Лекция_6_Экологические факторы

1.

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
кафедра водопользования и экологии
ЭКОЛОГИЯ
Лекция 6
Экологические факторы
Макарова Светлана Витальевна
к.б.н., доцент

2.

Часть 1
Классификация
экологических факторов
2

3. Экологические факторы

Среда обитания - все природное окружение живых
организмов, состоящее из множества абиотических и
биотических компонентов, включая привносимые
человеком (антропогенные)
Важные для жизни организма компоненты
окружающей среды называются экологическими
факторами
Условия существования — это совокупность
экологических факторов, обусловливающих рост,
развитие, выживание и воспроизводство организмов
3

4.

Экологические факторы
Абиотические
Биотические
Антагонистические
Антропогенные
Неантагонистические
Классификация экологических факторов
4

5. Абиотические факторы

I.
Абиотические факторы - совокупность важных
для организмов свойств неживой природы:
Химические (состав атмосферы, воды, почвы)
Физические (температура, давление, влажность,
течения)
Климатические — солнечный свет, температура,
влажность
Географические — продолжительность дня и
ночи, рельеф местности
Гидрологические — течение, волнение, состав и
свойства вод
Эдафические — состав, структура и свойства
почв
5

6. Абиотические факторы

1. Солнечная энергия
Основной источник энергии на Земле,
климатообра-зующий фактор
Видимая часть спектра (390 – 760 нм) –
обеспечивает фотосинтез, ориентацию животных
в пространстве, фотопериодизм
Ультрафиолетовое излучение (в диапазоне 200400 нм) – обладает бактерицидными свойствами,
способствуют синтезу витамина D
Инфракрасное излучение – оказывает тепловое
воздействие
6

7. Фотопериодизм у животных

Фотопериодические реакции – «биологические часы»,
используемые для инициации различных программ
жизнедеятельности организмов, обусловленные
сезонной динамикой поступления энергии солнца
Зарегистрирован у растений и животных
У животных эти реакции контролируют:
сроки брачного периода
плодовитость,
осенние и весенние линьки,
переход к зимней спячке,
миграции и др.

8. Абиотические факторы

2. Температура
Для большинства организмов существование
возможно в диапазоне температур от –60 °С до +60
°С
Пойкилотермные организмы – температура тела
зависит от окружающей среды
Гомойотермные – теплокровные (птицы,
млекопитающие)
От температуры зависит скорость протекания
химических реакций
8

9. Абиотические факторы

3. Вода
Основное вещество живых организмов, первая среда
жизни, среда обитания, растворитель питательных
веществ, среда протекания химических реакций,
терморегулятор и т.д.
4. Концентрация кислорода
Кислород обеспечивает процессы аэробного дыхания
Из кислорода формируется озоновый слой Земли
Содержание в атмосферном воздухе постоянно, в
водной среде может являться лимитирующим
фактором
По отношению к кислороду организмы делятся на
аэробов и анаэробов
9

10. Биотические факторы

II. Биотические факторы совокупность воздействий жизнедеятельности одних
организмов на другие
Антагонистические – это такие отношения, при
которых организмы двух видов подавляют друг друга
(– –) или один из них подавляет другой без ущерба
для себя (+–): хищничество, паразитизм
и конкуренция
Неантагонистические взаимоотношения
можно выразить многими комбинациями:
нейтральные (00), взаимовыгодные (++),
односторонние (0+): симбиоз, мутуализм и
комменсализм
10

11. Биотические факторы

1. Антагонистические
взаимоотношения
1.1. Хищничество форма взаимоотношений
организмов разных
трофических уровней, при
которой один вид
организмов — хищник
живет за счет другого —
жертвы, поедая его (+ –)
11

12.

Росянка
(фото: newsinphoto.ru)
Венерина мухоловка
(фото:zoo-flo.com)
12

13.

Непентес
13

14. Биотические факторы

1.2. Паразитизм
(греч. parasitos —
тунеядец) –
межвидовые взаимоотношения, при которых один вид живет за счет
другого (+ –), поселяясь
внутри (эндопаразиты)
или на поверхности тела
организма хозяина
(экзопаразиты)
14

15.

Гнездовой паразитизм кукушки
(фото: birds-altay.ru)
15

16.

Повилика
(фото:ru.wikipedia.org)
Раффлезия (фото: http://udivitelno.com/)
16

17.

Подъельник обыкновенный
17

18. Биотические факторы

1.3. Конкуренция
(лат. сoncurrentia — соперничество) –
форма взаимоотношений, при
которых организмы одного
трофического уровня борются
за дефицитные ресурсы: пищу,
свет, пространство, местаукрытия и другие
условия существования,
подавляя друг друга (--)
Межвидовая и внутривидовая
конкуренция
18

19.

Межвидовая конкуренция
(фото © Mitchell Krog)
19

20.

Внутривидовая конкуренция
(фото: bolshoyvopros.ru)
20

21. Биотические факторы

2. Неантагонистические
взаимоотношения
2.1. Симбиоз (гр. symbiosis —
сожительство) — это
обоюдовыгодные, но не
обязательные взаимоотношения разных видов
организмов (+ +)
21

22.

Муравьи и тля (ru.wikipedia.org)
Амфиприон и актиния (www.animalsglobe.ru)
22

23. Биотические факторы

2.2. Мутуализм
(лат. mutuus — взаимный) —
взаимовыгодные и
обязательные для роста и
выживания отношения
организмов разных видов
(+ +)
23

24.

Опыление орхидеи рода Офрис (фото: www.odditycentral.com)
24

25. Биотические факторы

Лишайник (мутуализм гриба и водоросли)
25

26. Биотические факторы

2.3. Комменсализм
(лат.commensalis — сотрапезник)
–
отношения, при которых
один из партнеров
извлекает выгоду, а другому
они безразличны (+0)
26

27. Биотические факторы

Рыба-прилипала на панцире черепахи (www.animalsglobe.ru)
27

28. Экологическая ниша

Экологическая ниша это совокупность
территориальных и
функциональных
характеристик среды
обитания, соответствующих
требованиям данного вида
28

29. Экологическая ниша

В зависимости от источников питания организмов,
размеров территории, температуры и других физикохимических факторов экологические ниши делят на
специализированные и общие
Специализированные экологические ниши
занимают растения и животные, которые могут
существовать лишь в узком диапазоне экологических
факторов
Общие экологические ниши занимают организмы,
которые легко приспосабливаются к изменениям
условий
29

30. Экологическая ниша

Правило Гаузе (1934): Два вида, обитающие на
одной и той же территории, не могут иметь
совершенно одинаковую экологическую нишу
Конкуренция между родственными видами инфузорий
(опыты Г. Ф. Гаузе)
30

31. Антропогенные факторы

III. Антропогенные факторы –
это совокупность различных воздействий человека на
неживую и живую природу; могут рассматриваться как
антагонистические
В процессе дыхания люди они ежегодно выделяют в
атмосферу 1•1012 кг СО2, а с пищей потребляют
свыше 6•1015 ккал
Производственная деятельность людей приводит к
изменению рельефа, загрязнению среды обитания,
перераспределению пресной воды, исчезновению
природных экосистем и т.д.
Воздействие человека может быть прямым и
косвенным
31

32.

Антропогенные факторы: загрязнение среды, уничтожение
природных экосистем
32

33.

Часть 2
Экологическая пластичность
33

34. Зависимость жизнедеятельности организма от количественного значения фактора

Эффект влияния факторов зависит не только от
характера их действия (качества), но и от
количественного значения, воспринимаемого
организмами
Зависимость жизнедеятельности организма от
количественного значения экологического фактора
в общем виде выглядит следующим образом:
34

35. Зависимость жизнедеятельности от количественного значения экологического фактора

35

36. Экологическая пластичность

Зависимость вылета насекомых от влажности почвы
36

37. Экологическая пластичность

Способность организмов существовать в определенном
количественном диапазоне экологического фактора
называется экологической пластичностью
Стенобионтные организмы (греч. stenos — узкий,
тесный), или узкоприспособленные виды способны
существовать лишь при небольших отклонениях
фактора от оптимального значения, имеют
ограниченный ареал
Эврибионтные организмы (греч. eurys — широкий) широкоприспособленные, выдерживающие большую
амплитуду колебаний экологического фактора,
широко распространены
37

38. Экологическая пластичность

Экологическая пластичность некоторых рыб
Карась и камбала – стеногалинные, колюшка – эвригалинный вид
38

39.

Часть 3
Лимитирующие
экологические факторы
39

40. Лимитирующие факторы

При отклонении экологического фактора от
оптимальных значений, жизнедеятельность
организмов переходит в зону угнетения
Лимитирующими являются те факторы, которые
ограничивают (лимитируют) жизнедеятельность
организмов
Лимитирующие факторы – значения которых
стремятся к экологическому минимуму или
максимуму
Представление о лимитирующих факторах базируется
на двух законах экологии: законе минимума и законе
толерантности
40

41. Лимитирующие факторы

Лимитирующие
факторы
Лимитирующие
факторы
Пределы толерантности
41

42. Лимитирующие факторы

Закон минимума Ю.Либиха (1840):
рост и развитие организмов зависят, в первую
очередь, от тех факторов природной среды, значение
которых приближается к экологическому минимуму
Закон минимума имеет два ограничения:
закон строго применим лишь в условиях
стационарного состояния системы
при взаимодействии нескольких факторов. Иногда
организм способен заменить дефицитный элемент
другим, химически близким (например, кальций
может замещаться стронцием)
42

43. Лимитирующие факторы

Закон толерантности В. Шелфорда (1913):
рост и развитие организмов зависят, в первую
очередь, от тех факторов среды, значения которых
приближаются к экологическому минимуму или
экологическому максимуму
Диапазон экологического фактора между минимумом
и максимумом называются пределом толерантности
Предел толерантности описывает амплитуду
колебаний факторов, которая обеспечивает
существование популяции
43

44. Лимитирующие факторы

Пределы толерантности популяции
44

45. Лимитирующие факторы

Было установлено следующее:
организмы с широким диапазоном толерантности
ко многим факторам широко распространены в
природе и часто бывают космополитами
организмы могут иметь широкий диапазон
толерантности в отношении одного фактора и узкий
диапазон относительно другого
если условия по одному из экологических факторов
становятся неоптимальными, то может измениться и
предел толерантности по другим факторам
45

46. Лимитирующие факторы

наблюдаемые в природе реальные пределы
толерантности меньше потенциальных возможностей
организма адаптироваться к данному фактору
пределы толерантности у размножающихся особей
и потомства меньше, чем у взрослых особей
экстремальные (стрессовые) значения одного из
факторов ведут к снижению предела толерантности по
другим факторам
46

47.

Часть 4
Взаимодействие и
компенсация
экологических факторов
47

48. Взаимодействие экологических факторов

В природе экологические факторы действуют не
независимо друг от друга — они взаимодействуют
Совместное влияние факторов может усиливать или
ослаблять действие одного из них
Например:
Взаимодействие температуры и влажности
формируют типы климата
Температура + влажность + ветер =
= «температура теплоощущения»
48

49. Взаимодействие экологических факторов

Негативное влияние химических загрязнений на
живые организмы зависит не только от их природы,
концентраций, времени воздействия, но и от
результата совместного воздействия:
аддитивность ( ∑ = А+В ) – суммирование
эффекта
антагонизм ( ∑ < A+B ) – ослабление эффекта
при совместном воздействии
синергизм ( ∑ > А+В ) – усиление эффекта при
совместном воздействии
49

50. Компенсация экологических факторов

Организмы могут адаптироваться к условиям
существования и компенсируют отрицательное
воздействие экологических факторов
1. Морфологические адаптации - изменение
формы и пропорций тела, или отдельных его частей.
Правило Аллена (1877) – выступающие части тела
теплокровных животных уменьшаются при
продвижении с юга на север.
Явление вытекает из принципа уменьшения
теплоотдачи при сокращении соотношения площади
поверхности и объема тела
50

51. Компенсация экологических факторов

Иллюстрация правила Аллена:
1-фенек, 2-европейская лисица, 3- песец
51

52.

52

53.

Морфологические адаптации организмов
53

54. Компенсация экологических факторов

2. Поведенческие адаптации (адаптивное
поведение)- направлены на создание благоприятных
условий
Возможны у животных с хорошо развитой моторной
активностью: перемена позы, активный поиск
благоприятных мест обитания, рытье нор, сооружение
гнезд и др.
3. Физиологические адаптации – изменение
функций в зависимости от условий
Связь физиологических ритмов с суточной, сезонной и
другой динамикой факторов: фотопериодизм, зимняя
спячка и др.
54

55.

Поведенческие адаптации пингвинов
http://www.vokrugsveta.ru/article/325987/
55

56.

Физиологическая адаптация – спячка (суслик)
https://age-of-mammals.ucoz.ru/index/spjachka/0-741
56

57. Изменение физиологических характеристик организма в спячке

Вид
Частота дыхания
мин.
Сердцебиение
в мин.
Температура тела, С
Бодр.
Спячка
Бодр.
Спячка
Бодр.
Спячка
Еж
40-50
6-8
-
-
34
2
Суслик
100
1-15
100-350
5-19
35-39
1-13
Сурок
20-25
3-5
100
10
36-38
5-8
57

58. Компенсация экологических факторов

Антропогенное воздействие часто становится
лимитирующим фактором по отношению к природным
организмам (антропогенный стресс)
Экосистемы в определенных пределах способны
компенсировать воздействие (например, процессы
самоочищения в водоемах)
Однако, компенсационные механизмы не
беспредельны
Адаптация организмов является результатом
длительного эволюционного развития
Человек изменяет среду обитания организмов быстрее,
чем они могут адаптироваться к новым условиям, что
ведет к деградации экосистем
58

59.

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
кафедра водопользования и экологии
Автор
Макарова Светлана Витальевна
[email protected]