Условия и факторы среды обитания

Температура как экологический фактор

     Все химические процессы, протекающие в  организме, зависят от температуры. Изменения тепловых условий, часто  наблюдаемые в природе, глубоко  отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности  животных и растений. Различают организмы  с непостоянной температурой тела - пойкилотермные и организмы с  постоянной температурой тела - гомойтермные.  Пойкилотермные животные целиком зависят  от температуры окружающей среды, тогда  как гомойтермные способны поддерживать постоянную температуру тела независимо от изменений температуры окружающей среды.  Подавляющее большинство  наземных растений и животных в состоянии  активной жизнедеятельности не переносит  отрицательной температуры и  погибает. Верхний температурный  предел жизни неодинаков для разных видов - редко выше 40-45 ^оС. Некоторые цианобактерии и бактерии обитают при температурах 70-90 ^оС, в горячих источниках могут жить и некоторые моллюски (до 53 ^оС). Для большинства наземных животных и растений оптимум температурных условий колеблется в довольно узких пределах (15-30 ^оС). Верхний порог температуры жизни определяется температурой свертывания белков, поскольку необратимое свертывание белков (нарушение структуры белков) возникает при температуре около 60 ^oС.

     Вода  как экологический фактор

     Вода  играет исключительную роль в жизни  любого организма, поскольку она  является структурным компонентом  клетки (на долю воды приходится 60-80% массы  клетки). Значение воды в жизни клетки определяется ее физико-химическими  свойствами. Вследствие полярности молекула воды способна притягиваться к любым  другим молекулам, образуя гидраты, т.е. является растворителем. Многие химические реакции могут протекать происходить  только в присутствии воды.  Вода является в живых системах “тепловым  буфером”, поглощая тепло при переходе из жидкого состояния в газообразное, тем самым предохраняя неустойчивые структуры клетки от повреждения  при кратковременном освобождении тепловой энергии. В связи с этим она производит охлаждающий эффект при испарении с поверхности  и регулирует температуру тела.  Теплопроводные свойства воды определяют ее ведущую роль терморегулятора  климата в природе. Вода медленно нагревается и медленно охлаждается: летом и днем вода морей океанов и озер нагревается, а ночью и зимой также медленно охлаждается. Между водой и воздухом происходит постоянный обмен углекислым газом.  Кроме того, вода выполняет транспортную функцию, перемещая вещества почвы сверху вниз и обратно. Роль влажности для наземных организмов обусловлена тем, что осадки распределяются на земной поверхности в течение года неравномерно. В засушливых районах (степи, пустыни) растения добывают себе воду с помощью сильно развитой корневой системы, иногда очень длинных корней (у верблюжьей колючки - до 16 м), достигающих влажного слоя. Высокое осмотическое давление клеточного сока, увеличивающее сосущую силу корней, способствует удержанию воды в тканях. В сухую погоду растения снижают испарение воды: у пустынных растений утолщаются покровные ткани листа, либо на поверхности листьев развивается восковой слой или густое пушение. Ряд растений достигает снижения влаги уменьшением листовой пластинки (листья превращаются в колючки, часто растения полностью теряют листья - саксаул, тамариск и др.). 

2.2 Биотические факторы. Взаимодействия между организмами 

     Распределение организмов в биосфере и их жизнедеятельность (питание, размножение, защита, расселение) неразрывно связаны не только с абиотической, но и с биотической средой —  непосредственным живым окружением того или иного существа. Все виды прямого или косвенного влияния  одних организмов на жизнедеятельность  других, а также на неживую среду  обитания относятся к биотическим факторам.

     Представители каждого вида способны существовать в такой биотической среде, в  которой связи с остальными организмами  обеспечивают им нормальные условия  жизни. Основными формами проявления таких связей служат пространственные и пищевые (трофические) взаимоотношения, на базе которых формируются сложные  цепи и сети питания.

     Формы биотических отношений.

       Конкуренция - это взаимоотношения, возникающие между особями или популяциями одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межвидовая конкуренция), соревнующихся за одни и те же ресурсы среды при их ограниченном количестве. Когда такие популяции обитают совместно, то каждая из них находится в невыгодном положении, поскольку присутствие особей другой популяции уменьшает возможности овладения пищевыми ресурсами, пространством для закрепления на субстрате, убежищами и прочими средствами к существованию (свет, тепло, влага), которыми располагает данное местообитание. Это единственная форма биотических отношений, оказывающая негативное влияние на взаимодействующих партнеров.

     Формы конкурентных взаимоотношений могут  быть самыми различными: от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. Однако если два вида с одинаковыми  экологическими потребностями оказываются  в одном сообществе, то рано или  поздно один более сильный конкурент  вытеснит другого. Это одно из наиболее общих экологических правил, получившее название закона конкурентного исключения и сформулированное российским ученым Г. Ф. Гаузе(1934).

     Конкурентные  отношения являются одним из важнейших  механизмов формирования видового состава  сообщества, пространственного распределения  особей и регуляции их численности. Они играют большую роль в эволюционном развитии видов.

     Хищничество - способ добывания пищи и питания животных (редко грибов и растений), когда они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Хищничество — весьма распространенный тип межвидовых отношений, связанный с активным поиском и энергичными способами овладения сопротивляющейся и убегающей добычей. Для него характерно наличие разнообразных экологических адаптации как у хищника (быстрота реакции, скорость бега или полета, хорошее развитие нервной системы, органов чувств и др.), таки у жертвы (покровительственная окраска, инстинкты затаивания, обманного поведения, использование убежищ, наличие панциря, шипов и т. д.). Среди млекопитающих типичными хищниками являются представители отряда хищных (кошачьи, волки, тюлени, моржи). Существует также множество хищных птиц, рыб, репгилий, насекомых, грибов и насекомоядных растений (например, росянка круглолистная, виды пузырчатки, жирянки). Некоторые растения способны улавливать насекомых и частично переваривать их с помощью протео-литических ферментов и органических кислот. Этим они восполняют недостаток азота и других питательных веществ в субстрате. За день одно растение росянки способно переварить несколько десятков насекомых. Известно около 500 видов насекомоядных растений (преимущественно тропических); в России и Беларуси их насчитывается около 20 видов — в лесах, водоемах и верховых болотах с недостатком в почве азота, фосфора, калия.

     Симбиоз (греч. symbiosis — совместная жизнь) — различные формы совместного существования (сожительства) разных видов организмов. Симбиоз может возникать на основе различных типов взаимоотношений: трофических (питание одного из партнеров продуктами фотосинтеза, неиспользованными остатками пищи другого), пространственных (поселение на поверхности или внутри тела другого, совместное использование нор, гнезд птиц, домиков, муравейников, раковин и т. п.) и др. Симбионты обычно характеризуются противоположными признаками: это автотрофы и гетеротрофы, подвижные и ведущие прикрепленный образ жизни, обладающие способами и средствами защиты и лишенные их и т. п. В результате один из партнеров симбионтной системы или оба вместе адаптируются к конкретным условиям среды и в итоге выигрывают в борьбе за существование.

     Симбиоз бывает факультативным (необязательным), когда каждый из организмов при отсутствии партнера может жить самостоятельно, и облигатным (обязательным), когда один из организмов (или оба) оказывается в такой зависимости от другого, что самостоятельное существование невозможно. По результатам взаимодействий между партнерами выделяют несколько типов симбиоза: комменсализм, паразитизм, мутуализм.

     Комменсализм - такой тип симбиотических взаимоотношений между организмами двух видов, когда деятельность одного из них доставляет пищу или предоставляет убежище другому (комменсалу). При этом комменсалы односторонне используют другой вид, не принося ему никакой выгоды или заметного вреда. Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще нахлебничеством или сотрапезничеством. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки не доеденной львами добычи, крупных акул и рыб-прилипал и др. Некоторые комменсалы используют другой организм как субстрат для обитания или перемещения с его помощью в пространстве. Такое пространственное сожительство двух и более организмов иногда называют синойкией или квартирантством. Как и в случае нахлебничества, выгоду получает только один организм, а другому это безразлично. Так, в муравейниках, термитниках, норах грызунов, гнездах птиц, в дуплах, на стволах деревьев поселяются многие виды членистоногих, грибов, лишайников, используя их как местообитания с более стабильным и благоприятным микроклиматом.

     Паразитизм - такая форма взаимоотношений между организмами разных видов, при которой один организм (паразит) использует другой (хозяина) в качестве постоянной или временной среды обитания и источника пищи. Паразитизм в отличие от хищничества характеризуется более узкой специализацией видов. В силу того, что хозяин обеспечивает паразиту не только пищу, но и защиту, микроклимат, хорошая приспособленность паразита к особенностям организма хозяина является определенной гарантией успеха при размножении и оставлении потомства. Паразиты используют в пищу организм хозяина постепенно, сохраняя жизнь жертвы до окончания своего жизненного цикла.

     Паразиты  могут жить на теле хозяина (вши, клещи, некоторые грибы); это эктопаразиты. Другие обитают в тканях или полости  тела (бактерии, глисты), внутри клетки (вирусы, малярийный плазмодий); их относят  к эндопаразитам. Среди них имеются  облигатные и факультативные. Первые ведут только паразитический образ  жизни, вторые могут питаться и отмершими  остатками организмов, т. е. переходят  на салротрофный способ питания. Паразиты бывают также временными и постоянными. Временные лишь периодически посещают хозяина (комары, мошки, слепни), постоянные проводят на теле хозяина или внутри его всю жизнь.

     Характерной особенностью паразитов является редукция у них некоторых органов (например, пищеварительной системы, органов  чувств, конечностей у животных, корней, стебля, листьев или даже всех вегетативных органов у растений) или усложнение других (половой системы, органов прикрепления). С развитием  паразитических свойств возрастает специализация паразита, сужается круг его хозяев.

     В условиях Беларуси и России на многих видах травянистых растений и  кустарниках паразитируют повилика европейская, на корнях древесных и  кустарниковых пород (ольха, лещина, клен, липа и др.) — Петров крест; на многих сельскохозяйственных культурах (подсолнечник, конопля, табак и др.) — заразиха.

     Полупаразиты (погремок большой и малый, очанки, мытник, омела белая, марьянник дубравный и др.) способны к самостоятельному фотосинтезу, однако растворы минеральных солей они берут из ксилемного сока растения-хозяина.

     Среди многообразных форм паразитических отношений есть и такие, при которых  гибель хозяина — обязательное следствие  пребывания в нем паразита. Речь идет о паразитоидах — организмах, ведущих паразитический образ жизни только на стадии личинки (многие насекомые). Насекомые-паразитоиды откладывают свои яйца в тело другого животного (хозяина), где и развиваются их личинки. Примером широко известных насекомых-пара-зитоидов из отряда перепончатокрылых может служить наездник трихограмма, личинка которого паразитирует в яблочной плодожорке и вызывает ее гибель на ранних стадиях развития. Гибель хозяина обусловлена малым запасом в нем пищи, которой едва хватает на развитие нескольких личинок паразитоидов.

     Мутуализм (лат. mutuu — взаимный) — формы облигатного взаимовыгодного сожительства организмов двух и более видов. Примерами мутуалистических взаимоотношений являются сожительство клубеньковых бактерий рода ризобиум с корнями бобовых растений, микориза, лишайники. Есть примеры мутуализма и среди животных. Так, в пищеварительном тракте термитов, тараканов, жвачных животных живут бактерии, инфузории и одноклеточные жгутиковые, которые помогают животному-хозяину переваривать растительную пищу, вырабатывая целлюлозолитические ферменты. Без симбионтов эти животные усваивать поглощаемую целлюлозу не способны.

     Экологическая роль хищничества, паразитизма и  других вариантов пищевых связей в сообществах сводится к тому, что, последовательно питаясь друг другом, живые организмы создают  условия для общего круговорота  веществ, при этом происходит взаимная регуляция численности видов. На такой взаимозависимости основаны методы биологической борьбы с вредителями  сельскохозяйственных культур.  

2.3 Антропогенные факторы

     Антропогенные факторы - совокупность факторов окружающей среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью человека за период его существования.

     Подразделяют  следующие виды антропогенных факторов:

• физические - использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолетах, влияние шума и вибрации и др.;
• химические - использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта; курение, употребление алкоголя и наркотиков, чрезмерное использование лекарственных средств;
• биологические - продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания (вирусы, бактерии, другие паразиты);
• социальные - связанные с отношениями людей и жизнью в обществе.

     .Деятельность человека причиняет ущерб окружающей среде независимо от его добрых намерений и задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности наименее пагубными.

     Загрязнение окружающей среды – это процесс привнесения в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических агентов, оказывающих негативное воздействие.

     Существуют  три вида загрязнений: физическое (солнечная  радиация, электромагнитное излучение  и т.д.), химическое (аэрозоли, тяжелые  металлы и т.д.), биологическое (бактериологическое, микробиологическое). Каждый вид загрязнения  имеет характерный и специфичный  для него источник загрязнения –  природный или хозяйственный  объект, являющийся началом поступления  вещества-загрязнителя в окружающую среду. Различают природные и  антропогенные источники загрязнения.

     Основные  природные источники поступления токсикантов в окружающую среду – ветровая пыль, лесные пожары, вулканический материал, растительность, морские соли.