Биотические факторы. Абиотические факторы, биотические факторы окружающей среды: примеры

Слово «биотический» (от греческого - biotikos) переводится как жизненный. Именно это значение имеет понятие «биотический фактор». В самом обобщенном виде данная научная категория обозначает совокупность условий и параметров живой среды, которые непосредственным образом влияют на жизнедеятельность организмов. Известный советский ученый-зоолог В. Н. Беклемишев классифицировал все биотические факторы окружающей среды на четыре основные группы:

Топические факторы - те, которые связаны с изменением самой окружающей среды;

Трофические - это факторы, характеризующие условия питания организмов;

Фабрические - факторы, характеризующие фабрические связи, при которых организмы одного вида используют организмы другого вида (либо их части или продукты жизнедеятельности) в качестве строительного материала;

Форические - связаны с перемещением организмов одного вида организмами другого вида.

Как правило, действие рассматриваемых факторов проявляется в виде взаимодействий между организмами, находящимися в данной среде, и тем влиянием, которое они оказывают друг на друга. Важным проявлением действия биотических факторов выступает то, как все в совокупности организмы воздействуют на окружающую среду. Такое влияние более узко описывают биотические

Во всем множестве насыщающими среду обитания, складываются отношения, которые принято делить на прямые и косвенные. Кроме этого, различают отношения внутривидовые и межвидовые. В первом случае рассматриваются взаимодействия и их последствия среди представителей одного биологического вида, которые характеризуются и явлениями группового и массового эффектов. Межвидовые отношения, как правило, очень разнообразны и отражают чрезвычайно широкий спектр взаимодействий. Эти отношения, в силу их разнообразия, классифицируют на такие виды:

Нейтрализм - такой тип отношений, при которых биотический фактор детерминирует совершенно нейтральные (не приносящие ни пользы, ни вреда) взаимодействия между организмами;

Синойкия - такой тип отношений, при которых представитель одного вида использует организм другого для обустройства своего жилища, не принося определенного вреда. Такой тип называют еще квартирантством или сожительством;

Конкуренция - это сугубо антагонистические отношения, которые возникают между организмами, находящимися в определенной среде обитания и взаимодействующими между собой и с этой средой. Здесь имеет место прямая борьба за «место под солнцем», за пищу, жилище и прочие ресурсы;

Мутуализм - тип межвидовых отношений, при которых биотический фактор обусловливает исключительно «взаимовыгодное» сосуществование организмов;

Протокооперация представляет собой тип взаимоотношений, при которых организмы, хотя бы некоторое время, могут обходиться друг без друга без особого ущерба своему существованию;

При комменсализме биотический фактор обеспечивает такое взаимодействие между организмами, при котором один из них использует другой в качестве жилища без причинения существенного вреда. Таким примером могут выступать бактерии, в огромном количестве присутствующие в желудочно-кишечном тракте человека;

Аменсализм - тип межвидовых отношений, характеризующийся таким взаимодействием, при котором вред, приносимый одним организмом другому, ему безразличен;

Хищничество.

Как правило, все виды антагонистических отношений обеспечивают сохранение популяций видов и поддержание их численности.

Биотические факторы (коакции) делятся на два типа:

    гомотипические реакции – взаимодействия между особями одного и того же вида,

    гетеротипические реакции – взаимодействия между особями разных видов.

Гомотипические реакции.

Групповой эффект . Это изменения, связанные с объединением животных одного вида в группы по две или более особей (в основном у насекомых и позвоночных). Он проявляется у очень многих видов, которые могут нормально размножаться и выживать только в том случае, когда представлены достаточно крупными популяциями. При совместной жизни облегчается поиск пищи, борьба с врагами. Например, при групповой охоте волков часто практикуется преследование с выходом на перехват жертвы, нагон жертвы в засаду или захват ее в кольцо, что требует согласованности и координации действий всех особей. Стайность известна для гиен, койотов, и др.

Массовый эффект – уменьшение плодовитости и т.д. в случае перенаселения среды, или т.н. самоограничения. Например, если в муке, в которой живут хрущаки, накапливается некоторое количество экскрементов, мука становится менее качественной, наблюдается уменьшение плодовитости и увеличение продолжительности личиночной стадии. Эффекты обратимы. Они прекращаются, как только хрущак снова оказывается в чистой муке.

Внутривидовая конкуренция . Она проявляется:

1 – в территориальном поведении, когда животное защищает место своего гнездования, как, например, многие птицы и рыбы.

2 – существование социальной иерархии, или появление в популяции особей доминирующих и подчиненных. Ранг животного в группе определяется столкновениями между особями, которые могут иметь характер прямой борьбы или ритуальных угроз. После установления ранга всех членов группы прямые столкновения между ними прекращаются и порядок поддерживается сигнальным или ритуальным поведением. Например, в стадах павианов доминанты могут прибегать к преследованию и укусам, тогда как у горил вожак нередко восстанавливает порядок лишь взглядом или движением головы.

Лидером чаще становится более опытный член стада. Например, стада северных оленей обычно ведут старые важенки. Они лучше других ориентируются при миграциях и нападении хищников, так как периодически им приходится делать это в одиночку: самка для рождения олененка удаляется и несколько дней, пока не окрепнет малыш, вынуждена одна оберегать и защищать его, а затем с ним вместе догонять стадо.

7. Биотические экологические факторы. Межвидовые отношения

Теоретически влияние, которое оказывают друг на друга две особи, живущие совместно, может представляться как:

    нейтрализм – оба вида независимы и не оказывают влияние друг на друга;

    конкуренция – каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие, виды конкурируют в поисках пищи, укрытий, мест кладки яиц;

    мутуализм (симбиоз) – взаимовыгодные отношения - каждый из видов может жить, расти и размножаться только в присутствии другого (лишайник – тесное сожительство гриба и водоросли, бобовые растения с клубеньковыми бактериями, термиты и их кишечные сожители, которые переваривают целлюлозу);

    амменсализм – для одного последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой не получает от них ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия чаще встречается у растений. Например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате сильного затенения ее кроной, тогда как для самого дерева их соседство может быть безразличным;

    комменсализм (или нахлебничество) – одностороннее использование одного вида другим – комменсалом (убежище, пища), без принесения ему вреда. Например, взаимоотношения львов и гиен, крупных акул и рыб-прилипал, членистоногих и жителей нор, поселение растений-эпифитов на коре деревьев;

    сотрудничество – когда оба вида образуют сообщество, но оно не является обязательным, т.к. они могут существовать и отдельно. Например, совместное гнездование нескольких видов птиц, актиния, краб и т.д.

    хищничество. Хищник – это любой свободноживущий организм, который питается другими живыми организмами или растительной пищей.

Лекция 3. ПОПУЛЯЦИЯ. БИОЦЕНОЗ. ЭКОСИСТЕМА. БИОСФЕРА

Популяция - совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. Каждый вид, занимая определенную территорию (ареал), представлен на ней системой популяций. Чем сложнее территория (сложный рельеф, густая речная сеть, разнообразные группировки растительности), занимаемая видом, тем больше возможностей для обособления популяций и слабее обмен особями. В горных районах возможностей для обособления популяций больше, чем на открытых пространствах.

Крупные, но немногочисленные группировки - если вид характеризуется постоянным перемещением по территории заселения (северные олени, песцы). Границы между популяциями таких видов проходят по крупным географическим преградам: широким рекам, проливам, хребтам. Бывает одна популяция на небольшом ареале: популяция кавказского тура постоянно кочует по двум хребтам этого горного массива.

Мелкие группировки, многочисленные - если популяции (растений, малоподвижных организмов) постоянно находятся на одной территории. В составе вида формируется множество мелких популяций, отражающих мозаичность ландшафта.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньше воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов: между ними возникают отношения – мутуалистические (симбиоз), конкурентные, возрастные, родственные. Слишком длительная изоляция популяций приводит к образованию новых видов.

Популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи – основными характеристиками популяций:

    численность – общее количество особей на выделяемой территории,

    плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства;

    рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения,

    смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени,

    прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью, прирост может быть как положительным так и отрицательным,

    темп роста – средний прирост за единицу времени.

Биоценоз (сообщество) – группировка совместно обитающих и взаимосвязанных организмов, населяющая более или менее однородный участок суши или водной среды. Биоценоз любого участка состоит из фитоценоза – растений, зооценоза – животных, микробоценоза – микроорганизмов. Термин «биоценоз» чаще употребляют к населению территориальных участков, которые на суше выделяют по относительно однородной растительности, например биоценоз ельника, биоценоз ковыльной степи. В водной среде различают биоценозы, соответствующие экологическим подразделениям частей водоемов, например: биоценозы прибрежных галечных, песчаных или илистых грунтов, абиссальных глубин.

Различают бедные и богатые видами биоценозы:

    Бедные биоценозы – в полярных арктических пустынях и северных тундрах, в тех биоценозах, которые часто подвергаются каким-либо катастрофическим воздействиям (ежегодное затопление, пахота, применение гербицидов), в искусственно создаваемых в сельском хозяйстве биоценозах – агроценозах.

    Богатые биоценозы – везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным в среднем для жизни – в тропических лесах, на коралловых рифах, в долинах рек в аридных районах, в местах контактов лесных и травянистых (опушка леса), водных и сухопутных сообществ (лагуны, побережье) и т.д.

Виды, преобладающие по численности, являются доминантами сообщества. Доминанты, которые своей жизнедеятельностью создают среду для всего сообщества и без которых существование других видов невозможно, называют эдификаторами (с латинского – строители). Например, в ельнике – ель, в степях – дерновинные злаки. Редкие и малочисленные виды придают биоценозу устойчивость и обеспечивают надежность его функционирования в разных условиях.

Количественный учет видов в биоценозе ведется с помощью различных показателей:

    обилие вида – число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства,

    частота встречаемости – характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе,

    степень доминирования – показатель, отражающий отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки (если среди 200 птиц, зарегистрированных на данной территории, 50 составляют соловьи, степень доминирования этого вида среди птичьего населения равна 25 %).

Тот участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом. Биотоп составляют атмосфера (климатоп) и система почва-грунт (эдафотоп).

Биогеоценоз является совокупностью биоценоза и биотопа, и является объектом изучения науки биогеоценологии. Автор «учения о биогеоценозах» – академик В.Н. Сукачев.

Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Система, в которой постоянно происходит малый биологический круговорот веществ. Термин предложен в 1935 г. английским экологом А.Тенсли.

С биологической точки зрения в составе экосистемы выделены следующие компоненты:

    неорганические вещества (C,O 2 ,CO 2 ,H 2 Oи др.);

    органические вещества (белки, липиды, гумусные вещества и др.);

    продуценты (в основном зеленые растения) – автотрофные организмы, которые могут производить пищу из простых неорганических веществ;

    консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы. Организмы, питающиеся только растениями, называют консументами первого порядка. Животные, питающиеся только (или преимущественно) мясом, называют консументами второго порядка.

    редуценты – живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения (микроорганизмы).

Основные типы природных экосистем:

    Наземные (биомы): тундра, тайга, широколиственные леса, степи, пустыни, саванны, гилеи и др.

    Пресноводные: реки и ручьи, озера, пруды и водохранилища, болота и болотистые леса.

    Морские: открытый океан, прибрежные воды шельфа, районы апвеллинга (с продуктивным рыболовством), эстуарии (бухты, устья рек, лиманы), глубоководные рифтовые зоны («оазисы жизни» у гидротермальных выходов на дне Мирового океана, где соединения серы используются хемотрофными бактериями для производства питательных веществ для червей, моллюсков, креветок, крабов, рыб).

Масштабы экосистем в природе чрезвычайно различны:

    микроэкосистемы (разрушающийся пень с его населением),

    мезоэкосистемы (луг, лес, степь),

    макроэкосистемы (континент, океан)

    глобальная экосистема (биосфера Земли).

Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и в каждом конкретном участке небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддержать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.

Биосфера.

Около 5 млрд. лет тому назад сформировалась литосфера. Первый океан (гидросфера) появился приблизительно 4 млрд. лет назад. Наидревнейшие остатки микроорганизмов найдены в горных породах, датированных 3,2 млрд. лет назад. 3 млрд. лет назад температура воздуха достигала 70 град. С и при таких условиях могли существовать только бактерии и сине-зеленые водоросли. Бурное развитие органического мира на Земле, освоение растениями и животными континентов происходило только 0,5 – 0,4 млрд. лет назад. Первые люди примитивного вида появились на Земле 2-3 млн. лет назад.

По Вернадскому, биосфера – это общепланетная оболочка, в состав которой входят:

    нижние слои атмосферы (до 25-30 км, по другим данным – 85 км),

    гидросфера,

    верхние слои литосферы, где температура составляет 100 град. С (в молодых складчатых областях – 1,5 – 2 км, на щитах – 7-8 км).

Б. является следствием взаимодействия ее живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней большого количества энергии и является термодинамически открытой, самоорганизованной, саморегулирующейся, динамически уравновешенной, устойчивой, мозаичной, глобальной системой.

Значение организмов для развития планеты обусловлено:

    их разнообразием,

    повсеместным распространением – полностью лишены жизни – области обширных оледенений и кратеры действующих вулканов,

    длительностью существования в истории Земли,

    высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы.

Кроме того, живое вещество распространено:

    при температуре от абсолютного нуля до 180 град.,

    в условиях вакуума (семена, споры, мелкие животные в анабиозе),

    в кислотах – бактерии, нематоды,

    при радиоактивном излучении в 3 млн. раз превышающем естественное (инфузории), в котлах ядерных реакторов.

Лекция 4 - ЧЕЛОВЕК КАК КОМПОНЕНТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Человек появился на Земле в результате естественного процесса эволюции, как естественный элемент биосферы, заняв в ней определенную экологическую нишу. На протяжении всей своей истории человек стремился покорить себе природу, расширяя свою экологическую нишу, приспосабливая к себе окружающую среду. Но по мере развития цивилизации, по мере того как он научился использовать богатства Земли, непрерывно возрастала и его зависимость от природных ресурсов.

В силу своей биологической природы человек как организм живет и развивается в результате непрерывного обмена веществом и энергией со средой своего обитания. Человек влияет на природу не только своими процессами обмена веществ, но и трудовой деятельностью.

На первых этапах развития человека обмен веществом и энергией имел простой характер непосредственного потребления человеком созданных природными процессами веществ (воды, воздуха, растительной и животной пищи). По мере развития между человеком и остальной природой возник новый компонент - инструмент или орудие добывание пищи и одежды. Палеолитический человек (каменного века – 2,4 млн. лет) находился в состоянии «гомеостаза» (равновесия) с окружающим его ландшафтом. Эти люди воздействовали на видовой состав и численность животных, но ограниченность технических средств и навыков охоты не позволяла им опустошать окружающую среду. Но в борьбе за пещеры был уничтожен пещерный медведь, а изменение растительность вблизи поселений – выжигание, вытаптывание, сбор съедобных видов, приводило к возникновению антропогенного ландшафта вблизи мест обитания первобытных людей. Полагают, что увеличению площади саванн способствовало выжигание тропических лесов первобытным человеком.

Дальнейшее историческое развитие человека привело к появлению еще одного нового компонента, в качестве промежуточного звена между ним и природой - производства. Сначала это было производство пищи, а затем и производство других предметов, необходимых для все усложняющейся жизни человека. Производство в свою очередь привело к общественной организации, т.е. к появлению человеческого общества.

До середины 20 ст. глобальное давление было незначительным и локальным. Позже отмечается резкий скачок в развитии науки и техники. Это период активного развития локальных и региональных экологических кризисов, стадия широкой химизации, производства пластика.

Связи между человеком и окружающей природной средой могут быть непосредственными (прямыми) и опосредованными через другие компоненты.

Прямое воздействие человека на природную среду - вырубка лесов в бассейне реки приводит к усыханию притоков и снижению уровня грунтовых вод, к уменьшению влажности почвы, снижению уровня воды в реке, куда впадают притоки и в озере, куда впадает река. Строительство плотины в устье реки и ирригационной системы с целью увеличения водности реки и нормального режима увлажнения на полях. Подпор воды плотиной приводит к подтоплению местности, заболачиванию, а ирригация – к засолению. Для борьбы с засолением используются промывки, которые требуют больших расходов воды, что приводит к большим смывам органики и удобрений, усиливающих процессы эвтрофикации.

Опосредованное изменение ОС – в виде цепи реакций, каждая из которых влечет за собой изменение других явлений (в ходе хозяйственных мероприятий) называется опосредованным воздействием на природу. Пример: исчезновение насекомого-опылителя приводит к невозможности опыления растения и его плодоношению, к исчезновению этого вида, и исчезновению животных, связанных с этим растением.

Сумма прямых и опосредованных влияний человечества на окружающую его природную среду называется антропогенным воздействием.

РЕАКЦИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА

Природная окр. среда в своем естественном состоянии является экологически сбалансированной системой. Часто это ее состояние называют нормальным или фоновым.

Экологически сбалансированное состояние ОПС – это такое состояние, при котором отдельные группы организмов, включая и человека, взаимодействуют друг с другом и окружающей их абиотической средой без нарушения равновесия малого биологического круговорота и большого геологического круговорота.

Биосфера – это сложная большая система, состояние которой непрерывно меняется. И может оказаться, что в процессе эволюции ее основные параметры примут такие значения, которые исключат возможность существования цивилизации. Если, например, средняя температура атмосферы упадет на 4-5 градусов, то вся поверхность океанов, за исключением узкой экваториальной полосы, постепенно покроется льдом. А сухость атмосферы будет столь значительной, что даже на оставшихся участках Земли, не покрытых льдом, ни о каком возделывании злаков не может быть и речи. Точно так же повышение температуры на 4-5 градусов грозит человечеству непоправимыми бедствиями.

Таким образом, существование человеческого общества возможно только в достаточно узком диапазоне параметров биосферы. Это означает, что эволюция биосферы, и, прежде всего, ее изменение под действием антропогенных факторов, должна проходить в узкой области ее параметров – область гомеостазиса человечества.

Существует опасность перевести параметры биосферы в такое состояние, когда человеку в ней уже не остается места. Возникает проблема коэволюции человека и биосферы. Коэволюция – совместное развитие человеческого общества и биосферы, которое не выводит параметры биосферы из состояния гомеостазиса.

Природные циклы вещества и потоки энергии на земной поверхности в пределах каждой из геосфер характеризуются в своем естественном состоянии определенными количественными параметрами, зависящими от пространственной неоднородности планеты (суша - море, горы - равнина, природные пояса и зоны) и особенностей геологической структуры земного шара. Набор и количественные характеристики параметров природных процессов и состояний специфичны и статичны в пределах данного геологического периода для каждого элемента земной поверхности в соответствии с их географией.

Параметры состояния природной окр. среды следующие.

Энергетический -E=Es+Ed, гдеEs- запас энергии в системе в момент времениto, аEd- энергетический баланс системы за период времениto+^t.

Водный -W=Ws+Wd, гдеWs- запас воды в системе в момент времениto, аWd- водный запас системы за периодto+ ^t.

Биологический -B=Bs+Bd-Bm, гдеBs- биомасса,Bd- биологическая продуктивность, аBm- минерализация органики.

Биогеохимический -G=Gs+Gdb+Gdg, гдеGs- запас химических элементов в системе,Gdb- биологический круговорот веществ, аGdg- геологический круговорот веществ. Обобщенные параметры состояния окр. среды могут быть количественно определены экспериментальным путем для каждой точки района, крупного региона, ландшафтно-географического пояса, либо земного шара в целом. В этих расчетах необходимо принимать во внимание определенную расчетную площадь и протяженность, и состав соответствующих геосфер по вертикали.

Состояние природной окружающей среды (S) определяется как функция параметров системы в момент времениt.

St = f (Et Wt Bt Gt)

Человек, воздействуя на природные системы, в той или иной степени изменяет емкость, направление, скорость природных процессов, циклов вещества и потоков энергии, меняет экологически сбалансированное состояние окружающей среды, прежде всего изменением одного или нескольких параметров. Поскольку все параметры взаимосвязаны, то изменение одного влечет за собой и изменение всех других, но необязательно изменение системы в целом.

Соответственно оказанному воздействию система противостоит ему. Противодействие окр. среды характеризуется рядом показателей или свойств среды, которые важно учитывать при управлении ею и которые связаны с определенными особенностями среды, как единой системы.

Свойства окр. среды, определяющие её отношение к внешним воздействиям:

Устойчивость среды - ее способность к самосохранению и саморегулированию в пределах, не превышающих определенных критических величин - допустимых пределов изменений.

Эластичность среды - способность окр. среды в некоторых пределах менять свое состояние под влиянием внешних факторов и возвращаться в исходное положение при прекращении их действия.

Инерция среды - способность окр. среды в некоторых пределах противостоять воздействию внешних факторов без изменения своего состояния.

Емкость среды - способность окр. среды адсорбировать без изменения своего состояния чужеродные воздействия внешних факторов (посторонние вещества, избыточную энергию).

Допустимые изменения пределов среды - пределы изменения окр. среды, минимальные и максимальные критические величины параметров состояния среды, внутри которых она обладает устойчивостью и не разрушается.

Состояние окр. среды обобщенно можно характеризовать рядом показателей связанных с ее реакцией на воздействие внешних факторов, включая человеческую деятельность, загрязнение среды и аномалии в среде.

Возмущения в среде - временные, случайные или периодические (циклические) изменения параметров состояния окр. среды, не приводящие к глобальным изменениям ее состояния (эволюции, разрушения). Исторический кумулятивный эффект накопления регулярных возмущений может привести к изменению среды и переход ее в иное состояние или привести к появлению аномалий.

Загрязнение среды - накопление в окр. среде посторонних (поступающих извне или генерируемых самой средой - самозагрязнение) примесей (вещества, энергия, явления) в количествах превышающих природную способность среды к самоочищению от примесей. В частном случае техногенного загрязнения под загрязнением понимают такое антропогенное поступление в геосистему различных веществ и соединений, при которых превышаются пороговые концентрации, а, следовательно, и емкость геосистемы. В более узком смысле под загрязнением обычно понимают антропогенные поступления в среду различных веществ, имеющих вредное воздействие на человека и др. организмы.

Аномалии в среде - локальные устойчивые количественные отклонения от фоновых параметров состояния окр. среды, связанные с местными особенностями той или иной геосистемы.

В совокупности все перечисленные категории характеризуют реакцию окр. среды на воздействие человека. Полнота их учета в практической деятельности определяет успех или неудачу управления окр. средой, поддержку ее благоприятного для человека состояния.

Лекция 8 - ПОНЯТИЕ КРИЗИСА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Экологический кризис это напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в человеческом обществе с ресурсно-экологическими возможностями биосферы или ее крупных подразделений. Экологический кризис характеризуется не просто и не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие (эффект бумеранга). От экологического кризиса следует отличать экологическую проблемную ситуацию и экологическую катастрофу. Кризис - обратимое состояние, в котором человек выступает активной действующей стороной. Катастрофа - необратимое состояние, человек тут вынужденно пассивная, страдающая сторона, он не может изменить ситуацию. В более широком эволюционном понимании экологический кризис это фаза развития биосферы, на которой происходит качественное обновление живого вещества (относительно быстрое вымирание одних видов и возникновение других).

В своем эволюционном развитии ОС под влиянием внутренних сил развития или внешних факторов может проходить, и проходила ряд критических точек или находится в них некоторое время. В предыстории и истории человечества выделяют следующие экологические кризисы:

    Доисторическое и доантропогенное изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов - непосредственных предков человека.

    Относительное обеднение доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившее стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для ее лучшего и более равномерного роста.

    Первый антропогенный экологический кризис - массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных - кризис консументов, связанный с последовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией.

    Засоление и деградация почв в результате примитивного поливного земледелия, приведшее в последствии к развитию в основном неполивного земледелия.

Вавилон был основан в 19-м веке до нашей эры, а просуществовал до 7-го века до нашей эры. Гибель Вавилонского царства – следствие неумелого хозяйствования. Хозяйство Вавилонии базировалось на системе ирригации междуречья Тигра и Ефрата, причем избыточные воды сбрасывались в море через Тигр. В 582 г. до н.э. Навуходоносор скрепил мир с Египтом женитьбой на египетской царице. Вместе с царевной в Вавилон прибыла ее свита из образованных египтян. Египтяне, имевшие богатый опыт строительства ирригационных сооружений для орошения земель в долине Нила, предложили построить канал и увеличить площадь орошаемых земель в междуречье Тигра и Ефрата. Вода оросила земли, подстилаемые засоленными грунтами. Началось вторичное засоление почв. Вода в Ефрате, откуда ее брали в новый канал, стала течь медленнее, что вызвало отложение осадков в старой ирригационной сети. Она стала выходить из строя. К началу новой эры от города остались лишь руины. Все ближе к городам и селениям подступали пустыни. Как отмечает французский исследователь Ф.Шатобриан, леса предшествовали человеку, а пустыни следовали за ним. Как предупреждение потомкам звучит иероглифическая надпись на пирамиде Хеопса: «Люди погибнут от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира».

    Массовое уничтожение и нехватка растительных ресурсов (кризис продуцентов). Этот кризис опосредованно вызвал широкое вовлечение минеральных ресурсов, промышленную, а затем и научно-техническую революцию.

Например, Еще в начале первого тысячелетия до нашей эры горы Греции были покрыты лесами, а в 4 веке до н.э. корабельный лес рос только в горной Аркадии и за пределами Греции – в Македонии, Фракии, Италии. Леса вытеснялись полями, садами, виноградниками, весьма велика была потребность в лесе для кораблестроения и в древесном угле для метеллургии. Сведение лесов привело к эрозии почвы, особенно на склонах. Козы, поедая побеги молодых деревьев, сводили на нет возможность естественного восстановления лесов. Смыв почв с горных склонов коренным образом изменил облик девственных ландшафтов – Средиземноморье называют областью «оскальпированных почв».

В железном веке «люди стали рыться в недрах земли, ища в ней сокрытых сокровищ. Лишь только были добыты железо и золото, как тот час же родилась Распря, и вскоре повсюду стало раздаваться бряцание оружия» (Овидий). Цицерон проповедовал утилитарное отношение человека к природе: «Неужели мир создан для деревьев, травы и зверей? Господство над земными благами у человека полное. Человеческий разум проник в самое небо». Но покорение природы в Древнем Риме обернулось обострением экологических проблем. Основной причиной деградации природы оставались чрезмерный выпс скота, вырубка лесов, распашка горных склонов, урожаи с полей становились все меньше.

На рубеже 13-14 веков экологическая ситуация в Европе усложняется. Возможности экстенсивного пути развития земледелия оказались исчерпанными. Продолжалось интенсивное сведение лесов не только под земледелие, но и для строительства домов, кораблестроения, ради топлива, развития металлургии.

    Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения (кризис редуцентов).

Почти одновременно с этим кризисом наступают два других экологических напряжения :

    термодинамическое , связанное ограничениями производства энергии в приземном слое Земли. Решение - максимальная экономия энергии и переход к источникам, почти не добавляющим тепло в приземный слой атмосферы,

    снижение надежности крупных экосистем , связанное с нарушениями природного экологического равновесия. Решение – широкомасштабное экологическое планирование и регулируемое использование природных экосистем, оптимизация соотношений естественных и преобразованных человеком сообществ.

На территории нашей страны экологический кризис начал проявляться еще с середины 50-х годов. Именно это время можно считать началом безконтрольного периода эксплуатации природы, а, значит, и ее загрязнения. Ежегодно в природный круговорот вводилось почти 1,5 млрд. тонн первичного сырья. Это почти 30 тонн на каждого гражданина Украины. Вследствие этого объем накопленных отходов от добывающей, энергетической, металлургической и некоторых других отраслей промышленности составляет уже почти 15 млрд. тонн. Намного больше их попало в воду и воздух. Причина этого – отсутствие природоохранных законов и устаревшие технологии. К тому же – одна из наибольших в мире распаханность земель, бесконтрольное использование большого количества пестицидов, две трети которых имеет четкий мутагенный эффект. И это в условиях, когда более 40 % всех сельскохозяйственных угодий имеют слабую способность к самоочищению, то есть способствуют накоплению ядовитых веществ в жизненно важном слое почвы. Все это усиливается аварийным состоянием канализационных систем. Вследствие этого заметно ухудшилось состояние здоровья населения Украины, нарушились природные процессы.

Лекция 9 - ГЛОБАЛЬНЫЙ И ЛОКАЛЬНЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС

В зависимости от параметров состояния ОС выделяют такие состояния :

Нормальное состояние среды - экологически сбалансированное естественное состояние ОПС, соответствующее совокупности природных условий и природных величин параметров состояния данной территории. В нормальном состоянии среды имеется некое экологическое равновесие взаимодействия с ней человека, не ведущее к существенному изменению среды или самого человека.

Аномальным (нарушенным) состоянием среды можно назвать такое, при котором один или несколько параметров состояния достигают величин, отклоняющихся от фоновых характеристик данной местности, или же нарушающие некоторые свойства среды, например эластичность или емкость. В аномальном состоянии окр. среда не теряет своей системной целостности, но приобретает характеристики экологически несбалансированной системы и может оказывать вредное воздействие на человека либо не удовлетворять его потребности, если не принимать специальных мер, противодействующих этим вредным влияниям или нейтрализующих их.

Кризисное состояние среды наступает в случае, когда параметры состояния приближаются к допустимым пределам изменений, переход через которые влечет за собой потерю устойчивости системы и ее разрушение. Кризис окружающей среды может быть следствием возмущений, загрязнений или аномалий в среде при достижении пороговых величин изменений.

Разрушение среды - это такое состояние окр. среды, при котором она становится непригодной для обитания человека или использования в качестве природного ресурса.

Различают глобальный экологический кризис и локальные кризисные состояния окр. среды.

Даже не поводя сложных расчетов можно проанализировать изменения параметров в глобальном масштабе за какой-то обозримый период времени, а, следовательно, и проследить их изменения. Рассмотрим общие закономерности, произошедшие с каждым из ведущих параметров.

За исторический период общий характер энергетики планеты остался прежним, поскольку энергетический баланс Земли поддерживается солнечной постоянной, а общий запас энергии практически не исчерпаем. Изменения касаются лишь запасов энергии аккумулированных в прошлые эпохи в биомассе, почвенном гумусе, органогенных породах (горючие ископаемые). С одной стороны имело место расходование и рассеивание аккумулированных запасов энергии (уничтожение лесов, разрушение почвенного покрова, сжигание ископаемого топлива), а с другой - перераспределение запасов на земной поверхности (исчерпание их в одних точках планеты и аккумуляция в других, например в городах в виде продуктов производства).

Таким образом, в целом энергетический параметр планеты не свидетельствует о глобальном экологическом кризисе, хотя в отдельных точках проявляется кризисная ситуация, поскольку для нас важно не общее количество энергии, а количество доступной энергии в определенной форме. На планете очень много источников энергии, использовать которые мы не научились или используем слабо (ветер, солнце, термальная энергия и т.д.). Это позволяет утверждать, что энергетический кризис понятие более социально-экономическое и техническое, чем природное, что он может возникать в определенные периоды как временное явление и не может отражать состояние природы в целом.

Водный параметр в целом также изменился мало. Общее количество воды, в том числе и свободной на Земном шаре стабильно. Однако отдельные виды воды претерпели существенные изменения. Соленая вода Мирового океана (97 % всей свободной воды) практически не изменилась за историческое время ни в количественном, ни в качественном отношениях, если не считать относительно небольших изменений близ побережий. Нет существенных изменений и в воде ледников Антарктиды и Гренландии, а это еще 2% поверхностных вод. Незначительные колебания ледниковых покровов в горных системах не меняют общей картины. Но пресные воды суши, составляющие всего 1% имеют жизненно важное значение для человека и всей биосферы в целом. Именно они претерпели существенные изменения, связанные с человеческой деятельностью. Резко выросло загрязнение воды - около 16% речного стока.

Изменилась гидрология суши - иссякание многих мелких рек и водоемов, зарегулирование рек, изменение поверхностного стока, как следствие рубки лесов, осушение болот и т.д. В ряде мест произошло резкое изменение статей водного баланса суши.

Соответственно в ряде точек земного шара возникла кризисная ситуация в отношении водного параметра . Есть основания считать, что в глобальном отношении ситуация с пресной водой если не стала еще кризисной, то приближается к ней и требует неотложного принятия соответствующих мер. Все же, если рассматривать изменения водного параметра в целом, то нет никаких оснований говорить о глобальном кризисе, хотя в отдельных точках, как и в случае с энергетикой наблюдаются кризисные явления.

Существенные изменения претерпел биологический параметр , причем в обоих своих составляющих. Запас биомассы на Земной поверхности резко снизился. С неолита в начале, которого стало развиваться экстенсивное животноводство и подсечно-огневая система земледелия, человечество за 10 тыс. лет сократило площадь лесов в 2 раза. Причем особенно бурно этот процесс шел последние 350 лет, что привело к тому, что общие запасы фитомассы за исторический период снизились более чем на 1/4. Есть все основания полагать, что этот процесс ускоренными темпами идет и сейчас. Что касается биологической продуктивности, то здесь также наметилось явное снижение. На 10% суши биологическая продуктивность полностью уничтожена, т.е. они переведены в пустоши, а еще на 10-15% значительно снижена. Если это еще и не глобальный экологический кризис, то, во всяком случае, явные его симптомы. При этом имеются в виду глобальные функции растительного покрова планеты в целом - аккумуляция и трансформация солнечной энергии, продуцирование кислорода, начало всех биосферных процессов.

Геохимический параметр состояния ОС также претерпел существенные изменения, особенного в отношении биологического и геологического круговоротов веществ. Общее содержание всех химических элементов на Земле практически неизменно, однако их распределение между различными геосферами и по поверхности Земного шара, регулируемое глобальными биологическими и геохимическими циклами, подвергается существенным изменениям под влиянием человека.

Природный биологический круговорот веществ был нарушен человеком на огромной площади, достигающей чуть не половины всей площади суши: антропогенные пустыни - 5%, антропогенный бленд - 3%, индустриальные и городские земли, пашни сады, сеяные луга - 13, вторичные низко продуктивные леса - 15, истощенные пастбища - 10, всего около 48% площади суши или 60% всей биологически продуктивной поверхности суши (исключая ледники, скалы, пустыни).

Геологический круговорот веществ также был нарушен в заметной степени особенно в некоторых точках планеты. В этом отношении существенную роль сыграли следующие факторы:

1. Ускоренная денудация земной поверхности за счет сельскохозяйственной эрозии почвенного покрова и возрастания твердого стока,

2. Перемещение огромных масс земной коры (согласно А.М. Рябчикову, при перепашке полей, строительных и вскрышных работах за один только год перемещается свыше 4 тыс. кубических километров почвы и грунта).

    Извлечение из недр огромных количеств горючих ископаемых (нефти, угля, газа) и перевод их в конечном итоге в углекислоту атмосферы.

    Извлечение из недр огромных количеств руд и др. материалов.

    Перераспределение солей в почвах, грунтах и речных водах под влиянием орошаемого земледелия.

    Поступление на поля минеральных удобрений и ядохимикатов.

    Загрязнение среды сельскохозяйственными, индустриальными и коммунальными отходами.

    Поступление в среду новых веществ, не существующих в естественном состоянии в природе.

    Рассеивание в техногенезе геохимических тех или иных элементов, веществ.

Особую роль в нарушении биохимических и геохимических циклов и изменений биогеохимического параметра планеты сыграли загрязнения окружающей среды как вещественные, так и энергетические. Поступление в окружающую среду инородных вещественных загрязнителей во многих точках планеты уже дано превысило пороговые значения самоочищения среды. Именно это явилось одной из причин массового распространения концепции глобального экологического кризиса.

Таким образом, изменения параметров состояния природной окр. среды в глобальном масштабе позволяют заключить, что глобального экологического кризиса, т.е. критического нарушения условий существования человека и др. организмов на планете пока нет. В тоже время есть основания говорить о нарушенном, аномальном состоянии среды, которое может перейти в кризисное в случае непринятия человечеством необходимых превентивных мер.

Аномальное нарушенное состояние среды появилось отнюдь не случайно и не внезапно. В истории человечества хорошо известны локальные нарушения вплоть до кризисных, когда гибли целые цивилизации. Однако обще нарушение окр. среды в глобальном масштабе на протяжении тысячелетий развивалось медленно и резко обострилось лишь в ХХ веке, особенно во второй его половине. Помимо того, что количественные изменения накапливаются, происходит качественный скачок и этому есть ряд причин.

Биотические факторы - это совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на другие. К биотическим факторам относят всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа - бактерии, растения, животные.

Все многообразие взаимоотношений между организмами можно разделить на два основных типа: антагонистические (гр. аntagonizma - борьба) и неантагонистические.

Антагонистические отношения проявляются сильнее на начальных стадиях развития сообщества. В зрелых экосистемах наблюдается тенденция к замене отрицательных взаимодействий положительными, повышающими выживание видов.

Тип взаимодействий видов может меняться в зависимости от условий или стадий жизненного цикла.

Неантагонистические взаимоотношения теоретически можно выразить многими комбинациями: нейтральные, взаимовыгодные, односторонние и др.

Биотическими факторами являются не измененные организмами абиотические условия среды (влажность, температура и др.) и не сами организмы, а взаимоотношения между организмами, прямые воздействия одних из них на другие, т. е. характер биотических факторов определяется формой взаимосвязей и взаимоотношений живых организмов.

Эти взаимоотношения чрезвычайно разнообразны. Они могут складываться на основе совместного питания, обитания и размножения и бывают прямыми и опосредованными.

Опосредованные взаимодействия заключаются в том, что одни организмы являются средообразователями по отношению к другим (растения служат непосредственным местом обитания для других организмов). Для многих видов, в основном скрытно живущих животных, место питания совмещено с местом обитания.

При классификации биотических факторов выделяют:

- зоогенные (воздействия животных),

- фитогенные (воздействия растений) и

- микробогенные (воздействия микроорганизмов).

Иногда к биотическим факторам относят все антропогенные факторы (как физические, так и химические). Помимо всех этих классификаций, выделяются факторы, зависящие от численности и плотности организмов. Так же, факторы можно подразделять:

- на регулирующие (управляющие) и

- регулируемые (управляемые).

Все эти классификации действительно присутствуют, однако при определении экологического фактора необходимо замечать - является ли этот фактор фактором прямого действия или нет. Фактор прямого действия можно выразить количественно, тогда как фактор непрямого действия обычно выражается только качественно. Например, климат или рельеф могут быть обозначены в основном словесно, но они определяют режимы факторов прямого действия - влажности, температуры, длины светового дня и т. п.



Биотические факторы можно условно делить на следующие группы:

1. Топические взаимоотношения организмов на основе их совместного обитания: угнетение или подавление одним видом организмов развития других видов; выделение растениями летучих веществ - фитонцидов, обладающих антибактериальными свойствами и др.

2. Трофические поглощения. По способу питания все организмы планеты делятся на две группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные (происходит от греческих слов autos - сам и trophe - пища) организмы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, которые затем используются гетеротрофными организмами. Использование органических веществ в качестве пищи у гетеротрофных организмов различное: одни используют в качестве пищи живые растения или их плоды, другие - мертвые остатки животных и т. д. Каждый организм в природе в конечном счете прямо или косвенно служит источником питания.

В то же время, сам он существует за счет других или продуктов их жизнедеятельности.

3. Генеративные отношения. Они складываются на основе размножения. Образование органического вещества в биогеоценозах (экологических системах) осуществляется по пищевым (трофическим) цепям. Пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором одни поедают предшественников по цепи и, в свою очередь, оказываются съеденными теми, которые следуют за ними.

Пищевые цепи первого типа начинаются с живых растений, которыми питаются травоядные животные. Биотические компоненты состоят из трех функциональных групп организмов:

продуцентов, консументов, редуцентов.

1. Продуценты (ргоducens - создающий, производящий) или автотрофные организмы (trophe - пища) - создатели первичной биологической продукции, организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений (диоксида углерода СО 2 и воды). Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам - фотоавтотрофам, которые используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду:

СO 2 + Н 2 О = (СН 2 O) n + O 2 .

В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества - углеводы или сахара (СН 2 O) n .

Фотосинтез - превращение зелеными растениями лучистой энергии Солнца в энергию химических связей и органические вещества. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. Реакции, в которых поглощается световая энергия, называются эндотермическими (эндо - внутрь). Энергия солнечного света аккумулируется в форме химических связей.

Продуценты - преимущественно хлорофиллоносные растения. Под влиянием солнечных лучей в процессе фотосинтеза растения (автотрофы) образуют органическое вещество, т.е. накапливают потенциальную энергию, содержащуюся в синтезированных углеводах, белках и жирах растений. В наземных экосистемах основные продуценты - зеленые цветковые растения, в водной среде - микроскопические планктонные водоросли.

2. Консументы (соnsume - потреблять), или гетеротрофные организмы (heteros - другой, trophe - пища), осуществляют процесс разложения органических веществ. Эти организмы используют органические вещества в качестве питательного материала и источники энергии. Гетеротрофные организмы делят на фаготрофы (рhagos - пожирающий) и сапротрофы (sapros - гнилой). К фаготрофам относятся животные; к сапротрофам - бактерии.

Консументы - гетеротрофные организмы, потребители органического вещества, созданного автотрофами.

3. Биоредуценты (редуценты или деструкторы) - организмы, разлагающие органические вещества, преимущественно микроорганизмы (бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты), поселяющиеся в трупах, экскрементах, на отмирающих растениях и разрушающие их. Иначе говоря, это организмы, которые превращают органические остатки в неорганические вещества.

Редуценты: бактерии, грибы - участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений (СО 2 , Н 2 О, метан и др.). Они возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. Без редуцентов в природе накапливались бы груды органических остатков и иссякли бы запасы минеральных веществ.

Среди животных существуют виды, способные питаться только одним видом пищи (монофаги), на более или менее ограниченном круге источников пищи (узкие или широкие олигофаги), или на многих видах, используя в пищу не только растительные, но и животные ткани (полифаги). Яркий пример полифага - птицы, способные поедать как насекомых, так и семена растений, или медведь - хищник, который с удовольствием поедает ягоды и мёд.

Из других форм взаимодействий между организмами можно назвать:

- опыление растений животными (насекомыми);

- форезию, т. е. перенос одними видами других (семян растений птицами и млекопитающими);

- комменсализм (сотрапезничество), когда одни организмы питаются остатками пищи или выделениями других (гиены или грифы);

- синойкию (сожительство) - использование одними животными мест обитания других животных;

- нейтрализм, т. е. взаимонезависимость разных видов, обитающих на общей территории.

Наиболее распространённый тип гетеротипических взаимосвязей между животными - хищничество, т. е. непосредственное преследование и поедание одних видов другими.

Хищничество - форма взаимоотношений организмов разных трофических уровней - хищник живет за счет жертвы, поедая ее. Это наиболее распространенная форма взаимоотношений организмов в пищевых цепях. Хищники могут специализироваться на одном виде (рысь - заяц) или быть многоядными (волк).

Жертвы вырабатывают целый ряд защитных механизмов. Некоторые умеют быстро бегать или летать. Другие обладают панцирем. Третьи имеют защитную окраску или меняют ее, маскируясь под цвет зелени, песка, почвы. Четвертые выделяют химические вещества, пугающие или отравляющие хищника, и т. д.

Хищники тоже приспосабливаются к добыванию пищи. Одни очень быстро бегают, как гепард. Другие охотятся стаями: гиены, львы, волки. Третьи отлавливают больных, раненых и прочих неполноценных особей.

В любом биоценозе эволюционно сформировались механизмы, регулирующие численность и хищника, и жертвы. Неразумное уничтожение хищников часто приводит к снижению жизнеспособности и численности их жертв и наносит ущерб природе и человеку.

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, продуцируемые живыми организмами. Например, фитонциды, - образуемые растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост (1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ, хвойного - до 5 кг, можжевелового - около 30 кг). Кстати, именно поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека. Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Летучие вещества одних растений, в свою очередь, могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путём выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией. Органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту), называют антибиотиками, например - пенициллин. Также к антибиотикам относятся антибактериальные вещества, содержащиеся в растительных и животных клетках (в этом смысле ценным антибиотиком является прополис, или «пчелиный клей», защищающий пчелиный улей от вредной микрофлоры).

Свойствами вырабатывать и выделять отпугивающие, привлекающие, сигнальные, убивающие вещества обладают позвоночные и беспозвоночные животные, пресмыкающиеся. Человек широко использует яды животных и растений в лечебных целях. Совместная эволюция животных и растений выработала у них сложнейшие информационно-химические взаимоотношения, например, многие насекомые по запаху различают свои кормовые породы, жуки-короеды, в частности, прилетают только к умирающему дереву, распознавая его по составу летучих терпенов живицы. Исследование химических процессов, происходящих на уровне живых организмов, является предметом биохимии и молекулярной биологии, на базе результатов и достижений этих наук сформировалась особая область экологии -химическая экология.

Конкуренция (лат. cопсиrrentia - соперничество) - форма взаимоотношений, при которых организмы одного трофического уровня борются за дефицитные ресурсы пищу, СО 2 , солнечный свет жизненное пространство, места-укрытия и другие условия существования, подавляя друг друга. Конкуренция наглядно проявляется у растений. Деревья в лесу стремятся охватить корнями возможно большее пространство, чтобы получать воду и питательные вещества. Они также тянутся в высоту к свету, стремясь обогнать своих конкурентов. Сорные травы забивают другие растения.

Много примеров из жизни животных. Обостренной конкуренцией объясняется, например, несовместимость в одном водоеме широкопалого и узкопалого раков, побеждает обычно более плодовитый узкопалый рак.

Чем больше сходства в требованиях двух видов к условиям жизни, тем сильнее конкуренция, которая может приводить к исчезновению одного из них. При одинаковом доступе к ресурсу один из конкурирующих видов может иметь преимущества перед другим за счет интенсивного размножения, способности потреблять больше пищи или солнечной энергии, умения защитить себя и большей выносливости к колебаниям температур и вредных воздействий.

Основные формы этих взаимодействий следующие: симбиоз, мутуализм и комменсализм.

Симбиоз (гр. symbiosis - сожительство) - это обоюдовыгодные, но не обязательные взаимоотношения разных видов организмов. Пример симбиоза - сожительство рака-отшельника и актинии: актиния передвигается, прикрепляясь к спине рака, а тот получает с помощью актинии более богатую пищу и защиту. Сходные взаимоотношения можно наблюдать между деревьями и некоторыми видами грибов, произрастающих на их корнях: грибы получают из корней растворенные питательные вещества и сами помогают дереву извлекать из почвы воду и минеральные элементы. Иногда термин «симбиоз» используют в более широком смысле - «жить вместе».

Мутуализм (лат. mutuus - взаимный) - взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения организмов разных видов. Лишайники - хороший пример положительных взаимоотношений водорослей и грибов, которые не могут существовать порознь. При распространении насекомыми пыльцы растений у обоих видов вырабатываются специфические приспособления: цвет и запах - у растений, хоботок - у насекомых и др. Они также не могут существовать один без другого.

Комменсализм (лат. соттепsalis - сотрапезник) - взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, а другому они безразличны. Комменсализм часто наблюдается в море: почти в каждой раковине моллюска, в теле губки есть «незваные гости», использующие их как укрытия. В океане некоторые виды рачков селятся на челюстях китов. Рачки приобретают убежище и стабильный источник пищи. Киту такое соседство не приносит ни пользы, ни вреда. Рыбы-прилипалы, следуя за акулами, подбирают остатки их пищи. Птицы и животные, питающиеся остатками пищи хищников, - примеры комменсалов.

Биотические факторы - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других (внутривидовые и межвидовые взаимодействия), а также на неживую среду обитания.

Внутривидовые взаимодействия между особями складываются в результате конкурентной борьбы в условиях роста численности и плотности популяции за места своих гнездований, пищевые ресурсы.

Межвидовые взаимодействия значительно более разнообразны:

Среди биотических факторов выделяют зоогенные, фитогенные, микробиогенные и антропогенные.

См. также


Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Биотические факторы" в других словарях:

    Совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. Например, хищники регулируют численность своих жертв, животные опылители влияют на цветковые растения и т. д. Экологический… … Экологический словарь

    биотические факторы - biotinis veiksnys statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Vienų organizmų poveikis kitiems. Būna įvairus: vieni organizmai teikia maistą arba sudaro palankias gyvenimo sąlygas kitiems, veikia vieni kitų dauginimąsi (pvz., vabzdžiai… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

    Среды, совокупность влияний, оказываемых на организмы жизнедеятельностью других организмов. Эти влияния носят самый разнообразный характер. Живые существа могут служить источником пищи для других организмов, являться средой обитания… … Большая советская энциклопедия

    БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - среды (от греч. biotikos жизненный и лат. factor делающий, производящий), совокупность органич. факторов, проявляющихся в форме взаимовлияния живых организмов разных видов друг на друга. Так, растения выделяют кислород, необходимый для дыхания… … Ветеринарный энциклопедический словарь

    БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - (от греч. biotikos жизненный) , совокупность влияний, оказываемых на живые организмы деятельностью других организмов. Одни живые существа служат пищей для других, способствуют их размножению (насекомые опылители) и расселению (перенос семян разл … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

    БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ - совокупность факторов органического мира, которые влияют на растения или непосредственно, или косвенно, через изменения абиотических факторов, определяя их условия обитания в том или ином регионе … Словарь ботанических терминов

    биотические факторы - (от греч. bioōtikós — жизненный), совокупность влияний, оказываемых на живые организмы деятельностью других организмов. Одни живые существа служат пищей для других, способствуют их размножению (насекомые опылители) и расселению (перенос… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

    - (Биотические факторы; Биотические экологические факторы; Biotic factors; Biological factors; от греч. Biotikos жизненный) факторы живой среды, влияющие на жизнедеятельность организмов. Беклемишев В.Н. разделил биотические факторы на 4 … Википедия

    биотические факторы среды обитания водных биологических ресурсов - 3.4 биотические факторы среды обитания водных биологических ресурсов: Факторы органического мира, определяющие условия существования организмов в данном водном объекте, в том числе совокупность влияний организмов на жизнь рыб (плотность населения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Книги

  • Лесные почвы европейской России. Биотические и антропогенные факторы формирования , М. В. Бобровский. В монографии приведены результаты анализа обширного фактического материала по строению почв лесных территорий Европейской России от лесостепи до северной тайги. Рассмотрены особенности…
  • Экология. Учебник. Гриф МО РФ , Потапов А.Д.. В учебнике рассмотрены основные закономерности экологии как науки о взаимодействии живых организмов со средой их жизнеобитания. Изложены главные принципы геоэкологии как науки о главных…

Абиотические факторы среды обитания

Напомним еще раз, что абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. На рис.5 приведена классификация абиотических факторов.

В естественных условиях каждый организм живет не изолировано, а находится во взаимосвязях с другими живыми организмами. Взаимодействуя между собой, организмы вступают один с другим в определенные связи, которые могут быть полезными, вредными или нейтральными в зависимости от того, стимулируется или ограничивается жизнедеятельность каждого из них. Связи между организмами - необходимое условие их существования.

Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду , а факторы этой среды называются биотическими . Итак, биотические факторы объединяют всю совокупность влияний живых организмов один на один, а представители каждого вида могут жить лишь в такой биотической среде, которая обеспечивает для них нормальные условия существования.

Биотические факторы разделяют на:

Зоогенные (влияние животных; например, вытаптывание луга);

Фитогенные (влияние растений, в частности выделение фитонцидов для уничтожения бактерий);

Микробогенные (появление болезней, обусловленных болезнетворными микроорганизмами)

Антропогенные - совокупность разных видов влияния человека на природную среду, растительный и животный мир и на самого себя:

Вырубка лесов;

Разорение целинных земель;

Охота на отдельные виды животных и птиц;

Загрязнение водоемов и гибель рыбы;

Изменение состояния окружающей среды и рост заболеваемости людей и др.

Взаимосвязи и взаимовлияния живых существ чрезвычайно разнообразны. Они могут быть прямыми и косвенными. Прямые взаимосвязи оказываются в непосредственном влиянии одних организмов на другие, а косвенные - опосредованно, через промежуточные звенья. Возможные взаимосвязи между особями одного вида.

Данное утверждение указывает на существование следующей классификации биотических отношений в соответствии с типами взаимоотношений между организмами . Если обозначить положительные результаты отношений для организма знаком "+", отрицательные результаты - знаком "-", а отсутствие результатов - "0", то встречающиеся в природе типы взаимоотношений между живыми организмами можно представить в виде табл. 1.

Рассмотрим характерные особенности отношений различных типов.

Позитивные отношения.

Симбиоз - сожительство (от греческого sym - вместе, bios - жизнь) - длительное, неразделимое и взаимовыгодное отношение двух или более видов организмов. Есть несколько форм симбиоза:



- кооперация - о бщеизвестное сожительство раков-отшельников с мягкими коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком. Например, жвачные животные - коровы, олени - переваривают клетчатку с помощью бактерий. Стоит только удалить этих симбионтов, и животные погибнут от голода.

- мутуализм (от латинского mutuus - взаимный). Форма взаимовыгодных отношений видов - от временного, необязательного контакта до симбиоза - неразделимой полезной связи двух видов. Лишайники - это сожительство гриба и водоросли. В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специальные всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же из гиф гриба извлекает воду и минеральные соли. Всего в природе насчитывается более 20000 видов симбиотических организмов. Кишечные симбионты участвуют в переработке грубых растительных кормов у многих жвачных животных. Менее обязательны, но чрезвычайно существенны мутуалистические отношения, например, между сибирской кедровой сосной и птицами - кедровкой, поползнем и кукшей, которые, питаясь семенами сосны и запасая корма, способствуют самовозобновлению кедровников.

Отношения типа комменсализма очень важны в природе, способствуя более тесному сожительству видов, более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов.

- квартирантство - для некоторых организмов тела животных других видов или их местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз, В знездах птиц, норах грызунов живут членистоногие. Растения также используют другие виды как места обитания: эпитафы (водоросли, мхи, лишайники). Древесные растения служат им местом прикрепления. Питаются же эпитафы за счет отмирающих тканей, выделений хозяина и за счет фотосинтеза.

Негативные отношения .

Поскольку в структуре экосистемы преобладают пищевые взаимодействия, наиболее характерной формой взаимодействия видов в трофических цепях являетсяхищничество , при котором особь одного вида, называемая хищником, питается организмами (или частями организмов) другого вида, называемого жертвой, причем хищник живет отдельно от жертвы. В таких случаях говорят, что два вида вовлечены в отношения «хищник – жертва».

Объекты охоты хищников разнообразны, однако и те и другие обладают рядом механизмов, способствущих нормальному протеканию отношений в структуре «хищник – жертва». Например, виды-жертвы выработали целый ряд защитных механизмов, чтобы не стать легкой добычей для хищника: умение быстро бегать или летать, выделение химических веществ с запахом, отпугивающим хищника или даже отравляющим его, обладание толстой кожей или панцирем, защитной окраской или способностью изменять цвет. У хищников тоже есть несколько способов эффективной добычи жертвы. Например, они вырабатывают сложное поведение, например, согласованные действия стаи волков при охоте на оленей. Плотоядные, в отличие от травоядных, обычно вынуждены преследовать и догонять свою жертву (сравните, например, растительноядных слонов, бегемотов, коров с плотоядными гепардами, пантерами и т.п.).

Другой путь обеспечения себя животной пищей - это путь, по которому пошел человек, - изобретение орудий лова и одомашнивание животных.

Аменсализм - при этом типе взаимоотношений один вид (его называют ингибитором) причиняет вред другому один вид (его называют аменсал) и при этом не испытывает никаких неудобств. Например, благодаря токсическим выделениям своих корней ястребинка (семейство сложноцветные - Asteraceae) вытесняет другие однолетние растения и образует чистые заросли на довольно больших площадях.

Именно аменсальными отношениям мы обязаны открытием пенициллина. Низшие грибы вырабатывают антибиотики - вещества, тормозящие рост бактерий. Именно эти вещества, которые вырабатывают грибы-ингибиторы, и взяла на вооружение медицина.

Конкуренция является в природе наиболее всеохватывающим типом отношений, при котором две популяции или две особи в борьбе за необходимые для жизни условия воздействуют друг на друга отрицательно. Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов.

Конкуренция - это взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию, которым располагает местообитание.

Конкуренция может быть внутривидовой и межвидовой . Внутривидовая борьба происходит между особями одного и того же вида, межвидовая конкуренция имеет место между особями разных видов.

Конкурентное взаимодействие может касаться жизненного пространства, пищи или биогенных элементов, света, места укрытия и многих других жизненно важных факторов. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до совместного существования. Преимущества в конкурентной борьбе достигаются видами различными способами: дин вид может иметь преимущество перед другим за счет более интенсивного размножения, потребления большего количества пищи или солнечной энергии, способности лучше защитить себя, адаптироваться к более широкому диапазону температур, освещенности или концентрации определенных вредных веществ. У растений подавление конкурентов происходит в результате перехвата питательных веществ и почвенной влаги корневой системой и солнечного света - листовым аппаратом, а также в результате выделения токсичных соединений.

У животных встречаются случаи прямого нападения одного вида на другой в конкурентной борьбе. Например, личинки яйцееда diachasoma и tryonhi opius humilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку и убивают соперника, прежде чем приступить к питанию.

Тем не менее, рано или поздно один конкурент вытесняет другого.

Межвидовая конкуренция, независимо от того, что лежит в ее основе, может привести либо к установлению равновесия между двумя видами, либо к замене популяции одного вида популяцией другого, либо к тому, что один вид вытеснит другой в иное место или же заставит его перейти на использование иных ресурсов. Установлено, что два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида не могут сосуществовать в одном месте и рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Популяции некоторых видов живых организмов избегают или снижают конкуренцию переселением в другой регион с приемлемыми для себя условиями либо переходом на более труднодоступную или трудноусваиваемую пищу, либо сменой времени или места добычи корма. Так, например, ястребы питаются днем, совы - ночью; львы охотятся на более крупных животных, а леопарды - на более мелких.

Нейтральные отношения.

Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состава сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, не контактируют друг с другом, однако состояние леса сказывается на каждом из этих видов. В действительности бывает, однако, довольно трудно при помощи наблюдений и экспериментов в природных условиях убедиться, что два вида абсолютно независимы один от другого.

Взаимоотношения между животными, растениями, микроорганизмами (их еще называют коакциями ) чрезвычайно многообразны. Их также можно разделить на: прямые и косвенные , опосредствованы через изменение своим присутствием соответствующих абиотических факторов.

Взаимодействия живых организмов классифицируют с точки зрения их реакции друг на друга. В частности, выделяют гомотипические реакции между взаимодействующими особями одного и того же вида и гетеротипические реакции при коакциях между индивидуумами разных видов.

Одним из важнейших биотических факторов является также пищевой (трофический) фактор . Трофический фактор характеризуется количеством, качеством и доступностью пищи. Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к составу пищи. Различают виды монофаги , питающиеся только одним видом, полифаги , питающиеся несколькими видами, а также виды, питающиеся более или менее ограниченным ассортиментом кормов, называемые широкие или узкие олигофаги .

Обобщая рассмотрение форм биотических отношений, можно сделать вывод, что все перечисленные формы биологических связей между видами служат регистраторами численности животных и растений в биоценозе, определяя степень его устойчивости; при этом, чем больше видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом.

Все эти обстоятельства человек должен учитывать при проведении мероприятий по управлению экологическими системами и отдельными популяциями с целью использования их в своих интересах, а также предвидеть косвенные последствия, которые могут при этом иметь место.

4.3. Законы воздействия экологических факторов на живые организмы

Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматических, геологических процессов, которые выполняют управляющуюроль по отношению к живым организмам.

Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов, причем эти приспособления вырабатываются и закрепляются в процессе эволюции и естественного отбора на генетическом уровне.

В зависимости от количества и силы действия один и тот самый фактор может иметь противоположное значение для организма. Адаптивные возможности разных организмов рассчитаны на разное значение фактора.

Наличие того или другого фактора может быть жизненно необходимым для одних видов и не иметь никакого значения для других. В зависимости от силы того или другого фактора условия существования особи вида могут быть оптимальными, неоптимальными или отвечать промежуточному уровню.

Для жизни организмов большое значение имеет не только абсолютная величина фактора, но и скорость его изменения.

Для нормального существования организма необходимый определенный набор факторов. Если хотя один из жизненно необходимых факторов отсутствующий или действие его недостаточно, организм не может существовать, нормально развиваться и давать потомство.

Организмы, как свидетельствуют многочисленные исследования, не являются рабами физических условий среды. Они приспосабливаются самые и изменяют условия среды так, что могут ослабить влияние факторов.

Таким образом, несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором .

Рис. - Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности

Важным элементом является реакция организмов на силу воздействия экологического фактора, отрицательное действие которого может возникать в случае излишка или недостатка дозы. Поэтому, благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной пессимума (угнетения) - диапазон значений дозы фактора, в котором организмы чувствуют себя угнетенно. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

Диапазоны зон оптимума и пессимума являются критерием для определения экологической валентности (пластичности ) – способности живого организма приспосабливаться (адаптироваться) к изменениям условий среды. Чем выше пластичность вида, тем выше и его приспособляемость к конкретной экосистеме, тем больше шансов у его популяции выжить в условиях динамичных во времени факторов среды. Количественно она выражается диапазоном среды, в границах которого вид нормально существует. Экологическая валентность разных видов может быть очень разной (северный олень выдерживает колебание температуры воздуха от -55 к +25÷30°С, а тропические кораллы гибнут уже при изменении температуры на 5-6 °С).

Таким образом, согласно закона толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними (за пределами которого организм не способен существовать) определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору.

Можно сформулировать ряд вспомогательных принципов, дополняющих "закон толерантности":

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

2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.

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

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

5. Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто становятся лимитирующими. Пределы толерантности для размножающихся особей, семян, эмбрионов и проростков обычно уже, чем для неразмножающихся взрослых растений или животных.

Действительные пределы толерантности в природе почти всегда оказываются уже, чем потенциальный диапазон активности. Это связано с тем, что метаболические затраты на физиологическую регуляцию при экстремальных значениях факторов сужают диапазон толерантности. При приближении условий к экстремальным значениям адаптация становится все хуже, а организм – все менее защищенными от других факторов, например болезней и хищников.

Закон лимитирующего фактора учитывается в мероприятиях по охране окружающей среды от загрязнения. Превышение нормы вредных примесей в воздухе и воде представляет серьезную угрозу здоровью людей.

Чтобы выразить относительную степень толерантности, в экологии существует ряд терминов, в которых используются приставки стено -, что означает узкий, и эври - – широкий. По экологической валентности организмы разделяются на стенобионты – с малой приспособленностью к изменениям среды (орхидеи, форель, дальневосточный рябчик, глубоководные рыбы) и эврибионты – с большей приспособленностью к изменениям окружающей среды (колорадский жук, мыши, крысы, волки, тараканы, камыш, пырей).

В границах эврибионтов и стенобионтов в зависимости от конкретного фактора организмы разделяют :

по температуре: стенотермный - эвритермный;

по воде: стеногидрический – эвригидрический;

по солености: стеногалинный – эвригалинный;

по пищи: стенофагный – эврифагный;

по выбору местообитания: стеноойкный – эвриойкный;

по совещению: эврифоты и стенофоты.

Принцип лимитирующих факторов справедлив для всех типов живых организмов - растений, животных, микроорганизмов и относится как к абиотическим, так и к биотическим факторам.

Например, лимитирующим фактором для развития организмов данного вида может стать конкуренция со стороны другого вида. В земледелии лимитирующим фактором часто становятся вредители, сорняки, а для некоторых растений лимитирующим фактором развития становится недостаток (или отсутствие) представителей другого вида. Например, в Калифорнию из средиземноморья завезли новый вид инжира, но он не плодоносил, пока оттуда же не завезли единственный для него вид пчел-опылителей.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом. Так, избыток воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

До сих пор речь шла о пределе толерантности живого организма по отношению к одному фактору, но в природе все экологические факторы действуют совместно.

Оптимальная зона и пределы выносливости организма по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействия экологических факторов . Например, известно, что жару легче переносить при сухом, а не влажном воздухе; угроза замерзания значительно выше при низкой температуре с сильным ветром, чем в безветренную погоду. Для роста растений необходим, в частности, такой элемент, как цинк, именно он часто оказывается лимитирующим фактором. Но для растений, растущих в тени, потребность в нем меньше, чем для тех, которые находятся на солнце. Происходит так называемая компенсация действия факторов .

Однако взаимная компенсация имеет определенные пределы и полностью заменить один из факторов другим нельзя. Полное отсутствие воды или хотя бы одного из необходимых элементов минерального питания делает жизнь растений невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Отсюда следует вывод, что все условия среды, необходимые для поддержания жизни, играют равную роль и любой фактор может ограничивать возможности существования организмов - этозакон равнозначности всех условий жизни.

Известно, что каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. Условия, оптимальные для одних процессов, например для роста организма, могут оказаться зоной угнетения для других, например для размножения, и выходить за пределы толерантности, то есть приводить к гибели, для третьих. Поэтому жизненный цикл, в соответствии с которым организм в определенные периоды осуществляет преимущественно те или иные функции - питание, рост, размножение, расселение, - всегда согласован с сезонными изменениями факторов среды, как, например, с сезонностью в мире растений, обусловленной сменой времен года.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма . Оно утверждает, чтовид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

Каждый вид живого возник в определенной среде, в той или иной степени приспособился к ней и дальнейшее существование вида возможно лишь в данной или близкой к ней среде. Резкое и быстрое изменение среды жизни может привести к тому, что генетические возможности вида окажутся недостаточными для приспособления к новым условиям. На этом, в частности, основана одна из гипотез вымирания крупных пресмыкающихся с резким изменением абиотических условий на планете: крупные организмы менее изменчивы, чем мелкие, поэтому для адаптации им нужно гораздо больше времени. В связи с этим коренные преобразования природы опасны для ныне существующих видов, в том числе и для самого человека.

4.4. Адаптации живых организмов к экологическим факторам

Эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамичных экологических факторов, называются адаптациями . Особи, не приспособленные к данным или изменяющимся условиям, вымирают.

Различают различные формы адаптации :

1) Морфологические адаптации . Примеры: приспособление формы тела организмов, обитающих в воде, к быстрому плаванию, например, у млекопитающих китообразных и рыбообразных акул, что характерно для жизненной формы; приспособление строения растений, обитающих в пустыне, к минимальной потере влаги за счет отсутствия листьев.

2) Физиологические адаптации . Они заключаются, например, в особенностях ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, определяемого возможным составом пищи. Обитатели пустынь способны удовлетворять потребность во влаге путем биохимического окисления жиров.

3) Поведенческие (этологические) адаптации . Проявляются в различных формах. Так, существуют формы приспособительного поведения животных, направленные на обеспечение нормального теплообмена с окружающей средой: создание убежищ, передвижение с целью выбора оптимальных температурных условий. Например, суточные и сезонные кочевки млекопитающих и птиц.

Примеры приспособленности организмов к внешней среде.

Популяции некоторых видов живых организмов избегают или снижают конкуренцию переселением в другой регион с приемлемыми для себя условиями либо переходом на более труднодоступную или трудноусваиваемую пищу, либо сменой времени или места добычи корма. Так, например, ястребы питаются днем, совы - ночью; львы охотятся на более крупных животных, а леопарды - на более мелких; для тропических лесов характерна сложившаяся стратификация животных и птиц по ярусам.

Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников. Яйца птиц, откладываемые на песок или на землю, имеют серый и бурый цвет с пятнышками, сходный с цветом окружающей почвы. В тех случаях, когда яйца недоступны для хищников, они обычно лишены окраски. Гусеницы бабочек часто зеленые, под цвет листьев, или темные, под цвет коры или земли. Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают еще способностью менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона. Способность менять окраску путем перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеоны). Животные пустынь имеют, как правило, желто - бурую или песочно-желтую окраску. Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев).

Вариант покровительственной окраски - расчленяющая окраска в виде чередования на теле светлых и темных полос и пятен. Зебры и тигры плохо видны уже на расстоянии 50 - 70 м из-за совпадения полос на теле с чередованием света и тени в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает представления о контурах тела.

Защиту животных от врагов в ряде случаев обеспечивает предостерегающая окраска . Яркая окраска обычно характерна для ядовитых животных и предупреждает хищников о несъедобности объекта их нападения.

Эффективность предупреждающей окраски явилась причиной очень интересного явления - подражания (мимикрии). Мимикрией называется сходство беззащитного и съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской. Явление мимикрии распространено у бабочек и у других насекомых. Известны жуки, мухи, бабочки, копирующие ос, пчел, шмелей. Мимикрия встречается и у позвоночных животных - змей. Во всех случаях сходство является чисто внешним и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов. Для видов - подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный эффект на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде.

Защитное действие покровительственной окраски или формы тела повышается при сочетании ее с соответствующим поведением. Отбор уничтожает особей, поведение которых демаскирует их, делая заметными.

Приспособительное значение имеет также сходство формы тела с окружающей средой . Известны жуки, напоминающие лишайники; цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут. Насекомые - палочники похожи на небольшую бурую или зеленую веточку.

Кроме защитной окраски у животных и растений наблюдаются и другие средства пассивной защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от нападения травоядными животными. Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски (крапива). Кристаллы щавелевокислого кальция, образующиеся в клетках некоторых растений, защищают их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами. Образования в виде твердого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо защищают их от многих врагов. Этому же служат иглы ежа и дикобраза. Все эти приспособления могли появиться лишь в результате естественного отбора, т. е. преимущественного выживания лучше защищенных особей.

Путем естественного отбора возникают и совершенствуются приспособления, облегчающие поиск пищи или партнера для размножения. Поразительно чувствительны органы химического чувства насекомых. Самцов непарного шелкопряда привлекает запах ароматической железы самки с расстояния 3 км. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1000 раз превосходит чувствительность рецепторов человеческого языка. Ночные хищники, например совы, превосходно видят в темноте. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Они различают на расстоянии объекты, если разница их температур составляет всего 0,2 С.

Вид занимает свою экологическую нишу, чтобы выполнять отвоеванную им у других видов функцию только ему присущим способом, осваивая, таким образом, среду обитания и в то же время формируя ее. Природа очень экономна: даже два вида, занимающих одну и ту же экологическую нишу, не могут устойчиво существовать. В конкурентной борьбе один вид вытеснит другой.

Экологическая ниша как функциональное место вида в системе жизни не может долго пустовать - об этом говорит правило обязательного заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно заполнена. Экологическая ниша как функциональное место вида в экосистеме позволяет форме, способной выработать новые приспособления, заполнить эту нишу, однако иногда это требует значительного времени. Нередко кажущиеся специалисту пустующие экологические ниши - лишь обман. Поэтому человек должен быть предельно осторожен с выводами о возможности заполнения этих ниш путем акклиматизации (интродукции).

Акклиматизация - это комплекс мероприятий по вселению вида в новые места обитания, проводимый в целях обогащения естественных или искусственных сообществ полезными для человека организмами. Расцвет акклиматизаторства пришелся на двадцатые - сороковые годы двадцатого столетия. Однако по прошествии времени стало очевидно, что либо опыты акклиматизации видов были безуспешны, либо, что хуже, принесли весьма негативные плоды - виды стали вредителями или распространяли опасные заболевания. Например, с акклиматизированной в европейской части дальневосточной пчелой были занесены клещи, явившиеся возбудителями заболевания варроатоза, погубившего большое число пчелосемей. Иначе и не могло быть: помещенные в чужую экосистему с фактически занятой экологической нишей новые виды вытесняли тех, кто уже выполнял аналогичную работу. Новые виды не соответствовали нуждам экосистемы, иногда не имели врагов и поэтому могли бурно размножаться.

Классическим примером тому является интродукция кроликов в Австралию. В 1859 году в Австралию из Англии для спортивной охоты завезли кроликов. Природные условия оказались для них благоприятными, а местные хищники - динго - не опасными, так как бегали недостаточно быстро. В результате кролики расплодились настолько, что на обширных территориях уничтожили растительность пастбищ. В некоторых случаях введение в экосистему естественного врага заносного вредителя приносило успех в борьбе с последним, но здесь не все так просто, как кажется на первый взгляд. Завезенный враг совершенно необязательно сосредоточится на истреблении своей привычной добычи. Например, лисы, интродуцированные в Австралию для уничтожения кроликов, нашли в изобилии более легкую добычу - местных сумчатых, не доставляя запланированной жертве особых хлопот.

Таким образом, строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой видовой признак или свойство носит приспособительный характер, целесообразен в данной среде, в данных жизненных условиях. Приспособления не появляются в готовом виде, а представляют результат отбора случайных наследственных изменений, повышающих жизнеспособность организмов в конкретных условиях среды.



Понравилась статья? Поделитесь ей
Распечатать статью
Наверх