Экологические факторы

Вся неживая и живая природа, окружающая конкретные растения, животных и человека, носит название среды обитания, а отдельные компоненты среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.

По природе своего происхождения выделяются абиотические, биотические и антропогенные факторы. Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на жизнедеятельность организмов. Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга. До недавнего времени к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако, вследствие резкого увеличения масштабов этого влияния, сегодня выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению условий среды обитания и непосредственно сказываются на жизнедеятельности биосферы, включая само человеческое общество.

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека и, в свою очередь, сам оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Биотические факторы.

Распространение и численность организмов каждого вида ограничиваются не только условиями внешней неживой среды, но и их отношениями с организмами других видов. Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду, а факторы этой среды называются биотическими.

Рассмотрим характерные особенности биотических отношений различных типов.

Конкуренция является в природе наиболее распространенным типом отношений, при котором две популяции или две особи в борьбе за необходимые для жизни ресурсы и условия воздействуют друг на друга отрицательно.

Конкуренция может быть внутривидовой и межвидовой. Конкурентное взаимодействие может касаться жизненного пространства, пищи или биогенных элементов, света, места укрытия и многих других жизненно важных факторов. Преимущества в конкурентной борьбе достигаются видами различными способами. При одинаковом доступе к ресурсу общего пользования один вид может иметь преимущество перед другим за счет более интенсивного размножения, потребления большего количества пищи или солнечной энергии, способности лучше защитить себя, адаптироваться к более широкому диапазону абиотических факторов.

Конкурентные отношения являются одним из важнейших механизмов формирования видового состава сообществ, пространственного распределения видов популяций и регуляции их численности.

Поскольку в структуре экосистемы преобладают пищевые взаимодействия, наиболее характерной формой взаимодействия видов в трофических цепях является хищничество, при котором особь одного вида, называемая хищником, питается организмами другого вида, называемого жертвой, причем хищник живет отдельно от жертвы. В таких случаях говорят, что два вида вовлечены в отношения хищник - жертва.

Еще один распространенный тип взаимодействия видов - паразитизм. В этом случае речь идет об отношениях хозяин-паразит. Паразиты питаются за счет другого организма, называемого хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части своего жизненного цикла. Паразит использует для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постоянно ослабляя, а нередко и убивая его.

От паразитизма отличается аменсализм, при котором один вид причиняет вред другому, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Чаще всего это те случаи, когда причиняемый вред заключается в изменении среды. Так поступает человек, разрушая и загрязняя окружающую среду.

Симбиоз - это длительное, неразделимое и взаимовыгодное отношение двух или более видов организмов. Например, жвачные животные - коровы, олени - переваривают клетчатку с помощью бактерий. Стоит только удалить этих симбионтов, и животные погибнут от голода.

Другим вариантом отношений между двумя видами является комменсализм. Извлекая из хозяина значительную пользу (пища, убежище), виды-комменсалы не приносят ему никакой выгоды или заметного вреда. Например, многочисленные виды насекомых встречаются исключительно в муравейниках, норах грызунов, гнездах птиц, используя их как местообитание с более благоприятным микроклиматом.

Нейтрализм - это такой тип отношений, при котором ни одна из популяций не оказывает на другую никакого влияния: никак не сказывается на росте и плотности популяций, находящихся в равновесии. В действительности бывает, однако, довольно трудно при помощи наблюдений и экспериментов в природных условиях убедиться, что два вида абсолютно независимы один от другого.

Иногда животных, например, многих насекомых, поедающих растения, а также паразитов, хищников рассматривают в качестве естественных врагов тех организмов, за счет которых они существуют. Строго говоря, такой подход не верен. Паразиты и хищники, зоофаги и фитофаги являются факторами среды по отношению к своим хозяевам, жертвам и т.п. Следовательно, все они необходимы друг другу и экосистеме в целом. В естественных условиях ни один вид не стремится и не может привести к уничтожению другого. Более того, исчезновение какого-либо естественного "врага" из экологической системы может привести к вымиранию того вида, за счет которого развивается этот "враг".

Все эти обстоятельства должны учитываться при проведении мероприятий по управлению экологическими системами и отдельными популяциями.

Абиотические факторы.

Рассмотрим абиотические факторы наиболее общего характера, действующие на все организмы. Такими факторами являются в первую очередь температура, влажность и свет. Эти факторы действуют и на растения, и на животных, и на микроорганизмы.

Температура определяет интенсивность обмена веществ у организмов и их географическое распространение. Диапазон температур, в которых может существовать жизнь вообще, составляет приблизительно 300°С - от -200°С до +100°С. При экстремальных (предельных) температурах выживают споры некоторых грибов, бактерии и вирусы.Большинство видов может существовать в более узком диапазоне температур. Таким образом, температура является важным и очень часто лимитирующим фактором. Кроме того, температурные ритмы в значительной степени контролируют сезонную и суточную активность растений и животных.

Влажность- параметр, характеризующий содержание водяного пара в воздухе. В природе существуют определенный суточный ритм влажности - повышение ночью и снижение днем, сухие и влажные сезоны года и т.п. Этот фактор наряду со светом и температурой играет важную роль в регулировании активности организмов. Влажность влияет на способность организмов переносить экстремальные температуры. Например, при условиях влажности, близких к критическим, температура оказывает более важное лимитирующее влияние. Аналогично влажность играет более критическую роль, если температура близка к предельным значениям. Крупные водоемы значительно смягчают климат суши, так как для воды характерна большая скрытая теплота парообразования и таяния. Фактически существуют два основных типа климата: континентальный с крайними значениями температуры и влажности и морской, которому свойственны менее резкие колебания, что объясняется смягчающим влиянием крупных водоемов.

Излучение Солнца представляет собой электромагнитные волны различной длины. Оно совершенно необходимо живой природе, так как является основным внешним источником энергии. Анализ спектра распределения энергии излучения Солнца за пределами земной атмосферы показывает, что около половины солнечной энергии излучается в инфракрасной области, 40 % - в видимой и 10 % - в ультрафиолетовой и рентгеновской областях.

Для живого вещества важны количественные характеристики света - длина волны, интенсивность и продолжительность воздействия. Известно, что различные животные и растения по-разному реагируют на изменение длины световой волны. Цветовое зрение распространено в разных группах животных по-разному: оно хорошо развито у некоторых видов членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но у других видов тех же групп оно может отсутствовать. Поэтому, например, одни животные ведут дневной образ жизни, а другие - ночной.

Ионизирующее излучение(рентгеновское, альфа-, бета-, гамма-излучение) выбивает электроны из атомов и присоединяет их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Его источником служат радиоактивные вещества (радиоактивные изотопы, радионуклиды), содержащиеся в горных породах, кроме того, оно поступает из космоса.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия. Это излучение хорошо поглощается воздухом. Листок бумаги и верхний роговой слой кожи вообще его останавливает.

Бета-излучение - поток электронов. Оно хуже поглощается воздухом и может проникать в живые ткани на глубину в несколько сантиметров.

Гамма-излучение является высокочастотным электромагнитным излучением в отличие от корпускулярного альфа - и бета-излучения. Оно слабо поглощается воздухом, легко проникает в вещество, высвобождая энергию на протяжении длинного следа.

Ионизирующее излучение действует в первую очередь на ДНК и хромосомы клеток. Высокие дозы облучения могут убить или привести к стерильности организма. Разные виды живых организмов сильно отличаются по своим способностям выдерживать большие дозы радиационного облучения. Наиболее чувствительны к радиации млекопитающие и особенно человек. Насекомые в тысячи раз более устойчивы. Самой большой устойчивостью к радиации отличаются бактерии. Относительно низкие дозы облучения вызывают увеличение частоты мутаций в клетках организма. Подавляющее большинство мутаций либо гибельно (летальные мутации), либо вредно сказываются для организма и популяции. Только очень небольшой процент мутаций (примерно 1 из 10000) может быть полезен для популяции. Как показывают данные исследований, наиболее чувствительны к облучению быстро делящиеся клетки.