32. Экологические факторы среды, представляющие опасностьдля жизнедеятельности человека и защита отнйх.

В понятие природной среды входят все условия живой и неживой природы, в которых существуют организм, популяция, природное сообще­ство. Компоненты природной среды, влияющие на состояние и свойства организма, популяции, природного сообщества, называют экологиче­скими факторами. Среди них различают три разные по своей природе группы факторов:

абиотические факторы - все компоненты неживой природы, среди которых наиболее важны свет, температура, влажность и другие компо­ненты климата, а также состав водной, воздушной и почвенной среды;

биотические факторы - взаимодействия между различными особями в популяциях, между популяциями в природных сообществах; ограничивающие факторы - экологические факторы, выходящие за границы максимума или минимума выносливости, ограничивающие существование вида.

антропогенный фактор - вся разнообразная деятельность человека, которая приводит к изменению природы как среды обитания всех живых организмов или непосредственно сказывается на их жизни.

Разные экологические факторы, такие, как температура, влажность, пища, действуют на каждую особь. В ответ на это у организмов через естественный отбор вырабатываются различные приспособления к ним. Интенсивность факторов, наиболее благоприятную для жизнедея­тельности, называют оптимальной или оптимумом.

Оптимальное значение того или иного фактора для каждого вида различно.

Абиотические факторы среды.

Воздействие факторов среды на живые организмы в отдельности и сообщества в целом многогранно.

Температура. Большинство видов приспособлено к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в стадии покоя, способны существовать при очень низких температурах. Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответ­ственно и пределы выносливости к колебаниям температуры у водных организмов уже, чем у наземных. Однако и для водных и для наземных обитателей оптимальной является температура в пределах 15-30°С. Различают организмы с постоянной и непостоянной температурой тела. Температура организмов с непостоянной температурой тела зависит от температуры окружающей среды. Ее повышение вызывает у них интенсификацию жизненных процессов и, в известных пределах, ускорение развития.

В природе температура непостоянна. Организмы, которые обычно подвергаются воздействию сезонных колебаний температур, хуже перено­сят постоянную температуру. Резкие колебания температуры - сильные морозы или зной - также неблагоприятны для организмов. Таким образом, температура окружающей среды представляет собой важный и зачастую ограничивающий жизненные проявления фактор.

Гораздо меньше зависят от температурных условий среды животные с постоянной температурой тела - птицы и млекопитающие.

Угнетающее действие низких температур на организмы усиливается сильными ветрами.

Свет. Свет в форме солнечной радиации обеспечивает все жизненные процессы на Земле. Для организмов важны длина волны воспринимае­мого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия (длина дня, или фотопериод). Ультрафиолетовые лучи с длиной волны более 0,3 мкм составляют примерно 40% лучистой энергии, достигающей земной поверхности. В небольших дозах они необходимы живот­ным и человеку. Под их воздействием в организме образуется витамин D. Насекомые зрительно различают ультрафиолетовые лучи и пользу­ются этим для ориентации на местности в облачную погоду. Наибольшее влияние на организм оказывает видимый свет. Видимый свет менее всего ослабляется при прохождении через плотные облака и воду. Поэтому фотосинтез может идти и при пасмурной погоде, и под слоем воды определенной толщины. Но все, же на синтез биомассы расходуется лишь от 0,1 до 1% приходящей солнечной энергии. В зависимости от условий обитания растения адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к яркому солнцу - светолюби­вые растения. К последней группе относятся хлебные злаки.

Чрезвычайно важную роль в регуляции активности живых организмов и их развития играет продолжительность воздействия света - фотопе­риод. В умеренных зонах, выше и ниже экватора, цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года и подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала длины дня, которая в отличие от других сезонных факторов в определенное время года в данном месте всегда одинакова. Фотопериод представляет собой как бы пусковой механизм, последовательно включающий физиоло­гические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношению летом и сбрасыванию ими листьев осенью, а также к линьке и накоплению жира, миграции и размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.

Кроме сезонных изменений смена дня и ночи определяет суточный ритм активности, как целых организмов, так и физиологических процес­сов. Способность организмов ощущать время, наличие у них "биологических часов"- важное приспособление, обеспечивающее выживание особи в данных условиях среды.

Инфракрасное излучение составляет 45% от общего количества лучистой энергии, падающей на Землю. Инфракрасные лучи повышают температуру тканей растений и животных, хорошо поглощаются объектами неживой природы, в том числе водой. В условиях быстрого роста населения особое значение приобретает селекционная работа по выведению наиболее продуктивных сортов культурных растений и охрана окружающей среды от вредных последствий производственной деятельности человека.

Влажность. Вода играет исключительно важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Поддержание количества воды на достаточном уровне составляет одну из основных физиологических функций любого организма.

Роль влажности как экологического фактора для наземных организмов обусловлена тем, что осадки распределяются на земной поверхности в течение года очень неравномерно. Так как большинство наземных животных и растений влаголюбивы, то недостаток влажности часто оказы­вается причиной, ограничивающей их жизнедеятельность и распространение.

Загрязняющие вещества.

Условия жизни человека и устойчивость природных биогеоценозов в течение последних десятилетий быстро ухудшаются вследствие загряз­нения окружающей среды веществами, образующимися в результате его производственной деятельности. Эти вещества можно разделить на две группы: природные соединения, являющиеся отходами технологических процессов, и искусственные соединения, не встречающиеся в природе.

К 1-й группе относятся сернистый ангидрид (медеплавильное производство), углекислый газ (тепловые электростанции), оксиды азота, углерода, углеводороды, соединения меди, цинка и ртути и др., минеральные удобрения (главным образом, нитраты и фосфаты).

Во 2-ю группу входят искусственные вещества, обладающие специальными свойствами, удовлетворяющими потребности человека: пестици­ды, используемые для борьбы с животными - вредителями сельскохозяйственных культур антибиотики, применяемые в медицине и ветерина­рии дли лечения инфекционных заболеваний. Все они обладают определенной токсичностью (ядовитостью) для человека. Одновременно они служат антропогенными абиотическими факторами среды, оказывающими значимое влияние на видовой состав биогеоценозов. Это влияние выражается в: изменении свойств почвы; изменении свойств воды; изменении соотношения элементов в почве и воде, что приводит к ухуд­шению условий развития растений и животных.

Подобные изменения служат факторами отбора, в результате действия которых формируются новые растительные и животные сообщества с обедненным видовым составом.

Биотические факторы среды.

Помимо абиотических воздействий живые организмы испытывают на себе и влияние друг друга. Определяющими факторами в этом отноше­нии являются видовое разнообразие сообщества и численность популяций, образующих биоценоз.

Видовое разнообразие биоценозов. Каждый живой организм живет в окружении множества других, вступая с ними в самые разнообразные отношения, как с положительными, так и с отрицательными для себя последствиями. Связь с другими организмами обеспечивает питание и размножение, возможность защиты, смягчает неблагоприятные условия среды. В то же время биотическое окружение - это и опасность

ущерба или гибели.

Таким образом, пищевые отношения служат регуляторами численности видов, входящих в биоценоз. Пищевые отношения - самый важный^ но не единственный тип отношений между видами в биоценозе. Один вид может влиять на другой разными путями. Организмы могут посе­ляться на поверхности или внутри тела особей другого вида, могут формировать среду обитания для одного или нескольких видов, влиять на движение воздуха, температуру, освещенность, окружающего пространства.

В природе менее устойчивые биогеоценозы со временем сменяются наиболее устойчивыми.

Ограничивающий фактор.

На организм одновременно влияют многочисленные разнообразные и разнонаправленные факторы среды. В природе сочетание всех воздей­ствий в их оптимальных, наиболее благоприятных значениях практически невозможно. Поэтому даже в местообитаниях, где наиболее благо­приятно сочетаются все (или ведущие) экологические факторы, каждый из них чаще всего несколько отклоняется от оптимума. Для характе­ристики действия факторов внешней среды на животных и растения существенно, что по отношению к одним факторам организмы обладают широким диапазоном выносливости и выдерживают значительные отклонения интенсивности фактора от оптимальной величины. Многие факторы становятся ограничивающими в период размножения. Пределы выносливости для семян, яиц, эмбрионов, личинок обычно уже, чем для взрослых растений и животных. Выявление ограничивающих факторов очень важно в практическом отношении.

Прогнозирование и моделирование как пример антропогенного фактора.

Для исследования взаимоотношений в экосистемах (природных сообществах) используют разнообразные методы: эксперимент, длительное наблюдение в природе, определение числа особей в популяциях, наблюдения за миграцией животных. Для более полного и глубокого познания живой природы широко используют также моделирование (создание искусственных экологических систем). При этом применяют математическую обработку данных (математическое моделирование). Методы моделирования, если они пра­вильно отображают протекающие в природе процессы, позволяют прогнозировать, в каких направлениях далее будет развиваться данная экосистема, что имеет для многих биогеоценозов (лес, луг, болото, озеро) важное практическое значение. При математической обработке полученных данных расчет производят на ЭВМ.

В основе моделирования и экологического прогнозирования лежит принцип разделения сложных экосистем на отдельные более простые компоненты (подсистемы), которые связаны друг с другом различной сложности функциональными связями. Например, в водной системе могут быть выделены рыбы, фитопланктон, зоопланктон, придонные животные и растения (бентос) и др.

При исследованиях водных экосистем в качестве моделей часто применяют аквариумы, в которые вводят различные компоненты из естест­венных экосистем и изучают формы взаимоотношений между ними.

Методы моделирования экосистемы в настоящее время все шире применяются в экологии. Они открывают широкие перспективы прогнози­рования процессов, протекающих в экосистемах, и выяснения действия на биосферу загрязняющих ее антропогенных факторов.