Абиотические и биотические факторы среды.

Организм и экологический фактор.

Известно, что тот или иной вид растений и животных встречается не повсеместно. В лесах России не водятся жирафы, а в саваннах Африки нет медведей. Иными словами, есть глубокая связь между организмом и окружающей средой.

Организм — слово французское, но происшедшее от латинского organize — устраиваю, придаю стройный вид. Это слово употребляется в данном случае для обозначения индивидуума, живого существа, которое имеет системное строение.

Каждый организм обладает комплексом признаков, свойственных этой форме организации жизни. К ним относятся высокоупорядоченное строение, получение энергии из окружающей среды, использование ее на поддержание и усиление своей упорядоченности, активное реагирование на окружающую среду, индивидуальное развитие, размножение. Генетическая информация, необходимая каждому организму для выживания, развития и размножения, расщепляется в нем и передается от каждого индивидуума его потомкам. Размножение, как популяционное свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивает непрерывность и преемственность жизни.

Для наземного животного, обитателя почвы, растения важным фактором будут физические и химические свойства почвы. Их называют эдафическими факторами. Но если это обитатель водоемов, то для него особое значение приобретают гидрографические факторы, отражающие физические и химические показатели водной среды (табл.2).

Таблица 2

Различные подходы к классификации экологических факторов

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

АБИОТИЧЕСКИЕ	БИОТИЧЕСКИЕ
Физические (свет, температура, влага, ветер, воздух, давление, течения, долгота дня и т.д.)	Влияние растений на, других членов биоценоза.
Почвенные (механический состав почвы, ее проницаемость, влагоемкость)	Влияние животных на других членов биоценоза.
Химические (содержание в почве или воде элементов питания, газовый состав, соленость воды)	Влияние микроорганизмов на других членов биоценоза.
	Антропогенные факторы, возникающие в результате деятельности человека

 

ПО ВРЕМЕНИ	ПО ПЕРИОДИЧНОСТИ	ПО ОЧЕРЕДНОСТИ
эволюционный	периодический	первичный
исторический	непериодический	вторичный

 

ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ	ПО СРЕДЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
космический абиотический (абиогенный) биогенный биотический биологический природно-антропогенный антропогенный (техногенный, загрязнение среды, в т.ч. беспокойство)	атмосферный водный (влажности) геоморфологический эдафический физиологический генетический популяционный биоценотический экосистемный биосферный

 

Живые организмы оказывают своей деятельностью влияние на другие организмы, которые являются пищей, жертвой, хозяином, опылителями растений для насекомых. Подобные влияния относятся к биотическим факторам.

И, наконец, те факторы, которые определяются деятельностью

человека. Их называют антропогенными, среди них часто выделяют техногенные факторы. К ним относятся электромагнитные поля, радиация, загрязнение, подтопление, осушение, дробление экосистем.

В природе все факторы действуют на организм совместно, так же, как и организм реагирует на их совместное действие как единое целое. И лишь для удобства изучения человек вычленяет отдельные факторы.

 

Закон Либиха-Шелфорда.

Существование любого организма или их группы зависит от совокупности определенных условий. Например, чем выше температура или чем больше питательных веществ, думаете вы, тем лучше. Однако это не совсем так. В 1840 г. Юстус Либих установил, что урожай культур часто лимитируется (ограничивается) не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, а теми, которых требуется мало. Либих доказал, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. В окружающей организм среде в изобилии присутствуют двуокись углерода и вода, а потому они не являются факторами, ограничивающими рост. А вот цинка в почве очень мало, потребность растения в нем невелика, и рост растения будет успешен до тех пор, пока не будет израсходован весь его запас. Поэтому наличие цинка является ограничивающим, или лимитирующим, фактором. Закон минимума Либиха гласит: рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как тепло, свет и вода. Представление о лимитирующем влиянии максимума ввел Виктор Эрнст Шелфорд (1913). Правило Шелфорда гласит: присутствие организма в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов. В каждом из них у организма существует определение границы выносливости, или толерантности. Эти границы определяются значениями, в пределах которых только и возможно существование организма. Нижняя граница показывает наименьшее минимальное значение фактора, а верхняя — наибольшее максимальное, за пределами которых организм не выживает (рис.3-1).

Те величины факторов, которые лежат между максимумом и минимумом, благоприятны для организма. Когда температура приближается к пределам, животное испытывает либо холод, либо жару, его жизненная активность в этих условиях падает. Эта закономерность может быть перенесена на любой другой фактор. Условия, в которых организм чувствует себя благополучно, называют пределами выносливости, или толерантности. Закон толерантности дополняет ряд вспомогательных принципов:

— организмы могут иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие границы в отношении другого;

— организмы с широкими границами толерантности по всем факторам обычно широко распространены;

— если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то могут сузиться и границы устойчивости к другим экологическим факторам. Пример: при низком содержании азота в почве снижается засухоустойчивость злаков. В этом случае для предотвращения увядания требуется больше воды, чем при высоком содержании азота;

— период размножения является критическим: в это время многие факторы становятся лимитирующими. Пример: взрослый кипарис может расти, и постоянно находясь в воде, и на сухом нагорье. Но размножается он только там, где есть влажная, но незаливаемая почва.

Рис. 3-1. График распределения численности вида.

Относительная степень толерантности выражается рядом терминов, в которых используются приставки стено — узкий, и эври — широкий:

· стенотермный - эвритермный (в отношении температуры);

· стеногидрический – эвригедрический (в отношении воды);

· стеногалинный – эвригалинный (в отношении солености);

· стенофагный – эврифагный (в отношении пищи);

· стеноойкный – эвриойкный (в отношении выбора местообитания).

Икра гольца развивается при температуре 1-12°С с оптимумом около 4°С. Икра леопардовой лягушки развивается при 0-30°С с оптимумом около 22°С. Следовательно, икра гольца стенотермна и устойчива к низкой температуре, а икра лягушки эвритермна и толерантна к высокой температуре.

Действительные пределы устойчивости в природе почти всегда оказываются менее широкими, чем предполагаемые возможные границы активности. Пример: рыба, которая обитает в пруду с нагретой от завода или электростанции водой, тратит всю энергию на преодоление температурного стресса, поэтому ей не хватит энергии на добывание пищи и на размножение. Таким образом, по мере того, как условия становятся все менее благоприятными, приспособление — адаптация все дороже обходятся особи, организм становится менее защищенным от других факторов, например болезней и хищников.

Человек должен уделять основное внимание тем факторам, которые важны для организма на определенных этапах его развития.

Если организм устойчив в широком диапазоне действия какого-либо фактора, присутствующего в среде постоянно в умеренных количествах, вряд ли такой фактор может оказаться лимитирующим. И наоборот, если известно, что организм имеет узкие границы устойчивости к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор и заслуживает внимательного изучения, так как он может оказаться лимитирующим.

Абиотические факторы.

Свет. Вотношении света организмы стоят перед дилеммой: с одной

стороны, прямое воздействие света на протоплазму смертельно для организма, с другой - свет служит первичным источником энергии, без которого невозможна жизнь. Поэтому многие морфологические и поведенческие характеристики организмов связаны с решением этой проблемы. В самом деле, эволюция биосферы в целом была направлена главным образом на «укрощение» поступающего солнечного излучения, использование его полезных составляющих и ослабление вредных или на защиту от них. Таким образом, свет - это не только жизненно важный фактор, но и лимитирующий, причем и на максимальном, и на минимальном уровнях.

Неизвестно, имеют ли экологическое значение длинные радиоволны, хотя, по мнению некоторых исследователей, эти волны имеют определенной значение для перелетных птиц и других организмов. Солнечное излучение, проходящее через верхние слои атмосферы и достигающее поверхности Земли, состоит из электромагнитных волн длиной примерно от 0,3 до 10 мкм; это соответствует 300-10000 им. Видимая, т.е. воспринимаемая человеческим глазом область спектра, охватывает диапазон волн от 390 до 760нм.

Для экологов важны качественные признаки света (длина волны или цвет), интенсивность (действующая энергия в калориях) и продолжительность воздействия (длина дня). Известно, что и животные, и растения реагируют на различные длины волн света. Цветовое зрение распространено в разных таксономических группах животных «пятнисто»; оно, по-видимому, хорошо развито у одних видов членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но отсутствует у других видов тех же групп (например, среди млекопитающих цветовое зрение хорошо развито только у приматов).

Вспомним, что солнечный спектр есть распределение электромагнитного излучения Солнца в диапазоне длин волн от нескольких А (ангстрем) (гамма-излучение) до метровых радиоволн. Продолжительность дня, угол падения солнечных лучей, прозрачность атмосферы определяют количество достигшей Земли радиации. Излучения, доходящие до Земли, состоят из теплового излучения (инфракрасные лучи и небольшая часть видимого спектра), лучей, обладающих химической активностью (ультрафиолетовые лучи) и лучей видимой части спектра.

Таблица 3.