Класифікація екологічних факторів

Фактори, що впливають на функціонування екологічних систем, називають екологічними. Всі вони можуть бути об’єднані в три групи: абіотичні, тобто фактори неживої природи; біотичні − фактори взаємодії живого з живим; антропогенні − пов’язані з господарською діяльністю людини.

Екологічні чинники за ставленням до них організмів поділяють на:

• життєво необхідні для організмів (вода, температура);

• не необхідні, але впливові (вітер, радіаційний фон);

• нейтральні − байдужі для організмів (інертні гази).

Абіотичні фактори. Абіотичні чинники навколишнього середовища − це фізичні та хімічні чинники (світло, температура, вологість, вітер, вогонь, солоність вод і ґрунтів, рН середовища, наявність біофільних елементів (є гол. компонентами організмів (С, Н, О, N, Р, S, Cl, J, В, Ca, Mg, К, Na, V, Mn, Fe, Cu)) тощо). Всі вони по-різному впливають як один на одного, так і на біотичний компонент екосистеми.

Для кожного виду організму існує:

• зона оптимуму (організм існує в найсприятливіших для розвитку умовах);

• зона песимуму (стресова зона);

• діапазон стійкості (толерантності), за межами якого організм гине (стосовно кожного чинника середовища).

Температура. Живі організми можуть існувати тільки в певних температурних умовах. При температурі близько 100°С руйнуються білки організму, а при низькій температурі уповільнюється, а потім і припиняється обмін речовин. Залежно від температурного режиму виділяють чотири основні кліматичні зони: тропічний пояс (температура не нижче +15...20°С), субтропічний пояс (найнижча температура +4 °С), помірний пояс (коливання температури від -20 до +30°С) та холодний пояс. Важливим для організмів є сезонний розподіл температур. Тут виникає цілий ряд пристосувань організмів: зимова сплячка, сезонні міграції тощо. Наприклад, риби обживають водойми з різним температурним режимом: у гарячих джерелах Каліфорнії живе рибка луканія; риба далія мешкає в промерзлих водоймах Чукотки і Аляски; карась, вмерзаючи в лід, залишається живим.

За здатністю витримувати коливання температур всі організми поділяють на евритермних (грец. еvrуs − широкий), що можуть жити в широкому інтервалі температур (щука, карась, короп) і стенотермних (грец. stenos − вузький), пристосованих до життя у вузькому температурному інтервалі, − наприклад, це риби тропічних і полярних зон та риби значних глибин, де температура мало змінюється.

Залежно від потреб у теплі організми поділяють на:

• термофільні (теплолюбні) − пальма, фікус, цитрусові;

• кріофільні (холодостійкі) − рослини тундри та альпійських зон;

• мезотермні − рослини помірного клімату.

Тварини за ставленням до тепла поділяють на типи:

• гомойотермні (ендотерми, або теплокровні) − регулюють і підтримують сталу температуру тіла (ссавці, птахи);

• пойкілотермні (ектотерми, або холоднокровні) − змінюють температуру відповідно до температури навколишнього середовища (земноводні, плазуни).

Вологість. Вміст води в живих клітинах у середньому становить 80…92%. Джерелом води є опади та ґрунтові води. Тут лімітуючим фактором є кількість опадів. Вона визначає навіть тип екосистем. При опадах менш ніж 250 мм на рік формуються пустельні екосистеми; 250...750 − степові, лісостепові та савани; 750...1250 − субтропічні ліси, а більш як 1250 − вологі тропічні ліси.

По відношенню до вологи рослини поділяють на такі групи:

• гідрофіти − рослини, повністю занурені у воду (водорості, квіткові рослини тощо);

• гігрофіти − напівзанурені (рогіз, комиш, осока, очерет тощо);

• мезофіти − суходільні рослини з достатнім зволоженням;

• ксерофіти − що мешкають на сухих територіях.

Тварини також мають певні пристосування для добування та утримування води. У ссавців і водних тварин відсутній дефіцит води, тому основний продукт азотистого обміну виводиться з організму у вигляді водного розчину сечовини. Більшість наземних тварин економлять воду, виводячи азот у вигляді нерозчинної у воді сечової кислоти.

Наприклад, відкладання яєць у комах відбувається лише за певної вологості повітря. Комарі не кусаються, якщо відносна вологість повітря нижча за 40%. Верблюд і одежна міль отримують воду метаболічним шляхом, окислюючи жири свого тіла.

Світло відіграє вирішальну роль у життєдіяльності рослин, оскільки рослини синтезують органічні речовини з неорганічних, використовуючи світлову енергію сонця. Одним із видів конкуренції в рослин є конкуренція за світло. У тварин зміна тривалості дня викликає зміну поведінки. Так, деякі птахи готуються до перельотів, інші починають линяти, розмножуватися тощо. Середня ефективність використання сонячної енергії в рослин 1%, максимальна продуктивність фотосинтезу за сприятливих умов 3...10%.

За потребою у світлі рослини поділяють на:

• світлолюбні (геліофіти) − рослини, які ростуть на освітлених місцях: трави степів і лісів, лишайники на голих скелях, водяні рослини з плаваючим на поверхні листям;

• тіневитривалі (факультативні геліофіти) − мають широку екологічну амплітуду щодо освітлення;

• тінелюбні (сціофіти) − полюбляють незначну освітленість і ростуть у нижніх ярусах (зелені мохи, плауни).

По-різному реагують на світло і тварини: кроти живуть у землі і позбавлені сонячного світла; сови і кажани ведуть нічний спосіб життя.

Тварини використовують світло для орієнтації. До фотофілів належить півень, до фотофобів − кажани. Деякі тварини сприймають інфрачервоне випромінювання і можуть полювати в темряві.

Інтенсивність освітлення впливає на активність тварин, що ведуть:

• денний спосіб життя (метелики, ящірки);

• присмерковий (комарі, хрущі);

• нічний (сова, гримуча змія).

Білан капустяний розвивається лише в умовах довгого дня, сарана є представником тварин короткого дня.

Територія є важливим фактором у житті і рослин, і тварин. Всім відомо, як ретельно оберігають свою територію тварини, ставлячи відповідні мітки. Це й зрозуміло, бо всяке життя починається з відмірювання життєвого простору, на якому організми мешкають та виводять потомство.

Біотичні фактори. Проживаючи в угрупованнях, організми вступають у певні стосунки. Так, серед рослин можна виділити три головних типи взаємодій: мутуалізм (відомий також як симбіоз), конкуренція та відносини з травоїдними тваринами.

Мутуалізм (від лат. тиtииs − взаємний) − це біологічна взаємодія двох видів партнерів, що сприяє їх росту та виживанню. У природі такі види не можуть жити один без одного.

Прикладом мутуалізму є відносини між вищими рослинами та грибами. Грибниця густо оплітає коріння, утворюючи складну структуру, яка називається мікоризою (від грец. mукеs − гриб + rhiza − корінь). Вважають, що такі структури забезпечили цим рослинам завоювання суші, тому що нитки грибниці утворюють додатковий потужний всмоктувальний апарат. Гриб, у свою чергу, отримує від рослини необхідні йому для живлення органічні речовини. Ще один приклад мутуалізму цікавий тим, що багато дерев у лісі часто зростаються своїми коренями. Це дозволяє передавати поживні речовини один одному найскладнішими і несподіваними шляхами. У результаті таких взаємовідносин життя одного виду залежить від іншого. Старі пеньки, наприклад, можуть необмежено довго жити, не маючи фотосинтезуючих органів, тому що вони пов’язані кореневою системою з іншими деревами, від яких отримують органічні речовини.

У рослинних угрупованнях постійно відбувається “боротьба за світло”, тому, що єдиним джерелом енергії для них є сонячне світло. Це явище дістало назву конкуренції (від лат. с оnсиrrеrе − бігти разом). Конкуренція за світло є найсильнішою порівняно з конкуренцією за воду та мінеральні речовини. В конкурентній боротьбі за світло в рослин в угрупованнях виробилися різноманітні пристосування. Це відмінності у висоті, розміщенні листків, формі крони. Особливо добре видно такі пристосування в угрупованні мішаного лісу, де рослини розміщуються ярусами. В першому (верхньому) ярусі царюють крони високих дерев:дубів, берез, лип. У другому ярусі ростуть менш високі дерева:горобина, черемха, яблуні. В третьому − кущі та напівкущі, у четвертому − трави. П’ятий ярус представлений мохами. Кожний нижче розташований ярус отримує все менше і менше світла, тому в нижньому ярусі ростуть найбільш: тіньовитривалі рослини.

Ще одна біологічна особливість життя рослин в угрупованнях. Це як правило, з двох видів, які певний час живуть у споріднених умовах, один обов’язково гине. Ця закономірність була доведена в експерименті і дістала назву принцип конкурентного виключення. Якщо дві чи більше рослин використовують однакові поживні речовини, кількість яких обмежена, то ці рослини будуть меншого розміру і чисельність їх буде меншою.

Для рослин дуже важлива також боротьба за територію. У зв’язку з цим у них сформувався ряд пристосувань. Особливо ефективним при захопленні території є вегетативне розмноження.

Наприклад, кульбаба має потужну кореневу систему, міцно вкорінюється в ґрунті і має високу стійкість до витоптування. Спориш утворює суцільний трав’яний покрив, крізь який не вдається пробитися практично жодному паростку іншого виду. Подібним чином захоплює територію і барвінок. В інших випадках швидке розмноження забезпечується високою насіннєвою продуктивністю без запліднення (апоміксис), як у тієї ж кульбаби або нечуйвітра.

Нерідко конкуруючі організми виробляють хімічні речовини, які пригнічують ріст і розвиток або особин свого ж виду, або інших видів. Наприклад, шавлії виділяють токсичні леткі речовини, що мають саме таку дію.

Особливі взаємовідносини виникають між рослинами і травоїдними тваринами. Загальновідомі приклади використання рослинами біологічних пристосувань, що захищають їх від поїдання тваринами. Це колючки, шипи, шипики, жалкі волоски та інше. Але мало відома і тим цікава справжня «хімічна війна» між рослинами і тваринами, що ними живляться. Протягом довгого еволюційного шляху рослини набули цілий ряд захисних хімічних речовин. Наприклад, горох виділяє пізантин, що захищає його від грибів-паразитів. Інші речовини, наприклад хромени, відлякують комах. Піретрини, що містяться в рослинах роду хризантем, згубно діють на багатьох шкідників. Восковий наліт на пагонах та листках багатьох рослин робить їх важкодоступними для комах і грибів.

У випадку ураження грибами або бактеріями багато рослин виділяють жироподібні антибіотики, що називаються фітоалексинами. Інші рослини замість фітоалексинів виділяють таніни та леткі речовини. Так, після поїдання листків дуба гусінню непарного шовкопряда нові листки, що відростають, містять велику кількість танінів. Такі листки стають малоїстівними, і личинки шовкопряда гинуть. Подібний захист мають також інші рослини. Коли зайці об’їдають кору берези, то нові пагони містять значно більше смол та отруйних речовин, ніж попередні. У верби та вільхи було виявлено, що при нападі гусені ці дерева утворюють певні леткі сполуки. Вони поширюються, напевно через повітря, від дерева, до дерева, і неушкоджені рослини реагують таким самим чином, як і ушкоджені. Але цю речовину, попри всі зусилля вчених, ще не вдалося отримати.

На відміну від рослин тварини значно менше залежать від наявності світла. Якщо автотрофні організми конкурують здебільшого саме за світло, то тварини весь час проводять в пошуку їжі. Їжа − це те основне, що забезпечує організм поживними речовинами. На довгому шляху еволюції виникало і вдосконалювалося безліч варіантів добування харчів. Тварини вимушені були вступати в певні взаємовідносини між собою. Такі взаємовідносини можна поділити на групи.

Взаємовідносини хижак-жертва є найбільш показовими і відомі. Вислів “хижак” можна застосувати в різних значеннях. Звичайно хижаками називають тварин, що живляться іншими тваринами, близькими за систематичним положенням. Наприклад, такими, що належать до одного з ними класу або ряду (вовк і заєць, тріска та оселедці тощо). Ссавців, що живляться молюсками, комахами або червами, звичайно не відносять до хижаків. Іноді, як відомо з біології рослин, деякі комахоїдні рослини теж називаються хижаками.

При вивченні біології тварин можна спостерігати цікаві пристосування для ловіння здобичі в хижаків та пристосування в жертв − щоб уникнути пазурів хижака.

Досить різноманітне за формами у тварин, як і в рослинах явище симбіозу − взаємовигідного співіснування (мутуалізму), співіснування, вигідного для одного з партнерів, або нейтрального співіснування.

Можна навести багато прикладів таких форм взаємовідносин. Рак-самітник і актинія, де рак використовує щупальця актинії для захисту, а актинія живиться залишками їжі рака. Це типовий приклад мутуалізму. Особливо поширені форми симбіозу між деякими морськими тваринами та одноклітинними водоростями. Наприклад, найбільший молюск тридакна, що досягає розміру 1,5 м і ваги 200…300 кг, надає притулок великій кількості одноклітинних водоростей, без яких не може існувати. У цьому випадку тварини постачають водоростям вуглекислий газ та азотисті сполуки (продукти метаболізму), а отримують від рослин кисень і частково органічні речовини. Часто можна спостерігати зграйки рибок, що ховаються поміж щупалець медуз, − це є приклад одностороннього симбіозу.

Надзвичайно різноманітний також паразитизм, коли організми ви користовують інших тварин як середовище існування та джерело їжі. Особливо він поширений серед одноклітинних тварин, а також серед безхребетних. При паразитизмі між тваринами встановлюються взаємовідносини паразит − хазяїн.

Коменсалізм, або нахлібництво, − харчування залишками їжі інших тварин − також поширений серед тварин. Наприклад, у мурашниках живуть кілька видів жуків, що живляться за рахунок запасів працелюбних мурашок. Також коменсалами можна вважати рибок-лоцманів, рибок-прилипал, що постійно супроводжують акул і харчуються залишками їхньої їжі.

Вільна конкуренція − взаємовідносини, що виникають між організмами одного або різних видів в однакових умовах середовища.Наприклад, гризуни, саранові, копитні, що споживають трави. Такі ж відносини складаються і серед хижаків, наприклад, між хижими птахами та лисицями, які живляться гризунами.

У сучасній екології, як зазначено вище, до екологічних факторів середовища відносять не лише абіотичні та біотичні фактори, а й антропогенні. Ці фактори обумовлені господарською діяльністю людини, і їх вплив на функціонування екосистем має здебільшого негативний характер.

Антропогенні фактори − сукупність різних видів впливу людини на природне середовище, рослинний і тваринний світ та на саму себе:

• вирубування лісів;

• розорювання цілинних земель;

• полювання на окремі види тварин і птахів;

• забруднення водойм і загибель риби;

• зміна стану довкілля і зростання захворюваності людей.

Питання для самоконтролю

1. Що таке біосфера? Які вчені розробили концепцію біосфери?

2. Які частини геосфери входять до складу біосфери? Чим біосфера відрізняється від інших оболонок Землі?

3. Які типи речовин біосфери виділив В.І.Вернадський?

4. Що розумів В.І.Вернадський під живою речовиною та які біохімічні

принципи лежать в основі біогенної міграції?

5. Назвіть функції, які виконує жива речовина в атмосфері, гідросфері, літосфері.

6. Охарактеризуйте основні рівні організації живої матерії.

7. Назвіть основні абіотичні і біотичні фактори навколишнього середовища і дайте їм характеристику.

8. Що таке популяція?

9. Що таке біоценоз?

10. Які існують взаємовідносини між живими організмами в біоценозах?

11. Які зв’язки називають харчовими (трофічними)? Дайте характеристику організмам, що складають трофічні ланцюги.

12. Поясніть термін “екосистема”. Які властивості мають екосистеми?

13. Яке значення мають у природі адаптивні реакції живих організмів?

14. Як класифікують фактори, що впливають на функціонування екологічних систем?

15. Назвіть абіотичні фактори навколишнього середовища та дайте характеристику їх впливу на живі організми.

16. Зазначте, які типи взаємодії між живими організмами ви знаєте. Наведіть приклади.

До яких факторів відносять сукупність різних видів впливу людини на природне середовище? Перерахуйте їх

Поиск по сайту: