Экологические факторы и их действия

Экологические факторы и их действия

Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на одной из фаз их развития.

Экологические факторы делятся на две категории:

1. Факторы неживой природы или абиотические факторы.
2. Факторы живой природы или биотические факторы.

Абиотические факторы в свою очередь делятся на:

1. Климатические (освещённость, температура, влажность, атмосферное давление, скорость движения ветра)
2. Почвенно-грунтовые (плотность, механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость)
3. Орографические (рельеф, высота над уровнем моря)
4. Химические (газовый состав воздуха, количество растворённых в воде солей и т.д.)

Биотические факторы в свою очередь делятся на:

1. Зоогенные (животный мир)
2. Фитогенные (факторы растительности)
3. Микробиогенные (влияние живых организмов)
4. Антропогенные (влияние человека)

Экологические факторы можно классифицировать по степени постоянства их воздействия на живые организмы или по периодичности. Бывают:

1. Первичные периодические факторы, т.е. факторы, связанные с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси. Это смена времён года, смена дня и ночи.
2. Вторичные периодические факторы, которые являются следствием первичных периодических факторов. Это температура, влажность, количество растворённого в воде кислорода, количество растительной пищи и другие.
3. Непериодические факторы. Это почвенно-грунтовые факторы, факторы, связанные со стихийными бедствиями, большинство антропогенных воздействий.

 

Абиотические факторы наземной среды

Климатические факторы:

Поступающая от Солнца лучистая энергия это 99% электромагнитного излучения с длиной волны от 0,17 до 4 микрон. Причём 48% поступает на видимую часть спектра, а 45% на инфракрасную часть спектра.

Количество солнечной энергии, поступающей к Земле постоянно, однако, разные районы земного шара получают разное количество энергии, что связано с наклоном земной оси. Так, например, в умеренной зоне на единицу площади приходится в 6 раз больше энергии, чем в Полярной зоне. Часть солнечной энергии отражается земной поверхностью. Чистый снег отражает до 95% энергии, загрязнённый снег до 50%, хвойные леса до 15%, чернозём до 5%. Освещённость земной поверхности связано с вращением Земли вокруг своей оси, в результате чего у всех организмов существуют суточные ритмы деятельности.

Влажность – это количество водяного пара, растворённого в атмосферном воздухе.

Большинство водяного пара содержится в нижних слоях атмосферы (до 2км). Влажность существенно зависит от температуры. Чем температура больше, тем больше водяного пара может содержать атмосфера. Разность между максимально возможной и текущей влажностью называется дефицитом влажности. Это важный экологический параметр, который характеризует сразу два фактора – температуру и влажность. Чем больше дефицит влажности, тем суше и  теплее.

Атмосферное давление:

В атмосфере существует два типа зон, зависящих от давления:

1. Зоны пониженного давления (циклоны), которые характеризуются неустойчивой погодой, с большим количеством осадков.
2. Зоны повышенного атмосферного давления (антициклоны), которые характеризуются устойчивой погодой без осадков.

Движение воздуха:

В этом случае, движущей сило процесса является разность атмосферных давлений в двух точках земного шара. Воздух движется из точки с повышенным давлением в точку с пониженным давлением.

Почвенно-грунтовые факторы:

Почва – это рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай растений. Почва – это трёхфазная среда, включающая в себя жидкие, твёрдые и газообразные компоненты. По вертикали почва разделяется на отдельные слои горизонта. Все горизонты представляют собой смесь органических и неорганических веществ. Минеральный состав почвы: 50% - оксид кремния, 25% - глинозём или оксид алюминия, 10% - оксид железа, а также оксиды калия, фосфора, кальция и магния – каждый до 5%. В числе органических веществ, находящихся в почве, можно выделить белки, жиры, воск, смолу и т.д. Одно из наиболее важных свойств почвы – это её механический состав, т.е. размер частиц, из которых почва состоит. Чем меньше размер частиц, тем ближе почва к глинистой. Чем больше размер частиц, тем больше почва к песчаной.

Плотность почвы:

Группа тепловых факторов (теплоёмкость, теплопроводность). Группа водных факторов (влагоёмкость, влагопроницаемость). Аэрация (насыщенность почвы воздухом). Кислотность или показатель рН.

 

Абиотические факторы водной среды

Водная среда – это своеобразная среда обитания живых организмов, отличающихся от воздушной прежде всего плотностью и вязкостью. Плотность в 80 раз больше плотности воздуха. Вязкость в 55 раз больше вязкости воздуха.

Подвижность, т.е. постоянное перемещение водных масс в пространстве.

Температурная стратификация, т.е. изменение температуры с глубиной.

Периодические, годовые, сезонные суточные изменения температуры воды.

Прозрачность воды. Солёность воды, т.е. содержание растворённых карбонатов, хлоридов, сульфатов. В пресной воде преобладают карбонаты, в солёной – хлориды и сульфаты. Средняя солёность Мирового океана 35г/литр. Большинство внутренних морей существенно менее солёные: Чёрное море – 19г/литр, Каспийское море – 14г/литр.

Количество растворённого кислорода. Кислотность или показатель рН.

 

Биотические факторы

Биотические факторы – это совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Биотические факторы можно разделить на прямые и косвенные.

Прямые – это непосредственное влияние одних организмов на другие.

Косвенные – это влияние через изменение комплекса абиотических факторов

 

Понятие и лимитирующем факторе

В 1840 году был разработан немецким учёным Либихом. Он создавал теорию минерального питания растений и установил, что развитие растений зависит не от тех веществ, которых хватает, а от тех, которых не достаёт, пусть даже они необходимы в микроколичествах.

Им был сформулирован закон минимума, согласно которому, необходимо увеличить в почве содержание того питательного вещества, концентрация которого минимальна. На этой основе и было сформулировано понятие лимитирующего фактора. Лимитирующий фактор – это фактор, который находится как в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимальным требованиям организма.

 

Понятие об экологической нише

Любой живой организм адаптирован к вполне определённым параметрам окружающей среды. Изменение этих параметров может вызвать укрепление жизнедеятельности или гибель организма.

Экологическая ниша – это совокупность множества параметров среды, определяющих условие существования того или иного вида и его функциональные характеристики, такие как передача энергии и обмен информации.

Таким образом, экологическая ниша определяет не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе, а также его положение относительно абиотических факторов. Моделью экологической ниши является часть многомерного пространства экологических факторов. Рассмотрим вид живых организмов, существование которых зависит от температуры, давления и влажности.

T1≤T≤T2

P1≤P≤P2

V1≤V≤V2

Моделью экологической ниши является параллелепипед в трехмерном (3D) пространстве.

Допустим, что один из параметров вышел из экологической ниши: например T>T2, тогда возможны два варианта:

1. Вид приспособится к новым условиям существования и его экологическая ниша станет больше.
2. Вид не сможет приспособиться и погибнет, а его экологическую нишу займёт другой вид.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адаптация живых организмов к экологическим факторам

Одни организмы могут существовать в широких интервалах изменения экологических факторов, другие – в узких. Рассмотрим график зависимости активности организмов от температуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первый и третий вид существуют в узком интервале температур, причём первый при низких, а третий при высоких температурах. Второй вид может существовать в широких интервалах изменения температуры.

Адаптацией называется эволюционно выработанная и наследственно закреплённая способность живых организмов, позволяющая им существовать в условиях динамически изменяющихся экологических факторов.

Существуют следующие формы адаптации:

1. Морфологическая адаптация – это приспособление внешней формы организма к окружающей среде.
2. Физиологическая адаптация – это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде, например, животные пустынь могут получать воду за счёт биохимического расщепления жиров.
3. Поведенческая адаптация – это, например, сезонные кочёвки птиц или спячка у животных.

 

Принцип минимальной амплитуды

Живой организм при прочих равных условиях выбирает такое место обитания, в котором обеспечивается минимальная амплитуда колебаний одного или нескольких лимитирующих факторов.