Зеленая энергия - популярно об экологии, химии, технологиях

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Библиотека Биогеография с основами экологии 4.2. Экологические элементы и экологические факторы

4.2. Экологические элементы и экологические факторы

Организмы не могут существовать изолированно от окружающей их среды со всем многообразием ее природных условий. Экологическими элементами называются все компоненты природной среды (вода, атмосферный воздух, почвы, горные породы, пища и т.д.), природные условия, а также результаты деятельности человека (загрязняющие вещества, измененные природные условия и условия, не существовавшие в природе, но созданные человеком).

Компоненты окружающей среды, способные оказать прямое либо косвенное влияние на живые организмы на протяжении хотя бы одной фазы индивидуального развития (онтогенеза), есть экологические факторы. Не все экологические элементы являются экологическими факторами для конкретного организма или конкретной группы организмов. К факторам относятся только те элементы, изменение которых вызывает ответную реакцию данного организма или данной группы организмов вплоть до исчезновения их по каким-либо причинам из среды обитания. Безразличные для одних организмов экологические элементы могут быть экологическими факторами для других.

Примеров, когда компоненты среды выступают в одних случаях как экологические элементы, а в других — как экологические факторы, можно привести множество. В качестве одного из них рассмотрим содержание серного ангидрида SO3 в воздушной среде.

В результате преобразований промышленных серосодержащих выбросов в воздушный бассейн могут выпасть кислотные дожди (экологический элемент антропогенного характера). Подкисление водных экосистем вызовет ответную реакцию обитающих в них организмов, в частности рыб, и даже их гибель (экологический фактор). По отношению к человеку как организму на современном уровне загрязнения атмосферы кислотные дожди являются лишь экологическим элементом, так как пока нет достоверных доказательств воздействия переносимых на дальние расстояния аэрозолей серной кислоты на здоровье людей. Но поскольку насыщение воздушной среды аэрозолями серной кислоты может продолжаться неограниченно долго и в возрастающих объемах, в конечном итоге оно скажется на здоровье и человека через нарушение круговорота серы в биосфере. Тогда данный экологический элемент трансформируется и для человека в экологический фактор.

Физическим явлениям и телам свойственны определенные размерности, нередко изменяющиеся в значительных пределах. Например, температура изменяется от абсолютного нуля до миллионов градусов (внутри звезд), скорость перемещения тел и протекания физических и химических реакций — от ничтожно малых значений до скорости света. Размерность систем изменяется от атома до галактик. В пределах же биосферы у экологических факторов отсутствуют столь резкие количественные различия — от бесконечно малых до бесконечно больших значений. Причем каждый фактор имеет предельные значения, или их амплитуду. Так, наивысшая на Земле температура в тени составляет 58 °С (Африка, Эль-Азизия), а наименьшая — 88,3 °С (Антарктида, Восток).

Для разных организмов количественные пределы фактора, при котором они могут существовать, неодинаковы.   Это   применимо   к  температуре,  влажности, существовать организм, называется минимальным, или минимумом, наибольшее — максимальным, или максимумом. Значение фактора, при котором организм существует, но угнетен,— пессимальное, или пессимум, значение фактора, наиболее благоприятное для жизни организма,— оптимальное, или оптимум. Следует отметить, что к некоторым факторам, например ионизирующей радиации, понятие оптимума неприменимо, так как при любом значении выше естественного фонового радиация неблагоприятна для организма.

Оптимальное значение фактора определяет высокую численность организмов, образующих популяцию (рис. 4.3). При пессимальном значении фактора жизненная активность организмов снижается. Экологический дискомфорт заставляет их избегать мест с неблагоприятными условиями или приспосабливаться к ним. Если изменение фактора превысит минимум или максимум, наступает массовая гибель организмов и популяция оказывается в экологической зоне смерти.

Для жизни и процветания организма необходима совокупность экологических факторов, обеспечивающих его жизнедеятельность. Например, растению для питания необходимы различные элементы, причем ни один из них не может быть заменен другими. Почва, содержащая все элементы в изобилии, кроме одного, обеспечивает рост растения до тех пор, пока количество элемента, присутствующего в недостатке, не будет исчерпано. Таким образом, жизнеспособность растения ограничивается   дефицитом   только   одного   элемента.   Любой экологический фактор (условие существования или элемент питания), который имеет тенденцию ограничивать жизнедеятельность организма или развитие экосистемы, называется лимитирующим.

Впервые идею о том, что жизнеспособность растений определяется не теми элементами питания, которые имеются в избытке, а теми, которые находятся в недостатке, например цинком или бором, выдвинул в 1840 г. немецкий агрохимик и физиолог Ю. Либих. Вувод Ю. Либиха о зависимости роста растения от того элемента питания, который присутствует в почве в минимальном количестве, стал именоваться законом или правилом минимума. Позднее зоогеограф В. Г. Гептнер применил этот закон в зоогеографии. Многие экологи расширили его толкование, отнеся к лимитирующим факторам, помимо питательных веществ, свет, температуру, влажность и т. д., т. е. практически все экологические факторы.

В современном представлении закон минимума гласит: приближаясь к своему минимальному значению, соответствующему поддержанию жизнедеятельности организма, экологический фактор становится лимитирующим, т. е. ограничивает возможности выживания организма.

Лимитировать жизнеспособность организма может не только недостаток, но и избыток какого-либо фактора. Представление о влиянии максимального значения, выход за пределы которого ограничивает жизнедеятельность организма, ввел В. Шелфорд в 1913 г. Оно отражено в законе максимума, или законе толерантности (от лат. tolerantia — терпение).

Таким образом, значения экологических факторов, определяющие существование организма, находятся в диапазоне от минимума до максимума. Этот диапазон составляет предел толерантности организма, т. е. тот предел, в котором существует организм. Аутэкологические исследования позволили выявить пределы толерантности для многих организмов — растений и животных.

Из закона толерантности следуют несколько выводов, имеющих важное значение для объяснения причин распространения и выживания организмов (Одум, 1986):

  1. организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого;
  2. организмы с широким диапазоном толерантности по всем факторам наиболее широко распространены;
  3. если уровень одного экологического фактора выходит за пределы диапазона толерантности, то может измениться диапазон толерантности и к другим экологическим факторам (например, при низком содержании азота в почве растение для предотвращения увядания потребляет больше воды);
  4. пользоваться оптимальными условиями среды организмам часто мешают межпопуляционные и внутривидовые отношения — конкуренция, хищничество, паразитизм и др.;
  5. период размножения обычно является критическим, так как многие факторы среды часто становятся лимитирующими. Данный вывод объясняет ухудшение здоровья матери и ребенка, а также рождение физически или умственно неполноценных детей в результате прямого или косвенного загрязнения среды проживания и продуктов питания вредными веществами.

Как отмечалось, организмы не только используют среду, но и сами к ней приспосабливаются или изменяют ее (Одум, 1986). Однако ряд условий организмы изменить не в состоянии: они могут только компенсировать лимитирующее действие одних факторов действием других. Например, утки, остающиеся зимовать в умеренных широтах, недостаток тепла возмещают обильным питанием, бедность почвы во влажном экваториальном лесу компенсируется быстрым и эффективным круговоротом веществ.

Компенсация факторов обычно характерна для сообщества, но возможна на уровне и вида. Виды с широким географическим распространением образуют приспособленные к местным условиям популяции, называемые экотипами. Их оптимумы и диапазон толерантности соответствуют местным условиям.

Чтобы выразить относительную степень приспособленности организмов к условиям местообитания — совокупности экологических факторов, в экологии используются ряд терминов с приставками стено- (узкий) и эври- (широкий). Организмы, способные обитать в условиях устойчивого постоянства какого-либо фактора среды или их группы, получили название стеноэков или стенобионтных, способные существовать при широких изменениях факторов — эвриэков или эврибионтных. Естественно, способность расселения у стеноэков значительно ниже, чем у эвриэков. Поэтому стеноэки можно считать стеноойкными, а эвриэки — эвриойкными организмами в выборе местообитания. В отношении температуры организмы могут быть стенотермными и эвритермными, влажности — стеногидрическими и эвригидрическими, солености — стеногалийными и эвригалийными и т. д. Таким  образом  классифицируются обычно животные.

В целом экологические факторы среды подразделяются на абиотические, биотические и антропические. К абиотическим относятся климатические (свет, температура, влажность, воздух), эдафические (почвенно-грунтовые), гидрографические (водные), орографические, ионизирующие излучения, к биотическим факторам — живые организмы, окружающие конкретный организм или сообщество. Антропические факторы связаны с деятельностью человека.

 

Интересно знать

Департамент энергетики США отобрал 37 исследовательских проектов в области хранения энергии, энергии биомассы, захвата диоксида углерода и ряда других направлений. Среди них - новые металловоздушные батареи на основе ионных жидкостей с плотностью энергии превышающей в 6-20 раз плотность энергии обычных литиевых аккумуляторов, а так же проект по получению бензина непосредственно из солнечного света и CO2 используя симбиоз двух микроорганизмов.

купить mobil 1 peak life 5w 50 mobil 1 peak life 5w 50 интернет магазин автомасел
 
Кронштейн бампера купить запчасть 5P5807393 Skoda Audi Volkswagen Seat
 
btc laundry
 
downlod songs mp3