Факторы среды обитания

Тема 3. Факторы среды обитания Все условия живой и неживой природы, которые окружают о рганизм и прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие, выживани е, размножение входят в понятие среды обитания организма. Концепция «окружающей среды» положила начало экспериментальным иссле дованиям взаимоотношений организмов со средой их обитания. Окружающая среда – это пища и вода, воздух для дыхания, климатические факторы, субстрат, по чва, растительные и животные организмы и всё другое, без чего не может сущ ествовать данный организм. Отдельные элементы среды, действующие на организм, называют экологичес кими факторами. Различают две группы факторов абиотические и биотическ ие, то есть факторы неживой и живой природы. Абиотические факторы – это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Биотические факторы – это все формы воздействия живых организмов друг на друга. Огромное значение среди абиотических (физических) факторов среды отвод ится климату. Климат определяется многими показателями, важнейшие из ко торых: свет, температура и влажность. Кроме того, во многих местообитания х организмы сильно зависят от кислотности и солёности среды обитания, от влияния воздушных и водных течений, от содержания кислорода в среде и др. Взаимоотношения живых организмов друг с другом и составляют биотическ ие факторы окружающей среды. Для жизни и процветания организмов необходимо наличие определённой со вокупности условий. Если все условия оказываются благоприятными, за иск лючением одного, проявленного недостаточно или в слишком большом избыт ке, то в этом случае это последнее условие, называемое лимитирующим (огра ничивающим) фактором, приобретает решающее значение для жизни. В 1840 году немецкий физиолог Ю.Либих показал, что урожай сельскохозяйствен ных культур лимитируется не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах и обычно присутствуют в среде в изобилии (например , СО2 и Н2О), а теми, которые требуются в ничтожнейших количествах, но которых в среде очень мало (например, Zn). Вывод Либиха о том, что «рост и развитие организма ограничивается нехват кой единственного элемента, который присутствует в минимальном количе стве» стал известен как закон минимума. Закон минимума гласит, что вынос ливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологич еских потребностей. Отметим, что лимитирующим (ограничивающим) фактором может быть недостат ок или избыток тепла, света, воды… Это понятие ввел американский зоолог В. Шелфорд, который сформулировал закон толерантности. Что лимитирующим ф актором процветания организма может быть как минимум так максимум экол огического воздействия, а диапозон между ними определяет величину выно сливости (предел толератности). Следовательно, организмы можно охаракте ризовать экологическим минимумом и экологическим максимумом, диапазон между этими двумя величинами составляет пределы его толерантности (уст ойчивости). Дополнения к этом у закону толерантности: 1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отно шении одного фактора и узкий – в отношении другого. 2. Организмы с широким диапазоном то лерантности ко всем факторам наиболее широко распространены. 3. Если условия по одному экологичес кому признаку не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон толер антности к другим экологическим факторам. 4. Пределы толерантности у организм ов в период размножения обычно уже, чем у взрослых растений или животных. Чтобы выразить относительную степень толерантности, в эк ологии существует ряд терминов, в которых используются приставки стено - (узкий) и эври- (широкий). Живые организмы, которым требуются условия, ограниченные узкими предел ами, носят название – стеноэков (стенотермные организмы, стеногалинные и др.). Другие организмы, наоборот, приспосабливаются к гораздо более изме нчивым условиям (диапазон их толерантности гораздо шире), такие менее тр ебовательные организмы называются эвриэками (эвритермные, эвригалинны е и др.). Икра гольца Salvelinus развивается при температурах 0-12 0 С с оптимумом около 4 0 С. Икра лягушки Rana pipiens развивается при 0-30 0 С с оптимумом около 22 0 С. Следовательно, икра гольца стенотер мна и толерантна к низкой температуре, а икра лягушки по сравнению с ней э вритермна и толерантна к высокой температуре. Экологическая толерантность организма определяет его способность зас елять разнообразные по условиям обитания среды. У стеноэков она незначи тельна, а у эвриэков наоборот, высока. Кроме климата, во многих местообитаниях организмы сильно зависят от ки слотности и солёности среды обитания, от влияния воздушных и водных тече ний, от содержания кислорода в среде и др. В свою очередь жизнедеятельность организмов оказывает влияние на физи ческую среду. Организмы постоянно изменяют физическую и химическую при роду веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии. Так, с остав морской воды и донных илов в значительной мере определяется актив ностью морских организмов. Организмы контролируют даже состав атмосферы. Сей час большая часть водорода первичной атмосферы улетучилась в космичес кое пространство, углерод, входивший в состав метана, и азот аммиака асси милировались растениями, и их место в атмосфере частично занял кислород , высвобождающийся в процессе фотосинтеза. Существенно влияют организмы и на свойства почвы. Корни растений проник ают в трещинки, и даже самые маленькие из них способствуют измельчению п ороды. Бактерии и грибы ускоряют выветривание горных пород. Грибы выделя ют кислоты, растворяющие минеральные вещества, которые затем вымываютс я из породы, ослабляя её кристаллическую структуру и ускоряя разрушение . Животные также участвуют в процессе почвообразования, прорывая в земле норы и ходы, вытаптывая её, а также внося в неё свои экскременты. Растения оказывают влияние на движение воды. Дело в том, что часть выпада ющей в виде осадков воды стекает по поверхности почвы или просачивается сквозь лежащую под ней породу в реки, озера, океан, остальная вода испаряе тся главным образом растениями и гораздо меньше – поверхностью почвы (н а каждый гектар лесной поверхности почвы приходится 4 гектара листовой п оверхности). Уничтожение лесов приводит к увеличению паводков, усилению эрозии и отложению ила, а также к вымыванию минеральных веществ из обнаж ённой почвы. Кроме того, испарение воды с листьев растений способствует удержанию влаги в данной местности, так как большая часть водяных паров быстро конденсируется и выпадает поблизости в виде дождя. Уничтожение л есов на больших площадях в сельскохозяйственных целях привело в ряде ме ст к значительному усилению засушливости климата и усилению процесса о бразования пустынь. Таким образом, ясно, что сообщества организмов и их среда обитания разви ваются как единое целое. Распространение биологического контроля (контроля живых организмов) н а глобальный уровень стало основой гипотезы Геи (Гея – богиня Земли в Гр еческой мифологии), созданной Д.Лавлоком (James Lovelock) и Л.Маргулис (Lynn Margulis). Согласно гипотезе, именно организмы играют основную роль в развитии и регуляции г еохимической среды, благоприятной для них. Сложная сеть живых организмо в – тонкая регулирующая система, которая поддерживает на Земле пригодн ые для жизни условия. Эта регулирующая система («Гея») делает нашу планет у сложной, но единой кибернетической системой… Всё это весьма гипотетич но. Но «поиски Геи» и должны быть долгими и трудными, поскольку во взаимос вязанном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни разных процессов. Предложенная Лавлоком гипотеза указывает на важность изучения и сохра нения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособит ься по крайней мере к некоторому количеству загрязнений. Соответственн о человек должен не только стремиться всеми силами снизить уровень загр язнения, но также и сохранять целостность и масштабность буферной (защит ной) системы жизнеобеспечения нашей планеты. Биотические факт оры. Взаимодействия между организмами Ни один организм в сообществе (неважно, в лесу, пустыне, на па стбище, в пруду или на коралловом рифе) не существует изолированно от сво его окружения. Он взаимодействует с другими живыми существами и с окружа ющей средой. Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определ енные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. Среди огромн ого разнообразия взаимосвязей живых существ выделяют определенные тип ы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических г рупп. По направлению действия на организм все они подразделяются на пози тивные, негативные и нейтральные. Взаимоотношения живых организмов друг с другом и составляют биотическ ие факторы окружающей среды. Позитивные отношения - симбиоз. Симбиоз - сожительство (от греч. sym - вместе, bios - жизнь), фо рма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Различают несколько форм взаимополезного сожительс тва живых организмов. Кооперация. Это взаимовыгодно е сожительство Мутуализм.( от лат. mutuus - взаимный) Широко распространена форма взаимополезного сожительства, когда прису тствие партнера становится обязательным условием существования каждо го из них. Комменсализм (от , com - вместе, mensa - пеза) Одна из широко распространенных форм симбиоза - взаимоотношении; п ри которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безра злично. Антибиотические отношения. Антибиоз - форма взаимоотношений, при которой обе вз аимодействующие по пуляции или одна из них испыты вают отрицательное влияние. Неблагоприятное влияние о дних видов на другие может проявляться в разных формах. Хищничество. Это одна из самы х распространенных форм, имеющих большое значение в саморегуляции биоц енозов. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающ ихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Естественный отб ор, действующий в популяции хищников, увеличивает эффективность средст в поиска и ловли добычи. Вырабатывается сложное поведение, например согл асованные действия стаи волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе от бора также совершенствуют средства защиты и избегания хищников. Сюда от носится покровительственная окраска, различные шипы и панцирь, приспос обительное поведение. Паразитизм. Организмы могут и спользовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянны й источник питания. Такая форма сожительства получила название паразит изма Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из ни х около 500 - паразиты человека. Переход к паразитизму резко увеличивает во зможность вида выжить в борьбе за существование. Организм-хозяин служит для паразита источником питания, очень часто - местом обитания, защитой о т врагов. Тело хозяина создает для живущих в нем организмов благоприятны й и относительно ровный микроклимат, не подверженный тем значительным к олебаниям, которые всегда имеют место в природе. Различают несколько фор м паразитизма. Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин под вергается нападению на короткий срок, лишь на время питания. И постоянны ми. Конкуренция. Одна из форм отр ицательных взаимоотношений между видами - конкуренция. Этот тип взаимоо тношений возникает, если у двух близких видов наблюдаются сходные потре бности. Если такие виды обитают на одной территории, то каждый из них нахо дится в невыгодном положении: уменьшаются возможности овладения пищев ыми ресурсами, местами для размножения и т.д. Формы конкурентного взаимо действия могут быть самыми разными - от прямой физической борьбы до мирн ого совместного существования. Тем не менее, если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конк урент вытеснит другого. Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших с оставных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюц ии видов. Нейтрализм Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которой сов местно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредств енно, но, формируя биоценоз, зависят от состояния сообщества в целом. Напр имер, белки и лоси в одном лесу не контактируют друг с другом, однако угнет ение леса засухой сказывается на каждом из них, хотя и в разной степени. Итак 1. отношения между живы ми организмами являются одним из основных регуляторов численности и пр остранственного распределения организмов в природе. 2. негативные взаимодействия между организмами проявляются на начальных стадиях развития сообщества или в нарушенных природных условиях. В недавно сформировавшихся ассоциаци ях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий бо льше, чем в старых ассоциациях. 3. в процессе эволюции и развития эк осистем обнаруживается тенденция к уменьшению роли отрицательных взаи модействий за счет положительных, повышающих выживание взаимодействую щих видов. Все перечисленные формы биологичес ких связей между видами служат регуляторами численности животных и рас тений в биоценозе, определяя степень его устойчивости; при этом чем бога че видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом. Антропогенное воздействие на биосферу. В конце 2-го тысячел етия рост численности населения, качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенное воздействие по своему значени ю для биосферы вышли на один уровень с естественными планетарного масшт аба. Города и иные поселения, с/х угодья и промышленные комплексы охватил и уже более 20% территории суши. Мир вступил в эпоху техногенеза, где деятел ьность человека начинает преобладать над многими природными процессам и, существенно активизируя и преобразуя их. Все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком относят к антропогенным воздействиям. Главнейшим и наиболее распространенным видом негативного антропогенного воздействия на экосистемы является загрязнение. Загрязнения подразделяют в зависимости от типа, источника, последствий и мер контроля на 4 основные группы: Физические загрязнения связаны с и зменением физических, температурных, энергетических, волновых и радиац ионных параметров внешней среды. Источниками теплового загрязнения в г ороде служат в городах: подземные газопроводы промышленных предприяти й 140-160 0 С, теплотрассы 50-150 0 С и т. д. При длительном воздействии электром агнитных полей даже у здоровых людей отмечается повышенная утомляемос ть, головные боли, чувство апатии. Химические загрязнения это увелич ение количества химических компонентов в определенной среде. Именно эт от вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека. Список ЮНЕСКО включает в себя почти 200 наименова ний химических веществ, обладающих канцерогенными и мутагенными свойс твами. Биологические загрязнения это слу чайное или связанное с деятельностью человека, проникновение в природн ые экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов, например п ромышленные производства, изготавливающие антибиотики, ферменты, вакц ины, предприятия микробиологической промышленности. Также относят и чр езмерную экспансию животных организмов, например, переселение кролико в и овец в Австралию. Эстетическое нарушение (изменение природных форм). Оно связано с дея тельностью человека, чаще всего со строительной деятельностью, горнодо бывающей промышленностью, с/х и т.д., которые создают сооружения или измен яют природные ландшафты в значительных масштабах. Изменения визуальны х доминантов негативно влияют на параметры, определяющие качество жизн и человека, вызывая иногда даже психофизические расстройства. Экологическое нормирование качества окружающей сред ы В основу всех мероп риятий по экологической защите положен принцип нормирования качества окружающей природной среды. Этот термин означает установление нормати вов (показателей) допустимых воздействий человека на природную среду. По д качеством окружающей среды понимают степень соответствия ее характе ристик потребностям людей и технологическим требованиям. Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую среду подразделяются на: Санитарно-гигиенические: предельно допустимая концентрация вредных ве ществ (ПДК); допустимый уровень физических воздействий (шума, вибрации, ио низирующих излучений…). Производственно-хозяйственные: допустимый выброс вредных веществ; доп устимый сброс вредных веществ; допустимое изъятие компонентов природн ой среды; норматив образования отходов производства и потребления. Комплексные показатели: допустимая антропогенная нагрузка на окружающ ую среду; нормативы санитарно-защитных зон; строительные и градостроите льные правила… Согласно Положению о порядке действия на территории РФ санитарных правил, утвержденных постановлением Совета Министров РСФС Р от 1 июня 1991 г. № 375, санитарно-гигиеническое нормирование является составн ой частью основ обеспечения санитарно-эпидемиологического благополуч ия населения. Санитарно-гигиеническое нормирование имеет самостоятельное значение в том смысле, что оно охватывает не только экологическую, но и производст венную, жилищно-бытовую сферу жизни человека. Главная задача состоит в т ом, чтобы установить санитарные нормы и правила, обязательные для выполн ения на всей территории РФ государственными и общественными структура ми, предприятиями, организациями независимо от форм собственности и под чиненности, должностными лицами и гражданами. ПДК – это количество загрязнителя в почве, воздушной среде или водной с реде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не вл ияет не его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его пот омства. Максимально-разовая ПДК не должна вызывать при вдыхании воздуха в течен ие 30 минут рефлекторных реакций в организме человека. Среднесуточная ПДК не должна оказывать на человека прямого или косвенн ого вредного влияния при неопределенно долгом воздействии. Первые нормы ПД К вредных веществ для питьевой воды были утверждены в 1939г., нормы ПДК вредн ых веществ по атмосферному воздуху впервые были введены в 1951г. для 10 вредны х веществ, к 1991г. их было уже 479. Для почвы впервые нормы ПДК вредных веществ б ыли введены в 1980г., в настоящее время они установлены для 109 вредных веществ. Нормативы ПДК для вредных веществ едины и обязательны для в сех предприятий независимо от форм собственности и подчиненности на те рритории России. Допустимый уровень радиационного и иного физического воздействия на о кружающую среду – это уровень, который не представляет опасности для зд оровья человека, других живых организмов. Допустимый выброс или сброс – это максимальное количество загрязняющ их веществ, которое в единицу времени разрешается выбрасывать предприя тию, не вызывая при этом превышения ПДК загрязняющих веществ и других не благоприятных последствий. Допустимые нормы антропогенной нагрузки на окружающую среду – это мак симально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систе м. Предельно допустимые нормы – это своего рода вынужденный компромисс, к оторый позволяет, и развивать хозяйство, и охранять жизнь и благополучие человека. Нормативы качества не относятся к числу правовых норм. Это нор мы технического или технико-экономического характера и сами по себе они не обладают юридической силой. Норматив становится обязательным и имее т юридическую силу с момента утверждения его компетентным органом. Таки ми органами являются Гос комитет сан-эпидемиологического надзора при П равительстве РФ, Мин Природы РФ и Гос комитет РФ по охране окр среды (Госко мэкология).