Экологические факторы

Экологические факторы – это факторы внешней среды, действующие на организм. Выделяют следующие экологические факторы:

1. Абиотические факторы (компоненты неживой природы). К ним относят климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление, геологические (землетрясения, извержения вулканов, радиоактивное излучение), а также рельеф местности, состав водной, воздушной, почвенной среды и т.д.

2. Биотические факторы – воздействие живых организмов друг на друга. Взаимоотношения могут быть внутривидовыми и межвидовыми. По типу взаимоотношений – нейтральными, взаимовыгодными (симбиоз) и негативными (паразитизм, хищничество).

3. Антропогенные факторы – деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания.

В природе экологические факторы действуют совместно. Комплекс факторов влияющий на жизнедеятельность организмов, включая нормальное развитие и размножение, называются условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

Абиотические факторы

Свет

Солнечный свет для живых организмов – это источник тепла, основа биологических ритмов, ориентир в пространстве. Для живых организмов имеют значение длина волны излучения, его продолжительность и интенсивность.

Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы всем живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина Д и др.), в больших дозах губительны (мутагенное воздействие). Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимый (или белый) свет является основным источником жизни на Земле, дающим энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи – основной источник тепловой энергии. Любая поверхность, имеющая температуру выше нуля, испускает тепловые (инфракрасные) лучи, поэтому живые организмы получают тепловую энергию не только от Солнца, но и из окружающей среды.

Для растений солнечный свет необходим, прежде всего, как источник энергии для фотосинтеза. По отношению к свету различают три группы растений: светолюбивые (обитают в условиях хорошего освещения, например – степные и луговые травы); тенелюбивые (растения, плохо переносящие прямые солнечные лучи и обитающие в нижних, затененных ярусах растительных сообществ); теневыносливые (способны расти как при хорошей освещенности, так и в тени).

Животным свет необходим для ориентации. Смену дня и ночи, а также изменение продолжительности светового периода суток организмы используют как сигналы для распределения своих функций во времени, чтобы использовать самые благоприятные условия. Соответственно, бывают животные с дневным, ночным и сумеречным образом жизни. Наступление активности в разное время суток ослабляет межвидовую конкуренцию (например, между дневными и ночными хищниками).

По отношению к продолжительности дня организмы делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт). Реакция организмов на сезонные изменения длины дня носит название фотопериодизма. В умеренных зонах выше и ниже экватора цикл развития животных и растений приурочен к определенному времени года. Фотопериодизм обуславливает такие сезонные явления, как листопад, перелеты птиц и др. Там, где нет выраженных сезонных изменений климата, большинство видов не обладает фотопериодизмом. Например, у многих тропических деревьев цветение и плодоношение растянуто во времени и на дереве одновременно встречаются и цветы, и плоды.

Температура

От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а значит и скорость химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до 50⁰С. Верхним температурным пределом жизни является 120-140⁰С (споры, некоторые бактерии), нижним - -190-273⁰С (споры, семена, сперматозоиды). Но ни одно живое существо в мире не способно в активном состоянии переносить весь диапазон температур. По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитающих в условиях высоких температур) и мезофиллов.

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ). В зависимости от этого, живые организмы делят на 2 основные группы: Пойкилотермные (холоднокровные) - организмы, неспособные поддерживать температуру тела, отличную от температуры окружающей среды (микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие животные). Гомойтермные (теплокровные) организмы способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от колебаний температуры внешней среды (птицы и млекопитающие). Помимо этого, существует еще группа гетеротермных организмов, способных к частичной регуляции температуры тела – это животные впадающие в спячку или оцепенение в неблагоприятный период года – суслики, сурки, ежи и др.).

У живых организмов различают три механизма терморегуляции: химическая (осуществляется за счет изменения интенсивности обмена веществ), физическая (изменение величины теплоотдачи) и поведенческая (избегание условий с неблагоприятными температурами). У растений это - повышение концентрации растворимых углеводов и других веществ в клеточном соке, препятствующих его замерзанию, образование карликовых и стелющихся форм, изменение окраски и опушенности листьев. У животных – накопление определенных веществ в тканях, позволяющих переносить неблагоприятные температуры, образование жировых отложений, поиск укрытий, впадение в спячку и т.д.

Влажность

Вода является необходимым компонентом клетки, обеспечивает протекание в организме обмена веществ. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. У животных обитающих на суше, в целом, содержание воды в организме меньше, чем у водных Так, тело домашнего скота содержит 59% влаги, у утки – 70%, у рыб – 75%, а у медуз – до 99%. У растений пустынь и сухих степей вода составляет 30-65% от общей массы, а у растений влажных тропических лесов - до 90%.

В зависимости от среды обитания, среди растений и животных различают влаголюбивые или сухолюбивые, а также промежуточные формы, способные переносить непродолжительную или не очень сильную засуху.

Растения выработали ряд приспособлений к недостатку влаги. Это сокращение вегетационного периода, длительный период покоя (в виде семян, луковиц, клубней), сильное развитие корневой системы, уменьшение размеров листьев (для сокращения испарения), развитие водонепроницаемого воскового налета, запасание воды в тканях стебля или корня и др.

Пустынные животные имеют особый тип обмена веществ, при котором вода образуется в организме при поедании сухого корма. У других – источником воды служит накапливающийся жир. Копытные способны в поисках воды пробегать огромные расстояния, мелкие животные в период засухи впадают в анабиоз.

Соленость

Для живых организмов большое значение имеет качественный и количественный состав минеральных солей в окружающей среде. В морской воде больше всего натрия и хлора, в пресных водоемах встречаются ионы кальция, гидрокарбоната и карбоната. В некоторых водоемах преобладают сульфаты.

Концентрация и состав солей в водоемах оказывают большое влияние на численность и распространение водных животных. Пресноводные животные имеют более высокое осмотическое давление по отношению к окружающей их среде, поэтому вода поступает в их организм постоянно и выводится специальными органами. У морских животных, в основном осмотическое давление внутри тела равно давлению в окружающей морской воде. В других случаях регулирование вводно-солевого баланса связано с дополнительными приспособлениями (например, поглощение воды и выведение избыточных солей через почки, кишечник, жабры). Некоторые виды водных животных могут обитать и в пресной и в соленой воде (например, миграция некоторых рыб в море или, наоборот, в пресные водоемы на время нереста).

Кислород

Кислород необходим для обеспечения жизнедеятельности большинства живых организмов. Удовлетворение потребности в кислороде у водных животных осуществляется по-разному: за счет создания постоянного тока воды через жабры, увеличение поверхности тела. Животные, которые дышат легкими, часто возвращаются на поверхность, чтобы сделать вдох.

У растений, живущих на бедных кислородом почвах, образуются воздушные корни, которые располагаются над поверхностью земли и служат для газообмена.

Биотические факторы

К биотическим факторам относятся разнообразные способы взаимодействия организмов между собой. Все взаимодействия организмов можно разделить на внутривидовые и межвидовые, прямые и косвенные.

Различают множество типов парных взаимодействий:

1. Трофические – связанные с питанием и потоками энергии:

– прямые: взаимодействия «хищник–жертва», «паразит–хозяин»;

– косвенные: конкуренция; трофический симбиоз.

2. Топические – связанные с изменением условий обитания:

– прямые топические: одни организмы изменяют среду обитания для других;

– форические: перенос организмов одного вида организмами другого вида;

– фабрические: организмы (или их части) одного вида используются организмами другого вида как строительный материал.

3. Информационно-сигнальные – связанные с передачей информации:

– реципрокный альтруизм (взаимопомощь);

– мимикрия (миметизм, или подражание).

Биотические связи для разных групп организмов могут быть благоприятными (+), неблагоприятными (–) и нейтральными (0). Выделяют следующие типы парных межвидовых биотических взаимодействий: