Любой живой организм существует в сложном и постоянно меняющемся мире, поэтому успех его жизнедеятельности определяется исторически сформировавшимися и постоянно совершенствующимися адаптациями, которые затрагивают всю его организацию и, в то же время, определяют характер взаимодействия со средой и с другими организмами.

Отдельные свойства или компоненты среды, прямо или косвенно воздействующие на организмы, называются экологическими факторами.

Экологические факторы.

 Ограничивающий фактор. Биотические факторы среды. Видовое разнообразие биоценозов. Цепи питания.

На организм одновременно влияют многочисленные и разнонаправленные факторы среды. В природе сочетание всех воздействий в их оптимальных, наиболее благоприятных значениях практически невозможно. Поэтому даже в местообитаниях, где наиболее благоприятно сочетаются все экологические факторы, каждый из них чаще всего несколько отклоняется от оптимума. Поэтому по отношению к одним факторам организмы обладают широким диапазоном выносливости и выдерживают значительные отклонения интенсивности фактора от оптимальной величины.

К другим факторам организмы приспособлены только в узком диапазоне их изменений и выдерживают лишь небольшие отклонения от оптимума.

По отношениям к факторам среды различают виды теплолюбивые и холодолюбивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой или низкой солености воды. Для водных животных большое значение имеет концентрация кислорода в воде.

Отклонение интенсивности одного какого-либо фактора от оптимальной величины может сузить пределы выносливости к другому фактору. Так при уменьшении азота в почве снижается засухоустойчивость злаков. Фактор, находящийся в недостатке или избытке по сравнению с оптимальной величиной, называется ограничивающим, поскольку он делает невозможным процветание вида в данных условиях. Впервые на существование ограничивающих факторов указал немецкий химик Ю. Либих (1893-1873). Природа этих факторов неодинакова: недостаток химического элемента в почве, недостаток тепла и влаги. Ограничивающими распространение факторами могут быть и биотические отношения: занятие территории более сильным конкурентом или недостаток опылителей для растений, Для распространения видов большое значение имеют два показателя: температурный порог развития и сумма эффективных температур.

Под эффективной температурой понимают разницу между температурой среды и температурным порогом развития. Так развитие икры форели начинается при 0 С. При температуре воды 2 С мальки выходят из яйцевых оболочек через 205 дней, при 5- С через 82 дня, а при 10 С – через 41 день. Во всех случаях произведение положительных температур сред на число дней развития остается постоянным: 410 дней. Это и будет сумма эффективных температур.

    Сумма эффективных температур рассчитывается по формуле:

________________________________________________________________________________

Таким образом, для осуществления генетической программы развития животным с непостоянной температурой тела (и растениям) необходимо получать определенное количество теплоты.

И пороги развития, и сумма эффективных температур для каждого вида свои. Они обусловлены исторической приспособленностью вида к определенным условиям жизни.

От суммы температур за определенный период времени зависят и сроки цветения растений. Например, для зацветания мать и мачехи требуется 77, для кислицы – 453, а для земляники – 500. Сумма эффективных температур, которую нужно набрать для завершения жизненного цикла, часто ограничивает географическое распространение вида. Так северная граница древесной растительности совпадает с июльскими изотермами 10…12 С .Севернее уже не хватает тепла для развития деревьев и зона лесов сменяется Тундрой. Точно также, если в умеренной зоне хорошо растет ячмень (его сумма температур за весь период от посева до уборки составляет 160-1900 С), то этого количества тепла недостаточно для риса или хлопчатника (при требуемой для них сумме температур 2000- 4000 С)

Многие факторы становятся ограничивающими в период размножения. Пределы выносливости для семян, яиц, эмбрионов, личинок обычно уже, чем для взрослых растений и животных. Например, многие крабы могут заходить в реки далеко вверх по течению, но их личинки в речной воде развиваться не могут. Ареал промысловых птиц часто определяется влиянием климата на яйца и их птенцов, а не на взрослых особей.

 Выявление ограничивающих факторов очень важно в практическом отношении. Так пшеница плохо растет на кислых почвах, а внесение в почву извести позволяет значительно повысить урожайность. 

Биотические факторы среды

Помимо абиотических воздействий живые организмы испытывают на себе и влияние друг друга. Определяющими факторами в этом отношении являются видовое разнообразие сообщества и численность популяций, образующих биоценоз.

Видовое разнообразие биоценозов. Каждый живой организм живет в окружении множества других, вступая с ними в самые разнообразные отношения как с положительными так и с отрицательными для себя последствиями. Связь с другими организмами обеспечивает питание и размножение, возможность защиты, смягчает неблагоприятные условия среды. В то же время биотическое окружение- это и опасность ущерба или гибели.

Задание 1. Приведите примеры взаимоотношений видов биоценозе:

а) отрицательные (антагонистические): _______________________

б) положительные (симбиотические):_______________________

Задание 2. Раскройте понятия «абиотические факторы», «биотические факторы», «антропогенные факторы», приведите примеры. Рассмотрите рис. 1, дайте определения терминам «оптимум», «экологическая валентность», «экологический спектр вида», приведите примеры стенобионтных и эврибионтных видов растений и животных.

Абиотические факторы__________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Биотические факторы___________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Антропогенные факторы_________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Рис. 1. Общая схема действия экологического фактора на живой организм

1 – точка минимума; 2 – точка оптимума; 3 – точка максимума

Оптимум__________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Экологическая валентность ______________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Экологический спектр вида ______________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Стенобионты,Эврибионты ____________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 2. Сформулируйте основные закономерности, присущие действию экологичес-ких факторов на живые организмы.

Закон лимитирующих факторов (Блэкман, 1909)____________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Закон толерантности (Шелфорд, 1913)____________________________________________

Закон неоднозначного действия фактора на различные функции организма ____________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Закон (эффект) компенсации факторов (Рюбель, 1930)_______________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Закон незаменимости фундаментальных факторов (Вильямс, 1949) __________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Закон совокупного действия факторов _____________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Правило экологической индивидуальности (Раменский, 1924) _________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Правило взаимодействия факторов _______________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 3. Изучить схему соотношения типов питания в экосистеме (см. рисунок).

Задание 4. На рис. экологической пирамиды рассмотреть и зарисовать правило 10 % перехода энергии и вещества с одного трофического уровня на следующий, как определенную экологическую закономерность.

Рис. Экологическая пирамида (пирамида биомассы)

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «экологический фактор». 2. Определите понятие «оптимум экологического фактора». 3. Приведите примеры приспособлений живых организмов к чрезмерному действию абиотических факторов среды.