§ 5 Понятие экологического фактора. Классификация экологических факторов. Экологическая валентность (пластичность).
Как ясно из определения «экологии» живые организмы постоянно находятся во взаимодействии с окружающей средой, оказывая на нее влияние. Однако, окружающая среда так же оказывает влияние на живые организмы. Определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм получили название экологические фактора.
Выделяют три группы экологических факторов: абиотические, биотические, антропогенные.
Рисунок 1 – Классификация экологических факторов.
Живые организмы за время своего существования научились приспосабливаться к изменяющимся факторам окружающей среды при помощи специального механизма – адаптации. Адаптации могут быть морфологическими (которые касаются непосредственно внешнего вида и внутреннего строения организма) и поведенческими (связанные с изменением поведения организма при изменении условий окружающей среды).
В выживании и адаптации живых организмов важнейшую роль играют так называемые лимитирующие факторы. Впервые на значение лимитирующего фактора указал немецкий агрохимик Ю. Либих. Изучая влияние содержащихся в почве элементов, он установил что недостаток одного из них может ограничить рост и развитие растения. Данную закономерность он сформулировал в виде закона минимума. Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда. Согласно данному закону у любого организма существуют пределы толерантности или выносливости, за которыми нормальная жизнедеятельность и развитие не возможно. В связи с этим вводится понятие экологической пластичности.
Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) - степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность (рис. 2). Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность.
Рисунок 2 – Графическое представление закона толерантности Шелфорда.
Виды с широким диапазоном пластичности называются эврибионтами, виды с узким диапазоном пластичности – стенобионты.
Тема 2. Экология сообществ. Учение о биосфере и ноосфере.
Элементарной формой существования вида в природе является популяции. Более крупные сообщества, объединяющие в себе несколько популяций – биогеоценоза, экосистемы, биоценозы. Глобальная экосистемы, объединяющая все существующие экосистемы – биосфера.
§ 6 Популяции. Структура и динамика популяций. Кривые роста.
Впервые понятие «популяция» было введено в 1903 году ученым В. Иогансеном. Популяция – любая, способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей.
Различают половую, возрастную, генетическую, пространственную и экологическую структуры популяции.7
Половая структура - это соотношение в ней особей разного пола.
Возрастная структура - это соотношение в составе популяции особей разного возраста, представляющих один или разные приплоды одного или нескольких поколений. Различают молодые, стабильные и вымирающие популяции.
Генетическая структура - определяется изменчивостью и разнообразием генотипов, частотами вариаций отдельных генов - аллелей, а также разделением популяции на группы генетически близких особей.
Пространственная структура - это характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок на популяционной территории (ареале).
Экологическая структура - это разделенность всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды. Например разделение функций при охоте, уходе за потомством и т.д.
Потенциальная способность к размножению у многих организмов огромна. Высокая плодовитость компенсируется гибелью подавляющего большинства гамет и зачатков, а также родившихся особей из-за факторов сопротивления среды: недостатка пищи, действия неблагоприятных абиотических факторов, конкуренции, отклонений в развитии, болезней, паразитов, хищников, нехватка пространства, убежищ и т.п.
Изменения численности популяции в какой-то период определяются разностью относительных величин рождаемости и смертности. Ее называют биотическим, или репродукционным потенциалом, r.
При отсутствии сопротивления среды наблюдается экспоненциальный рост популяции, так как прирост числа особей пропорционален уже имеющемуся их числу (рис. 3 А).
Рисунок 3. - Кривые роста численности популяций8
В природных условиях рост популяции рано или поздно прекращается из-за сопротивления среды, которое тем больше, чем больше численность популяции. Поэтому реальная кривая роста принимает сигмовидную форму (рис. 3 Б).
Размер популяции поддерживается вблизи К (емкость среды) различными способами. У видов, живущих в ненадежных местообитаниях с высоким сопротивлением (большими потерями от врагов, болезней, случайных колебаний климатических условий) или у паразитов (малые шансы найти хозяина), репродуктивный потенциал должен быть очень большим. Это так называемые r-стратеги - протисты, низшие растения, паразитические черви, многие рыбы. Напротив, виды, освоившие среду с малым сопротивлением, или виды с развитой заботой о потомстве, образующие семьи или стада, обходятся малым репродуктивным потенциалом. Это К-стратеги - орлы, киты, крупные копытные, приматы.