ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

2. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Любой экологическийфактор динамичен, изменчив во времении пространстве.

Теплоевремя года с правильной периодичностьюсменяется холодным; в течение сутокнаблюдаются более или менее широкиеколебания температуры, освещенности,влажности, силы ветра и т. п. Все это -природные, колебания экологическихфакторов, однако воздействовать на нихспособен и человек.

Влияние антропогеннойдеятельности на окружающую средупроявляется в общем случае в изменениирежимов (абсолютных значений и динамики)экологических факторов, а также – составафакторов, например при внесенииксенобиотиков в природные системы впроцессе производства или специальныхмероприятий – таких, как защита растенийпри помощи ядохимикатов или внесениеорганических и минеральных удобренийв почву.

Однакокаждому живому организму требуютсястрого определенные уровни, количества(дозы) экологических факторов, а такжеопределенные пределы их колебаний. Еслирежимы всех экологических факторовсоответствуют наследственно закрепленнымтребованиям организма (т. е. его генотипу),то он способен выживать и даватьжизнеспособное потомство.

Требованияи устойчивость того или иного видаорганизма к экологическим факторамопределяют границы географическойзоны, в пределах которой он может обитать,т. е. его ареал.

Факторы окружающей средыопределяют также амплитуду колебанийчисленности того или иного вида вовремени и пространстве, которая никогдане остается постоянной, а изменяется вболее или менее широких пределах.

Закон лимитирующегофактора

Живойорганизм в природных условиях одновременноподвергается воздействию со стороныне одного, а многих экологических ,факторов – как биотических, так иабиотических, причем каждый фактортребуется организму в определенныхколичествах или дозах.

Растения нуждаютсяв значительных количествах влаги,питательных веществ (азот, фосфор,калий), но другие вещества, например борили молибден, требуются в ничтожныхколичествах.

Тем не менее недостатокили отсутствие любого вещества (какмакро-, так и микроэлемента) отрицательносказывается на состоянии организма,даже если все остальные присутствуютв требуемых количествах. Один изосновоположников агрохимии – немецкийученый Юстус Либих (1803-1873) сформулировалтеорию минерального питания растений.

Он установил, что развитие растения илиего состояние зависят не от тех химическихэлементов (или веществ), то есть факторов,которые присутствуют в почве в достаточныхколичествах, а от тех, которых не хватает.Например, достаточное для растениясодержание азота или фосфора в почвене может компенсировать недостатокжелеза, бора или калия.

Если любого (хотябы одного) из элементов питания в почвеменьше, чем требуется данному растению,то оно будет развиваться ненормально,замедленно или иметь патологическиеотклонения. Результаты своих исследованийЮ. Либих сформулировал в видефундаментального законаминимума.

Веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай, определяется его величина и стабильность во времени

Разумеется,закон минимума справедлив не толькодля растений, но и для всех живыхорганизмов, включая человека. Известно,что в ряде случаев недостаток каких-либоэлементов в организме приходитсякомпенсировать употреблением минеральнойводы или витаминов.

Некоторыеученые выводят из закона минимумадополнительное следствие, согласнокоторому организм способен в определеннойстепени заменить одно дефицитноевещество другим, т. е. компенсироватьнедостаток одного фактора присутствиемдругого – функционально или физическиблизкого. Однако подобные возможностикрайне ограничены.

Известно,например, что материнское молоко длягрудных детей можно заменить искусственнымисмесями, но дети-искусственники, неполучившие в первые часы жизни материнскогомолока, как правило, страдают диатезами,проявляющимися в склонности к кожнымвысыпаниям, воспалениям дыхательныхпутей и др.

Закон Либиха- один из основополагающих законовэкологии.

Однако вначале XXвека американский ученый В Шелфордпоказал, что вещество (или любой другойфактор) присутствующий не только вминимуме, но и в избытке по сравнению стребуемым организму уровнем, можетприводить к нежелательным последствиямдля организма.

Например,даже незначительное отклонение содержанияв организме ртути (в принципе – безвредногоэлемента) от некоторой нормы приводитк тяжелым функциональным расстройствам(известная “болезнь Минамата”).

Дефицит влаги в почве делает бесполезнымидля растения присутствующие в нейпитательные вещества, но и избыточноеувлажнение ведет к аналогичнымпоследствиям по причинам, например,”задыхания” корней, закисанияпочвы, возникновения анаэробныхпроцессов.

Многие микроорганизмы, в томчисле используемые в сооруженияхбиологической очистки сточных вод,весьма чувствительны к пределамсодержания свободных ионов водорода,т. е. к кислотности среды (рН).

Проанализируем,что же происходит с организмом в условияхдинамики режима того или иногоэкологического фактора.

Если поместитькакое-либо животное или растение вэкспериментальную камеру и изменять вней температуру воздуха, то состояние(все жизненные процессы) организма будетизменяться. При этом выявится некоторыйнаилучший (оптимальный) для организмауровень данного фактора (Топт).

прикотором его активность (А) будетмаксимальной (рис.2. ). Но если режимыфактора будут отклоняться от оптимумав ту или иную (большую или меньшую)сторону, то активность будет снижаться.

При достижении некоторого максимальногоили минимального значения фактор станетнесовместимым с жизненными процессами.В организме произойдут изменения,вызывающие его смерть. Эти уровниокажутся, таким образом, смертельными,или летальными (Тлет и Т’лет).

Теоретическисходные, хотя не абсолютно аналогичныерезультаты можно получить в экспериментахс изменением других факторов: влажностивоздуха, содержания различных солей вводе, кислотности среды и др. (см. рис.

2, б). Чем шире амплитуда колебанийфактора, при которой организм можетсохранять жизнеспособность, тем вышеего устойчивость, т. е. толерантность ктому или иному фактору (от лат. толеранция— терпение).

Рис. 2. Воздействиеэкологического фактора на организм

Отсюдаслово “толерантный” переводят какустойчивый, терпимый, а толерантностьможно определить как способностьорганизма выдерживать отклоненияэкологических факторов от оптимальныхдля его жизнедеятельности значений.

Из всегоизложенного вытекает и законВ. Шелфорда,или так называемый законтолерантности.

Источник: https://studfile.net/preview/2658937/page:2/

Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Лекция №6

1. Биотические факторы

1.1. Понятие, виды биотических факторов.

1.2. Биотические факторы наземной и водной среды, почв

1.3. Биологически активные вещества живых организмов

1.4. Антропогенные факторы

2. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

2.1. Понятие лимитирующего фактора. Закон минимума Либиха, закон Шелфорда

2.2. Специфика воздействия антропогенных факторов на организм

2.3. Классификация организмов по отношению к экологическим факторам

Биотические факторы

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Взаимоотношения между организмами чрезвычайно сложны и многообразны, и в целом их можно условно разделить на прямые и опосредованные.

Первые заключаются в основном в непосредственных связях по линии трофики (питания): животные получают энергию для своей жизнедеятельности, поедая растения или других животных. В свою очередь, поедаемые животные (жертвы) служат источником энергии для хищников.

Взаимодействия в системах жертва – хищник или хозяин – паразит в итоге обеспечивают естественный отбор и выживание наиболее приспособленных, определяют динамику численности популяций.

Опосредованные взаимодействия заключаются в том, что одни организмы являются средообразователями по отношению к другим, причем приоритетная значимость здесь принадлежит, безусловно, растениям-фотосинтетикам. Хорошо известна, например, локальная и глобальная средообразующая функция лесов, в том числе их почво- и полезащитная и водоохранная роль.

Непосредственно в условиях леса создается своеобразный микроклимат, который зависит от морфологических особенностей деревьев и позволяет обитать именно здесь специфическим лесным животным, травянистым растениям, мхам и др. Условия ковыльных степей представляют совершенно иные режимы абиотических факторов.

В водоемах и водотоках растения – основной источник такого важнейшего абиотического компонента среды, как кислород.

Одновременно растения служат непосредственным местом обитания для других организмов.

Например, в тканях дерева (в древесине, лубе, коре) развиваются многие грибы, плодовые тела которых (трутовики) можно видеть на по­верхности ствола; внутри листьев, плодов, стеблей травяни­стых и древесных растений живет множество насекомых и других беспозвоночных, а дупла деревьев – обычное место обитания ряда млекопитающих и птиц. Для многих видов скрытноживущих животных место питания совмещено с местом обитания.

Взаимодействия между живыми организмами в наземной и водной среде

Взаимодействия между живимыми организмами (преимущественно животными) классифицируют с точки зрения их взаимных реакции.

Различают гомотипические (от греч. гомос – одинаковый) реакции, т. е. взаимодействия между особями и группами особей одного и того же вида, и гетеротипические (от греч. гетерос– иной, разный) – взаимодействия между представителями разных видов.

Среди животных существуют виды, способные питаться только одним видом пищи (монофаги), на более или менее ограниченном круге источников пищи (узкие или широкие олигофаги), или на многих видах, используя в пищу не только растительные, но и животные ткани (полифаги).

К числу последних принадлежат, например, многие птицы, способные поедать как насекомых, так и семена растений, или такой известный вид, как медведь – по природе своей хищник, но охотно поедает ягоды, мед.

Наиболее распространенный тип гетеротипических взаимодействий между животными – хищничество, т. е. непосредственное преследование и поедание одних видов другими, например насекомых – птицами, травоядных копытных -плотоядными хищниками, мелких рыб – более крупными и т. п. Хищничество широко распространено между беспозвоночными животными – насекомыми, паукообразными, червями и др.

Другой тип – паразитизм. В самом обычном случае организм-паразит постоянно обитает на поверхности или внутри тела другого животного или растения (т. е. “хозяина”) и живет за счет его питательных веществ.

Примерами могут служить обычные вши, кишечные гельминты (плоские и круглые черви), клещи, простейшие, вызывающие заболевания, а из растений – повилика или полупаразит – омела.

Такой паразитизм носит название истинного, при котором паразит не убивает своего хозяина.

Однако многие паразиты лишь периодически обитают на хозяине. Так, например, многие насекомые откладывают яйца внутрь или на поверхность тела беспозвоночных. Отродившаяся из этого яйца личинка паразита съедает хозяина изнутри или высасывает его снаружи. Такие организмы принято называть ложными паразитами или паразитоидами .

Из других форм взаимодействий между организмами можно назвать хорошо известное опыление растений животными (насекомыми); форезию, т.е.

перенос одними видами других (например, семян растений птицами и млекопитающими); комменсализм (сотрапезничество), когда одни организмы питаются остатками пищи или выделениями других, примером чего являются гиены и грифы, пожирающие остатки пищи львов; синойкию (сожительство), например использование одними животными мест обитания (нор, гнезд) других животных; нейтрализм, т. е. взаимонезависимость разных видов, обитающих на общей территории.

Одним из важных типов взаимодействия между организмами считается конкуренция, которую определяют как стремление двух видов (или индивидуумов одного вида) обладать одним и тем же ресурсом. Таким образом, выделяют внутривидовую и межвидовую конкуренцию. Конкуренцию межвидовую рассматривают, кроме того, как стремление одного вида вытеснить другой вид (конкурента) из данного места обитания.

Однако реальные доказательства конкуренции в природных (а не в экспериментальных) условиях найти трудно. Конечно, две разные особи одного вида могут пытаться отнять друг у друга куски мяса или иной пищи, но подобные явления объясняются разнокачественностью самих особей, их разной приспособленностью к одним и тем же экологическим факторам.

Любой вид организма приспособлен не к одному какому-либо фактору, а к их комплексу, причем требования двух разных (пусть даже близких) видов не совпадают. Поэтому один из двух окажется вытесненным в природной среде не в силу конкурентных стремлений” другого, а просто потому, что он хуже адаптирован к другим факторам.

Характерный пример – “конкуренция” за свет между хвойными и лиственными древесными породами в молодняках.

Лиственные (осина, береза) опережают в росте сосну или ель, но это нельзя считать конкуренцией между ними: просто первые лучше адаптированы к условиям вырубок и гарей, чем вторые.

Многолетние работы по уничтожению лиственных “сорняков” при помощи гербицидов и арборицидов (химических препаратов для уничтожения травянистых и кустарниковых растений), как правило, не приводили к “победе” хвойных, поскольку далеко не только световое довольствие, но и многие другие факторы (как биотические, так и абиотические) не отвечали их требованиям.

Иногда животных, поедающих растения или других животных (паразитов, хищников, фитофагов), рассматривают в качестве естественных врагов тех видов, которыми они питаются. Такой подход в принципе неверен. Эти организмы – обычные экологические факторы, осуществляющие в природной экосистеме функции естественного отбора.

Поэтому с общебиологических позиций хозяин и паразитоид являются взаимно необходимыми друг другу. Исчезновение (или уничтожение) такого “естетвенного врага” нанесет ущерб его хозяину или жертве, так как слабые, отставшие в развитии, генетически ущербные индивидуумы не будут уничтожаться, но будут давать при скрещивании потомство заведомо нежизнеспособное.

Отбор и приспособительная изменчивость тем самым будут исключены, и вид, не имеющий “врагов”, обречен на вырождение.

Все эти обстоятельства человек должен учитывать при управлении живой природой, при эксплуатации животных и растений, т. е. при промысле или проведении таких хозяйственных мероприятий, как защита растений в сельском хозяйстве.

Биотические факторы почвы

Как уже упоминалось выше, почва – биокосное тело. В процессах ее образования и функционирования важнейшую роль играют живые организмы. К ним относятся, в первую очередь, зеленые растения, извлекающие из почвы питательные химические вещества и возвращающие их обратно вместе с отмирающими тканями.

Но в процессах почвообразования решающую роль играют населяющие почву живые организмы (педобионты): микробы, беспозвоночные и др. Микроорганизмам принадлежит ведущая роль в трансформации химических соединений, миграции химических элементов, питании растений.

Первичное разрушение мертвой органики осуществляют беспозвоночные животные (черви, моллюски, насекомые и др.) в процессе питания и выделения в почву продуктов пищеварения. Фотосинтетическое связывание углерода в почве осуществляют в некоторых типах почв микроскопические зеленые и синезеленые водоросли.

Почвенные микроорганизмы осуществляют основное разрушение минералов и приводят к образованию органических и минеральных кислот, щелочей, выделяют синтезированные ими ферменты, полисахариды, фенольные соединения.

Важнейшим звеном в биогеохимическом цикле азота является азотфиксация, которую осуществляют азотфиксирующие бактерии. Известно, что общая продукция фиксации азота микробами составляет 160-170 млн. т/год. Необходимо также упомянуть что фиксация азота, как правило, является симбиотической (совместной с растениями), осуществляемой клубеньковыми бактериями, располагающимися на корнях растений.

Биологически активные вещества живых организмов

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, активные продуцируемые живыми организмами.

Таковы в частности, фитонциды – образуемые организмов растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост. К ним относятся гликозиды, терпеноиды, фенолы, дубильные и многие другие вещества.

Например, 1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ в сутки, хвойного – до 5 кг, можжевелового – около 30 кг. Поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека.

Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Растения способны вырабатывать защитные вещества в ответ на заражение их патогенными грибами.

Летучие вещества одних растений могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путем выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией (от греч. аллелон – взаимно, патос – страдание).

Органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту), называются антибиотиками; характерным примером является пенициллин. К антибиотикам относятся также антибактериальные вещества, содержащиеся в растительных и животных клетках.

Опасные алкалоиды, оказывающие отравляющее и психотропное действие, содержатся во многих грибах, высших растениях. Сильнейшая головная боль, тошнота вплоть до потери сознания может возникнуть в результате долгого пребывания человека на багульниковом болоте.

Свойствами вырабатывать и выделять отпугивающие, привлекающие, сигнальные, убивающие вещества обладают позвоночные и беспозвоночные животные. В их числе можно назвать многих паукообразных (скорпион, каракурт, тарантул и др.), пресмыкающихся. Человек широко использует яды животных и растений в лечебных целях.

Совместная эволюция животных и растений выработала у них сложнейшие информационно-химические взаимоот­ношения. Приведем лишь один пример: многие насекомые по запаху различают свои кормовые породы, жуки-короеды, в частности, прилетают только к умирающему дереву, рас­познавая его по составу летучих терпенов живицы.

Антропогенные экологические факторы

Вся история научно-технического прогресса, представляет собой совокупность преобразования человеком в своих целях природных экологических факторов и создания новых, ранее в природе не существовавших.

Выплавка металлов из руд и производство оборудования невозможны без создания высоких температур, давлений, мощных электромагнитных полей.

Получение и сохранение высоких урожаев сельскохозяйственных культур требует производства удобрений и средств химической защиты растений от вредителей и возбудителей заболеваний.

Современ­ное здравоохранение немыслимо без средств хемо- и физиотерапии. Эти примеры можно умножить.

Достижения научно-технического прогресса стали использоваться в политических и экономических целях, что крайним образом проявилось в создании специальных поражающих человека и его имущество экологических факторов: от огнестрельного оружия до средств массового физического, химического и биологического воздействия. В данном случае можно прямо говорить о совокупности антропотропных (т. е. направленных на человеческий организм) и, в частности, антропоцидных экологических факторов, вызывающих загрязнение окружающей среды.

С другой стороны, кроме таких факторов целенаправленного назначения, в процессе эксплуатации и переработки природных ресурсов неизбежно образуются побочные химические соединения и зоны высоких уровней физических факторов.

В ряде случаев эти процессы могут носить скачкообразный характер (в условиях аварий и катастроф) с тяжелыми экологическими и материальными последствиями.

Отсюда и потребовалось создавать способы и средства защиты человека от опасных и вредных факторов, что реализовалось в настоящее время в упомянутую выше систему — безопасность жизнедеятельности.

В упрощенной форме ориентировочная классификация антропогенных экологических факторов представлена на рис. 1.

Рис. 1. Классификация антропогенных экологических факторов

БОВ – боевые отравляющие вещества, Зоонозы – инфекционные и паразитарные заболевания животных, болезни, которыми может заразиться человек от животных (чума, сибирская язва)

Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

Любой экологический фактор динамичен, изменчив во времени и пространстве.

Теплое время года с правильной периодичностью сменяется холодным; в течение суток наблюдаются более или менее широкие колебания температуры, освещенности, влажности, силы ветра и т. п. Все это – природные, колебания экологических факторов, однако воздействовать на них способен и человек.

Влияние антропогенной деятельности на окружающую среду проявляется в общем случае в изменении режимов (абсолютных значений и динамики) экологических факторов, а также – состава факторов, например при внесении ксенобиотиков в природные системы в процессе производства или специальных мероприятий – таких, как защита растений при помощи ядохимикатов или внесение органических и минеральных удобрений в почву.

Однако каждому живому организму требуются строго определенные уровни, количества (дозы) экологических факторов, а также определенные пределы их колебаний. Если режимы всех экологических факторов соответствуют наследственно закрепленным требованиям организма (т. е. его генотипу), то он способен выживать и давать жизнеспособное потомство.

Требования и устойчивость того или иного вида организма к экологическим факторам определяют границы географической зоны, в пределах которой он может обитать, т. е. его ареал.

Факторы окружающей среды определяют также амплитуду колебаний численности того или иного вида во времени и пространстве, которая никогда не остается постоянной, а изменяется в более или менее широких пределах.

Закон лимитирующего фактора

Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических , факторов – как биотических, так и абиотических, причем каждый фактор требуется организму в определенных количествах или дозах.

Растения нуждаются в значительных количествах влаги, питательных веществ (азот, фосфор, калий), но другие вещества, например бор или молибден, требуются в ничтожных количествах.

Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэлемента) отрицательно сказывается на состоянии организма, даже если все остальные присутствуют в требуемых количествах. Один из основоположников агрохимии – немецкий ученый Юстус Либих (1803-1873) сформулировал теорию минерального питания растений.

Он установил, что развитие растения или его состояние зависят не от тех химических элементов (или веществ), то есть факторов, которые присутствуют в почве в достаточных количествах, а от тех, которых не хватает. Например, достаточное для растения содержание азота или фосфора в почве не может компенсировать недостаток железа, бора или калия.

Если любого (хотя бы одного) из элементов питания в почве меньше, чем требуется данному растению, то оно будет развиваться ненормально, замедленно или иметь патологические отклонения. Результаты своих исследований Ю. Либих сформулировал в виде фундаментального закона минимума.

Источник: https://megaobuchalka.ru/10/29289.html

Общие закономерности действия факторов среды на организмы

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Общие закономерности действия факторов среды на организмы

Общее количество экологических факторов, воздействующих на организм или на биоценоз, огромно, некоторые из них хорошо известны и понятны, например температура воды и воздуха действие других, например изменения силы гравитации – только недавно стало изучаться. Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выделить ряд закономерностей.

Закон оптимума (толерантности)

Согласно этому закону, впервые сформулированному В. Шелфордом, для биоценоза, организма или определенной стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения, переходящие в критические точки, за которыми существование невозможно.

К зоне оптимума обычно приурочена максимальная плотность популяции. Зоны оптимума для различных организмов неодинаковы. Для одних они имеют значительный диапазон. Такие организмы относятся к группе эврибионтов (греч. эури – широкий; биос – жизнь).

Организмы с узким диапазоном адаптации к факторам называются стенобионтами (греч. стенос – узкий).

Виды, способные существовать в широком диапазоне температур, называются эвритермными, а те, которые способны жить только в узком интервале температурных значений, – стенотермными.

Возможность обитать в условиях с различной соленостью воды называется эвригалинностью, на различных глубинах – эврибатностью, в местах с различной влажностью почвы – эвригигричностью и т.д.

Важно подчеркнуть, что зоны оптимума по отношению к различным факторам различаются, и поэтому организмы полностью проявляют свои потенциальные возможности в том случае, если весь спектр факторов имеет для них оптимальные значения.

       Неоднозначность действия факторов среды на разные функции организма

Каждый фактор среды неодинаково влияет на разные функции организма. Оптимум для одних процессов может являться угнетением для других.

Например, температура воздуха от + 40 до + 45 °С у холоднокровных животных сильно увеличивает скорость обменных процессов в организме, но при этом тормозит двигательную активность, что в конечном итоге приводит к тепловому оцепенению.

Для многих рыб температура воды, оптимальная для созревания половых продуктов, оказывается неблагоприятной для икрометания.

Жизненный цикл, в котором в определенные периоды времени организм осуществляет преимущественно те или иные функции (питание, рост, размножение, расселение и др.), всегда согласован с сезонными изменениями совокупности факторов среды. При этом подвижные организмы могут менять места своего обитания для успешной реализации всех потребностей своей жизни.

Разнообразие индивидуальных реакций на факторы среды 

Способность к выносливости, критические точки, зоны оптимума и нормальной жизнедеятельности достаточно часто меняются на протяжении жизненного цикла особей. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами, так и возрастными, половыми и физиологическими различиями.

Например, взрослые особи пресноводных карповых и окунеобразных видов рыб, такие как карп, судак европейский обыкновенный и др.

вполне способны обитать в воде заливов внутренних морей с соленостью до 5-7 г/л, но их нерестилища располагаются только в сильно опресненных районах, около устьев рек, потому что икра этих рыб может нормально развиваться при солености воды не более 2 г/л.

Личинки крабов не могут жить в пресной воде, но взрослые особи встречаются в устьевой зоне рек, где обилие выносимого речным потоком органического материала создает хорошую кормовую базу.

У бабочки мельничной огневки – одного из опасных вредителей муки и зерновых продуктов – критическая для жизни минимальная температура для гусениц -7 °С, для взрослых форм -22 °С, а для яиц -27 °С. Понижение температуры воздуха до -10 °С смертельно для гусениц, но не опасно для взрослых форм и яиц данного вида. Таким образом, экологическая толерантность, свойственная для вида в целом, оказывается более широкой, чем толерантность каждой отдельной особи на данном этапе ее развития.

Относительная независимость приспособления организмов к разным факторам среды

Степень выносливости организма к какому-то отдельному фактору не означает наличие аналогичной толерантности по отношению к другому фактору.

Виды, способные существовать в широком диапазоне температурных условий, могут оказаться не в состоянии выдерживать значительные колебания солености воды или влажности почвенной среды. Иными словами, эвритермные виды могут быть стеногалинными или стеногигрическими.

Набор экологических толерантностей (чувствительностей) к различным факторам среды называется экологическим спектром вида.

Взаимодействие экологических факторов

Зона оптимума и пределы выносливости по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании воздействуют одновременно другие факторы. Одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов. Например, избыток тепла может в какой-то мере смягчаться пониженной влажностью воздуха.

Увядание растения можно приостановить как увеличением количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшая тем самым испарение. Недостаток света для фотосинтеза растений можно компенсировать повышенным содержанием углекислого газа в воздухе и т. п. Из этого, однако, не следует, что факторы могут взаимозаменяться. Они не взаимозаменяемы.

Полное отсутствие света приведет к скорой гибели растение, даже если влажность почвы и количество в ней всех питательных веществ оптимальны. Совместное действие нескольких факторов, при котором эффект их воздействия взаимно усиливается, называется синергизмом.

Синергизм четко проявляется в комбинациях тяжелых металлов (меди и цинка, меди и кадмия, никеля и цинка, кадмия и ртути, никеля и хрома), а также аммиака и медй, синтетических поверхностно активных веществ. При совокупном воздействии пар данных веществ их токсический эффект значительно возрастает.

Вследствие этого см:еси даже небольших концентраций этих веществ могут оказаться смертельными для многих организмов. Примером синергизма может являться также повышенная угроза замерзания при морозе с сильным ветром, чем в безветренную погоду.

В противоположность синергизму можно выделить определенные факторы, воздействие которых снижает мощность результирующего эффекта воздействия.

Токсичность солей цинка и свинца снижается в присутствии соединений кальция, а синильной кислоты – в присутствии окиси и закиси железа. Такое явление носит название антогонизм.

При этом зная, какое именно вещество оказывает антагонистическое воздействие на данный загрязнитель, можно добиться значительного снижения его негативного воздействия.

Правило лимитирующих факторов среды и закон минимума

Сущность правила лимитирующих факторов среды заключается в том, что фактор, находящийся в недостатке или избытке, отрицательно влияет на организмы и, кроме того, ограничивает возможность проявления силы действия других факторов, в том числе и находящихся в оптимуме.

Например, если в почве имеются в достатке все, кроме одного, необходимого для растения химического или физического фактора среды, то рост и развитие растения будет зависеть именно от величины этого фактора. Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы распространения видов (популяций), их ареалы.

От них зависит продуктивность организмов и сообществ.

Правило лимитирующих факторов среды позволило прийти к обоснованию так называемого «закона минимума». Предполагается, что впервые закон минимума сформулировал немецкий агроном Ю. Либих в 1840 г.

Согласно данному закону, результат воздействия совокупности экологических факторов на урожайность сельскохозяйственных культур зависит прежде всего не от тех элементов среды, которые присутствуют обычно в достаточном количестве, а от тех, для которых свойственны минимальные концентрации (бор, медь, железо, магний и др.). Например, дефицит бора резко снижает засухоустойчивость растений.

В современной трактовке этот закон звучит следующим образом: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.

То есть жизненные возможности организма лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близко к необходимому для данного организма минимуму.

Дальнейшее снижение этих факторов ведетк гибели организма.

Адаптационные возможности организмов

К настоящему времени организмы освоили четыре основные среды своего обитания, которые значительно различаются по физико-химическим условиям. Это водная, наземно-воздушная, почвенная среда, а также та среда, которой являются сами живые организмы.

Кроме того, живые организмы обнаружены в слоях органических и органо-минеральных веществ, расположенных глубоко под землей, в грунтовых и артезианских водах. Так, специфические бактерии найдены в нефти, залегающей на глубинах более 1 км.

Таким образом, Сфера жизни включает не только почвенный слой, но может при наличии благоприятных условий распространяться значительно глубже в земную кору.

При этом основным сдерживающим проникновение в глубь Земли фактором выступает, по-видимому, температура среды, которая повышается по мере возрастания глубины от поверхности почвы. Считается, при температуре более 100 °С активная жизнь невозможна.

Приспособления организмов к факторам среды, в которой они обитают, носят название адаптаций. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Способность к адаптациям может считаться одним из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает возможность организмам выживать и устойчиво размножаться.

Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и целых экологических систем.

Основными типами адаптаций на уровне организма являются следующие:

·       биохимические – они проявляются во внутриклеточных процессах, могут касаться изменения работы ферментов или их общего количества;

·       физиологические – например, усиление частоты дыхания и сердечного ритма при интенсивном движении, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов;

·        морфоанатомические – особенности строения и формы тела, связанные с образом и средой жизни;

·       поведенческие – например, строительство некоторыми видами гнезд и нор;

·       онтогенетические – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

Организмы легче всего адаптируются к тем экологическим факторам, которые четко, устойчиво изменяются. 

Источник: https://ekoprojkt.jimdofree.com/%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B3%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0-%D0%BA-%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%BC-%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%B8%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D0%BC/%D0%BE%D0%B1%D1%89%D0%B8%D0%B5-%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F-%D1%84%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2-%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8B-%D0%BD%D0%B0-%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D1%8B/

Book for ucheba
Добавить комментарий