Экологические факторы и их характеристика

Реферат

Тема: Экологические факторы и их характеристика

Содержание

Введение

1 Экологические факторы

Введение

В понятие природной среды входят все условия живой и неживой природы, в которых существуют организм, популяция, природное сообщество. Природная среда прямо или косвенно влияет на их состояние и свойства.

Экологические факторы - отдельные элементы среды, взаимодействующие с организмами.

Экологический фактор - движущая сила совершающихся процессов, на которое живое реагирует приспособительными реакциями.

Экологические факторы принято делить на природные и антропогенные.

Воздействие факторов среды на живые организмы в отдельности и сообщества в целом многогранно. При оценке влияния того или иного фактора среды важным оказывается характеристика интенсивности действия его на живую материю: в благоприятных условиях говорят об оптимальном, а при избытке или недостатке - ограничивающем факторе.

Вышесказанное обосновывает актуальность данной темы.

Цель работы: рассмотреть и охарактеризовать экологические факторы.

Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников.

1 Экологические факторы

Компоненты природной среды, влияющие на состояние и свойства организма, популяции, природного сообщества, называют экологическими факторами.

Среди них различают разные по своей природе группы факторов:

абиотические факторы - все компоненты неживой природы, среди которых наиболее важны свет, температура, влажность и другие компоненты климата, а также состав водной, воздушной и почвенной среды, т.е. элементы неживой природы;

биотические факторы - живые тела, или организмы; взаимодействия между различными особями в популяциях, между популяциями в природных сообществах;

ограничивающие факторы - экологические факторы, выходящие за границы максимума или минимума выносливости, ограничивающие существование вида.

антропогенный фактор - вся разнообразная деятельность человека, которая приводит к изменению природы как среды обитания всех живых организмов или непосредственно сказывается на их жизни (вырубка леса, осушение болот, возведение плотины, выброс в атмосферу различных химических веществ и пр.).

Разные экологические факторы (температура, влажность, пища) действуют на каждую особь. В ответ на это у организмов через естественный отбор вырабатываются различные приспособления к ним. Интенсивность факторов, наиболее благоприятную для жизнедеятельности, называют оптимальной или оптимумом.

Оптимальное значение того или иного фактора для каждого вида различно. В зависимости от отношения к тому или иному фактору виды могут быть тепло- и холодолюбивые (слон и белый медведь), влаго- и сухолюбивые (липа и саксаул), приспособленные к высокой или низкой солености воды и т. д.

1.1 Абиотические факторы

Температура. Большинство видов приспособлено к довольно узкому диапазону температур. Некоторые организмы, особенно в стадии покоя, способны существовать при очень низких температурах. Например, споры микроорганизмов выдерживают охлаждение до - 200°С. Отдельные виды бактерий и водорослей могут жить и размножаться в горячих источниках при температуре +80 +88°С. Диапазон колебаний температуры в воде значительно меньше, чем на суше, соответственно и пределы выносливости к колебаниям температуры у водных организмов уже, чем у наземных. Однако и для водных и для наземных обитателей оптимальной является температура в пределах 15-30°С.

Различают организмы с непостоянной температурой тела - пойкилотермные и организмы с постоянной температурой тела - гомойотермные.

Температура тела пойкилотермных организмов зависит от температуры окружающей среды. Ее повышение вызывает у них интенсификацию жизненных процессов и, в известных пределах, ускорение развития.

Гораздо меньше зависят от температурных условий среды животные гомойотермные - птицы и млекопитающие. Ароморфные изменения строения позволили этим двум классам сохранять активность при очень резких перепадах температур и освоить практически все места обитания.

Таким образом, температура окружающей среды представляет собой важный и зачастую ограничивающий жизненные проявления фактор.

Свет в форме солнечной радиации обеспечивает все жизненные процессы на Земле. Для организмов важны длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия (длина дня, или фотопериод). Ультрафиолетовые лучи с длиной волны более 0,3 мкм составляют примерно 40% лучистой энергии, достигающей земной поверхности. В небольших дозах они необходимы животным и человеку. Под их воздействием в организме образуется витамин D. Энергия видимого света составляет около 45% общего количества лучистой энергии, падающей на Землю.

Чрезвычайно важную роль в регуляции активности живых организмов и их развития играет продолжительность воздействия света - фотопериод, который представляет собой как бы пусковой механизм, последовательно включающий физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношению летом и сбрасыванию ими листьев осенью, а также к линьке и накоплению жира, миграции и размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых.

Кроме сезонных изменений смена дня и ночи определяет суточный ритм активности как целых организмов, так и физиологических процессов. Способность организмов ощущать время, наличие у них «биологических часов» - важное приспособление, обеспечивающее выживание особи в данных условиях среды.

Инфракрасное излучение составляет 45% от общего количества лучистой энергии, падающей на Землю. Инфракрасные лучи повышают температуру тканей растений и животных, хорошо поглощаются объектами неживой природы, в том числе водой.

Влажность. Вода играет исключительно важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Поддержание количества воды на достаточном уровне составляет одну из основных физиологических функций любого организма.

Роль влажности как экологического фактора для наземных организмов обусловлена тем, что осадки (а соответственно влажность воздуха и почвы) распределяются на земной поверхности в течение года очень неравномерно. Так как большинство наземных животных и растений влаголюбивы, то недостаток влажности часто оказывается причиной, ограничивающей их жизнедеятельность и распространение.

Температура тела. Все химические процессы, протекающие в организме, зависят от температуры - внешней и внутренней. Особенно ясно зависимость от внешней температуры выражена у организмов, неспособных поддерживать постоянную температуру тела, т. е. у всех растений и большинства животных, кроме птиц и млекопитающих.

Подавляющее большинство наземных растений и животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит отрицательной температуры и погибает. Верхний температурный предел жизни неодинаков для разных видов, но редко бывает выше 40-45°С. Только немногие виды приспособлены к жизни при более высокой температуре.

Оптимальная температура зависит от условий обитания вида, к которым он приспособился на основе естественного отбора в течение предшествующей эволюции.

1.2 Биотические факторы

Помимо абиотических воздействий живые организмы испытывают на себе и влияние друг друга. Определяющими факторами в этом отношении являются видовое разнообразие сообщества и численность популяций, образующих биоценоз.

Видовое разнообразие биоценозов. Каждый живой организм живет в окружении множества других, вступая с ними в самые разнообразные отношения, как с положительными, так и с отрицательными для себя последствиями. Связь с другими организмами обеспечивает питание и размножение, возможность защиты, смягчает неблагоприятные условия среды. В то же время биотическое окружение - это и опасность ущерба или гибели.

Рассмотрим два примера биоценозов. В неглубоких водоемах, прудах, мелких озерах солнечный свет проникает до дна, создавая условия для развития водорослей и высших водных растений. В толще воды обитают многочисленные одноклеточные водоросли, нитевидные, многоклеточные водоросли. На поверхности воды в летнее время встречаются скопления тины - это тоже водоросли. На дне некоторые мхи образуют обширные темно-зеленые скопления. Вблизи берегов растет водяной хвощ, на поверхности воды можно встретить водяной папоротник - сальвинию. Обильно представлены цветковые растения: камыш, тростник, рогоз, обитающие у берегов. На поверхности воды плавают листья и цветки белой кувшинки или желтой кубышки. Нередко вся поверхность прудов покрыта мелкими пластинками ряски. Часто можно встретить и многие другие водные растения, например пузырчатку, роголистник.

Животный мир пресноводного водоема еще более богат и J разнообразен. В воде и иле, покрывающем дно, обитают бактерии, многочисленные простейшие (голые и раковинные амебы, жгутиковые, инфузории), мелкие рачки, личинки насекомых, плоские черви (планарии). В грунте водоемов распространены свободноживущие круглые черви, в огромных количествах встречается кольчатый червь трубочник, весьма обычны пиявки. На листьях водных растений сидят пресноводные гидры, очень многочисленны разнообразные моллюски, например крупный хищный клоп гладыш, или водяной скорпион. Наконец, в пресноводных водоемах обычно обитают растительноядные и хищные рыбы, амфибии и их личинки - головастики. Этот, далеко не полный, перечень обитателей водоема дает все же представление о его видовом разнообразии. В состав биоценоза всегда входит очень много (до нескольких тысяч) видов самого разного уровня организации - от бактерий до позвоночных. Их взаимоотношения в среде обитания в первую очередь определяются пищевыми потребностями. В приведенном примере одноклеточные водоросли служат пищей простейшим, низшим ракообразным - циклопам и дафниям, личинкам насекомых, фильтрующим двустворчатым моллюскам. Высшие растения поедаются растительноядными рыбами, скоблящими брюхоногими моллюсками, личинками некоторых насекомых. В свою очередь, мелкие рачки, черви, личинки насекомых служат пищей рыбам и амфибиям. Хищные рыбы охотятся на растительноядных. В воде кормятся некоторые млекопитающие, например выхухоль, питающаяся моллюсками, насекомыми и их личинками, иногда рыбой. Мертвые органические остатки падают на дно. На них развиваются бактерии, которые в свою очередь потребляются простейшими, фильтрующими моллюсками и т.д. Таким образом, пищевые отношения служат регуляторами численности видов, входящих в биоценоз.

Цепи питания. Помимо видового разнообразия биоценозы характеризуются сложной пространственной структурой. Так, в каждом ярусе леса поселяются многочисленные животные, основной формой взаимоотношений которых, так же, как и в других биоценозах, являются пищевые отношения.

Ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему, носит название цепи питания. Можно сказать также, что пищевая цепь, или цепь питания, - это перенос энергии от ее источника - растений - через ряд организмов путем поедания одних видов другими. Таким образом, цепи питания - это трофические связи между видами (от греч. trophos - питание). В основе цепей питания лежат зеленые растения, которыми питаются насекомые и позвоночные животные, в свою очередь служащие источником энергии и вещества для построения тела потребителей второго, третьего и других порядков. Общая их закономерность в том, что количество особей, включенных в пищевую цепь, последовательно уменьшается, и численность жертв значительно больше численности их потребителей. Это происходит потому, что в каждом звене пищевой цепи, при каждом переносе энергии, 80-90% ее теряется, рассеиваясь в форме теплоты. Это обстоятельство ограничивает число звеньев в цепи (обычно из 3-5). В среднем из 1 тыс. кг растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники, поедающие травоядных, могут построить из этого количества 10 кг своей биомассы, а вторичные хищники только 1 кг. Например, человек съедает большую рыбу. Ее пищу составляют мелкие рыбы, потребляющие зоопланктон, который живет за счет фитопланктона, улавливающего солнечную энергию. Таким образом, для построения 1 кг тела человека требуется 10 тыс. кг фитопланктона. Следовательно, масса каждого последующего звена в цепи прогрессивно уменьшается. Эта закономерность носит название правила экологической пирамиды.

В реальных условиях цепи питания могут иметь разное число звеньев. Кроме того, цепи питания могут перекрещиваться, образуя сети питания. Почти все виды животных, за исключением очень специализированных в пищевом отношении, используют не один какой-нибудь источник пищи, а несколько). Чем больше видовое разнообразие в биоценозе, тем он устойчивее. Так, в цепи питания растения-заяц-лиса - всего три звена. Но лиса питается не только зайцами, но и мышами и птицами. Общая закономерность состоит в том, что в начале пищевой цепи всегда находятся зеленые растения, а в конце - хищники. С каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее, они медленнее размножаются, их число уменьшается. Виды, занимающие положение низших звеньев, хотя и обеспечены питанием, но сами интенсивно потребляются (мышей, например, истребляют лисы, волки, совы). Отбор идет в направлении увеличения плодовитости. Такие организмы превращаются в кормовую базу высших животных без всяких перспектив прогрессивной эволюции.

В любой геологической эпохе с наибольшей скоростью эволюционировали организмы, стоящие на высшем уровне в пищевых взаимоотношениях.

Пищевые отношения - самый важный, но не единственный тип отношений между видами в биоценозе. Один вид может влиять на другой разными путями. Организмы могут поселяться на поверхности или внутри тела особей другого вида, могут формировать среду обитания для одного или нескольких видов, влиять на движение воздуха, температуру, освещенность окружающего пространства. Особенно большая роль в создании или изменении среды для других организмов, принадлежит растениям. Нередко один вид участвует в распространении другого. Животные переносят семена, споры, пыльцу растений, а также других более мелких животных. Семена растений могут захватываться животными при случайном соприкосновении, особенно если семена или соплодия имеют специальные зацепки, крючки (череда, лопух). При поедании плодов, ягод, не поддающихся перевариванию, семена выделяются вместе с пометом. Млекопитающие, птицы и насекомые переносят на своем теле многочисленных клещей.

Все эти многообразные связи обеспечивают возможность существования видов в биоценозе, удерживают их друг возле друга, превращая в стабильные саморегулирующиеся сообщества.

Смена биоценозов. Биоценоз живет и развивается как целостная система. В природе менее устойчивые биогеоценозы со временем сменяются наиболее устойчивыми. Их смена определяется тремя факторами: упорядоченным процессом развития сообщества - установлением в нем стабильных взаимоотношений между видами; изменением климатических условий; изменением физической среды под влиянием жизнедеятельности организмов, составляющих сообщество. Развитая стабильная экологическая система образует максимальную биомассу на единицу имеющегося потока энергии и наибольшее количество симбиотических связей между организмами.

Например, развитие экосистемы на песчаных дюнах. Сначала на голых песках поселяются злаки, ивняк и такие Животные, как норные пауки, кузнечики, роющие осы. Появляется сосна, затем лиственные породы, становится более разнообразным животный мир. К первым поселенцам прибавляются муравьи, кобылки, жуки. Развитие, начавшееся в сухом и бесплодном местообитании, заканчивается образованием стабильного влажного лиственного леса с мощной, богатой гумусом почвой, с дождевыми червями и моллюсками, разнообразным животным миром. Таким образом, главную роль в развитии биоценоза играют растения. Вызываемые ими изменения в почве служат основой для изменения видового состава биоценоза.

1.3 Ограничивающий фактор

На организм одновременно влияют многочисленные разнообразные и разнонаправленные факторы среды. В природе сочетание всех воздействий в их оптимальных, наиболее благоприятных значениях практически невозможно. Поэтому даже в местообитаниях, где наиболее благоприятно сочетаются все (или ведущие) экологические факторы, каждый из них чаще всего несколько отклоняется от оптимума. Для характеристики действия факторов внешней среды на животных и растения существенно, что по отношению к одним факторам организмы обладают широким диапазоном выносливости и выдерживают значительные отклонения интенсивности фактора от оптимальной величины.

Под эффективной температурой понимают разницу между температурой среды и температурным порогом развития. Так, развитие икры форели начинается при 0°С, значит, эта температура служит порогом развития. При температуре воды 2 С мальки выходят из лицевых оболочек через 205 дней, при 5°С - через 82 дня, а при 10°С - через 41 день. Во всех случаях произведение положительных температур среды на число дней развития остается постоянным: 410. Это и будет сумма эффективных температур.

Таким образом, для осуществления генетической программы развития животным с непостоянной температурой тела (и растениям) необходимо получать определенное количество теплоты. И пороги развития, и сумма эффективных температур для каждого вида свои. Они обусловлены исторической приспособленностью вида к определенным условиям жизни.

От суммы температур за определенный период времени зависят и сроки цветения растений. Например, для зацветания мать-и-мачехи требуется 77, для кислицы - 453, а для земляники - 500. Сумма эффективных температур, которую нужно набрать для завершения жизненного цикла, часто ограничивает географическое распространение вида. Так, северная граница древесной растительности совпадает с июльскими изотермами Ю...12°С. Севернее уже не хватает тепла для развития деревьев и зона лесов сменяется тундрой. Точно также, если в умеренной зоне хорошо растет ячмень (его сумма температур за весь период от посева до уборки составляет 160 -1900°С), то этого количества тепла недостаточно для риса или хлопчатника (при требуемой для них сумме температур 2000-4000°С).

Многие факторы становятся ограничивающими в период размножения. Пределы выносливости для семян, яиц, эмбрионов, личинок обычно уже, чем для взрослых растений и животных. Например, многие крабы могут заходить в рекя далеко вверх по течению, но их личинки в речной воде развиваться не могут. Ареал промысловых птиц часто определяется влиянием климата на яйца или птенцов, а не на взрослых особей.

Выявление ограничивающих факторов очень важно в практическом отношении. Так, пшеница плохо растет на кислых почвах, а внесение в почву извести позволяет значительно повысить урожайность.

1.4 Антропогенный фактор

Условия жизни человека и устойчивость природных биогеоценозов в течение последних десятилетий быстро ухудшаются вследствие загрязнения окружающей среды веществами, образующимися в результате его производствен-ной деятельности. Эти вещества можно разделить на две группы: природные соединения, являющиеся отходами технологических процессов, и искусственные соединения, не встречающиеся в природе.

К 1-й группе относятся сернистый ангидрид (медеплавильное производство), углекислый газ (тепловые электростанции), оксиды азота, углерода, углеводороды, соединения меди, цинка и ртути и др., минеральные удобрения (главным образом, нитраты и фосфаты).

Во 2-ю группу входят искусственные вещества, обладающие специальными свойствами, удовлетворяющими потребности человека: пестициды (от лат. pestis - зараза, раз рушение и cido - убивать), используемые для борьбы с животными - вредителями сельскохозяйственных культур антибиотики, применяемые в медицине и ветеринарии дли лечения инфекционных заболеваний. К пестицидам относятся инсектициды (от лат. insecta - насекомые и cido -... убивать) - средства для борьбы с вредными насекомыми и гербициды (от лат. herba - трава, растение и cido - убивать) - средства для борьбы с сорняками.

Все они обладают определенной токсичностью (ядовитостью) для человека. Одновременно они служат антропогенными абиотическими факторами среды, оказывающими значимое влияние на видовой состав биогеоценозов. Это влияние выражается:

- изменении свойств почвы (закисление, переход в растворимое состояние токсичных элементов, нарушение структуры, обеднение ее видового состава);

- изменении свойств воды (повышенная минерализация, повышение содержания нитратов и фосфатов, закисление, насыщение поверхностно-активными веществами);

изменении соотношения элементов в почве и воде, что приводит к ухудшению условий развития растений и животных.

Подобные изменения служат факторами отбора, в результате действия которых формируются новые растительные и животные сообщества с обедненным видовым составом.

2 Интенсивность действия факторов

Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени. Таковы сила тяготения, интенсивность солнечного излучения, солевой состав океана, газовый состав и свойства атмосферы.

Большинство же экологических факторов - температура, влажность, ветер, количество и равномерность выпадения осадков, укрытия, хищники, паразиты, конкуренты и пр. - очень изменчиво как в пространстве, так и во времени.

Изменения факторов среды по силе действия на организмы могут быть:

1) регулярно-периодическими, например в связи со временем суток, сезоном года или ритмом приливов и отливов в океане;

2) нерегулярными, например изменения погодных условий в разные годы, катастрофы (бури, ливни, обвалы и т.д.);

3) направленными: при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов и т.д.

Популяции организмов, обитающие в какой-то определенной среде, приспосабливаются к этому непостоянству путем естественного отбора. У них вырабатываются те или иные морфологические и физиологические особенности, позволяющие существовать именно в этих и ни в каких других условиях среды. Для каждого влияющего на организм фактора существует благоприятная сила воздействия, называемая зоной оптимума экологического фактора или просто его оптимума. Для организмов данного вида отклонение от оптимальной интенсивности действия фактора (уменьшение или увеличение) угнетает жизнедеятельность.

Границы, за пределами которых наступает гибель организма, называются верхним и нижним пределами выносливости.

Заключение

Таким образом, экологические факторы - это отдельные элементы среды, взаимодействующие с организмами, которые принято делить на природные и антропогенные. Природные, в свою очередь, делятся на абиотические и биотические.

- Абиотические факторы: свет, температура, влажность и другие компоненты климата, состав воздуха, почвы и пр., т.е. элементы неживой природы.

- Биотические факторы: живые тела, или организмы, всевозможные взаимодействия между ними.

- Антропогенные факторы: вырубка леса, осушение болот, возведение плотины, выброс в атмосферу различных химических в-в и пр. (т.е. деятельность человека).

Разные экологические факторы действуют на организмы определенными путями.

Экологические факторы бывают разной интенсивности (в недостатке, в норме, или в избытке). Температура среды, например, бывает высокой, средней или низкой. Интенсивность фактора, при действии которого организм испытывает наиболее благоприятные воздействие на жизнедеятельность, называют оптимумом.

На организм одновременно действуют не один, а несколько факторов (их комплекс). При оптимальной температуре повышается выносливость к неблагоприятной влажности или недостатку пищи; обилие пищи увеличивает устойчивость к понижению температуры. Однако ни один из необходимых факторов он может быть заменен другим.

Если какой-либо фактор выходит за пределы выносливости организма, то существование этого организма становится невозможным даже при других благоприятных условиях. Факторы, выходящие за пределы максимума или минимума выносливости, называются ограничивающими факторами.

Список использованной литературы

1. Коробкин В.И. Экология / В.И.Коробкин, Л.В.Передельский. - Ростов на Дону: Феникс, 2000. - С.576.

2. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов / К.М.Петров. - СПб: Химия, 1997. - С.352.

3. Радкевич В.А. Экология: Краткий курс. Учебник для биол. спец. пед. ин-тов. / В.А.Радкевич.- Мн.: Выш. шк., 1983.- С.320.

4. Реймерс Н.Ф. Экология / Н.Ф.Реймерс. - М.: Россия Молодая, 1994. - С.367.

5. Розанов С.И. Общая экология: Учебник / С.И.Розанов. - СПб.: изд-во «Лань». 2003. - С.370