Экологические факторы, их классификация.

Под экологичес­кими факторами понимается любой элемент или условие среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакция­ми, или адаптациями. За пределами приспособительных реакций лежат летальные (гибельные для организмов) значения факторов.

Классификация факторов:

Чаще всего факторы делят на три группы.

1. Факторы неживой природы (абиотические, или физико-хими­ческие). К ним относятся климатические, атмосферные, почвен­ные (эдафические), геоморфологические (орографические), гидро­логические и другие.

2. Факторы живой природы (биотические) - влияние одних орга­низмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные), микроор­ганизмов, грибов и т. п.

3. Факторы человеческой деятельности (антропогенные). В их чис­ле различают прямое влияние на организмы (например, промысел) и косвенное - влияние на местообитание (например, загрязнение среды, уничтожение кормовых угодий, строительство плотин на реках и т. п.).

Современные экологические проблемы и возрастающий интерес к экологии связан с действием антропогенных факторов.

Интересна классификация факторов по периодичности и направлен­ности действия, степени адаптации к ним организмов. В этом отноше­нии выделяют факторы, действующие строго периодически (сме­ны времени суток, сезонов года, приливно-отливные явления и т. п.), действующие без строгой периодичности, но повторяющиеся вре­мя от времени. Сюда относятся погодные явления, наводнения, урага­ны, землетрясения и т. п. Следующая группа - факторы направ­ленного действия, они обычно изменяются в одном направлении (потепление или похолодание климата, зарастание водоемов, забола­чивание территорий и т. п.). И последняя группа - факторы неопре­деленного действия. Сюда относятся антропогенные факторы, наи­более опасные для организмов и их сообществ.

Из перечисленных групп факторов организмы легче всего адап­тируются или адаптированы к тем, которые четко изменяются (строго периодические, направленные). Адаптационность к ним такова, что часто становится наследственно обусловленной. И если фактор меняет периодичность, то организм продолжает в течение некоторого времени сохранять адаптации к нему, т. е. действовать в ритме так называемых «биологических часов». Такое явление, в частности, имеет место при смене часовых поясов.

Некоторые трудности характерны для адаптации к нерегулярно-пе­риодическим факторам, но организмы нередко имеют механизмы пред­чувствия их возможности (землетрясения, ураганы, наводнения и т. п.) и в какой-то мере могут смягчать их отрицательные последствия.

Наибольшие трудности для адаптации представляют факторы, при­рода которых неопределенна, к ним организм, как правило, не готов, вид не встречался с такими явлениями и в процессе эволюции. Сюда, как отмечалось, относится группа антропогенных факторов. В этом их ос­новная специфика и антиэкологичность. Многие из этих факто­ров, кроме того, выступают как вредные. Их относят к группе ксенобиотиков (греч. ксенокс - чужой). К последним относятся практичес­ки все загрязняющие вещества. В числе быстроизменяющихся факто­ров большое беспокойство в настоящее время вызывают изменение климата, обусловливаемое так называемым «тепличным, или парнико­вым, эффектом», изменение водных экосистем в результате преобразо­вания рек, мелиорации и т. п. Только в отдельных случаях по отношению к таким факторам организмы могут использовать механизмы так на­зываемых преадаптаций, т. е. те адаптации, которые выработа­лись по отношению к другим факторам. Так, например, устойчи­вости растений к загрязнениям воздуха в какой-то мере способствуют те структуры, которые благоприятны для повышения засухоустойчиво­сти: плотные покровные ткани листьев, наличие на них воскового нале­та, опушенности, меньшее количество устьиц и другие структуры, за­медляющие процессы поглощения веществ, а следовательно, и отрав­ление организма. Это необходимо учитывать, в частности, при подборе ассортимента видов для выращивания в районах с высокой промыш­ленной нагрузкой, для озеленения городов, и т.п.
Лимитирующие факторы. Понятие оптимума. Экологическая валентность.

Правило оптимума.

Помимо качественной специфики фактора (влияние на те или иные процессы в ор-ме), зависящей от его физико-химической природы, характер воздействия и реакция на него со стороны организма во многом определяются «интенсивностью воздействия фактора», его дозировкой. Количественное влияние условий среды определяется тем, что естественные факторы (темпер-а, кислород, соленость) в той или иной дозе необходимы для нормального функционирования орг-а, когда как недостаток или избыток того же фактора тормрзит жизнед-ть. Количественное выражение (доза) фактора, соответствующее потребностям орг-а и обеспечивающее наиболее благоприятные условия его жизни, рассматривают как оптимальное (рис – зона оптимума).Специфические адаптационные механизмы, свойственные виду, дают орг-у возможность переносить определенный размах отклонений фактора от оптимальных значений без нарушения нормальных функций организма. Зоны, отклоняющиеся от оптимума, но не нарушающие жизнед-ть орг-а, определяются как зоны нормы. Таких зон 2, соответственно отклонению от оптимума в сторону недостаточной выраженности фактора и в сторону его избытка.

Дальнейший сдвиг в сторону недостатка или избытка фактора сближает эффективность действия адаптивных механизмов, и нарушает жизнеж-ть орг-а (замедление или приостановка роста, нарушение цикла размножения, неправильное течение линьки).(рис – зоны песимума). Наконец, за приделами этих зон количественное выражение фактора такого, что полное напряжение всех приспособительных систем оказывается неэффективным; эти крайние значения ограничивают свойственный виду адаптируемый диапазон количест-ых изменений фактор, за приделами которого жизнь невозможна.

Адаптация к любому фактору связана с затратами энергии. В зоне оптимума адаптивные механизмы отключены, и энергия расходуется только на функциональные жизненные процессы. При выходе значений фактора за пределы оптимума включаются адаптивные механизмы, функционирование которых сопряжено с определенными затратами энергии – тем большими, чем дальше значение фактора отклоняется от оптимального. При этом усиление расходов на адаптацию ограничивает возможный набор форм жизнед-ти орг-а: чем дальше от оптимума находится клич-ое выражение фактора, тем больше энергии неправильно расходуется на адаптацию и тем меньше проявление иных форм деятельности. Размах адаптируемых изменений количественного выражения фактора определяется как экологическая валентность вида по данному фактору. Величина ее различна у разных видов.

«Эври» - широкая экологическая валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды.«Стено» - узкая экологическая валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды. Так, эвритермные и стенотермные животные и растения – это виды, соответственно устойчивые и неустойчивые к колебаниям температуры.

экологическая валентность как видовое свойство эволюционно формируется в качестве приспособления к той степени колебания данного фактора, которая свойственна естественным местам обитания вида. Помимо величины экологической валентности, виды могет отличаться и местоположением оптимума на шкале количественных изменений фактора. Виды, приспособленные к высоким дозам данного фактора, обозназаются окончанием –фил (термофилы-теплолюбивые виды, оксифилы – высокое содержание кослорода, гигрофилы- высок.влажность). Виды, обитающие в противоположных условиях, обозначаются термином с окончанием –фоб (галлофобы-обитатели пресных водоемов, не переносят осолонения).

Неоднозначность действия фактора на разные функции(Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Жизненный цикл, в котором в определенные периоды организм осуществляет преимущественно те или иные функции (питание, рост, размножение, расселение и т.п.), всегда согласован с сезонными изменениями комплекса факторов среды. Подвижные организмы могут также менять места обитания для успешного осуществления всех своих жизненных функций).

Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных реакций на действия факторов среды у отдельных особей вида(Степень выносливости, критические точки, оптимальные и пессимальные зоны отдельных индивидуумов не совпадают. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными и физиологическими различиями. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи).

К каждому из факторов среды виды приспосабливаются относительно независимым путем (Экологические валентности вида по отношению к разным факторам могут быть очень разнообразными. Это создает чрезвычайное многообразие адаптаций в природе. Сумма экологических валентностей по отношению к отдельным факторам среды составляет экологический спектр вида).

Экологические спектры отдельных видов не совпадают. (Каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям. Даже у близких по способам приспособления к среде видов существуют различия в отношении к каким-либо отдельным факторам).

Правило комплексного действия факторов.

В естественных услов-х «чистого» влияния отдельных факторов не бывает: организм всегда подвержен воздействию сложного их комплекса, в котором каждый из факторов выражен в разной степенно относительно своего оптимального значения.

Представление об оптимуме зависит и от взаимоотношений разных видов в составе биогеоценоза. На этой основе можно говорить о несовпадении понятий оптимума на организменном, популяционном и биогеоценотическом уровнях.

Констелляция (совокупное действие на организм нескольких факторов среды) сопровождается установлением особых взаимодействий между отдельными факрома среды, когда влияние одного фактора в какой то мере изменяет характер воздействия другого.(взаимодействие влажности и температуры – в сухом воздухе воздействие высоких температур переносится гомойотермными животными относительно легко, тогда как влажность существенно снижает темпер-е пороги нормального функционирования орг-а. Причина заключается в том, что повышенная влажность воздуха ограничивает испарения.).

Некоторые факторы среда, не участвуя прямо в тех или иных физиологических процессах, существенно изменяют воздействия других факторов, имеющих к этим процессам прямое отношение – модифицирующие факторы(течение в континентальных водоемах определяет кислородный режим, условия накопления органических осадков, возможность произрастания водных растений и т.д., а соответственно этому – состав и экологический облик водных экосистем, весьма отличающийся в водоемах разного типа; снежный покров создает спецефические сезонные условия жизни растений и животных, служит препятствием длю передвижения многих наземных животных, ухудшает условия добывания корма на земле, хорошие теплоизолирующие свойства, обеспечивает эффективное переживание зимы медведям, насекомым).

Правило лимитирующего фактора (минимума).

В середине 19 века Либих сформулировал правило минимума: тот из необходимых факторов среды определяет плотность популяции данного вида живых существ, который действует на стадию развития, имеющую наименьшую экологическую валентность, притом действует в количестве или интенсивности, наиболее далеких от оптимума. Именно лимитирующие экологические факторы в ряде случаев ограничивабт проникновение вида в те или иные типы местообитания. Недостаток источника влаги резко ограничивает заселение аридных зон малоподвижными животными. Засоление может лимитировать набор видов, формирующих растительные сообщества. Как приспособления к лимитирующим факторам а эволюции животных сформировались некоторые специфические формы поведения – такие как водопойные миграции, перемещения. Возникли экологические конвергенции и параллелизмы. Так, приспособление к регулярному дефициту влаги в почве создало в эволюции группу растений-суккулентов, включающую представителей разных таксонов; все они обладают сходной морфологией и физиологией. Однонаправленные изменения свойств гемоглобина в виде повышения его сродства к кислороду вызвали в жизни сходные адаптации у рядов видов рыб, и у высокогорных млекопитающих. Наземные позвоночные («четвероногие») возникли в результате приспособления к малой плотности среды, а низкая влажность воздушной среды лимитировала функционирование водного типа дыхательной системы.

Факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов приближается или выходит за пределы критических величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель. Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида. Природа этих факторов может быть различной.

Экологическая валентность- степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды. Э. в. представляет собой видовое свойство. Количественно она выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Э. в. может рассматриваться как в отношении реакции вида на отдельные факторы среды, так и в отношении комплекса факторов. В первом случае виды, переносящие широкие изменения силы воздействующего фактора, обозначаются термином, состоящим из названия данного фактора с приставкой «эври» (эвритермные — по отношению к влиянию температуры, эвригалинные — к солёности, эврибатные — к глубине и т.п.); виды, приспособленные лишь к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются аналогичным термином с приставкой «стено» (стенотермные, стеногалинные и т.п.). Виды, обладающие широкой Э. в. по отношению к комплексу факторов, называются эврибионтами в противоположность стенобионтам, обладающим малой приспособляемостью. Поскольку эврибионтность даёт возможность заселения разнообразных мест обитания, а стенобионтность резко суживает круг пригодных для вида стаций, эти две группы часто называют соответственно эври- или стенотопными.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: