Лекція 3. «Екологічні фактори»
1. Середовище і умови існування організмів
2. Абіотичні фактори
3. Біотичні фактори
4. Спільна дія екологічних факторів
Середовище і умови існування організмів
Всі умови живої та неживої природи при яких існують живі організми і які прямо чи опосередковано впливають на стан, розвиток та розмноження як окремих організмів, так і цілих популяцій - входять в поняття зовнішнє середовище.
З зовнішнього середовища організми отримують все необхідне для життя і в неї ж виділяють продукти обміну речовин.
Сукупність необхідних для організму елементів середовища, з якими він знаходиться в нерозривній єдності і без яких існувати не може складають Умови життя або умови існування. А здатність організму пристосовуватися до середовища називається адаптацією.
Всі пристосування організмів до існування в різних умовах виробилися історично в процесі розвитку.
Окремі елементи або властивості середовища, які впливають на організм і взаємодіючі з ним називаються екологічним факторами. (Від лат. Фактор - умова, причина)
Все різноманіття екологічних факторів поділяється на дві великі групи: абіотичні і біотичні.
Абіотичні фактори - (від лат «а» - заперечення «біос» життя) це комплекс умов неорганічної середовища, які впливають на організм.
Біотичні фактори - це сукупність впливів життєдіяльності одних організмів на інші.
Екологічні фактори середовища
1. Кліматичні (світло, температура 1. Фітогенні (вплив
волога, повітря, вітер) рослин)
2. едафогенние (механічний склад, 2. зоогенние (вплив
ність, забарвлення) 3. Антропогенні (влия-
3. Орографічні (рельєф, експозиція) ня, пов'язані з діяль
4. Хімічні (газовий склад, сольовий ності людини)
Вплив факторів середовища визначається перш за все їх впливом на обмін речовин організмів. Звідси всі екологічні фактори по їх дії можна поділити на прямодействующие і косвеннодействующіе.
Кожен екологічний фактор характеризується певними кількісними показниками, наприклад, силою, діапазоном дії.
Для кожного виду рослин і тварин умови, в яких вони особливо добре себе почувають, неоднакові. Наприклад, деякі рослини воліють дуже вологий грунт, а інші щодо суху. Одні добре ростуть в сильну спеку, інші краще переносять більш холодне середовище і т.д.
Інтенсивність екологічного чинника, найбільш сприятлива для життєдіяльності організму, називається оптимумом. а дає найгірший ефект - песимум, тобто умови, при яких життєдіяльність організму максимально пригнічується, але він ще може існувати.
Приклад. При виращіваніірастеній при різних температурах, точка, при якій буде спостерігатися максимальне зростання, буде оптимумом. Найчастіше це якийсь діапазон температур в декілька градусів (або зона оптимуму).
Весь інтервал температур, від мінімальної до максимальної, при яких ще можливий ріст, називається діапазоном стійкості (витривалості) або толерентності. Точки, що знаходяться між максимальною і мінімальною температурою придатною для життя рослини називаються межами стійкості. Між зоною оптимуму і пределаміустойчівості в міру наближення до останніх знаходяться зони пригнічення або стресові зони.
Властивість видів адаптуватися до того чи іншого діапазону факторів середовища позначається поняттям екологічна пластичність виду. Чим ширше діапазон коливань екологічного чинника, в межах якого даний вид може існувати, тим більше його екологічна пластичність.
Екологічно витривалі види називають Еврібіонтность (від лат еурос-широкий), а маловинослівие - стенобіонтних (від лат. Стенос - вузький).
Види, тривалий час розвиваються у відносно стабільних умовах, втрачають екологічну пластичність і виробляють риси стенобіонтних.
А види, що розвиваються при значних коливаннях факторів середовища, набувають підвищену екологічну пластичність і стають Еврибіонти.
Найважливіші абіотичні фактори і адаптація до них організмів
Як ми вже відзначали абіотичні фактори або неживої компонент середовища поділяються на кліматичні, грунтові (едафіческіе), топографічні та інші фізичні фактори в тому числі вплив хвиль, морських течій, вогню і т. Д.
Одним з найважливіших абіотичних чинників для більшості живих організмів є світло.
Сонце випромінює в космічний простір величезну кількість енергії.
42% всієї падаючої сонячної радіації відбивається атмосферою в космічний простір, 15% - поглинається товщею атмосфери і йде на її нагрівання і лише 43% - досягає земної поверхні.
Ця частка радіації в свою чергу на 27% складається з прямої радіяція і на 16% з розсіяною або дифузійної. Загальна сума прямої і розсіяної радіації становить сумарну радіацію.
Світло для живих організмів служить з одного боку джерелом енергії, без якого неможливе життя, а з іншого боку - прямий вплив світла на протоплазму може бути смертельно для організму. Тобто, світло - це не тільки життєво важливий фактор, але і лімітує, як на мінімальному так і на максимальному рівнях.
За участю світла у рослин і тварин протікають найважливіші процеси: фотосинтез, транспірація, фотопериодизм, зір у тварин і інші процеси.
По відношенню до світла розрізняють такі екологічні групи рослин:
- світлові (світлолюбний) - гелеофіти
- тіньові (тенелюби) - сциофіти
- і тіньовитривалі -Факультативні геліофітів
Інтенсивність освітлення впливає на активність тварин, визначаючи серед них види, що ведуть сутінковий, нічний і денний спосіб життя.
У рослин освітлення викликає ростові рухи, які проявляються в тому, що через нерівномірне зростання стебла відбувається його викривлення. Це явище носить назву фототропізму.
Рух Землі навколо Сонця викликає закономірні зміни довжини дня і ночі за минулими сезонами року.
Зменшення тривалості світлового дня в кінці літа призводить до припинення росту тварин, викликає у них восени линьку, визначає терміни угруповання в зграї і їх міграцію або перехід в стан спокою (сплячки)
Рослини, розвиток яких нормально відбувається при довгому дні, називають дліннодневнимі. Це рослини зони середньої смуги - жито, пшениця, лугові злаки, конюшина та ін.
Рослини, розвиток яких нормально відбувається при скороченому світловому дні - називаються короткодневнимі. До них відносяться вихідці з південних районів - гречка, просо, соняшник та ін.
Не менш важливим абиотическим фактором чому світ є тепловий режим. Головним джерелом тепла на землі є сонячне випромінювання. Сила і характер сонячного випромінювання залежать від географічного положення і є важливими факторами визначають клімат регіону. А він в свою чергу визначає наявність і різноманітність видів рослин і тварин в даній місцевості.
Температурний фактор характеризується яскраво вираженими як сезонними так і добовими колебаніяміВиходящіе за межі терпимості організмів зміни температури в житлах призводять до масової їх загибелі.
Температурний режим впливає на швидкість протікання фізико-хімічних процесів в клітинах, на анатомо-морфологічні особливості організмів, на зростання, розвиток, поведінку і в багатьох випадках визначає географічне поширення рослин і тварин.
По відношенню до температури все організми підрозділяються на дві групи: холодолюбиві і теплолюбні.
Холодолюбиві організми, або кріофіли, здатні жити в умовах порівняно низьких температур і не виносять високих. Кріофіли можуть зберігати активність при температурі клітин до -8 -10 * С до таких організмів ставляться деякі види бактерій, грибів, молюсків, членистоногих, черв'яків. Вони населяють холодні і помірні зони.
Призупинення всіх життєвих процесів організму називається анабіозом. Температура, найбільш сприятлива для життєдіяльності організмів називається оптимальною. Температурний оптимум для більшості живих організмів знаходиться в межах 20-25 ° С, і лише у мешканців жарких, сухих районів температурний оптимум знаходиться трохи вище - 25-28 * С.
Для організмів помірних і холодних зон Росії оптимальними температурами є 10-20 * С.
Залежно від широти інтервалу температури, в якій даний вид може існувати, організми підрозділяються на евритермні і стенотермні.
Еврітермние організми витримують широкі коливання температури, стенотермні - живуть лише у вузьких межах температур.
Безхребетні, риби, амфібії і рептилії не можемо підтримувати температуру тіла в вузьких межах їх називають пойкілотермнимі (від лат. Пойкілос - різний) Ці організми більше залежать від тепла, що надходить ззовні, ніж від тепла, яке утворюється в обмінних процесах. Ці організми часто називають холоднокровними.
Птахи і ссавці здатні підтримувати досить постійну температуру тіла незалежно від навколишньої температури. Ці тварини називаються гомойотермним (від лат. Хомоус --подобний) або теплокровними.
Завдяки високій інтенсивності обміну у них виробляється достатня кількість тепла, яке може зберігатися.
При оптимальних температурах у всіх організмів фізіологічні процеси протікають найбільш інтенсивно, що сприяє збільшенню темпів їх зростання. Цей процес підпорядковується правилу Ванг-Гоффа. Яке звучить так- швидкість хімічних реакцій зростає в 2-3 рази при підвищенні температури на кожні 10 * С.
При температурах вище або нижче оптимальних швидкість біохімічних реакцій в організмі знижується або взагалі порушується. І як підсумок - уповільнення темпів зростання або навіть загибель організму.
Живі організми в процесі еволюції виробили різні форми адаптації до температури, серед них
Одне з найважливіших пристосувань до температури у рослин - форма їхнього росту. Там, де тепла мало - багато подушковидних рослин, тобто рослин з прикореневими розетками листя, що стеляться форм (карликові форми). Це дозволяє рослинам вловлювати максимум тепла сонячних променів, а також використовувати тепло нагрітої поверхні грунту.
У зонах високих температур у рослин є певні пристосування, наприклад, листові пластинки, скорочені до розміру голок, щетинок або лусок, розвинені волоски, що створюють войлочное покриття і т.д. які знижують негативну дію високих температур.
У тварин під дією теплового фактора формуються такі морфологічні ознаки як:
- відбивна поверхня тіла - це пухової, пір'яний і вовняний покриви у тварин
- темне забарвлення, що сприяє посиленому поглинанню сонячного тепла
- збільшення розмірів тіла у тварин в холодних районах (полярні ведмеді, кити) і зменшення в жарких районах.
- З просуванням на північ розміри виступаючих частин тіла (хвіст, вуха, кінцівки і т.д.) також зменшуються. Це явище відоме як правило Аллена.
- Забарвлення тварин в холодному і сухому кліматі порівняно світліше, ніж в теплому і вологому. Це явище відоме як правило Глогера
Біохімічна адаптпція живих організмів до температурі проявляється насамперед у зміні фізико-хімічного стану речовин, що містяться в клітинах і тканинах.
Поведінкова адаптація проявляється в переміщенні тварин в місця з більш сприятливими температурами.
Наступним важливим абиотическим екологічним фактором є вода. Живих організмів, що не містять воду на землі немає. Вона є основною складовою частиною протоплазми клітин, тканин рослинних і тваринних соків. Всі біохімічні процеси асиміляції і дисиміляції, газообмін в організмі здійснюються за наявності води.
Абсолютна вологість - це кількість газоподібної води, що міститься в повітрі, і виражене через масу води на одиницю маси повітря г / м куб.
Відносна вологість - це відношення кількості наявного в повітрі пара до насичує кількості пара при даних умовах температури і тиску.
По відношенню до вологості всі живі організми поділяються на еврігігробіонтние і стеногігробіонтние.
Еврігігробіонтние організми пристосувалися жити при різних коливаннях вологості. Для стеногігробіонтних організмів вологість повинна бути строго визначеною - високого, середнього або низькою.
Всі наземні організми по відношенню до водного режиму поділяються на три основні екологічні групи:
- мезофільні - віддають перевагу помірну вологість
За способом регулювання водного режиму наземні рослини поділяються на дві групи:
До пойкілогідрідним рослин належать наземні водорості, лишайники, деякі мохи, тонколисті папороті і т. Д.
Важливим для життя організмів є особливості розподілу вологи по сезонах протягом року.
Для рослин дуже важливий і характер опадів, що випадають - дрібний дощ, злива, сніг їх тривалість. Наприклад, дрібний дощ влітку добре зволожує грунт, більш ефективний для рослин, ніж злива. Під час зливи грунт не встигає вбирати воду. Потоки води швидко стікають, несучи з собою родючу частину ґрунту, погано укорінені рослини, часто веде до загибелі дрібних тварин і комах.