в среде. К ним относятся растения и животные, пассивно переносящие охлаждение, замерзание, голод и т. п. Крайние проявления такой способности связаны со специальными приспособлениями: глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных и полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов (у спор, семян и многих низших животных). Переход в это крайнее состояние исключает дальнейшее подчинение среде и расширяет возможность выживания организма в самых неблагоприятных условиях. Большинство организмов биосферы – пойкилобионты [2].

Во многих случаях в определенном диапазоне изменений фактора среды нет подчинения им функций организма: включаются механизмы защиты от неблагоприятных воздействий, сопротивления им или их активного избегания. Такие организмы обладают большей или меньшей устойчивостью или резистентностью (от лат. resistere – сопротивляться) организма по отношению к отклонению от оптимума. Это активный путь приспособления. Такие организмы называются гомойобионтами, т. е. способными поддерживать гомеостаз – постоянство своих свойств, функций при изменении условий среды. Например, постоянство температуры тела у млекопитающих и птиц при значительном изменении температуры среды, или постоянство солевого состава при больших колебаниях водно-солевого снабжения организма. Это примеры высокой физиологической устойчивости, иллюстрирующие действие принципа гомеостаза на уровне организма.

Рис. 3. Диаграммы выживания для разных экологических форм организмов:

1 – толерантные организмы ;

2 – резистентные организмы

Выносливость и устойчивость не альтернативны во многих случаях. Они могут встречаться у всех организмов в том или ином состоянии, дополняя друг друга. Одно и тоже растение или животное может быть выносливо к одному фактору и устойчиво по отношению к другому. Или, исчерпав ресурс устойчивости, организм оказывается мало выносливым.

Когда факторы среды отклоняются от оптимальных значений, у многих организмов наблюдается опережающее реагирование – избегание неблагоприятных воздействий и активный поиск других более благоприятных условий и местообитаний – гомеостатическое поведение: миграции, перелеты птиц, создание и использование убежищ. Если не удается избежать неблагоприятных воздействий, то сопротивление им достигается с помощью физиологической регуляции: при низкой температуре у птиц и млекопитающих благодаря уменьшению периферического кровотока и вздыбливанию перьев и шерсти возрастает теплоизоляция тела. Одновременно усиливается обмен веществ в мышцах и во внутренних органах, чем достигается увеличение теплообразования и поддержание постоянной температуры тела.

Физиологическое регулирование может оказаться недостаточным для противостояния неблагоприятным условиям среды. Длительное напряжение физиологических функций приводит к истощению ресурсов организма и может иметь отрицательные последствия. Поэтому, когда отклонения условий среды от биологического оптимума стойкие, происходят изменения физиологической регуляции. Они уменьшают напряжение организма. Подобные изменения носят название физиологической адаптации или акклиматизации. Акклиматизации растений, животных и человека имеют большое экологическое значение. Они связаны с сезонными перепадами температуры, влажности и т. п. Например, утепление покровов пуха, пера, меха осенью у млекопитающих и птиц, накопление подкожного жира. В тканях происходят различные биохимические изменения, направленные на экономное расходование энергии. Новые физиологические качества, приобретаемые во время акклиматизации, утрачиваются при возвращении в оптимальные условия. Эти качества не передаются по наследству.

Совместное действие абиотических факторов

В естественных условиях на живые организмы всегда действует не один, а сложный комплекс факторов. Для существования организма необходимо оптимальное сочетание ряда факторов. Никогда не бывает, чтобы все они были представлены своими оптимальными значениями. Поэтому экологический оптимум сочетания факторов отличается от оптимума какого-нибудь одного фактора. В природных экосистемах действует неограниченное число факторов, но можно выделить всегда конечное число факторов, от которых зависит жизнь организма. Совместное действие этих факторов может быть разным. Оно может быть синергическим, когда различные воздействия как бы усиливают друг друга и производят больший эффект, чем сумма раздельных влияний. Или факторы могут взаимно ослаблять действие друг друга. Почти всегда можно выделить фактор, который сильнее других влияет на состояние организма. Дефицит какого-нибудь одного важного ресурса (света, воды, тепла или пищи) ограничивает жизнедеятельность даже тогда, когда все остальные условия оптимальны. Такие факторы называют ограничивающими или лимитирующими.

В 1840 году немецкий химик Юстус Либих заинтересовался влиянием питательных веществ почвы, таких как калий, азот и фосфор, на урожайность растений. Он установил зависимость, что величина урожая определяется количеством того элемента в почве, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего. В качестве пояснения Либих рисовал бочку с отверстиями.

Грани бочки можно рассматривать как экологические факторы, а отверстия в них – значения экологических факторов. Уровень воды в бочке символизирует выносливость организма. Если в такую бочку наливать воду, то вода нальется только до первой дырки. Компонент, значение которого минимально (соответствует на рисунке первой дырке), и будет определять выносливость организма.

Например, магний является центральным комплексообразующим ионом хлорофилла, если нет магния, то не образуется хлорофилл.

Либих сформулировал закон минимума еще до возникновения экологии. Закон этот эмпирический и его дополняют. Либих распространял его на вещества, затем стали учитывать температуру, влажность, освещенность. Поэтому он прибрел обобщенную формулировку: выносливость организма определяется слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

Позднее было замечено, что лимитирующим образом на организм может действовать не только минимальное, но и максимальное значение фактора: высокая температура, высокая щелочность и т. п. Это наблюдение легло в основу закона толерантности (выносливости), сформулированного американским учёным Шелфордом в 1913 году: лимитирующим может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости организма к данному фактору.

Закон толерантности очень близок к закону лимитирующих факторов, опубликован позднее, но более известен. Иллюстрировать данный закон можно, наливая воду из ведра в стакан: большой поток воды переворачивает стакан, аналогично при избытке какого-либо экологического фактора происходит отравление организма по этому фактору

Современный эколог Одум внёс дополнения в сформулированные принципы [7].

1. Организм может иметь широкий интервал к одному фактору и узкий к другому.

2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем экологическим факторам наиболее широко распространены.

3. Если условия по одному фактору не оптимальны, то диапазон в отношении других факторов может снизиться (при уменьшении азота в почве снижается устойчивость злаков к засухе).

Закон Либиха, сформулированный в агрохимии, еще раз показал, откуда берет законы экология. Она берет их из других наук, но в обобщённой форме.

Выявление ограничивающих факторов имеет огромное практическое значение, в первую очередь для выращивания сельскохозяйственных культур. Внесение необходимых удобрений, мелиорация и прочие мероприятия позволяют повысить плодородие почв и урожайность.

Вопрос №2: Экологические факторы. Классификация факторов среды. Закономерности действия факторов.

Экологический фактор — условие среды обитания, оказывающее воздействие на организм. Среда включает в себя все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях.

Большинство экологических факторов — температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьируется на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. д.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.

Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.
Классификация экологических факторов

Принято выделять биотические, антропогенные и абиотические экологические факторы.

Биотические факторы — всё множество факторов среды, связанных с деятельностью живых организмов. К ним относятся фитогенные (растения), зоогенные (животные), микробиогенные (микроорганизмы) факторы.

Антропогенные факторы — всё множество факторов, связанных с деятельностью человека. К ним относятся физические (использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации и др.), химические (использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта; курение, употребление алкоголя и наркотиков, чрезмерное использование лекарственных средств[источник не указан 135 дней]), биологические (продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания), социальные (связанные с отношениями людей и жизнью в обществе) факторы.

Абиотические факторы — всё множество факторов, связанных с процессами в неживой природе. К ним относятся климатические (температурный режим, влажность, давление), эдафогенные (механический состав, воздухопроницаемость, плотность почвы), орографические (рельеф, высота над уровнем моря), химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность), физические (шум, магнитные поля, теплопроводность, радиоактивность, космическое излучение)
Часто встречающаяся классификация экологических факторов (факторов среды)

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.)

]По происхождению

§ Абиотические — факторы неживой природы:

§ климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха

§ эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы

§ орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона

§ химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность

§ физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения

§ Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:

§ фитогенные — влияние растений

§ микогенные — влияние грибов

§ зоогенные — влияние животных

§ микробиогенные — влияние микроорганизмов

§ физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации

§ химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта

§ биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания

§ социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе

По расходованию

§ Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO₂, O₂, свет)

§ Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы)

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)

§ закон относительности действия экологического фактора — направление и интенсивность действия экологического фактора зависят от того, в 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.

Вопрос №3: Экосистема. Биогеоценоз. Взаимодействия и взаимоотношения между организмами в экосистеме и между экосистемами. Антропобиоценоз. Основные экосистемы планеты.

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества — консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.

Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающие энергию солнца, (тепла,химических связей) с эффективностью 0,1 — 1 %, редко 3 — 4,5 % от первоначального количества. Автотрофы представляют первый трофический уровень экосистемы. Последующие трофические уровни экосистемы формируются за счёт консументов (2-ой, 3-й, 4-й и последующие уровни) и замыкаются редуцентами, которые переводят неживое органическое вещество в минеральную форму (абиотический компонент), которая может быть усвоена автотрофным элементом.

Экологические факторы — классификация, примеры, общие закономерности воздействия

Так как экологией называют науку о взаимодействии живых организмов с окружающей средой, то экологические факторы как раз изучают те явления, воздействующие на живые организмы в процессе этого взаимодействия. По результату такого общения мы можем отследить положительно или отрицательно сказывается взаимодействие на жизнедеятельность конкретного организма. И исходя из этого выявить пределы выносливости и лимитирующие факторы.

Разновидности экологических факторов

В зависимости от природы взаимодействия и влияния на организмы, экологические факторы можно разделить на:

• Биотические
• Абиотические
• Антропогенные

На рисунке 1 показана схема, на которой наглядно изображены все виды экологических факторов.

Рис. 1. Схема разновидностей экологических факторов

Каждая их этих групп имеет свои характеристики и закономерности. Рассмотрим каждую из них подробнее, чтобы увидеть определяющие показатели выживаемости и понять разницу между ними.

Абиотические факторы

Эта группа влияет на живые организмы прямо или косвенно, а также имеет разделение по физическому и химическому характеру воздействия. Общим является то, что абиотические факторы создаются посредством неживой природы.

К ним относятся следующие:

• климатические условия (освещенность, температура, давление);
• гидрология местности (водный режим);
• орография местности (особенности рельефа);
• геология местности (тектонические процессы);
• эдафический (почвенно-грунтовый состав);
• пирогенный (влияние огня).

Важно! Абиотические факторы изменчивы во времени.

Они делятся на постоянные, которые относительно постоянны во времени, и изменчивые, имеющие определенный период воздействия. К изменчивым относятся периодические, то есть регулярно меняющие свой характер, и непериодические, имеющие ярко выраженный характер проявления во времени.

Рис. 2. Абиотические факторы

Биотические факторы

В отличие от предыдущей группы факторов, здесь идет воздействие живых организмов друг на друга. Исходя из типа взаимодействия живых организмов между собой, выделяют следующие группы отношений:

• внутри одного вида;
• между двумя разными видами.

Также существует подразделение на виды по типу представителей:

• фитогенные (растения);
• зоогенные (животные);
• микогенные (грибы);
• микробиогенные (бактерии и вирусы).

По типу взаимодействия между живыми организмами существует следующее разделение отношений:

• протокооперация и мутуализм (отношения, выгодные обоим участникам отношений);
• комменсализм (сожительство, влияющее на одного положительно, на другого — нейтрально);
• паразитизм и хищничество (выгодно одному участнику и губительно для другого);
• аменсализм (выгодны для одного, для другого нейтральны);
• нейтрализм (нейтральны для обоих).

Также существует конкуренция двух видов: внутривидовая и межвидовая.

Эти связи характеризуются прямым и опосредованным влиянием.

Прямое заключается в трофических связях организмов, которые выражаются в пищевой цепочке. Примеры таких отношений: жертва и хищник, хозяин и паразит.

Важно! Такое явление служит одним из главных двигателей естественного отбора, а также отвечает за средства выживания.

Опосредованное — заключается в том, как животные и растения своей жизнедеятельностью создают условия для образования окружающей среды. То есть идет обратное влияние, меняющее среду обитания.

Рис. 3. Биотические факторы

Антропогенные факторы

Отдельной группой факторов, влияющих на живые существа, можно выделить влияние человека. Оно может быть как положительным, так и отрицательным. Особенно актуальна данная тема в наши дни, когда вмешательство человека достигло максимального уровня, и значение этих действий весьма противоречивы.

Рассмотрим подробнее разные проявления деятельности людей и их влияние на живые организмы и окружающую среду в целом.

Так как человек живое существо, то он, в первую очередь, влияет на окружающую среду процессами жизнедеятельности (потребление кислорода, пищи и прочее). Однако более значительные масштабы носит хозяйственный вид деятельности, который причиняет серьезный ущерб состоянию окружающей среды нашей планеты.

Что же относится к техногенным факторам, которые прямым или косвенным образом влияют на живые организмы? Сельскохозяйственная и градообразующая деятельность, промышленное производство, транспортные перевозки имеют негативные побочные эффекты своей деятельности. К ним относятся: вырубка лесов, загрязнение воздуха и воды, шумовое загрязнение, истребление видов животных и растений, изменение климата.

Со временем люди стали задумываться над своими действиями, видя глобальный характер разрушающих действий, и в соответствии с этим принимать меры. Так начали создаваться природоохранные организации и специальные законы, ограничивающие деятельность человека, стали высаживаться растения, орошаться земли, на предприятиях и в транспорте внедряются экологически безопасные технологии и топливо.

Таким образом человек устраняет последствия своих собственных нерациональных действий.

Рис. 4. Антропогенные факторы

Лимитирующие факторы

На основании вышеперечисленных факторов можно сделать вывод о том, что пределы выносливости к разным условиям у разных живых организмов различны.

Можно сказать, что лимитирующие факторы включают в себя совокупность абиогенных, биогенных и антропогенных, выставляя границы, определяющие возможности существования определенного существа в определенных условиях среды.

Важно! Возможность существования в пределах выносливости говорит об адаптированности к конкретным условиям живого организма.

Исходя из того, что ограничивающие факторы включают в себя все остальные, несложно догадаться, что влияние на организм идет в комплексе, а не раздельно.

Важно! Один показатель не может заменять другой, так как они обладают совершенно разными свойствами и характеристиками. Но все вместе они создают определенную систему, характеризующую возможности того или иного организма.

Однако факторы бывают разными по важности. Изменение одного будет заметно сразу, а другого — только через какой-то промежуток времени или при определенных условиях. Но между собой они все прямо или косвенно взаимосвязаны. Поэтому изменение одного приведет к изменениям другого через какое-то время.

Рис. 5. Лимитирующие факторы

Подведем итоги

Для живых организмов необходимы определенные условия, при которых их существование будет комфортным и в принципе возможным. У каждого живого существа эти условия и, соответственно, факторы, влияющие на жизнедеятельность, могут быть совершенно разными. Для одного организма данные факторы будут благоприятными и располагающими к активной жизнедеятельности, однако, для другого эти же условия будут губительны и неприемлемы.

В данной статье мы кратко рассмотрели, какие бывают экологические факторы по происхождению, как они влияют на жизнь живых существ и насколько они изменчивы. Закрепить полученные знания еще лучше вы сможете, если заполните небольшой тест по теме экологических факторов и посмотрите видео.

Экологические факторы окружающей среды – схема, виды, примеры и адаптация организмов

1. Классификация экологических факторов
2. Абиотические факторы (влияние неживой природы)
3. Биотические факторы (влияние живой природы)
4. Антропогенные факторы (влияние человека)
5. Адаптация живых организмов к окружающей среде

Экологические факторы — совокупность всех признаков среды (температура, влажность, свет, давление воздуха, свойства почвы, состав воздуха, рельеф, живые организмы и др.), оказывающих воздействие на организм или экологическую систему в целом. Не все факторы одинаковые по своему значению, влияние некоторых из них является незначительным.

Классификация экологических факторов

Все известные экологические признаки среды в зависимости от их происхождения и характера влияния делят на три основные группы:

К абиотическим относятся факторы неорганической и неживой природы, к биотическим — воздействие живой природы (в том числе и человека), к антропогенным — влияние человека на природу как умышленное, так и неосознанное или неконтролируемое. Это разделение является условным, поскольку каждый фактор существует и проявляет себя как результат общего воздействия среды.

Давайте рассмотрим каждый вид экологических факторов среды более подробно.

Абиотические факторы (влияние неживой природы)

Неживая природа оказывает косвенное или прямое воздействие на всех живых существ. Значительные изменения условий окружающей среды (температура, свет, влажность, свойства почв, состав воздуха и т. п.) могут стать для живого организма критическими и даже привести к его гибели. К абиотическим факторам среды относятся:

• Климатические — осадки, температура, свет, атмосферное давление и другие;
• Орографические — особенности рельефа, высота над уровнем моря;
• Эдафические — состав почв, ее физические свойства, плодородие, кислотность (pH), минерализация и другие;
• Химические — газовый состав атмосферы и воды, содержание солей в воде, почвенный состав и другие химические свойства среды;
• Гидрографические — плотность воды, ее проточность, скорость течения, световой режим и другие;
• Пирогенные — воздействие пожаров, возникших по естественным причинам.

Биотические факторы (влияние живой природы)

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, выстраивая различные типы внутривидовых и межвидовых отношений. В зависимости от того, к какому царству относиться живой организм, классификация биотических факторов осуществляется следующим образом:

• Фитогенные — факторы влияния растений;
• Зоогенные — факторы воздействие животных;
• Микогенные — факторы влияние грибов;
• Микробиогенные — факторы воздействие микроорганизмов.

Антропогенные факторы (влияние человека)

Антропогенные факторы — изменения в природе, которые происходят в результате деятельности человека. Осваивая природу и адаптируя ее к своим потребностям, люди воздействуют на флору и фауну преобразовывая среду обитания. Влияние может быть косвенное, прямое или условное.

• Косвенное антропогенное воздействие— опосредствованное вмешательство человека в живую природу путем трансформации среды обитания (например, климатические изменения, нарушение физического или химического состава атмосферы, воды, почв и т.п.).
• Прямое антропогенное воздействие— проявляется непосредственным влиянием людей на основные компоненты экологической системы (вырубка лесов, охота на животных, сбор растений или грибов и т.п.).
• Условное антропогенное воздействие— влияния факторов живой и неживой природы, которые были нарушены в результате человеческой деятельности.

Адаптация живых организмов к окружающей среде

Чтобы выжить и размножаться, все живые существа должны приспосабливаться к условиям, предоставляемым им средой обитания. Окружающая среда организма включает в себя все, что на него воздействует, а также все, на что воздействует сам организм. Соответствие между живым организмом и окружающей средой в биологии называют адаптацией.

Растения и животные адаптировались к окружающей среде генетически и посредством физиологической, поведенческой или эволюционной гибкости, включая как инстинктивное поведение, так и обучение. Адаптация имеет много измерений в том смысле, что большинство организмов должны одновременно приспосабливаться к многочисленным различным факторам окружающей среды. Адаптация включает в себя совладание не только с физической абиотической средой (свет, темнота, температура, вода, ветер), но и со сложной биотической средой (другие организмы, такие как конкуренты, паразиты, хищники и т.п.). Противоречивые требования этих различных компонентов экосистемы часто требуют, чтобы организм находил компромисс в своих адаптациях для каждого из них.

Соответствие любому заданному измерению требует определенного количества энергии, которая затем больше не будет доступна для остальных адаптаций. Присутствие хищников, например, может потребовать от животного осторожности, что, в свою очередь, снизит его эффективность кормления и, следовательно, его конкурентоспособность.

Организмы могут сравнительно легко приспособиться к хорошо предсказуемой среде и справляться с ней, даже если она регулярно меняется, при условии, что изменения не слишком экстремальные. Адаптация к непредсказуемой среде обычно труднее; адаптация к чрезвычайно неустойчивой среде может даже оказаться невозможной. Многие организмы развили в стадии покоя, которые позволяют им пережить неблагоприятные периоды, как предсказуемые, так и непредсказуемые. Креветки в пустынях и однолетние растения повсюду являются хорошими примерами. Яйца морских креветок годами сохраняются в соленой корке сухих пустынных озер. Когда редкий пустынный дождь заполняет одно из этих озер, из яиц вылупляются креветки, быстро вырастают и откладывают много новых яиц. Некоторые семена растений, которым уже много десятилетий, все еще жизнеспособны и способны прорасти.

Небольшие изменения в физической среде иногда могут улучшить адаптации организма к окружающей среде, но большие изменения почти всегда негативны. Изменения в экосистеме, снижающие общую адаптацию, в совокупности называются «деградацией окружающей среды». Такие изменения вызывают направленный отбор, приводящий к приспособлению к новой среде, или адаптации. Изменения в биотической среде (например, охотничья эффективность хищника) обычно направлены и, как правило, снижают уровень адаптации.

Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов

ЛЕКЦИЯ №2 (4 часа

Аутэкология (экология организмов)

1. Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов.

2. Общие закономерности действия экологического фактора на организм. Основные законы аутэкологии.

3. Экологическая характеристика организмов.

4. Стратегия жизни организмов.

Аутэкология (греч. αὐτός – «сам») – 1) раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой; 2) раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы, популяции и виды (растений, животных, грибов, бактерий).

Понятие об экологическом факторе. Классификация экологических факторов

Экологический фактор – компонент окружающей среды, влияющий на состояние и свойства организма, популяции, природного сообщества и вызывающий приспособительные реакции (адаптации) к нему.

Различают три группы экологических факторов:

абиотические (факторы неорганической или неживой природы). В свою очередь они подразделяются на:

Ø климатические (свет, температура воды и почвы, влажность воздуха и почвы, ветер и т.п.);

Ø эдафические, или почвенно-грунтовые (механический и химический состав почв, их физические свойства и т.д.);

Ø орографические, или топографические (условия рельефа местности, экспозиция, крутизна склона и т.п.):

Ø геологические (землетрясения, смещение дна морей и океанов, извержение вулканов и т.п.) и другие.

Примерами реакций живых организмов на определенные абиотические факторы могут быть так называемые экологические правила:

Правило Бергмана: в пределах вида теплокровные животные с более крупными размерами встречаются в более холодных областях.

Частным случаем из этого правила является правило Аллена: выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши) тем короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат.

Правило Уоллеса: по мере продвижения с севера на юг наблюдается увеличение видового разнообразия сообществ организмов.

Правило Глогера: виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще черную или темно-коричневую), чем обитатели теплых и сухих областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла.

Правило Шелфорда-Парка: на организмы, обитающие в умеренных областях, стимулирующее действие оказывают изменения температуры среды.

Биотические факторы – разнообразные формы влияния на организм со стороны окружающих их существ.

Биотические факторы делятся на:

· фитогенные (обусловленные растениями)

· зоогенные (обусловленные животными).

Классификация биотических взаимодействий:

Взаимополезные (+ +)

Симбиоз – сожительство двух организмов разных видов, при котором организмы приносят друг другу пользу. По степени партнерства симбиоз бывает:

Комменсализм– один организм питается за счет другого, не нанося ему вреда. Рак – актиния. Актиния прикрепляется к раковине, защищая его от врагов, и питается остатками пищи.

Рис. Рак-отшельник и актиния

Мутуализм – оба организма получают пользу, при этом они не могут существовать друг без друга. Лишайник – гриб + водоросль. Гриб защищает водоросль, а водоросль кормит его. В естественных условиях один вид не приведёт к уничтожению другого вида.

Рис. Кустистый лишайник, схема строения лишайника

Взаимовредные(- –)

Конкуренция – это использование ресурсов (пищи, воды, света, пространства) одним организмом, который тем самым уменьшает доступность этого ресурса для другого организма.

Если численность популяции невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии. При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции.

Межвидовая конкуренция – взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости.

■ прямая – это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающейся в прямых столкновениях. При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и т.д.).

■ косвенная – между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии. Тот вид, который обосновался первым, исключает другой тип. Быстро растущие травы с глубокими корнями снижали содержание влаги в почве до уровня непригодного для кустарников. А высокой кустарник затенял травы, не давая им произрастать из-за нехватки света.

ПОЛЕЗНОВРЕДНЫЕ (+ – )

Паразитизм – один организм (паразит) живёт за счёт питания тканями или соками другого организма (хозяина), тесно связан в своём жизненном цикле. Паразитов различают по месту обитания:

• находятся на поверхности хозяина (блохи, вши, клещи – животные; тля, мучнистая роса – растения). У паразита имеются специальные приспособления (крючки, присоски и т.п.)

• внутри хозяина (вирусы, бактерии, примитивные грибы – растения; глисты – животные). Высокая плодовитость. Не приводят к гибели хозяина, но угнетают процессы жизнедеятельности.

Хищничество – поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником). Хищники могут поедать травоядных животных, и также слабых хищников. Хищники обладают широким спектром питания, легко переключаются с одной добычи на другую более доступную. Хищники часто нападают на слабые жертвы. Норка уничтожает больных и старых ондатр, а на взрослых особей не нападает. Поддерживается экологическое равновесие между популяциями жертва-хищник.

Выделяют следующую функциональную классификацию хищников:

– истинные хищники, убивающие свою жертву сразу после нападения на нее и в большинстве случаев поедающие жертву целиком. Это львы, орлы, божьи коровки, киты и многие другие;

Рис. Фото льва на охоте

– хищники с пастбищным типом питания. Это крупные травоядные млекопитающие – зебры, антилопы, козы, овцы, крупный рогатый скот;

Рис. Фото сайгака

– паразиты – хищники, также поедающие только часть жертвы, но нападающие в течение жизни только на одну особь или на очень малое их количество. Это различные ленточные черви, вирусы, ржавчинные грибы, тли;

Рис. Ленточные черви

– паразитоиды – насекомые, откладывающие яйца либо в тело других насекомых (на ранних стадиях развития последних), либо на его поверхность. Личинки паразитоидов, вылупившиеся из яиц, развиваются внутри или на теле хозяина, который обычно не достиг взрослого состояния. Паразитоид вызывает неизбежную гибель хозяина, так как по мере своего развития личинка паразитоида целиком съедает его.

Рис. Личинки наездника Cotesia congregata окуклились на выеденной ими изнутри гусенице бабочкиCeratomia catalpae. Фото с сайта www.marietta.edu

ПОЛЕЗНОНЕЙТРАЛЬНЫЕ (+ 0)

Комменсализм – взаимоотношения видов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому. При комменсализме выделяют нахлебничество, сотрапезничество, квартирантство.

Нахлебничество – потребление остатков пищи хозяина, например взаимоотношения акул с рыбами-прилипалами.

Рис. Рыбы – прилипалы на теле черепахи и акулы

Сотрапезничество– потребление разных веществ или частей их одного и того же ресурса. Например, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

Квартирантство – использование одними видами других (их тел или их жилищ) в качестве убежища или жилища. Например, пресноводные рыбы горчаки откладывают икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков (перловиц или беззубок). Развивающиеся икринки надежно защищены раковиной моллюска, но они безразличны для хозяина и не питаются за его счет.

Рис. Горчак (нерест)

Примером синойкии(квартирантства) служат «сообитатели» нор грызунов, использующие благоприятный для них микроклимат и питающиеся остатками пищи хозяев, их экскрементами, шерстью и так далее. В норах большой песчанки зарегистрировано 212 видов «сожителей», среди них: млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии, моллюски, насекомые, клещи, черви и др.

Рис..Фото большой песчанки возле норы

Аменсализм (–, 0)

Тип межвидовых взаимоотношений, при котором в совместной среде один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия. Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево не влияют.

Рис. Фото «Лес осенью»

Нейтрализм(0, 0)

Оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.

(сойка – рыжий муравей, заяц – дождевой червь)

Следует иметь ввиду, что биотические отношения являются одним из важнейших механизмов формирования видового состава сообществ, пространственного распределения видов, регуляции их численности, имеют значение для процесса эволюции.

3. Антропогенные факторы отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. К таким факторам относятся все формы деятельности человека и человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе человека, и в свою очередь оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Влияние антропогенных факторов в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья, выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одни виды и уничтожает другие. Эти воздействия (сознательные) часто носят отрицательный характер, например необдуманное расселение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.

К случайным относятся воздействия, которые происходят в природе под влиянием деятельности человека, но не были заранее предусмотрены и запланированы им: распространение вредителей, паразитов, случайный завоз различных организмов с грузом, непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями в природе, например осушением болот, постройкой плотин, распашкой целины и др.

Экологические факторы. Взаимоотношения организмов в природе.

Экологические факторы

Каждая из сред жизни отличается особенностями воздействия экологических факторов — отдельных элементов среды, которые воздействуют на организмы. Существуют различные классификации экологических факторов.

Классификация экологических факторов

Действие экологических факторов на организм может быть прямым и косвенным. Косвенное воздействие осуществляется через другие экологические факторы. Например, высокая температура может вызвать ожог (прямое действие), а может привести к обезвоживанию организма (косвенное воздействие).

Типы связей и взаимоотношений между организмами

Типы связей между организмами. Живые организмы определённым образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами: трофические, топические, форические, фабрические. Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.

Типы отношений между организмами. Воздействие одного вида на другой может быть положительным, отрицательным и нейтральным. При этом возможны разные комбинации типов воздействия. Различают нейтрализм, протокооперацию, мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм, конкуренцию, аменсализм. Типы отношений между организмами

Среда обитания и экологические факторы

Среда обитания и условия существования

Среда обитания — часть природы (совокупность конкретных условий живой и неживой природы), непосредственно окружающая живой организм и оказывающая прямое или косвенное влияние на его состояние: рост, развитие, размножение, выживаемость и т.п.

Условия существования — это совокупность жизненно необходимых факторов среды, без которых живой организм не может существовать (свет, тепло, влага, воздух, почва и т.д.).

Экологические Факторы и их классификация

Экологические факторы — это отдельные элементы среды обитания, способные оказывать влияние на организмы, популяции и природные сообщества, вызывая у них приспособительные реакции (адаптации).

❖ Классификация экологических факторов по характеру действия:

■ периодические факторы (действуют постоянно и имеют суточную, сезонную и годичную цикличность: смена дня и ночи, приливы и отливы, чередование времен года и др.);

■ непериодические факторы (действуют на организмы или популяции внезапно, эпизодически);

❖ Классификация экологических факторов по происхождению:

■ абиотические факторы — все факторы неживой природы: физические, или климатические (свет, температура, влажность, давление), эдафические, или почвенно-грунтовые (механическая структура почвы, ее минеральный состав), топографические, или орографические (рельеф местности), химические (соленость воды, газовый состав воздуха, pH почвы и воды) и др.;

■ биотические факторы — разнообразные формы влияния одних живых организмов на жизнедеятельность других. При этом одни организмы могут служить пищей для других, быть для них средой обитания, способствовать размножению и расселению, оказывать механические, химические и другие воздействия;

■ антропогенные факторы — разнообразные формы деятельности человека, изменяющие природу как среду обитания других видов или непосредственно сказывающиеся на их жизни (загрязнение окружающей среды отходами промышленности, охота и др.).

Закономерности действия экологических Факторов на организмы

❖ Характер действия экологических факторов на организмы:

■ как раздражители они вызывают приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;

■ как ограничители обусловливают невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях;

■ как модификаторы определяют морфологические, структурно-функциональные и анатомические изменения организмов;

■ как сигналы они свидетельствуют об изменениях других факторов среды.

❖ По силе воздействия на организм экологические факторы подразделяются на:
■ оптимальные;
■ нормальные;
■ угнетающие (стрессовые);
■ предельные;
■ ограничивающие.

Пределы выносливости организма — это диапазон интенсивности фактора, в границах которого возможно существование организма. Этот диапазон ограничен крайними пороговыми точками минимума и максимума и характеризует толерантность организма. При интенсивности фактора, меньшей точки минимума (нижнего предела) или большей точки максимума (верхнего предела) организм погибает.

Биологический оптимум — наиболее благоприятная для организма интенсивность фактора. Значения интенсивности фактора, лежащие вблизи биологического оптимума, составляют зону оптимума.

Зоны стресса, угнетения (или пессимума) — диапазоны с резким недостатком или избытком фактора; в этих зонах интенсивность фактора лежит в пределах выносливости, но выходит за границы биологического оптимума.

Зона нормальной жизнедеятельности находится между зоной оптимума и зоной пессимума (стресса).

Толерантность — способность организмов выносить отклонения экологического фактора от оптимальных для себя значений.

■ Одна и та же интенсивность фактора может быть оптимальной для одного вида, угнетающей (стрессовой) для другого и выходить за пределы выносливости для третьей.

Эврибионты — организмы, способные выдерживать значительные отклонения от биологического оптимума (т.е. имеющие широкие пределы выносливости); пример: карась способен жить в различных водоемах.

Стенобионты — организмы, для существования которых необходимы строго определенные, относительно постоянные условия среды; пример: форель обитает только в водоемах с высоким содержанием кислорода.

Экологическая валентность — способность организма заселять разнообразные среды обитания.

Экологическая пластичность — способность организма адаптироваться к определенному диапазону изменчивости факторов среды.

Взаимодействие экологических Факторов. Ограничивающий Фактор

Комплексное воздействие факторов: экологические факторы воздействуют на живой организм комплексно, т.е. одновременно и совместно, причем действие одного фактора в определенной степени зависит от интенсивности другого фактора. Примеры: жара легче переносится в сухом воздухе, чем во влажном; замерзнуть можно быстрее при морозе с сильным ветром, чем в безветренную погоду и т. п..

Эффект компенсации — явление частичной компенсации недостатка (избытка) одного экологического фактора избытком (недостатком) другого фактора.

Независимое приспособление к действию факторов: к каждому из действующих факторов организмы приспосабливаются относительно независимым путем. Степень выносливости к какому-либо фактору не означает аналогичной выносливости к действию остальных факторов.

Экологический спектр — совокупность способностей организма существовать в условиях действия различных факторов среды.

Ограничивающий (лимитирующий) фактор — это фактор среды, значения которого выходят за пределы выносливости организма, что делает невозможным существование этого организма в данных условиях.

❖ Роль ограничивающих факторов:
■ они определяют географические ареалы видов;
■ они сильнее других факторов влияют на жизнедеятельность организма и действуют по правилу минимума;
■ их действие является жизненно важным для организма, несмотря на благоприятное сочетание остальных факторов. Примеры: распространение организмов в Арктике ограничивается недостатком тепла, в пустынях — недостатком влаги и др.