Модуль 2. Факторы среды и их значение в жизни живых организмов

1. Единство организма и условий существования как основной принцип экологии. Понятие о среде обитания, условиях существования, адаптациях. Различные подходы к классификации факторов среды (факторов воздействия): физико-химические (абиотические), биотические (и как важная составляющая - антропогенные факторы); факторы, зависящие и не зависящие от плотности; периодические и непериодические факторы (классификация Мончадского) (см. Дажо).

2. Пути воздействия факторов на организм. Способы действия факторов: прямое и косвенное, раздельное и совокупное. Ведущие и фоновые факторы. Значение дозировки факторов: правило экологического оптимума; относительность оптимума и пессимума. Экологическая пластичность (валентность) вида; понятие об эври- и стенобионтности, их относительность. Понятие лимитирующего фактора, закон минимума, закон толерантности. Сигнальное действие факторов. Изменения экологических требований к среде обитания в связи с возрастом, полом, групповым существованием, временем года.

3. Абиотические факторы:

3.1 Климатические (атмосферные) факторы. Их ведущее значение в жизни животных; прямое и косвенное воздействие. Источники наших знаний о климате. Климат и погода. Теория климата, обратные связи, устойчивость и изменения климата и его роль в эволюции жизни на земле. Макроклимат (региональный климат), мезоклимат (местный климат, экоклимат Уварова), микроклимат.

3.1.1 Лучистая энергия и свет. Спектральный состав лучистой энергии (5 типов:). Параметры экологического воздействия. Солнечная постоянная. Прохождение солнечного света через атмосферу; количественное и качественное изменение лучистого спектра; прямая, рассеянная и суммарная радиации. Действие разных участков спектра на живые организмы: тепловое действие света, фотохимическое действие, ФР, ФАР, связь продуцентов и консументов, типы животных по отношению к свету, фотопериодизм, фототропизм и фототаксис, зрение, биолюминесценция, роль света в питании, размножении, суточной и сезонной ритмике, распределении, распространении и навигации животных. Световой режим различных местообитаний. Влияние радиации и света на температуру и обмен веществ животных. Использование светового фактора для направленного изменения плодовитости, развития и роста домашних животных и разводимых пушных зверей.

3.1.2 Температура среды и теплообмен животных. Температура как абиотический и биотический ф-р. Прямое и косвенное влияние температуры, изменение чувствительности на разных фазах развития. Верхние и нижние температурные пределы жизни. Экологические группы: эври- и стенотермные животные. Криофилы, термофилы. Прямая и косвенная зависимости животных от температуры среды. Способы действия температуры на организм, изменчивость (колебания) температур. Биокинетические температуры, температурный оптимум; его изменения под влиянием внешних и внутренних факторов, закон Вант-Гоффа. Основные источники энергии – внешний и внутренний. Пойкилотермия (эктотермные животные). Порог развития = биологический нуль, эффективные температуры, их сумма, действие прямой солнечной радиации, временная гомойтермия, график состояния животного в зависимости от изменения тем-ры (кривая Бахметьева). Гомойтермия (эндотермные животные). Гетеротермия. Развитие способности к терморегуляции в филогенезе и онтогенезе. Температурные адаптации: биохимическая, физическая и экологическая или этологическая терморегуляции. Климатические правила Бергмана, Аллена, Глогера и др. и их критическая оценка. Влияние температуры на движение, поведение, размножение, развитие, формообразование. Основные пути приспособлений живых организмов к воздействию неблагоприятных температурных условий. Совместная роль с другими экологическими факторами. Повторное воздействие фактора, его длительность. Роль температуры среды как сигнального фактора в жизни животных. Приспособления к низким и высоким температурам: спячка, длительный сон, анабиоз.

3.1.3 Влажность среды, осадки и водный обмен животных (Вода как фактор существования наземных животных). Значение воды в жизни животных. Вода как экологический фактор (климатический, эдафический). Влажность воздуха и осадки - источник получения влаги растениями и животными. Абсолютная и относительная влажность воздуха. Испаряемость, дефицит насыщения воздуха. Виды атмосферных осадков. Характер поступления воды. Влажность среды и границы жизни. Водный баланс наземных животных. Гигрофилы, ксерофилы, мезофилы. Способы регуляции водного баланса: поведенческие, морфологические, физиологические. Совокупное действие влажности и температуры. Влияние влажности на интенсивность обмена веществ и терморегуляцию. Приспособления животных к различным условиям влажности. Значение влажности пищи. Влияние режима влажности на распределение; питание, размножение, численность животных. Летние засухи и их влияние на существование животных. Явления летней спячки (эстивация) и диапаузы. Последствия летней спячки и диапаузы. Последствия сильных ливней, затяжных дождей, града, засухи.

3.1.4 Снежный покров. Снег как вид осадков, его специфичность. Климатическое зимоведение. Типы снега и его характеристика. Резкие изменения условий обитания животных под влиянием образования снежного покрова в тундре, лесах, степях, пустынях, горах и его изменения на протяжении зимы. Экологическая классификация животных по степени приспособленности к нивальному фактору. Защитная роль снежного покрова; температурный и кислородный режим под снегом. Влияние снежного покрова передвижение животных и условия добывания пищи. Морфологические приспособления к обитанию в условиях снежного покрова. Снежный покров как фактор зимнего распределения животных. Миграции, вызываемые особенностями режима снежности. Воздействие характера снежного покрова на численность и динамику популяций животных; значение глубокоснежья, малоснежья, гололеда, наста. Сезонные симбиотические связи. Снежный покров и географическое распространение животных. Вечная мерзлота, ледовый покров. Временный (сезонный) и постоянный ледовый покров. Обитаемость и условия жизни на ледовом покрове.

3.1.5 Воздух (атмосферное давление, газовый состав, движение воздуха и атмосферное электричество). Изменение атмосферного давления и газового состава воздуха с высотой и в различных местообитаниях, экологическое значение давления и газового состава атмосферы. Источники различных газов, входящих в состав воздуха. Газообмен у наземных животных. Морфо-физиологические приспособления к обитанию в условиях пониженного давления и недостатка кислорода. Сигнальное значение изменений атмосферного давления. Экологическая роль атмосферного электричества.

Значение ветра и слабых движений воздуха в жизни животных; влияние на тепловой и водный обмен, передвижение, расселение, распределение гнезд и убежищ, суточный ритм активности. Анемохория. Испаряющая сила воздуха и ее экологическое значение.

3.1.6 Сезонные изменения климатических условий и фенология. Циклические изменения климатических условий по сезонам. Основные понятия фенологии: фенодата, фенологический ряд, календарь природы, феноаномалии. Зависимость сезонных явлений от климатических условий. Фенологические времена года. Сопряженность фенологических явлений. Значение фенологии для экологии животных. Практическое значение фенологии.

3.2 Орографические (геоморфологические) факторы. Основные формы рельефа и его значение в жизни животных. Явление вертикальной поясности в горах. Влияние рельефа на расширение жизненных возможностей животных в равнинных и горных местностях. Значение экспозиции и крутизны склонов. Приспособительные особенности горных животных. Экологическое значение мезо- и микрорельефа. Принцип смены стаций или местообитания наземных организмов (Г.Я. Бей-Биенко, 1961), принцип смены ярусов (М.С. Гиляров, 1970). Роль животных в формировании и развитии микрорельефа.

3.3 Почвенно-грунтовые (эдафические) условия. Почвы и грунт как субстрат передвижения наземных животных. Морфологические приспособления к передвижению по различным субстратам. Роль характера субстрата как экологического фона обитания животных; его влияние на окраску животных. Местное засоление, образование солонцов, их типы и значение в минеральном питании животных. Косвенное влияние почв через растительность.

3.4 Другие физические факторы. Огонь. Шум. Магнитное поле Земли. Ионизирующие излучения (альфа-, бета-, гамма-, рентгеновское излучения; естественное, фоновое излучения, техногенно-усиленный радиационный фон) .