8.Назовите биотические экологические факторы, приведите примеры.

9.Какой фактор называется лимитирующим? Приведите примеры.

10.Какой процесс называется адаптацией? Какие виды адаптаций вы знаете?

10.Сформулируйте законы минимума, максимума и толерантности.

11.Что в экологии называют толерантностью? Поясните понятие «диапазон толерантности». Какие факторы оказывают влияние на его величину?

12.Поясните термины «экологическая валентность» и «пластичность». Какие организмы называют эврибионтными, а какие – стенобионтными?

3. ЗАКОНЫ И ПРИНЦИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫИ

Несмотря на большое разнообразиеДэкологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей. Закон, согласно которому между живыми организмамиАи окружающей средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния, обусловливающие ихбдиалектическое единство, называется зако-

ном единства «организм – среда».

Поскольку факторыисреды, действующие одновременно, обладают разной силой воздейств я, то жизнедеятельность организма будет зависеть отСтех факторов, которые больше всего отклоняются от зоны оптимума, и если хотя бы один из них выйдет за пределы выносливости, то организм погибнет. Условие среды, которое может замедлять потенциальный рост и развитие как отдельного организма, так и экосистемы в целом, называется ограничивающим или лимитирующим фактором. Например, при формировании ярусности в лесном сообществе лимитирующим фактором является свет, а фактор, ограничивающий распространение многих животных и растений к северу,

– это недостаток тепла.

Изучением лимитирующих факторов занимался немецкий химик Ю. Либих, который установил, что урожай культур лимитируется не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах и которых в почве достаточно, а теми, которые требуются в малых количествах и которых в почве недостаточно. На основании этих

20

наблюдений он в 1840 году сформулировал закон минимума: вещество, которое находится в минимуме, управляет урожаем и определяет величину и устойчивость последнего. Для успешного применения данного закона на практике необходимо учитывать два вспомогательных принципа.

1.Закон минимума строго применим только в условиях стационарного состояния.

2.В среде между факторами происходит взаимодействие, в результате которого один фактор может частично заменять лимитирующий фактор, и тогда последний перестает быть лимитирующим. Например, потребность в цинке у некоторых растений в тени ниже, чем на свету, значит, в тени цинк с меньшей вероятностью может

быть лимитирующим фактором.

Американский ученый В. Шелфорд вИ1913 году сформулировал закон максимума: никакое увеличение интенсивности экологического фактора сверх оптимального значенияДне приведет к увеличению продуктивности, а только к угнетению и гибели организма. Этот закон до-

казывает, что ограничивающее действие может оказывать не только тот из факторов, который находитсяАв недостатке, но и тот, который находится в избытке. Например, повышение температуры воздуха сверх оптимальной приведет к увяданиюби засыханию растения. Также избыточное увлажнение вызовет загнивание корневой системы растения.

Наиболее полноив на олее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. ШелфордаС(1913): отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам выносливости данного организма. Эти пределы называют пределами толерантности. Толерантность – способность организма выносить отклонения экологического фактора от оптимального значения. Закон

толерантности Шелфорда доказал, что лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора. Диапазон между пределами толерантности определяет величину выносливости организма к данному фактору и называется диапазоном толерантности. Для успешного применения этого закона следует учитывать ряд вспомогательных принципов.

21

1.Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого фактора.

2.Организмы с широкими пределами толерантности практически ко всем факторам обычно наиболее широко распространены и образуют экотипы, отличающиеся по положению зоны оптимума в пределах толерантности.

3.Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам. Например, при лимитирующем содержании азота в почве снижается засухоустойчивость у злаков.

4.В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не

соответствующих оптимальному диапазону того или иного фактора. Пользоваться оптимальными условиями средыИорганизмам часто мешают межпопуляционные и внутрипопуляционные взаимоотношения, т.е. межвидовые и внутривидовые биотическиеД факторы. Например, при большом количестве сорняков культурные растения не могут в

полной мере использовать солнечную энергию, воду и элементы питания, как и при слишком густомАпосеве культурных растений.

5.Начальные этапы развития организмов обычно являются критическими, т.к. многие факторыбсреды в этот период часто становятся лимитирующими в силу того, что пределы толерантности для развивающихся особей обычноиуже, чем для взрослых организмов. Например, взрослое растен е к пар са может расти на сухом нагорье и «по колено в воде»,Стогда как прорастание семян и развитие проростков возможно только в умеренно увлажненной почве.

Каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы (см. рис. 1). Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оп-

тимумом для организмов данного вида. Для зоны оптимума характерны: высокая продуктивность, высокая жизненная активность, интенсивная жизнедеятельность и высокая численность вида. Чем сильнее отклонение значения экологического фактора от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). В зоне пессимума воспроизводство вида затруднено, происходит массовая гибель особей. Для зоны пессимума характерны: низкая продуктивность, низкая численность вида и низкая его активность. Максимально и минимально переносимые значе-

22

ния фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть.

Степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды называют еще экологической валентностью. Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври». Эвритермные виды – выносящие значительные колебания температуры, эврибатные – широкий диапазон давления, эвригалинные – разную степень засоления среды.

Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой «стено»

–стенотермные, стенобатные, стеногалинные виды и т.д. В более

широком смысле слова виды, способные жить в узком диапазоне экологической валентности, называют стенобионтнымиИ, а те, которые легко переносят колебания факторов в широких пределах – эврибионтными. Условия, приближающиесяДпо одному или сразу нескольким факторам к критическим точкам, называют экстремальными.

Степень выносливости, критические точки, оптимальная и пессимальные зоны отдельных индивидуумовА не совпадают. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными ибфизиологическими различиями. Например, у бабочки мельничной огневки – одного из вредителей муки и зерновых продуктов – крит ческая минимальная температура для гусениц

–7 оC, для взрослых форм – 22 оC, а для яиц – 27 оC. Мороз в – 10 оC губит гусениц,Сно не опасен для взрослых особей и яиц этого вредителя. Следовательно, эколог ческая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи.

Степень выносливости к какому-нибудь фактору не означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к остальным факторам. Например, виды, переносящие широкие изменения температуры, совсем не обязательно должны также быть приспособленными к широким колебаниям влажности или солевого режима. Эвритермные виды могут быть стеногалинными, стенобатными или наоборот. Экологические валентности вида по отношению к разным факторам могут быть очень разнообразными. Это создает чрезвычайное многообразие адаптации в природе. Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Каждый вид специфичен по своим экологическим

23

возможностям. Даже у близких по способам адаптации к среде видов существуют различия в отношении к каким-либо отдельным факторам.

Согласно закону экологической взаимосвязи и взаимообуслов-

ленности любые изменения одного или нескольких компонентов природной среды неизбежно приводят к развитию цепных реакций, затрагивающих другие компоненты. Между отдельными факторами могут устанавливаться особые взаимодействия, когда влияние одного фактора в какой-то мере изменяет характер воздействия другого фактора. Обычно такое взаимодействие факторов наблюдается при их комплексном воздействии на организм. Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе. Угроза замерзания значительно выше при морозе с сильным ветром, чем в безветренную пого-

ду. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействиеИ. Наоборот, один и

тот же экологический результат может быть получен разными путя-

ми. Например, увядание растений можноДприостановить путем как

увеличения количества влаги в почве, так и снижения температуры воздуха, уменьшающего испарение. Компенсировать недостаток тепла для растений способна влажностьАпочвы. Создается эффект частичного взаимозамещения факторов.

Вместе с тем взаимнаябкомпенсация действия факторов среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя. Полное иотсутств е воды или хотя бы одного из основных элементов минерального п тан я делает жизнь растения невозможной, несмотря на самыеСблагопр ятные сочетания других условий. Крайний дефицит тепла в полярных пустынях нельзя восполнить ни обилием влаги, ни круглосуточной освещенностью. Эти закономерности нашли отражение в законе незаменимости фундаментальных факторов, ко-

торый сформулировал В.Р. Вильямс: несмотря на взаимодействие факторов, ни один из них не может быть полностью заменён другим.

Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида. Природа этих факторов может быть различной. Так, продвижение вида на север может лимитироваться недостатком тепла, в пустынные районы – недостатком влаги или слишком высокими температурами. Ограничивающим распространение фактором могут служить и биотические отношения, например, занятость территории более сильным конкурентом или недостаток опылителей для растений.

24

Лабораторная работа №3

Термины и понятия экологии

Цель работы: освоить экологическую терминологию, научиться правильно использовать экологические термины и понятия.

Оборудование и материалы: раздаточный материал (кроссворды), учебное пособие [4].

Ход работы

ми по дисциплине «Экология». Студенты должны правильно ответить

Студентам выдают бланки кроссвордов и учебное пособие, в котором кратко изложены основные определенияИ, изучаемые студента-

кроссворда. Затем студент отвечает преподавателю определения тех терминов, которые он вписал в свой кроссворд. Пример кроссворда приведен на рис. 14.

на контрольные вопросы, записав ответыДв соответствующие графы

живое вещество Земли от ультрафиолетового излучения.

7. Часть биосферы, преобразованная человеком в техногенные объекты. 8. Сфера разума – высшая стадия развития биосферы.

9. Индивидуальное развитие организма с момента образования до завершения естественного жизненного цикла.

10. Изменение наследственных свойств организма при нарушении процесса передачи генетической информации.

25

тезировать органические вещества из неорганических.

21. Организмы, неспособные создавать собственное органическое вещество из неорганических компонентов.

22. Организмы, которые в зависимости от условий среды способны быть и автотрофами, и гетеротрофами.

23. Процесс преобразования естественных ландшафтов в искусственные под влиянием городской застройки.

24. Относительно однородная территория, на которой наблюдается закономерное повторение тождественных участков.

26

25.Совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство,внутрикоторогопроисходитобменгенетическойинформацией.

26.Место обитания популяции.

27.Совокупность генов, характеризующих данный вид организмов.

28.Тип взаимодействия, при котором организмы соперничают друг с другом, пытаясь лучше и быстрее достичь какой-либо цели.

29.Тип взаимодействия, при котором ни одна популяция не оказывает влияния на другую.

30.Межвидовые взаимодействия, при которых один вид использует других как среду жизни и как источник пищи.

31.Тип межвидовых отношений, сожительства, при котором в совместной среде организмы одного вида односторонне получают пользу от присутствия организмов другого вида.

32.Тесное сожительство двух и более видовИ, полезное для партнёров.

33.Взаимодействие растений путем введения во внешнюю среду биологически активных веществ. Д

34.Тип межвидовых отношений, когда один вид испытывает от другого угнетение роста и размножения.

35.Два вида образуют сообществоА, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу.

36.Перенос энергии пищибчерез ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими.

37.Организмы в цепиип тан я, способные продуцировать органическое вещество из неорган ческого при помощи реакций фотосинтеза и хемосинтеза.С

38.Организмы в цепи п тан я, питающиеся готовым органическим веществом, но не доводящие его разложение до простых минеральных соединений.

39.Организмы в цепи питания, перерабатывающие отходы жизнедеятельности других организмов в простые минеральные компоненты.

40.Процесс превращения солнечной энергии в химическую путем синтеза органических соединений из неорганических веществ.

41.Процесс преобразования бактериями химической энергии реакций окисления в энергию синтеза органических веществ.

42.Общее количество органического вещества, производимого популяцией или сообществом за единицу времени на единицу площади.

43.Графическое изображение структуры трофической цепи, показывающее соотношение между ее компонентами.

27

44.Способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменившихся условиях среды.

45.Способность экосистемы противостоять внешним воздействиям и сохранять свою структуру и функциональные особенности.

46.Вид устойчивости экосистемы, характеризующийся способностью быстро восстанавливаться после нарушения структуры и функции.

47.Вид устойчивости экосистемы, характеризующийся ее способностью сопротивляться нарушениям, оставаясь неизменной.

48.Последовательная необратимая смена биоценозов под действием природных и антропогенных факторов.

49.Любые условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы.

50.Совокупность свойств неживой природы.

51.Совокупность природных метеорологическихИусловий, присущих данной местности.

52.Факторы, представленные различнымиДхарактеристиками почв.

53.Факторы, связанные с рельефом местности, высотой над уровнем моря и т.п.

54.Условия среды, характеризующиеАее химический состав.

55.Совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность другихби на среду обитания.

56.Факторы, характеризующие влияние растений на другие живые организмы. и

57.Факторы, характер зующ е влияние животных на другие живые организмы. С

58.Условия среды, характер зующие воздействие микроорганизмов на другие живые организмы.

59.Факторы, которые характеризуют воздействие жизнедеятельности человека на другие живые организмы.

60.Условие среды, которое может замедлять потенциальный рост и развитие как отдельного организма, так и экосистемы в целом.

61.Величина выносливости организма к данному фактору.

62.Наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность при изменении уровня экологических факторов.

63.Способность вида адаптироваться к отдельным факторам или их комплексу.

28

64.Совокупность территориальных и функциональных характеристик средыобитания,соответствующихтребованиямданногоорганизмаиливида.

65.Средства существования людей, которые они не создают, а находят в природе.

66.Совокупность космических, климатических, воздушных и водных ресурсов.

67.Средства существования людей, количество которых по мере их изъятия неуклонно уменьшается.

68.Ресурсы, темп расхода которых соответствует темпу их восстановления.

69.Ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаютсязначительномедленнее,чемидетихиспользованиечеловеком.

70.Общественно-производственная деятельность человека с использованием различных видов природных ресурсовИи природных условий.

71.Комплексное научно обоснованное использование природных богатств, при котором достигается максимальноДвозможное сохранение природно-ресурсного потенциала при минимальном нарушении способности экосистем к саморегуляции и самовосстановлению.

72.Совокупность данных о качественномАи количественном состоянии природныхресурсовиихэколого-социально-экологическаяоценка.

73.Внесение в среду нехарактерныхб для нее компонентов, а также превышение естественного уровня этих компонентов в среде.

74.Внесение в окружающуюиприродную среду компонентов, оказывающих лишь механ ческое воздействие без изменения ее физикохимических свойствС.

75.Введение в окружающую природную среду компонентов, вызывающих изменение ее химических свойств.

76.Синтетические поверхностно-активные вещества, употребляемые как моющие средства и эмульгаторы.

77.Вещества, используемые для уничтожения насекомых вредителей.

78.Вещества, применяемые для уничтожения сорняков.

79.Вещества, используемые для борьбы с сорняками, вредителями, болезнями сельскохозяйственных растений.

80.Галогеносодержащие высоколетучие вещества, разрушающие озоновый слой Земли.

81.Появление необычно большого количества микроорганизмов в экосистеме.

82.Изменение физических параметров окружающей среды.

29

83.Внесение в окружающую среду веществ, чуждых естественным биоценозам.

84.Изменение световых, шумовых, тепловых и других параметров окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия.

85.Воздействие на состав и структуру популяций живых организмов.

86.Повышение средней температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней углекислого газа и некоторых других веществ.

87.Видимые загрязнения воздуха, обусловленные присутствием в нем мельчайших частиц пыли, сажи, золы и т.д.

88.Непригодные для производства данной продукции компоненты сырья или возникающие в ходе технологических процессов вещество и энергия, не использующиеся в данном производстве.

89.Совокупность параметров окружающей среды, удовлетворяющая экологической нише человека. И

90.Значение показателей качества среды, не подвергавшейся антропогенным воздействиям. Д

91.Предельный уровень качества среды, при выходе за который начинаются необратимые изменения в экосистемах.

92.Система наблюдений за Аизменениями состояния окружающей среды и прогнозирование развития этих изменений.

93.Государственная системаб, являющаяся наиболее полным источником объективной информации об окружающей среде.

94.Полоса, отделяющаяисточники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторовСпро зводства.

95.Официальные документы, содержащие систематизированные сведения о животных и растениях мира, отдельных регионов или стран, состояние которых вызывает опасение за их будущее.

96.Особо охраняемое законом пространство (территория или акватория), которое полностью изъято из обычного хозяйственного использования с цельюсохранениявестественномсостоянииприродногокомплекса.

97.Природный комплекс, который предназначен для сохранения одного или нескольких видов животных или растений при ограниченном использовании других.

98.Противозаконное действие, основной составляющей которого является нанесение вреда природе.

30

99. Экологические …, не относящиеся к категории общественноопасных, их совершают работники предприятий при невыполнении природоохранных мероприятий.

100. Экологические …, которые посягают на экологическую безопасность, т.е. причиняют существенный вред ОС и здоровью населения. 101. К каким наказаниям относятся предупреждение, выговор, строгий выговор, понижение в должности и в окладе, увольнение с работы?

102. Ответственность за экологические правонарушения распространяется на организации, предприятия, должностные лица, отдельных граждан и устанавливается за невыполнение обязательств по проведению экологической экспертизы.

103. Ответственность предусмотрена за экологические преступления, касающиеся нарушения экологической безопасности общества и причинения вреда окружающей среде и здоровью человека.

104. Антропогенная деятельность, способная вызвать экологическую катастрофу.

105. Разрешение компетентного государственного органа на осущест-

нами экологическихСтребований по охране ОС и обеспечению экологической безопасности общества.

109. Установление нормативов качества и нормативов допустимого воздействия на окружающую среду.

110. Наибольшая концентрация вредного вещества в среде (воздухе, воде, почве), которая при длительном действии на организм не оказывает отрицательного влияния на здоровье человека и его потомства.

111. Уровни допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду.

112. Нормативы, ограничивающие выбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов в атмосферу.

31

113.Нормативы, ограничивающие сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов в гидросферу.

114.Временно согласованные лимиты на выбросы.

115.Временно согласованные лимиты на сбросы.

116.Нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс мер, правил, требований, обязательных для выполнения.

117.Документ, в котором определены и закреплены организационные, технические, методические, терминологические сведения.

118.Проверка и документальное подтверждение соответствия технологических процессов, материалов, услуг необходимым требованиям.

119.Вневедомственная, независимая проверка и оценка документированной информации об объекте на предмет соответствия его хозяйственной деятельности определенным экологическим критериям.

120.Оценка воздействия загрязнения на окружающуюИ среду, наносимая здоровью человека и окружающей среде.

121.Вред, причиненный природной средеД, который отражается на качественном состоянии природы и на здоровье человека.

122.Убытки, причиняемые загрязнением окружающей среды и нарушающие физиологические, культурныеА, творческие и рекреационные условия жизни человека.

123.Система, реализующаябпринципы экономической ответственности за нарушение природоохранного законодательства.

124.Международнаяиорган зация, созданная для поддержания и укрепления международного м ра и езопасности, развития сотрудничества между государствамиС .

125.ООН по вопросам образования, науки и культуры.

126.ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства.

127.Всемирная организация здравоохранения, главной целью которой является забота о здоровье людей.

128.Всемирная метеорологическая организация – её функции связаны с глобальным мониторингом.

129.Международное агентство по атомной энергии.

130.Международный союз охраны природы и природных ресурсов.

131.Организация, основной целью которой является добиться решения глобальных экологических проблем, в том числе путём привлечения к ним внимания общественности и властей.

132.Международный экологический совет государств СНГ.

32