Содержание
Введение
1. Свет как экологический фактор. Роль света в жизниорганизмов
2. Температура как экологический фактор
3. Влажность как экологический фактор
4. Эдафические факторы
5. Различные среды жизни
Заключение
Список использованной литературы
Введение
На Земле существует огромное разнообразиеусловий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их«заселение». Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественноразличные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов,а следовательно — требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни: наземно-воздушная (суша);вода; почва; другие организмы.
Каждый вид адаптирован к специфическомудля него комплексу условий среды – экологической нише.
Каждый вид приспособлен к своей специфической среде, копределенной пище, хищникам, температуре, солености воды и другим элементамвнешнего мира, без которых он не может существовать.
Для существования организмов требуетсякомплекс факторов. Потребность организма в них различна, но каждый вопределенной степени лимитирует его существование.
Отсутствие (недостаток) некоторыхэкологических факторов может быть компенсировано другими близкими (аналогичным)факторами. Организмы не являются «рабами» условий среды – они в определеннойстепени сами и приспосабливаются, и изменяют условия среды так, чтобы ослабитьнедостаток тех или иных факторов.
Отсутствие в среде физиологическинеобходимых факторов (света, воды, углекислого газа, питательных веществ) неможет быть компенсировано (заменено) другими.
1. Свет как экологическийфактор. Роль света в жизни организмов
Свет, есть одна из форм энергии. По первому законутермодинамики, или закону сохранения энергии, энергия может переходить из однойформы в другую. По этому закону, организмы являются термодинамической системойпостоянно обменивающейся с окружающей средой энергией и веществом. Организмы,на поверхности Земли подвергаются воздействию потока энергии, в основномсолнечной энергий, а также и длинноволного теплового излучения космических тел.Оба эти фактора определяют климатические условия среды (температура, скоростьиспарения воды, движение воздуха и воды). На биосферу из космоса падаетсолнечный свет с энергией 2 кал. на 1см2 в 1 мин. Эта так называемаясолнечная постоянная. Этот свет, проходя через атмосферу, ослабляется и доповерхности Земли в ясный полдень может дойти не более 67% его энергии, т.е.1,34 кал. на см2 в 1мин. Проходя через облачный покров, воду ирастительность, солнечный свет еще больше ослабляется, и в нем значительноизменяется распределение энергии по разным участкам спектра.
Степень ослабления солнечного света и космического излучениязависит от длины волны (частоты) света. Ультрафиолетовое излучение с длинойволны менее 0,3 мкм почти не проходит через озоновый слой (на высоте около 25км). Такое излучение опасно для живого организма в частности для протоплазмы.
В живой природе свет единственный источник энергии, всерастения, кроме бактерий фотосинтезируют, т.е. синтезируют органическиевещества из неорганических веществ (т.е. из воды, минеральных солей и СО2— при помощи лучистой энергии в процессе ассимиляции). Все организмы зависят впитании от земных фотосинтезирующих т.е. хлорофиллоносных растений.
Свет как экологический фактор делится на ультрафиолетовый сдлиной волны — 0,40 — 0,75 мкм и инфракрасный с длиной волны больше этихвеличии.
Действие этих факторов зависит от свойства организмов. Каждыйвид организма адаптирован к тому или иному спектру длиной волны света. Однивиды организмов адаптировались к ультрафиолетовым, а другие к инфракрасным.
Некоторые организмы способны различить длину волны. Ониобладают специальными световоспринимаемыми системами и имеют цветное зрение,которые имеют огромное значение в их жизнедеятельности. Многие насекомыечувствительны к коротковолновому излучение, которое человек не воспринимает.Ночные бабочки хорошо воспринимают ультрафиолетовые лучи. Пчелы и птицы точноопределяют свое местонахождение и ориентируются на местности даже ночью.
Организмы сильно реагируют и на интенсивность света. По этимпризнакам растения делятся на три экологические группы:
1. Светолюбивые, солнцелюбивые или гелиофиты — которые способнынормально развиваться только под солнечными лучами.
2. Тенелюбивые, или сциофиты — эторастения нижних ярусов лесов и глубоководные растения, например, ландыши идругие.
При снижении интенсивности света замедляется и фотосинтез. Увсех живых организмов существуют пороговые чувствительности интенсивностисвета, а также к другим экологическим факторам. У различных организмовпороговая чувствительность к экологическим факторам неодинакова. Например,интенсивный свет тормозит развитие мух дрозофилл, даже вызывает их гибель. Нелюбят свет и тараканы и другие насекомые. У большинства фотосинтетическихрастений при слабой интенсивности света идет торможение синтеза белков, а уживотных тормозятся процессы биосинтеза.
3. Теневыносливые или факультативныегелиофиты. Растения которые хорошо растут и в тени и на свету. У животных этисвойства организмов называются светолюбивые (фотофилы), тенелюбивые (фотофобы),эврифобные — стенофобные.
2. Температура какэкологический фактор
Температура является важнейшим экологическим фактором.Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельностиорганизмов их географии распространения, размножения и другие биологическиесвойства организмов зависящие в основном от температуры. Диапазон, т.е. пределытемператур в которых может существовать жизнь, колеблется примерно от -200°С до+100°С, иногда обнаруживается существование бактерии в горячих источниках притемпературе 250°С. В действительности, большинство организмов могутсуществовать при еще более узком диапазоне температур.
Некоторые виды микроорганизмов, главным образом бактерии иводоросли, способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре,близкой к точке кипения. Верхний температурный предел для бактерии горячихисточников лежит около 90°С. Изменчивость температуры очень важна сэкологической точки зрения.
Любой вид способен жить только в пределах определенногоинтервала температур, так называемые максимальной и минимальной летальнойтемпературами. За пределами этих критических крайних температур, холод илижара, наступает смерть организма. Где-то между ними находится оптимальнаятемпература, при которой жизнедеятельность всех организмов, живого вещества вцелом идет активно.
По толерантности организмов к температурному режиму ониделятся на эвритермные и стенотермные, т.е. способные переносить колебаниетемпературы в широких пределах или узких пределах. Например, лишайники и многиебактерии могу жить при различной температуре, или орхидеи и другие теплолюбивыерастения тропических поясов — являются стенотермными.
Некоторые животные способны поддерживать постояннуютемпературу тела, не зависимо от температуры окружающей среды. Такие организмыназываются гомойтермными. У других животных температура тела меняется взависимости от температуры окружающей среды. Их называют пойкилотермными. Взависимости от способа адаптации организмов к температурному режиму они делятсяна две экологические группы: криофиллы — организмы приспособленные к холоду, книзким темпера турам; термофилы — или теплолюбивые.
3. Влажность как экологическийфактор
Первоначально все организмы были водными. Завоевав сушу, неутратили зависимости от воды. Составной частью всех живых организмов являетсявода. Влажность — это количество водяного пара в воздухе. Без влажности иливоды нет жизни.
Влажность — это параметр характеризующий содержание водяногопара в воздухе. Абсолютная влажность — это количество водяного пара в воздухе изависит от температуры и давления. Это количество называется относительнойвлажностью (т.е. соотношение количества водяного пара в воздухе к насыщенномуколичеству пара при определенных условиях температуры и давления.)
В природе существует суточный ритм влажности. Влажностьколеблется по вертикали и горизонтали. Этот фактор наряду со светом итемпературой играет большую роль в регулировании активности организмов и ихраспространении. Влажность изменяет и эффект температуры.
Важным экологическим фактором является иссушение воздуха.Особенно для наземных организмов, имеет огромное значение иссушающие действиевоздуха. Животные приспосабливаются, передвигаясь в защищенные места и активныйобраз жизни ведут ночью.
Растения поглощают воду из почвы и почти полностью (97-99%)испаряется через листья. Этот процесс называется транспирацией. Испарениеохлаждает листья. Благодаря испарению идет транспорт ионов, через почву ккорням, транспорт ионов между клетками и т.д.
Определенное количество влажности совершенно необходима дляназемных организмов. Многие из них для нормальной жизнедеятельности нуждаются вотносительной влажности 100%, и наоборот организм находящийся в нормальномсостоянии, не может жить долгое время в абсолютно сухом воздухе, ибо онпостоянно теряет воду. Вода есть необходимая часть живого вещества. Поэтомупотеря воды в известном количестве приводит к гибели.
Растения сухого климата приспосабливается морфологическимиизменениями, редукцией вегетативных органов, особенно листьев.
Наземные животные также приспосабливаются. Многие из них пьютводу, другие всасывают ее через покровы тела в жидком или парообразномсостоянии. Например, большинство амфибий, некоторые насекомые и клещи. Большаячасть животных пустынь никогда не пьет, они удовлетворяют свои потребности засчет воды, поступившей с пищей. Другие животные получает воду в процессеокисления жиров.
Вода для живых организмов совершенно необходима. Поэтомуорганизмы распространяются по местообитанию в зависимости от своихпотребностей: водные организмы в воде живут постоянно; гидрофиты могут житьтолько в очень влажных средах.
С точки зрения экологической валентности гидрофиты игигрофиты относятся к группе стеногигров. Влажность сильно влияет на жизненныефункции организмов, например, 70% относительная влажность была оченьблагоприятным для полевого созревания и плодовитости самок перелетной саранчи.При благоприятном размножении они причиняют огромный экономический урон посеваммногих стран.
Для экологической оценки распространения организмовпользуются показателем сухости климата. Сухость служит селективным фактором дляэкологической классификации организмов.
Таким образом, в зависимости от особенностей влажностиместного климата виды организмов распределяются по экологическим группам:
1. Гидатофиты — это водные растения.
2. Гидрофиты — это растенияназемно-водные.
3. Гигрофиты — наземные растенияживущие в условиях повышенной влажности.
4. Мезофиты — это растения,произрастающие при среднем увлажнении
5. Ксерофиты — это растенияпроизрастающие с недостаточным увлажнением. Они в свою очередь делятся на:суккуленты — сочные растения (кактусы); склерофиты — это растения с узкими имелкими листьями, и свернутыми в трубочки. Они также делятся на эуксерофиты истипаксерофиты. Эуксерофиты — это степные растения. Стипаксерофиты — это группаузколистных дерновинных злаков (ковыль, типчак, тонконог и др.). В свою очередьмезофиты также делятся на мезогигрофиты, мезоксерофиты и т.д.
Уступая по своему значению температуре, влажность относитсятем не менее к основным экологическим факторам. На протяжении большей частиистории живой природы органический мир был представлен исключительно водныминормами организмов. Составной частью огромного большинства живых существявляется вода, и для осуществления размножения или слияния гамет почти все онинуждаются в водной среде. Сухопутные животные вынуждены создавать в своем телеискусственную водную среду для оплодотворения, а это приводят к тому, чтопоследнее становится внутренним.
Влажность — это количество водяного пара ввоздухе. Его можно выразить в граммах на кубический метр.
4. Эдафические факторы
К эдафическим факторам относится вся совокупность физическихи химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие наживые организмы. Они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесносвязаны с почвой. Особенно зависят от эдафических факторов растения.
К основным свойствам почвы, сказывающимся на жизниорганизмов, относятся ее физическая структура, т.е. наклон, глубина игранулометрия, химический состав самой почвы и циркулирующих в ней веществ — газов (при этом необходимо выяснить условия ее аэрации), воды, органических иминеральных веществ, находящихся в форме ионов.
Основной характеристикой почвы, имеющий большое значение какдля растений, так и для роющих животных, является размер ее частиц.
Наземные почвенные условия определяются климатическимифакторами. Даже на незначительной глубине в почве царит полная темнота, и этосвойство – характерная черта местообитания тех видов, которые избегают света.По мере погружения в почву колебания температуры становятся все менеезначительными: за суточные изменения быстро затухают, а начиная с известнойглубины сглаживаются и ее сезоны различия. Суточные температурные различияисчезают уже на глубине 50 см. По мере погружения в почву содержание кислородав ней уменьшается, а СО2 увеличивается. На значительной глубинеусловия приближаются к анаэробным, где и обитают некоторые анаэробные бактерии.Уже дождевые черви предпочитают среду с более высоким, чем в атмосфере,содержанием СО2 .
Влажность почвы чрезвычайно важная характеристика, особеннодля произрастающих на ней растений. Она зависит от многочисленных факторов:режима дождей, глубины залегания слоя, а также физических и химических свойствпочвы, частицы которой в зависимости от их размера, содержания органическоговещества и т.п. Флора сухих и влажных почв неодинакова и на этих почвах нельзяразводить одни и те же культуры. Фауна почвы также весьма чувствительная к еевлажности и, как правило не переносит слишком большой сухости. Общеизвестнымпримером служат дождевые черви и термиты. Последние иногда вынуждены снабжатьводой свои колонии, проделывая подземные галереи на большой глубине. Однакослишком высокое содержание воды в почве убивает личинки насекомых в большихколичествах.
Минеральные вещества, необходимые для питания растений,находятся в почве в виде растворенных в воде ионов. В почве можно обнаружить покрайней мере следы свыше 60 химических элементов. С02 и азотсодержатся в большом количестве; содержание других, например никеля иликобальта, крайне незначительно. Некоторые ионы являются для растений ядом,другие, наоборот жизненно необходимым. Концентрация в почве ионов водорода — рН- в среднем близка к нейтральному значению. Флора таких почв особенно богатавидами. Известковые и засоленные почвы имеют щелочной рН порядка 8-9; насфагнумных торфяниках кислый рН может падать до 4.
Некоторые ионы имеют большое экологическое значение. Онимогут вызвать элиминацию многих видов и, наоборот, способствовать развитиювесьма своеобразных форм. Почвы, залегающие на известняках, очень богаты иономСа+2; на них развивается специфическая растительность, называемаякальцефитной (в горах эдельвейс; многие виды орхидей). В отличие от этойрастительности существует кальцефобная растительность. К ней относятся каштан,папоротник орляк, большинство вересковых. Такую растительность называют иногдакремневой, поскольку земли, бедные кальцием, содержат соответственно большекремния. Фактически эта растительность не отдает предпочтение непосредственнокремнию, а просто избегает кальция. Некоторые животные испытывают органическуюпотребность в кальции. Известно, что куры перестают нести яйца в твердойскорлупе, если курятник расположен в местности, почва которой бедна кальцием.Зона известняков обильно заселена раковинными брюхоногими моллюсками(улитками), которые широко представлены здесь в видовом отношении, но они почтиполностью исчезают на гранитных массивах.
На почвах, богатых ионом 03, также развиваетсяспецифическая флора, называемая нитрофильной. Часто встречающиеся на нихорганические остатки, содержащие азот, разлагаются бактериями сначала доаммонийных солей, затем до нитратов и, наконец до нитратов. Растения этого типаобразуют, например, густые заросли в горах возле выгонов для скота.
В почве содержатся также органическиевещества, образующиеся при разложении мертвых растений и животных. Содержаниеэтих веществ с увеличением глубины падает. В лесу, например, важным источникомих поступления является подстилка из опавших листьев, причем подстилка отлиственных пород в этом отношении богаче хвойной. Ею питаются организмыдеструкторы – растения сапрофиты и животные сапрофаги. Сапрофиты представлены восновном бактериями и грибами, но среди них можно встретить и высшие растения,утратившие хлорофилл в качестве вторичного приспособления. Таковы, например,орхидеи.
5. Различные среды жизни
По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизнина Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этомуположению мы находим не мало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинствоорганизмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды ворганизм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкостивнутри организма.
Пожалуй, главной отличительной особенностью водной средыявляется ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных илисуточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем вназемно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличиекоралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде.
Особенности водной среды проистекают из физико-химическихсвойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность ивязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов.Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водныеорганизмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силойгидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этойпричине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающихлобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так,обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов,обитающих в воде, — дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.
Высокая плотность воды является также причиной того, чтомеханические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Этоимело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве икоммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе,скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационныхсигналов.
В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишеныобязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связанас силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений,так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другимсубстратом, «парящих» в водной толще.
Электропроводность открыла возможность эволюционногоформирования электрических органов чувств, обороны и нападения.
Наземно-воздушная среда характеризуется огромнымразнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов.
Основными особенностями назмено-воздушной среды являетсябольшая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды,действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплексфизико-географических и климатических факторов, свойственных определеннойприродной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологическихадаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.
Высокое содержание кислорода в атмосфере (около 21%)определяет возможность формирования высокого (энергетического) уровня обмена веществ.
Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью.Это обстоятельство во многом лимитировало (ограничивало) возможности освоенияназемно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена иструктуры органов дыхания.
Почва является результатом деятельности живых организмов.
Важной особенностью почвы является также наличиеопределенного количества органического вещества. Оно образуется в результатеотмирания организмов и входит в состав их экскретов (выделений).
Условия почвенной среды обитания определяют такие свойствапочвы как ее аэрация (то есть насыщенность воздухом), влажность (присутствиевлаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезоный, разногодичный ходтемператур). Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, болееконсервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва отличается довольноустойчивыми условиями жизни.
Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы,например, проникновение света, естетсвенно, зависит от глубины.
Для почвенных организмов характерны специфические органы итипы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменениютолщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов);формы тела (округлая, вольковатая, червеобразная); прочные и гибкие покровы;редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широкоразвита сапрофагия — поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.
Организм может также служить средой обитания — для паразитови симбионтов. Например, человеческий организм является средой обитания дляогромного числа различных симбионтов (прежде всего, нормальной микрофлорыкишечника), а не редко и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей,простейших).
Организм как среда обитания характеризуется определеннымпостоянством (гомеостазом). В то же время некоторые виды паразитов вынужденыпротивостоять агрессивной среде организма (например, агрессивной средежелудочно-кишечного тракта) и имунной системе орагинзма.
Организм, как правило, обеспечивает паразитов и симбионтовпитательными веществами, находящимися в доступной форме и нетребующимидальнейшего пищеварения и переработки. Поэтому у большинства паразитовнаблюдается упрощение строения (редукция) органов пищеварения. Стратегия ихвыживания направлена на оставление как можно большего числа потомков,формирование защитных механизмов и приспособлений к рапространению.
Паразитизм и симбиотическиевзаимоотношения будут нами подробно рассмотрены на одном из уроков, посвященномвидам взаимоотношений между организмами.
Заключение
Выход одного из экологических факторов запределы минимальных (пороговых) или максимальных (экстремальных) значений(свойственной виду зоны толерантности) грозит гибелью организма даже приоптимальном сочетании других факторов. Примерами могут служить: появлениекислородной атмосферы, ледниковый период, засуха, изменение давления приподъеме водолазов и пр.
Каждый экологический фактор неодинакововлияет на разные виды организмов: оптимум для одних может быть пессимумом длядругих.
Организмы, на поверхности Землиподвергаются воздействию потока энергии, в основном солнечной энергий, а такжеи длинноволного теплового излучения космических тел. Оба эти фактора определяютклиматические условия среды (температура, скорость испарения воды, движениевоздуха и воды).
Температура является важнейшимэкологическим фактором. Температура оказывает огромное влияние на многиестороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размноженияи другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры.
Важным экологическим фактором являетсяиссушение воздуха. Особенно для наземных организмов, имеет огромное значениеиссушающие действие воздуха.
Уступая по своему значению температуре,влажность относится тем не менее к основным экологическим факторам. Напротяжении большей части истории живой природы органический мир был представленисключительно водными нормами организмов.
К эдафическим факторам относится вся совокупность физическихи химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие наживые организмы. Они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесносвязаны с почвой. Особенно зависят от эдафических факторов растения.
Список использованнойлитературы
1. Дедю И.И.Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Изд-во МСЭ, 1990. — 406 с.
2. Новиков Г.А.Основы общей экологии и охраны природы. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979. — 352 с.
3. Радкевич В.А.Экология. — Минск: Вышейшая школа, 1983. — 320 с.
4. Реймерс Н.Ф.Экология: теория, законы, правила, принципы и гипотезы. -М.: Россия молодая,1994. — 367 с.
5. Риклефс Р. Основыобщей экологии. — М.: Мир, 1979. — 424 с.
6. Степановских А.С.Экология. — Курган: ГИПП «Зауралье», 1997. — 616 с.
7. Христофорова Н.К.Основы экологии. — Владивосток: Дальнаука, 1999. -517 с.