Факторы среды

Лекция 3

Экология, радиоэкология и основы энергосбережения И.В. Абрамова

2013 БрГУ имени А.С. Пушкина

1. Классификация факторов среды.

2. Общие закономерности действия фактора

на организм.

3. Экологические законы взаимодействия

организма и среды

1. Классификация факторов

средыФакторы среды – это компоненты и явления

живой и неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живой организм или надорганизменное сообщество.

- это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм хотя бы на протяжении одной из фаз его индивидуального развития.

Факторы среды

Нейтральные Экологические

Экологические факторы – это те элементы

среды, которые способны прямо или

косвенно оказывать влияние на организм

хотя бы на протяжении одной из фаз его

индивидуального развития и вызывать у

него специфическую приспособительную

реакцию.

По значимости для организма их

подразделяют на две группы:

1. Условия существования или условия

жизни.

2. Второстепенные факторы

По природе происхождения

Экологические

факторы

Абиотические Биотические Антропогенные

Абиотические

факторы

Климатические Эдафические ОрографическиеГидро-

геофизические

температура

влажность

ветер

осадки

атмосферное

давление

химический

состав

структура

кислотность

вода

шум

вибрация

гравитация

магнитное

поле

влажность

воздушный

режим

высота

крутизна склона

экспозиция

местности

Биотические

факторы

Межвидовые Внутривидовые

Биотические

факторы

Фитогенные Микогенные Микробогенные Зоогенные

1 — сувойки; 2 — бурсария; 3 — трубач

Антропогенные

факторы

Факторы прямого

влияния

Факторы косвенного

влияния

Антропогенные

факторы

Положительные Отрицательные

По степени постоянстваЭкологические

факторы

Первичные

периодические

факторы

Вторичные

периодические

факторы

Непериодические

факторы

суточная

периодичность

освещенности

сезонная

периодичность

времен года

лунные ритмы

температура

влажность

динамика пищи

эдафические

факторы

антропогенные

факторы

загрязнение воды

А.С. Мончадский

В зависимости от характера

изменения во времени

Факторы среды

Регулярно-

периодические НаправленныеНерегулярные

По характеру ответной

реакции организма

Экологические

факторы

Раздражители Модификаторы Ограничители Сигнализаторы

Свет, звук,

механическое

воздействие

Пестициды,

тяжелые металлы

Содержание

кислорода,

засоленность

почвы

Фотопериод

В зависимости от возможности потребления

1. Условия – это изменяющиеся во времени и пространстве экологические факторы среды обитания, на которые организм реагирует по-разному в зависимости от силы фактора (температура, влажность, атмосферное давление, физические свойства почвы и т.д.). Условия организмом не расходуются и не исчерпываются.

2. Ресурсы – это все экологические факторы среды обитания, которые организм потребляет (в том смысле, что количество их в результате взаимодействия с организмом может уменьшиться). Ресурсы – это по преимуществу вещества, из которых состоит тело организма, энергия, вовлекаемая в процессы его жизнедеятельности, а также места, где протекают те или иные фазы его жизненного цикла.

2. Общие закономерности

действия фактора на организм

Природа не правительство – своих

законов не отменяет.

В.И.Фѐклин

Первый экологический закон К.Ф. Рулье

Результаты развития (изменений)

любого объекта (организма)

определяются соотношением его

внутренних особенностей и

особенностей той среды, в которой

он находится.

К.Ф. Рулье

Пессимум – от лат. pessimum — наихудший

Влияние изменения количественного выражения фактора на

жизнедеятельность организма и энергозатраты на адаптацию

Оптимум – от лат. оptimus наилучший

Максимальное и минимальное переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование организма уже невозможно, наступает смерть. Они называются верхним и нижним пределами или экологическим минимумом и экологическим максимумом.

Диапазон силы фактора между экологическим минимумом и максимумом называется пределами выносливости или пределами толерантности.

Индикаторы

Черника

индикатор кислотности

Калужница болотная

индикатор влажности

Перелеска благородная

индикатор карбонатных почв

Жарновец

индикатор сухости

Крапива двудомная

индикатор азота

Не везде, где

есть вода, есть и

лягушки;

но где квакают

лягушки, там

вода есть.

Иоганн Гѐте

Л.Г.Раменский 1924 г.

«правило экологической

индивидуальности видов»

Каждый вид специфичен по своим экологическим потребностям.

Для каждого вида характерны свои пределы толерантности по отношению к одному и тому же фактору

Каждое растение по своему, своеобразно распределено по условиям среды, входя в ряд определенных группировок с другими видами. Нет двух кривых обилия, которые бы совпадали или были вполне параллельны друг другу: все кривые сложно пересекаются, на различных уровнях ориентируя свою вершину (уровень наибольшего обилия) и имея форму симметричную или неравнобокую, растянутую или сжатую с боков (стенотопные виды) и т.д. Видовая специфичность распределения, несомненно, является отражением факта физиологического своеобразия каждого вида организмов. Нет сомнения, что реакция каждого организма на внешние условия своеобразна; было бы непонятной странностью если бы, вопреки этому, растения в природе маршировали в ногу.

Бионтность организмов

Стенобионты

(гр. stenos – узкий, тесный;

bion, -ntos – живущий)

Организмы с узкой

экологической пластичностью

Эврибионты

(гр. eurys – широкий,

обширный; bion, -ntos –

живущий)

Способны выдерживать

широкие колебания

экологических факторов без

потери функционального

места в экосистеме

Воробей полевой, крыса, ежа

сборная

Бионтность организмов

по отношению к температуре

стенотермный

по отношению к влажности

стеногидрический

по отношению к солености

воды

стеногалинный

по отношению к пище

стенофагный

по отношению к местообитанию

стеноойкный

эвритермный

эвригидрический

эвригалинный

эврифагный

эвриойкный

Правило соответствия условий

среды генетической

предопределенности организмов

До тех пор, пока среда, окружающая

данный вид организмов,

соответствует генетическим

возможностям приспособления этого

вида к ее колебаниям и изменениям,

этот вид может существовать.

Предел воздействия

организма на среду обитания

Каждый вид организмов, потребляя из

окружающей среды необходимые ему

вещества и выделяя в нее продукты

жизнедеятельности, изменяет ее

таким образом, что среда обитания

становится непригодной для его

существования

Ю.Н. Куражковский

3. Экологические законы взаимодействия

организма и среды

Факторы, которые определяют жизнедеятельность организма в данной среде, называются ограничивающими или лимитирующими.

Закон минимума1840 г. Юстус Либих

Рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве

Совсем было цыган приучил корову голодать – да сдохла.

Вольфганг Тишлер

Состав биоценоза из видов и числа особей определяется тем фактором, который там находится в пессимуме.

Ограничения:

1. Применим только в условиях стационарного состояния.

2. Один фактор может частично заменять другой.

Ю. Либих

Бочка Либиха - иллюстрация

закона Либиха. Резкий недостаток

составляющего ограничивают

действие других составляющих

(даже если они находятся в

оптимальном количестве)

Закон ограничивающих

факторов

1909 г. Ф.Блэкман

Факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальноезначение, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.

Закон толерантности,

закон максимума1913 г. Виктор Шелфорд

Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору, а в конкретной ситуации тот из них, который ближе к пределам толерантности.

Законы Одума

Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого фактора.

Организмы с широкими пределами толерантности практически ко всем факторам обычно наиболее широко распространены и образуют экотипы, отличающиеся по положению зоны оптимума в пределах толерантности.

Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам.

В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному диапазону того или иного фактора.

Начальные этапы развития организмов обычно являются критическими

Гипотеза компенсации

(замещения) факторов

В.В. Алехин и Э.Рюбель (1930)

Отсутствие или недостаток

некоторых экологических факторов

может быть компенсирован другими

близкими (аналогичным) факторами. В.В. Алехин

Э. РюбельМоллюск Mytilus galloprovincialis Lam. при отсутствии (или дефиците) кальция в

ходе строительства раковины частично заменяет кальций стронцием

(при достаточном содержании в среде последнего) Ю. Одум (1975)

Болезнь Кашина - Бека

Наиболее характерные симптомы -

низкорослость и короткопалость,

обусловленные нарушением роста

костей у детей и подростков.

Результат несбалансированного

содержания в организме кальция и

микроэлементов вследствие

недостатка кальция и повышенного

содержания стронция, бария и др. в

почве, воде и продуктах питания в

тех районах, где распространено

заболевание.

Гипотеза незаменимости

фундаментальных факторов

Вильямса

Отсутствие в среде

физиологически необходимых

факторов (света, воды,

углекислого газа, питательных

веществ) не может быть

компенсировано (заменено)

другими.

В.Р. Вильямс

Правило предварения

1951 г. Василий Васильевич Алехин

северные влаголюбивые растения в

пределах южных границ ареала

располагаются на северных склонах и на

дне балок, а южные по мере продвижения

на север переходят на лучше

прогреваемые южные склоны

Правило Бергмана (1847)

В пределах вида

(или достаточно

однородной

группы близких

видов) средние

размеры тела у

животных

(теплокровных)

больше на севере

Правило (закон) Аллена (1877)

Выступающие части тела

теплокровных животных

(конечности, хвост, уши)

относительно

увеличиваются по мере

продвижения от севера к

югу в пределах ареала

одного вида или рода

Правило (закон) Глогера

Виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела, чем обитатели тѐплых и сухих областей.

Это правило имеет многие исключения, обусловленные другими факторами.

Правило Гессе

Особи популяций в северных районах

обладают относительно большей массой

сердца по сравнению с особями южных

местообитаний

Б. Коммонер

1. Все связано со всем.

2. Все должно куда-то деваться.

3. Природа знает лучше.

4. Ничто не дается даром.