экология_все конспекты

Антропогенные факторы – это совокупность воздействий человека на жизнь организмов.

Абиотические факторы подразделяются на четыре подгруппы:

1.климатические факторы т.е. все факторы, которые формируют климат и способны влиять на жизнь организмов (свет, температура, влажность, атмосферное давление, скорость ветра и т.д.);

2.эдафические, или почвенные, факторы - это свойства почвы, которые оказывают влияние на жизнь организмов. Они в свою очередь разделяются на физические (т.е. механический состав, комковатость, капиллярность, скважность, влагопроницаемость и влагоемкость, плотность, цвет и т.д.) и химические свойства почвы; (к ним относятся кислотность, минеральный состав, содержание гумуса)

3.орографические факторы, или факторы рельефа, - это влияние характера

испецифики рельефа на жизнь организмов (т.е. высота местности над уровнем моря, широта местности по отношению к экватору, крутизна местности - это угол наклона местности к горизонту и экспозиция местности - это положение местности по отношению к сторонам света);

4.физико-химические факторы среды. К ним относятся: газовый состав воздуха, солевой состав воды, шум, вибрация, гравитация, магнитное, электромагнитное и ионизирующее излучения.

Биотические факторы окружающей среды включают совокупность различных влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы:

а) внутривидовые факторы - это влияние особей одного вида на организм (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.);

б) межвидовые факторы - это влияние особей других видов на организм (волка на зайца, сосны на березу и т.д.).

В зависимости от принадлежности к определенному царству биотические факторы подразделяют на четыре основные группы: фитогенные факторы - это влияние растений на организм; зоогенные факторы - это влияние животных на организм; микробогенные факторы - это влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших) на организм; микогенные факторы - это влияние грибов на организм.

В природе популяции разных видов, существующие совместно в пределах биотопа и взаимодействуют между собой. Типы взаимоотношений, при которых численность взаимодействующих популяций остается неизменной, называются

нейтральными. Если же при взаимодействии численность хотя бы в одной популяции повышается, то такие взаимоотношения называются положительными, или симбиотическими. Взаимоотношения, которые приводят к снижению численности хотя бы в одной из популяций, называются отрицательными, или антагонистическими.

Основные типы взаимоотношений:

1.Нейтрализм –это нейтральный тип взаимоотношений, при котором существование популяций двух видов на одной территории не вызывает у них ни положительных, ни отрицательных изменений численности. При нейтрализме виды не связаны непосредственно между собой, но зависят от состояния сообщества в целом (заяц и сосны в лесу, лось и белка).

2.Мутуализм - это положительный, двусторонне выгодный и обязательный для жизни хотя бы одной из популяций тип взаимоотношений. При нарушении данного взаимоотношения жизнь одной или обеих популяций становится невозможной Примером таких взаимоотношений могут служить гриб и водоросль в лишайнике, клубеньковые азот-фиксирующие бактерии и бобовые.

3.Протокооперация — это положительный, двусторонне выгодный, но не обязательный для жизни тип взаимоотношений, когда взаимодействие благоприятно сказывается на жизнедеятельности обеих популяций, но каждая из них может существовать отдельно (рак-отшельник и актиния).

4.Комменсализм - это положительный, односторонне выгодный и безразличный для другой популяции тип взаимоотношений. Если взаимоотношения возникают на базе пищи, то такая форма комменсализма называется нахлебничество (например, львы и гиены, белый медведь и песцы). Если же популяции взаимодействуют на основе местообитания, то это проявление комменсализма называется квартирантство. Оно бывает наружным, когда особи одной популяции поселяются на теле особей другой популяции или…в их местообитании (например, рыба-прилипала и акула, беспозвоночные в гнездах птиц), или внутренним, когда особи одной популяции поселяются внутри тела особей другой популяции (мальки рыб и голотурия или морской огурец).

5.Паразитизм - это отрицательный тип взаимоотношений, когда одна популяция (паразит) существует за счет другой популяции (т.е. хозяина) при поселении внутри или на поверхности тела организма. Паразит ослабляет хозяина, но не уничтожает его, иначе погибнет и сам. И он всегда меньше хозяина. Такой тип отношений распространен среди мелких организмов - вирусов, бактерий, грибов, червей и др.

6.Хищничество - это отрицательный тип взаимоотношений, когда один вид (хищник) живет за счет другого (жертва) в результате его умерщвления и поедания. Хищник, как правило, крупнее жертвы.

Паразитизм и хищничество играют большую роль в регуляции численности популяций в природе, поэтому они давно являются объектом особого интереса экологов.

7.Аменсализм - это отрицательный, односторонне невыгодный для одной популяции и безразличный для другой популяции тип взаимоотношений, когда одна популяция угнетает другую, а сама при этом не изменяет свою численность (например, светолюбивые растения под елями, плесневые грибы и бактерии).

8.Конкуренция за ресурс - это отрицательный, двусторонне невыгодный тип взаимоотношений, который возникает между видами, использующими одинаковые ресурсы при их недостатке. В этом случае численность обеих популяций снижается вследствие гибели особей из-за недостатка этого ресурса.

Рассмотрим факторы, обусловленные влиянием человека на организмы. Антропогенные факторы – в зависимости от характера воздействий делятся на две группы:

1.факторы прямого влияния – т.е. непосредственное воздействие человека на организм (например, скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы и т.д.);

2.факторы косвенного влияния - это влияние человека фактом своего существования

В зависимости от последствий воздействия обе эти группы антропогенных факторов в свою очередь еще подразделяются на положительные факторы (посадка и подкормка растений, разведение и охрана животных, охрана окружающей среды и т.д.), которые улучшают жизнь организмов или увеличивают их численность, и отрицательные факторы (вырубка деревьев, загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, прокладка дорог и других коммуникаций), которые ухудшают жизнь организмов или снижают их численность.

1.Николайкин, Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экология.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2004.- 624с.

2.Крепша Н.В. Экология. Общая, социальная, прикладная: учебное пособие /Н.В. Крепша. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 149 с.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Связи организма со средой проявляются в действии на него экологических факторов: абиотических, биотических и антропогенных. При действии этих факторов в комплексе можно выделить общие закономерности их воздействия на организм.

В1910 г. Виктор. Шелфорд сформулировал закон толерантности организмов. Толерантность или пластичность – это способность организмов выдерживать изменения экологических факторов. Степень благополучия популяции (или вида) в зависимости от интенсивности воздействия на нее экологического фактора представляют в виде так называемой кривой толерантности.

Кривая толерантности имеет форму колокола с максимумом, соответствующим оптимальному значению данного фактора. Каждый вид живых существ адаптирован к определенным значениям абиотических факторов и имеет свой диапазон выносливости. Так, для растений существуют установленные оптимальные пределы температуры, влажности, кислотности, содержания минеральных веществ в почве и т. д.

Всоответствии с этим правилом для организма имеется диапазон наиболее благоприятного значения какого-либо из абиотических факторов. В этом диапазоне организмы наиболее активны и развиваются наилучшим образом. Для данного фактора это зона оптимума. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения, где особи вида жизнеспособны, хотя развиваются и живут значительно хуже, чем в зоне оптимума. Например, когда температура воздуха приближается

кпредельным значениям зоны угнетения, организм испытывает либо холод, либо жару и его жизненная активность в этих условиях падает.

Условия, в которых организм чувствует себя относительно благополучно, называются зоной устойчивости (или толерантности). Зона устойчивости переходит в критические точки (т.е. точки стресса), за которыми существование организма невозможно. Урожай может погибнуть при засушливом или дождливом лете. При засушливом лете, т. е. недостатке влаги, ассимиляция растениями элементов минерального питания затруднена, а избыток влаги ведет к затруднению дыхания корней растений и возникновению анаэробных процессов, закислению почвы и т. д.

Закон толерантности позволяет понять способы выживания новых видов организмов в тех условиях, которые для предковых форм были неблагоприят-

ными. Характер воздействия экологических факторов проще проследить у растений. Экспериментально доказано, что растения реагируют на изменение магнитного поля, на музыкальные звуки. Растения «любят» классические произведения, тянутся к источнику мелодичных звуков и под их влиянием быстрее растут, богаче плодоносят. Например, ростки пшеницы, выращенной под звуки классической музыки, содержали в 20 раз больше витамина А, чем в обычных условиях.

Величина толерантности, как было отмечено выше, для различных организмов неодинакова. Для одних организмов абиотические факторы среды не имеют значения. Они могут жить в любых условиях. Такие организмы относятся к группе эврибионтов. Например, волк, бурый медведь, тростник. Высокой толерантностью обладают тараканы, голуби, черепахи и многие другие организмы.

Другие организмы более привередливы, т.е. обладают более узким диапазоном адаптации к факторам среды. Их называют стенобионты. Это, например, глубоководные рыбы, живущие только в соленой чистой воде, орхидные растения и многие другие.

Низкая толерантность характерна для форели, т. к. она не в состоянии выносить больших колебаний температур. Если вырубят все деревья по берегам горного потока, то температура воды может подняться на несколько градусов, в результате форель погибнет, а, например, окунь выживет.

Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий жизни.

Признаки, способствующие выживанию организма, постепенно усиливаются под действием естественного отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим условиям. Приспособление может происходить на уровне клетки, тканей и даже целого организма, затрагивая форму, размеры, соотношение органов и т. п. Организмы в процессе эволюции и естественного отбора вырабатывают наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменившихся экологических условиях, т. е. происходит их адаптация.

Адаптации можно разделить на три основных типа: морфологические, физиологические и этологические.

Морфологические адаптации – это изменения в строении организма (например, видоизменение листа в колючку у кактусов для снижения потерь воды или яркая окраска цветков для привлечения опылителей). Обычно морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм.

Физиологические адаптации – это изменения в физиологии организма (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира или наличие специальных ферментов у целлюлозоразрушающих бактерий).

Этологические (т.е. поведенческие) адаптации – это изменения в поведе-

нии (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период или брачные игры у птиц и млекопитающих в период размножения).

Всовокупности условий существования всегда можно выделить фактор, который сильнее других влияет на состояние организма или популяции. Дефицит какого-нибудь важного ресурса (воды, света, тепла или пищи) ограничивает жизнедеятельность организмов даже тогда, когда все остальные условия оптимальны.

Факторы, сдерживающие развитие организмов или растений как из-за их избытка, так и из-за недостатка (по отношению к оптимальным требованиям), называются лимитирующими, а соответствующее правило получило название закон минимума. Смысл закона очевиден: все хорошо в меру.

В1840 г. Юстус Либих установил, что урожаи культур часто ограничиваются не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, а теми, которых требуется мало. Либих доказал, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Закон минимума Либиха гласит: рост растения зависит от того элемента, который присутствует в минимальных количествах.

Вокружающей организм среде в изобилии присутствуют двуокись углерода и вода, – они не являются факторами, ограничивающими рост растений. А вот цинка, например, в почве на территории Сибири мало, селена совсем нет. Мы знаем, что потребность растения в цинке очень мала, но рост будет успешен до тех пор, пока не будет израсходован весь его запас, поэтому его наличие является ограничивающим, или лимитирующим, фактором. Лимитирующим может быть любой экологический фактор (например, количество мест, пригодных для гнездования).

Наиболее важными факторами на суше являются свет, температура, вода. Они чаще действуют согласованно. Закон минимума учитывают в мероприятиях по охране окружающей среды от загрязнения. Превышение нормы вредных примесей в воздухе, воде – серьезная угроза здоровью людей. Пренебрежение этим законом ведет к двойным потерям – экономическим и экологическим. Например,

если для роста растений не будет хватать только фосфора, а человек, не разобравшись, будет вносить комплексные удобрения (азот и калий), то это не даст прибавки урожая, а только увеличит количество нитратов в плодах.

Работы Либиха послужили основой для поддержания и воспроизводства плодородия почвы. Для этого необходимо возвращать в почву взятые растениями элементы питания. Этот закон применим и к растениям, и к животным, и к человеку.

Учение о лимитирующих факторах облегчает изучение сложных ситуаций во взаимоотношениях организмов и среды обитания. При этом следует понимать, что не все факторы среды имеют одинаковое экологическое значение. Так, молекулярный кислород, являясь фактором физиологической необходимости для всех животных, с экологической точки зрения становится лимитирующим лишь в определенных местах обитания. Если в водоеме гибнет рыба (особенно в жаркое время), то в первую очередь должна быть измерена концентрация кислорода в воде: она резко падает с возрастанием температуры. В случае же гибели птиц следует искать другую причину, так как содержание кислорода в воздухе относительно постоянно и достаточное с точки зрения требований наземных организмов.

Любой живой организм эволюционно приспособлен к определенным условиям среды, т.е. к изменяющимся абиотическим и биотическим факторам. Изменения величин этих факторов для каждого организма допустимы только в определенных пределах, при которых сохраняется нормальное функционирование организма, т.е. его жизнеспособность. Чем большие пределы изменения параметров среды нормально выдерживает конкретный организм, тем выше устойчивость этого организма к изменению факторов состояния среды. Требования определенного вида к разным экологическим факторам определяют ареал вида и место его в экосистеме, т.е. занимаемую им экологическую нишу.

Экологическая ниша – совокупность условий жизни в экосистеме, предъявляемых видом к множеству экологических факторов среды с точки зрения его нормального функционирования в экосистеме. Следовательно, понятие экологической ниши прежде всего включает в себя роль, или функцию, которую выполняет данный вид в сообществе. Каждый вид занимает свое, только ему присущее место в экосистеме, которое обусловлено его потребностью в пище и связано с функцией воспроизводства вида.

Для любой популяции организмов прежде всего необходимо подходящее местообитание, которое по своим абиотическим факторам (например, температуре, характеру почвы и т.п.) и биотическим факторам (пищевым ресурсам, характеру растительности и т.п.) соответствовало бы ее потребностям. Но местообитание вида не следует путать с экологической нишей, т.е. функциональной ролью вида в данной экосистеме.

1.Николайкин, Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экология.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2004.- 624с.

2.Акимова, Т.А. Экология. Человек — Экономика — Биота — Среда: учебник для студентов вузов / Т.А. Акимова, В.В. Хаскин. — 3-е изд., перераб. и доп. - М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2017. - 495 с. — (Серия «Золотой фонд российских учебников»). - ISBN 978-5-238-01204-9. - Текст : электронный. - URL: https://new.znanium.com/catalog/product/1028848

БИОГЕОЦЕНОЗЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Биогеоценоз. Это наименьшая структурная единица биосферы, представляющая собой внутренне однородную, ограниченную в пространстве, природную систему взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической среды. Этот термин был введен в 1942 г. известным русским ученым – биологом Сукачевым В.Н. (1880 – 1967). Биогеоценоз состоит из двух сложных компонентов разной природы: биоценоза и биотопа.

Термин биоценоз был введен немецким биологом Карлом Мёбиусом в 1877 и означает совокупность живых организмов (животных, растений и микроорганизмов), существующих на относительно однородном, по условиям жизни, участке среды обитания. Биоценоз представляет собой сложную совокупность, состоящую из ряда компонентов живой природы, которые обуславливают существование друг друга. Он состоит из фитоценоза – т.е. сообщества растительных организмов; зооценоза – сообщества животных организмов, и микробоценоза – т.е. сообщества микроорганизмов (бактерий, грибковых и др.), живущих в почве, в воздушной и водной средах.

Биотопом (или экотопом) называется относительно однородный по абиотическим факторам среды участок суши или водоёма, который занимает определённый биоценоз. Биотоп представляет собой совокупность двух взаимодействующих между собой компонентов неживой природы: атмосферы, которая содержит атмосферную влагу и биогенные газы и характеризуется такими климатическими факторами, как температура, влажность, давление, солнечная радиация, осадки и т.д.; и почвенного покрова с подпочвенными слоями материковой породы и поч- венно-грунтовыми водами.

Общая характеристика биогеоценоза. Все перечисленные компоненты любого биогеоценоза тесно связаны между собой единством и однородностью территории, круговоротом биогенных химических элементов, сезонными изменениями климатических условий, численностью и взаимной приспособленностью многообразных видовых популяций автотрофных и гетеротрофных организмов.

Следовательно, биогеоценоз – это совокупность разных видов живых организмов, сосуществующих в пределах пространственно-ограниченного и однородного по своим абиотическим свойствам участка территории (т.е. биотопа), которые взаимодействуют как друг с другом, так и с биотопом. Можно говорить о биогеоценозе березовой рощи, луга и т.п., но нельзя называть биогеоценозом сообщество бактерий в капле росы на травинке. Каждый природный биогеоценоз

представляет собой сложную саморегулирующуюся систему, сформировавшуюся

врезультате многих тысяч и миллионов лет эволюции и обладающую способностью трансформировать вещество и энергию в соответствии со своей структурой и динамикой. Путем самоорганизации такая система способна противостоять как изменениям окружающей среды, так и резким изменениям в численности тех или иных организмов, входящих в состав биоценоза. Основу биогеоценоза составляют зеленые растения, которые, как известно, являются производителями органического вещества. Так как в биогеоценозе обязательно присутствуют растительноядные организмы, потребляющие органическое вещество, то нетрудно догадаться, почему растения являются главным звеном в биогеоценозе: ясно, что если растения исчезнут, то жизнь в биогеоценозе практически прекратится.

Экосистема. Понятие экосистемы является одним из основных понятий в современной экологии. Термин «экосистема» был введен в употребление Артуром Тенсли в 1935 г. Экологической системой или экосистемой называется совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, которые находятся в закономерной взаимосвязи друг с другом, обусловленной обменом веществ и распределением потока энергии. Следовательно,

вбиологическом смысле под экосистемой понимается любая система, включающая в свой состав сообщества живых существ и среду их обитания, объединенные

вединое функциональное целое.

Каждая экосистема характеризуется совокупностью свойств и структурой. С точки зрения изучения проблем устойчивого функционирования экосистем интерес представляют такие основные свойства, как способность к образованию живого вещества из компонентов неживой природы, способность осуществлять круговорот веществ в экосистеме, видовое разнообразие, способность поддерживать ее нормальное функционирование в условиях изменяющейся среды обитания и др. Важнейшей с точки зрения организации экосистем является их видовая структура.

Экосистема – сложный объект, при изучении которого используют методы системного анализа. Классификация таких сложных систем должна проводиться по различным основаниям, или признакам деления на классы. По пространственному масштабу выделяются экосистемы различного ранга: микроэкосистемы, мезоэкосистемы, макроэкосистемы и глобальная экосистема.

Наименьший ранг имеют микроэкосистемы, примерами которых могут служить маленький водоем, труп животного с населяющими его организмами или ствол упавшего дерева в стадии биологического разложения, домашний аквариум