Значение фактора оптимальное для биологического вида может. Основные факторы окружающей природной среды
Экологический фактор - это любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития.
Любой организм в окружающей среде подвергается воздействию огромного числа экологических факторов. Наиболее традиционной классификацией экологических факторов является их деление на абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы - это комплекс условий окружающей среды, влияющих на живой организм (температура, давление, радиационный фон, освещённость, влажность, долгота дня, состав атмосферы, почвы и др.). Эти факторы могут влиять на организм прямо (непосредственно), как СВЕТ и тепло, либо косвенно, как, например, рельеф местности, который обуславливает действие прямых факторов (освещенности, увлажнения ветра и т.д.).
Антропогенные
факторы - это совокупность влияний
деятельности человека на окружающую среду (выбросы
вредных веществ, разрушение почвенного
слоя, нарушение природных ландшафтов).
Одним из наиболее важных антропогенных
факторов является загрязнение.
- 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
Условия среды
Условиями
среды, или экологическими условиями,
называют изменяющиеся во времени и
пространстве абиотические факторы среды,
на которые организмы реагируют по-разному в
зависимости от их силы. Условия среды
налагают определенные ограничения на
организмы. Количеством света, проникающим
через толщу воды, ограничивается жизнь
зеленых растений в водоемах. Обилием
кислорода ограничивается число
воздуходышащих животных. Температурой
определяется активность и контролируется
размножение многих организмов.
К наиболее важным факторам, определяющим
условия существования организмов,
практически во всех средах жизни относятся
температура, влажность и свет.
Фото: Gabriel
Температура
Любой
организм способен жить только в пределах
определенного интервала температур: особи
вида погибают при слишком высоких либо
слишком низких температурах. Где-то внутри
этого интервала температурные условия
наиболее благоприятны для существования
данного организма, его жизненные функции
осуществляются наиболее активно. По мере
того как температура приближается к
границам интервала, скорость жизненных
процессов замедляется и, наконец, они вовсе
прекращаются - организм погибает.
Пределы температурной выносливости у
разных организмов различны. Существуют
виды, способные выносить колебания
температуры в широких пределах. Например,
лишайники и многие бактерии способны жить
при самой различной температуре. Среди
животных наибольшим диапазоном
температурной выносливости
характеризуются теплокровные. Тигр,
например, одинаково хорошо переносит как
сибирский холод, так и жару тропических
областей Индии или Малайского архипелага.
Но есть и такие виды, которые могут жить
только в более или менее узких
температурных пределах. Сюда относятся
многие тропические растения, как, например,
орхидеи. В умеренном поясе они могут
произрастать только в теплицах и требуют
тщательного ухода. Некоторые кораллы,
образующие рифы, могут жить только в морях,
где температура воды не ниже 21 °С. Однако
кораллы отмирают и когда вода сильно
перегревается.
В наземно-воздушной среде и даже во многих
участках водной среды температура не
остается постоянной и может сильно
варьировать в зависимости от сезона года
или от времени суток. В тропических
областях годовые колебания температуры
могут быть даже менее заметны, чем суточные.
И, наоборот, в умеренных областях
температура значительно различается в
разные времена года. Животные и растения
вынуждены приспосабливаться к
неблагоприятному, зимнему сезону, в течение
которого активная жизнь затруднена или
просто невозможна. В тропических областях
такие приспособления выражены слабее. В
холодном периоде с неблагоприятными
температурными условиями в жизни многих
организмов как бы наступает пауза: спячка у
млекопитающих, сбрасывание листвы у
растений и т. д. Некоторые животные
совершают длительные миграции в места с
более подходящим климатом.
На примере температуры видно, что этот
фактор переносится организмом лишь в
определённых пределах. Организм погибает,
если температура среды слишком низкая или
слишком высокая. В среде, где температура
близка к этим крайним значениям, живые
обитатели встречаются редко. Однако их
число увеличивается по мере того, как
температура приближается к среднему
значению, которое является наилучшим (оптимальным)
для данного вида.
Влажность
На
протяжении большей части своей истории
живая природа была представлена
исключительно водными формами организмов.
Завоевав сушу, они, тем не менее, не утратили
зависимости от воды. Вода является
составной частью значительного
большинства живых существ: она необходима
для их нормального функционирования.
Нормально развивающийся организм
постоянно теряет воду и поэтому не может
жить в абсолютно сухом воздухе. Рано или
поздно такие потери могут привести к гибели
организма.
В физике влажность измеряется количеством
водяных паров в воздухе. Однако наиболее
простым и удобным показателем,
характеризующим влажность той или иной
местности, является количество осадков,
выпадающих здесь за год или иной период
времени.
Растения извлекают воду из почвы при помощи
корней. Лишайники могут улавливать водяной
пар из воздуха. Растения обладают рядом
приспособлений, обеспечивающих
минимальную потерю воды. Все сухопутные
животные для компенсации неизбежной потери
воды за счет испарения или выделения
нуждаются в ее периодическом поступлении.
Многие животные пьют воду; другие, например
амфибии, некоторые насекомые и клещи, через
покровы тела всасывают её в жидком или
парообразном состоянии. Большая часть
животных пустынь никогда не пьет. Они
удовлетворяют свои потребности за счет
воды, поступающей с пищей. Наконец, есть
животные, получающие воду еще более сложным
путем в процессе окисления жиров. Примерами
могут служить верблюд и некоторые виды
насекомых, например рисовый и амбарный
долгоносики, платяная моль, питающиеся
жиром. У животных, как и у растений,
существует множество приспособлений для
экономии расходов воды.
Свет
Для
животных свет как экологический фактор
имеет несравненно меньшее значение, чем
температура и влажность. Но свет совершенно
необходим живой природе, поскольку служит
для нее практически единственным
источником энергии.
С давних пор отличают светолюбивые
растения, которые способны развиваться
только под солнечными лучами, и растения
теневыносливые, которые способны хорошо
расти под пологом леса. Большую часть
подлеска в буковом лесу, отличающемся
особой тенистостью, образуют
теневыносливые растения. Это имеет большое
практическое значение для естественного
возобновления древостоя: молодая поросль
многих древесных пород способна
развиваться под прикрытием больших
деревьев. У многих животных нормальные
условия освещенности проявляются в
положительной или отрицательной реакции на
свет.
Однако
наибольшее экологическое значение свет
имеет в смене дня и ночи. Многие животные
ведут исключительно дневной образ жизни (большинство
воробьиных), другие - исключительно ночной (многие
мелкие грызуны, летучие мыши). Мелкие рачки,
парящие в толще воды, держатся ночью в
поверхностных водах, а днем опускаются на
глубину, избегая слишком яркого света.
По сравнению с температурой или влажностью
свет почти не оказывает непосредственного
влияния на животных. Он служит лишь
сигналом к перестройке протекающих в
организме процессов, что позволяет им
наилучшим образом отвечать на происходящие
изменения внешних условий.
Перечисленными выше факторами вовсе не исчерпывается набор экологических условий, определяющих жизнь и распространение организмов. Важное значение имеют так называемые вторичные климатические факторы, например, ветер, атмосферное давление, высота над уровнем моря. Ветер обладает кос венным действием: усиливая испарение, увеличивая сухость. Сильный ветер способствует охлаждению. Это действие оказывается важным в холодных местах, на высокогорьях или в полярных областях.
Фактор тепла (температурные условия) существенно зависит от климата и от микроклимата фитоценоза, однако не меньшую роль играют орография и характер поверхности почвы; фактор влажности (вода) также в первую очередь зависит от климата и микроклимата (осадки, относительная влажность и т. д.), однако орография и биотические воздействия играют не меньшую роль; в действии светового фактора главную роль играет климат, но не меньшее значение имеют орография (например экспозиция склона) и биотические факторы (например затенение). Свойства почвы здесь уже почти несущественны; химизм (включая кислород) прежде всего зависит от почвы, а также от биотического фактора (почвенные микроорганизмы и т. д.), однако и климатическое состояние атмосферы тоже немаловажно; наконец, механические факторы в первую очередь зависят от биотических (вытаптывание, сенокошение и пр.), но здесь определенное значение имеют орография (падение склона) и климатические воздействия (например град, снег и т. д.).
По способу действия экологические факторы можно подразделить на прямодействующие (т. е. непосредственно на организм) и косвеннодействующие (влияющие на другие факторы). Но один и тот же фактор в одних условиях может быть прямодействующим, а в других - косвеннодействующим. Причем иногда косвеннодействующие факторы могут иметь очень большое (определяющее) значение, меняя совокупное действие других, прямодействующих, факторов (например геологическое строение, высота над уровнем моря, экспозиция склона и т. д.).
Приведем еще один несколько типов классификации экологических факторов.
1.
Постоянные
факторы (факторы, не меняются) - солнечная
радиация, состав атмосферы, сила тяжести и т.д.
2.
Факторы,
которые меняются. Они подразделяются на
периодические (температура - сезонная,
суточная, ежегодная; приливы и отливы,
освещение, влажность) и непериодические (ветер,
пожар, гроза, все формы человеческой
деятельности).
Классификация 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).
Классификация 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)
По периодичности делятся на:
- периодические (регулярно повторяются):
первичные и вторичные
- непериодические (возникают неожиданно).
Окружающая природная среда представляет собой совокупность экологических систем, или экосистем.
В основе взаимодействия организмов и окружающей их среды находятся причинно-следственные отношения. Организм получает из окружающей среды информацию в виде определенных сигналов, имеющих материальную природу, и реагирует на эти сигналы. В экологии поступающие к организму сигналы называют факторами.
Экологический фактор – это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его развития.
Экологические факторы, воздействующие на живые организмы, являются полезными или вредными, способствуют либо препятствуют выживанию и размножению. Существует несколько подходов к классификации экологических факторов.
Прежде всего, экологические факторы делятся на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные) по отношению к анализируемой системе.
К внешним относятся факторы, действие которых в той или иной степени определяет изменения, происходящие в экосистеме, но сами они не испытывают ее обратного воздействия. Таковы, например, солнечная радиация, атмосферное давление, ветер и т. д.
В отличие от внешних факторов внутренние соотносятся со свойствами самой экосистемы (или отдельных ее компонентов) и в действительности формируют ее состав. Таковы, например, характеристики приземного слоя воздуха, концентрации веществ в водоемах, почве.
Другой классификационный принцип ‑ деление факторов на биотические и абиотические .
Абиотические факторы ‑ температура, свет, радиоактивные излучения, давление, влажность воздуха, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности. Эти свойства неживой природы прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы ‑ различные проявления воздействия живых существ друг на друга. Взаимные связи организмов представляют собой основу существования популяций и биоценозов (совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих данный участок суши или водоема ‑ биоценоз леса, озера и т. д.).
Но по своему происхождению абиотические и биотические факторы могут быть как природными, так и антропогенными .
Антропогенные факторы ‑ результат деятельности человека, приводящий к изменению природы как среды обитания других видов или влияющих непосредственно на их жизнь. В процессе эволюции человек осваивал охоту, сельское хозяйство, промышленность, транспорт и тем самым постепенно изменял природные условия на планете. Масштабы и формы связей человека с природой неуклонно росли от использования отдельных видов растений и животных до практически полного вовлечения природных ресурсов в жизнеобеспечение современного индустриального общества. В настоящее время состояние покрова Земли и всех видов организмов определяется антропогенным воздействием на природу.
Число всевозможных экологических факторов считается потенциально неограниченным. Однако в рамках промышленной экологии наиболее значительными являются абиотические факторы эндогенного характера, обусловленные действием промышленного производства.
К таким факторам должны быть отнесены химические вещества, привносимые в окружающую природную среду выбросами в атмосферу , сбросами в воду , а также твердые отходы, удаляемые из производственного цикла, и разнообразное воздействие физической природы : излучение (тепловое, электромагнитное, высокочастотное и сверхвысокочастотное, ионизирующее и неионизирующее различной природы), поля магнитные и электрические, шум.
Проявление этих факторов в рабочей зоне и на промплощадке предприятия является сферой охраны труда. Наличие этих факторов за данными зонами в природной среде, контактирующей с производством, ‑ сфера интересов промышленной экологии. Фактическое отсутствие границы между рабочей зоной (производственной средой), промплощадкой и ближней природной средой приводит к тому, что многие методы, разработанные в сфере охраны труда, будут эффективны и при решении задач промышленной экологии.
С ростом производственных сил и расширением хозяйственной деятельности негативные последствия воздействия человека на окружающую среду становятся все более ощутимыми. В настоящее время негативные воздействия человека на природу нередко приводят к непредвиденным изменениям в экологических системах, в процессах биосферы.
Как биологический объект, человек в значительной степени зависит от физической среды. Ухудшение состояния ее отражается на здоровье человека и его работоспособности.
Под промышленной экологией понимают раздел «большой экологии», рассматривающий влияние промышленности (иногда всего хозяйства) – от отдельных предприятий до техносферы – на природу и, наоборот, влияние условий природной среды на функционирование предприятий и их комплексов. Экология должна способствовать решению задач сохранения высокого качества среды инженерными методами, что возможно лишь при владении специалистами производства знаниями в области экологии, позволяющими оценивать свое производство с экологических позиций, т.е. обладать экологическим мышлением.
В конечном счете это знание и экологическое мышление образуют своего рода «сдерживающий комплекс» природопользователя: владея им, специалист определяет не только что и как делать, но чего и почему делать нельзя, т. е. соблюдать принцип «чего не делать, чтобы не причинить вреда».
Определение
Экология - это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой природой.
Термин «экология» ввел в научный обиход в 1866 г. немецкий зоолог и эволюционист, последователь Ч. Дарвина Э. Геккель.
Задачи экологии:
Изучение пространственного размещения и адаптационных возможностей живых организмов, их роль в круговороте веществ (экология особей, или аутэкология).
Изучение динамики численности и структуры популяций (популяционная экология).
Изучение состава и пространственной структуры сообществ, круговорота веществ и энергии в биосистемах (экология сообществ, или экосистемная экология).
Изучение взаимодействия с окружающей средой отдельных таксономических групп организмов (экология растений, экология животных, экология микроорганизмов и т. д.).
Изучение различных экосистем: водных (гидробиология), лесных (лесоведение).
Реконструкция и изучение эволюции древних сообществ (палеоэкология).
Экология тесно связана с другими науками: физиологией, генетикой, физикой, географией и биогеографией, геологией и эволюционной теорией.
В экологических расчетах применяется методы математического и компьютерного моделирования, метод статистического анализа данных.
экологические факторы
Экологические факторы - компоненты окружающей среды, влияющие на живой организм.
Существование определенного вида зависит от сочетания множества различных факторов. Причем для каждого вида значение отдельных факторов, а также их комбинации весьма специфичны.
Виды экологических факторов:
Абиотические факторы
- факторы неживой природы, прямо или косвенно действующие на организм.
Примеры: рельеф, температура и влажность воздуха, освещенность, течение и ветер.
Биотические факторы
- факторы живой природы, влияющие на организм.
Примеры: микроорганизмы, животные и растения.
Антропогенные факторы
- факторы, связанные с деятельностью человека.
Примеры: строительство дорог, распашка земель, промышленность и транспорт.
Абиотические факторы
климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха;
Развернуть
Развернуть
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ
По отношению к водному обмену
гидратофиты - растения, постоянно живущие в воде;
гидрофиты - растения, частично погруженные в воду;
гелофиты - болотные растения;
гигрофиты - наземные растения, обитающие в чрезмерно увлажненных местах;
мезофиты - растения, предпочитающие умеренное увлажнение;
ксерофиты - растения, приспособленные к постоянном недостатку влаги (в том числе суккуленты --растения,накапливающие воду в тканях своего тела (например, толстянковые и кактусы);
склерофиты - засухоустойчивые растения с жесткими, кожистыми листьями и стеблями.
эдафические (почвенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы;
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ
По отношению к плодородию почвы различают следующие экологические группы растений:
олиготрофы - растения бедных, малоплодородных почв (сосна обыкновенная);
мезотрофы - растения с умеренной потребностью в питательных веществах (большинство лесных растений умеренных широт);
эвтрофы - растения, требующие большого количества питательных веществ в почве (дуб, лещина, сныть).
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ
Все растения по отношению к свету можно разделить на три группы: гелиофиты, сциофиты, факультативные гелиофиты.
Гелиофиты - светолюбивые растения (степные и луговые злаки, растения тундр, ранневесенние растения, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки).
Сциофиты - тенелюбивые растения (лесные травы).
Факультативные гелиофиты - теневыносливые растения, способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света (ель обыкновенная, клен остролистный, граб обыкновенный, лещина, боярышник, земляника, герань полевая, многие комнатные растения).
Сочетание различных абиотических факторов определяет распространение видов организмов по разным областям земного шара. Определенный биологический вид встречается не повсеместно, а в районах, где имеются необходимые для его существования условия.
фитогенные - влияние растений;
микогенные - влияние грибов;
зоогенные - влияние животных;
микробиогенные - влияние микроорганизмов.
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ
Хотя человек влияет на живую природу через изменение абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на планете выделяют в особую силу.
физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолетах, 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: взаимодействие с домашними животными, синантропными видами (мухи, крысы и т. п.), использование цирковых и сельскохозяйственных животных.
Основными способами антропогенного влияния являются: завоз растений и животных, сокращение ареалов и уничтожение видов, непосредственное воздействие на растительный покров, распашка земель, вырубка и выжигание лесов, выпас домашних животных, выкашивание, осушение, орошение и обводнение, загрязнение атмосферы, создание мусорных свалок и пустырей, создание культурных фитоценозов. К этому следует добавить многообразные формы растениеводческой и животноводческой деятельности, мероприятия по защите растений, охране редких и экзотических видов, промысел животных, их акклиматизацию и т. п.
Влияние антропогенного фактора с момента появления человека на Земле постоянно усиливалось.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ ВИДА
Можно установить общий характер воздействия экологических факторов на живой организм. Любой организм имеет специфический комплекс приспособлений к факторам среды и благополучно существует лишь в определенных границах их изменяемости.
Экологический оптимум - значение одного или нескольких экологических факторов, наиболее благоприятных для существования данного вида или сообщества.
Развернуть
Зона оптимума - это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности данного вида.
Отклонения от оптимума определяют зоны угнетения (зоны пессимума) . Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы.
Критические точки - минимально и максимально переносимые значения фактора, за которыми организм гибнет.
Область толерантности - диапазон значений экологического фактора, при котором возможно существование организма.
Для каждого организма характерны свои максимумы, оптимумы и минимумы экологических факторов. Например, комнатная муха выдерживает колебание температуры от 7 до 50 °С, а человеческая аскарида живет только при температуре тела человека.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША
Экологическая ниша - совокупность факторов среды (абиотических и биотических), которые необходимы для существования определенного вида.
Экологическая ниша характеризует образ жизни организма, условия его обитания и питания. В отличие от ниши понятие местообитание обозначает территорию, где живет организм, т. е. его «адрес». Например, травоядные обитатели степей - корова и кенгуру - занимают одну экологическую нишу, но имеют различные места обитания. Наоборот, обитатели леса - белка и лось, относящиеся также к травоядным животным - занимают разные экологические ниши.
Экологическая ниша всегда определяет распространение организма и его роль в сообществе.
В одном сообществе два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу.
ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР
Лимитирующий (ограничивающий) фактор - любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества.
Например, если в почве недостает какого-то определенного микроэлемента, это вызывает снижение урожайности растений. Из-за отсутствия пищи гибнут насекомые, которые питались этими растениями. Последнее отражается на выживаемости хищников-энтомофагов: других насекомых, птиц и земноводных.
Ограничивающие факторы определяют ареал расселения каждого вида. Например, распространение многих видов животных на север сдерживается нехваткой тепла и света, на юг - дефицитом влаги.
Закон толерантности Шелфорда
Лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия.
Закон толерантности можно сформулировать проще: плохо как недокормить, так и перекормить растение либо животное.
Из этого закона вытекает следствие: любой избыток вещества или энергии является загрязняющим среду компонентом. Например, в засушливых областях избыток воды вреден, и вода может рассматриваться как загрязнитель.
Итак, для каждого вида существуют пределы значений жизненно необходимых факторов абиотической среды, которые ограничивают зону его толерантности (устойчивости). Живой организм может существовать в определенном интервале значений факторов. Чем шире этот интервал, тем выше устойчивость организма. Закон толерантности является одним из основополагающих в современной экологии.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ЗАКОН ОПТИМУМА
Закон оптимума
Любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.
Факторы положительно влияют на организмы лишь в определенных пределах. Недостаточное либо избыточное их действие сказывается на организмах отрицательно.
Закон оптимума универсален. Он определяет границы условий, в которых возможно существование видов, а также меру изменчивости этих условий.
Стенобионты - узкоспециализированные виды, которые могут жить только в относительно постоянных условиях. Например, глубоководные рыбы, иглокожие, ракообразные не переносят колебания температуры даже в пределах 2–3 °C. Растения влажных местообитаний (калужница болотная, недотрога и др.) моментально вянут, если воздух вокруг них не насыщен водяными парами.
Эврибионты - виды с большим диапазоном выносливости (экологически пластичные виды). Например, виды-космополиты.
Если нужно подчеркнуть отношение к какому-либо фактору, используют сочетания «стено-» и «эври-» применительно к его названию, например стенотермный вид - не переносящий колебания температур, эвригалинный - способный жить при широких колебаниях солености воды и т. п.
ЗАКОН МИНИМУМА ЛИБИХА
Закон минимума Либиха, или закон ограничивающего фактора
Наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.
Именно от этого минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. В течение жизни особи видов встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова; бабочки озимой совки - зимняя температура; а для хариуса - концентрация растворенного в воде кислорода.
Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус фон Либих установил, что продуктивность культурных растений в первую очередь зависит от того питательного вещества (минерального элемента), которое представлено в почве наиболее слабо . Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция - 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.
По имени ученого названо образное представление этого закона - так называемая «бочка Либиха» (см. рис.). Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Изменение интенсивности одного экологического фактора может сузить предел выносливости организма к другому фактору или, наоборот, увеличить его.
В природной среде действие факторов на организм может суммироваться, взаимно усиливаться или компенсироваться.
Суммация факторов. Пример: высокая радиоактивность среды и одновременное содержание нитратного азота в питьевой воде и пище в несколько раз увеличивают угрозу здоровью человека, чем каждый из этих факторов в отдельности.
Взаимное усиление (явление синергизма). Следствием этого является снижение жизнеспособности организма. Повышенная влажность значительно снижает устойчивость организма к перенесению высоких температур. Уменьшение содержания азота в почве приводит к снижению засухоустойчивости злаков.
Компенсация. Пример: утки, оставшиеся зимовать в умеренных широтах, недостаток тепла возмещают обильным питанием; бедность почвы во влажном экваториальном лесу компенсируется быстрым и эффективным круговоротом веществ; в местах, где много стронция, моллюски могут заменять в своих раковинах кальций стронцием. Оптимальная температура повышает выносливость к недостатку влаги и пищи.
В то же время ни один из необходимых организму факторов не может быть полностью заменен другим. Например, недостаток влаги замедляет процесс фотосинтеза даже при оптимальной освещенности и концентрации $CO_2$ в атмосфере; недостаток тепла нельзя заменить обилием света, а минеральные элементы, необходимые для питания растений, - водой. Поэтому если значение хотя бы одного из необходимых факторов выходит за пределы диапазона толерантности, то существование организма становится невозможным (см. закон Либиха).
Интенсивность воздействия факторов среды находится в прямой зависимости от продолжительности этого воздействия. Длительное действие высоких или низких температур губительно для многих растений, тогда как кратковременные перепады растения переносят нормально.
Таким образом, факторы среды действуют на организмы совместно и одновременно. Присутствие и процветание организмов в том или ином местообитании зависят от целого комплекса условий.
Сообществ) между собой и со средой обитания. Данный термин был впервые предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. Как самостоятельная наука она выделилась в начале XX века наряду с физиологией, генетикой и другими. Область приложения экологии – это организмы, популяции и сообщества. Экология рассматривает их как живой компонент системы, которую называют экосистемой. В экологии понятия популяции – сообщества и экосистемы имеют четкие определения.
Популяция (с точки зрения экологии) – это группа особей одного вида, занимающая определенную территорию и, обычно, в той или иной степени изолированная от других сходных групп.
Сообщество – это любая группа организмов различных видов, обитающих на одной площади и взаимодействующих друг с другом посредством трофических (пищевых) или пространственных связей.
Экосистема – это сообщество организмов с окружающей их средой, взаимодействующих между собой и образующих экологическую единицу.
Все экосистемы Земли объединяются в или экосферу. Понятно, что совершенно невозможно охватить исследованиями всю биосферу Земли. Поэтому точкой приложения экологии является экосистема. Однако, экосистема, как видно из определений состоит из популяций, отдельных организмов и всех факторов неживой природы. Исходя из этого возможно несколько различных подходов в изучении экосистем.
Экосистемный подход .При экосистемном подходе экологом изучаются поток энергии и в экосистеме. Наибольший интерес в данном случае представляют собой взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Этот подход позволяет объяснить сложную структуру взаимосвязей в экосистеме и дать рекомендации по рациональному природопользованию.
Изучение сообществ
. При этом подходе подробно изучается видовой состав сообществ и факторы, ограничивающие распространение конкретных видов. В данном случае исследуются четко различимые биотические единицы (луг, лес, болото и т.д.).
подход
. Точкой приложения данного подхода, как явствует из названия, является популяция.
Изучение местообитаний
. В данном случае изучается относительно однородный участок среды, где живет данный организм. Отдельно, как самостоятельное направление исследований он обычно не применяется, но дает необходимый материал для понимания экосистемы в целом.
Следует отметить, что все перечисленные выше подходы в идеале должны применяться в комплексе, но в настоящий момент это практически невозможно из-за значительных масштабов исследуемых объектов и ограниченности количества полевых исследователей.
Экология как наука использует разнообразные методы исследования, позволяющие получить объективную информацию о функционировании природных систем.
Методы экологических исследований:
- наблюдение
- эксперимент
- учет численности популяции
- метод моделирования
1. Какой экологический фактор ограничивает распространение растений на большую глубину?
1. Соленость воды
2. Недостаток света
3. Атмосферное давление
4. Недостаток минеральных веществ
Объяснение: во всех царствах есть более или менее приспособленные к экстремальным условиям среды организмы, но для каждой группы есть основные факторы, без которых она жить не сможет. Для растений таким фактором является солнечный свет (так как растения - фототрофы и без света не смогут построить органические вещества для своей жизнедеятельности). Правильный ответ - 2.
2. Влажность среды, необходимая для жизни организмов, - это фактор
1. Биологический
2. Абиотический
3. Антропогенный
4. Непериодический
Объяснение: влажность среды относится к факторам неживой среды, такие факторы называются абиотическими. Правильный ответ - 2.
3. Что служит ограничивающим фактором для растений степной зоны?
1. Недостаток влаги
2. Высокая температура
3. Недостаток минеральных веществ
4. Повышенное ультрафиолетовое излучение
Объяснение: в степной зоне очень низкая влажность и очень высокое испарение, поэтому у растений степной зоны имеется недостаток влаги. Правильный ответ - 1.
4. Какой из приведенных примеров иллюстрирует конкурентные отношения между организмами?
1. Белка - дятел
2. Дуб - белый гриб
3. Корова - бычий цепень
4. Уж - лягушка
5. В какой тип отношений вступают сосна и подосиновик?
1. Симбиоз
3. Хищник - жертва
4. Конкуренция
Объяснение: между корнями деревьев и гифами грибов в лесах возникает симбиоз. Взаимодействие именно между грибов и деревом называется микориза. Микориза - это симбиоз гиф гриба и корней дерева, при этом дерево получает минеральные вещества, которые получаются при распаде органики в процессе обмена веществ гриба, а гриб потребляет готовые органические вещества, которые образуются в процессе фотосинтеза в растении. Правильный ответ - 1.
6. Какой из приведенных примеров иллюстрирует отношения хищник-жертва?
1. Рак-отшельник - актиния
2. Шмель - клевер
3. Синица - гусеница
4. Дятел - белка
Объяснение: рак-отшельник и актиния живут во взаимовыгодных отношениях, ка и шмель с клевером. Синица ест гусеницу (такие отношения называются хищничеством - хищник-жертва), белка и дятел имеют сходный рацион питания, поэтому между ними тип взаимоотношений - межвидовая конкуренция. Правильный ответ - 3.
7. Примером симбиоза, как особой формы биотических отношений, служит
1. Микориза корней деревьев и гиф шляпочных грибов
2. Обитание кожного клеща на шерсти собаки
3. Подкладывание кукушкой яиц в гнезда насекомоядных птиц
4. Образование финны плоского червя в теле быка
Объяснение: симбиоз - отношения организмов, при которых оба организма получают только плюсы. Например, лишайники - симбиоз гриба и водоросли, таким образом осуществляется круговорот: водоросль производит органические вещества, а гриб - гетеротроф их разлагает до неорганических веществ. Еще одним вариантом симбиоза является взаимодействие корней дерева и гиф гриба, при этом дерево поставляет грибу органические вещества, а гриб расщепляет их до неорганических, таким образом осуществляется круговорот веществ. Правильный ответ - 1.
8. Как называют взаимоотношения собаки и пастбищного клеща?
1. Симбиозом
2. Конкуренцией
3. Хищничеством
9. Какое приспособление способствует охлаждению растений при повышении температуры воздуха?
1. Уменьшение скорости обмена веществ
2. Увеличение интенсивности фотосинтеза
3. Уменьшение интенсивности дыхания
4. Усиление испарения воды
Объяснение: основной энергодающий процесс в организме - дыхание. Часть получившейся энергии расходуется в тепло, поэтому, для охлаждения организма, нужно уменьшить интенсивность дыхания. Правильный ответ - 3.
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Ограничивающим
Объяснение: взаимодействия организмов, влияние их друг на друга - биотические факторы, факторы живой природы. Правильный ответ - 2.
11. Как называют тип отношений между грибом-трутовиком и березой, на которой он обитает?
1. Хищничеством
2. Симбиоз
3. Конкуренцией
12. Отношения каких организмов служат примером симбиоза?
1. Клеща и собаки
2. Сосны и масленка
3. Щуки и карася
13. Подкармливание копытных животных в зимний период в целях сохранения численности их популяций относят к факторам
1. Эволюционным
2. Антропогенным
3. Физиологическим
4. Абиотическим
Объяснение: подкармливание осуществляется человеком, а воздействие человека называется антропогенным фактором. Правильный ответ - 2.
14. Все виды деятельности человека относят к факторам
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Периодическим
Объяснение: биотические факторы - факторы живой природы, абиотические - неживой, антропогенные - факторы, связанные с деятельностью человека. Правильный ответ - 3.
15. У большинства видов растений и животных отсутствуют приспособления к антропогенным факторам вследствие того, что их воздействие
1. Проявляется постоянство
2. Имеет случайный характер
3. Зависит от климатических условий
4. Имеет ритмичный характер
Объяснение: большинство растений и животных сталкиваются с людьми очень редко и такие встречи имеют случайный характер. Приспособления к антропогенным факторам есть только у домашних животных, так как они были выведены специально для жизни рядом с человеком. Правильный ответ - 2.
16. Высокая численность волков может быть ограничивающим фактором для
1. Зайцев-русаков
2. Соболей
3. Медведей
4. Куниц
Объяснение: высокая численность будет ограничивающим фактором для организмов, которые являются пищей для волков. Таковыми являются зайцы-русаки. Правильный ответ - 1.
Задания для самостоятельного решения
1. Сигналом к осеннему перелету птиц в средней полосе России служит
1. Понижение температуры воздуха
3. Наступление первых заморозков
4. Сокращение длины светового дня
Правильный ответ - 4.
2. Какой фактор лежит в основе сезонных изменений в жизни птиц?
1. Увеличение численности хищников
2. Нарушение биотических связей
3. Изменение температуры
4. Изменение длины светового дня
Правильный ответ - 4.
3. Отношения каких организмов служат примером конкуренции?
1. Волка и кабана
2. Щуки и окуня
3. Пчелы и жука-короеда
4. Актинии и рака-отшельника
Правильный ответ - 2.
1. Лугов и болот
2. Смешанных и хвойных лесов
3. Тропических дождевых лесов
4. Тундры и пустыни
Правильный ответ - 4.
5. Взаимное влияние организмов одного или разных видов относят к факторам
1. Биотическим
2. Ограничивающим
3. Антропогенным
4. Абиотическим
Правильный ответ - 1.
6. Внешним сигналом, вызывающим наступление листопада у растений центральной полосы, служит
1. Накопление вредных веществ в листьях
2. Увеличение количества осадков
3. Сокращение длины светового дня
4. Уменьшение питательных веществ в почве
Правильный ответ - 3.
7. Минеральные вещества, используемые растениями в процессе почвенного питания, относят к группе факторов
1. Сезонных
2. Антропогенных
3. Биотических
4. Абиотических
Правильный ответ - 4.
8. К абиотическим факторам относят
1. Изменение температуры воздуха в течение сезона
2. Влияние растений на жизнь животных
3. Осушение заболоченных территорий
4. Конкуренцию растений за поглощение света
Правильный ответ -1.
9. Главный фактор, вызывающий листопад у растений, - изменение
1. Состава почвенного покрова
2. Влажности
3. Продолжительности светового дня
4. Температуры
Правильный ответ - 3.
10. Взаимные влияния организмов одного или разных видов друг на друга относят к факторам
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Ограничивающим
Правильный ответ - 2.
11. Отношения каких организмов служат примером симбиоза?
1. Клеща и собаки
2. Сосны и масленка
3. Щуки и карася
4. Растения росянки и насекомого
Правильный ответ - 2.
12. Подкармливание копытных животных в зимний период в целях сохранения численности их популяций относят к факторам
1. Эволюционным
2. Антропогенным
3. Физиологическим
4. Абиотическим
Правильный ответ - 2.
13. Все виды деятельности человека относят к факторам
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Периодическим
Правильный ответ - 3.
14. Какой фактор ограничивает жизнь растений на больших глубинах?
1. Питательные вещества
2. Тепло
3. Свет
4. Кислород
Правильный ответ - 3.
15. Недостаток какого экологического фактора вызывает появление светло-зеленых листьев у растений?
1. Воды
2. Углекислого газа
3. Света
4. Кислорода
Правильный ответ - 3.
16. Каков характер взаимоотношений организмов разных видов, нуждающихся в одинаковых пищевых ресурсах?
1. Хищник - жертва
3. Конкуренция
4. Взаимопомощь
Правильный ответ - 3.
17. Благодаря непрямому развитию у животных ослабляется конкуренция между
1. Особями разных видов
2. Популяциями разных видов
3. Личинками и взрослыми формами
4. Взрослыми особями вида
Правильный ответ - 3.
18. В окрестностях ряда городов происходит массовая гибель сосен из-за того, что в этих районах
1. Проявляется климатическая неустойчивость
2. Почва малоплодородна
3. Не проводится подкормка деревьев минеральными веществами
4. Воздух и почва сильно загрязнены промышленными отходами
Правильный ответ - 4.
19. Укажите абиотический фактор, необходимый для жизни растений.
1. Наличие углекислого газа в атмосфере
2. Внесение человеком минеральных удобрений
3. Наличие в экосистеме консументов
4. Конкуренция между соснами за свет
Правильный ответ - 1.
20. Взаимовыгодное существование бобовых растений и клубеньковых бактерий представляет собой
1. Микоризу
2. Квартиранство
3. Симбиоз
4. Конкуренцию
Правильный ответ - 3.
21. Как называют тип отношений между грибом-трутовиком и березой, на которой он обитает?
2. Конкуренция
3. Хищничество
4. Симбиоз
Правильный ответ - 1.
22. Интенсивность любого экологического фактора, наиболее благоприятную для жизнедеятельности, называют
1. Максимальной
2. Сдерживающей
3. Оптимальной
4. Ограничивающей
Правильный ответ - 3.
23. Какие взаимоотношения в биоценозе степи характерны для диких копытных животных разных видов?
1. Хищничество
2. Конкуренция
3. Симбиоз
4. Нейтрализм
Правильный ответ - 2.
24. Ограничивающим называют фактор, при наличии которого в популяции
1. Организмы нормально функционируют
2. Повышается приспособленность особей
3. Возникает экологическая изоляция
4. Существование вида становится невозможным
Правильный ответ - 4.
25. Какой фактор ограничивает жизнь растений в степной зоне?
1. Высокая температура
2. Недостаток влаги
3. Отсутствие перегноя
4. Ультрафиолетовые лучи
Правильный ответ - 2.
26. К абиотическим факторам относят
1. Подрывание кабанами корней
2. Обильный снегопад
3. Растительный опад
4. Нашествие саранчи
Правильный ответ - 2.
27. Антропогенными называют факторы
1. Связанные с деятельностью человека
2. Абиотического характера
3. Обусловленные историческими изменениями земной коры
4. Определяющие функционирование биогеоценозов
Правильный ответ - 1.
28. К антропогенным факторам, вызывающим сокращение численности популяции окуня в водоеме, относят
1. Образование ледяного покрова на поверхности водоема
2. Увеличение численности мальков других видов рыб
3. Загрязнение водоема сточными водами
4. Понижение температуры воды
Правильный ответ - 3.
29. Воздействие человека на жизнь любой экосистемы - пример фактора
1. Абиотического
2. Биотического
3. Ограничивающего
4. Антропогенного
Правильный ответ - 4.
30. Экологические факторы, характеризующие отношения в биогеоценозе между особями разных популяций, называют
1. Ограничивающими
2. Биотическими
3. Абиотическими
4. Антропогенными
Правильный ответ - 2.
31. Какой пример иллюстрирует проявление в природной среде биотического фактора?
1. Загрязнение водоемов, расположенных рядом с агроценозами
2. Поедание личинками божьей коровки яблоневой тли
3. Вымерзание проростков пшеницы при весенних заморозках
4. Понижение уровня грунтовых вод при длительной засухе
Правильный ответ - 2.
32. Согласно учению В. И. Вернадского о биосфере, известняки, каменный уголь образовались в результате
1. Оседания космической пыли
2. Деятельности живых организмов
3. Вулканической деятельности
4. Горообразовательных процессов
Правильный ответ - 2.
33. Какой фактор является ограничивающим для зерноядных птиц зимой в тайге?
1. Интенсивность освещения
2. Перепады атмосферного давления
3. Отсутствие насекомых
4. Высота снежного покрова
Правильный ответ - 4.
34. Одноклеточные зеленые водоросли вступают в симбиоз в лишайнике с
1. Бактериофагами
2. Бактериями-сапротрофами
3. Простейшими
4. Грибами
Правильный ответ - 4.
35. Рыхление почвы под кроной плодовых деревьев - это воздействие на растение фактора
1. Антропогенного
2. Биотического
3. Ограничивающего
4. Лимитирующего
Правильный ответ - 1.
36. Факторы, значение которых выходит за пределы выносливости организмов, называются
1. Экологическими
2. Абиотическими
3. Антропогенными
4. Ограничивающими
Правильный ответ - 4.
37. У покрытосеменных растений, обитающих в водной среде, по сравнению с наземными
1. Хорошо развиты ткани
2. Интенсивнее протекает фотосинтез
3. Слабо развита корневая система
4. Устьица расположены на нижней стороне листа
Правильный ответ - 3.