ТЕМА: Абиотические факторы и адаптация к ним живых организмов

Широкое распространение организмов на земном шаре зависит от многих экологических факторов: климата, рельефа местности, температуры, химического состава среды, пищевых ресурсов, влияния деятельности человека и т.д. Эти факторы могут быть полезными и вредными, способствовать или препятствовать выживанию и существованию организмов. В течение долгого эволюционного периода многие растения и животные выработали различные приспособления для жизни в соответствующих условиях среды. Поэтому не только строение и развитие организмов, но и способы их адаптации к абиотическим, биотическим и антропогенным факторам окружающей среды подчинены определенным закономерностям, которые заслуживают специального и тщательного изучения.

I. Цель занятия:

Познакомиться с основными абиотическими факторами окружающей среды и рассмотреть их влияние на живые организмы.

II. Исходные знания:

1. Знать уровни организации жизни.

2. Иметь понятие о свойствах живых организмов и их отличиях от неживого.

 

III. План изучения темы:

1. Понятие об экологических факторах, ресурсах и условиях.

2. Классификация факторов среды.

3. Основные законы и закономерности действия факторов среды.

4. Абиотические факторы среды.

5. Влияние света на живые организмы.

6. Температура и ее роль в жизни организмов.

7. Классификация растений и животных по адаптации к влажности.

 

IV. Литература:

1. Лекции.

2. Иванов В.П., Васильева О.В. Основы экологии (учебник). –СПб: Спецлит, 2010 год. – 272 с.

3. Иванов В.П., Васильева О.В., Иванова Н.В. Общая и медицинская экология (учебник для студентов медицинских вузов). – Ростов-на-Дону: Феникс, 2010 год. – 508 с.

4. Шилов И.А., Экология. – М.: Высшая школа, 2010. – 512 с.

5. Биология/ Под. Ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2011. – Т. 2.

V. Вопросы для самоконтроля:

1. Понятие об экологических факторах, ресурсах и условиях.

2. Принципы классификации экологических факторов.

3. Абиотические факторы: физические, химические, эдафические, климатические, гидрологические, топографические.

4. Понятие об адаптации и акклиматизации организмов.

5. Типы адаптаций: морфологические, физиологические, биохимические, этологические.

6. Спектр солнечной радиации и его влияние на живые организмы.

7. Адаптации растений и животных к свету.

8. Температура окружающей среды и ее воздействие на организмы.

9. Адаптации растений и животных к температуре.

10. Влажность окружающей среды и ее воздействие на организмы.

11. Адаптации растений и животных к влажности.

12. Атмосферное давление как абиотический фактор среды.

13. Эдафические факторы и их роль в жизни организмов.

14. Общие закономерности воздействия абиотических факторов:

- закон минимума;

- закон толерантности;

- неоднозначность действия фактора на разные функции организма.

- экологическая валентность;

- приспособление видов к каждому фактору среды относительно независимым путем.

- несовпадение экологических спектров;

- взаимодействие факторов.

- закон равнозначности.

15.Экологические индикаторы.

16. Биологические ритмы и часы.

17. Экологическая ниша.

VI. Содержание занятия:

1. Тестирование по теме занятия (10 вопросов).

Устное собеседование по вопросам для самоконтроля.

Выполнение практической работы.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

«Абиотические факторы среды и состояние здоровья населения».

 

Охрана окружающей среды является актуальной проблемой человечества. Значительную роль в нарушении функции органов и систем играет техногенное загрязнение атмосферы. Повышенное содержание в воздухе пылевых частиц ведет к нарушению функций органов дыхания, а при интенсивной запыленности и неблагоприятных климатических условиях – к развитию склеротических процессов в легких.

Одним из распространенных загрязнителей является диоксид серы, который образуется при сжигании различных видов топлива. Он легко вступает во взаимодействие с водяными парами атмосферы, влажной поверхностью дыхательных путей, на которой образуются сернистая и серная кислоты. Они раздражают эпителиальные клетки органов дыхания. У детей (в малых концентрациях) они вызывают поражения дыхательных путей, проявляющиеся ринитами, бронхитами, фарингитами.

Аналогичным действием обладают оксиды азота NO и NO₂. При контакте с влажной поверхностью органов дыхания они образуют азотистую и азотную кислоту. Соединяясь со щелочами тканей органов дыхания, они образуют нитраты и нитриты, раздражающие слизистые оболочки.

Аммиак обладает сильным раздражающим действием на слизистые оболочки. Вместе с диоксидом азота в концентрации 0,3 ПДК он вызывает инфильтрацию в легких, утолщение межальвеолярных перегородок. На слизистых носа, глотки усиливает десквамацию эпителия, вызывает образование эрозий.

Фенол вызывает нарушение процессов транспорта электронов в дыхательной цепи митохондрий, т.е. влияет на процессы окислительного фосфорилирования.

Формальдегид оказывает на организм человека раздражающее, сенсибилизирующее, эмбриотоксическое и мутагенное действие. Установлено, что формальдегид поражает слизистые оболочки дыхательных путей, вызывает кожные патологии - дерматиты, экземы.

Вещества, загрязняющие атмосферу, могут действовать как изолированно, так и комплексно. Поэтому многие исследователи отмечают, что даже малые концентрации диоксидов серы и азота, оксида углерода могут оказывать негативное воздействие на физическое развитие детей, их иммунологический статус, угнетать функции нервной системы.

Одним из комплексных показателей благополучного состояния воздушной среды является здоровье человека, а важнейшим критерием - заболеваемость.

Под заболеваемостью понимают число возникших в данном году заболеваний в расчете на 1000 человек населения.

Число больных

Показатель заболеваемости = -------------------------- * 1000

Число жителей

Особенно чувствительны к уровню загрязнения окружающей среды дети. При этом следует учесть тот факт, что они не подвержены непосредственному воздействию производственных и профессиональных вредностей, которые испытывает на себе работающее трудоспособное население.

С целью оценки и прогнозирования экологической ситуации в городе, производится постоянно мониторинг состояния окружающей среды. Он включает в себя определение концентраций техногенных веществ в воздухе, которые должны быть ниже ПДК, с целью определения степени его загрязнения. ПДК (предельно допустимая концентрация) выражается в миллиграммах вещества на 1 м³ воздуха (таблица 1).

Для определения степени загрязнения вычисляем индекс загрязнения атмосферы по данному веществу (ИЗА), который отражает отношение концентрации вещества к ПДК.

Концентрация вещества

ИЗА = -----------------------------------

ПДК ср. сут.

Таблица 1

ПДК для веществ, загрязняющих воздух

ВЕЩЕСТВО	ПДК, МГ/М3	КОЭФФИЦИЕНТ ПОПРАВКИ
пыль	0,15	0,1
диоксид серы	0,05	0,001
оксид углерода	3,00	1,0
диоксид азота	0,04	0,01
оксид азота	0,06	0,01
фенол	0,003	0,001
аммиак	0,04	0,01
формальдегид	0,003	0,001

ИЗА ниже 0,5 - уровень загрязнения ниже среднего

ИЗА от 0,5 до 0,8 - уровень загрязнения средний

ИЗА от 0,8 до 1,0 - уровень загрязнения выше среднего

ИЗА больше 1,0 - уровень загрязнения высокий

Для получения ИЗА по данным, приведенным в задании, необходимо пользоваться следующей формулой:

концентрация вещества * коэффициент поправки

ИЗА = -----------------------------------------------------------------------

ПДК

 

Вторым показателем благополучия среды является уровень заболеваемости детского населения. Приведенные в задании данные характеризуют заболеваемость в расчете на 1000 детей.

 

Используя цифровой материал таблиц, выполните следующие задания:

 

Задание № 1. Изучите динамику изменений климатических факторов (температуры, относительной влажности) графически. Отметьте, существует ли между ними взаимосвязь.

 

Задание № 2. Вычислите в соответствии с приведенной в задании формулой индексы загрязнения атмосферы техногенными веществами, пользуясь показателями их концентрации в воздухе (SO₂, NO, NO₂, фенол и др.). Оцените уровни загрязнения атмосферы в соответствии с приведенными критериями и постройте график. Пользуясь графическими данными, определите, существует ли взаимосвязь между вариабельностью климатических факторов и загрязнений.

 

Задание № 3. Изучите динамику заболеваемости, сравните ее уровни в различных возрастных группах (графически) и в связи с сезонами года.

 

 

Заключение (эталон)

1. Среднемесячные показатели температуры января и июля соответствуют эталонным величинам зоны умеренного климата. Наиболее низкие температуры зафиксированы в …………….. месяце, наиболее высокие в ……….. месяце.

Насыщенность воздуха водяными парами выше при низких температурах (зимой), ниже при высоких температу-
рах – летом. Из графика можно сделать вывод о том, что влажность находится в (обратной, прямой) зависимости от уровня температур.

2. Индексы загрязнения атмосферы ……… (указать вещество) выше……….. (зимой, весной и т.д.), чем ……….. (зимой, весной и т.д.).

В ……… (январе, апреле и т.д.) отмечено повышение ИЗА. В …… месяцы отмечается ……. (прямая, обратная) связь между …… (температурой, влажностью и ИЗА).

 

3. Изучение динамики заболеваемости в группе ……… (0 – 15, 0 – 3 г) показывает, что она носит сезонный характер. Зимой она в …….. раз выше (ниже), чем весной, и …. раз – в сравнении с летом. Осенью число больных по сравнению с летом ………. (увеличивается, уменьшается) в … раз. Уровень заболеваемости имеет возрастные особенности и выше в группе детей …….. по сравнению с ……...

4. Сравнение динамики заболеваемости в различных группах детей …… (указать) с динамикой факторов среды ………… (указать), конгруэнтность кривых говорит о зависимости заболеваемости в группе детей ……. (указать) от таких факторов.

Вариант № 1

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя Конц. SO2 в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на1000 (0-3 лет)
	- 4,68		9,78
	- 4,53		9,93
	1,30		9,74
	4,31		7,29
	12,93		5,94
	18,28		2,82
	19,56		3,43
	20,83		2,20
	11,89		1,71
	3,02		3,04
	- 1,17		6,94
	- 6,63		4,72

 

Вариант № 2

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. CO2 в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 ОРЗ (4-15 лет)
	- 4,68		1,72
	- 4,53		1,79
	1,30		1,71
	4,31		1,45
	12,93		1,71
	18,28		1,51
	19,56		1,44
	20,83		1,46
	11,89		1,34
	3,02		1,22
	- 1,17		1,84
	- 6,63		2,02

Вариант № 3

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NO2 в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3 лет)
	- 4,68		5,07
	- 4,53		4,21
	1,30		4,18
	4,31		4,81
	12,93		4,03
	18,28		2,98
	19,56		4,03
	20,83		2,95
	11,89		3,72
	3,02		3,41
	- 1,17		3,44
	- 6,63		4,00

 

Вариант № 4

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3)
	- 4,68		3,62
	- 4,53		2,36
	1,30		2,78
	4,31		3,08
	12,93		2,89
	18,28		2,48
	19,56		2,27
	20,83		2,77
	11,89		2,77
	3,02		3,21
	- 1,17		3,57
	- 6,63		3,60

 

Вариант № 5

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (4-15 лет)
	- 4,68		3,62
	- 4,53		2,36
	1,30		2,78
	4,31		3,08
	12,93		2,89
	18,28		2,48
	19,56		2,27
	20,83		2,77
	11,89		2,77
	3,02		3,21
	- 1,17		3,57
	- 6,63		3,60

 

 

Вариант № 6

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. формальдегида в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-15 лет)
	- 4,68		9,30
	- 4,53		9,48
	1,30		9,02
	4,31		7,97
	12,93		7,70
	18,28		10,45
	19,56		12,56
	20,83		13,70
	11,89		11,01
	3,02		11,01
	- 1,17		7,87
	- 6,63		8,12

 

Вариант № 7

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. пыли в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-15 лет)
	- 2,38		0,86
	- 3,83		0,49
	3,93		0,69
	7,38		0,66
	13,75		1,29
	20,59		1,62
	20,29		0,87
	23,17		0,76
	13,22		0,44
	5,28		0,48
	- 0,13		0,59
	- 5,42		0,35

Вариант № 8

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. SO2 в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3 лет)
	- 2,33		3,06
	- 3,83		2,45
	3,93		4,01
	7,38		2,24
	13,75		2,87
	20,59		0,96
	20,29		3,44
	23,17		1,13
	13,22		1,36
	5,28		1,47
	- 0,13		1,60
	- 5,42		2,41

 

Вариант № 9

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. СO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3 лет)
	- 2,33		1,41
	- 3,83		1,60
	3,93		1,48
	7,38		1,43
	13,75		1,55
	20,59		1,58
	20,29		2,24
	23,17		1,60
	13,22		1,08
	5,28		1,17
	- 0,13		1,76
	- 5,42		1,83

Вариант № 10

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NH3 в месяц,, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-15 лет)
	- 2,33		4,90
	- 3,83		5,20
	3,93		8,40
	7,38		4,60
	13,75		11,50
	20,59		10,40
	20,29		4,90
	23,17		4,20
	13,22		3,50
	5,28		3,20
	- 0,13		4,10
	- 5,42		3,10

Вариант № 11

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. фенола в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-15 лет)
	- 2,33		0,40
	- 3,83		1,60
	3,93		0,70
	7,38		1,20
	13,75		1,40
	20,59		1,40
	20,29		1,70
	23,17		3,40
	13,22		2,50
	5,28		1,10
	- 0,13		1,00
	- 5,42		2,60

Вариант № 12

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. SO2 в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3 лет)
	- 2,38		3,06
	- 3,83		2,45
	3,93		4,01
	7,38		2,24
	13,75		2,87
	20,59		0,96
	20,29		3,44
	23,17		1,13
	13,22		1,36
	5,28		1,47
	- 0,13		1,60
	- 5,42		2,41

Вариант № 13

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н Аккумулятор)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. СO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (4-15 лет)
	- 2,33		1,41
	- 3,83		1,60
	3,93		1,48
	7,38		1,43
	13,75		1,55
	20,59		1,58
	20,29		2,24
	23,17		1,60
	13,22		1,08
	5,28		1,17
	- 0,13		1,76
	- 5,42		1,83

 

Вариант № 14

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3)
	- 4,68		3,62
	- 4,53		2,36
	1,30		2,78
	4,31		3,08
	12,93		2,89
	18,28		2,48
	19,56		2,27
	20,83		2,77
	11,89		2,77
	3,02		3,21
	- 1,17		3,57
	- 6,63		3,60

Вариант № 15

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. СO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на1000 (0-3 лет)
	- 4,68		1,41
	- 4,53		1,60
	1,30		1,48
	4,31		1,43
	12,93		1,55
	18,28		1,58
	19,56		2,24
	20,83		1,60
	11,89		1,08
	3,02		1,17
	- 1,17		1,76
	- 6,63		1,83

 

Вариант № 16

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NO в месяц, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 ОРЗ (4-15 лет)
	- 4,68		3,62
	- 4,53		2,36
	1,30		2,78
	4,31		3,08
	12,93		2,89
	18,28		2,48
	19,56		2,27
	20,83		2,77
	11,89		2,77
	3,02		3,21
	- 1,17		3,57
	- 6,63		3,60

Вариант № 17

Абиотические факторы среды и заболеваемость (р‑н КЗТЗ)

Ме- сяц	Средняя t месяца	Средняя влажность месяца, %	Средняя конц. NH3 в месяц,, мг/м3	Общ. заболе- ваем. на 1000 (0-3 лет)
	- 4,68		4,90
	- 4,53		5,20
	1,30		8,40
	4,31		4,60
	12,93		11,50
	18,28		10,40
	19,56		4,90
	20,83		4,20
	11,89		3,50
	3,02		3,20
	- 1,17		4,10
	- 6,63		3,10