Файл: Цель изучения дисциплины.docx

· температура;

· влажность, по отношению к которой организмы делятся на несколько групп со своими местами обитания: гидрофильные организмы (гидрофиты) постоянно живут в воде; гигрофильные (гигрофиты) — только в очень влажных местах с насыщенным или близким к насыщению влагой воздухом; мезофильные организмы (мезофиты) обладают умеренной потребностью в воде или во влажности воздуха, способны переносить смену влажного и сухого сезонов; ксерофильные организмы (ксерофиты) обитают в сухих местах с малой влажностью воздуха и почвы;

· атмосферный воздух;

· геомагнитное поле;

· ионизирующее излучение;

· огонь;

· питание является важнейшим экологическим фактором, определяющим жизнедеятельность организмов; выделяют два способа питания: голофитный — без захвата пищи (всасывание растворенных пищевых веществ через наружные покровы) и голозойный — с захватом пищи внутрь тела.

Живые организмы, используя разнообразные ресурсы среды, полностью зависят от неё. Согласно первому экологическому закону, сформулированному К.Ф. Рулье, результаты развития (изменений) любого объекта (организма) определяются соотношением его внутренних особенностей и особенностей той среды, в которой он находится. При изменении условий среды живые организмы адаптируются к ним в соответствии с правилом соответствия условий среды генетической предопределённости организма: до тех пор, пока среда, окружающая определённый вид организмов, соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к её колебаниям и изменениям, этот вид может существовать.

В процессе длительной эволюции живые организмы выработали разнообразные способы адаптации к колебаниям условий среды своего обитания.

Так, к изменениям температуры окружающей среды организмы приспосабливаются при помощи биохимических, морфологических и физиологических адаптаций.

В основе биохимических адаптаций к температуры лежит накопление в клетках тканей организмов криопротекторов (веществ с холодозащитными свойствами), таких как глицерин, сахароза и т.п. Это позволяет при постепенной подготовке переносить организмам в состоянии анабиоза или криптобиоза очень низкие температуры.

Морфологические адаптации к температуре обусловлены влиянием температуры на морфологию (форму и строение) живых организмов. Так, в соответствии с правилом Бергмана, из двух близких вида теплокровных животных, отличающихся размерами, более крупный обитает в более холодном климате, а более мелкий — в теплом. Это связано с тем, что с увеличением размеров организмов объем их тел, определяющий общую теплопродукцию, растёт быстрее, чем площадь их поверхностей, определяющая скорость теплоотдачи. Кроме того, согласно правилу Д. Аллена теплокровных животных выступающие части тела в холодном климате короче, чем в теплом. Уменьшение выступающих частей тела за счёт уменьшения площади поверхности тела снижает теплоотдачу в окружающую среду.

---

Для физиологической адаптации к температуре живые организмы используют тепло, вырабатываемое в процессе биохимических реакций. В зависимости от способности сохранять температуру своего тела постоянной различают организмы пойкилотермные (холоднокровные) и гомойотермные (теплокровные). К пойкилотермным относятся растения, микроорганизмы и беспозвоночные, гетеротермными являются только птицы и млекопитающие. У пойкилотермных организмов наблюдается температурный порог развития — температура, при достижении которой восстанавливается метаболизм и начинается нормальная жизнедеятельность. Разность между температурой среды и температурным порогом развития (эффективная температура) определяет интенсивность развития пойкилотермных организмов и для каждого вида имеет не только нижние границы своих значений, но и верхние, поскольку чрезмерно высокие температуры затормаживают развитие.

Для животных, впадающих в спячку или оцепенение при наступлении неблагоприятных периодов года характерна гетеротермия — частный случай гомотермии. Такие животные (насекомоядные, грызуны, летучие мыши, медведи и другие) в период активности поддерживают высокую температуру своего тела, а в неактивном состоянии — снижают её, обеспечивая замедление метаболизма.

В биотопах с сухим климатом и развитым растительным покровом в процессе эволюционной адаптации к воздействию огня постепенно сформировалась пирофитная флора. Пирофиты (дуб, белый ракитник и другие) обладают быстрым ростом и ранним плодоношением, высоко поднятой кроной; корневые системы способны быстро регенерировать; семена покрыты твёрдой и прочной кожурой; кора стволов обладает высокой огнестойкостью.

Жизнедеятельность живых организмов существенно влияет и на среду: изменяются газовый состав атмосферного воздуха, а также концентрации растворённых минеральных солей и органических соединений в природных водах, образуется почва. Изменение химического состава среды в свою очередь приводит и к изменению её физических свойств. Пределы воздействия на среду обитания живых организмов ограничены вторым экологическим законом жизни, сформулированным Ю.Н. Куражковским: каждый вид организмов, потребляя из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в неё продукты своей жизнедеятельности, изменяет её таким образом, что среда обитания становится непригодной для его существования.

Биоценозы, представляя собой сложно организованные системы из живых организмов, являются составными частями ещё

---

более сложных систем, дополнительно включающих в себя абиотическое окружение биоценозов, предоставляющее им необходимые для развития и жизнедеятельности вещества и энергию — экологических систем (экосистем). Следует заметить, что термин «экосистема» принято применять для определения систем, обеспечивающих круговорот вещества и энергии любого ранга, в то время как термин «биоценоз» является территориальным понятием и относится к занятому фитоценозом участку суши. Любая экосистема обеспечивает круговорот веществ благодаря постоянному и сложному взаимодействию своих главных компонентов: запасу биогенных элементов, продуцентов, консументов и редуцентов, основанному на первом (главном) принципе функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов. Биологический круговорот исключительно за счёт вещества невозможен, он должен постоянно поддерживаться внешним источником энергии, в роли которого для экосистем любого уровня является Солнце. В этом заключается второй основной принцип функционирования экосистем: экологические системы существуют за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

На развитие экосистем весьма существенное влияние оказывают конкурентные отношения. Согласно закону максимизации энергии (Г. Одум, Ю. Одум): в соперничестве с другими экосистемами выживает (сохраняется) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное её количество наиболее эффективным способом. В этих целях, отмечали учёные, экосистема создаёт накопители высококачественной энергии, затрачивает определённую часть запасённой энергии на снабжение новой энергией, обеспечивает круговорот различных веществ, создаёт механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и её адаптацию к изменяющимся условиям, устанавливает обмен, необходимый для обеспечения потребности в специальных видах энергии, с другими экосистемами.

Все виды биоценоза связаны друг с другом трофическими цепями (цепями питания), состоящими из продуцентов, консументов и редуцентов. Выделяют два типа трофических цепей:

1) выедания (пастбищные), начинающиеся с растений;

2) детритные (разложения), начинающиеся с отмерших остатков растений, животных трупов и экскрементов.

Каждое звено трофической цепи занимает свой трофический уровень, характеризующийся разной интенсивностью потоков веществ и энергии. Продуценты всегда занимают первый трофический уровень, на втором располагаются растительноядные консументы, на третьем — хищники, питающиеся консументами второго уровня, четвёртый уровень занят хищниками, питающимися другими хищниками. Отсюда следует разделение консументов по занимаемым ими уровням в трофических цепях на консументов первого, второго,третьего и четвёртого порядка. Трофические цепи, как правило, состоят из 4–6 звеньев, что обусловлено потерями энергии при её передаче между уровнями трофической цепи. В связи с тем, что одни и те же виды могут быть одновременно включены в различные звенья трофической цепи, в реальных биоценозах, как правило, формируются сложные комплексы трофических цепей, образующих единые трофические сети. В сообществах трофические цепи являются основным каналом переноса энергии, их сложность обеспечивает устойчивость сообщества в целом в случаях выпадения из него какого-либо отдельного вида. Передача энергии по трофической цепи подчинятся «правилу десяти процентов» (Р. Линдеман) — на каждом этапе передачи вещества и энергии по трофической цепи теряется примерно 90 % энергии и только около 10 % переходит к очередному потребителю. Ограничение, вне

---

зависимости от сложности видового состава сообществ, количества трофических уровней (звеньев) в трофической цепи обусловлено действием третьего основного принципа функционирования экосистем: чем больше биомасса популяции, чем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень (на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы).

Вопрос 3. Экологические факторы.

Все экологические факторы принято подразделять на:

1) абиотические — все свойства неживой природы, прямо или косвенно влияющие на живые организмы, в свою очередь они делятся на следующие группы:

· климатические — свет, температура, влага, движение воздуха, давление;

· эдафические или эдафогенные (от греч. edaphos — почва) — механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость, плотность почв;

· орографические — рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона;

· химические — газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растений;

2) биотические — формы воздействия (как прямые, так и опосредованные) живых организмов друг на друга, к биотическим факторам относятся:

· фитогенные — обусловленные деятельностью растений;

· зоогенные — вызванные деятельностью животных;

· микробогенные — обусловленные деятельностью простейших бактерий, вирусов;

3) антропические — факторы, возникающие в процессе прямого непосредственного воздействия человека;

4) антропогенные — факторы вызванные настоящей и прошлой деятельностью человека (выделены отдельно в силу их значительного воздействия на современную биосферу).

Кроме того, экологические факторы могут быть классифицированы и по другим подходам. Так, например:

· по очерёдности воздействия выделяют первичные и вторичные экологические факторы;

· по времени воздействия — эволюционные и исторические;

· по происхождению — космические, абиотические, биогенные, биотические, биологические, природно-антропогенные, антропические;

· по среде возникновения — атмосферные, водные, геоморфологические, эдафические (эдафогенные), физиологические, генетические, популяционные, биоценотические, экосистемные, биосферные);

· по степени воздействия — летальные (вызывающие гибель организма), экстремальные, лимитирующие, беспокоящие, мутагенные, тератогенные (вызывающие уродства в процессе индивидуального развития организма);

---

· по периодичности — первичные периодические, вторичные периодические, непериодические.

Воздействие на живые организмы экологических факторов, несмотря на их многообразие, носит вполне определённый общий характер, представленный на рисунке 1.

Рис. 1. Общий характер действия экологического фактора на организм

Поскольку жизнедеятельность организма существенно угнетается как при малом, так и чрезмерно большом воздействии экологического фактора, наиболее эффективное воздействие на организм экологический фактор оказывает при вполне определённом, оптимальном для данных фактора и организма, значении интенсивности рассматриваемого экологического фактора. Между крайними пороговыми значениями интенсивности экологического фактора (точками минимума 1 и максимума 2), при которых ещё возможна жизнь рассматриваемого организма, располагается зона толерантности (выносливости) организма к воздействию данного экологического фактора. Значение интенсивности экологического фактора, обеспечивающее наилучшую жизнедеятельность организма соответствует точке оптимума 3, при этом, как правило, рассматривается не отдельная точка, а диапазон значений интенсивности экологического фактора, определяющий зону оптимума (зону комфорта). Точки минимума, оптимума и максимума образуют кардинальные точки, характеризующие возможные реакции данного организма на воздействие рассматриваемого экологического фактора. В зонах пессимума воздействие экологического фактора с значениями интенсивности, близкими к летальным, приводит к угнетению организма, а за пределами зоны толерантности интенсивность воздействия экологического фактора принимает летальные значения и организм погибает. В целом, значения интенсивности воздействия экологического фактора, выходящие за пределы зоны комфорта, соответствуют экстремальным условиям среды.

Вопрос 4. Основные законы экологии.

 

Исследования учёных в области общей экологии позволили установить целый ряд основных законов, которым подчиняются процессы эволюции живых организмов, взаимодействие их между собой в различных сообществах, функционирование самих сообществ в условиях воздействия на них различных экологических факторов.

Так, В.И. Вернадский сформулировал закон физико-химического единства живого вещества: все живое вещество Земли физико-химически едино

---