Факторы окружающей среды и из воздействие на организмы

1. Факторы окружающей среды и из воздействие на организмы

Воздействие среды обитания воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими. Они  подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 1).

Следует отметить, что экологическим  фактором является только изменяющийся элемент окружающей среды, вызывающий у организмов при своем повторном  изменении ответные приспособительные  эколого-физиологические реакции, наследственно  закрепляющиеся в процессе эволюции.

 

 

Организмы – это реальные носители жизни, самостоятельные «ячейки» обмена веществ. Они потребляют из окружающей среды необходимые вещества и  выделяют в нее ненужные им –  продукты обмена, которые, в свою очернедь, могут быть использованы другими  организмами. Все эти процессы обмена протекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, так как находятся под постоянным воздействием комплекса факторов. Совокупность этих факторов составляют условия жизни организма или факторами окружающей среды. Приспособления к постоянно меняющимся – в течение суток, года, жизни – условиям жизни, или факторам среды, называются адаптациями.

 

Таблица 1. Классификация факторов окружающей среды.

 

АБИОТИЧЕСКИЕ	БИОТИЧЕСКИЕ
Физические климатические – влага, свет, температура, ветер, давление, течения, продолжительность суток.	Влияние растений друг на друга и  на другие организмы в биоценозе (прямо или опосредованно).
Физические эдафические – влагоемкость, теплообеспеченность механический состав и проницаемость почвы.	Влияние животных друг на друга и  на другие организмы в биоценозе.
Химические - состав воздуха, содержание в почве или воде элементов питания, соленость воздуха и воды, реакция рН.	Антропические факторы – все  виды человеческой деятельности.

 

В 1840 г. Ю. Либихом был сформулирован  закон минимума, согласно которому развитие растений лимитируется не теми элементами питания, которые присутствуют в почве в изобилии, а теми, которых очень мало (например, цинк или бор). Этот лимитирующий фактор еще называется экологическим минимумом.

Представьте себе бочку, в которой  деревянные рейки по бокам разной высоты, как это показано на рисунке 2. Понятно, какой бы высоты ни были остальные рейки, но налить воды в бочку вы сможете ровно столько, какова длина самой короткой рейки. Так же и с живым организмом – его способность к жизнедеятельности, находящимся в недостатке. Например, для северного оленя это может быть его основной элемент питания – количество мха ягеля жетско определяет количество оленей, проживающих на данной территории.

Рис. 2. Схема «Бочка Либиха»

 

Любому живому организму или  сообществу организмов необходимы не вообще температура, влажность, пища и  т.д., а их определенный режим, т. е. границы  допустимых колебаний этих факторов. Диапазон между экологическим минимумом  и экологическим максимумом составляет пределы устойчивости, т. е. толерантности данного организма к условиям окружающей среды. Например, раки очень чувствительны к химической чистоте воды и даже при достаточном количестве пищи их толерантность к среде будет меньше, чем у рыб, менее чувствительных к чистоте водной среды.

Закон толерантности был сформулирован еще в 1910 г. В. Шелфордом. Ценность концепции лимитирующих факторов в том, что она дает возможность исследования самых сложных экологических ситуаций. Если для организма характерен широкий диапазон толерантности к фактору, который присутствует в среде в умеренных количествах, то такой фактор не может быть лимитирующим. Напротив, если организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-нибудь изменчивому фактору, то этот фактор заслуживает изучения, так как может быть лимитирующим.

У каждого организма в отношении  различных экологических факторов существуют пределы выносливости. В  зависимости от того, насколько широки или узки эти пределы, различают  эврибионтные и стенобионтные организмы. Эврибионты способны выносить широкую  амплитуду интенсивности различных  экологических факторов. Скажем, ареал  обитания лисицы - от лесотундры до степей. Стенобионты, напротив, переносят лишь очень узкие колебания интенсивности  экологического фактора. Например, практически  все растения влажных тропических  лесов - стенобионты.

 

2. Основные типы взаимодействий  организмов.

Среди огромного разнообразия взаимосвязей живых существ выделяют определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических  групп.

Отношения могут быть как внутри-, так и межвидовые.

Возможны следующие виды влияний  одних организмов на другие:

• Положительное (+) — один организм получает пользу за счёт другого.
• Отрицательное (−) — организму причиняется вред из-за другого.
• Нейтральное (0) — другой никак не влияет на организм.

 

Выделяют 3 наиболее важных типа взаимодействий между видами, которые в свою очередь подразделяются на подтипы(рис. 3).

Рис. 3. Основные типы взаимодействий организмов.

 

1. Симбиоз - сожительство (от.греч.сим - вместе, биос - жизнь) - форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу. Симбиоз подразделяется на мутуализм, протокооперацию и комменсализм.

 

а) Мутуализм - форма симбиоза, при которой присутствие каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга.Типичный пример мутуализма - отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара. Без простейших - симбионтов - термиты погибают от голода. Сами же жгутиконосцы помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике пищу и условия для размножения.

 

б) Протокооперация - форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. В этих случаях отсутствует связь именно этой, конкретной пары партнеров. Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен. Среди губановых имеются так называемые рыбы-чистильщики, освобождающие крупных рыб от наружных паразитов, находящихся на коже, в жаберной и ротовой полостях. Крупные хищники, в том числе мурены, страдающие от паразитов, приплывают в места обитания губанов и дают им возможность уничтожать паразитов даже у себя во рту, хотя могли бы с легкостью их проглотить.

 

в) Комменсализм - форма симбиоза, при которой один из сожительствующих видов получает какую-либо пользу, не принося другому виду ни вреда, ни пользы. Комменсализм, в свою очередь, подразделяется на квартиранство, сотрапезничество, нахлебничество.

"Квартиранство" - форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.Пресноводный горчак откладывает икру в мантийную полость двухстворчатых моллюсков - беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водой.

"Сотрапезничество" - форма комменсализма,  при которой несколько видов  потребляют разные вещества или  части одного и того же ресурса.

"Нахлебничество" - форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого. Примером перехода нахлебничества в более тесные отношения между видами служат взаимоотношения рыбы-прилипалы, обитающей в тропических и субтропических морях, с акулами и китообразными. Передний спинной плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения.

 

2.Нейтрализм - тип биотической связи, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно. Например, белки и лось в одном лесу не контактируют друг с другом.

 

3.Антибиоз - тип биотической связи, когда обе взаимодействующие популяции(или одна из них) испытывают отрицательное влияние друг друга.

Антибиоз подразделяется на аменсализм, хищничество, конкуренцию и паразитизм.

а)Аменсализм - форма антибиоза, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы. Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют.

 

б) Хищничество - тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д.

 

в) Кокуренция - тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую.

"Внутривидоваякокуренция" - соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.

 

"Межвидоваякокуренция" - соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов. Примеры межвидовойкокуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.

 

г) Паразитизм - форма антибиоза, когда представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания. Например, миноги нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб и даже на китов. Присосавшись к жертве минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Многие рыбы погибают от нанесенных ею многочисленных ран.

 

Все перечисленные формы биологических  связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в сообществе, определяя его устойчивость.

 

3. Конкуренция

Наиболее жестким ограничивающим фактором при сосуществовании взаимодействующих  организмов является их прямая конкуренция.

Конкуренция (от лат. concurrere — сталкиваться) — взаимодействие, при котором  две популяции (или две особи) в борьбе за необходимые для жизни  условия воздействуют друг на друга  отрицательно, т.е. взаимно угнетают друг друга. Организмы, которые потенциально могут использовать одни и те же ресурсы, называются конкурентами. Растения и животные конкурируют друг с другом не только за корм, но и за влагу, жизненное пространство, убежища, гнездовья — за все, от чего может зависеть благополучие вида.

Объектами конкуренции являются следующие ресурсы:

• пища (для растений – свет, вода, минеральные ресурсы, реже – для водных организмов – кислород и углекислый газ) – наиболее распространена в биологических системах;
• половые партнеры (для внутривидовой);
• место для размножения;
• жизненное пространство (чаще всего бывает местом сосредоточения пищевых ресурсов и местом для размножения, но может выступать как самостоятельный ресурс).

 

Внутривидовая конкуренция

Если конкуренты принадлежат к  одному виду, то взаимоотношения между  ними называют внутривидовой конкуренцией. Конкуренция между особями одного вида является наиболее острой и жесткой  в природе, поскольку они имеют  одинаковые потребности в экологических  факторах. Внутривидовую конкуренцию  можно наблюдать в колониях пингвинов, где происходит борьба за жизненное  пространство. Каждая особь удерживает свой участок территории и агрессивно настроена по отношению к соседям. Это приводит к четкому разделению территории внутри популяции.

Внутривидовая конкуренция на том  или ином этапе существования  вида встречается почти всегда, поэтому  в процессе эволюции у организмов выработались приспособления, снижающие  ее интенсивность. Наиболее важные из них — способность к расселению потомков и охрана границ индивидуального  участка (территориальность), когда  животное защищает место своего гнездовья  или определенный участок. Так, в  период размножения птиц самец охраняет определенную территорию, на которую, кроме своей самки, не допускает  ни одной особи своего вида. Такую  же картину можно наблюдать и  у некоторых рыб.

 

 

Межвидовая конкуренция

Если конкурирующие особи относятся  к разным видам, то это межвидовая конкуренция. Объектом конкуренции  может служить любой ресурс, запасы которого в данной среде недостаточны: ограниченная территория распространения, пища, участок для гнезда, элементы питания для растений.