Чибісова Н.В. Долганов Є.К.
До абіотичних факторів відносяться кліматичні - світло, температура, волога, рух повітря, тиск; едафогенние (грунтові) - механічний склад, вологоємність, повітропроникність, щільність; орографические - рельєф, висота над рівнем моря, експозиція схилу; хімічні - газовий склад повітря, сольовий склад середовища, концентрація, кислотність і склад ґрунтових розчинів.
До біотичних факторів належать фітогенні (рослинні організми), зоогенние (тварини), мікробіогенние (віруси, найпростіші, бактерії, рикетсії) та антропогенні (діяльність людини).
Оригінальну класифікацію екологічних факторів запропонував А.С. Мончадскій (1962), виходячи з того, що пристосувальні реакції організмів до тих чи інших факторів середовища визначаються ступенем сталості цих факторів. це:
- первинні періодичні фактори (температура, світло), залежні від періодичності обертання Землі і зміни пір року;
- неперіодичні фактори (едафіческіе чинники, взаємодія між різними видами, антропогенний вплив, грунтово-грунтові фактори), що не мають правильної періодичності.
Вплив хімічного компонента абіотичним фактора на живі організми виражається в існуванні деяких верхніх і нижніх меж амплітуди допустимих коливань окремих факторів (температура, солоність, рН, газовий склад тощо.), Тобто певний режим існування. Чим ширше межі будь-якого фактора, тим вище стійкість, або, як її називають, толерантність, даного організму.
Лімітуючим фактором розвитку рослин є елемент, концентрація якого лежить в мінімумі. Це визначається законом, званим законом мінімуму Ю.Либиха (1840). Лібіх, хімік-органік, один з основоположників агрохімії, висунув теорію мінерального живлення рослин. Урожай культур часто лімітується елементами живлення, присутніми не в надлишку, такими як СО2 і Н2О, а тими, які потрібні в незначних кількостях. Наприклад: бор - необхідний елемент живлення рослин, але його мало міститься в грунті. Коли його запаси вичерпуються в результаті обробітку однієї культури, то ріст рослин припиняється, якщо навіть інші елементи знаходяться в достатку. Закон Лібіха суворо застосовується лише в умовах стаціонарного стану. Необхідно враховувати і взаємодія факторів. Так, висока концентрація або доступність однієї речовини або дію іншого (не мінімальний) фактора може змінювати швидкість споживання елементи живлення, що міститься в мінімальній кількості. Іноді організм здатний замінювати (частково) дефіцитний елемент іншим, більш доступним і хімічно близьким йому. Так, деяким рослинам потрібно менше цинку, якщо вони ростуть на світлі, а молюски, що мешкають в місцях, де є багато стронцію, замінюють їм частково кальцій при побудові раковини.
Екологічні фактори середовища можуть чинити на живі організми впливу різного роду:
1) подразники, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних і біохімічних функцій (наприклад, підвищення температури повітря веде до збільшення потовиділення у ссавців і до охолодженню тіла);
2) обмежувачі, що обумовлюють неможливість існування в даних умовах (наприклад, нестача вологи в посушливих районах перешкоджає проникненню туди багатьох організмів);
3) модифікатори, що викликають анатомічні та морфологічні зміни організмів (наприклад, запиленість навколишнього середовища в індустріальних районах деяких країн привела до утворення чорних метеликів березових п'ядунів, що зберегли свою світле забарвлення в сільських місцевостях);
4) сигнали, що свідчать про зміну інших факторів середовища.
В характері впливу екологічних факторів на організм виявлено ряд загальних закономірностей.
Закон оптимуму - позитивний або негативний вплив фактора на організми - залежить від сили його впливу. Недостатнє або надмірне дію фактора однаково негативно позначається на життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу екологічного чинника називається зоною оптимуму. Одні види виносять коливання в широких межах, інші - у вузьких. Широка пластичність до якого-небудь фактору позначається збільшенням частки «Еврі», вузька - «стіно» (евритермні, стенотермні - по відношенню до температури, евріотопние і стенотопние - по відношенню до місць проживання).
Неоднозначність дії фактора на різні функції. Кожен фактор неоднозначно впливає на різні функції організму. Оптимум для одних процесів може бути несприятливим для інших. Наприклад, температура повітря понад 40 ° С у холоднокровних тварин збільшує інтенсивність обмінних процесів в організмі, але гальмує рухову активність, що призводить до теплового заціпеніння.
Взаємодія факторів. Оптимальна зона і межі витривалості організмів по відношенню до будь-якого з факторів середовища можуть зміщуватися в залежності від того, з якою силою і в якому поєднанні діють одночасно інші фактори. Так, спеку легше переносити в сухому, а не у вологому повітрі. Загроза замерзання вища при морозі з сильним вітром, ніж в безвітряну погоду. Разом з тим взаємна компенсація дії факторів середовища має певні межі і повністю замінити один з них іншим не можна. Дефіцит тепла в полярних областях не можна компенсувати ні кількістю вологи, ні цілодобової освітленістю в літній час. Для кожного виду тварин необхідний свій набір екологічних факторів.
Вплив хімічного компонента абіотичним фактора на живі організми. Абіотичні фактори створюють умови проживання рослинних і тваринних організмів і мають прямий або опосередкований вплив на життєдіяльність останніх. До абіотичних факторів відносять елементи неорганічної природи: материнська порода грунту, хімічний склад і вологість останньої, сонячне світло, теплота, вода і її хімічний склад, повітря, його склад і вологість, барометричний та водне тиск, природний радіаційний фон і ін. Хімічними компонентами абіотичних факторів є живильні речовини, сліди елементів, концентрація вуглекислого газу і кисню, отруйні речовини, кислотність (рН) середовища.
Вплив рН на виживання організмів-гідробіонтів. Більшість організмів не виносять коливань величини рН. Обмін речовин у них функціонує лише в середовищі зі строго певним режимом кислотності-лужності. Концентрація водневих іонів багато в чому залежить від карбонатної системи, яка є важливою для всієї гідросфери і описується складною системою рівноваг, що встановлюються при розчиненні в природних прісних водах вільного СО2, по реакції:
СО2 + Н2О + Н2СО3 + Н + + НС.
Аеробні та анаеробні організми. Аеробними організмами називаються такі організми, які здатні жити і розвиватися тільки при наявності в середовищі вільного кисню, що використовується ними в якості окислювача. До аеробних організмів належать всі рослини, більшість найпростіших і багатоклітинних тварин, майже всі гриби, тобто переважна більшість відомих видів живих істот. У тварин життя за відсутності кисню (анаеробіоз) зустрічається як вторинне пристосування. Аеробні організми здійснюють біологічне окислення головним чином за допомогою клітинного дихання. У зв'язку з утворенням при окисленні токсичних продуктів неповного відновлення кисню, аеробні організми мають ряд ферментів (каталаза, супероксиддисмутаза), що забезпечують їх розкладання і відсутніх або слабо функціонують у облігатних анаеробів, для яких кисень виявляється внаслідок цього токсичним. Найбільш різноманітна дихальна ланцюг у бактерій, що володіють не тільки цитохромоксидази, а й іншими термінальними оксидазами. Особливе місце серед аеробних організмів займають організми, здатні до фотосинтезу, - ціанобактерії, водорості, судинні рослини. Виділяється цими організмами кисень забезпечує розвиток всіх інших аеробних організмів. Організми, здатні розвиватися при низькій концентрації кисню (_ 1 мг / л), називаються мікроаерофіламі.
Анаероби здатні жити і розвиватися за відсутності в середовищі вільного кисню. Термін «анаероби» ввів Луї Пастер, що відкрив в 1861 році бактерії маслянокислого бродіння. Поширені вони головним чином серед прокаріотів. Метаболізм їх обумовлений необхідністю використовувати інші окислювачі, ніж кисень. Багато анаеробні організми, що використовують органічні речовини (всі еукаріоти, які отримують енергію в результаті гліколізу), здійснюють різні типи бродіння, при яких утворюються відновлені сполуки - спирти, жирні кислоти. Інші анаеробні організми - денітрифікуючі (частина з них відновлює окисне залізо), сульфатвоссстанавлівающіе, метаноутворюючих бактерії - використовують неорганічні окислювачі: нітрат, сполуки сірки, СО2. Анаеробні бактерії поділяються на групи маслянокисле і т.д. відповідно до основним продуктом обміну. Особливу групу анаеробів складають фототрофні бактерії. По відношенню до О2 анаеробні бактерії діляться на облігатних, які не здатні використовувати його в обміні, і факультативних (наприклад, денітрифікуючі), які можуть переходити від анаеробіозу до зростання в середовищі з О2. На одиницю біомаси анаеробні організми утворюють багато відновлених сполук, основними продуцентами яких у біосфері вони і є. Послідовність освіти відновлених продуктів (N2, Fe2 +, H2S, CH4), що спостерігається при переході до анаеробіоз, наприклад в донних відкладеннях, визначається енергетичним виходом відповідних реакцій. Анаероби розвиваються в умовах, коли О2 повністю використовується аеробними організмами, наприклад в стічних водах, мулах.
Значення рН для прісноводних риб Європи (за Р.Дажо, 1975)
Характер впливу на прісноводних риб
Смертельно для всіх риб
Вплив кількості розчиненого кисню на видовий склад і чисельність гідробіонтів. Ступінь насиченості води киснем назад пропорційна її температурі. Концентрація розчиненого О2 в поверхневих водах змінюється від 0 до 14 мг / л і схильна до значних сезонних і добових коливань, які в основному залежать від співвідношення інтенсивності процесів його продукування і споживання. У разі високої інтенсивності фотосинтезу вода може бути значно пересичені О2 (20 мг / л і вище). У водному середовищі кисень є обмежуючим фактором. О2 становить в атмосфері 21% (за об'ємом) і близько 35% від всіх газів, розчинених у воді. Розчинність його в морській воді становить 80% від розчинності в прісній воді. Розподіл кисню в водоймі залежить від температури, переміщення шарів води, а також від характеру і кількості проживаючих в ньому організмів. Витривалість водних тварин до низького вмісту кисню у різних видів неоднакова. Серед риб встановлено чотири групи по їх відношенню до кількості розчиненого кисню:
1) 7 - 11 мг / л - форель, гольян, подкаменщик;
2) 5 - 7 мг / л - харіус, піскар, головень, минь;
3) 4 мг / л - плотва, йорж;
4) 0,5 мг / л - короп, лин.
Деякі види організмів пристосувалися до сезонних ритмів в споживанні О2, пов'язаними з умовами життя. Так, у рачка Gammarus Linnaeus виявили, що інтенсивність дихальних процесів зростає разом з температурою і змінюється протягом року. У тварин, що живуть в місцях, бідних киснем (прибережний мул, донний мул), виявлені дихальні пігменти, службовці резервом кисню. Ці види здатні виживати, переходячи до сповільненій життя, до анаеробіоз або завдяки тому, що у них є d-гемоглобін, що володіє більшою спорідненістю до кисню (дафнії, олігохети, поліхети, деякі пластінчатожаберниє молюски). Інші водні безхребетні піднімаються за повітрям на поверхню. Це імаго жуків-плавунцов і водолюбів, Гладиш, водяні скорпіони і водяні клопи, прудовики і котушка (брюхоногие молюски). Деякі жуки оточують себе повітряним бульбашкою, утримуваним волоском, а комахи можуть використовувати повітря з повітроносних пазух водяних рослин.
У солонуватих водах мешкають види, здатні переносити підвищену солоність. У еструаріях, де солоність нижче 3 ‰, морська фауна біднішими. У Балійском море, солоність якого становить 4 ‰, зустрічаються балянуси, кольчеци, а також коловертки і гідроїди.
Водні організми підрозділяються на прісноводні і морські за ступенем солоності води, в якій вони живуть. Порівняно небагато рослини і тварини можуть витримувати великі коливання солоності. Такі види зазвичай мешкають в еструаріях річок або в солоних маршах і носять назви евригалінних. До них відносяться багато мешканців літоралі (солоність близько 35 ‰), еструаріях річок, солоноватоводних (5 - 35 ‰) і ультрасолених (50 - 250 ‰), а також прохідні риби, що нерестяться в прісній воді (<5 ‰). Наиболее удивительный пример - рачок Artemia salina, способный существовать при солености от 20 до 250 ‰ и даже переносить полное временное опреснение. Способность существовать в водах с различной соленостью обеспечивается механизмами осморегуляции, которую поддерживают относительно постоянные концентрации осмотически активных веществ в жидкостях внутренней среды.
По відношенню до солоності середовища тварини діляться на стеногалінние і евригалінних. Стеногалінние тварини - тварини, які не витримують значні зміни солоності середовища. Це переважна кількість мешканців морських і прісних водойм. Евригалінні тварини здатні жити при широкому діапазоні коливань солоності. Наприклад, равлик Hydrobia ulvae здатна виживати при зміні концентрації NaCl від 50 до 1600 ммоль / мл. До них відносяться також медуза Aurelia aurita, їстівна мідія Mutilus edulis, краб Carcinus maenas, аппендікулярій Oikopleura dioica.
Стійкість по відношенню до зміни солоності змінюється з температурою. Наприклад, гідроїд Cordylophora caspia краще переносить низьку солоність при невисокій температурі; десятиногие раки переходять в малосолона води, коли температура стає занадто високою. Види, що мешкають в солонуватих водах, відрізняються від морських форм розмірами. Так, краб Carcinus maenas в Балтійському морі має маленькі розміри, а в еструаріях і лагунах - великі. Те ж можна сказати і про їстівної мідії Mutilus edulis, яка має в Балтійському морі середній розмір 4 см, в Білому морі - 10 - 12 см, а в Японському - 14 - 16 см відповідно до збільшення солоності. Крім того, від солоності середовища залежить і будова евригалінних видів. Рачок артемія при солоності 122 ‰ має розмір 10 мм, при 20 ‰ досягає 24 - 32 мм. Одночасно змінюється форма тіла, придатків і окра
Інформація про роботу «Екологічні фактори середовища»
Біологія і хімія
Кількість знаків з пробілами: 18158
Кількість таблиць: 1
Кількість зображень: 0