труднена, растения и животные могут страдать от недостатка кислорода. В плотных почвах грызуны сооружают для себя норы, глубина которых может превышать мощность почвенного горизонта.

Корографическим факторам относятся высота над уровнем моря, рельеф местности и экспозиция склонов.

Кхимическим факторам относятся газовый состав атмосферы, солевой состав воды, количество микроэлементов в почве, наличие и характер загрязняющих веществ.

11.3. Биотические факторы

Биотические факторы – это факторы влияния одних живых организмов на другие. В зависимости от видов живых организмов раз-

личают фитогенные, зоогенные и микробогенные факторы.

Фитогенные факторы – влияние растений на живые организмы. В первую очередь это способность растений к фотосинтезу, средообразующая функция растений, источник органического вещества для консументов первого порядка.

Зоогенные факторы – это влияние животных на организмы. Микробогенные факторы – влияние микроорганизмов. Некото-

рые микроорганизмы вызывают эпидемии, другие микроорганизмыредуценты участвуют в разложении остатков органического вещества.

Все взаимодействия между животными, растениями и микроорганизмами бывают прямые – непосредственное влияние одних организмов на другие и косвенные – один вид своим присутствием изменяет среду обитания и делает ее непригодной для другого вида. Примером прямого взаимодействия служит поедание хищником жертвы, а примером косвенного взаимодействия – исчезновение популяции малярийных комаров после высадки в Колхидской низменности эвкалиптов.

Взаимодействия между особями одного вида называют внутривидовыми, к ним относятся внутривидовая конкурентная борьба за корм, за территорию, совместная борьба с врагами, эффект группы и массовый эффект. Эффект группы заключается в повышении продуктивности популяции при проживании особей небольшими группами. При этом животные вместе добывают пищу, защищаются от врагов, заботятся о потомстве. При этом повышаются рождаемость и выживаемость молодняка, что ведет к увеличению численности популяции.

Массовый эффект наблюдается, если численность популяции превысила оптимальную. Это приводит к возрастанию внутриконку-

129

рентной борьбы за корм, за территорию. Скученность приводит к быстрому распространению инфекционных заболеваний. Уменьшение площади обитания для каждой особи приводит к снижению рождаемости. Массовый эффект ведет к снижению численности популяции.

К межвидовым взаимодействиям относятся хищничество (один вид поедает другой); паразитизм (один вид живет в организме другого); сотрапезничество (один вид доедает остатки корма другого); нейтрализм (организмы существуют параллельно, не причиняя друг другу ни вреда, ни пользы); мутуализм (способность одного организма развиваться только в присутствии другого); комменсализм – такое существование, при котором выгоду от совместного обитания получает один вид, а другой к такому соседству безразличен; аменсализм (подавление жизнедеятельности одного вида другим за счет изменения условий обитания) и другие.

11.4. Лимитирующий фактор

Часть факторов влияет на организмы положительно, другая часть – отрицательно. Часто положительное или отрицательное влияние фактора определяется его интенсивностью. Каждый фактор имеет свое оптимальное значение, когда условия для развития организма наиболее благоприятные.

Лимитирующим фактором (ограничивающим) называют тот из факторов, который сильнее всего отклоняется от оптимального значения и наиболее близок к пределу выносливости организма. Если хотя бы один из факторов выходит за пределы выносливости организма, то даже при оптимальных значениях всех остальных факторов существование организма становится невозможным.

Вильямс сформулировал закон независимости экологических факторов: несмотря на взаимное влияние факторов, ни один из них не в состоянии заменить другой.

В1840 г. химик-органик Ю. Либих сформулировал закон минимума: вещество, которое находится в недостатке для данного живого организма, управляет его развитием и воспроизводством.

В1913 г. американский ученый Шелфорд сформулировал закон максимума: никакое увеличение интенсивности экологического фактора сверх оптимального значения не может увеличить продуктивность организма. Избыток любого фактора может привести к гибели.

130

Графически законы минимума и максимума можно изобразить следующим образом (рис. 43).

Способность вида выносить отклонения значения фактора от оптимального называется толерантностью. Шелфорд сформулировал закон толерантности: отсутствие или невозможность процветания вида определяется отклонением любого из ряда факторов от оптимального значения. Максимальное и минимальное значения фактора называются пределами толерантности. Организмы могут иметь широкий или узкий диапазон толерантности (эврибионтные и стенобионтные организмы), причем по каждому из факторов ширина диапазона толерантности различна. Организмы с широким пределом толерантности больше распространены. Если условия по одному из факторов входят в зону угнетения и приближаются к пределу выносливости, то диапазон толерантности по остальным факторам снижается. Предел толерантности также зависит от скорости изменения факторов. На разных этапах развития организма пределы толерантности к одному и тому же фактору различаются.

131

Лабораторная работа № 15

Влияние солей тяжелых металлов на коагуляцию растительного и животного белка

Цель работы: на примере воздействия солей тяжелых металлов на растительный и животный белок выявить действие лимитирующего фактора.

Оборудование и материалы: пробирки – 16 шт.; пузырьки из-под пенициллина – 8 шт.; стаканчик – 1 шт.; пипетка на 1 см3 – 1шт.; пипетка аптечная – 2 шт.; стеклограф; фильтровальная бумага; 5%-ный раствор CuS04; 5%-ный раствор Pb(NO3)2; дистиллированная вода; животный белок (куриного яйца); растительный белок (зернового гороха).

Ход работы

Приготовление растворов растительного и животного бел-

ка. У куриного яйца отделить белок в мерный стаканчик, размешать его стеклянной палочкой в дистиллированной воде в соотношении 1:10. Затем профильтровать. Зерновой вызревший горох перемолоть в муку в кофемолке, развести в соотношении 10 г гороховой муки на 50 мл 10%-ного раствора на NaCI или КCl. Профильтровать.

Приготовление растворов солей тяжёлых металлов. Приго-

товить путем последовательного разбавления в пузырьках от пенициллина серию растворов сульфата меди CuSО4 и нитрата свинца Pb(NО3)2 из исходного 5%-ного раствора (2,5%; 1,25%; 0,62%).

Изучение влияния растворов солей тяжёлых металлов на растворы белка. В 8 пробирок пипеткой внести по 1 см3 животного белка, а в другие 8 – по 1 см3 растительного белка (для обеих солей всего 8 растворов). В каждую пробирку добавить по 2 капли одного из указанных растворов испытуемой соли. Все пробирки пометить стеклографом. Рассмотреть характер коагуляции на темном фоне (кусочек черной бумаги, доска и др.).

Результаты наблюдений занести в табл. 15. Определить концентрацию раствора соли, при которой происходит коагуляция белка (при разном виде солей и при разном типе белков).

132

Таблица 15

Результаты наблюдений за реакцией белка на соли тяжёлых металлов

Ответить на следующие вопросы:

1.На какой из видов белков (животный или растительный) сильнее всего действуют: a) CuSО4 и б) Pb(NО3)2?

2.Какая соль (свинца или меди) сильнее действует: а) на животный белок; б) на растительный белок. Почему?

Контрольные вопросы и задания

1.Какие металлы относятся к тяжёлым?

2.Какую роль играют тяжёлые металлы в живых организмах? Что происходит, если концентрация тяжёлых металлов в организме превышает фоновую?

3.К какому виду факторов относится загрязнение водной среды солями тяжёлых металлов?

4.Назовите источники поступления тяжёлых металлов в окружающую среду.

5.Какой фактор называется лимитирующим?

6.Сформулируйте законы минимума, максимума, толерантности.

7.Что такое «диапазон толерантности»? от каких факторов он зависит?

Лабораторная работа № 16

Экологические факторы

Цели работы: изучить классификацию экологических факторов, выяснить их влияние на живые организмы.

Оборудование и материалы: компьютерный класс; системные требования: Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM;

1 ГБ свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader, Foxit Reader.

133

Ход работы

Выполните предложенные задания и ответьте на вопросы.

1. Что такое «среда обитания»? Назовите основные среды жизни. Оформите в виде таблицы (табл. 16) сравнительные характеристики всех сред жизни.

2.Что называется экологическими факторами? Из приведённого перечня факторов выпишите: а) абиотические; б) биотические; в) антропогенные.

Температура воздуха; плотность популяции; плодородие почвы; строительство автомагистрали; освещённость земной поверхности; хищничество; добыча нефти; рыболовство; сезонная миграция птиц; воздухопроницаемость почвы; высота над уровнем моря; симбиоз; интродукция новых видов растений; солевой состав воды озера; паразитизм; захоронение радиоактивных отходов.

3.Из приведённого списка факторов выпишите: а) климатические; б) эдафогенные; в) орографические; г) химические.

Осадки, газовый состав атмосферы; механический состав почвы; экспозиция склонов; теплопроводность почвы; высота над уровнем моря; длина светового дня; солевой состав воды; атмосферное давление; рельеф местности; плодородие почвы; микроэлементный состав почв; температура воздуха.

4.Из приведённого списка факторов выпишите: а) фитогенные; б) зоогенные; в) микробогенные.

Деятельность азотфиксирующих бактерий; создание особого микроклимата в еловом лесу; строительство плотин на реках бобрами; выработка кислорода и синтез органического вещества зелёными растениями; массовая гибель животных из-за вспышки инфекционного заболевания; подавление жизнедеятельности ряда бактерий из-за вы-

134

деления особых веществ (фитонцидов) в сосновом бору; регуляция численности копытных хищниками; строительство гнёзд птицами; переработка листового опада в простые минеральные соединения микроорганизмами.

5.Почему растения тропиков и субтропиков при выращивании в условиях умеренного климата хорошо растут, но не образуют цветков? Действием какого экологического фактора это объясняется?

6.На небольшой чистой реке с холодной водой создали пруд. Какие обитатели реки будут жить в пруду, а какие – нет? Изменение величины какого экологического фактора произошло при этом?

7.Какое сочетание абиотических факторов сильнее всего влияет на зональное распределение организмов на земном шаре?

1) ветер и морские течения;

2) различный поток солнечной радиации и рельеф;

3) изменение количества солнечной радиации и влажности; 4) разнообразие рельефа в сочетании с потоком солнечной ра-

диации и изменением влажности. Выберите наиболее полный ответ.

8.Из списка межвидовых взаимодействий выпишите: а) трофические; б) топические; в) форические; г) фабрические.

Использование мухоловкой-пеструшкой, поползнем, пищухой дупла дерева в качестве укрытия; поедание лосем листьев деревьев и кустарников; перенос семян репейника на шерсти волка; использование веток дерева для сооружения гнезда сорокой; использование повиликой других растений как источника питательных веществ; обрастание мхом стволов деревьев; перенос грибных спор насекомыми; использование личинками ручейников песчинок, обломков коры деревьев для сооружения жилища.

9.Из списка биотических факторов выпишите: а) хищничество; б) паразитизм; в) мутуализм; г) комменсализм; д) аменсализм.

Создание елями тени, препятствующей росту светолюбивых растений; поедание синицами насекомых; выделение полынью эфирных масел, подавляющих рост других растений; поиск убежища некоторых видов окуневых между щупальцами крупных актиний; охота ястреба на зайца; совместное произрастание бобовых и злаков на почвах, бедных соединениями азота; подкладывание кукушкой своих яиц в гнезда других птиц; обитание микроорганизмов в кишечнике жвачных животных; опыление шмелями клевера; обитание клещей на теле животного.

135