Закономерности действия факторов среды

1. Общие закономерности действия факторов среды.

2. Общие закономерности действия факторов среды на организмы

Общее количество экологических факторов,
воздействующих на организм или на биоценоз,
огромно, некоторые из них хорошо известны и
понятны, например температура воды и воздуха
действие других, например изменения силы
гравитации - только недавно стало изучаться.
Несмотря на большое разнообразие
экологических факторов, в характере их
воздействия на организмы и в ответных
реакциях живых существ можно выделить ряд
закономерностей.

3. Закон оптимума (толерантности)

Согласно
этому
закону,
впервые
сформулированному
В.
Шелфордом,
для
биоценоза, организма или определенной стадии его
развития имеется диапазон наиболее благоприятного
(оптимального) значения фактора. За пределами
зоны
оптимума лежат зоны
угнетения, переходящие
в критические точки,
за которыми
существование
невозможно.

4.

К зоне оптимума обычно приурочена максимальная
плотность популяции. Зоны оптимума для различных
организмов неодинаковы. Для одних они имеют
значительный диапазон. Такие организмы относятся к
группе эврибионтов (греч. эури – широкий; биос –
жизнь).
Организмы с узким диапазоном адаптации к факторам
называются стенобионтами (греч. стенос - узкий).

5.

Виды, способные существовать в широком диапазоне
температур, называются эвритермными, а те, которые
способны жить только в узком интервале
температурных значений, - стенотермными.
Возможность обитать в условиях с различной
соленостью воды называется эвригалинностью, на
различных глубинах - эврибатностью, в местах с
различной влажностью почвы - эвригигричностью и т.д.
Важно подчеркнуть, что зоны оптимума по отношению к
различным факторам различаются, и поэтому
организмы полностью проявляют свои потенциальные
возможности в том случае, если весь спектр факторов
имеет для них оптимальные значения.

6. Неоднозначность действия факторов среды на разные функции организма

Каждый фактор среды неодинаково влияет на разные
функции организма. Оптимум для одних процессов может
являться угнетением для других. Например, температура
воздуха от + 40 до + 45 °С у холоднокровных животных
сильно увеличивает скорость обменных процессов в
организме, но при этом тормозит двигательную активность,
что в конечном итоге приводит к тепловому оцепенению.
Для многих рыб температура воды, оптимальная для
созревания половых продуктов, оказывается
неблагоприятной для икрометания.

7. Неоднозначность действия факторов среды на разные функции организма

Жизненный цикл, в котором в определенные периоды
времени организм осуществляет преимущественно те
или иные функции (питание, рост, размножение,
расселение и др.), всегда согласован с сезонными
изменениями совокупности факторов среды. При этом
подвижные организмы могут менять места своего
обитания для успешной реализации всех потребностей
своей жизни.

8. Разнообразие индивидуальных реакций на факторы среды

Способность к выносливости, критические точки, зоны
оптимума и нормальной жизнедеятельности достаточно
часто меняются на протяжении жизненного цикла особей.
Эта изменчивость определяется как наследственными
качествами, так и возрастными, половыми и
физиологическими различиями. Например, взрослые особи
пресноводных карповых и окунеобразных видов рыб, такие
как карп, судак европейский обыкновенный и др. вполне
способны обитать в воде заливов внутренних морей с
соленостью до 5-7 г/л, но их нерестилища располагаются
только в сильно опресненных районах, около устьев рек,
потому что икра этих рыб может нормально развиваться
при солености воды не более 2 г/л.

9. Разнообразие индивидуальных реакций на факторы среды

Личинки крабов не могут жить в пресной воде, но взрослые
особи встречаются в устьевой зоне рек, где обилие
выносимого речным потоком органического материала
создает хорошую кормовую базу. У бабочки мельничной
огневки - одного из опасных вредителей муки и зерновых
продуктов - критическая для жизни минимальная
температура для гусениц -7 °С, для взрослых форм -22 °С, а
для яиц -27 °С. Понижение температуры воздуха до -10 °С
смертельно для гусениц, но не опасно для взрослых форм и
яиц данного вида. Таким образом, экологическая
толерантность, свойственная для вида в целом, оказывается
более широкой, чем толерантность каждой отдельной особи
на данном этапе ее развития.

10. Относительная независимость Приспособления организмов к разным факторам среды

Степень выносливости организма к какому-то отдельному
фактору не означает наличие аналогичной толерантности по
отношению к другому фактору. Виды, способные
существовать в широком диапазоне температурных
условий, могут оказаться не в состоянии выдерживать
значительные колебания солености воды или влажности
почвенной среды. Иными словами, эвритермные виды могут
быть стеногалинными или стеногигрическими. Набор
экологических толерантностей (чувствительностей) к
различным факторам среды называется экологическим
спектром вида.

11. Взаимодействие экологических факторов

Зона оптимума и пределы выносливости по отношению к
какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости
от того, с какой силой и в каком сочетании воздействуют
одновременно другие факторы. Одни факторы могут
усиливать или смягчать силу действия других факторов.
Например, избыток тепла может в какой-то мере смягчаться
пониженной влажностью воздуха. Увядание растения можно
приостановить как увеличением количества влаги в почве,
так и снижением температуры воздуха, уменьшая тем самым
испарение.

12.

Совместное действие нескольких факторов, при котором
эффект их воздействия взаимно усиливается, называется
синергизмом. Синергизм четко проявляется в комбинациях
тяжелых металлов (меди и цинка, меди и кадмия, никеля и
цинка, кадмия и ртути, никеля и хрома), а также аммиака и
медй, синтетических поверхностно активных веществ. При
совокупном воздействии пар данных веществ их
токсический эффект значительно возрастает. Вследствие
этого см:еси даже небольших концентраций этих веществ
могут оказаться смертельными для многих организмов.
Примером синергизма может являться также повышенная
угроза замерзания при морозе с сильным ветром, чем в
безветренную погоду.

13.

В противоположность синергизму можно выделить
определенные факторы, воздействие которых снижает
мощность результирующего эффекта воздействия.
Токсичность солей цинка и свинца снижается в
присутствии соединений кальция, а синильной кислоты - в
присутствии окиси и закиси железа. Такое явление носит
название антогонизм. При этом зная, какое именно
вещество оказывает антагонистическое воздействие на
данный загрязнитель, можно добиться значительного
снижения его негативного воздействия.

14. Правило лимитирующих факторов среды и закон минимума

Сущность правила лимитирующих факторов среды
заключается в том, что фактор, находящийся в недостатке
или избытке, отрицательно влияет на организмы и, кроме
того, ограничивает возможность проявления силы
действия других факторов, в том числе и находящихся в
оптимуме.
Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы
распространения видов (популяций), их ареалы. От них
зависит продуктивность организмов и сообществ.

15.

Правило лимитирующих факторов среды позволило прийти к
обоснованию так называемого «закона минимума».
Предполагается, что впервые закон минимума
сформулировал немецкий агроном Ю. Либих в 1840 г.
Согласно данному закону, результат воздействия
совокупности экологических факторов на урожайность
сельскохозяйственных культур зависит прежде всего не от
тех элементов среды, которые присутствуют обычно в
достаточном количестве, а от тех, для которых свойственны
минимальные концентрации.
Выносливость организма определяется самым слабым
звеном в цепи его экологических потребностей. То есть
жизненные возможности организма лимитируются
экологическими факторами, количество и качество которых
близко к необходимому для данного организма минимуму.
Дальнейшее снижение этих факторов ведет к гибели
организма.

16. Адаптационные возможности организмов

Приспособления организмов к факторам среды, в которой
они обитают, носят название адаптаций. Под адаптациями
понимаются любые изменения в структуре и функциях
организмов, повышающие их шансы на выживание.
Способность к адаптациям может считаться одним из
основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает
возможность организмам выживать и устойчиво
размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях:
от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до
строения и функционирования сообществ и целых
экологических систем.

17. Основными типами адаптаций на уровне организма являются :

биохимические - они проявляются во внутриклеточных процессах,
могут касаться изменения работы ферментов или их общего
количества;
физиологические - например, усиление частоты дыхания и сердечного
ритма при интенсивном движении, усиление потоотделения при
повышении температуры у ряда видов;
морфоанатомические - особенности строения и формы тела,
связанные с образом и средой жизни;
поведенческие - например, строительство некоторыми видами гнезд и
нор;
онтогенетические - ускорение или замедление индивидуального
развития, способствующие выживанию при изменении условий.

18.

Организмы легче всего адаптируются к тем
экологическим факторам, которые четко, устойчиво
изменяются.