2. Экологический фактор. Классификация экологических факторов, их влияние на живые организмы

Экологический фактор - любой фактор среды, который способен в той или иной мере, прямым или косвенным способом влиять на живые организмы, в период хотя бы одной фазы индивидуального развития.

В самоопределении экологического фактора и кроется системный подход к изучению закономерности функционирования, как организма, так и их совокупности. Так в отсутствие какого-то фактора в определенный период существования организм может тормозить процесс воспроизводства.

Экологические факторы среды, которыми связаны различные живые организмы, делятся на две категории: абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы). Существует определенная условность деления и взаимовлияния абиотических и биотических факторов, так как живые организмы способны привести к изменениям, которые ведут за собой и изменения абиотических факторов (лес, уничтоженный вредителями). Таким образом, современная экологическая наука рассматривает следующие факторы окружающей среды, которые влияют на функционирование, как живых организмов, так и систем в целом.

Абиотические факторы - совокупность климатических, грунтовых (эдофилогичных) а также топографических факторов. Сюда также относят потоки, волны и т.д.

Биотические факторы - совокупность взаимовлияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Биотический компонент можем разделить на автотрофные и гетеротрофные организмы.

В последние десятилетия некоторые ученые выделяют еще одну группу экологических факторов, которые могут и изменяют условия существования и функционирование экосистем - антропогенные факторы. Физиологически, физически, химически, биологически человек не отличается от других живых организмов, поэтому выделение данной группы скорее определяется ролью человека как экологического фактора по отношению к другим живым организмам и среды существования.

Таким образом, к абиотических факторам относятся: климатические, эдафических, орографические, гидрологические, геологические факторы. Рассмотрим эти факторы более детально, а также проанализируем соответствующие реакции организма.

Энергия солнца. Солнце является единственным источником энергии на нашей планете. Солнечный свет, необходим для жизни. Нам известно, что свет является неотъемлемым условием процесса фотосинтеза, но вместе с тем, есть другие аспекты влияния на живые существа. Рассматривая эти аспекты, нужно отметить, что они зависят от интенсивности света, длины волны, цвета и фотопериода. Все эти свойства света зависят от угла падения солнечных лучей на земную поверхность. На экваторе длина светового дня (фотопериод) более менее постоянная (около 12 часов), поэтому в этих широтах она зависит от поры года и изменяется циклически. Понятно, что в таких условиях жизненные циклы живых организмов, протекают в соответствии с конкретной порой года (фотопериода). Эта синхронизация проявляется в разных формах приспособления, таких как спячка, диапауза насекомых, прилет отлет птиц и т.п.

Освещенность земной поверхности, как вытекающая из предыдущего фактора, имеет более концентрированную форму влияния на живой организм. Освещенность земной поверхности выражена в тех системах, где ярусность растительного покрова, топография земной поверхности предопределяет адаптацию живых организмов (теневыносливость и светолюбие). Ярким примером приспособления есть ярусность, когда в зависимости от яркости солнечного излучения организмы, закономерно, занимают определенный ярус в системе.

Итак, организмы можно разделить на светолюбивые и теневыносливые. Знание требований организма к освещенности и энергии солнечного излучения имеет незаурядный практический интерес. Анализ параметров освещенности является основой к внедрению новых сельскохозяйственных культур, сортов.

Температура. Если живой организм по возможности адаптируется к дефициту освещенности и у него возникают определенные приспособления, то к температуре живые организмы более привередливы. Каждый отдельный организм. приспособленный к конкретным температурным условиям может существовать только в определенных границах, соответствующих его метаболизму и структуре. Понижение температуры до точки замерзания в клетке, ведет к физическому разложению самой структуры клетки и ее гибели. При снижении температуры вода увеличивается в объеме и сама приводит к разрушению клетки.

Влажность. Вода необходима для жизни и нередко выступает лимитирующим фактором в наземных экосистемах. Нужно отметить, что вода является единственным растворителем на нашей планете, благодаря воде происходит перемещение веществ из окружающей, неживой природы к живым организмам. На планете Земля вода одновременно находится в трех агрегатных состояниях - редком, твердом и парообразном. В природе существует беспрерывный круговорот воды, так называемый гидрологический цикл

Следует отметить, что на планете Земля существует определенное равновесие между количественными параметрами воды в воздухе, Мировом океане и на суше. Вместе с тем, не вся вода, которая есть на нашей планете, доступна живым организмам. Все живые организмы используют, прежде всего пресную воду, хотя значительное их количество использует воды Мирового океана, как среду существования. Если анализировать процентное соотношение воды, то мы наглядно увидим, почему вопрос пресной воды есть наиболее актуальным на сегодняшний день.

Источниками поступления воды на поверхность суши есть - дождь, снег, град, роса, они в совокупности формируют поверхностные воды. Значительный процент «грунтовой воды", за исключением человека, недоступный живым организмам, для живых организмов остается в распоряжении только незначительное количество пресной воды.

В зависимости от способности удерживать влагу или выдерживать без воды растения разделяют на:

ксерофиты - способны длительное время выдерживать без воды;

мезофиты - со средней выносливостью;

гидрофиты - не могут выдерживать без воды и вода для них есть основным лимитирующим фактором.

Приспособление живых организмов к нехватке или излишку воды обычно разнообразное.

Газовый состав атмосферы и давление. Атмосфера является важной частью экосферы, с которой она связана биогеохимическими циклами, которые включают: газоподобные компоненты. Это, прежде всего, круговорот азота, кислорода, воды. Большое значение имеют также физические свойства атмосферы, воздух создает незначительное сопротивление движению он не в состоянии быть опорой для наземных животных. Но вместе с тем существуют группы животных, которые используют полет как способ передвижения, добывание пищи (класс птиц, типы насекомых, некоторые млекопитающие и.т.д.).

Благодаря энергии солнца в атмосфере проходит постоянная циркуляция воздушных масс. Результатом циркуляции является перераспределение водных паров и различных элементов биосферы, Важной атмосферной переменной является давление, которое уменьшается с высотой. Действие давления имеет относительно небольшое значение для сухопутных организмов, так как во время подъема на высоту 5000 метров над уровнем моря давление составляет 50% от нормы. Высокогорные организмы ощущают недостаток кислорода, и, как следствие, у них повышенное содержимое эритроцитов и гемоглобина в крови. Значение давления как лимитирующего фактора больше проявляется у глубоководных организмов, где, высокое давление рядом с низкой температурой и недостаточностью света является объективностью. При этом у живых организмов, которые населяют глубоководные участки моря, существует целый ряд приспособлений, которые дают им возможность выдерживать повышенное давление. Это, прежде всего, окостенение покрова тела и образование панцирей. Ярким примером таких приспособлений есть рыбы химеры. Адаптация также затрагивают физиологию и функционирование этих существ.

Эдафические (грунтовые) факторы. Эдафические (от греческ. эдафос -грунт, земля) факторы - это грунтовые условия, которые влияют на жизнь и распространение живых организмов. Как известно, живые организмы существуют не только в грунте, а и в местах, где его нет: скалы, дюны, терриконы, карьеры. Поэтому под эдафическим фактором подразумевается значительно более широкий круг условий, чем грунт.

Грунт как субстрат существования растений и объект земледелия интересовал еще античных исследователей. В произведениях Аристотеля и Теофраста грунты разделены на замечательные, добрые, плодородные, приемлемые, изможденные, бедные и бесплодные.

В конце XVIII ст. и в первой половине XIX ст. в Западной Европе возникло две концепции о грунте: аерогеологическая и агрокультурхимическая. Приверженцы первого направления рассматривали грунт как дробленную горную породу, которая образовывается плотных горных пород под влиянием выветривания. Растениям отводилась пассивная роль перехватчиков элементов питания, которые освобождались во время выветривания. Агрокультурхимическое направление связано с работами А. Тесра, Ю.Либиха и др., которые рассматривали грунт лишь как источник питания. Тесром была высказана гипотеза, что растения питаются органическими веществами (так называемая гумусовая теория). Либих рассматривал грунт не как естественное образование, а лишь как массу вне процесса ее возникновения и развития.

Лишь в 1883 г. В.В. Докучаев впервые доказал, что грунт - самостоятельное естественное тело, и его формирование есть сложным процессом взаимодействия пяти естественных факторов почвообразования: климата, рельефа, растительного и животного мира, грунтосоздающих пород и возраста. Он показал, что грунт беспрерывно изменяется во времени и пространстве. Учение о грунте В.В. Докучаева получило завершение в биосферной теории В.И. Вернадского, который предположил, что даже гранитные скалы имеют биологическое происхождение.

Итак, становление грунта происходит благодаря взаимодействию организмов, материнской породы, солнечного излучения и осадков.

Учение В. В. Докучаева заложило основу современной науки о грунте - почвоведении. Согласно Докучаева, существует пять грунтообразующих факторов:

климат;

геологическая основа (материнская порода);

топография (рельеф);

живые существа;

время.

Таким образом, одно из определений грунта звучит следующим образом: Грунт - пласт вещества, который находится сверх горных пород коры Земли.

В состав грунта входит:

минеральная основа (как правило, 50-60% общего состава)

органическое вещество (до 10%)

воздух ( 15-25%)

вода (25*35%)

Минеральная основа - неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания.

Органическое вещество - образовывается при разложении мертвых организмов и их частей.

Воздух - находится в порах грунта и необходим для существования корневой системы растений.

Вода - необходимая всем грунтовым организмам как растворитель веществ, в которых нуждаются растения.