Экологические факторы среды и их классификация. Комплексное влияние экологических факторов на здоровье людей и животных. Реакция организма на изменение уровня экологических факторов.
1.Экологические факторы и их классификация.
2. Закон минимума Либиха
3. Изменчивость
4. Адаптация
Экологические факторы и их классификация.
Экологический фактор -любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития.
Классификация экологических факторов
Экологические факторы многообразны, их принято делить на две группы:
-факторы костной (неживой) природы абиотические или абиогенные
(гравитация, содержание различных газов в том числе диоксида углерода, температура, солнечный свет, тепловая энергия солнца, радиация, влажность, интенсивность шума, огонь и тд.)
-факторы живой природы биотические или биогенные - к ним относят совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Например; микроорганизмов, вирусов, паразитов, и их токсинов.
|
|
По происхождению и те и другие бывают, как природными так и антропогенными т.е. прямо или косвенно связанные с деятельностью человека, который не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создает новые, синтезируя ядохимикаты, удобрения, стройматериалы, лекарства и тд.
Зоогенные биотические факторы представляют собой влияние животных (поедание, вытаптывание и другие механические воздействия, опыление, распространение семян и влияние на среду). В частности, эти факторы используют в биологической защите растений открытого грунта. Например, известный яйцепаразит трихограмма находит применение в борьбе с капустной, хлопковой, озимой и другими видами вредителей - совок, а также с кукурузным мотыльком, гороховой плодожоркой. Используют и других энтомофагов (хабробракон против гусениц хлопковой совки; интродуцированные хищные насекомые - подизус и периллюс против яйцекладок и личинок колорадского жука на раннем картофеле и баклажанах).
Микробогенные и линсогенные биотические факторы обусловлены влиянием микроорганизмов и грибов (паразитизм, изменение среды). Микроорганизмы (бактерии и грибы) воздействуют на ризосферу и на патогенные организмы.
Одно высшее растение может быть промежуточным хозяином патогенного микроорганизма, вызывающего заболевание другого растения. Например, некоторые виды молочаев являются промежуточными хозяевами ржавчины гороха, поэтому наличие в посевах гороха молочая опасно.
А н т р о п о г е н н ы е факторы (от гр. - человек и genos - рождение) отражают влияние деятельности человека на окружающую среду. С воздействием антропогенных факторов связано уничтожение продуктов эволюции -многих видов животных и растений, их сложнейших систем совместного существования - биоценозов. Разрушение конкретных экосистем чаще всего обусловлено непосредственным влиянием на них (пожары, резкое изменение почвенного покрова и водного режима); загрязнением различными техногенными веществами; изменениями, связанными с постоянным изъятиeм фитомассы и зоомассы (особенно в агроэкосистемах) без компенсации потерь; антроподинамическими сменами; коренными превращениями экосистемы в культурные экосистемы.
|
|
Закон минимума Либиха
Любому живому организму необходимы не вообще температура, влажность, минеральные и органические вещества или какие-нибудь дpугиe факторы, а их определенный режим. Реакция организма зависит от количетва (дозы) фактора. Кроме того, живой организм в природных условиях подвергается воздействию многих экологических факторов (как абиотических, так и биотических) одноврeменнo. Растения нуждаются в значительных количествах влаги и питательных веществ (азот, фосфор, калий) и одновременно в относительно «ничтожных» количествах таких элементов, как бор и молибден.
Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к· составу пищи: каждому растению необходимы определенные минеральные элементы. Любой вид животного по-своему требователен к качеству пищи. Для того чтобы нормально существовать, развиваться, организм должен иметь весь набор необходимых факторов в оптимальных режимах и достаточных количествах.
Тот факт, что ограничение дозы (или отсутствие) любого из необходимых растению веществ, относящихся как к макро·, так и к микроэлементам, ведет к одинаковому результату замедлению роста, обнаружен и изучен одним из основоположников агрохимии немецким химиком Юстасом фон Либихом. Сформулированное им в 1840 г. правило называют законом минимума Либиха:
величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего.
При этом Ю. Либих рисовал бочку с дырками, показывая, что нижняя дырка в бочке определяет уровень жидкости в ней.
Закон минимума справедлив как для растений, так и для животных, включая человека, которому в определенных ситуациях приходится употреблять минеральную воду или витамины для компенсации недостатка каких-либо элементов в организме.
Впоследствии в закон Либиха были внесены уточнения.
Важной поправкой и дополнением служит закон неоднозначного (селективного) действия фактора на различные функции организма:
любой экологический фактор неодинаково влияет на функции организма, оптимум для одних процессов, например дыхания, не есть оптимум для других, например пищеварения, и наоборот.
Э. Рюбелем в 1930 г. был установлен закон (эффект) компенсации (взаимозаменяемости) факторов:
отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов может быть компенсировано другим близким (аналогичным) фактором.
Например, недостаток света может быть компенсирован для растения обилием диоксида углерода, а при построении раковин моллюсками недостающий кальций может заменяться на стронций.
Однако подобные возможности чрезвычайно ограничены.
В 1949 г. В. Р. Вильяме сформулировал закон незаменимoсти фундаментальных факторов:
полное отсутствие в среде фундаментальных экологических факторов (света, воды, биогенов и т. д.) не может быть заменено другими факторами.
к этой группе уточнений закона Либиха относится несколько отличное от других правило фазовых реакций (польза – вред)
|
|
Малые концентрации токсиканта действуют на организм в направлении усиления его функций (их стимулирования), тогда как более высокие концентрации угнетают или даже приводят к смерти.
Закон лимитирующих факторов Шелфорда
Фактор среды ощущается организмом не только при его недостатке. Проблемы возникают также и при избытке любого из экологических факторов. Из опыта известно, что при недостатке воды в почве ассимиляция растением элементов минерального питания затруднена, но и избыток воды ведет к аналогичным последствиям: возможна гибель корней, возникновение анаэробных процессов, закисание почвы и т. п. Жизненная активность организма также заметно угнетается при малых значениях и при чрезмерном воздействии такого абиотического фактора, как температура.
Фактор среды наиболее эффективно действует на организм только при некотором среднем его значении, оптимальном для данного организма. Чем шире пределы колебаний какого-либо фактора, при котором организм может сохранять жизнеспособность, тем выше устойчивость, т. е. толерантность данного организма к соответствующему фактору (от лат. toleraпtia терпение). Таким образом, толерантность - это способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.
Впервые предположение о лимитирующем (ограничивающем) влиянии максимального значения фактора наравне с минимальным значением было высказано в 1913 г. американским зоологом В. Шелфордом, установившим фундаментальный биологический закон толерантности:
любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.
Другая формулировка закона В. Шелфорда поясняет, почему закон толерантности одновременно называют законом лимитирующих факторов: