Реферат - Закономерности взаимоотношений организмов и среды - файл n1.doc

Реферат - Закономерности взаимоотношений организмов и среды
скачать (201.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc202kb.03.12.2012 22:46скачать

n1.doc



САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ
Кафедра «Экономика и управление на предприятиях сферы сервиса»


«ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ

ОРГАНИЗМОВ И СРЕДЫ»

Работа выполнена студенткой 1 курса

специальности 080107 группы 351200


Работу проверил(а):

____________________________________




Санкт-Петербург

2009
Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1. эКОЛОГИЧЕКИЕ ФАКТОРЫ И ИХ ДЕЙСТВИЕ 4

1.1. Абиотические факторы 5

1.2. Биотические факторы 10

2. Закономерности воздействия факторов среды на организмы 13

2.1. Понятие об оптимуме. Закон минимума Либиха. 13

2.2. Закон лимитирующих факторов Шелфорда 15

2.3. Особенности адаптации 17

3. Законы экологии Коммонера 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 21



ВВЕДЕНИЕ


Живое неотрывно от среды. Каждый отдельный организм, являясь самостоятельной биологической системой, постоянно находится в прямых или косвенных отношениях с разнообразными компонентами и явлениями окружающей его среды или, иначе, среды обитания, влияющими на состояние и свойства организма.

Среда — одно из основных экологических понятий, которое означает весь спектр окружающих организм элементов и условий в той части пространства, где он обитает, все то, среди чего он живет и с чем непосредственно взаимодействует.

Среда обитания каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом каждый элемент всегда прямо или косвенно влияет на состояние организма, его развитие, выживание и размножение – одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие – необходимы, а третьи – оказывать отрицательное воздействие.

В земных условиях существуют четыре основных типа среды обитания живых организмов: водная, наземная (воздушная), почвенная среда, а также тело другого организма, используемое паразитами. Каждый из этих типов обладает специфическим набором свойств среды – экологических факторов, а, следовательно, требует и специфического набора приспособления организмов к среде (адаптаций).

Несмотря на все многообразие экологических факторов, о котором будет рассказано ниже, и различную природу их происхождения, существуют общие правила и закономерности их влияния на живые организмы, изучение которых и является целью данной работы.

1. эКОЛОГИЧЕКИЕ ФАКТОРЫ И ИХ ДЕЙСТВИЕ


Экологический фактор — любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития. Экологические факторы многообразны, при этом каждый фактор является совокупностью соответствующего условия среды (необходимых для жизнедеятельности организма элементов среды обитания) и его ресурса (их запаса в среде).

Существует множество подходов к классификации экологических факторов. Так, например, можно выделить: по периодичности – периодический и непериодический факторы; по среде возникновения – атмосферный, водный, генетический, популяционный и др.; по происхождению – абиотический, космический, антропогенный и др.; факторы, зависящие и не зависящие от численности и плотности организмов и др. Все это многообразие экологических факторов подразделяется на две большие группы: абиотические и биотические (Рис. 1).

Абиотические факторы (неживой природы) — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм.

Биотические факторы (живой природы) – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.



Рис. 1. Классификация экологических факторов

В данном случае антропогенный фактор, прямо или косвенно связанный с деятельностью человека, соотнесен к группе факторов биотического влияния, т.к. само понятие «биотические факторы» охватывает действия всего органического мира, которому принадлежит и человек. Однако в отдельных случаях его выделяют в самостоятельную группу наряду с абиотическими и биотическими факторами, подчеркивая тем самым его чрезвычайное действие – человек не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создает новые, синтезируя ядохимикаты, удобрения, строительные материалы, лекарства и т.п. Также возможна классификация, при которой биотические и абиотические факторы соотносятся как природным, так и антропогенным факторам 1.

1.1. Абиотические факторы


В абиотической части среды обитания (в неживой при­роде) все факторы, прежде всего, можно разделить на физи­ческие и химические. Однако для понимания сути рассмат­риваемых явлений и процессов абиотические факторы удобно представить совокупностью климатических, топографических, космических факторов, а также характеристик состава среды (водной, наземной или почвенной) и др.

К климатическим факторам относятся:

Энергия Солнца. Она распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Для организмов важны длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и про­должительность воздействия. Вследствие вращения Земли периодически чередуются светлое и темное время суток. Цветение, прорастание семян у растений, миграция, зимняя спячка, размножение животных и многое другое в природе связаны с длительностью фотопери­ода (длиной дня).

Температура. Температура главным образом связана с сол­нечным излучением, но в ряде случаев определяется энергией геотермальных источников. При температуре ниже точки замерзания живая клетка физически повреждается образующимися кристаллами льда и гибнет, а при высоких температурах происходит денатурация ферментов. Абсолютное большинство растений и животных не выдерживает отрицательных температур тела. В водной среде благодаря высокой теплоемкости воды из­менения температуры менее резкие и условия более стабиль­ные, чем на суше. Известно, что в регионах, где температура в течение суток, а также в разные сезоны сильно меняется, раз­нообразие видов меньше, чем в регионах с более постоянными суточными и годовыми температурами.

Осадки, влажность. Вода обязательна для жизни на Земле, в экологическом плане она уникальна. Одна из основных физиологических функций любого орга­низма — поддержание на достаточном уровне количества воды в теле. В процессе эволюции у организмов сформировались разнообразные приспособления к добыванию и экономному расходованию воды, а также к переживанию засушливого периода. Одни животные пустыни получают воду из пищи, другие за счет окисления своевременно запасенных жиров (верблюд). При периодической засушливости характерно впадение в состояние покоя с минимальной интенсивностью обмена веществ. Наземные растения получают воду главным образом из поч­вы. Малое количество осадков, быстрый дренаж, интенсивное испарение либо сочетания этих факторов ведут к иссушению, а избыток влаги — к переувлажнению и заболачиванию почв. Помимо отмеченного, влажность воздуха как экологиче­ский фактор при своих крайних значениях (повышенной и по­ниженной влажности), усиливает воздействие температуры на организм. Режим осадков — важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в природной среде и вымы­вание их из атмосферы.

Подвижность среды. Причинами возникновения движе­ния воздушных масс (ветра) являются в первую очередь неоди­наковый нагрев земной поверхности, вызывающий перепады давления, а также вращение Земли. Ветер направлен в сторону более прогретого воздуха. Ветер — важнейший фактор распространения на большие расстояния влаги, семян, спор, химических примесей и т. п. Он способствует как снижению околоземной концентрации пыле- и газообразных веществ вблизи места их поступления в атмосферу, так и повышению фоновых концентраций в воз­душной среде вследствие выбросов далеких источников, вклю­чая трансграничный перенос. Кроме того, ветер косвенно влия­ет на все живые организмы суши, участвуя в процессах вывет­ривания и эрозии.

Давление. Нормальным атмосферным давлением считает­ся абсолютное давление на уровне поверхности Мирового оке­ана 101,3 кПа, соответствующее 760 мм рт. ст. или 1 атм. В пределах земного шара существуют постоянные области вы­сокого и низкого атмосферного давления, причем в одних и тех же точках наблюдаются сезонные и суточные его колебания. По мере увеличения высоты относительно уровня океана дав­ление уменьшается, снижается парциальное давление кисло­рода, усиливается транспирация у растений. Периодически в атмосфере образуются области понижен­ного давления с мощными воздушными потоками, переме­щающимися по спирали к центру (циклоны). Для них характерно большое количество осадков и неус­тойчивая погода. Противоположные природные явления называют антициклонами. Они характеризуются устойчивой погодой, слабыми ветрами. При антициклонах порой возникают неблагоприят­ные метеорологические условия, способствующие накоплению в приземном слое атмосферы загрязняющих веществ.

Ионизирующие излучения - излучения, образующие пары ионов при прохождении через ве­щество; фоновое — излучение, создаваемое природными ис­точниками. Оно имеет два основных источника: космическое излучение и радиоактивные изотопы и элементы в минералах земной коры, возникшие некогда в процессе образования вещества Земли. Радиационный фон ландшафта — одна из непременных со­ставляющих его климата. Все живое на Земле подвергается излучению из Космоса на протяжении всей истории существования и адап­тировалось к этому. Горные ландшафты благодаря значительной высоте над уровнем моря характеризуются повышенным вкладом косми­ческого излучения. Суммарная радиоактивность морского воздуха в сотни и тысячи раз мень­ше, чем континентального. Радиоактивные вещества могут накапливаться в воде, поч­ве, осадках или в воздухе, если скорость их поступления превы­шает скорость радиоактивного распада. В живых организмах накопление радиоактивных веществ происходит при их попада­нии с пищей.

Влияние абиотических факторов в значительной мере за­висит от топографических характеристик местности, которые могут сильно изменять как климат, так и особенности развития почв. Основной топографический фактор — высота над уровнем моря. С высотой снижаются средние тем­пературы, увеличивается суточный перепад температур, возрас­тает количество осадков, скорость ветра и интенсивность ради­ации, понижается давление. В результате в горной местности по мере подъема наблюдается вертикальная зональность рас­пределения растительности, соответствующая последователь­ности смены широтных зон от экватора к полюсам.

Горные цепи могут служить климатическими барьерами. Горы могут играть роль изолирующего фактора в процес­сах видообразования, так как служат барьером для миграции организмов.

Важный топографический фактор — экспозиция (освещен­ность) склона. В Северном полушарии теплее на южных скло­нах, а в Южном полушарии — на северных склонах.
Другой важный фактор — крутизна склона, влияющая на дренаж. Вода стекает со склонов, смывая почву, уменьшая ее слой. Кроме того, под действием силы тяжести почва мед­ленно сползает вниз, что ведет к ее скоплению у основания склонов.

Рельеф местности – один из главных факторов, влияющих на перенос, рассеивание или накопление примесей в атмосферном воздухе.

Состав среды

Состав водной среды. Распрост­ранение и жизнедеятельность организмов в водной среде в значи­тельной степени зависят от ее химического состава. Прежде всего, водные организмы подразделяют на пресно­водные и морские в зависимости от солености воды, в которой они обитают. Повышение солености воды в среде обитания ведет к поте­ре воды организмом. Соленость воды влияет и на наземные растения. При чрезмерно интенсивном испарении воды либо ограниченности осадков почва может засоляться. Еще один из основных комплексных показателей химическо­го состава водной среды — кислотность (рН). Одни организмы эволюционно приспособлены к жизни в кислой среде (рН < 7), другие — в щелочной (рН > 7), третьи — в нейтральной (рН~7). В составе природной водной среды всегда присутствуют растворенные газы, из которых первоочередное значение име­ют кислород и диоксид углерода, участвующие в фотосинтезе и дыхании водных организмов. Среди прочих растворенных в океане газов наиболее замет­ны сероводород, аргон и метан.

Один из главных абиотических факторов наземной (воздушной) среды обитания — состав воздуха, есте­ственной смеси газов, сложившейся в ходе эволюции Земли. Состав воздуха в современной атмосфере находится в состоя­нии динамического равновесия, зависящего от жизнедеятель­ности живых организмов и геохимических явлений глобально­го масштаба. Воздух, лишенный влаги и взвешенных частиц, имеет на высоте уровня моря практически одинаковый состав во всех местностях земного шара, а также на протяжении суток и в разные периоды года. Азот, присутствующий в атмосферном воздухе в наиболь­шем количестве, в газообразном состоянии для абсолютного большинства организмов, особенно для животных, является нейтральным. Только для ряда микроорганизмов (клубенько­вых бактерий, азотобактеров, сине-зеленых водорослей и др.) азот воздуха служит фактором жизнедеятельности. Присутствие в воздухе иных газообразных веществ или аэрозолей (твердых или жидких частиц, находящихся в возду­хе во взвешенном состоянии) в каких-либо заметных количе­ствах изменяет привычные условия среды обитания, влияет на живые организмы.

Состав почв

Почва — слой веществ, лежащих на поверх­ности земной коры. Она представляет собой продукт физиче­ского, химического и биологического преобразования горных пород и является трехфазной средой, включающей твердые, жидкие и газообразные компоненты, находящиеся в следующих соотношениях: минеральная основа – обычно 50—60% от общего состава; органическое вещество – до 10%; вода – 25—35%; воздух – 15—25%. В данном случае почва рассматривается среди прочих аби­отических факторов, хотя на самом деле она является важнейшим звеном, связывающим абиотические и биотические фак­торы среды обитания.

Космические факторы

Наша планета не изолирована от процессов, протекающих в космическом пространстве. Земля периодически стал­кивается с астероидами, сближается с кометами, на нее попа­дают космическая пыль, метеоритные вещества, разнообразны виды излучений Солнца и звезд. Циклически (один из циклов имеет период 11,4 г.) солнечная активность меняется.Наукой накоплено множество фактов, подтверждающих влияние

Огонь (пожары)

К числу важных природных абиотических факторов от­носят пожары, которые при определенном сочетании климати­ческих условий приводят к полному или частичному выгора­нию наземной растительности. Основной причиной возгораний в естественных условиях являются молнии. По мере развития цивилизации увеличива­лось число пожаров, связанных с деятельностью человека. Косвенное экологически значимое воздействие огня прояв­ляется прежде всего в устранении конкуренции для видов, пе­реживших пожар. Кроме того, после сгорания растительного покрова резко изменяются такие условия среды, как освещен­ность, разница между дневной и ночной температурами, влаж­ность. Также облегчаются ветровая и дождевая эрозия почвы, ускоряется минерализация гумуса.
Однако почва после пожаров обогащается питательными элементами, такими, как фосфор, калий, кальций, магний. Искусственное предотвращение пожаров вызывает изменения факторов среды обитания, для поддержания которых в естест­венных пределах необходимы периодические выгорания рас­тительности.

Совокупное воздействие экологических факторов

Экологические факторы среды воздействуют на орга­низм одновременно и совместно. Совокупное воздействие фак­торов (констелляция) в той или иной мере взаимоизменяет характер воздействия каждого отдельного фактора.

Хорошо изучено влияние влажности воздуха на восприя­тие животными температуры. С повышением влажности умень­шается интенсивность испарения влаги с поверхности кожи, что затрудняет работу одного из наиболее эффективных меха­низмов приспособления к высокой температуре. Низкие тем­пературы также легче переносятся в сухой атмосфере, имею­щей меньшую теплопроводность (лучшие теплоизоляционные свойства). Таким образом, влажность среды меняет субъектив­ное восприятие температуры у теплокровных животных, в том числе у человека.

В комплексном действии экологических факторов среды значение отдельных экологических факторов неравноценно. Среди них выделяют ведущие (которые необходимы для жизнедеятельности) и второстепенные факторы (существующие или фоновые факторы). Обычно у разных организмов различные ве­дущие факторы, даже если организмы живут в одном месте. Кроме того, смену ведущих факторов наблюдают при переходе организма в другой период своей жизни. Так, в период цвете­ния ведущим фактором для растения может быть свет, а в пе­риод формирования семян — влага и питательные вещества.

Иногда недостаток одного фактора частично компенсиру­ется усилением другого. Например, в Арктике продолжитель­ный световой день компенсирует недостаток тепла.

1.2. Биотические факторы


Все живое, окружающее организм в среде обитания, составляет биотическую среду или биоту. Биоти­ческие факторы — это совокупность влияний жизнедеятель­ности одних организмов на другие.

Взаимоотношения между животными, растениями, мик­роорганизмами чрезвычайно многообразны. Прежде всего раз­личают гомотипические реакции, т. е. взаимодействие особей одного и того же вида, и гетеротипические — отношения представителей разных видов.

Представители каждого вида способны существовать в та­ком биотическом окружении, где связи с другими организма­ми обеспечивают им нормальные условия жизни. Главной формой проявления этих связей служат пищевые взаимоотно­шения организмов различных категорий, составляющие основу пищевых (трофических) цепей.
Кроме пищевых связей, между растительными и живот­ными организмами возникают также пространственные вза­имоотношения. В результате действия многих факторов раз­нообразные виды объединяются не в произвольном сочетании, а только при условии приспособленности к совместному обита­нию.

Стоит выделить основные формы биотических взаимоотношений:

  1. Симбиоз (сожительство) - это форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекают пользу от другого.

  2. Кооперация представляет собой длитель­ное, неразделимое взаимовыгодное сожительство двух и более видов организмов. Например, отношения рака-отшельника и актинии.

  3. Межвидовая взаимопомощь заключается, например, в том, что птицы уничтожают личинок-паразитов под кожей буйволов или сороки предупреждают об опасности крупных копытных.

  4. Комменсализм — это взаимодействие между организмами, когда жизнедеятельность одного достав­ляет пищу (нахлебничество) или убежище (квартиранство) другому. Типичные примеры — гиены, подбирающие остатки недоеденной львами добычи, мальки рыб, прячущиеся под зонтиками крупных медуз, а также некоторые грибы, расту­щие у корней деревьев.

  5. Мутуализм — взаимополезное сожитель­ство, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них. Примером служит сожительство клубеньковых бактерий и бобовых растений, которые могут совместно жить на почвах, бедных азотом, и обо­гащать им почву.

  6. Антибиоз – форма взаимоотношений, при которой оба парт­нера или один из них испытывают отрицательное влияние.

  7. Конкуренция — отрицательное воздействие организмов друг на друга в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для жизни условия. Проявляется наи­более отчетливо на популяционном уровне.

  8. Хищничество — отношение между хищ­ником и жертвой, заключающееся в поедании одного организма другим. Хищники — это животные или растения, ловящие и по­едающие животных как объект питания. Так, например, львы поедают растительноядных копытных, птицы — насекомых, крупные рыбы — более мелких. Хищничество одновременно полезно для одного и вредно для другого организма.
    В то же время все эти организмы необходимы друг другу. В процессе взаимодействия «хищник — жертва» происходят естественный отбор и приспособительная изменчивость, т. е. важнейшие эволюционные процессы. В естественных услови­ях ни один вид не стремится (и не может) привести к уничто­жению другого. Более того, исчезновение какого-либо естест­венного «врага» (хищника) из среды обитания может способст­вовать вымиранию его жертвы.

  9. Паразитизм — взаимодействие организмов, при котором один из них живет за счет другого, находясь на по­верхности или внутри его тела. Паразит использует в пищу те­ло своего хозяина постепенно, сохраняя ему жизнь до оконча­ния своего жизненного цикла. С общебиологических позиций паразит также необходим хозяину. Исчезновение (или уничто­жение) такого «естественного врага» наносит ущерб хозяину, так как слабые, отставшие в развитии или имеющие иные не­достатки особи не будут уничтожаться, что способствует посте­пенной деградации и вымиранию. Вид, не имеющий «врагов», обречен на вырождение. Отмеченное обстоятельство имеет осо­бо важное значение в таких случаях, как разработка и приме­нение средств защиты растений в сельском хозяйстве.

  10. Нейтрализм – взаимонезависимость разных видов, обитаю­щих на одной территории, называют нейтрализмом. Напри­мер, белки и лоси не конкурируют друг с другом, но засуха в лесу сказывается на тех и на других, хотя в разной степени.

Биотическое влияние на растения

Биотические факторы, воздействующие на растения как первичные продуценты органического вещества, подразде­ляют на зоогенные (например, по­едание растения целиком или отдельных его частей, вытаптывание, опыление) и фитогенные (например, переплете­ние и срастание корней, охлестывание ветвями соседних крон, использование одним растением другого для прикрепления и многие другие формы взаимоотношений между растениями).

Биотические факторы почвенного покрова

В процессах образования и функционирования почвы важнейшую роль играют живые организмы. В первую очередь к ним относятся зеленые растения, извлекающие из почвы пи­тательные химические вещества и возвращающие их обратно с отмирающими тканями. В лесах основным материалом под­стилки и гумуса служат листва и хвоя деревьев, определяю­щие кислотность почвы. Растительность создает непрерыв­ный поток зольных элементов из более глубоких слоев почвы к ее поверхности, т. е. их биологическую миграцию. В почве постоянно обитает множество организмов раз­личных групп. На 1 м площади почвы встречаются десятки тысяч червей, мелких членистоногих. В ней живут грызу­ны, ящерицы, роют норы кролики. Часть жизненного цикла многих беспозвоночных (жуки, прямокрылые и т. п.) также проходит в почве. Ходы и норы способствуют перемешиванию и аэрации почвы, облегчают рост корней. Проходя через пищеварительный тракт червя, почва измельчается, минеральные и органические компоненты пере­мешиваются, структура почвы улучшается. Протекающие в почве процессы синтеза, биосинтеза, раз­нообразные химические реакции преобразования веществ свя­заны с жизнедеятельностью бактерий.

2. Закономерности воздействия факторов среды на организмы


Экологические факторы динамичны, изменчивы во вре­мени и пространстве. Теплое время года регулярно сменяется холодным, в течение суток наблюдается колебание температу­ры и влажности, день сменяет ночь и т. п. Все это природные (естественные) изменения экологических факторов. Также, как уже говорилось выше, в них может вмешиваться человек, изменяя либо режимы эко­логических факторов (абсолютные значения или динамику), либо их состав (например, разрабатывая, производя и применяя не существовавших ранее в природе средств защиты растений, минеральных удобрений и др.).

Несмотря на многообразие экологических факторов, разную природу их происхождения, их изменчивость во времени и пространстве, можно выделить общие закономерности их воздействия на живые организмы.

2.1. Понятие об оптимуме. Закон минимума Либиха.


Каждый организм, каждая экосистема развивается при определенном сочетании факторов: влаги, света, тепла, наличия и состава питательных ресурсов. Все факторы действуют на организм одновременно. Реакция организма зависит не столько от самого фактора, сколько от его количества (дозы). Для каждого организма, популяции, экосистемы существует диапазон условий среды – диапазон устойчивости, в рамках которого происходит жизнедеятельность объектов (рис. 2).



Рис. 2. Влияние температуры на развитие растений

В процессе эволюции у организмов сформировались определенные требования к условиям среды. Дозы факторов, при которых организм достигает наилучшего развития и максимальной продуктивности, соответствует оптимуму условий. С изменением этой дозы в сторону уменьшения или увеличения происходит угнетение организма и чем сильнее отклонение значения факторов от оптимума, тем снижение жизнеспособности больше, вплоть до его гибели. Условия, при которых жизнедеятельность максимально угнетена, но организм еще существует, называются пессимальными.  Например, на юге лимитирующим фактором является влагообеспеченность. Так, в Южном Приморье оптимальные лесорастительные условия свойственны северным склонам гор в их средней части, а пессимальные – сухим южным склонам с выпуклой поверхностью.

Тот факт, что ограничение дозы (или отсутствие) любого из необходимых растению веществ, относящихся как к макро, так и к микроэлементам, ведет к одинаковому результату — замедлению роста и развития, обнаружен и изучен немецким химиком Юстасом фон Либихом. Сформулированное им в 1840 г. правило называют законом минимума Либиха: наибольшее влияние на выносливость растений оказывают те факторы, которые в данном местообитании находятся в минимуме.2 При этом Ю. Либих, проводя опыты с минеральными удобрениями, рисовал бочку с дырками, показывая, что нижняя дырка в бочке определяет уровень жидкости в ней.

Закон минимума справедлив как для растений, так и для животных, включая человека, которому в определенных ситу­ациях приходится употреблять минеральную воду или витамины для компенсации недостатка каких-либо элементов в организме.

Фактор, уровень которого близок к пределам выносливости конкретного организма называется ограничивающим (лимитирующим). И именно к этому фактору организм приспосабливается (вырабатывает адаптации) в первую очередь. Например, нормальное выживание пятнистого оленя в Приморье имеет место только в дубняках на южных склонах, т.к. здесь мощность снега незначительна и обеспечивает оленю достаточную кормовую базу на зимний период. Ограничивающим фактором для оленя является глубокий снег.

Впоследствии в закон Либиха были внесены уточнения. Важной поправкой и дополнением служит закон неоднознач­ного (селективного) действия фактора на различные функ­ции организма: любой экологический фактор неодинаково влияет на функ­ции организма, оптимум для одних процессов, напри­мер дыхания, не есть оптимум для других, например пи­щеварения, и наоборот.

Э. Рюбелем в 1930 г. был установлен закон (эффект) ком­пенсации (взаимозаменяемости) факторов: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсировано другим близким (аналогичным) фактором.

Например, недостаток света может быть компенсирован для растения обилием диоксида углерода, а при построении раковин моллюсками недостающий кальций может заменять­ся на стронций. Однако компенсаторные возможности у факторов ограничены. Нельзя ни один фактор полностью заменить другим, и если значение хотя бы одного из них выходит за верхний или нижний пределы выносливости организма, существование последнего становится невозможным, каковы бы благоприятны не были остальные факторы.

В 1949 г. В.Р.Вильяме сформулировал закон незаменимости фундаментальных факторов: полное отсутствие в среде фундаментальных экологиче­ских факторов (света, воды и т. д.) не может быть заменено другими факторами.

К этой группе уточнений закона Либиха относится несколько отличное от других правило фазовых реакций «польза — вред»: малые концентрации токсиканта действуют на организм в направлении усиления его функций (их стимулирова­ния), тогда как более высокие концентрации угнетают или даже приводят к его смерти.

Эта токсикологическая закономерность справедлива для многих (так, известны лечебные свойства малых концентра­ций змеиного яда), но не всех ядовитых веществ.

2.2. Закон лимитирующих факторов Шелфорда


Фактор среды ощущается организмом не только при его недостатке. Как уже говорилось выше, проблемы возникают также и при избытке любого из экологических факторов. Из опыта известно, что при недос­татке воды в почве ассимиляция растением элементов минерального питания затруднена, но и избыток воды ведет к аналогичным последствиям: возможна гибель корней, воз­никновение анаэробных процессов, закисание почвы и т. п. Жизненная активность организма также заметно угнетается при малых значениях и при чрезмерном воздействии такого абиотического фактора, как температура (Рис. 2).

Фактор среды наиболее эффективно действует на организм только при некотором среднем его значении, оптимальном для данного организма. Чем шире пределы колебаний какого-либо фактора, при котором организм может сохранять жизнеспо­собность, тем выше устойчивость, т. е. толерантность данного организма к соответствующему фактору. Таким образом, толерантность — это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Впервые предположение о лимитирующем (ограничиваю­щем) влиянии максимального значения фактора наравне с ми­нимальным значением было высказано в 1913 г. американ­ским зоологом В. Шелфордом, установившим фундаменталь­ный биологический закон толерантности: любой живой организм имеет определенные, эволюцион­но унаследованные верхний и нижний пределы устойчивос­ти (толерантности) к любому экологическому фактору.

Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов: даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма и в пределе — к его гибели. Поэтому экологический фактор, уровень которого прибли­жается к любой границе диапазона выносливости организма или заходит за эту границу, называют лимитирующим фактором.

Закон толерантности дополняют положения американско­го эколога Ю. Одума:

К этим положениям также примыкает закон Митчерлиха Бауле или закон совокупного дей­ствия: совокупность факторов воздействует сильнее всего на те фазы развития организмов, которые имеют наимень­шую пластичность — минимальную способность к при­способлению.

В зависимости от способности организма адаптироваться к условиям среды их можно разделить на виды, способные существовать в условиях небольшого отклонения от своего оптимума, узкоспециализированные – стенобионтные, и виды способные существовать при значительных колебаниях факторов – эврибионтные (Рис. 3).



Типичными эврибионтами являются простейшие организмы, грибы. Из высших растений к эврибионтам можно отнести виды умеренных широт: сосну обыкновенную, дуб монгольский, бруснику и большинство видов вересковых. Стенобионтность вырабатывается у видов, длительное время развивающихся в относительно стабильных условиях.

Существуют и другие термины, характеризующие отношение видов к факторам окружающей среды. Добавление окончания «фил» (phyleo (греч.) – люблю) означает, что вид приспособился к высоким дозам фактора (термофил, гигрофил, оксифил, галлофил, хионофил), а добавление «фоб», наоборот, к низким (галлофоб, хионофоб). Вместо «термофоба» обычно употребляется «криофил», вместо «гигрофоба» – «ксерофил».

2.3. Особенности адаптации


Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий жизни. Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелиоклиматических, геологических процессов, которые выполняют управ­ляющую роль по отношению к живым организмам.

Признаки, способствующие выживанию организма, посте­пенно усиливаются под действием естественного отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к су­ществующим условиям. Приспособление может происходить на уровне клетки, тканей и даже целого организма, затрагивая форму, размеры, соотношение органов и т. п. Организмы в процессе эволюции и естественного отбора вырабатывают наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменившихся экологиче­ских условиях, т. е. происходит адаптация.

Адаптация имеет следующие особенности:

Приспособленность к одному фактору среды, например повышенной влажности, не дает организму такой же приспо­собленности к другим условиям среды (температуре и т. п.). Эта закономерность называется законом относительной неза­висимости адаптации: высокая адаптированность к одному из экологических факторов не дает такой же степени приспособления к другим условиям жизни.

Каждый вид организмов в вечно меняющейся среде жизни по-своему адаптирован. Это выражается сформулированным Л. Г. Раменским в 1924 г. правилом экологической индивиду­альности: каждый вид специфичен по экологическим возможнос­тям адаптации; двух идентичных видов не существует.

Правило соответствия условий среды обитания генети­ческой предопределенности организма гласит: вид организмов может существовать до тех пор и пос­тольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления к ее коле­баниям и изменениям.

3. Законы экологии Коммонера


В 1974 году американский биолог и эколог Барри Коммонер выдвинул ряд положений, которые сегодня называют законами экологии:

ЗАКОН ПЕРВЫЙ - все связано со всем. Этот закон отражает существование колоссальной сети связей в биосфере между живыми организмами и природным окружением. Любое изменение качества природной среды по существующим связям передается как внутри биогеоценозов, так и между ними, влияет на их развитие.

ЗАКОН ВТОРОЙ - все должно куда-то деваться. Ничто не исчезает бесследно, то или иное вещество просто перемещается с места на место, переходит из одной молекулярной формы в другую, влияя при этом на жизненные процессы живых организмов. Действие этого закона - одна из главных причин кризиса окружающей среды. Огромные количества вещества например нефти и руды извлечены из земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде.

ЗАКОН ТРЕТИЙ - ничто не дается даром. Глобальная экологическая система, т. е. биосфера, представляет собой единое целое, в рамках которого любой выигрыш сопряжен с потерями, но, с другой стороны, все, что извлечено из природы, должно быть возмещено. Платежей по этому векселю невозможно избежать, они могут быть только отсрочены. Например, при выращивании зерна, овощей мы извлекаем из пашни химические элементы (азот, фосфор, калий и др.), и если в нее не вносить удобрения, то урожай постепенно начинает снижаться.

ЗАКОН ЧЕТВЕРТЫЙ - природа знает лучше. Этот закон базируется на результатах возникновения и развития жизни на земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Так, для любого органического вещества, вырабатываемого организмами, в природе существует фермент, способный это вещество разложить. В природе ни одно органическое вещество не будет синтезировано, если нет средств для его разложения.

Вопреки этому закону человек создал (и продолжает создавать) химические соединения, которые, попадая в природную среду, не разлагаются, накапливаются и загрязняют ее (полиэтилен, ДДТ и др.). Этот закон предупреждает нас о необходимости разумного преобразования природных систем (строительство плотин, переброска стока рек, мелиорация и многое другое).

конецформыначалоформыВ законах Барри Коммонера обращается внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе: любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы, подобно человеку, не знакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить. Иллюстрацией здесь может служить то, что один лишь математический расчет параметров биосферы требует безмерно большего времени, чем весь период существования нашей планеты как твердого тела.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Окружающая среда состоит из ранее заданных природных условий и обстоятельств, возникших как помимо человеческой деятельности, так и из условий обстоятельств, созданных человеческой деятельностью. Экологические законы - это группа закономерностей, которые определяют взаимосвязь отдельных, биологических систем (в частности человека) и их группировок с окружающей средой. Понимание закономерностей планетарного развития биосферы и космофизичечкой зависимости ее составляющих формирует современное экологическое мировоззрение, необходимое для сохранности жизни на Земле.

Человеку необходимо осознавать ведущую роль общественной системы в определении характера использования природных ресурсов, непрерывного производственного овладения формами движения материи, оптимальную скоординированность состояний природной среды с характером и темпом развития производства, естественнонаучное расширение и волнообразный процесс ноосферы.

Таким образом, совокупность базовых экологических законов свидетельствует, что спасти Биосферу возможно лишь путем коренного изменения сознания отдельных людей и общества в целом, развития основ современной духовности, морали и отношение общества к природе. Следует помнить, что природа живая и наше бездумное вмешательство в ее неизвестные процессы обусловливают необратимый негативный ответ в виде экологических катастроф.

Поэтому очень важно конецформыначалоформыразвивать экологическое сознание и понимание того, что пренебрежение экологическими закономерностями жизни природы ведет к разрушению биологической системы, от которой зависит жизнь человека на Земле.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Акимова Т. А. Экология: Человек - Экономика - Биота - Среда: Учебник для студ. вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : ЮНИТИ, 2006. - 495 с.

  2. Потапов А. Д. Экология: учебник для студ. вузов. - 2-е изд., испр. и доп. М. : Высшая школа, 2004. - 528 с.

  3. Стадницкий Г. В Экология: учебник для студ. вузов. - 6-е изд. СПб. : Химиздат, 2001. - 287 с.

  4. Экология: учеб. пособие для студ. вузов / под ред. В. В. Денисова . 2-е изд., испр. и доп. - М. ; Ростов н/Д : МарТ, 2004. - 671 с.

  5. Экология: учебник для студ. вузов и сред. учеб. заведений / под ред. Цветковой Л. И. СПб. : Химиздат, 2001. - 550 с.

  6. Экология: конспект лекций / под ред. А. Н. Королева. Таганрог : Изд- во ТРТУ, 2004. - 168 с.

  7. Экологический портал - http://www.ecology-portal.ru

  8. Мир животных - http://www.zooeco.com/ecol-lekcii1.html

  9. Экология на human-ecology.ru - http://human-ecology.ru/index/0-32


1 Экология: Учеб. для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2003

2 Закон Либиха применим только в условиях стационарного состояния экосистемы, т.е. когда приток вещества и энергии в систему уравновешивается их оттоком.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации