Экология: основные понятия (стр. 2 из 3)
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:
Факторы неживой природы или абиотические факторы.
Факторы живой природы или биотические факторы.
Абиотические факторы в свою очередь делятся на:
Климатические (освещённость, температура, влажность, атмосферное давление, скорость движения ветра)
Почвенно-грунтовые (плотность, механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость)
Орографические (рельеф, высота над уровнем моря)
Химические (газовый состав воздуха, количество растворённых в воде солей и т.д.)
Биотические факторы в свою очередь делятся на:
Зоогенные (животный мир)
Фитогенные (факторы растительности)
Микробиогенные (влияние живых организмов)
Антропогенные (влияние человека)
Экологические факторы можно классифицировать по степени постоянства их воздействия на живые организмы или по периодичности.
Бывают:
Первичные периодические факторы, т.е. факторы, связанные с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси. Это смена времён года, смена дня и ночи.
Вторичные периодические факторы, которые являются следствием первичных периодических факторов. Это температура, влажность, количество растворённого в воде кислорода, количество растительной пищи и другие.
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.
Зоны пониженного давления (циклоны), которые характеризуются неустойчивой погодой, с большим количеством осадков.
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 о 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 (рис. №1).
Допустим, что один из параметров вышел из экологической ниши: например T>T2, тогда возможны два варианта:
Вид приспособится к новым условиям существования и его экологическая ниша станет больше.
Вид не сможет приспособиться и погибнет, а его экологическую нишу займёт другой вид.
Рисунок №1 >>>
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 (рис. №2).
Рисунок №2 >>>
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:
Морфологическая адаптация – это приспособление внешней формы организма к окружающей среде.
Физиологическая адаптация – это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде, например, животные пустынь могут получать воду за счёт биохимического расщепления жиров.
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.
Популяция, её структура и динамика.
Популяция – это исторически сложившаяся естественная совокупность особей данного вида, связанных между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района.
Различают географические и экологические популяции.
Географическая популяция – это группа особей одного вида, населяющие территории с однородными условиями существования.