Лекция 2. Организм и среда обитания.

 

2. Организм и среда обитания.

1. Понятие об экологических факторах, их классификация 
2. Закон экологического оптимума. Понятие экстремальных условий.
3. Закон ограничивающего фактора.

 

2.1 Понятие об экологических факторах, их классификация. Любой живой организм испытывает на себе влияние огромного количества компонентов окружающей среды. Эти влияния могут оказывать положительное воздействие, способствуя процветанию вида, могут отрицательно сказываться на его жизнедеятельности, могут носить нейтральный характер.

Экологический фактор – это любой компонент среды обитания живых организмов, который оказывает на организм прямое или косвенное влияние. В природе эти факторы действуют не изолировано друг от друга, а в виде сложного комплекса. Комплекс экологических факторов, без которых организм не может существовать – это и есть условия существования или условия жизни данного организма.

Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия на живые организмы.

Различают следующие группы экологических факторов: абиотические, биотические, антропогенные.

Абиотические факторы – это совокупность условий неорганической среды, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Они делятся на:

1.      химические – химический состав атмосферы, морских и пресных вод, донных отложений, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов.

2.      Физические или климатические – свет, t, влажность, давление, движение воздуха, рациональный режим, ветер.

3.      Эдафогенные – (от эдафос – почва) – или эдафические – это почвы и горные породы с присущими им физическими и химическими свойствами (механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность и т. д), а также снежный покров. Уступая по своим значениям климатическим факторам, они играют важную роль в жизни организмов, прежде всего многих растений.

4.      Орографические – совокупность форм рельефа по их внешним признакам (равнины, возвышенности, горные системы, холмы, котловины и т. д.), высота над уровнем моря, экспозиция склона. Это косвенно влияющие экологические факторы, т. к. непосредственного влияния на жизнь организмов он не оказывает.

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. Их в общем можно разделить на фитогенные, т. е. Обусловленные деятельностью растений, зоогенные – животных, и микрогенные – вирусы, простейшие бактерии, риккетсии. Биотические взаимоотношения очень разнообразны. Они подразделяются на прямые – связанные с непосредственным воздействием одних организмов на другие и на косвенные – когда живые организмы своим присутствием изменяют режим абиотических факторов среды для других организмов (аллелопатия, изменение микроклимата под пологом леса, изменение состава почвы под влиянием бактерий и т. д.).

Антропогенные факторы – это совокупность различных воздействий человека на окружающий мир, органический мир. Это все формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению природы. Значение антропогенных факторов очень быстро возрастает.

Видный отечественный ученый академик В. И. Вернадский писал: «С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты. Равновесие в миграции элементов, которые установились в течении геологических времён, нарушается разумом и деятельностью человека».

Деятельность человечества привела к возникновению глобальных экологических проблем - (парниковый эффект, уменьшение озонового слоя, кислотные дожди, опустынивание, уменьшение биоразнообразия, загрязнение почв воды, космического пространства).

2.2 Закон экологического оптимума. Понятие экстремальных условий. Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по-разному. Тем не менее, есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции ор­ганизмов на любой фактор среды.

Главный из них - закон оптимума. Он отражает то, как переносят живые организмы разную силу действия экологических факторов. Сила воздействия каждого из них постоянно меняется. Мы живем в мире с переменными условиями, и лишь в определенных местах планеты зна­чения некоторых факторов более или менее постоянны (в глубине пещер, на дне океанов).

Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

При отклонении от этих пределов знак воздействия меняется на проти­воположный. Например, животные и растения плохо переносят сильную жару и сильные морозы; оптимальными являются средние температу­ры. Точно так же и засуха, и постоянные проливные дожди одинаково неблагоприятны для урожая. Закон оптимума свидетельствует о мере каждого фактора для жизнеспособности организмов. На графике он выражается симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении воздействия фактора (рис. 1).

 

 Рис. 1. Схема действия факторов среды на живые организмы. 1,2 — критические точки

 В центре под кривой - зона оптимума. При оптимальных значениях фактора организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем больше отклоняется значение фактора вправо или влево, т. е. в сторону уменьшения или увеличения силы действия, тем менее благоприятно это для организмов. Кривая, отражающая жизнедеятельность, резко спускается вниз по обе стороны от оптимума. Здесь располагаются две зоны пессимума. При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки. Это такие значения фактора, которые организмы уже не выдерживают, за их пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливо­сти организмов к изменению фактора. Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы для выживания. Такие условия называют экстремальными.

Если начертить кривые оптимума какого-либо фактора, например, температуры, для разных видов, то они не совпадут (рис. 2, 3).

 

Рис 2. Положение кривых оптимума на температурной шкале для разных видов

 

Рис 3. Сайка – холодолюбивая рыба Северного Ледовитого океана

Часто то, что является оптимальным для одного вида, для другого представляет пессимум или даже находится за пределами критических точек. Верблюды и тушканчики не могли бы жить в тундре, а северные олени и лемминги - в жарких южных пустынях.

Закон оптимума показывает нам, что для каждого вида есть своя мера влияния каждого фактора. И уменьшение, и усиле­ние воздействия за пределами этой меры ведет к гибели организмов.

2.3 Закон ог­раничивающего фактора. Для понимания связи видов со средой не менее важен закон ограничивающего фактора.

В природе на организмы одновременно влияет целый комплекс факторов среды в разных комбинациях и с разной силой. Вычленить роль каждого из них непросто. Какой из них значит больше, чем другие? То, что мы знаем о законе оптимума, позволяет понять, что нет всецело положительных или отрицательных, важных или второстепенных факторов, а все зависит от силы воздействия каждого.

Закон ограничивающего фактора гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптималь­ных для организма значений.

Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание осо­бей. В другие отрезки времени ограничивающими могут стать другие факторы, и в течение жизни организмы встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Например, глубина снежного покрова - ограничивающий фактор в распространении оленей (рис. 4)

 

Рис. 4. Глубина снежного покрова – ограничивающий фактор в распространении оленей

С законами оптимума и ограничивающего фактора постоянно стал­кивается практика сельского хозяйства. Например, рост и развитие пшеницы, а, следовательно, и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда и такими катаст­рофическими воздействиями, как град и бури. Требуется много сил и средств, чтобы поддерживать оптимальные условия для посевов, и при этом в первую очередь компенсировать или смягчать действие именно ограничивающих.