Законы воздействия экологических факторов на живые организмы

Содержание:

Введение………………………………………………………………………………………….3

Абиотические  факторы………………………………………………………………………… 4

Биотические факторы…………………………………………………………………………... 8

 Антропогенные  факторы………………………………………………………………………. 9

Законы воздействия  экологических факторов на живые организмы……………………….11

Заключение…………………………………………………………………………………….. 13

Список  литературы……………………………………………………………………………14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Несмотря  на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила  и закономерности их воздействия  на живые организмы.

    Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия  среды обитания благоприятны, за исключением  одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химик органик Ю. Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума (закон Либиха).

    В современной формулировке закон  минимума звучит так: выносливость организма  определяется самым слабым звеном в  цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение  почвы удобрениями и т.п. Понятие  о том, что наравне с минимумом  лимитирующим фактором может быть и  максимум, ввел спустя 70 лет после  Либиха американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору.

    Благоприятный диапазон действия экологического фактора  называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые  значения фактора - это критические  точки, за пределами которых существование  организма или популяции уже  невозможно.

    Принцип лимитирующих факторов справедлив для  всех типов живых организмов - растений, животных, микроорганизмов и относится  как к абиотическим, так и к  биотическим факторам.

    В соответствии с законом толерантности  любой избыток вещества или энергии  оказывается загрязняющим среду  началом.

    Предел  толерантности организма изменяется при переходе из одной стадии развития в другую. Часто молодые организмы  оказываются более уязвимыми  и более требовательными к  условиям среды, чем взрослые особи. Наиболее критическим с точки  зрения воздействия разных факторов является период размножения: в этот период многие факторы становятся лимитирующими. Экологическая валентность для  размножающихся особей, семян, эмбрионов, личинок, яиц обычно уже, чем для  взрослых не размножающихся растений или животных того же вида.

    До  сих пор речь шла о пределе  толерантности живого организма  по отношению к одному фактору, но в природе все экологические  факторы действуют совместно.

    Оптимальная зона и пределы выносливости организма  по отношению к какому-либо фактору  среды могут смещаться в зависимости  от того, в каком сочетании действуют  одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействия экологических факторов.

    Однако  взаимная компенсация имеет определенные пределы и полностью заменить один из факторов другим нельзя. Отсюда следует вывод, что все условия  среды, необходимые для поддержания  жизни, играют равную роль и любой  фактор может ограничивать возможности  существования организмов - это  закон равнозначности всех условий жизни.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Абиотические  факторы

Абиотические  факторы — компоненты и явления  неживой, неорганической природы, прямо  или косвенно воздействующие на живые  организмы.

Среди абиотических факторов выделяют:

1. Климатические (влияние температуры, света и влажности);
2. Геологические (землетрясение, извержение вулканов, движение ледников, сход селей и лавин и др.);
3. Орографические (особенности рельефа местности, где обитают изучаемые организмы).
4. Химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, кислотность).

Рассмотрим  действие основных прямодействующих абиотических факторов: света, температуры и наличия  воды. Температура, свет и влажность  являются наиболее важными факторами  внешней среды. Эти факторы закономерно  изменяются как в течение года и суток, так и в связи с  географической зональностью. К этим факторам организмы обнаруживают зональный  и сезонный характер приспособления.  

Свет  как экологический фактор

Солнечное излучение является основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. В спектре солнечного излучения  можно выделить три области, различные  по биологическому действию: ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную.  Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм  губительны для всего живого, но они задерживаются озоновым слоем  атмосферы. До поверхности Земли  доходит лишь небольшая часть  более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300 - 0,400 мкм). Они составляют около 10% лучистой энергии. Эти лучи обладают высокой химической активностью - при большой дозе могут повреждать живые организмы. В небольших  количествах, однако, они необходимы, например, человеку: под влиянием этих лучей в организме человека образуется витамин Д, а насекомые зрительно  различают эти лучи, т.е. видят  в ультрафиолетовом свете. Они могут  ориентироваться по поляризованному  свету.

Видимые лучи с длиной волны от 0,400 до 0,750 мкм (на их долю приходится большая  часть энергии - 45% - солнечного излучения), достигающие поверхности Земли, имеют особенно большое значение для организмов. Зеленые растения за счет этого излучения синтезируют органическое вещество (осуществляют фотосинтез), которое используют в пищу все остальные организмы. Для большинства растений и животных видимый свет является одним из важных факторов среды, хотя есть и такие, для которых свет не является обязательным условием существования (почвенные, пещерные и глубоководные виды приспособления к жизни в темноте). Большинство животных способны различать спектральный состав света - обладать цветовым зрением, а у растений цветки имеют яркую окраску для привлечения насекомых-опылителей.

Инфракрасные  лучи с длиной волны более 0,750 мкм  глаз человека не воспринимает, но они  являются источником тепловой энергии (45% лучистой энергии). Эти лучи поглощаются  тканями животных и растений, вследствие чего ткани нагреваются. Многие хладнокровные  животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный свет для повышения  температуры тела (некоторые змеи и ящерицы являются экологически теплокровными животными).  Световые условия, связанные с вращением  Земли, имеют отчетливую суточную и  сезонную периодичность. Почти все  физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с  максимумом и минимумом в определенные часы: например, в определенные часы суток цветок у растений открывается  и закрывается, а у животных возникли приспособления к ночной и дневной  жизни. Длина дня (или фотопериод), имеет огромное значение в жизни  растений и животных.

Растения, в зависимости от условий обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения (к примеру, хлебные злаки). Однако сильное яркое солнце (яркость  выше оптимальной) подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый  белком. В умеренных зонах (выше и  ниже экватора) цикл развития растений и животных приурочен к сезонам  года: подготовка к изменению температурных  условий осуществляется на основе сигнала - изменения длины дня, которая  в определенное время года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигнала включаются физиологические  процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом  и сбрасывания листьев осенью; у животных - к линьке, накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.  Изменение  длины дня животные воспринимают с помощью органов зрения. А  растения - с помощью специальных  пигментов, расположенных в листьях  растений. Раздражения воспринимаются с помощью рецепторов, вследствие чего происходит ряд биохимических  реакций (активация ферментов или  выделение гормонов), а затем проявляются  физиологические или поведенческие  реакции.

Изучение  фотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на свет основана не просто на количестве получаемого света, а на чередовании  в течение суток периодов света  и темноты определенной длительности.  Организмы способны измерять время, т.е.  обладают “биологическими часами” - от одноклеточных до человека. “Биологические часы” - также управляются сезонными  циклами и другими биологическими явлениями.  “Биологические часы”  определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и  процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных  делений.  

Температура как экологический фактор

Все химические процессы, протекающие в организме, зависят от температуры. Изменения  тепловых условий, часто наблюдаемые  в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях  жизнедеятельности животных и растений. Различают организмы с непостоянной температурой тела - пойкилотермные и  организмы с постоянной температурой тела - гомойтермные.  Пойкилотермные животные целиком зависят от температуры  окружающей среды, тогда как гомойтермные способны поддерживать постоянную температуру  тела независимо от изменений температуры  окружающей среды.  Подавляющее большинство  наземных растений и животных в состоянии  активной жизнедеятельности не переносит  отрицательной температуры и  погибает. Верхний температурный  предел жизни неодинаков для разных видов - редко выше 40-45 оС. Некоторые  цианобактерии и бактерии обитают  при температурах 70-90 оС, в горячих  источниках могут жить и некоторые  моллюски (до 53 оС). Для большинства  наземных животных и растений оптимум  температурных условий колеблется в довольно узких пределах (15-30 оС). Верхний порог температуры жизни  определяется температурой свертывания  белков, поскольку необратимое свертывание  белков (нарушение структуры белков) возникает при температуре около 60 oС.

Пойкилотермные  организмы в процессе эволюции выработали различные приспособления к изменяющимся температурным условиям среды.  Главным  источником поступления тепловой энергии  у пойкилотермных животных - внешнее  тепло. У пойкилотермных организмов выработались различные приспособления к низкой температуре. Некоторые  животные, например, арктические рыбы, обитающие постоянно при температуре -1,8 oС, содержат в тканевой жидкости вещества (гликопротеиды), препятствующие образованию кристаллов льда в организме; у насекомых накапливается для  этих целей глицерин. Другие животные, наоборот, увеличивают теплопродукцию организма за счет активного сокращения мускулатуры - так они повышают температуру  тела на несколько градусов. Третьи регулируют свой теплообмен за счет обмена тепла между сосудами кровеносной  системы: сосуды, выходящие из мышц, тесно соприкасаются с сосудами, идущими от кожи и несущими охлажденную  кровь (такое явление свойственно  холодноводным рыбам). Адаптивное поведение  проявляется в том, что многие насекомые, рептилии и амфибии выбирают места на солнце для обогрева или  меняют различные позы для увеличения поверхности обогрева.