Экологические факторы — это комплекс окружающих условий, воздействующих на живые организмы. Различают факторы неживой природы — абиотические (климатические, эдафические, орографические, гидрографические, химические, пирогенные), факторы живой природы — биотические (фитогенные и зоогенные) и факторы антропогенные (воздействие человеческой деятельности). К лимитирующим относятся любые факторы, ограничивающие рост и развитие организмов. Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. Внешний облик организма, отражающий его приспособленность к условиям среды, называется жизненной формой.

Понятие об экологических факторах среды, их классификация

Отдельные компоненты среды обитания, воздействующие на живые организмы, на которые они реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются факторами среды, или экологическими факторами. Иначе говоря, комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологические факторы среды.

Все экологические факторы делят на группы:

1. включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди множества абиотических факторов главную роль играют:

• климатические (солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др.);
• эдафические (механическая структура и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.);
• орографические (рельеф, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот, высота над уровнем моря);
• гидрографические (прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.);
• химические (газовый состав атмосферы, солевой состав воды);
• пирогенные (воздействие огня).

2. — совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.д.). К биотическим факторам относятся:

• фитогенные (влияние растений друг на друга и на окружающую среду);
• зоогенные (влияние животных друг на друга и на окружающую среду).

3. отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. К таким факторам относятся все формы деятельности человека и человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе человека, и в свою очередь оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Влияние антропогенных факторов в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья, выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одни виды и уничтожает другие. Эти воздействия (сознательные) часто носят отрицательный характер, например необдуманное расселение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.

Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, их отношения друг с другом как компонентами окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва в значительной мере формируется под влиянием леса. Подобно этому температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся климатические условия в свою очередь влияют на сообщество обитающих в лесу организмов.

Воздействие экологических факторов на организм

Воздействие среды обитания воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими. Следует отметить, что экологическим фактором является только изменяющийся элемент окружающей среды , вызывающий у организмов при своем повторном изменении ответные приспособительные эколого-физиологические реакции, наследственно закрепляющиеся в процессе эволюции. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 1).

Называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические и эдафические.

Физические факторы - те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура.

Химические факторы — те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, содержание кислорода и т.п.

Эдафические (или почвенные) факторы представляют собой совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Например, влияние биогенных элементов, влажности, структуры почвы, содержание гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

Рис. 1. Схема воздействия среды обитания (окружающей среды) на организм

— факторы деятельности человека, воздействующие на окружающую природную среду ( и гидросферы, эрозия почв, уничтожение лесов и т.п.).

Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами называют такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка питательных веществ по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием).

Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Ограничивающие его точки, т.е. максимальная и минимальная пригодные для жизни температуры, — пределы устойчивости. Между зоной оптимума и пределами устойчивости по мере приближения к последним растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости (рис. 2). По мере удаления от оптимума вниз и вверх по шкале не только усиливается стресс, но по достижении пределов устойчивости организма происходит его гибель.

Рис. 2. Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности

Таким образом, для каждого вида растений или животных существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости (или выносливости) в отношении каждого фактора среды обитания. При значении фактора, близкого к пределам выносливости, организм обычно может существовать лишь непродолжительное время. В более узком интервале условий возможно длительное существование и рост особей. Еще в более узком диапазоне происходит размножение, и вид может существовать неограниченно долго. Обычно где-то в средней части диапазона устойчивости имеются условия, наиболее благоприятные для жизнедеятельности, роста и размножения. Эти условия называют оптимальными, в которых особи данного вида оказываются наиболее приспособленными, т.е. оставляют наибольшее число потомков. На практике выявить такие условия сложно, поэтому оптимум обычно определяют отдельные показатели жизнедеятельности (скорость роста, выживаемость и т.п.).

Адаптация состоит в приспособлении организма к условиям среды обитания.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях — от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически. В результате сформировались специфические для каждой географической зоны группировки растений и животных.

Адаптации могут быть морфологическими, когда меняется строение организма вплоть до образования нового вида, и физиологическими, когда происходят изменения в функционировании организма. К морфологическим адаптациям близко примыкает приспособительная окраска животных, способность менять ее в зависимости от освещенности (камбала, хамелеон и др.).

Широко известны примеры физиологической адаптации — зимняя спячка животных, сезонные перелеты птиц.

Весьма важными для организмов являются поведенческие адаптации. Например, инстинктивное поведение определяет действие насекомых и низших позвоночных: рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и др. Такое поведение генетически запрограммировано и передается по наследству (врожденное поведение). Сюда относится: способ построения гнезда у птиц, спаривание, выращивание потомства и др.

Существует также и приобретенное повеление, полученное индивидом в процессе его жизни. Обучение (или научение) - главный способ передачи приобретенного поведения от одного поколения к другому.

Способность индивида управлять своими познавательными способностями, чтобы выжить при неожиданных изменениях среды обитания, является интеллектом. Роль научения и интеллекта в поведении возрастает с совершенствованием нервной системы — увеличением коры головного мозга. Для человека — это определяющий механизм эволюции. Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием экологическая мистичность вида.

Совместное действие экологических факторов на организм

Экологические факторы обычно действуют не по одному, а комплексно. Действие одного какого-либо фактора зависит от силы воздействия других. Сочетание разных факторов оказывает заметное влияние на оптимальные условия жизни организма (см. рис. 2). Действие одного фактора не заменяет действие другого. Однако при комплексном воздействии среды часто можно наблюдать «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, воздействуя изменениями температуры, можно приостановить, например фотосинтез растений.

В комплексном влиянии среды воздействие различных факторов для организмов неравноценно. Их можно подразделить на главные, сопутствующие и второстепенные. Ведущие факторы различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут выступать то одни, то другие элементы среды. Например, в жизни многих культурных растений, таких, как злаки, в период прорастания ведущим фактором является температура, в период колошения и цветения — почвенная влага, в период созревания — количество питательных веществ и влажность воздуха. Роль ведущего фактора в разное время года может меняться.

Ведущий фактор может быть неодинаков у одних и тех же видов, живущих в разных физико-географических условиях.

Понятие о ведущих факторах нельзя смешивать с понятием о . Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется лимитирующим. Действие лимитирующего фактора будет проявляться и в том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже оптимальны. Лимитирующими могут выступать как ведущие, так и второстепенные экологические факторы.

Понятие лимитирующих факторов было введено в 1840 г. химиком 10. Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Этот принцип известен под названием закона минимума Либиха.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как отмечалось ранее, организмы характеризуются экологическим минимумом и максимумом. Диапазон между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, или толерантности.

В общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам, переносимым данным организмом (1913 г.). Эти два предела называют пределами толерантности.

По «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования многих растений и животных. Таким примером является влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека (рис. 3).

Рис. 3. Влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека. Макс — максимальная жизненная активность; Доп — допустимая жизненная активность; Опт — оптимальная (не влияющая на жизненную активность) концентрация вредного вещества; ПДК — предельно допустимая концентрация вещества, существенно не изменяющая жизненную активность; Лет — летальная концентрация

Концентрация влияющего фактора (вредного вещества) на рис. 5.2 обозначена символом С. При значениях концентрации С = С лет человек погибнет, но необратимые изменения в его организме произойдут при значительно меньших значениях С = С пдк. Следовательно, диапазон толерантности ограничивается именно значением С пдк = С лим. Отсюда, С пдк необходимо определить экспериментально для каждого загрязняющего или любого вредного химического соединения и не допускать превышения его С плк в конкретной среде обитания (жизненной среде).

В охране окружающей среды важны именно верхние пределы устойчивости организма к вредным веществам.

Таким образом, фактическая концентрация загрязняющего вещества С факт не должна превышать С пдк (С факт ≤ С пдк = С лим).

Ценность концепции лимитирующих факторов (С лим) состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций. Если для организма характерен широкий диапазон толерантности к фактору, отличающемуся относительным постоянством, и он присутствует в среде в умеренных количествах, то такой фактор вряд ли является лимитирующим. Наоборот, если известно, что тот или иной организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор и заслуживает внимательного изучения, так как он может быть лимитирующим.

В процессе эволюции, под действием естественного отбора, который осуществляет селекцию форм, в наибольшей мере соответствующих местным условиям, в рамках популяции концентрируются особи, сходные друг с другом, отличающиеся известной выравненностью своих фенотипических особенностей. Не случайно при изучении популяций бросается в глаза сходство внешнего вида входящих в «их особей - по величине, окраске и другим признакам. Но еще важнее то, что в однотипных условиях обитания, свойственных данной популяции, у животных возникают однородные групповые реакции на внешние воздействия. Наличие подобных реакций имеет чрезвычайно важное значение для поддержания целостности популяции. Действительно, если бы отдельные ее члены реагировали на одинаковые раздражители по-разному, то естественно, в популяции господствовали бы не центростремительные, а центробежные тенденции. Благодаря же групповым ответным реакциям популяция функционирует как единое целое. Сказанное, конечно, не означает, что тем самым в популяции элиминируется экологическая изменчивость. Она продолжает играть свою очень важную роль, особенно в условиях динамичной среды обитания.

В мире животных и растений существует большое количество разнообразных приспособлений, облегчающих контакты между особями. С. А. Северцов в 1951 г. предложил называть такие взаимные адаптации в пределах вида конгруэнциями, в отличие от коадаптаций - приспособлений между видами. Конгруэнции свойственны всем видам и соответственно видовым популяциям. Благодаря им поддерживается целостность вида и отдельных популяций. Так, чрезвычайно важное значение имеют особенности морфологии, экологии, поведения, которые обеспечивают встречу полов, успешное спаривание, размножение и воспитание потомства. Это - комплекс стержневых адаптаций, обеспечивающих продолжение вида в бесконечном ряду поколений. Здесь колоссальную роль играет изученный еще Дарвином половой отбор, от которого зависит не просто успешная встреча полов, но спаривание в первую очередь самых лучших представителей данного вида, благодаря чему жизнеспособность и вида и отдельных популяций не только сохраняется, но и усиливается.

В качестве примера подобного рода конгруэнции С. А. Северцов изучил строение рогов различных видов оленей и других парнокопытных. Он убедительно показал, что это, казалось бы, грозное оружие обладает таким устройством, которое сводит до минимума его опасность для других самцов того же вида и придает их столкновениям в брачный период преимущественно турнирный характер, что, однако, не лишает те же рога оборонительного значения (рис. 72).

Рис. 72. Борющиеся самцы благородного оленя (по: Северцов, 1951).

К важнейшим проявлениям групповой жизни животных принадлежит динамика численности. Она зависит от комплекса разнообразных, в том числе биогеоценологических факторов. Поэтому вся эта сложная проблема будет рассмотрена далее, в главе, посвященной биогеоценологии. Здесь же мы остановимся на некоторых популяционных ее аспектах, поскольку они имеют первостепенное значение для поддержания популяционного гомеостаза и служат наглядным примером групповой адаптации.

Еще сравнительно недавно причины колебаний численности зоологи видели главным образом в воздействии на размножение и смертность животных различных внешних экологических факторов (климатических, биотических и др.). В 50-60-х годах экспериментальные и полевые исследования многих видов беспозвоночных и позвоночных животных до млекопитающих включительно раскрыли глубокое влияние на их плодовитость внутрипопуляционных механизмов регуляции. Наглядным примером сказанного могут служить убедительные опыты А. Николсона с зеленой падальной мухой (Lucilia cuprina), которые показали,
что даже в оптимальных условиях существования (в частности, питания) в лабораторной популяции личинок и имаго этого насекомого нет непрерывного роста или стабильного состояния численности, а наблюдаются циклические ее колебания (рис. 73). Несомненно, что эти флуктуации обусловлены ни чем иным, как упомянутыми выше регуляторными механизмами, действующими в зависимости от плотности населения. При чрезмерном возрастании последней на состоянии животных начинает сказываться «массовый эффект», который в отличие от «группового эффекта» действует отрицательно, стимулируя конкуренцию и даже каннибализм (рис. 74), т. е. поедание особей, принадлежащих к тому же самому виду или даже популяции, вплоть до своего собственного потомства.

Рис. 73. Колебания численности зеленой падальной мухи (но: Дажо, 1975).
1 - взрослая популяция; 2 - число яиц откладываемых в сутки.

Рис. 74. Зависимость каннибализма малого мучного хрущака по отношению к своим яйцам от плотности популяции (по: Дажо, 1975).

В ряде случаев, в частности при содержании лабораторных животных, каннибализм носит патологический характер. Таковы нередкие факты поедания крольчат, крысят, хомячков взрослыми животными- их родителями, что является следствием неправильного ухода и кормления. Очевидно, аналогичные ситуации могут возникать и в естественной обстановке.

Каннибализм не составляет редкости в выводках хищных зверей и птиц, особенно в голодные годы и при неравномерном развитии отдельных детенышей и птенцов (рис. 75). Самые слабые из них обычно уничтожаются более сильными, а иногда родителями, что имеет приспособительное значение для популяции в целом, позволяя выжить наиболее жизнеспособным особям.

Рис. 75. Неравномерное развитие птенцов в одном выводке болотной совы. Фото

Массовое поедание молоди в годы ее большого урожая известно для рыб - корюшки, трески, наваги и др. В питании японской скумбрии в период нереста, но только при высокой численности, важную роль играет собственная икра.

У целого ряда видов беспозвоночных и позвоночных животных каннибализм составляет не только обычное явление, но играет важную роль в их существовании и приводит к возникновению своеобразных адаптаций. Так, каннибализм свойствен гусеницам озимой совки. Он нейтрализуется тем, что бабочки откладывают яйца поодиночке или очень небольшими группами, так что гусеницы вынуждены вести одиночный образ жизни. Каннибализм наблюдается у представителей многих отрядов рыб (включая упомянутых выше); причем у ряда видов собственная молодь составляет даже основной корм. Эта биологическая особенность позволяет некоторым подвидам обыкновенного окуня (типичного хищника) нормально существовать в водоемах, где нет других видов рыб, которыми бы окунь мог питаться. Вследствие этого пищевая цепь здесь необычайно упрощена и укорочена. В ней насчитывается всего-навсего два звена консументов: фитопланктон-зоопланктон-окунь. Консумент 2-го порядка распадается на две ступени, различающиеся по возрасту, размерам и пищевым потребностям: молодь окуня, питающуюся зоопланктоном, и взрослых рыб, живущих за счет этой молоди. Интересным примером такого рода отношений может служить балхашский окунь. Собственная молодь в составе его пищи составляет около 80%. Тем самым взрослые особи не только поддерживают свое существование, но одновременно ограничивают численность популяции и сохраняют необходимое экологическое равновесие, что особенно важно в замкнутых водоемах с ограниченными жизненными ресурсами, где чрезмерное размножение хищников имело бы пагубные последствия.

Детальное изучение динамики численности ряда видов мышевидных грызунов позволило установить закономерность, носящую почти автоматический характер. У них в периоды наибольшей плотности популяции, что, казалось бы, свидетельствует о ее процветании, начинают действовать механизмы, тормозящие плодовитость. При этом все большее количество самок остается яловыми, беременные приносят все меньше детенышей, среди них сокращается процент самок и в результате суммарная плодовитость популяции неуклонно снижается.

Указанное явление, наряду с повышением смертности, приводит к тому, что даже в стабильных экологических условиях численность популяции начинает падать, пока не наступит депрессия. На этом этапе действие регуляторных механизмов сказывается в направлении уже не торможения, а стимуляции размножения. Плодовитость отдельных самок неуклонно повышается. Практически все они приступают к размножению, причем приносят повышенное количество потомства, среди которого появляется особенно много самок. В результате возрастает суммарная плодовитость всей популяции. После завершения подобного цикла популяция опять испытывает тормозящий эффект, снижающий интенсивность размножения, и вся картина повторяется вновь и вновь.

В основе описанного циклического процесса лежат многие факторы. Среди них очень важную роль играет гипофизарно-над-почечная система желез внутренней секреции, интенсивность выделения в кровяное русло адреналина. В условиях чрезмерно высокой плотности населения, у животных возникает состояние стресса (перенапряжения). Наконец, тормозящую роль играет также шоковая болезнь, возникающая при слишком тесном общении грызунов друг с другом, когда они впадают в повышенно возбужденное состояние, переходящее в прямую взаимную агрессию из-за недостатка пищи, убежищ, свободного пространства и прочих жизненных ресурсов. Все эти обстоятельства подавляют плодовитость, тормозят рост численности популяции и способствуют снижению ее плотности на данной территории. Об этом процессе можно в известной мере судить по прилагаемой схеме гипотезы динамики численности английского эколога Д. Читти (рис. 76).

Рис. 76. Схема гипотезы динамики численности Д. Читти (по: Чернявский, 1975).

Плодовитость в пределах видовой популяции сильно изменяется при разной экологической и этологической ситуации. По данным Т. В. Кошкиной, среди красных полевок тайги Кемеровской области в годы высокой численности самки-сеголетки, т. е. родившиеся в данном году, не размножаются совсем. В период же депрессии популяции приносят потомство не только все взрослые самки, но и более 62% сеголеток. К тому же они необычайно быстро достигают половой зрелости, так что некоторые успевают за лето принести 2-3 выводка. Таким образом, на стадии упадка численности популяция как бы мобилизует свои репродуктивные возможности и благодаря этому выходит из депрессии. Следует, однако, иметь в виду, что состояние угнетения, в котором находилась популяция в неблагоприятный период жизни, ощутимо сказывается на последующих генерациях грызунов. Те, в частности, отличаются пониженной резистентностью к отрицательным воздействиям условий обитания.

Наконец, надо оговориться, что вышеизложенные соображения неизбежно носят схематический характер. Они требуют определенной корректировки применительно к разным, даже близкородственным видам, а также отдельным регионам.

История экологического знания насчитывает много веков. Уже первобытным людям необходимо было иметь определенные знания о растениях и животных, их образе жизни, взаимоотношениях друг с другом и с окружающей средой. В рамках общего развития естественных наук происходило и накопление знаний, ныне принадлежащих к области экологической науки. Как самостоятельная обособившаяся дисциплина экология выделилась в XIX в.

Термин Экология (от греч.экое - дом, логос - учение) в науку ввел немецкий биолог Эрнест Геккель.

В 1866 г. в работе «Всеобщая морфология организмов» он писал, что это «... сумма знаний, относящихся к экономике природы: изучению всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт». Такое определение относит экологию к биологическим наукам. В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла, в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.

Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друге другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Все возрастающее воздействие человека на окружающую среду потребовало вновь расширить границы экологического знания. Во второй половине XX в. научно-технический прогресс повлек за собой ряд проблем, получивших статус глобальных, таким образом, в поле зрения экологии явственно обозначились вопросы сравнительного анализа природных и техногенных систем и поиска путей их гармоничного сосуществования и развития.

Соответственно дифференцировалась и усложнялась структура экологической науки. Сейчас ее можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: Биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.

Таким образом, мы можем дать определение экологии как науки об общих законах функционирования экосистем различного порядка, совокупности научных и практических вопросов взаимоотношений человека и природы.

2. Экологические факторы, их классификация, виды воздействия на организмы

Любой организм в природе испытывает на себе воздействие самых разнообразных компонентов внешней среды. Любые свойства или компоненты окружающей среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами.

Классификация экологических факторов. Факторы среды (экологические факторы) разнообразны, имеют разную природу и специфику действия. Выделяют следующие группы экологических факторов:

1. Абиотические (факторы неживой природы):

а) климатические - условия освещенности, температурный режим и т. п.;

б) эдафические (местные) - водоснабжение, тип почвы, рельеф местности;

в) орографические - воздушные (ветер) и водные течения.

2. Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга:

Растения Растения. Растения Животные. Растения Грибы. Растения Микроорганизмы. Животные Животные. Животные Грибы. Животные Микроорганизмы. Грибы Грибы. Грибы Микроорганизмы. Микроорганизмы Микроорганизмы.

3. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению среды обитания других видов или непосредственно сказывающиеся на их жизни. Воздействие этой группы экологических факторов стремительно возрастает из года в год.

Виды воздействия экологических факторов на организмы. Экологические факторы оказывают на живые организмы воздействия разного рода. Они могут являться:

Раздражителями, которые способствуют появлению приспособительных (адаптивных) физиологических и биохимических изменений (зимняя спячка, фотопериодизм);

Ограничителями, изменяющими географическое распространение организмов из-за невозможности существования в данных условиях;

Модификаторами, которые вызывают морфологические и анатомические изменения организмов;

Сигналами, свидетельствующими об изменениях других факторов среды.

Общие закономерности действия экологических факторов:

В связи с чрезвычайным разнообразием экологических факторов различные виды организмов, испытывая их влияние, отвечают на него по-разному, тем не менее, можно выявить ряд общих законов (закономерностей) действия экологических факторов. Остановимся на некоторых из них.

1. Закон оптимума

2. Закон экологической индивидуальности видов

3. Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора

4. Закон неоднозначного действия

3. Закономерности действия факторов среды на организмы

1)Правило оптимума. Для экосистемы, организма или определенной стадии его

развития имеется диапазон наиболее благоприятного значения фактора. Там, где

факторы благоприятны плотность популяции максимальна. 2)Толерантность.

Эти характеристики зависят от среды, в которой обитают организмы. Если она

стабильна по своим

свой-ам, в ней больше шансов на выживание организмов.

3) Правило взаимодействия факторов. Одни факторы могут усиливать или

смягчать силу действия других факторов.

4) Правило лимитирующих факторов. Фактор, находящийся в недостатке или

избытке отрицательно влияет на организмы и ограничивает возможность прояв. силы

действия других факторов. 5)Фотопериодизм. Под фотопериодизмом

понимают реакцию организма на длину дня. Реакция на изменение света.

6) Адаптация к ритмичности природных явлений. Адаптация к суточной и

сезонной ритмике, приливно-отливным явлениям, ритмам солнечной активности,

лунным фазам и др. явлениям, повторяющимся со строгой периодичность.

Эк. валентность (пластичность) - способность орг. адаптироваться к отд. факторам окр. среды.

Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.

Экологические факторы и их классификация. Все организмы потенциально способны к неограниченному размножению и расселению: даже виды, ведущие прикрепленный образ жизни, имеют хотя бы одну фазу развития, на которой способны к активному или пассивному распространения. Но вместе с тем видовой состав организмов, обитающих в различных климатических зонах, не смешивается: для каждой из них присущ определенный набор видов животных, растений, грибов. Это объясняется ограничением чрезмерного размножения и расселения организмов определенными географическими преградами (моря, горные хребты, пустыни и др.), климатическими факторами (температура, влажность и др.)., А также взаимосвязями между отдельными видами.

В зависимости от природы и особенностей действия экологические факторы разделяют на абиотические, биотические и антропогенные (антропичних).

Абиотические факторы - это компоненты и свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на отдельные организмы и их группировки (температура, освещенность, влажность, газовый состав воздуха, давление, солевой состав воды и др.).

К отдельной группе экологических факторов относятся различные формы хозяйственной деятельности человека, изменяющие состояние среды обитания различных видов живых существ, включая и самого человека (антропогенные факторы). За относительно короткий период существования человека как биологического вида, ее деятельность коренным образом изменила облик нашей планеты и ежегодно это влияние на природу возрастает. Интенсивность действия некоторых экологических факторов может оставаться относительно стабильной на протяжении длительных исторических периодов развития биосферы (например, солнечное излучение, сила тяжести, солевой состав морской воды, газовый состав атмосферы и т.д.). Большинство из них имеет переменную интенсивность (температура, влажность и т.д.). Степень изменчивости каждого из экологических факторов зависит от особенностей среды обитания организмов. Например, температура на поверхности почвы может варьировать в значительных пределах в зависимости от времени года или суток, погоды и т.д., тогда как в водоемах на глубинах свыше нескольких метрах перепады температуры почти отсутствуют.

Изменения экологических факторов могут быть:

Периодическими, в зависимости от времени суток, времени года, положение Луны относительно Земли и т.п.;

Непериодическими, например, извержения вулканов, землетрясения, ураганы и др..;

Направленными течение значительных исторических промежутков времени, например, изменения климата Земли, связанные с перераспределением соотношения площадей суши и Мирового океана.

Каждый из живых организмов постоянно приспосабливается ко всему комплексу экологических факторов, то есть к среде обитания, регулируя процессы жизнедеятельности в соответствии с изменениями этих факторов. Среда обитания - это совокупность условий, в которых живут определенные особи, популяции, группировка организмов.

Закономерности влияния экологического факторов на живые организмы. Несмотря на то, что экологические факторы очень разнообразны и различны по природе, отмечают некоторые закономерности их влияния на живые организмы, а также реакций организмов на действие этих факторов. Приспособления организмов к условиям среды обитания называются адаптациями. Они производятся на всех уровнях организации живой материи: от молекулярного до биогеоценотичного. Адаптации непостоянны, поскольку изменяются в процессе исторического развития отдельных видов в зависимости от изменений интенсивности действия экологических факторов. Каждый вид организмов приспособлен к определенным условиям существования особым образом: не существует двух близких видов, сходных посвоим адаптациями (правило экологической индивидуальности). Так, крот (ряд Насекомоядные) и слепыш (ряд Грызуны) адаптированы к существованию в почве. Но крот роет ходы с помощью передних конечностей, а слепыш - резцов, выбрасывая наружу грунт головой.

Хорошая приспособленность организмов к определенному фактору не означает такого же адаптированности к другим (правило относительной независимости адаптации). Например, лишайники, которые могут поселяться на субстратах, бедных на органику (например, скальных породах) и выдерживать засушливые периоды, очень чувствительны к загрязнению воздуха.

Существует и закон оптимума: каждый фактор положительно влияет на организм лишь в определенных пределах. Благоприятная для организмов определенного вида интенсивность воздействия экологического фактора называется зоны оптимума. Чем больше интенсивность действия определенного экологического фактора отклоняться отоптимальной в ту или другую сторону, тем больше будет выражена его угнетающее действие на организмы (зона пессимума). Значение интенсивности воздействия экологического фактора, по которым существование организмов становится невозможным, называют верхней и нижней границей выносливости (критические точки максимума и минимума). Расстояние между границами выносливости определяет экологическую валентность определенного вида относительно того или иного фактора. Следовательно, экологическая валентность - это диапазон интенсивности воздействия экологического фактора, в котором возможно существование определенного вида.

Широкую экологическую валентность особей определенного вида относительно конкретного экологического фактора обозначают префиксом «евры-». Так, песцы относятся к евритермних животных, поскольку выдерживают значительные колебания температуры (в пределах 80ьС). Некоторые беспозвоночные (губки, кильчакив, иглокожие) относятся к еврибатних организмов, потому поселяются от прибрежной зоны до больших глубин, выдерживая значительные колебания давления. Виды, которые могут жить в широком диапазоне колебаний различных экологических факторов, называют еврибионтнимы Узкая экологическая валентность, то есть неспособность выдерживать значительные изменения определенного экологического фактора, обозначают приставкой «стено-» (например, стенотермные, стенобатни, стенобионтных т.д.).

Оптимум и пределы выносливости организма относительно определенного фактора зависят от интенсивности действия других. Например, в сухую безветренную погоду легче выдерживать низкие температуры. Итак, оптимум и пределы выносливости организмов в отношении любого фактора среды могут сдвигаться в определенную сторону в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют другие факторы (явление взаимодействия экологических факторов).

Но взаемокомпенсация жизненно важных экологических факторов имеет определенные границы и ни один не может быть заменен другими: если интенсивность действия хотя бы одного фактора выходит за пределы выносливости, существование вида становится невозможным, несмотря на оптимальную интенсивность действия других. Так, недостаток влаги тормозить процесс фотосинтеза даже при оптимальной освещенности и концентрации CO2 в атмосфере.

Фактор, интенсивность действия которого выходит за пределы выносливости, называется ограничительным. Ограничивающие факторы определяют территорию расселения вида (ареал). Например, распространение многих видов животных на север сдерживается нехваткой тепла и света, на юг - дефицитом влаги подобное.

Таким образом, присутствие и процветания определенного вида в данной среде обитания обусловлено его взаимодействием с целым комплексом экологических факторов. Недостаточная или чрезмерная интенсивность действия любого из них невозможным процветание и само существование отдельных видов.

Экологические факторы - это любые компоненты окружающей среды, влияющие на живые организмы и их группировки; их делят на абиотические (составляющие неживой природы), биотические (различные формы взаимодействия между организмами) и антропогенные (различные формы хозяйственной деятельности человека).

Приспособления организмов к условиям окружающей среды называют адаптациями.

Любой экологический фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы (закон оптимума). Границы интенсивности действия фактора, по которым существование организмов становится невозможным, называют верхней и нижней границей выносливости.

Оптимум и пределы выносливости организмов по отношению любой яко-го фактора среды могут варьироваться в определенную сторону в зависимости от того, с какой интенсивностью и в каком сочетании действуют другие экологические факторы (явление взаимодействия экологических факторов). Но их взаимная компенсация ограничена: ни один жизненно необходимый фактор не может быть заменен другими. Экологический фактор, который выходит за пределы выносливости, называется ограничительного, он определяет ареал определенного вида.

кологическая пластичность организмов

Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) - степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность.

Виды, способные существовать при небольших отклонениях фактора от оптимума, называются узкоспециализированными, а виды, выдерживающие значительные изменения фактора - широкоприспособленными.

Экологическая пластичность может рассматриваться как по отношению к отдельному фактору, так и по отношению к комплексу экологических факторов. Способность видов переносить значительные изменения определенных факторов оозначается соответствующим термином с приставкой "эври":

Эвритермные (пластичны к температуре)

Эвриголинные (соленость воды)

Эврифотные (пластичны к свету)

Эвригигрические (пластичны к влажности)

Эвриойкные (пластичны к месту обитания)

Эврифагные (пластичны к пище).

Виды, приспособленные к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются термином с приставкой "стено". Эти приставки используются, чтобы выразить относительную степень толерантности (например, у стенотермного вида экологический температурный оптимум и пессимум сближены).

Виды, обладающие широкой экологической пластичностью по отношению к комплексу экологических факторов - эврибионты; виды с малой индивидуальной приспособляемостью - стенобионты. Эврибионтность и истенобионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Если эврибионты долгое время развиваются в хороших условиях, то они могут утрачивать экологическую пластичность и вырабатывать черты стенобионтов. Виды, существующие при значительных колебаниях фактора, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтами.

Например, в водной среде больше стенобионтов, так как она по своим свойствам относительно стабильна и амплитуды колебания отдельных факторов малы. В более динамичной воздушно-наземной среде преобладают эврибионты. У теплокровных животных экологическая валентность шире, чем у хладнокровных. Молодые и старые организмы, как правило, требуют более однородных условий среды.

Эврибионты широко распространены, а стенобионтность суживает ареалы; однако в некоторых случаях благодаря высокой специализированности стенобионтам принадлежат обширные территории. Например, рыбоядная птица скопа является типичным стенофагом, но по отношению к другим факторам среды - эврибионтом. В поисках необходимой пищи птица способна преодолевать в полете большие расстояния, поэтому занимает значительный ареал.

Пласти́чность - способность организма существовать в определённом диапазоне значений экологического фактора. Пластичность определяется нормой реакции.

По степени пластичности по отношению к отдельным факторам все виды подразделяются на три группы:

Стенотопы - виды, способные существовать в узком диапазоне значений экологического фактора. Например, большинство растений влажных экваториальных лесов.

Эвритопы - широкопластичные виды, способные осваивать различные местообитания, например, все виды-космополиты.

Мезотопы занимают промежуточное положение между стенотопами и эвритопами.

Следует помнить, что вид может быть, например, стенотопом по одному фактору и эвритопом - по другому и наоборот. Например, человек является эвритопом по отношению к температуре воздуха, но стенотопом по содержанию кислорода в нём.

(Составлен по учебнику биология 10 класс § 19. Данную тему можно провести по биологии 9 класса §53 (Биотические связи в природе), в 6 классе при изучении темы (Природные сообщества. Биогеоценоз) и в 7 классе (Взаимосвязи животных в природе) автор учебников И.Н.Пономарёва. Экология 10-11класс авт. Н.М. Чернова.

Цель урока: Изучить совместную жизнь видов в биоценозе.

Задачи урока:

• Изучить типы связей у совместно обитающих видов в биогеоценозе;
• Рассмотреть коадаптацию и другие примеры адаптации, выработавшихся у популяции видов в связи с существованием в сообществе с другими, рядом находящимися видами в процессе эволюции.
• Работа с терминами.

План урока:

1) Формирование коадаптаций и их примеры.
2. Взаимные адаптации в биогеоценозе.
3. Коэвалюционные связи в биогеоценозе.
4. Типы биоценотических связей.

1. Типы связей и зависимостей в биогеоценозе.

Презентация. (Слайд 5) Все связи и зависимости в биогеоценозе осуществляются в форме взаимодействия его конкретных видов. Эти отношения между видами складывались на протяжении длительного времени исторического развития экосистем. В результате у совместно обитающих видов сформировались взаимно приспособительные свойства (коадаптации). Например , для перекрестного опыления цветков растение стало вырабатывать не нужный для него самого нектар, но именно из-за нектара насекомые (пчёлы, бабочки, шмели) и некоторые животные посещают цветки. Собирая нектар, они переносят при этом пыльцу с одного цветка на другой.

(Слайд 6) Также известны примеры, когда жабы, лягушки и другие амфибии с помощью ядовитой или жгучей слизи, выделяемой кожей, спасают себя от поедания хищниками, поскольку последние хорошо распознают и обходят стороной ядовитых обитателей предостерегающей окраски .

(Слайд 7) У некоторых обитателей биоценоза возник способ защиты, как подражательность окраски и форм тела, или мимикрия . Путём мимикрии неядовитые виды становятся похожими по окраске и форме на ядовитые. Выработавшаяся привычка хищников обходить ядовитые виды оказалось полезной и для мимикрированных особей неядовитых видов.

(Слайд 8) Маскировка – подражательное сходство незащищенных видов у насекомых с предметами окружающей среды и растениями: бабочка со сложенными крыльями, похожими на лист (1); бабочка павлиний глаз (2) и бражник глазастый (3), имеющие на крыльях рисунок, похожий на глаза животных; клоп-колючка, внешне напоминающий по размерам и форме колючку растения (4)

(Слайд 9) Покровительственная окраска или маскировка развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Покровительственная форма гусеницы (напоминающая сучок) защищает её от врагов. У открыто гнездящихся птиц (глухарь, тетерев, рябчик и др.) самка, сидящая на гнезде, почти неотличима от окружающего фона. Предупреждающая (угрожающая) окраска. Виды нередко обладают яркой, запоминающейся окраской. Раз попытавшись отведать несъедобную божью коровку, жалящую осу, птица на всю жизнь запомнит их яркую окраску.

Мимикрия. На слайде таракан очень похож на божью коровку, которая несъедобна; справа – муха шмелёвка подражает земляному шмелю.

(Слайд 10) Приспособленность – результат действия факторов эволюций. В результате действия естественного отбора сохраняются особи с полезными для их процветания признаками. Эти признаки обуславливают хорошую, но не абсолютную приспособленность организмов к тем условиям, в которых они живут.

Меняющаяся окраска. Природа наградила некоторых животных способностью изменять окраску при переходе из одной цветовой среды в другую. Такое свойство служит животному надёжной защитой, поскольку делает его малозаметным в любой обстановке. Мгновенно маскируются морские иглы, коньки и морские собачки: в зоне красных водорослей они приобретают красную окраску, среди зеленых водорослей – зелёную. Мгновенно маскируется древесная ящерица хамелеон и каракатица под грунт любого цвета, повторяя самый хитрый рисунок морского дна.

Спасение в полёте. В борьбе за сохранение жизни некоторые животные пользуются приёмами, совершенно не свойственными представителям их класса. Спасаясь от преследования летучие рыбы расправляют в воздухе огромные грудные, а некоторые виды и брюшные плавники и планируют над водой. Клинобрюшка машет грудными плавниками, пролетая до 5 метров. Ящерица летучий дракон имеет ложные рёбра с кожной перепонкой, расправляя их, образует подобие двух широких полукруглых крыльев, и планирует до 30 метров. Древесные змеи сплющивают тело, раздвигая рёбра и впячивая живот. Придав телу плоскую форму в случае опасности, перелетают на другое дерево или планируют на землю.

(Слайд 11) Устрашающая поза. Многие животные, которые не обладают достаточной силой для отпора врагу, пытаются отпугнуть его, принимая различные устрашающие позы. Например, ящерица ушастая круглоголовка расставляет ноги, до предела раскрывает рот и растягивает околоушные складки, которые наливаются кровью, и создаётся впечатление огромной пасти. Ещё более отпугивающего эффекта достигает плащеносная ящерица, которая внезапно как зонт раскрывает ярко расцвеченную кожную перепонку вокруг шеи. Устрашающая поза как способ отпугивания выработалась у некоторых насекомых. Гусеница бабочки большой гарпии резко вскидывает переднюю часть тела и поднимает длинные шевелящиеся “хвосты”. Оригинальным оборонительным приёмом является автотомия – способность мгновенно отбрасывать определённую часть тела в момент нервного раздражения. Например, когда нападающий хватает ящерицу за хвост, она оставляет его врагу, а сама убегает. Самокалечение происходит у некоторых видов насекомых(кузнечики, палочники). Некоторые виды галатурий при опасности выбрасывают на съедение врагу свои внутренности. Отторгнутые органы, конечности, хвосты и щупальца извиваются, привлекая внимание у нападающего (речные раки, крабы), благодаря этому животному удаётся спастись.

(Слайд 12) Переносные укрытия . Для своей безопасности некоторые виды животных сооружают или приспосабливаю различные переносные укрытия. Рак-отшельник имеет мягкое незащищённое твёрдым покровом брюшко, прячут его в пустую раковину брюхоногого моллюска, которую постоянно таскают с собой. Личинки ручейников строят домики из песчинок или из раковин, гусеница бабочки-мешочницы в домике из растительных частиц, крабы дориппе водружают себе на спину створку раковины и бегают с ней по дну, прикрываясь ей как щитом. Надёжные защитники. Иногда для своейбезопасности животные используют защитные качества других животных. Рак-отшельник сажает к себе на раковину актинию, у которой имеются жгучие щупальца. В ядовитых щупальцах актиний прячутся от врагов некоторые рыбы. Надёжной защитой могут служить острые ядовитые иглы морских ежей-диадем для рыб кривохвосток и ежовых уточек.

2. Взаимные адаптации в биогеоценозе.

(Слайд 13) Взаимные адаптации в биогеоценозе. Способы привлечения опылителей и защиты от врагов – это приёмы адаптаций, выработавшихся у популяций видов в связи с существованием в сообществе с другими, рядом находящимися видами. При этом приспособительные свойства появляются не только у растений, но и у животных-опылителей (нектар, строение цветка, ротового аппарата и т.д.).

Сформировавшиеся в условиях биогеоценозов взаимные адаптации обеспечивают большую устойчивость существования взаимодействующих популяций и видов.

(Слайд 14) Распространения плодов и семян с помощью животных. Муравьи распространяют семена растения иван-да-марья. У этого растения белые продолговатые семена по форме напоминают муравьиные коконы, и муравьи тащат их в муравейник, а затем эти же семена, но уже потемневшие и созревшие выбрасывают при уборке как ненужные.

(Слайд 15) Разные виды птиц (сойка, кедровка) и млекопитающих (бурундук, белка) делают запасы семян на зиму. Несъеденные семена весной прорастают.

3. Коэвалюционные связи в биогеоценозе.

(Слайд 16) Коэвалюционные связи в биогеоценозе. Все приспособительные свойства видов, отражающие их биоценотические связи, возникли в сообществе в процессе длительной эволюции и с помощью естественного отбора.

(Слайд17) Только на уровне популяций осуществляется выработка коадаптаций в процессе совместной эволюции видов.

(Слайд 18) Противоположно направленные коадаптации. С помощью естественного отбора совместная эволюция (коэволюция) трофически связанных популяций приводит к выработке противоположно направленных коадаптаций у организмов, предоставляющих пищу, и организмов, потребляющих эту пищу. Коэволюционным путём в биогеоценозах устанавливались трофические, биоценотические связи, экологические ниши, формировались жизненные формы, определённый образ жизни и активность в течение суток или сезона и др

4. Типы биоценотических связей.

(Слайд 19) Типы биотических отношений. В итоге коэволюции одни виды при взаимодействии с другими видами получают пользу, другие – вред. Если обозначить пользу знаком (+), вред – (-), а безразличное влияние – (0). На схеме видим разнообразные биотические связи в биогеоценозе.

(Слайд20) Взаимополезные связи (+ +) (симбиоз). Обязательные (облигатные) мутуалистические отношения называются симбиозом. Например, лишайники представляют собой сожительство водорослей и грибов. Стойкие симбиотические отношения формируются между шляпочными грибами и высшими растениями. Гифы гриба подберёзовика плотно оплетают тонкие корешки берёз. Гриб разлагает и транспортирует в корни берёзы некоторые недоступные для берёзы вещества почвы, усиливая минеральное питание. Гриб способствует лучшему усвоению растением фосфора, азота, воды. Подберёзовик вырабатывает целый ряд витаминов и других активных веществ. Берёза со своей стороны является для гриба единственным источником органических веществ. Деревья не смогли бы развиваться на очень бедных почвах без грибов-партнёров.
На схеме видим разнообразные биотические связи в биогеоценозе.

(Слайд 21) Взаимополезные связи (+ +) (мутуализм). Актиния и рак-отшельник. Актинии кишечнополостные животные ведут сидячий образ жизни, прикрепляясь к грунту, камням, на пустых раковинах моллюсков. Вэтих раковинах находят убежище раки-отшельники. Перемещаясь по дну, рак носит на раковине и актинию. Это даёт ей возможность встретить больше пищи и партнёров для размножения. Для рака такое соседство тоже благоприятно. Стрекательные клетки актинии защищают его от хищников. Часть добычи актиний, парализованная стрекательными клетками, достаётся раку. Симбиоз – это тесное полезное сожительство определённых, конкретных видов. Мутуализм – это любая взаимополезная связь видов.

(Слайд 22) Полезновредные связи (+ -) Между растениями и травоядными животными. Пасущуюся на лугу корову или слона в саванне никто не называет хищником, однако тип их отношений с растениями соответствует взаимодействию “хищник-жертва”. Это взаимодействие называют растительноядностью. Как правило, растительноядные животные не уничтожают растения полностью, а поедают отдельные их части.

(Слайд 23) Полезновредные связи (+ -) Между жертвой и хищником. Каждый организм живёт в окружении других организмов и постоянно вступает в разнообразные отношения между ними. Среди основных типов биотических отношений хищничество – наиболее известный. Взаимодействие типа “хищник-жертва” представляет собой прямую пищевую связь между организмами, результаты которой для одной особи отрицательны, для другой – положительны. Для успешной охоты хищники должны иметь соответствующие качества: хорошее чутьё, зрение. Сова имеет особое оперение, которое делает полёт бесшумным. Хищнику нужны острые когти, зубы или клюв.

(Слайд 24) Полезновредные связи (+ -). Комар. Кровососущий комар не убивает свою жертву, а лишь потребляет часть её крови. Можно ли назвать такой тип взаимоотношений хищничеством? Видимо, да. Отношение комара со своей жертвой во многом сходны с тем, что мы наблюдаем в случае с травоядными животными и растениями. Ведь отношения типа “хищник-жертва” – это прямые пищевые связи между организмами, в которых одна особь получает выгоды, а другая терпит неудобства.

(Слайд 28) Полезнонейтральная связь (+ 0) комменсализм: нахлебничество. Нередко в природе встречаются такие отношения между видами, когда один из них поставляет другому пищу или убежище, а сам не испытывает от этого ни вреда, ни пользы. Такой тип биотических взаимоотношений носит название комменсализм, или нахлебничество. На Крайнем Севере комменсалом белого медведя служат песцы.

(Слайд 29) Полезнонейтральная связь (+ 0) комменсализм: квартирантство. Пищей рыбам-прилипалам служат остатки трапезы хозяина. При этом акулам такая форма взаимоотношения не имеет ни положительного, ни отрицательного значения. Они прикрепляются к телу акул своими присосками и перемещаются с ними по просторам океана.

(Слайд 30) Взаимовредные связи (– -) Межвидовая конкуренция Конкуренция возникает в тех случаях, когда две или более популяции используют один и тот же ресурс, находящийся в недостатке. Например, грифы и шакалы в африканских саваннах могут конкурировать за пищевые остатки от трапезы крупных хищников. В конкурентной борьбе чаще побеждает не сильнейший, а наиболее приспособленный.

(Слайд 31) Взаимовредные связи (– -) Внутривидовая конкуренция Чем более сходны потребности двух особей в том или ином ресурсе, находящемся в недостатке, тем сильнее конкуренция между ними. Поэтому конкуренция между особями одного вида (внутривидовая) будет выражена сильнее, чем между особями разных видов (межвидовая). В некоторые годы антилопы саванн интенсивно размножаются, достигая огромной плотности. Бесчисленные стада этих животных съедают и вытаптывают практически всю траву. Если антилопам не удаётся найти новые пастбища, большая их часть гибнет от голода.

(Слайд 32) Взаимовредные связи (– -) Межвидовая конкуренция. Всякая конкуренция, в том числе и межвидовая, не выгодна организмам. Именно поэтому она является одной из причин дифференциации, или расхождения видов. В ходе длительной эволюции виды “уходят” от конкуренции друг с другом. Формируются экологические ниши.

(Слайд 33) Взаимовредные связи (– -) Антогонизм– отношения, при которых присутствие одного вида исключает пребывание другого вида.

(Слайд 34) Взаимовредные связи (– -) Агрессия– активно выясняющие отношения между видами.

(Слайд 35) Нейтральновредные связи (0 -) Аменсализм.Еловый лес. Все светолюбивые растения, попадая в тень крупных деревьев, испытывают недостаток света.Это приводит к ухудшению их состояния. Для самого дерева подобное соседство обычно бывает безразличным.

(Слайд 36) Нейтрализм (0 0) В экосистемах всегда есть виды, которые обитают на одной территории, но непосредственно друг с другом не связаны.

5. Работа с терминами: коадаптация, мимикрия, покровительственная и предупреждающая окраска, автотомия, симбиоз, мутуализм, компенсализм…. и др

Литература

1. И.Н.Пономарёва и др. Биология. 10 класс. М. Вентана-Граф. 2008г. (§ 19).
2. Д.К.Беляев. Общая биология. М. Просвещение. 2004 г.
3. И.Н.Пономарёва и др.Основы общей биологии. 9 класс. М. Вентана-Граф. 2006г. (§ 53).
4. В.А.Вронский. Экология. Словарь-справочник. Феникс. 1997 г.
5. Н.М.Чернова. Основы экологии.10-11класс. Дрофа. 2001 г.
6. И.А.Жигарёв. Экология. Электронное наглядное пособие серии “Мир биологии”. М. 2008 г.

Грандиозные изобретения человеческого разума не перестают удивлять, фантазии нет предела. Но то, что много веков создавала природа, превосходит самые креативные идеи и замыслы. Природа создала более чем полтора миллиона видов живых особей, каждая из которых индивидуальна и неповторима в своих формах, физиологии, приспособленности к жизни. Примеры адаптации организмов к постоянно меняющимся условиям проживания на планете - это примеры мудрости создателя и постоянный источник задач для разгадывания биологам.

Адаптация означает приспособленность или привыкание. Это процесс постепенного перерождения физиологических, морфологических или психологических функций существа в условиях изменившейся среды обитания. Изменениям подвергаются как отдельные особи, так и целые популяции.

Яркий пример адаптации непосредственной и косвенной - выживание растительного и животного мира в зоне повышенной радиации вокруг Чернобыльской АЭС. Непосредственная приспособляемость свойственна тем особям, которые сумели выжить, привыкнуть и начать размножаться, некоторые не выдержали испытания и погибли (косвенная адаптация).

Так как условия существования на Земле меняются постоянно, процессы эволюции и приспособленности в живой природе также являются процессом непрерывным.

Свежий пример адаптации - изменение среды обитания колонии зеленых мексиканских попугаев аратингов. С недавних пор они изменили привычное место обитания и поселились в самом жерле вулкана Масая, в среде, постоянно пропитанной серным газом высокой концентрации. Ученые еще не дали объяснение этому феномену.

Виды адаптации

Изменение всей формы существования организма представляет собой функциональную адаптацию. Пример адаптации, когда изменение условий приводит к обоюдному приспосабливанию живых организмов друг к другу, представляет собой коррелятивное приспособление или коадаптацию.

Приспособление может быть пассивным, когда функции или строение субъекта происходят без его участия, или активным, когда он сознательно изменяет свои привычки под стать окружающей среде (примеры адаптации людей к природным условиям или социуму). Бывают случаи, когда субъект приспосабливает окружающую среду под свои потребности - это объективная адаптация.

Биологи разделяют виды адаптации по трем признакам:

• Морфологические.
• Физиологические.
• Поведенческие или психологические.

Примеры адаптации животных или растения в чистом виде редки, большинство случаев привыкания к новым условиям происходит в смешанных видах.

Морфологические адаптации: примеры

Морфологические изменения - это произошедшие в процессе эволюции изменения формы тела, отдельных органов или всего строения живого организма.

Ниже приведены морфологические адаптации, примеры из животного и растительного мира, которые мы рассматриваем как само собой разумеющееся явление:

• Перерождение листьев в колючки у кактусов и других растений засушливых регионов.
• Панцирь черепахи.
• Обтекаемые формы тела жителей водоемов.

Физиологические адаптации: примеры

Приспособление физиологическое - это изменение ряда химических процессов, происходящих внутри организма.

• Выделение цветами сильного запаха для привлечения насекомых способствует запылению.
• Состояние анабиоза, в которое способны входить простейшие организмы, позволяет им сохранять жизнедеятельность через многие годы. Старейшая способная к размножению бактерия имеет возраст 250 лет.
• Накопление подкожного жира, который преобразуется в воду, у верблюдов.

Поведенческие (психологические) адаптации

С психологическим фактором больше связаны примеры адаптации человека. Поведенческие характеристики свойственны флоре и фауне. Так, в процессе эволюции изменение температурного режима заставляет некоторых животных впадать в спячку, птиц - улетать на юг, чтобы возвратиться весной, деревья - сбрасывать листву и замедлять движение соков. Инстинкт выбора наиболее подходящего партнера для продолжения рода движет поведением животных в брачный период. Некоторые северные лягушки и черепахи полностью замерзают на зиму и оттаивают, оживают с наступлением тепла.

Факторы, вызывающие потребность в переменах

Любые процессы адаптации - это ответная реакция на факторы экологии, которые ведут к изменению окружающей среды. Такие факторы подразделяются на биотические, абиотические и антропогенные.

Биотические факторы - это влияние живых организмов друг на друга, когда, к примеру, исчезает один вид, который служит пищей другому.

Абиотические факторы - это изменения в окружающей неживой природе, когда меняется климат, состав почвы, обеспеченность водой, циклы солнечной активности. Физиологические адаптации, примеры влияния абиотических факторов - экваториальные рыбы, которые могут дышать и в воде, и на суше. Они хорошо приспособились к условиям, когда пересыхание рек - частое явление.

Антропогенные факторы - влияние человеческой деятельности, которое изменяет окружающую среду.

Приспособления к среде обитания

• Освещенность . У растений - это отдельные группы, которые отличаются потребностью в солнечном освещении. На открытых пространствах хорошо живут светолюбивые гелиофиты. В противоположность им - сциофиты: растения лесных чащ, хорошо себя чувствуют в затененных местах. Среди животных также есть особи, чья рассчитана на активный образ жизни в ночное время или под землей.
• Температура воздуха. В среднем для всего живого, в том числе и человека, оптимальной температурной средой считается диапазон от 0 до 50 о С. Однако жизнь есть практически во всех климатических регионах Земли.

Противоположные примеры адаптации к аномальным температурам описаны ниже.

Арктические рыбы не замерзают благодаря выработке в крови уникального антифризного белка, который не дает крови заледенеть.

Простейшие микроорганизмы обнаружены в гидротермальных источниках, температура воды в которых превышает градус кипения.

Растения-гидрофиты, то есть те, что живут в воде или около нее, погибают даже при незначительной потере влаги. Ксерофиты, наоборот, приспособлены жить в засушливых регионах, и погибают при большой влажности. Среди животных природа также поработала над адаптацией к водному и безводному окружению.

Адаптация человека

Способности человека к приспособлению поистине грандиозны. Секреты человеческого мышления раскрыты далеко не полностью, и тайны адаптивной способности людей еще долго будут загадочной темой для ученых. Превосходство Гомо сапиенса перед другими живыми существами - в способности сознательно менять свое поведение под требование окружающей среды или, наоборот, окружающий мир под свои потребности.

Гибкость поведения человека проявляется ежедневно. Если дать задание: «приведите примеры адаптации людей», большинство начинает вспоминать исключительные случаи выживания в Это редкие случаи, а в новых для себя обстоятельствах свойственна человеку ежедневно. Мы примеряем на себя новую обстановку в момент рождения на свет, в детском саду, школе, в коллективе, при переезде в другую страну. Именно это состояние принятия новых ощущений организмом называют стрессом. Стресс является психологическим фактором, но тем не менее под его воздействием меняются многие физиологические функции. В случае, когда человек принимает новую среду как положительную для себя, новое состояние становится привычным, а иначе стресс грозит стать затяжным и привести к ряду серьезных заболеваний.

Механизмы приспособления человека

Существуют три типа адаптации человека:

• Физиологическая . Самые простые примеры - акклиматизации и приспособленность к смене часовых поясов или суточного режима работы. В процессе эволюции сформировались различные типы людей, в зависимости от территориального места проживания. Арктический, высокогорный, континентальный, пустынный, экваториальный типы значительно разнятся физиологическими показателями.
• Психологическая адаптация. Это способность человека находить моменты понимания с людьми разных психотипов, в стране с иным уровнем менталитета. Человеку разумному свойственно менять свои устоявшиеся стереотипы под влиянием новой информации, особых случаев, стресса.
• Социальная адаптация. Тип привыкания, который свойственен только человеку.

Все адаптивные типы тесно связаны между собой, как привило, любая смена привычного существования вызывает в человеке потребность в социальной и психологической адаптации. Под их воздействием приходят в действие механизмы физиологических изменений, которые тоже подстраиваются под новые условия.

Такая мобилизация всех реакция организма названа адаптационным синдромом. Новые реакции организма появляются в ответ на резкие изменения обстановки. На первой стадии - тревоги - наблюдается изменение физиологических функций, изменения в работе обмена веществ и систем. Далее подключаются защитные функции и органы (в том числе мозг), начинают включать свои защитные функции и скрытые возможности. Третья стадия адаптации зависит от индивидуальных особенностей: человек или включается в новую жизнь и входит в обычное русло (в медицине в этот период наступает выздоровление), или же организм не принимает стресса, и последствия принимают уже негативную форму.

Феномены человеческого организма

В человеке заложен природой огромный запас прочности, который используется в повседневной жизни только в незначительном объеме. Проявляется он в экстремальных ситуациях и воспринимается как чудо. На самом же деле чудо заложено в нас самих. Пример адаптации: способность людей адаптироваться к нормальной жизни после удаления значительной части внутренних органов.

Природный врожденный иммунитет на протяжении жизни может укрепляться рядом факторов или же, наоборот, ослабевать при неправильном образе жизни. К сожалению, увлечение вредными привычками - это тоже отличие человека от других живых организмов.