Биология для 5 классаТема: Экологические факторы окружающей среды
Понятие об экологических факторах среды. Классификация.
Экологические факторы — совокупность всех признаков среды (температура, влажность, свет, давление воздуха, свойства почвы, состав воздуха, рельеф, живые организмы и др.), оказывающих воздействие на организм или экологическую систему в целом. Не все факторы одинаковые по своему значению, влияние некоторых из них является незначительным.
Отдельные компоненты среды обитания, воздействующие на живые организмы, на которые они реагируют приспособительными реакциями (адаптациями) называют факторами среды или экологическими факторами. Иначе говоря, комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологических факторов среды.
Все экологические факторы среды делят на 3 группы:
1) Абиотические включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди множества абиотических факторов главную роль играют:
а) климатические (солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др.)
б) эдафические (эдафогенные). Сюда относят механическую структуру и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режимы почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.
в) орографические (рельеф, экспозиция и крутизна склонов, перепад высот, высота над уровнем моря).
г) гидрографические (прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.)
д) химические (газовый состав атмосферы, солевой состав воды, газовый и химический состав почв).
е) пирогенные (воздействие огня).
2) Биотические – совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса). К биотическим факторам относятся:
а) фитогенные – влияние растений друг на друга и на окружающую среду;
б) зоогенные – влияние животных друг на друга и на окружающую среду;
в) микробные – влияние микроорганизмов друг на друга и на окружающую среду.
3) Антропогенные – отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. К таким факторам относятся все формы деятельности человека и человеческого общества, которые приводят к изменению природы, как среды обитания, и непосредственно сказываются на их жизни. Любой живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на любую из этих составляющих. К антропогенным факторам относятся любые воздействия (как непосредственные, так и опосредованные) человека на окружающую среду – организмы, биогеоценозы, ландшафты, биосферу. Воздействие может быть прямым, косвенным, случайным.
Прямое воздействие направлено непосредственно на живые организмы (например, нерациональные рыболовство и охота резко сократили численность ряда видов). Нарастающая сила и ускоренные темпы изменения природы человеком вызывают необходимость ее охраны.
Косвенное воздействие осуществляется путем изменения ландшафтов, климата, физического состояния и химизма атмосферы и водоемов, строения поверхности земли, почв, растительного и животного мира. Человек сознательно и бессознательно истребляет и вытесняет одни виды растений и животных, распространяет другие, либо создает для них благоприятные условия. Для культурных растений и домашних животных человек создал в значительной степени новую среду, многократно увеличив продуктивность освоенных земель. Но это исключило возможность существования многих диких видов.
К случайным относятся воздействия, которые происходят в природе под влиянием деятельности человека, но не были заранее предусмотрены и запланированы им:
а) распространение вредителей и паразитов;
б) случайный завоз различных организмов с грузом;
в) непредвиденные последствия, вызванные сознательными действиями в природе. Например, нежелательные явления, вызванные осушением болот, постройкой плотин, распашкой целины и др.
Справедливости ради следует сказать, что многие виды животных и растений исчезли с лица земли и без влияния человека. У любого вида, как и у отдельного организма, есть свои юность, расцвет, старость и гибель. Это естественный процесс. Но в природе этот процесс происходит медленно и обычно уходящие виды успевают сменяться новыми, более приспособленными к условиям обитания. Человек же ускорил процесс вымирания до таких темпов, что эволюция уступила место революционным необратимым преобразованиям экосистемы.
Пирогенные факторы
К пирогенным факторам относятся факторы воздействия огня или пожара. В настоящее время пожары рассматриваются как весьма значимый и один из естественных абиотических экологических факторов. При правильном использовании огонь может стать очень ценным экологическим инструментом. На первый взгляд пожары являются негативным фактором, но на деле это не так. Без пожаров саванна, например, быстро бы исчезла и покрылась густым лесом.
Однако этого не происходит, т.к. в огне гибнут нежные побеги деревьев. Поскольку деревья растут медленно, не многим из них удаётся выдержать пожары и вырасти достаточно высоко. Трава же растёт быстро и также быстро восстанавливается после пожара. Кроме того, многие обитатели саванн, например, африканский аист или птица-секретарь используют пожары в своих целях.
Они посещают границы естественных или контролируемых пожаров и поедают там насекомых и грызунов, которые спасаются от огня. Возникновению пожаров могут способствовать как естественные факторы (удар молнии), так и случайные и неслучайные действия человека.
Различают 2 типа пожаров:
1) Наиболее трудно поддаются сдерживанию и регулированию верховые пожары. Чаще всего они весьма интенсивны и разрушают всю растительность и органику почвы. Такие пожары оказывают ограничивающее воздействие на многие организмы.
2) Низовые пожары, наоборот, обладают весьма избирательным действием. Для одних организмов они более губительны, для других менее и, таким образом, способствуют развитию организмов с высокой устойчивостью к пожарам. Кроме того, небольшие низовые пожары дополняют действия бактерий, разлагая отмершие растения и ускоряя превращение минеральных элементов питания в форму, пригодную для использования новыми поколениями растений. В местообитаниях с малоплодородной почвой пожары способствуют обогащению её зольными элементами и питательными веществами. При достаточной влажности (прерии Северной Америки) пожары стимулируют рост трав за счёт деревьев. Особенно важную регулирующую роль пожары играют в степях и саваннах. Здесь периодические пожары снижают вероятность вторжения пустынных кустарников.
Понятие о лимитирующих факторах
В середине XIXв. немецкий ученый- агрохимик Юстус фон Либих изучал процессы питания растений и влияние разнообразных факторов и элементов питания на их рост. Он установил, что урожай культур зачастую ограничивается (лимитируется) не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах: например, СО2 и Н2О, (обычно эти вещества присутствуют в среде в изобилии), а тем, которые необходимы в минимальных количествах, но которых в почве очень мало, например, Zn.
В простейшем виде применительно к конкретным опытам учёного закон минимума Либиха гласит: «Рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве».
В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологической потребности.
Закон минимума Либиха можно пояснить на таком примере: пусть в почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений, кроме одного из них, например, бора или Zn. Рост растений на такой почве будет угнетён. Если добавить в почву нужное количество бора или Zn, то это приведёт к увеличению урожая. Но если вносить любые другие химические элементы (например, N,P,K), и даже
удастся добиться того, что все они будут содержаться в оптимальных количествах, а B и Zn будут отсутствовать, то это не даст никакого эффекта.
При формулировании своих обобщений Либих пользовался определением «лимитирующий» по отношению к факторам среды.
В экологии под лимитирующим, т.е. ограничивающим, фактором понимается любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества. Им может быть любой из действующих в природе экологических факторов: Н2О, тепло, свет, ветер, рельеф, содержание в почве необходимых для жизнедеятельности организмов солей и др. элементов, а в водной среде – качество воды, количество доступного кислорода и СО2. Такими факторами могут быть конкуренция со стороны другого вида, присутствие хищника или паразита.
Организмы могут сравнительно легко приспособиться к хорошо предсказуемой среде и справляться с ней, даже если она регулярно меняется, при условии, что изменения не слишком экстремальные. Адаптация к непредсказуемой среде обычно труднее; адаптация к чрезвычайно неустойчивой среде может даже оказаться невозможной. Многие организмы развили в стадии покоя, которые позволяют им пережить неблагоприятные периоды, как предсказуемые, так и непредсказуемые. Креветки в пустынях и однолетние растения повсюду являются хорошими примерами. Яйца морских креветок годами сохраняются в соленой корке сухих пустынных озер. Когда редкий пустынный дождь заполняет одно из этих озер, из яиц вылупляются креветки, быстро вырастают и откладывают много новых яиц. Некоторые семена растений, которым уже много десятилетий, все еще жизнеспособны и способны прорасти.
