Тема 2. Екосистемный уровень организации матерИи

2.1. Экологические факторы

Экология – комплексная наука и широко использует термины из географических и биологических дисциплин, такие как флора, фауна, биота, растительность, растительный покров, животный мир, биом и другие. В тоже время некоторые экологические термины стали общеупотребительные.

Среда (окружающая среда, экзогенная среда) – совокупность абиотических и биотических условий обитания животных, грибов и микроорганизмов.

Природная среда – совокупность всех естественных условий, тел и явлений, с которыми организм находиться в прямом или косвенном взаимодействии. Выделяют воздушную, водную и почвенную среду.

Природная среда – целостная материальная система, обладающая очень сложной структурой и развивающаяся по присущим ей специфическим законам. Она находится в состоянии динамического равновесия и реагирует на любое изменение факторов, поддерживающих это равновесие, перестройкой всех своих структурных звеньев. Природная среда – это всё живое и неживое, которое окружает организмы и с чем они взаимодействуют.

В природной среде выделяют:

1) собственно природную среду («дикую природу») – участки природы, не нарушенные хозяйственной деятельностью человека. На дикую природу человек влияет как биологическое существо или только опосредовано, через глобальное изменение мира. Для этой среды характерны свойства самоподдержания и саморегуляции без постоянного корректирующего воздействия человека. Другими словами, дикая природа существовала до человека, может существовать без человека сейчас и вполне обойдется без человека в дальнейшем.

2) квазиприродная среда – все модификации природной среды, искусственно преобразованные людьми. Для них характерно отсутствие свойства системного самоподдержания, т.е. они постепенно разрушаются без постоянного регулирующего воздействия человека. К этому типу относятся так называемые «культурные ландшафты», внешнее пространство населенных мест, зелёные насаждения.

3) артеприродная среда – весь искусственный мир, созданный человеком, не имеющий вещественно-энергетических аналогов в естественной природе, системно ей чуждый и без непрерывного обновления немедленно начинающий разрушаться. Сюда относится асфальт и бетон современных городов и сёл, внутреннее пространство мест жизни и работы, технологическое оборудование, транспорт, мебель, синтетика и т.п.

4) социальная среда. Как таковую социальную среду изучает наука социология, однако при рассмотрении вопросов экологии необходимо обязательно учитывать влияние социума на природную среду.

Элементы окружающей организм среды, оказывающие положительное или отрицательное влияние на живые организмы на протяжении хотя бы одной из фаз их индивидуального развития, называются экологическими факторами. Экологические факторы – все составляющие (элементы) природной среды, которые влияют на существование и развитие организмов и на которые живые организмы реагируют реакциями приспособления (за пределами приспособления наступает смерть). Экологические факторы действуют на организм как непосредственно, так и через промежуточные звенья. Выделяют три группы экологических факторов – абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы обусловлены действием неживой природы, т.е. неорганическими условиями – химическими и физическими, такими, как состав воздуха, воды, почв, температура, свет, влажность, радиация, давление и т.п.

Биотические факторы связаны с воздействием организмов, т.е. это формы взаимодействия между организмами, например, хозяин – паразит. Биотические факторы подразделяются на 3 группы:

а) фитогенные – влияние растений-сообитателей, которое в свою очередь может быть прямым и косвенным. Прямое влияние – это механические контакты, симбиоз, паразитизм. Косвенное влияние – фитогенные изменения среды обитания организмов.

б) зоогенные – влияние животных (поедание, вытаптывание,

опыление, распространение семян и влияние на среду).

в) микробогенные и микогенные – влияние микроорганизмов и грибов (паразитизм, изменение среды).

Антропогенными называются факторы, возникающие под влиянием деятельности человека. Наибольшее влияние на природу оказывает промышленное и сельскохозяйственное производство. Результат такого воздействия – изменение среды обитания организмов (распашка степей, вырубка лесов, загрязнение среды и т.д.). Влияние этой деятельности на природу может бить как сознательным, так и случайным.

В настоящее время различают 10 групп экологических факторов (тогда как их общая численность – около 60), объединённых в специальную классификацию:

1) по времени – факторы времени (эволюционный, исторический, действующий);

2) периодичности – периодичные (температура, освещённость, приливы, отливы, влажность воздуха, которая зависит от температуры, растительная пища) и не периодичные, которые проявляются внезапно (наводнения, пожары, землетрясения, извержения вулканов, паразиты и т.д.);

3) первичные и вторичные;

4) по происхождению (космические, абиотические, биотические, природно-антропогенные, техногенные, антропогенные);

5) по месту возникновения (атмосферные, водные, геоморфологические, физиологические, генетические, экосистемные);

6) по характеру (информационные, физические, химические, энергетические, термические, биогенные, комплексные, климатические);

7) по объекту влияния (индивидуальные, групповые, видовые, социальные);

8) по степени влияния (летальные, экстремальные, ограничивающие, беспокоящие, мутагенные, тератогенные);

9) по условиям действия – зависящие или не зависящие от плотности;

10) по спектру влияния – избирательного или общего действия.

Одни и те же экологические факторы неодинаково влияют на организмы разных биологических видов, живущих рядом. Для одних они могут быть благоприятными, для других – неблагоприятными. Важным элементом является реакция организмов на силу воздействия экологического фактора, отрицательное действие которого может возникать в случае избыточной или недостаточной дозы. Поэтому возникли понятия благоприятной дозы, или зоны оптимума фактора, и зоны песимума (доза фактора, при которой организмы чувствуют себя угнетённо).

Диапазон между зонами оптимума и пессимума является критерием для определения экологической валентности – способности живого организма приспосабливаться к изменениям условий среды обитания. Количественно эта способность выражается диапазоном среды, в пределах которого данный биологический вид нормально существует. Экологическая валентность разных видов может сильно различаться. Например, северный олень выдерживает колебания температуры воздуха от -55 до +25-30 С, а тропические кораллы гибнут уже при изменении температуры на 5 – 6 ºС.

В соответствии с экологической валентностью организмы подразделяют на 2 типа: а) с малой приспособляемостью к изменениям окружающей среды (орхидеи, форель, дальневосточный рябчик, глубоководные рыбы); б) с большой приспособляемостью к изменениям окружающей среды (колорадский жук, мыши, крысы, волки, тараканы, камыш, пырей).

В природе экологические факторы действуют комплексно. В результате такого действия проявляется так называемый эффект суммации, когда на отрицательное действие одного вещества накладывается влияние других, к этому прибавляется влияние стрессовой ситуации, шумов, различных физических полей – радиационного, теплового, гравитационного или электромагнитного. Эффект суммации значительно изменяет достаточно условные значения предельно допустимых концентраций. Этот вопрос ещё мало изучен, однако вследствие актуальности и большого значения находится в стадии активного исследования во всех развитых странах.

Важным является также понятие лимитирующих факторов, т.е. таких, уровень или доза которых приближается к пределу выносливости организма, соответственно его концентрация ниже или выше оптимальной. Наиболее часто лимитирующими факторами являются температура, свет, биогенные вещества, течения и давление в среде, пожары и т.п. Так, для растений, произрастающих на суше, часто наиболее сильным лимитирующим фактором является содержание в почве фосфора вследствие очень медленного круговорота этого элемента в природе.

Наиболее распространены организмы с широким диапазоном толерантности относительно всех экологических факторов. Самая высокая толерантность (терпимость) характерна для бактерий и сине-зелёных водорослей, которые выживают в широком диапазоне температур, радиации, солёности, рН.