Классификация экологических факторов

Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. По своему характеру они подразделены на две крупные группы: абиотические и биотические. Если мы будем подразделять факторы по причинам их возникновения, то они могут быть подразделены на природные (естественные) и антропогенные факторы (рис. 2.1).

Абиотические факторы (или физико-химические факторы) - температура, свет, pH среды, соленость, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, ветер, течения и другие физико-химические параметры среды. Эго все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Классификация экологических факторов

Рис. 2.1. Классификация экологических факторов

Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Окружающий органический мир - составная часть среды каждого живого существа. Взаимные связи организмов - основа существования популяций и биоценозов.

Антропогенные факторы - это формы действия человека, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. Антропогенные факторы находятся в синергетическом взаимодействии с природными факторами.

Действие экологических факторов может приводить к:

  • - устранению видов с биотопов (смена биотопа, территории, сдвиг ареала популяции; пример: миграции птиц);
  • - изменению плодовитости (плотности популяций, репродукционные пики) и смертности (смерть при быстрых и резких изменениях условий окружающей среды);
  • - фенотипической изменчивости и адаптации: модификационная изменчивость - адаптивные модификации, зимняя и летняя спячка, фотопериодичес- кие реакции и т.п.

Лимитирующие факторы. Законы Либиха и Шелфорда

Реакция организма на воздействие фактора обусловлена дозировкой этого фактора. Очень часто фактор среды, особенно абиотический, переносится организмом лишь в определенных пределах. Наиболее эффективно действие фактора при некоторой оптимальной для данного организма величине. Диапазон действия экологического фактора ограничен соответствующими крайними пороговыми значениями (точками минимума и максимума) данного фактора, при котором возможно существование организма. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью или толерантностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды. Распределение плотности популяции подчиняется нормальному распределению. Плотность популяции тем выше, чем ближе значение фактора к среднему значению, которое называется экологическим оптимумом вида по данному параметру. Такой закон распределения плотности популяции, а следовательно, и жизненной активности получил название общего закона биологической стойкости.

Диапазон благоприятного воздействия фактора на организмы данного вида называется зоной оптимума (зона активной жизненной позиции). Точки оптимума, минимума и максимума составляют три кардинальные точки, определяющие возможность реакции организма на данный фактор. Чем сильнее отклонение от оптимума, гем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организм, вплоть до летального. Этот диапазон величины фактора называется зоной пессимума (или зона угнетения). Рассмотренные закономерности воздействия фактора на организм известны как правило оптимума.

Установлены и другие закономерности, характеризующие взаимодействия организма и среды. Одна из них была установлена немецким химиком Ю. Либихом в 1840 году и получила название закона минимума Либиха (рис. 2.2), согласно которому рост растений (или урожай) ограничивается нехваткой единственного биогенного элемента, концентрация которого лежит в минимуме. Если другие элементы будут содержаться в достаточном количестве, а концентрация этого единственного элемента опустится ниже нормы, растение погибнет. Такие элементы получили название лимитирующих факторов. На рисунке 2.3 показана «бочка» Либиха, демонстрирующая действия закона минимума: вода из бочки (биологическая активность организма или урожай) хлынет через минимальную по длине (= концентрация вещества) дощечку.

Ю. Либих (1803-1873)

Рис. 2.2. Ю. Либих (1803-1873)

«Бочка» Либиха

Рис. 2.3. «Бочка» Либиха

Итак, существование и выносливость организма определяются самым слабым звеном в комплексе его экологических потребностей, или относительное действие фактора на организм гем больше, чем больше этот фактор приближается к минимуму по сравнению с прочими. Величина урожая определяется наличием в почве того из элементов питания, потребность в котором удовлетворена меньше всего, т.е. данный элемент находится в минимальном количестве. По мере повышения его содержания урожай будет возрастать, пока в минимуме не окажется другой элемент.

Позднее закон минимума стал трактоваться более широко, и в настоящее время говорят о лимитирующих экологических факторах. Экологический фактор играет роль лимитирующего в том случае, когда он отсутствует или находится ниже критического уровня, или превосходит максимально выносимый предел. Иными словами, этот фактор обусловливает возможности организма в попытке вторгнуться в ту или иную среду. Одни и те же факторы могут быть или лимитирующими, или нет.

Пример со светом: для большинства растений это необходимый фактор (поставщик энергии для фотосинтеза), тогда как для грибов или глубоководных и почвенных животных этот фактор не обязателен. Фосфаты в морской воде - лимитирующий фактор развития планктона. Кислород в почве не лимитирующий фактор, а в воде - лимитирующий.

Следствие из закона Либиха: недостаток или чрезмерное обилие какого-либо лимитирующего фактора может компенсироваться другим фактором, изменяющим отношение организма к лимитирующему фактору (правило компенсации экологических факторов). В этом случае может проявиться фенотипическая изменчивость организма. Сущность взаимодействия факторов заключается в том, что одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов. Избыток тепла может смягчаться пониженной влажностью воздуха, недостаток света для фотосинтеза растений - компенсироваться повышенным содержанием углекислого газа в воздухе и т.п. Но из этого не следует, что факторы могут заменять друг друга. Они нс взаимозаменяемы.

Лимитирующее значение имеют не только тс факторы, которые находятся в минимуме. Впервые представление о лимитирующем влиянии максимального значения фактора наравне с минимумом было высказано в 1913 году американским зоологом В. Шелфордом. Согласно закону толерантности Шел- форда существование вида определяется как недостатком, так и избытком любого из факторов, имеющих уровень, близкий к пределу переносимости данным организмом. Все факторы, уровень которых приближается к пределу выносливости организма, называются лимитирующими. Крайние области действия таких факторов носят название летальных зон, а максимум комфортности фактора определяет зону оптимума развития организмов (рис. 2.4).

Распределения плотности популяции или жизненной активности (Y) от интенсивности экологического фактора (X)

Рис. 2.4. Распределения плотности популяции или жизненной активности (Y) от интенсивности экологического фактора (X): А - зона оптимума, В - зона стресса (угнетения), С - летальная зона (гибель), у, - верхняя точка стресса, У2 - точка оптимума, х, и х4 - летальная доза фактора, х2 и х3- лимитирующие значения фактора (критические точки)

По отношению к действию того или иного фактора организмы могут иметь или весьма широкие, или узкие амплитуды. В первом случае такие организмы называют эврибионтами (эври - широкий), во втором - стенобионтами (стено- узкий). К примеру, по фактору солености организмы могут быть эв- ригалинными или стсногалинными; по отношению к температурному фактору - эвритермными или стенотермными (рис. 2.5).

Плотность популяций разных видов

Рис. 2.5. Плотность популяций разных видов (п) в зависимости от температурных амплитуд (Т). А, В - стенотсрмные холодолюбивыс организмы; С - стенотермные умеренные организмы; D, Е - стенотермные теплолюбивые организмы; F, G - эвритермные организмы

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >