Харьковский национальный университет имени В.Н.Каразина Физико-энергетический факультет Кафедра безопасности жизнедеятельности ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА Лекция Экологическая среда      Факторы среды Основные формы реагирования живых систем на изменение факторов среды (гомеостатические реакции и адаптации). Понятие экологической ниши. Основные типы межвидовых биотических взаимодействий. 6. Ресурсы экосистем и биосферы. Факторы среды Под средой в экологии понимают всю совокупность тел и сил внешнего по отношению к живому организму мира.  Термин среда обитания применяют, когда хотят обозначить характерные для какого-нибудь вида растений или животных естественные условия жизни.  Понятие окружающая среда соответствует той части экологической среды, с элементами которой организм непосредственно взаимодействует. Чаще всего это понятие используют применительно к человеку, имея в виду окружающую человека среду.  Экологические факторы - это такие свойства компонентов экосистемы и ее внешней среды, которые оказывают непосредственное воздействие на особей данной популяции, а также на характер их отношений друг с другом и с особями других популяций.    
 ассификация факторов среды.   Внешние факторы воздействуют на организм, популяцию, экосистему, но не испытывают непосредственного обратного действия: солнечная радиация, атмосферное давление, скорость течения, ветер. Внутренние факторы связаны со свойствами самой экосистемы и образуют ее состав: численность популяций, пища, концентрации веществ и т.п. главные и второстепенные факторы    Условия существования – главные факторы, без которых невозможны жизнь и развитие организма пространство, пища, вода, тепло, свет, кислород. Количественная оценка условий существования, характеризующая их доступность для организмов и подчиняющаяся законам сохранения, позволяет квалифицировать их как ресурсы. Факторы воздействия – второстепенные факторы, действующие не обязательно постоянно, но влияющие на различные проявления жизнедеятельности и распространение организмов. По природе источников и характеру действия факторы среды разделяют на абиотические и биотические.   Абиотические факторы факторы неорганической (неживой) природы. Это свет, температура, влажность, давление и другие климатические и геофизические факторы; природа самой среды - воздушной, водной, почвенной; химический состав среды, концентрации веществ в ней. К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное), ионизирующую и проникающую радиацию, движение сред (акустические колебания, волны, ветер, течения, приливы), суточные и сезонные изменения в природе.    
 огие абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и поддаются объективному измерению. Биотические факторы - это прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми (внутрипопуляционными) и межвидовыми (межпопуляционными) взаимодействиями.    Особую группу составляют антропогенные факторы, порожденные деятельностью человека, человеческого общества. Часть их связана с хозяйственным изъятием природных ресурсов, нарушением естественных ландшафтов. Это вырубка лесов, распашка степей, осушение болот, промысел растений, рыб, птиц и зверей, замена природных комплексов сооружениями, коммуникациями, водохранилищами, свалками и пустырями. Другие антропогенные воздействия обусловлены загрязнением природной среды (в том числе и среды обитания человека) - воздуха, водоемов, земли побочными продуктами, отходами производства и потребления. Преобладающая часть антропогенных факторов, связанная с производством, с применением техники, машин, с влияниями промышленности, транспорта, строительства на природные экологические системы и окружающую человека среду, носит название техногенных факторов. Закономерности абиотических воздействий   Диаграммы выживания. Каждый живой организм может нормально существовать и продолжать свой род только в определенной области значений какого-либо из существенных факторов среды.    
 я нормального существования наземных животных и человека существуют и нижние, и верхние пределы температуры, освещенности, концентрации кислорода в воздухе, атмосферного давления и т.п. Диапазон выживания   Область количественных значений какоголибо фактора среды, в пределах которой могут существовать представители данного вида или популяции организмов, называют диапазоном выживания, зоной толерантности (от лат. tolerantia терпение, выносливость) или биоинтервалом фактора. Биоинтервал фактора ограничен крайними, экстремальными для организма или популяции значениями, за пределами которых уже невозможно нормальное осуществление всех жизненных функций.    Если построить график зависимости степени благоприятности от количественных значений фактора, то в пределах биоинтервала график приобретет вид куполообразной кривой. Вершина ее совпадает с точкой или областью биологического оптимума, т.е. наиболее благоприятного для организмов данного вида значения фактора среды. При оптимальных значениях фактора организмы активно питаются, развиваются, растут, размножаются. Такой график можно обозначить как диаграмму выживания. Значение биологического оптимума и положение биоинтервала могут быть установлены экспериментально. Рис. 1. Диаграмма выживания (по Риклефсу) (I) Уровни жизнедеятельности, необходимые для сохранения жизни в экстремальных условиях. (II) необходимые для нормального существования особи (III) необходимые для существования популяции Соответственно определяют: экстремальные значения фактора (от с до с' - биоинтервал фактора); пределы выносливости особи (b и b'); пределы выносливости популяции (а и а’).    
 носливость, устойчивость, гомеостаз.    У одних организмов при отклонении значений фактора от точки оптимума сразу же изменяется и функция отклика. Такие организмы называют обычно выносливыми, или толерантными. Крайние проявления такой способности, наблюдаемые вблизи границ или даже за пределами биоинтервала, связаны со специальными приспособлениями: с гипобиозом - глубоким замедлением жизнедеятельности, состоянием спячки у животных и анабиозом - полным, но обратимым замиранием всех жизненных процессов, как это имеет место у спор, семян и многих низших животных. Устойчивость, резистентность    Во многих случаях нет полного подчинения функций организма изменениям среды. При этом включаются различные механизмы защиты от неблагоприятных воздействий, сопротивления им или их активного избегания. Реакции защиты и сопротивления обеспечивают большую или меньшую устойчивость, или резистентность (от лат. resistere - сопротивляться) организма по отношению к отклонениям от оптимума в какой-то части биоинтервала. Гомеостатическое поведение и физиологическая регуляция.   Избегание неблагоприятных воздействий и активный поиск других более благоприятных условий и местообитаний называют гомеостатическим поведением. Если поведение оказывается недостаточным для сохранения благоприятной экологической обстановки и гомеостаза, сопротивление негативным воздействиям среды достигается с помощью физиологической регуляции.    
 йствие комплекса факторов   В природе не встречается, чтобы все важные факторы были одновременно представлены своими оптимальными значениями. Поэтому экологический оптимум сочетания факторов отличается от оптимума какого-нибудь одного, пусть даже самого главного фактора. Хотя на уровне природных экосистем число экологических факторов и их действующих сочетаний потенциально неограниченно, все же удается выделить конечное число факторов, от которых зависит преобладающая часть ответных реакций организмов. Закон лимитирующих факторов   В совокупности условий существования почти всегда можно выделить фактор, который сильнее других влияет на состояние организма или популяции. Такие факторы называют ограничивающими, или лимитирующими. Закон лимитирующих факторов факторы среды, имеющие в конкретных условиях наихудшие значения, ограничивают возможность существования популяции, вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других факторов. Закон толерантности  лимитирующим может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Экологические ниши   Для каждого вида организмов существует специфическое сочетание экологических факторов, которое определяет особое пространственное и функциональное положение представителей этого вида в составе биоценоза, «рабочее место» в экосистеме.    
 о носит название видовой экологической ниши. Понятие экологической ниши отражает весь комплекс связей организмов данного вида не только с абиотическими компонентами среды, но и между собой и с другими видами в сообществе. Типы биотических взаимодействий  Введем обозначения влияния.  Влияние отсутствует (0);  влияние численности одного вида на другой: однонаправленное (+); противоположно направленное (-). Нейтрализм  (–)/(0) Аменсализм  (+)/(0) Комменсализм  (–)/(–) Конкуренция  (+)/(–) Ресурс-эксплуататор  (+)/(+) Мутуализм  (0)/(0) Ресурсы биосферы  Энергия. Главными источниками биологически используемой энергии для подавляющего большинства живых существ на Земле являются солнечный свет и пища. Солнечная радиация. Плотность потока солнечного излучения достигающего пределов земной атмосферы, составляет 1360 Вт на метр поверхности. Эта величина называется солнечной постоянной. На единицу площади (всей поверхности атмосферы приходится в среднем 1/4 солнечной постоянной.)    Свет - источник энергии для фотосинтеза. Пища - Количество пищи на Земле определяется чистой первичной продукцией растений. Это приблизительно 140 млрд т. в год сухого вещества фитомассы, в которой заключено 2,3 х 1021 Дж энергии. Климатические факторы. В эколого-климатическую характеристику местности входят: среднегодовые величины и сезонные (помесячные) колебания температуры, ее суточный ход, абсолютные минимумы и максимумы; сроки перехода температуры через 0°; количество осадков, испаряемость влаги; сила и направление ветров; влажность воздуха; число дней солнечного сияния, суммарная солнечная радиация, радиационный баланс и т.д.    
    Температура воздуха на Земле занимает диапазон от -88,3 (ст. «Восток», Антарктида) до +58,7°С (Гарьян, Ливия). Средняя годовая температура слоя воздуха над континентами и океаном (исключая Антарктиду) +15,7°С. Водная среда (водный фактор на суше). Кислород распределение его концентраций в среде и доступность для организмов являются важным экологическим фактором. Концентрация О2 в атмосферном воздухе - 20,95% (по объему для сухого воздуха) - практически постоянна. Почва. Основные свойства - это ее физическая структура, механический и химический состав, рН и окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность.  Основные экологические свойства воздушной среды, водной среды и почвы будут рассматриваться в вопросах:  Аэроэкологии  Гидроэкологии  Литоэкологии 

Источник: studydoc.ru

Каждый эколог должен учиться видеть мир глазами изучаемого им существа.
Михаэль Бигон, Джон Харпер, Колин Таунсенд
Определяя экологию как науку, мы сказали, что она изучает взаимодействие организмов и надорганизменных систем с окружающей средой. Уже из этого определения ясно, что основное свойство окружающей среды — не окружать, а влиять.
енно поэтому окружающую среду правильнее называть экологической средой. Экологическая среда — совокупность всех объектов и процессов, которые могут влиять на изучаемую систему.
Изучая взаимное влияние организма и среды, принято их разделять. Зачастую организм и среда рассматриваются при этом как что-то независимое друг от друга. Это упрощение; не только организм нельзя рассматривать отдельно от среды, но и среду нельзя рассматривать вне зависимости от организма. Рассмотрим это на примере. На берегу реки сидит лягушка. Она является открытой системой, которая непрерывно обменивается со средой веществом, энергией и информацией. Можем ли мы рассматривать лягушку отдельно от среды? Только условно. Прекращение обмена веществом, энергией и информацией лягушки с внешней средой будет означать ее быструю смерть. Но даже если мы переместим лягушку в какие-то другие условия, она все равно сохранит связь с той средой, к которой приспособлена. Животное, о котором мы говорим, создано образом жизни берегового соскакивателя в воду. В строении ее конечностей, туловища, головы и органов чувств отражены свойства берега и воды. Образующие ее тело молекулы построены из полученных из этой среды атомов и отражают ее элементный и изотопный состав. Жизнедеятельность лягушки организована так, чтобы она могла получать необходимые ресурсы, выживать и размножаться именно в этой среде, а не какой-то другой. Вне этой среды она окажется бессмысленным и нежизнеспособным уродцем…
Но ведь среду-то мы можем рассмотреть и независимо от лягушки? Как сказать… Рядом с лягушкой растут кустики осоки.
и находятся в одном месте, но на них влияют разные факторы. Солнечный свет для лягушки — источник тепла и освещения, необходимого для поиска добычи и заблаговременного обнаружения опасности. Для осоки он — источник энергии для фотосинтеза, и для растения весьма важен его спектральный состав. Почва для лягушки — опора, с которой та обменивается теплом и, частично, водой. Для растения чрезвычайно важен состав почвенного раствора, который является для нее источником минерального питания. Одно и то же насекомое окажется для осоки хищником, который может поедать ее ткани, а для лягушки — потенциальной жертвой. Даже если для двух различных организмов является важным одни и те же качества среды, все равно для одного из них эта среда окажется чересчур жаркой, а для другого —слишком холодной, для одного —сухой, а для другого —влажной и т.д. Поскольку среда это то, что влияет на организмы, а на разные организмы влияют разные качества среды, различные организмы находятся в различных средах! Эти, а также многие другие соображения придают глубокий смысл принципу нерасторжимости и взаимовлияния организма и

окружающей среды, выдвинутому в XIX веке российским физиологом Иваном Михайловичем Сеченовым.
Так же, как мы не можем отбросить влияние среды на организм, нам нужно рассматривать и влияние организма на среду, так как в результате обмена веществом и энергией с организмом меняется и сама среда.
хание, питание, выделение, теплообмен лягушки непрерывно изменяют свойства среды рядом с ней.
Но вы можете сказать, что среду можно описать и вне зависимости от какого бы то ни было организма, просто фиксируя все ее параметры. В какой-то степени это так. И география, и средоведение —«родственные» экологии науки — рассматривают свойства среды вроде бы без прямой связи с организмами. Но даже в этом подходе сказывается учет характерных для организмов свойств. К примеру, температура среды намного важнее для организмов, чем потоки нейтрино (излучаемых Солнцем элементарных частиц, которые весьма слабо взаимодействуют с веществом). Естественно, что, описывая любое местообитание, мы обратим намного меньшее внимание на этот фактор, чем, к примеру, на температурный режим! Наше внимание к тем, а не иным особенностям среды обусловлено тем, то мы взаимодействуем с ней как организмы.
Впрочем, понимая всю нерасторжимость связей организма и среды, мы раз за разом будем их расторгать, следуя редукционистской (расчленяющей) логике изучения сложных систем. В аутэкологии принято условно разделять объект изучения (организм) и среду, рассматривая модель, называющуюся моноцен (условно говоря, «мышь в пейзаже»).
«Изъяв» для целей описания из среды тот организм, «глазами которого» смотрит на нее исследователь (см. эпиграф к данному пункту), можно перейти к условному расчленению самой среды. Для изучения среды ее делят на отдельные компоненты — экологические факторы. 

Источник: uchebniki-besplatno.com

С экологических позиций среда — это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых ли косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов.

Экологический фактор — это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор приспособительными реакциями.

Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 3 категории:

1) Факторы неживой природы (абиотические)

2) Факторы живой природы (биотические)

3) Факторы человеческой деятельности (антропогенные)

Однако эта классификация плоха тем, что внутренне противоречива: ведь антропогенные факторы тоже являются или абиотическими, или биотическими.

Целесообразнее подразделять факторы:

— по их природе – на абиотические и биотические,

— а по их происхождению – на естественные, естественно–антропогенные и искусственные.

1) Естественными являются факторы, действующие в естественных условиях и не подвергающиеся антропогенным количественным изменениям.

2) Естественно-антропогенные факторы –  это антропогенные количественные изменения естественных факторов, выведение их значений за границы естественных диапазонов.

3) Искусственными являются факторы, исходно отсутствующие  в естественных условиях и привнесенные в них человеком.

Биотические факторы — это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга и на среду. Биотические взаимоотношения имеют очень сложный и своеобразный характер. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (влияние животных) и микробогенные (влияние микроорганизмов).

Антропогенные факторы — это формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. При этом различается воздействие человека как биологического организма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

Разные экологические факторы обладают различной изменчивостью во времени и пространстве. Одни из них относительно постоянны (сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (температура и влажность воздуха, сила ветра).

Также выделяют периодические факторы (смена дня и ночи, изменение температуры воздуха по сезонам) и непериодические факторы (извержение вулканов, нападение хищников на человека).

В природе экологические факторы действуют комплексно.

Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называют условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называют условиями существования.

Реакция биосистемы на экологические факторы оценивается по соответствующим изменениям ее характеристик (смотрите рисунок). Все значения фактора, которые не угрожают существованию биосистемы, принято называть терпимыми, или толерантными (от латинского "tolerantia" – терпение).

Толерантные значения естественного фактора (рисунок, a) могут быть: наилучшими (оптимальными), недостаточными или избыточными. Если чрезмерный недостаток или избыток действия данного фактора начинает угрожать самому существованию биологической системы, то такие факторные значения называют наихудшими (пессимальными).

Толерантные значения искусственного фактора (рисунок, b) могут быть наилучшими (оптимальными) и избыточными. Понятно, что отсутствие этого фактора (то есть его значение, равное нулю) наилучшим образом соответствует потребностям биосистемы. Поэтому пессимальными могут быть только избыточные значениях искусственных факторов. Это определяет различие графиков a и b.

 

Абиотические:

• климатические (свет, влага, давление, температура, движение воздуха)

• почвенные   (состав,   влагоемкость,   плотность, воздухопроницаемость)

• орографические (рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона)

• химические (составы газового воздуха, солевой состав воды, кислотность)

Биотические:

• фитогенные (растения)

• зоогенные (животные)

• микробиогенные (вирусы, бактерии)

• антропогенные (деятельность человека).

Источник: students-library.com