Документ. Экологические факторы и их классификация
 Скачать 29.27 Kb.
|
|
Экологические факторы и их классификация. Экологические факторы – это отдельные элементы среды обитания, которые воздействуют на организмы. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. По природе экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – компоненты неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на организм. Их делят на следующие группы: – климатические факторы (свет, температура, влажность, ветер, атмосферное давление и др.); – геологические факторы (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.); – орографические факторы, или факторы рельефа (высота местности над уровнем моря, крутизна местности – угол наклона местности к горизонту, экспозиция местности – положение местности по отношению к сторонам света и др.); – эдафические, или почвенно-грунтовые, факторы (гранулометрический состав, химический состав, плотность, структура, рН и др.); – гидрологические факторы (течение, соленость, давление и др.). Иначе абиотические факторы делят на физические и химические. Биотические факторы – воздействие на организм других живых организмов. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы: – внутривидовые, или гомотипические, факторы – это влияние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.); – межвидовые, или гетеротипические, факторы – это влияние на организм особей других видов (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 на организм; – зоогенные факторы – влияние животных; – микогенные факторы – влияние грибов; – микробогенные факторы – влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших). Антропогенные факторы – деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и др.). В зависимости от характера воздействий антропогенные факторы делят на две группы: – факторы прямого влияния – это непосредственное (прямое) воздействие человека на организм (скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы и т. Д.); – факторы косвенного влияния – это опосредованное (косвенное) воздействие на организм (загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, беспокойство и т.д.). Экологическое значение основных факторов абиотических факторов: освещенности, температуры, влажности и др. Свет: Для растений солнечный свет необходим, прежде всего, как источник энергии для фотосинтеза. По отношению к условиям освещенности растения делят на следующие экологические группы. Гелиофиты (светолюбивые) – растения, обитающие в условиях хорошего освещения. Сциофиты (тенелюбивые) – растения, плохо переносящие прямые солнечные лучи. Факультативные гелиофиты (теневыносливые) – растения, способные обитать как в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения. Для животных свет – это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни. Температура: В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных. Пойкилотермные организмы – организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные. Гомойотермные организмы – организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие. Вода: Наиболее важные функции и свойства воды следующие: Вода как растворитель является лучшим из известных растворителей. Многие химические реакции в клетке протекают только в водной среде. Вода как реагент участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза. Вода как термостабилизатор и терморегулятор. Транспортная функция воды осуществляется при передвижении по организму вместе с водой растворенных в ней веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов из организма. Структурная функция состоит в том, что цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды. По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа). Среди растений различают: Гигрофиты – растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. Ксерофиты – растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. Мезофиты – растения умеренно увлажненных местообитаний; промежуточная группа между гигрофитами и ксерофитами. Эдафические (почвенно-грунтовые) экологические факторы. Важнейшими экологическими факторами, характеризующими почву как среду обитания, являются кислотность, содержание питательных элементов, содержание органических веществ, структура, плотность, засоленность, гранулометрический состав и др. Среди растений выделяют такие группы как галофиты (растений засоленных почв), нейтрофилы (растения, предпочитающие почвы, богатые азотом), литофиты, или петрофиты (растения каменистых почв), псаммофиты (растения песков). По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы. Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве, весь цикл развития которых протекает в почвенной среде. Геофилы – животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища. Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других. Сочетание с разными факторами оказывает заметное влияние на проявление оптимума в свойствах организма и на пределах их существования. Действие одного фактора не заменяется действием другого. Однако при комплексном воздействии среды часто имеет место «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, действуя изменениями температуры, можно приостановить фотосинтез у растений или активность у животных и тем самым создать эффект диапаузы, как при коротком дне, а удлинив активный период, создать эффект длинного дня. И в то же время это не замещение одного фактора другим, а проявление количественных показателей экологических факторов. Это явление широко используется в практике растениеводства. Итак, организмы в природе зависят от: Интенсивности факторов внешней cреды; Диапазона толерантности самих организмов по отношению к этим факторам. Биотические факторы: Биотические факторы – воздействие на организм других живых организмов. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы: – внутривидовые, или гомотипические, факторы – это влияние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну и т.д.); – межвидовые, или гетеротипические, факторы – это влияние на организм особей других видов (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 на организм; – зоогенные факторы – влияние животных; – микогенные факторы – влияние грибов; – микробогенные факторы – влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших). Популяция: термины, определения Популя́ция (от лат. Populatio — население) — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп. Этот термин используется в различных разделах биологии, экологии, демографии, медицине и психометрике. В экологии и эволюционной теории: Популяция — совокупность особей одного вида, обладающая общим генофондом, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, посредством панмиксии в идеальном случае, так и бесполому), относительно обособленная (географически или репродуктивно) от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. В медицинских исследованиях: Популяция — совокупность индивидуумов, из которой отбирается выборка и на которую могут быть распространены результаты, полученные для этой выборки. Популяция может представлять собой все население (обычно таковы популяции в эпидемиологических исследованиях причин заболеваний) или же состоять из пациентов, госпитализированных в определённую клинику, или из пациентов с определённым заболеванием (что чаще имеет место в клинических исследованиях). Таким образом, можно говорить об общей популяции или популяции пациентов с конкретным заболеванием. Эпидемиологическое определение популяции отличается от биологического. Основные свойства популяции. Самовоспроизводство. Популяции способны неограниченно долго поддерживать свое существование в данном местообитании и быть устойчивыми группировками особей данного вида во времени и пространстве. К стайке рыб или воробьев не применим термин «популяция», поскольку они могут легко распадаться под влиянием внешних факторов или смешиваться с другими и не способны устойчиво воспроизводить сами себя. Крупные группы, обладают основными свойствами вида и представлены всеми категориями слагающих его особей, например, все особи окуня в озере или все сосны в лесном массиве. Наследственность обеспечивает взаимосвязь поколений в популяции. Изменчивость. Комплекс условий в различных местообитаниях не одинаков. Под влиянием разных условий в отдельных популяциях могут возникать и накапливаться свойства, отличающие их друг от друга, что проявляется в небольших отклонениях строения организмов, принадлежащих к разным популяциям, их физиологических показателях и других характеристиках. Таким образом, популяции, как и отдельные организмы, обладают изменчивостью. Изменчивость, важнейший фактор эволюции. Популяционная изменчивость повышает внутреннее разнообразие вида, что, повышает устойчивость вида к локальным (местным) изменениям условий жизни, позволяет ему проникать и закрепляться в новых для себя условиях и районах. Из чего следует, что существование в форме популяций обогащает вид, обеспечивает его целостность и саморегуляцию основных видовых свойств. Именно благодаря функционированию популяций создаются условия, способствующие поддержанию жизни. Структура популяции и типы. Любой популяции присуща определенная организация. Распределение особей по территории, соотношение групп особей по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают соответствующую структуру популяции: пространственную, половую, возрастную и т.д. Структура формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств видов, а с другой — под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Поэтому важно подчеркнуть откровенно приспособительный характер структуры популяции. Возрастная и половая структуры популяции. Возрастная структура популяции, т.е. соотношение в ней разных возрастных групп, определяется особенностями жизненного цикла вида и внешними условиями. В любой популяции можно условно выделить три экологические группы: предрепродуктивную, репродуктивную, пострепродук-тивную. К предрепродуктивной относится группа особей, возраст которых не достиг способности к воспроизведению; репродуктивная — группа, способная воспроизводить новые особи; наконец, пострепродуктивная — особи, которые по ряду причин утратили способность участвовать в воспроизведении новых поколений. Взаимодействие популяций., 11.межвидовые связи
Механизмы регуляции численности популяции Рост численности популяций любого вида в природе никогда не бывает бесконечным, потому что ресурсы, за счет которых существуют виды (пища, убежища, подходящие места для размножения), на любой территории имеют пределы. Эти пределы ресурсов определяют емкость среды для конкретных популяций. Когда под воздействием факторов окружающей среды происходит отклонение от оптимальных показателей численности (среднего уровня), говорят о процессе модификации численности. Возвращение к среднему уровню численности называется регуляцией. При этом воздействие на организмы экологических факторов, которые позволяют регулировать численность популяции, зависит от ее плотности. Под воздействием таких факторов происходит регуляция численности. К ним относятся биотические взаимоотношения и факторы-ресурсы абиотической среды. Например: внутривидовая, межвидовая, перестройка генетической структуры популяции, сложные поведенческие и физиологические механизмы (эффект гоуппы и эффект массы) Понятие «сообщество». Биоценоз. Сообществом (биоценозом) называется совокупность видов растений и животных, длительное время сосуществующих в определённом пространстве и представляющих собой определённое экологическое единство. Трофические связи. Продуценты, консументы, редуценты. Трофическая цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов,при которых происходит перенос вещества и энергии путём поедания одних особей другими. Существуют два основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные. В пастбищной цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные, консументы 1-го порядка, потом консументы 2-го порядка, консументы 3-го порядка. В детритных трофических цепях (цепи разложения) бо́льшая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. Продуце́нты — организмы, способные производить органические вещества из неорганических Консуме́нты — гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества Редуце́нты, или деструкторы — организмы (в основном бактерии и грибы), разрушающие отмершие останки живых существ, превращая их в неорганические и простейшие органические соединения. Являются гетеротрофами. Понятие «экосистема». Энергетика экосистем. Экосисте́ма — основная природная единица на поверхности Земли, совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему. Пищевые взаимоотношения организмов в биоценозе объединяют их в единый комплекс и создают прочные цепи питания, состоящие из трёх основных звеньев. Первое звено образуют продуценты (производители) – зелёные растения, создающие первичную биологическую продукцию, в которой аккумулируется солнечная энергия. Второе звено представлено консументами (потребители) – организмы, питающиеся растениями и животными. Третье звено – редуценты (деструкторы) – организмы, разрушающие органические вещества останков растений и животных до простых неорганических соединений (грибы, микроорганизмы). Все звенья цепи питания взаимосвязаны и взаимозависимы. Между ними от первого и до последнего происходит передача вещества и энергии, причём от звена к звену происходит потеря последней. Развитие экосистем во времени. Сукце́ссия (от лат. Succesio — преемственность, наследование) — последовательная закономерная смена одного биологического сообщества (фитоценоза, микробного сообщества и т. Д.) другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Структура и зональность биосферы. Большие достижения в естественных науках совершил В.И. Вернадский. У него есть множество работ, и он стал основателем биогеохимии – нового научного направления. В его основе лежит учение о биосфере, которое основывается на роли живого вещества в геологических процессах.Ученый Вернадский считал, что биосфера – это организованная сфера планеты, которая находится в контакте с жизнью. Он первый создал целостное учение и раскрыл понятие «биосферы». Работа российского ученого началась в 1919 году, а уже в 1926 гений презентовал миру свою книгу «Биосфера». Согласно Вернадскому биосфера – это пространство, область, место, которое состоит из живых организмов и среды их обитания. Кроме того, ученый считал биосферу производным. Он утверждал, что она является планетарным явлением, имеющим космический характер. Особенностью данного пространства является «живое вещество», которое населяет пространство, а также придает уникальный облик нашей планете. Под живым веществом ученый понимал все живые организмы планеты Земля. Вернадский считал, что на границы и развитие биосферы влияют различные факторы: Живое вещество; Кислород; Углекислый газ; Вода в жидком состоянии. Роль организмов в создании и поддерживании биосферы. Основное внимание в учении о биосфере В. И. Вернадский уделял роли живого вещества. Учёный писал: «Живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, её определяющей». Благодаря способности к росту, размножению и расселению, в результате обмена веществ и преобразования энергии живые организмы способствуют миграции химических элементов в биосфере. В. И. Вернадский сравнивал массовые миграции животных, например стаи саранчи, по масштабам переноса химических элементов с перемещением целого горного массива.Около 2 млрд лет назад благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов в атмосфере Земли началось накопление свободного кислорода, затем сформировался озоновый экран, защищающий всё живое от космической и солнечной радиации. На протяжении всей биологической истории Земли деятельность организмов определяла состав атмосферы (фотосинтез, дыхание), состав и структуру почв (деятельность редуцентов), содержание различных веществ в водной среде.Особую роль в биосфере играют микроорганизмы. Не будь их, круговорот веществ и энергии не смог бы осуществляться и поверхность планеты была бы покрыта толстым слоем растительных остатков и трупов животных. Лишайники, грибы и бактерии активно участвуют в разрушении горных пород. Их работу поддерживают растения, чьи корневые системы прорастают в мельчайшие трещины. Завершают этот процесс вода и ветер. Ноосфера Ноосфе́ра — сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития (эта сфера обозначается также терминами «антропосфера» Ноосфера — предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы. Парниковый эффект. Проблема изменения климата Парнико́вый — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Измене́ние кли́мата — колебания климата Земли в целом или отдельных её регионов с течением времени, выражающиеся в статистически достоверных отклонениях параметров погоды от многолетних значений за период времени от десятилетий до миллионов лет. Климатические изменения оказывают значимое влияние на биоту и экосистемы. Среди таких климатогенных эффектов можно выделить: сдвиги ареалов животных и смещение границ лесной растительности в меридиональном направлении и по высоте в горах, а также изменение площади зон вечной мерзлоты Кислотные дожди. Кисло́тный дождь — все виды метеорологических осадков — снег, дождь, град, туман, дождь со снегом, — при которых наблюдается понижение водородного показателя дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами, обычно оксидами серы и оксидами азота. Истощение озонового слоя. Озоновой дырой называют падение концентрации озона на конкретном участке атмосферы. Впервые это явление заметили британские учёные Джон Шанклин, Джо Фармен и Брайан Гардинер. В своей статье известному научному журналу Nature они описали свои наблюдения, суть которых заключалась в том, что каждый год (как правило, в августе) над Арктикой появляются многочисленные озоновые дыры общей площадью более двух миллионов квадратных километров. Продолжительность их существования в среднем — семь дней. После продолжительных исследований учёные смогли установить причину этого явления. Во время наступления продолжительной «полярной ночи», солнце прячется за горизонт, из-за чего резко падает температура и сокращается поступление ультрафиолета в атмосферу. Как результат — в стратосфере появляются облака, состоящие из кристаллов льда. В таких кристаллах накапливается хлор, который, после череды сложных химических реакций превращает озон (который, как мы помним, лишь модификация кислорода) обратно в кислород. Одна молекула хлора способна уничтожить миллион молекул озона. По окончании полярной ночи и наступлении полярного дня, эти дыры затягиваются, ультрафиолет снова начинает взаимодействовать с кислородом и превращать его в озон. Биоразнообразие, его характеристика, источники и причины его модификации. Биоразнообра́зие — разнообразие жизни во всех её проявлениях, а также показатель сложности биологической системы, разнокачественности её компонентов. Источники и причины модификации: антропогенная: вырубка лесов, вспахивание поля, осушение водоемов |