Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Дисциплина по выбору
 Скачать 219.5 Kb.
|
|
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М.Сеченова Дисциплина по выбору «Медико-биологические основы экологии» Методические материалы по модулю №2 «Экологические факторы» Содержание: 2. 1.Текстовая часть (см. Приложение 2.1) Оглавление 2.1.1 Понятие об экологических факторах стр.3 2.1.2.Принципы классификации экологических факторов стр.3 2.1.3.Закономерности действия экологических факторов на организмы стр.5 2.1.4.Концепция лимитирующих факторов. стр.6 2.1.5..Взаимодействия экологических факторов стр.7 2.1.6.Эффекты действия экологических факторов на разных уровнях организации живого стр.8 2.1.7. Опасности окружающей среды. Факторы риска стр.9 2.1.8. Классификация факторов риска ВОЗ стр.11 2.1.9. Анализ рисков. Управление рисками. стр.12 2.1.10. Биотические факторы – взаимодействия организмов в экосистемах стр.13 2.1.10.1.Внутривидовые биотические факторы стр.13 2.1.10.2. Концепция экологической ниши стр.14 2.1.10.3. Классификация межвидовых взаимодействий стр.15 2.1.10.4. Положительные взаимодействия (комменсализм, кооперация, мутуализм) стр.15 2.1.10.5.Отрицательные межвидовые взаимодействия. Аменсализм. стр. 18 2.1.10.6. Пищевые взаимодействия жертва-эксплуататор. Их значение для функционирования экосистем. стр.18 2.1.10.7.Паразитизм. стр.20 2.1.10.Межвидовая конкуренция. стр.22 2.2. Вопросы для самоконтроля (см. Приложение 2.2.) стр.24 2.3. Тестовые задания (см. Приложение 2.3). стр.25 2.4. Темы рефератов (см. Приложение 2.4) стр.26 2.5. Список литературы (см. Приложение 2.5) стр.27 . Приложение 2. 1. Текстовая часть модуля 2 «Экологические факторы» 2.1.1 Понятие об экологических факторах.. Экологическими факторами называют все явления и элементы в среде, способные оказывать воздействие на организмы, их популяции, скорость и направление процессов, происходящих в экосистемах. 2.1.2.Принципы классификации экологических факторов Имеется несколько видов классификаций экологических факторов: I. Классификация факторов по отношению к экосистемам а) Внешние (экзогенные) факторы - действующие на экосистемы извне, но сами не испытывающие её обратного воздействия. Например, все климатические факторы. б) Внутренние (эндогенные факторы) - являются свойствами самой экосистемы или результатом взаимодействия её компонентов. II. Классификация факторов по природе а) Абиотические - факторы неживой природы: физические климатические - температура, освещенность, осадки и др.; физические неклиматические - плотность течений, давление в водной среде, уровень радиоактивного и электромагнитного излучения и др.; химические - концентрации химических веществ в воде, воздухе и почве. б) Биотические факторы - взаимные влияния друг на друга живых организмов. Они могут быть внутривидовыми и межвидовыми. Для гетеротрофных организмов (от лат. getero - другой, trophe - питаться), т.е. питающихся другими организмами, к биотическим факторам относят факторы питания - количество и качество пищи. Связующим звеном между абиотическими и биотическими факторами являются почвенные (эдафические) факторы, поскольку почва является продуктом взаимодействия материнской горной породы, климата и живых организмов. в) Антрапогенные факторы (от лат. anthrop - человек) - обусловленные влиянием человека. Они могут быть физическими, химическими и биологическими. В настоящее время давление человека на экосистемы чрезвычайно возросло и, в ряде случае, превышает пределы их устойчивости. III. Классификация факторов по времени воздействия. а) Факторы, действующие постоянно, то есть, всегда. Ими являются солёность воды в океане, сила тяготения, газовый состав атмосферы и другие подобные. К действию постоянных факторов организмы определённых местообитаний адаптированы очень хорошо. б) Периодические факторы - действующие с определённой периодичность: суточной, лунного месяца, сезонной, годовой. Время действия этих факторов определяется геофизическими процессами: вращением Земли вокруг своей оси, Земли вокруг Солнца, Луны вокруг Земли, активностью Солнца и др. От этих процессов на Земле зависят смена дня и ночи, смена сезонов года, режим приливов и отливов и другие явления, во время которых происходят изменение климатических факторов: температуры, освещенности, режима осадков и др. К действию периодических факторов у организмов в процессе эволюции выработались адаптации - биологические ритмы. в) Непериодические факторы - в нормальных условиях в местообитаниях организмов не встречаются, возникают внезапно и поэтому адаптаций к ним у организмов нет. Непериодическими факторами могут быть: абиотические - пожары, ураганы, наводнения и другие стихийные бедствия; биотические - значительное увеличение (уменьшение) численности и влияния какого-то вида в биоценозах, что может повлечь за собой истощение ресурсов, изменение структуры пищевых цепей, эпидемии и др.; антрапогенные - деятельность человека. IY. Классификация факторов по зависимости от плотности организмов в популяциях. а) Факторы, не зависящие от плотности. В основном, это климатические факторы, а также стихийные бедствия: пожары, наводнения, землетрясения и др. При действии этих факторов на экосистемы число погибших и выживших особей не зависит от их изначальной плотности. б) Факторы, зависящие от плотности. К ним относятся: большинство биотических факторов, поскольку с повышением плотности взаимные влияния особей друг на друга возрастают. некоторые абиотические факторы, в основном, являющиеся результатом жизнедеятельности организмов. Например, при нахождении организмов в замкнутом объёме повышаются температура и влажность воздуха, концентрация в нём углекислоты, аммиака, других продуктов обмена и, наоборот, в местах, где идёт фотосинтез, создаётся высокая концентрация кислорода в воздухе. Y. Классификация факторов на ресурсы и условия. а) К ресурсам относят элементы среды, к которым применимы законы сохранения вещества: пища, вода, минеральные соли, для человека - полезные ископаемые и др. б) Условиями называют многие климатические факторы - температуру, количество солнечной радиации, скорость движения воздуха и др. YI. Классификация факторов в зависимости от среды, в которой они действуют атмосферные водные почвенные. 2.1.3. Закономерности действия экологических факторов на организмы Несмотря на огромное разнообразие и различную природу экологических факторов, эффекты их действия на организмы подчиняются определённым закономерностям. Прежде всего, степень влияния каждого фактора зависит от силы его воздействия – интенсивности.. В соответствии с ней для каждого фактора выделяют: Зону оптимума, в пределах которой условия для жизнедеятельности организмов благоприятны. Зоны угнетения (стресса), в которых жизнедеятельность угнетается. Зоны гибели, в которых жизнедеятельность становится невозможной и наступает смерть. Границы значений факторов, в пределах которых ещё возможна жизнь, называются пределами выносливости (толерантности), а расстояние между ними - диапазоном толерантности. Таким образом, как недостаточное, так и избыточное действие факторов отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Данная закономерность носит название закона толерантности, его сформулировал в 1910 году американский эколог В.Шелфорд на основе существовавшего ранее принципа минимума Ю.Либиха (см. далее). При оптимальных значениях факторов организмы процветают: скорость их роста наиболее высока, размножение интенсивно. С энергетических позиций это объясняется тем, что в зоне оптимума адаптивные механизмы не включены, энергия на их работу не расходуется, а в наибольшем количестве направляется на рост и размножение. Примером оптимума служит термонейтральная зона, в пределах которой организм находится со средой в тепловом равновесии: уровень его теплопродукции уравновешен теплоотдачей в среду. Однако при выходе значений фактора из зоны оптимума, организмы вынуждены тратить энергию на компенсацию его негативного действия - включать механизмы адаптации . При этом, чем больше стрессовый эффект фактора и длительнее время его воздействия, тем больше энергии тратится на его компенсацию, соответственно, для роста и размножения энергии остаётся меньше. Так, при выходе внешней температуры за пределы оптимума организм вынужден тратить энергию на дополнительное производство тепла или теплоотдачу в среду, при этом другие процессы угнетаются. При истощении возможностей компенсации наступает заболевание и смерть. Степень выносливости организмов к различным факторам зависит: от природы факторов; их интенсивности; времени воздействия; вида организма, периода онтогенеза, в котором он находится; условий, в которых действуют факторы (набор и интенсивность других факторов, действующих совместно); для химических факторов и радиоактивных веществ - от путей поступления в организм; других причин. В онтогенезе всех организмов имеются критические периоды, когда они являются наиболее чувствительным, уязвимым. Чаще всего это периоды размножения и ранние стадии развития - гаметогенез, эмбриональный период, детство. В эти периоды диапазоны толерантности ко многим факторам среды намного уже, чем в другие. Вследствие этого географическое распространение видов наиболее часто определяется влиянием экологических факторов на яйца, личинки или молодь. Организмы, выдерживающие сильные отклонения факторов от оптимума - обладающие широкими диапазонами толерантности, называют эврибионтными (от лат. evri - широкий), обладающие узким диапазоном - стенобионтыми (от лат. steno - узкий). При характеристике организмов на выносливость к факторам указывают название фактора. Примером эвритермного вида являются обитатели тундры - песцы, они выдерживают колебания температур в диапазоне почти 800 С (от +300 С до – 500 С). Примером стенотермных видов являются некоторые виды арктических рыб, выдерживающие диапазон не более 40 С (– от -20 С до +20 С) , при выходе из него они впадают в оцепенение. 2.1.4.. Концепция лимитирующих факторов. В среде своего обитания организмы одновременно подвергаются действию огромного числа факторов. Степень их выносливости к разным факторам никогда не является одинаковой: один и тот же вид может иметь высокую толерантность к одному фактору, но низкую к другому или другим. Лимитирущим или ограничивающим (от лат.limit - предел) называют фактор, значения которого наиболее близки к пределам выносливости организма или выходят за них. Именно этот фактор определяет возможность организма существовать в данной среде, а в природных условиях ограничивает ареал распространения вида. Концепцию лимитирующих факторов разработал в 1848 году немецкий химик Юстус Либих. Либих изучал влияние на рост растений химических элементов почвы и заметил, что ²урожай зависит от вещества, имеющегося в минимальном количестве². Например, если в почве имеется достаточное количество всех элементов, кроме бора, количество урожая будет зависеть именно от бора. Соответственно, если в почве ощущается недостаток воды, никакие удобрения не помогут - урожай будет зависеть от воды. Примером Ю.Либиха является ²бочка Либиха²: уровень воды в бочке зависит от длины самой короткой доски.Таким образом, решающим является самое слабое звено, именно оно определяет пределы выносливости организма. Это правило носит название ²правило минимума² Либиха. Позже, в 1910 году В.Шелфорд показал, что губительным может быть не только недостаточное, но и избыточное действие факторов и ввел понятие лимитирующего влияния максимума. В.Шелфорд дополнил ²закон минимума² Ю.Либиха ²законом толерантности²: неблагоприятными являются как недостаточные, так и избыточные значения факторов. При изменении условий среды потребность организмов в лимитирующем факторе может измениться. Так, при затемнении растений снижается испарение ими влаги, а значит, потребность в воде. При этом лимитирующим фактором становится свет. Таким образом, при изменении условий возможна смена одного лимитирующего фактора другим. В некоторых случаях организмы могут частично заменять какой-то химический фактор (элемент) другим, химически близким. Например, кальций в костной ткани может быть частично заменён на стронций. Однако полноценной замены лимитирующего фактора другим быть не может. Концепция лимитирующих факторов имеет огромное значение для науки и практики. Выявление лимитирующих факторов является важнейшей задачей экологов при изучении ими экосистем. Знание лимитирующих факторов необходимо для: организации охраны растений и животных в природных экосистемах; повышения продуктивности сельского хозяйства; определения возможности переселения (интродукции) видов в места нового обитания и других целей. |