Загрязнения среды как экологический фактор

Среди ограничителей к беспредельному размножению организмов различают ресурсы и условия.

Ресурсы организм использует, потребляет. К ресурсам относят пищу, убежища, удобные места для размножения.

Условия- это такие факторы, к которым организм вынужден приспосабливаться, но повлиять на них не может. Один и тот же фактор среды может быть ресурсом для одних и условием для других. Например: свет_ жизненно необходимый энергетический ресурс для фотосинтезирующих растений, а для обладающих зрением животных_ условие, при котором они могут видеть.

Каждому организму для его жизни требуется совокупность различных условий среды.

Среда – это совокупность элементов, которые оказывают прямое или косвенное воздействие на организмы. Элементы окружающей среды, способные оказывать влияние на живые организмы называются экологическими факторами. Они классифицируются по нескольким критериям.

Внешние факторы – воздействуют на организм , но не испытывают обратного действия (температура, атмосферное давление, скорость ветра).

Внутренние факторы – пища, состав воды.

Главные факторы – пища, вода, воздух, температура, свет – определяются как условия существования. Без них не возможна жизнь.

В современной экологии факторы среды подразделяются на:абиотические, биотические и антропогенные.

АБИОТИЧЕСКИЕ факторы.

Солнечный свет является основным источником энергии, которая используется для всех жизненных процессов на Земле. Благодаря энергии, солнечных лучей в зеленых растениях происходит фотосинтез, в результате которого обеспечивается питание всех гетеротрофных организмов.

Солнечное излучение неоднородно по своему составу. В нем различают ультрафиолетовые (менее 0,40 мкм) лучи, видимые (0,40-0,75 мкм), инфракрасные (длина волны более 0,75 мкм). Инфракрасные лучи составляют около 45 % лучистой энергии, достигающей Земли, и являются главным источником тепла, поддерживающего температуру окружающей среды. Видимые лучи составляют около 50 % лучистой энергии, которая особенно необходима растениям для процесса фотосинтеза, а также для обеспечения видимости и ориентации в пространстве всех живых существ. Хлорофилл поглощает преимущественно оранжево-красные (0,6-0,7 мкм) и сине-фиолетовые (0,5 мкм) лучи. Растения используют на фотосинтез менее 1 % солнечной энергии, остальная ее часть рассеивается в виде тепла или отражается.

Большая часть ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 0,29 мкм задерживается своеобразным "экраном" - озоновым слоем атмосферы, который образуется под воздействием этих же лучей. Это излучение является губительным для живого. Ультрафиолетовые лучи с большей длиной волны (0,3-0,4 мкм) достигают поверхности Земли и в умеренных дозах оказывают благоприятное воздействие на животных - стимулируют синтез витамина D, пигментов кожи (загар).

Большинство животных способны воспринимать световые раздражения. Уже у некоторых простейших могут быть светочувствительные органоиды (стигма у эвглены зеленой), с помощью которых они способны реагировать на световое воздействие (фототаксисы). Почти все многоклеточные обладают разнообразными светочувствительными органами.

По требовательности к интенсивности освещения различают светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые растения.

Реакция организмов на продолжительность светового дня, выражающаяся в изменении интенсивности физиологических процессов, называется фотопериодизмом.С фотопериодизмомсвязаны основные приспособительные реакции и сезонные изменения у всех живых организмов. Совпадение периодов жизненного цикла с соответствующим временем года (сезонный ритм) имеет огромное значение для существования видов. Роль пускового механизма сезонных изменений (от весеннего пробуждения до зимнего покоя) играет длина светового дня как наиболее постоянное изменение, предвещающее смену температур и других экологических условий. Так, увеличение длины светового дня стимулирует деятельность половых желез у многих животных и определяет начало брачного периода. Укорочение светового дня осенью ведет к затуханию функции половых желез, накоплению жира, развитию пышного меха у животных, перелетам птиц. Аналогично у растений с удлинением светового дня связано образование гормонов, влияющих на цветение, оплодотворение, плодоношение, образование клубней и т. д. Осенью эти процессы затухают.

Суточная ритмичность у растений проявляется в периодическом открытии и закрытии цветков (хлопчатник, лен, душистый табак), усилении или ослаблении физиологических и биохимических процессов фотосинтеза, скорости деления клеток. Суточные ритмы, проявляющиеся в периодическом чередовании активности и отдыха, характерны и для животных, и для человека. Всех животных можно подразделить на дневных и ночных. Большинство из них проявляет наибольшую активность днем (жаворонки, волки, зайцы и др.), однако некоторые (летучие мыши, совы, крыланы и др.) приспособились к жизни только в ночных условиях. Ряд животных постоянно обитает в полной темноте (аскарида, крот и др.).

У человека обнаружены суточные колебания свыше трехсот показателей. Так, температура тела выше в дневные часы, достигает максимального значения к 18 часам, а ночью снижается. Самый низкий уровень температуры наблюдается между 1 часом ночи и 5 часами утра. Артериальное давление днем выше, а ночью ниже. В дневное время выше свертываемость крови, в периферической крови увеличено содержание кровяных пластинок, эритроцитов, лейкоцитов, адреналина. У большинства людей наивысшая биоэлектрическая активность мозга наблюдается утром (с 8 до 12 ч) и вечером (между 17 и 19 ч). Людей, способных к наиболее активной работе утром, называют "жаворонками". Однако встречаются лица, у которых наиболее высокая работоспособность приходится на вечерние и даже ночные часы (их называют "совами"). Большинство людей может работать производительнее в дневное время суток, поэтому в ночные смены снижается производительность труда и внимание, что приводит к повышению травматизма.

БИОТИЧЕСКИЕ факторы.

Все виды взаимоотношений между организмами можно подразделить на конкуренцию, хищничество, антибиоз и симбиоз.

Конкурентные взаимоотношения возникают между организмами в том случае, если для их существования необходимы одинаковые или сходные условия. Например, саранча, грызуны и травоядные парнокопытные вступают между собой в конкурентные отношения из-за пищи. Растения конкурируют друг с другом за свет, влагу, защиту от поедания животными и т. п. В конкурентные отношения могут вступать особи как одного, так и разных видов (сосны - за свет, разные виды хищников - за жертву).

При хищничестве наблюдается прямое уничтожение жертвы и, как правило, использование ее в качестве пищи. Хищники есть среди животных всех классов хордовых (акулы, крокодилы, орлы, волки) и среди других типов ( например, гидра, планария, морские звезды, божьи коровки и др.). Есть хищники и среди растений (росянка). Разновидностью хищничества является каннибализм (внутривидовое хищничество) - поедание одними особями других своего же вида. Например, самка паука каракурта поедает самца после спаривания.

Под антибиозом понимают такие взаимоотношения между организмами разных видов, когда особи одного вида, чаще путем выделения особых веществ, оказывают угнетающее воздействие на жизнедеятельность особей других видов. Эти вещества имеют разную химическую природу, но общее название - антибиотики. Антибиотики, продуцируемые грибами, бактериями и другими организмами (пенициллин, стрептомицин, биомицин и др.), нашли широкое применение для лечения разнообразных инфекционных болезней. Некоторые высшие растения также продуцируют антибиотики, которые получили название фитонцидов. Фитонциды чаще всего представляют собой летучие вещества (иногда малолетучие), угнетающие жизнедеятельность бактерий, грибов, простейших и др. Они играют большую роль в биологической очистке воздуха. Поэтому в сосновых лесах строят санатории для больных туберкулезом и другими легочными заболеваниями. Широкое применение в медицине находят фитонциды чеснока и лука.

Симбиозом является любое сожительство организмов разных видов, приносящее пользу хотя бы одному из них. Выделяют следующие формы симбиоза: мутуализм, синойкию, комменсализм и паразитизм.

Мутуализм (взаимовыгодный симбиоз) - это совместное сожительство организмов разных видов, приносящее взаимную пользу. Например, лишайники являются симбиотическими организмами, тело которых построено из водорослей и грибов. Нити гриба снабжают клетки водоросли водой и минеральными веществами, а клетки водорослей осуществляют фотосинтез и, следовательно, снабжают гифы грибов органическими веществами.

Синойкия (квартирантство) - сожительство, при котором особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не принося своему "живому дому" ни пользы, ни вреда. Например, пресноводная рыбка горчак откладывает икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков. Развивающиеся икринки надежно защищены раковиной моллюска, но они безразличны для хозяина и не питаются за его счет.

Комменсализм (нахлебничество) - совместное сожительство организмов разных видов, при котором один организм использует другой как жилище и источник питания, но не причиняет вреда партнеру Например, некоторые морские полипы, поселяясь на крупных рыбах, в качестве пищи используют их испражнения. В желудочно-кишечном тракте человека находится большое количество бактерий и простейших, питающихся остатками пищи и не причиняющих вреда хозяину.

Паразитизм - это форма антагонистического сожительства организмов, относящихся к разным видам, при котором один организм (паразит), поселяясь на теле или в теле другого организма (хозяина), питается за его счет и причиняет вред. Болезнетворное действие паразитов слагается из механического повреждения тканей хозяина, отравления его продуктами обмена, питания за его счет. Паразитами являются все вирусы, многие бактерии, грибы, простейшие, некоторые черви и членистоногие. В отличие от хищника паразит использует свою жертву длительно и далеко не всегда приводит ее к смерти. Нередко вместе со смертью хозяина погибает и паразит. Связь паразита с внешней средой осуществляется опосредованно через организм хозяина.

Различают временных и постоянных паразитов. Временные паразиты нападают на хозяина в основном для питания (комары, клещи). Постоянные паразиты весь цикл развития или большую его часть проводят на теле или в теле хозяина (аскарида, печеночный сосальщик, вши и др.). По месту обитания у хозяина паразиты подразделяются на наружных, обитающих на теле хозяина (вши, блохи, клещи), и внутренних, обитающих в теле хозяина (аскарида, малярийный плазмодий, бычий цепень).

Паразитический образ жизни оказывает существенное влияние на морфологию и физиологию паразитов. Так, у многих из них развиваются специальные органы прикрепления и питания (присоски, крючья, колюще-сосущий ротовой аппарат), высокой степени развития достигает половая система, что способствует интенсивности размножения (аскарида за сутки откладывает до 240 тыс. яиц). Благодаря нахождению в организме хозяина и питанию за его счет у многих паразитов слабо развиты нервная система и органы чувств (плоские и круглые черви), а у ленточных червей даже отсутствует пищеварительная система (они всасывают готовые переваренные вещества всей поверхностью тела из тонкого кишечника хозяина).

Антагонистические взаимоотношения паразитов и хищников со своими жертвами поддерживают численность популяций одних и других на определенном относительно постоянном уровне, что имеет большое значение для выживания видов.

К антропогенным факторам относят особенности среды, обусловленные трудовой деятельностью человека. Человек в отличие от животных не пассивно приспосабливается к окружающей среде, а изменяет ее в соответствии со своими потребностями. Антропогенный фактор начал действовать при переходе человечества от собирательства к земледелию и охоте, но его влияние на природу особенно возросло в последние десятилетия в связи с интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства и может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное воздействие человека проявляется в посадке лесов, парков, садов, создании и разведении высокопродуктивных новых сортов растений и пород животных, создании и охране заповедников, заказников и т. п. Однако отрицательное влияние людей на природу остается все еще достаточно интенсивным: вырубаются лесные массивы, осушаются вековые болота, мелеют реки, происходит эрозия почв, загрязнение воды, почвы и воздуха отходами, нефтепродуктами, синтетическими веществами, радиоактивными изотопами.По мере роста народонаселения и технической вооруженности человечества удельный вес антропогенных факторов постоянно возрастает.

ЗАДАНИЕ. Перечислите все факторы среды, которые действуют на зайца.

Абиотические: тепло, свет, воздух, влажность, минеральный состав среды, рельеф.

Биотические: другие зайцы ,растения(пища),хищники, паразиты, др.организмы (деревья, кустарники как места укрытия), почвенные организмы (переработка отходов жизнедеятельности), человек (добывание пушнины).

ЗАКОН ОПТИМУМА.

Следует учитывать, что на отдельные организмы и их популяции одновременно воздействуют все факторы, создающие определенный комплекс условий, в котором могут обитать те или иные организмы. Отдельные факторы могут усиливать или ослаблять действие других факторов. Например, при оптимальной температуре повышается выносливость организмов к неблагоприятной влажности и недостатку пищи; в свою очередь, обилие пищи увеличивает устойчивость организмов к неблагоприятным климатическим условиям.

Степень влияния факторов окружающей природы зависит от силы их действия. При оптимальной силе воздействия данный вид нормально живет, размножается и развивается (экологический оптимум, создающий наилучшие условия жизни). При значительных отклонениях от оптимума как в сторону повышения, так и в сторону понижения жизнедеятельность организмов угнетается. Максимальное и минимальное значения фактора, при которых еще возможна жизнедеятельность, называются пределами выносливости (границы терпимости). Оптимальное значение фактора, как и пределы выносливости, неодинаково для разных видов и даже для отдельных особей одного и того же вида. Одни виды могут переносить значительные отклонения от оптимального значения фактора, т. е. обладают широким диапазоном выносливости (называются эврибионтами), другие – узким(стенобионты). Например, сосна растет на песках и на болотах, где стоит вода, а кувшинка сразу гибнет без воды.