Nazywa się wszelkie właściwości lub składniki środowiska zewnętrznego, które wpływają na organizmy czynniki środowiskowe. Światło, ciepło, stężenie soli w wodzie lub glebie, wiatr, grad, wrogowie i patogeny – to wszystko czynniki środowiskowe, których lista może być bardzo długa.
Wśród nich są abiotyczny związane z przyrodą nieożywioną oraz biotyczny związane z wzajemnym oddziaływaniem organizmów.
Czynniki środowiskowe są niezwykle różnorodne, a każdy gatunek, doświadczając ich wpływu, reaguje na nie inaczej. Istnieją jednak pewne ogólne prawa regulujące reakcje organizmów na dowolny czynnik środowiskowy.
Głównym jest prawo optymalne. Odzwierciedla to, jak żywe organizmy tolerują różne siły czynników środowiskowych. Siła każdego z nich stale się zmienia. Żyjemy w świecie o zmiennych warunkach i tylko w niektórych miejscach na planecie wartości niektórych czynników są mniej więcej stałe (w głębinach jaskiń, na dnie oceanów).
Prawo optymalności wyraża się w tym, że każdy czynnik środowiskowy ma pewne granice pozytywnego wpływu na organizmy żywe.
W przypadku odchylenia od tych granic znak efektu zmienia się na przeciwny. Na przykład zwierzęta i rośliny nie tolerują ekstremalnych upałów i silnych mrozów; Optymalne są średnie temperatury. Podobnie susza i ciągłe ulewne deszcze są równie niekorzystne dla upraw. Prawo optymalnego wskazuje zakres każdego czynnika dla żywotności organizmów. Na wykresie wyraża to symetryczna krzywa pokazująca, jak zmienia się aktywność życiowa gatunku wraz ze stopniowym wzrostem wpływu czynnika (ryc. 13).
Rycina 13. Schemat działania czynników środowiskowych na organizmy żywe. 1,2 - punkty krytyczne
(aby powiększyć obraz, kliknij na zdjęcie)
W środku pod krzywą - strefa optymalna. Przy optymalnych wartościach tego czynnika organizmy aktywnie rosną, żerują i rozmnażają się. Im bardziej wartość współczynnika odchyla się w prawo lub w lewo, czyli w kierunku zmniejszania lub zwiększania siły działania, tym jest to mniej korzystne dla organizmów. Krzywa odzwierciedlająca aktywność życiową gwałtownie opada po obu stronach maksimum. Istnieją dwa strefy pesymalne. Kiedy krzywa przecina oś poziomą, są dwie punkt krytyczny. Są to wartości czynnika, których organizmy nie są już w stanie wytrzymać, powyżej których następuje śmierć. Odległość pomiędzy punktami krytycznymi pokazuje stopień tolerancji organizmów na zmiany czynnika. Warunki w pobliżu punktów krytycznych są szczególnie trudne do przeżycia. Takie warunki nazywane są skrajny.
Jeśli narysujesz optymalne krzywe dla danego czynnika, np. temperatury, dla różnych gatunków, nie będą się one pokrywać. Często to, co jest optymalne dla jednego gatunku, jest pesymistyczne dla innego lub nawet leży poza punktami krytycznymi. Wielbłądy i skoczki nie mogły żyć w tundrze, a renifery i lemingi nie mogły żyć na gorących południowych pustyniach.
Ekologiczne zróżnicowanie gatunków przejawia się także w położeniu punktów krytycznych: dla niektórych są one blisko siebie, dla innych są szeroko rozstawione. Oznacza to, że wiele gatunków może żyć tylko w bardzo stabilnych warunkach, przy niewielkich zmianach czynników środowiskowych, podczas gdy inne mogą wytrzymać duże wahania. Na przykład niecierpek więdnie, jeśli powietrze nie jest nasycone parą wodną, a trawa pierzasta dobrze toleruje zmiany wilgotności i nie umiera nawet podczas suszy.
Zatem prawo optymalności pokazuje nam, że dla każdego typu istnieje własna miara wpływu każdego czynnika. Zarówno zmniejszenie, jak i zwiększenie narażenia powyżej tej miary prowadzi do śmierci organizmów.
Nie mniej ważne jest zrozumienie związku gatunku ze środowiskiem prawo czynników ograniczających.
W naturze na organizmy wpływa jednocześnie cały zespół czynników środowiskowych w różnych kombinacjach i o różnej sile. Nie jest łatwo wyodrębnić rolę każdego z nich. Który z nich znaczy więcej niż inne? To, co wiemy o prawie optymalności, pozwala nam zrozumieć, że nie ma czynników całkowicie pozytywnych lub negatywnych, ważnych lub drugorzędnych, ale wszystko zależy od siły każdego wpływu.
Prawo czynnika ograniczającego mówi, że najważniejszym czynnikiem jest ten, który najbardziej odbiega od wartości optymalnych dla organizmu.
Od tego zależy przetrwanie jednostek w tym konkretnym okresie. W innych okresach inne czynniki mogą stać się ograniczające i przez całe życie organizmy napotykają różnorodne ograniczenia w swojej aktywności życiowej.
Praktyka rolnicza nieustannie mierzy się z prawami czynników optymalnych i ograniczających. Na przykład wzrost i rozwój pszenicy, a co za tym idzie i plony, są stale ograniczane przez krytyczne temperatury, brak lub nadmiar wilgoci, brak nawozów mineralnych, a czasami tak katastrofalne skutki, jak grad i burze. Wiele wysiłku i pieniędzy wymaga utrzymanie optymalnych warunków dla upraw, a jednocześnie przede wszystkim kompensowanie lub łagodzenie wpływu czynników ograniczających.
Siedliska różnych gatunków są zaskakująco zróżnicowane. Niektóre z nich, np. niektóre drobne roztocza czy owady, całe życie spędzają wewnątrz liścia rośliny, która jest dla nich całym światem, inne zaś opanowują rozległe i różnorodne przestrzenie, jak np. renifery, wieloryby w oceanie, ptaki wędrowne .
W zależności od tego, gdzie żyją przedstawiciele różnych gatunków, wpływają na nich różne zestawy czynników środowiskowych. Na naszej planecie jest ich kilka podstawowe warunki życia, bardzo różne pod względem warunków życia: woda, ziemia-powietrze, gleba. Siedliska to także same organizmy, w których żyją inne.
Wodne środowisko życia. Wszyscy mieszkańcy wód, pomimo różnic w stylu życia, muszą być dostosowani do głównych cech swojego środowiska. O cechach tych decydują przede wszystkim właściwości fizyczne wody: jej gęstość, przewodność cieplna, zdolność rozpuszczania soli i gazów.
Gęstość woda decyduje o jej znacznej sile wyporu. Oznacza to, że ciężar organizmów w wodzie zostaje zmniejszony i możliwe staje się prowadzenie stałego życia w słupie wody bez opadania na dno. Wiele gatunków, przeważnie małych, niezdolnych do szybkiego i aktywnego pływania, zdaje się unosić w wodzie, będąc w niej zawieszonymi. Nazywa się zbiór takich małych mieszkańców wodnych plankton. Plankton obejmuje mikroskopijne algi, małe skorupiaki, ikrę i larwy ryb, meduzy i wiele innych gatunków. Organizmy planktonowe unoszone są przez prądy i nie są w stanie się im oprzeć. Obecność planktonu w wodzie umożliwia odżywienie typu filtracyjnego, czyli przecedzanie, przy użyciu różnych urządzeń, drobnych organizmów i cząstek pokarmu zawieszonych w wodzie. Rozwija się zarówno u zwierząt pływających, jak i siedzących, takich jak liliowce, małże, ostrygi i inne. Siedzący tryb życia byłby niemożliwy dla mieszkańców wodnych, gdyby nie było planktonu, a to z kolei jest możliwe tylko w środowisku o wystarczającej gęstości.
Gęstość wody utrudnia aktywne poruszanie się w niej, dlatego szybko pływające zwierzęta, takie jak ryby, delfiny, kalmary, muszą mieć mocne mięśnie i opływowy kształt ciała. Ze względu na dużą gęstość wody ciśnienie znacznie wzrasta wraz z głębokością. Mieszkańcy głębin morskich są w stanie wytrzymać ciśnienie tysiące razy wyższe niż na powierzchni lądu.
Światło przenika do wody tylko na niewielką głębokość, dlatego organizmy roślinne mogą istnieć tylko w górnych poziomach słupa wody. Nawet w najczystszych morzach fotosynteza jest możliwa tylko do głębokości 100-200 m. Na większych głębokościach nie ma roślin, a zwierzęta głębinowe żyją w całkowitej ciemności.
Temperatura w zbiornikach wodnych jest bardziej miękki niż na lądzie. Ze względu na wysoką pojemność cieplną wody wahania temperatury w niej są wygładzone, a mieszkańcy wody nie muszą przystosowywać się do silnych mrozów lub czterdziestostopniowego upału. Tylko w gorących źródłach temperatura wody może zbliżyć się do punktu wrzenia.
Jedną z trudności w życiu mieszkańców wodnych jest ograniczona ilość tlenu. Jego rozpuszczalność nie jest zbyt wysoka, a ponadto znacznie spada, gdy woda jest zanieczyszczona lub podgrzewana. Dlatego w zbiornikach czasami są zawiesza się- masowa śmierć mieszkańców z powodu braku tlenu, która następuje z różnych powodów.
Skład soliŚrodowisko jest również bardzo ważne dla organizmów wodnych. Gatunki morskie nie mogą żyć w wodach słodkich, a gatunki słodkowodne nie mogą żyć w morzach z powodu zakłócenia funkcji komórek.
Ziemio-powietrzne środowisko życia. To środowisko ma inny zestaw funkcji. Jest generalnie bardziej złożony i zróżnicowany niż wodny. Ma dużo tlenu, dużo światła, ostrzejsze zmiany temperatury w czasie i przestrzeni, znacznie słabsze spadki ciśnienia i często występuje niedobór wilgoci. Chociaż wiele gatunków potrafi latać, a małe owady, pająki, mikroorganizmy, nasiona i zarodniki roślin przenoszone są przez prądy powietrza, żerowanie i rozmnażanie organizmów odbywa się na powierzchni ziemi lub roślin. W środowisku o tak małej gęstości, jak powietrze, organizmy potrzebują wsparcia. Dlatego rośliny lądowe rozwinęły tkanki mechaniczne, a zwierzęta lądowe mają wyraźniejszy szkielet wewnętrzny lub zewnętrzny niż zwierzęta wodne. Mała gęstość powietrza ułatwia poruszanie się w nim.
M. S. Gilyarov (1912-1985), wybitny zoolog, ekolog, akademik, twórca szeroko zakrojonych badań nad światem zwierząt glebowych, lot pasywny opanowało około dwóch trzecich mieszkańców lądu. Większość z nich to owady i ptaki.
Powietrze jest złym przewodnikiem ciepła. Ułatwia to oszczędzanie ciepła wytwarzanego wewnątrz organizmów i utrzymywanie stałej temperatury u zwierząt stałocieplnych. Sam rozwój stałocieplności stał się możliwy w środowisku lądowym. Przodkowie współczesnych ssaków wodnych - wielorybów, delfinów, morsów, fok - żyli kiedyś na lądzie.
Mieszkańcy lądu posiadają różnorodne przystosowania związane z zaopatrzeniem się w wodę, zwłaszcza w warunkach suchych. U roślin jest to silny system korzeniowy, wodoodporna warstwa na powierzchni liści i łodyg oraz zdolność do regulowania parowania wody przez aparaty szparkowe. U zwierząt są to także odmienne cechy budowy ciała i powłoki, ale dodatkowo odpowiednie zachowanie również przyczynia się do utrzymania bilansu wodnego. Mogą na przykład migrować do wodopojów lub aktywnie unikać szczególnie suchych warunków. Niektóre zwierzęta mogą przeżyć całe życie na suchej karmie, jak na przykład skoczki czy znana ćma odzieżowa. W tym przypadku woda potrzebna organizmowi powstaje w wyniku utleniania składników żywności.
Wiele innych czynników środowiskowych również odgrywa ważną rolę w życiu organizmów lądowych, takich jak skład powietrza, wiatry i topografia powierzchni ziemi. Pogoda i klimat są szczególnie ważne. Mieszkańcy środowiska lądowo-powietrznego muszą być przystosowani do klimatu tej części Ziemi, w której żyją i tolerować zmienność warunków pogodowych.
Gleba jako środowisko życia. Gleba to cienka warstwa powierzchni lądu, przetworzona przez działalność istot żywych. Cząsteczki stałe przenikają do gleby porami i zagłębieniami, są wypełnione częściowo wodą, a częściowo powietrzem, dzięki czemu w glebie mogą zamieszkiwać również drobne organizmy wodne. Bardzo ważną cechą gleby jest objętość małych zagłębień w glebie. Na glebach luźnych może wynosić do 70%, a na glebach zwięzłych około 20%. W tych porach i wnękach lub na powierzchni cząstek stałych żyje ogromna różnorodność mikroskopijnych stworzeń: bakterie, grzyby, pierwotniaki, glisty, stawonogi. Większe zwierzęta same wykonują przejścia w glebie. Cała gleba jest penetrowana przez korzenie roślin. Głębokość gleby zależy od głębokości wnikania korzeni i aktywności ryjących zwierząt. Nie przekracza 1,5-2 m.
Powietrze w zagłębieniach glebowych jest zawsze nasycone parą wodną, a jego skład jest wzbogacony w dwutlenek węgla i zubożony w tlen. W ten sposób warunki życia w glebie przypominają środowisko wodne. Z drugiej strony stosunek wody do powietrza w glebie stale się zmienia w zależności od warunków pogodowych. Wahania temperatury są bardzo ostre na powierzchni, ale szybko wygładzają się wraz z głębokością.
Główną cechą środowiska glebowego jest stałe zaopatrzenie w materię organiczną, głównie poprzez obumieranie korzeni roślin i opadanie liści. Jest cennym źródłem energii dla bakterii, grzybów i wielu zwierząt, podobnie jak gleba najbardziej tętniące życiem środowisko. Jej ukryty świat jest bardzo bogaty i różnorodny.
Pojawiając się różnych gatunków zwierząt i roślin, można zrozumieć nie tylko, w jakim środowisku żyją, ale także jaki rodzaj życia w nim prowadzą.
Jeśli mamy przed sobą czworonożne zwierzę z silnie rozwiniętymi mięśniami ud na tylnych łapach i znacznie słabszymi mięśniami na przednich łapach, które również są skrócone, ze stosunkowo krótką szyją i długim ogonem, to możemy śmiało powiedzieć, że jest to skoczek naziemny, zdolny do szybkich i zwrotnych ruchów, mieszkaniec otwartych przestrzeni. Tak wyglądają słynne australijskie kangury, pustynne azjatyckie jerboa, afrykańskie skoczki i wiele innych skaczących ssaków – przedstawicieli różnych rzędów żyjących na różnych kontynentach. Żyją na stepach, preriach i sawannach, gdzie szybki ruch na ziemi jest głównym sposobem ucieczki przed drapieżnikami. Długi ogon służy jako stabilizator podczas szybkich skrętów, w przeciwnym razie zwierzęta stracą równowagę.
Biodra są silnie rozwinięte na kończynach tylnych oraz u skakających owadów - szarańczy, koników polnych, pcheł, chrząszczy psyllid.
Zwarty korpus z krótkim ogonem i krótkimi kończynami, z których przednie są bardzo mocne i wyglądają jak łopata lub grabie, ślepe oczy, krótka szyja i krótka, jakby przystrzyżona sierść, mówią nam, że jest to podziemne zwierzę, które kopie dziury i galerie. . Może to być kret leśny, kret stepowy, kret australijski i wiele innych ssaków prowadzących podobny tryb życia.
Owady ryjące - krety świerszcze wyróżniają się także zwartym, krępym ciałem i potężnymi kończynami przednimi, podobnymi do zmniejszonej łyżki buldożera. Z wyglądu przypominają mały kret.
Wszystkie gatunki latające rozwinęły szerokie płaszczyzny – skrzydła u ptaków, nietoperzy, owadów lub prostujące fałdy skóry po bokach ciała, jak u szybujących latających wiewiórek czy jaszczurek.
Organizmy rozprzestrzeniające się poprzez lot bierny z prądami powietrza charakteryzują się małymi rozmiarami i bardzo różnorodnymi kształtami. Wszystkie jednak łączy jedno – silny rozwój powierzchniowy w stosunku do masy ciała. Osiąga się to na różne sposoby: dzięki długim włosom, szczecinie, różnym naroślom ciała, jego wydłużeniu lub spłaszczeniu oraz lżejszemu ciężarowi właściwemu. Tak wyglądają małe owady i latające owoce roślin.
Podobieństwo zewnętrzne, które powstaje między przedstawicielami różnych, niepowiązanych ze sobą grup i gatunków w wyniku podobnego stylu życia, nazywa się konwergencją.
Wpływa głównie na te narządy, które bezpośrednio oddziałują ze środowiskiem zewnętrznym, a jest znacznie mniej wyraźny w strukturze układów wewnętrznych - trawiennego, wydalniczego, nerwowego.
Kształt rośliny określa cechy jej relacji ze środowiskiem zewnętrznym, na przykład sposób, w jaki toleruje zimną porę roku. Drzewa i wysokie krzewy mają najwyższe gałęzie.
Formę winorośli – o słabym pniu oplatającym inne rośliny, można spotkać zarówno u gatunków drzewiastych, jak i zielnych. Należą do nich winogrona, chmiel, łąka i tropikalne winorośle. Owijając się wokół pni i łodyg gatunków stojących, rośliny przypominające liany wychodzą na światło dzienne.
W podobnych warunkach klimatycznych na różnych kontynentach powstaje podobny wygląd roślinności, na którą składają się różne, często zupełnie niezwiązane ze sobą gatunki.
Formę zewnętrzną, odzwierciedlającą sposób interakcji ze środowiskiem, nazywa się formą życia gatunku. Różne gatunki mogą mieć podobne formy życia, jeśli prowadzą zamknięty tryb życia.
Forma życia kształtuje się w trakcie wielowiekowej ewolucji gatunków. Gatunki, które rozwijają się poprzez metamorfozę, w naturalny sposób zmieniają swoją formę życia w trakcie cyklu życia. Porównaj na przykład gąsienicę i dorosłego motyla lub żabę i jej kijankę. Niektóre rośliny mogą przybierać różne formy życia w zależności od warunków wzrostu. Na przykład lipa lub czeremcha może być zarówno drzewem pionowym, jak i krzakiem.
Zbiorowiska roślin i zwierząt są stabilniejsze i pełniejsze, jeśli obejmują przedstawicieli różnych form życia. Oznacza to, że taka społeczność pełniej korzysta z zasobów środowiska i ma bardziej zróżnicowane powiązania wewnętrzne.
Skład form życia organizmów w społecznościach służy jako wskaźnik cech ich środowiska i zachodzących w nim zmian.
Inżynierowie projektujący samoloty dokładnie badają różne formy życia owadów latających. Stworzono modele maszyn z lotem trzepoczącym, bazujące na zasadzie ruchu w powietrzu muchówek i błonkoskrzydłych. Nowoczesna technologia skonstruowała chodzące maszyny, a także roboty poruszające się dźwigniowo i hydraulicznie, niczym zwierzęta różnych form życia. Takie pojazdy są w stanie poruszać się po stromych zboczach i w terenie.
Życie na Ziemi rozwinęło się w warunkach regularnego dnia i nocy oraz naprzemiennych pór roku w wyniku obrotu planety wokół własnej osi i wokół Słońca. Rytm środowiska zewnętrznego tworzy okresowość, czyli powtarzalność warunków życia większości gatunków. Regularnie powtarzają się zarówno okresy krytyczne, trudne do przetrwania, jak i korzystne.
Przystosowanie do okresowych zmian środowiska zewnętrznego wyraża się u istot żywych nie tylko bezpośrednią reakcją na zmieniające się czynniki, ale także w dziedzicznie ustalonych rytmach wewnętrznych.
Rytmy dobowe. Rytmy dobowe przystosowują organizmy do cyklu dnia i nocy. U roślin intensywny wzrost i kwitnienie kwiatów przypada na określoną porę dnia. Zwierzęta znacznie zmieniają swoją aktywność w ciągu dnia. Na podstawie tej cechy wyróżnia się gatunki dzienne i nocne.
Rytm dobowy organizmów nie jest jedynie odzwierciedleniem zmieniających się warunków zewnętrznych. Jeśli umieścisz człowieka, zwierzęta lub rośliny w stałym, stabilnym środowisku bez zmiany dnia i nocy, wówczas zachowany zostanie rytm procesów życiowych, zbliżony do rytmu dobowego. Ciało zdaje się żyć według swojego wewnętrznego zegara, odliczającego czas.
Rytm dobowy może wpływać na wiele procesów zachodzących w organizmie. U człowieka cyklowi dobowemu podlega około 100 cech fizjologicznych: tętno, rytm oddychania, wydzielanie hormonów, wydzielina gruczołów trawiennych, ciśnienie krwi, temperatura ciała i wiele innych. Dlatego też, gdy człowiek zamiast spać, nie śpi, organizm nadal jest dostrojony do stanu nocnego, a nieprzespane noce niekorzystnie wpływają na zdrowie.
Rytmy dobowe nie występują jednak u wszystkich gatunków, a jedynie u tych, u których w życiu zmiana dnia i nocy odgrywa ważną rolę ekologiczną. Mieszkańcy jaskiń czy głębokich wód, gdzie nie ma takiej zmiany, żyją według innego rytmu. Nawet wśród mieszkańców lądu nie u każdego występuje codzienna cykliczność.
W eksperymentach prowadzonych w ściśle stałych warunkach muszki owocowe Drosophila utrzymują rytm dobowy przez dziesiątki pokoleń. Ta okresowość jest u nich dziedziczona, podobnie jak u wielu innych gatunków. Tak głębokie są reakcje adaptacyjne związane z codziennym cyklem środowiska zewnętrznego.
Zaburzenia rytmu dobowego organizmu podczas pracy nocnej, lotów kosmicznych, nurkowania itp. stanowią poważny problem medyczny.
Roczne rytmy. Rytmy roczne przystosowują organizmy do sezonowych zmian warunków. W życiu gatunku okresy wzrostu, rozmnażania, linienia, migracji i głębokiego spoczynku w naturalny sposób naprzemiennie i powtarzają się w taki sposób, że organizmy dochodzą do krytycznej pory roku w najbardziej stabilnym stanie. Najbardziej wrażliwy proces – reprodukcja i odchów młodych zwierząt – zachodzi w najkorzystniejszym sezonie. Ta cykliczność zmian stanu fizjologicznego w ciągu roku jest w dużej mierze wrodzona, to znaczy objawia się wewnętrznym rytmem rocznym. Jeśli na przykład strusie australijskie lub dzikie psy dingo zostaną umieszczone w zoo na półkuli północnej, ich sezon lęgowy rozpocznie się jesienią, kiedy w Australii jest wiosna. Restrukturyzacja wewnętrznych rytmów rocznych następuje z wielkim trudem i trwa przez wiele pokoleń.
Przygotowanie do rozrodu lub zimowania to długi proces, który rozpoczyna się w organizmach na długo przed nadejściem okresów krytycznych.
Ostre, krótkotrwałe zmiany pogody (letnie przymrozki, zimowe odwilż) zwykle nie zakłócają rocznego rytmu roślin i zwierząt. Głównym czynnikiem środowiskowym, na który organizmy reagują w swoich rocznych cyklach, nie są przypadkowe zmiany pogody, ale fotoperiod- zmiany proporcji dnia i nocy.
Długość dnia naturalnego zmienia się w sposób naturalny w ciągu roku i to właśnie te zmiany stanowią dokładny sygnał zbliżania się wiosny, lata, jesieni czy zimy.
Nazywa się zdolność organizmów do reagowania na zmiany długości dnia fotoperiodyzm.
Jeśli dzień się skraca, gatunki zaczynają przygotowywać się do zimy, jeśli się wydłuża, zaczynają aktywnie rosnąć i rozmnażać się. W tym przypadku dla życia organizmów istotna jest nie sama zmiana długości dnia i nocy, ale jej długość. wartość sygnału, wskazując na zbliżające się głębokie zmiany w przyrodzie.
Jak wiadomo, długość dnia w dużym stopniu zależy od szerokości geograficznej. Na półkuli północnej letnie dni są znacznie krótsze na południu niż na północy. Dlatego gatunki południowe i północne inaczej reagują na tę samą zmianę dnia: gatunki południowe zaczynają się rozmnażać przy krótszych dniach niż gatunki północne.
CZYNNIKI ŚRODOWISKOWE
Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. „Biologia ogólna”. Moskwa, „Oświecenie”, 2000
- Temat 18. „Siedlisko. Czynniki środowiskowe”. Rozdział 1; s. 10-58
- Temat 19. „Populacje. Rodzaje zależności między organizmami”. rozdział 2 §8-14; s. 60-99; Rozdział 5 § 30-33
- Temat 20. „Ekosystemy”. rozdział 2 §15-22; s. 106-137
- Temat 21. „Biosfera. Cykle materii”. Rozdział 6 §34-42; s. 217-290
Być może zaczynamy naszą znajomość ekologii od jednej z najbardziej rozwiniętych i zbadanych sekcji - autekologii. Autekologia koncentruje się na interakcji jednostek lub grup jednostek z warunkami ich środowiska. Dlatego kluczową koncepcją autekologii jest czynnik środowiskowy, czyli czynnik środowiskowy wpływający na organizm.
Żadne działania środowiskowe nie są możliwe bez zbadania optymalnego wpływu danego czynnika na dany gatunek biologiczny. Rzeczywiście, jak można chronić ten czy inny gatunek, jeśli nie wiadomo, jakie preferuje warunki życia? Nawet „ochrona” gatunku takiego jak Homo sapiens wymaga znajomości standardów sanitarno-higienicznych, które są niczym innym jak optymalnością różnych czynników środowiskowych stosowanych w odniesieniu do człowieka.
Wpływ środowiska na organizm nazywany jest czynnikiem środowiskowym. Dokładna definicja naukowa brzmi:
CZYNNIK EKOLOGICZNY - każdy stan środowiska, na który istoty żywe reagują reakcjami adaptacyjnymi.
Czynnikiem środowiskowym jest każdy element środowiska, który wywiera bezpośredni lub pośredni wpływ na organizmy żywe w co najmniej jednej z faz ich rozwoju.
Ze swej natury czynniki środowiskowe dzielą się na co najmniej trzy grupy:
czynniki abiotyczne - wpływ przyrody nieożywionej;
czynniki biotyczne - wpływ przyrody ożywionej.
czynniki antropogeniczne - wpływy spowodowane rozsądną i nieuzasadnioną działalnością człowieka („anthropos” - człowiek).
Człowiek modyfikuje przyrodę ożywioną i nieożywioną i w pewnym sensie przejmuje rolę geochemiczną (np. uwalniając węgiel uwięziony w postaci węgla i ropy przez wiele milionów lat i uwalniając go do powietrza w postaci dwutlenku węgla). Dlatego czynniki antropogeniczne w zakresie i globalności swojego oddziaływania zbliżają się do sił geologicznych.
Nierzadko zdarza się, że czynniki środowiskowe poddawane są bardziej szczegółowej klasyfikacji, gdy konieczne jest wskazanie konkretnej grupy czynników. Na przykład istnieją czynniki środowiskowe klimatyczne (związane z klimatem) i edaficzne (gleba).
Jako podręcznikowy przykład pośredniego działania czynników środowiskowych przytacza się tzw. targi ptaków, czyli ogromne skupiska ptaków. Wysokie zagęszczenie ptaków tłumaczy się całym łańcuchem związków przyczynowo-skutkowych. Ptasie odchody dostają się do wody, substancje organiczne znajdujące się w wodzie są mineralizowane przez bakterie, zwiększone stężenie substancji mineralnych powoduje wzrost liczby glonów, a po nich zooplanktonu. Ryby żywią się niższymi skorupiakami wchodzącymi w skład zooplanktonu, a ptaki zamieszkujące kolonie ptaków żywią się rybami. Łańcuch jest zamknięty. Ptasie odchody działają jako czynnik środowiskowy, który pośrednio zwiększa wielkość kolonii ptaków.
Jak możemy porównać skutki czynników o tak różnym charakterze? Pomimo ogromnej liczby czynników, już z samego określenia czynnika środowiskowego jako elementu środowiska oddziałującego na organizm wynika coś wspólnego. Mianowicie: wpływ czynników środowiskowych zawsze wyraża się zmianami w aktywności życiowej organizmów i ostatecznie prowadzi do zmiany wielkości populacji. Dzięki temu możemy porównać wpływ różnych czynników środowiskowych.
Nie trzeba dodawać, że wpływ czynnika na jednostkę nie zależy od charakteru czynnika, ale od jego dawki. W świetle powyższego i prostego doświadczenia życiowego staje się oczywiste, że o efekcie decyduje dawka czynnika. Czym właściwie jest czynnik „temperatury”? To dość abstrakcja, ale skoro mówisz, że temperatura wynosi -40 stopni Celsjusza, to nie ma czasu na abstrakcje, to lepiej otul się wszystkim, co ciepłe! Z drugiej strony +50 stopni nie będzie nam wydawać się dużo lepsze.
Zatem czynnik wpływa na organizm w określonej dawce, a wśród tych dawek można wyróżnić dawki minimalne, maksymalne i optymalne, a także te wartości, przy których życie jednostki ustaje (nazywa się je śmiertelnymi lub śmiertelny).
Wpływ różnych dawek na całą populację jest bardzo wyraźnie opisany graficznie:
Oś rzędnych przedstawia wielkość populacji w zależności od dawki danego czynnika (oś odciętych). Określa się optymalną dawkę czynnika oraz dawkę czynnika, przy której aktywność życiowa organizmu zostaje zahamowana. Na wykresie odpowiada to 5 strefom:
strefa optymalna
po prawej i lewej stronie znajdują się strefy pesymalne (od granicy strefy optymalnej do wartości maksymalnej lub minimalnej)
strefy śmiertelne (powyżej maks. i min.), w których wielkość populacji wynosi 0.
Zakres wartości czynników, powyżej którego normalne funkcjonowanie jednostki staje się niemożliwe, nazywa się granicami wytrzymałości.
Na następnej lekcji przyjrzymy się, jak organizmy różnią się w zależności od różnych czynników środowiskowych. Innymi słowy, na następnej lekcji porozmawiamy o ekologicznych grupach organizmów, a także o beczce Liebiga i jak to wszystko jest związane z określeniem maksymalnego dopuszczalnego stężenia.
Słowniczek
CZYNNIK ABIOTYCZNY – stan lub zespół warunków świata nieorganicznego; czynnik ekologiczny przyrody nieożywionej.
CZYNNIK ANTROPOGENICZNY – czynnik środowiskowy, który swoje powstanie zawdzięcza działalności człowieka.
PLANKTON to zbiór organizmów żyjących w słupie wody, które nie są w stanie aktywnie przeciwstawić się unoszeniu przez prądy, czyli „unoszeniu się” w wodzie.
TARG PTAKÓW – kolonialne osadnictwo ptaków związanych ze środowiskiem wodnym (nurniki, mewy).
Na jakie czynniki środowiskowe, spośród całej ich różnorodności, badacz przede wszystkim zwraca uwagę? Nierzadko zdarza się, że badacz staje przed zadaniem identyfikacji tych czynników środowiskowych, które utrudniają aktywność życiową przedstawicieli danej populacji oraz ograniczają wzrost i rozwój. Na przykład konieczne jest znalezienie przyczyn spadku plonów lub przyczyn wyginięcia naturalnej populacji.
Przy całej różnorodności czynników środowiskowych i trudnościach, jakie pojawiają się przy próbie oceny ich łącznego (złożonego) oddziaływania, ważne jest, aby czynniki tworzące kompleks naturalny miały nierówne znaczenie. Już w XIX wieku Liebig (1840), badając wpływ różnych mikroelementów na wzrost roślin, ustalił, że wzrost roślin jest ograniczany przez pierwiastek, którego stężenie jest minimalne. Niedobór czynnika nazwano ograniczającym. Tak zwana „beczka Liebiga” pomaga przedstawić tę sytuację w przenośni.
Beczka Liebiga
Wyobraź sobie beczkę z drewnianymi listwami po bokach o różnej wysokości, jak pokazano na rysunku. Wiadomo, że niezależnie od wysokości pozostałych listew, do beczki można wlać tylko tyle wody, ile wynosi długość najkrótszych listew (w tym przypadku 4 matryce).
Pozostaje tylko „zamienić” niektóre terminy: niech wysokość wylanej wody będzie jakąś funkcją biologiczną lub ekologiczną (na przykład produktywność), a wysokość listew wskaże stopień odchylenia dawki jednego lub drugiego współczynnik od optymalnego.
Obecnie prawo minimum Liebiga jest interpretowane szerzej. Czynnikiem ograniczającym może być czynnik, którego nie tylko brakuje, ale także występuje w nadmiarze.
Czynnik środowiskowy pełni rolę CZYNNIKA OGRANICZAJĄCEGO, jeżeli czynnik ten znajduje się poniżej poziomu krytycznego lub przekracza maksymalny dopuszczalny poziom.
Czynnik ograniczający określa obszar dystrybucji gatunku lub (w mniej surowych warunkach) wpływa na ogólny poziom metabolizmu. Na przykład zawartość fosforanów w wodzie morskiej jest czynnikiem ograniczającym, który determinuje rozwój planktonu i ogólną produktywność społeczności.
Pojęcie „czynnika ograniczającego” dotyczy nie tylko różnych elementów, ale także wszystkich czynników środowiskowych. Często stosunki konkurencyjne działają jako czynnik ograniczający.
Każdy organizm ma granice wytrzymałości w stosunku do różnych czynników środowiskowych. W zależności od tego, jak szerokie lub wąskie są te granice, rozróżnia się organizmy eurybiontowe i stenobiontowe. Eurybionty są w stanie tolerować szeroki zakres intensywności różnych czynników środowiskowych. Załóżmy, że siedlisko lisa rozciąga się od leśnej tundry po stepy. Przeciwnie, stenobionty tolerują jedynie bardzo wąskie wahania intensywności czynnika środowiskowego. Na przykład prawie wszystkie rośliny tropikalnych lasów deszczowych to stenobionty.
Nierzadko wskazuje się, o który czynnik chodzi. Można więc mówić o organizmach eurytermicznych (tolerujących duże wahania temperatury) (wiele owadów) i stenotermicznych (dla roślin lasów tropikalnych wahania temperatury w granicach +5... +8 stopni C mogą być destrukcyjne); eury/stenohalina (tolerująca/nie tolerująca wahań zasolenia wody); evry/stenobat (żyjący w szerokich/wąskich granicach głębokości zbiornika) i tak dalej.
Pojawienie się gatunków stenobiontów w procesie ewolucji biologicznej można uznać za formę specjalizacji, w której większą efektywność osiąga się kosztem zdolności adaptacyjnych.
Interakcja czynników. RPP.
Gdy czynniki środowiskowe działają niezależnie, wystarczy posłużyć się pojęciem „czynnika ograniczającego”, aby określić łączne oddziaływanie zespołu czynników środowiskowych na dany organizm. Jednak w rzeczywistych warunkach czynniki środowiskowe mogą wzajemnie wzmacniać lub osłabiać swoje działanie. Na przykład mróz w regionie Kirowa jest łatwiej tolerowany niż w Petersburgu, ponieważ ten ostatni ma wyższą wilgotność.
Uwzględnienie interakcji czynników środowiskowych jest ważnym problemem naukowym. Można wyróżnić trzy główne typy interakcji czynników:
dodatek - interakcja czynników jest prostą sumą algebraiczną skutków każdego czynnika działającego niezależnie;
synergiczny - wspólne działanie czynników wzmacnia efekt (to znaczy efekt, gdy działają razem, jest większy niż prosta suma efektów każdego czynnika działającego niezależnie);
antagonistyczne - wspólne działanie czynników osłabia efekt (to znaczy efekt ich wspólnego działania jest mniejszy niż prosta suma skutków każdego czynnika).
Dlaczego wiedza na temat interakcji czynników środowiskowych jest tak ważna? Teoretyczne uzasadnienie wartości maksymalnych dopuszczalnych stężeń (MAC) substancji zanieczyszczających lub maksymalnych dopuszczalnych poziomów (MPL) narażenia na czynniki zanieczyszczające (np. hałas, promieniowanie) opiera się na prawie czynnika ograniczającego. Maksymalne dopuszczalne stężenie ustala się eksperymentalnie na poziomie, przy którym w organizmie nie występują jeszcze zmiany patologiczne. Wiąże się to z pewnymi trudnościami (na przykład najczęściej konieczna jest ekstrapolacja danych uzyskanych na zwierzętach na ludzi). Jednak nie o nich teraz mówimy.
Nierzadko można usłyszeć, jak władze odpowiedzialne za ochronę środowiska radośnie donoszą, że poziom większości substancji zanieczyszczających w atmosferze miasta mieści się w granicach MPC. Jednocześnie państwowe władze sanitarno-epidemiologiczne odnotowały zwiększoną zachorowalność na choroby układu oddechowego u dzieci. Wyjaśnienie mogłoby być takie. Nie jest tajemnicą, że wiele zanieczyszczeń atmosferycznych ma podobne działanie: podrażniają błony śluzowe górnych dróg oddechowych, powodują choroby układu oddechowego itp. Połączone działanie tych substancji zanieczyszczających daje efekt addytywny (lub synergistyczny).
Dlatego w idealnym przypadku przy opracowywaniu standardów MPC i ocenie istniejącej sytuacji środowiskowej należy wziąć pod uwagę interakcję czynników. Niestety w praktyce może to być bardzo trudne: trudno zaplanować taki eksperyment, trudno ocenić interakcję, a ponadto zaostrzenie RPP ma negatywne skutki ekonomiczne.
Słowniczek
MIKROELEMENTY - pierwiastki chemiczne potrzebne organizmom w znikomych ilościach, ale warunkujące powodzenie ich rozwoju. M. w postaci mikronawozów służy do zwiększenia produktywności roślin.
CZYNNIK OGRANICZAJĄCY - czynnik wyznaczający ramy (determinujący) przebieg jakiegoś procesu lub istnienie organizmu (gatunku, zbiorowiska).
OBSZAR - obszar występowania dowolnej systematycznej grupy organizmów (gatunek, rodzaj, rodzina) lub określonego rodzaju zbiorowości organizmów (na przykład obszar lasów porostowych).
METABOLIZM - (w odniesieniu do organizmu) sekwencyjne zużycie, przemiana, wykorzystanie, gromadzenie i utrata substancji i energii w organizmach żywych. Życie jest możliwe tylko dzięki metabolizmowi.
EURYBIONT – organizm żyjący w różnorodnych warunkach środowiskowych
STENOBIONT to organizm wymagający ściśle określonych warunków bytowania.
XENOBIOTYK – substancja chemiczna obca organizmowi, naturalnie niewchodząca w cykl biotyczny. Z reguły ksenobiotyk ma pochodzenie antropogeniczne.
Ekosystem
EKOSYSTEMY MIEJSKIE I PRZEMYSŁOWE
Ogólna charakterystyka ekosystemów miejskich.
Ekosystemy miejskie są heterotroficzne, udział energii słonecznej pozyskiwanej przez rośliny miejskie czy panele słoneczne umieszczone na dachach domów jest niewielki. Główne źródła energii dla przedsiębiorstw miejskich, ogrzewania i oświetlenia mieszkań mieszkańców miasta zlokalizowane są poza miastem. Są to złoża ropy, gazu, węgla, elektrownie wodne i jądrowe.
Miasto zużywa ogromne ilości wody, z której tylko niewielka część jest wykorzystywana przez człowieka do bezpośredniego spożycia. Większość wody zużywana jest na procesy produkcyjne i potrzeby gospodarstw domowych. Indywidualne zużycie wody w miastach waha się od 150 do 500 litrów dziennie, a biorąc pod uwagę przemysł nawet do 1000 litrów dziennie na mieszkańca. Woda, z której korzystają miasta, wraca do natury w stanie zanieczyszczonym – jest nasycona metalami ciężkimi, pozostałościami produktów naftowych, złożonymi substancjami organicznymi, takimi jak fenol itp. Może zawierać mikroorganizmy chorobotwórcze. Miasto emituje do atmosfery toksyczne gazy i pyły oraz gromadzi na składowiskach toksyczne odpady, które wraz ze źródlanymi wodami przedostają się do ekosystemów wodnych. Rośliny wchodzące w skład ekosystemów miejskich rosną w parkach, ogrodach i na trawnikach, a ich głównym zadaniem jest regulacja składu gazowego atmosfery. Wydzielają tlen, pochłaniają dwutlenek węgla i oczyszczają atmosferę ze szkodliwych gazów i pyłów dostających się do niej podczas pracy przedsiębiorstw przemysłowych i transportu. Rośliny mają także duże walory estetyczne i dekoracyjne.
Zwierzęta w mieście reprezentują nie tylko gatunki pospolite w naturalnych ekosystemach (w parkach żyją ptaki: pleszka, słowik, pliszka; ssaki: norniki, wiewiórki i przedstawiciele innych grup zwierząt), ale także szczególna grupa zwierząt miejskich - towarzysze człowieka. W jego skład wchodzą ptaki (wróble, szpaki, gołębie), gryzonie (szczury i myszy) oraz owady (karaluchy, pluskwy, ćmy). Wiele zwierząt związanych z człowiekiem żywi się śmieciami na wysypiskach śmieci (kawki, wróble). To są pielęgniarki miejskie. Rozkład odpadów organicznych przyspieszają larwy much oraz inne zwierzęta i mikroorganizmy.
Główną cechą ekosystemów współczesnych miast jest to, że zostaje zakłócona ich równowaga ekologiczna. Człowiek musi podjąć się wszelkich procesów regulacji przepływu materii i energii. Człowiek musi regulować zarówno zużycie przez miasto energii i zasobów – surowców dla przemysłu i żywności dla ludzi, jak i ilość toksycznych odpadów przedostających się do atmosfery, wody i gleby w wyniku działalności przemysłowej i transportowej. Wreszcie określa wielkość tych ekosystemów, które w krajach rozwiniętych, a w ostatnich latach w Rosji, szybko „rozprzestrzeniają się” za sprawą budownictwa domków podmiejskich. Tereny zabudowy niskiej zabudowie zmniejszają powierzchnię lasów i gruntów rolnych, ich „rozrastanie się” wymaga budowy nowych autostrad, co zmniejsza udział ekosystemów zdolnych do produkcji żywności i przeprowadzania obiegu tlenowego.
Zanieczyszczenia przemysłowe.
W ekosystemach miejskich najbardziej niebezpieczne dla przyrody są zanieczyszczenia przemysłowe.
Chemiczne zanieczyszczenie atmosfery. Czynnik ten jest jednym z najbardziej niebezpiecznych dla życia człowieka. Najczęstsze zanieczyszczenia
Dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenek węgla, chlor itp. W niektórych przypadkach toksyczne związki mogą powstać z dwóch lub stosunkowo kilku stosunkowo nieszkodliwych substancji emitowanych do atmosfery pod wpływem światła słonecznego. Ekolodzy liczą około 2000 substancji zanieczyszczających powietrze.
Głównymi źródłami zanieczyszczeń są elektrownie cieplne. Kotłownie, rafinerie ropy naftowej i pojazdy silnikowe również silnie zanieczyszczają atmosferę.
Zanieczyszczenia chemiczne zbiorników wodnych. Przedsiębiorstwa odprowadzają do zbiorników wodnych produkty naftowe, związki azotu, fenol i wiele innych odpadów przemysłowych. Podczas wydobycia ropy naftowej zbiorniki wodne są zanieczyszczane substancjami zasolonymi, a podczas transportu ropa i produkty naftowe również się rozlewają. W Rosji jeziora na północy zachodniej Syberii najbardziej cierpią z powodu zanieczyszczenia olejami. W ostatnich latach wzrosło zagrożenie dla ekosystemów wodnych ze strony ścieków komunalnych. Ścieki te zawierają zwiększone stężenie detergentów, które są trudne do rozkładu przez mikroorganizmy.
Dopóki ilość zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery lub odprowadzanych do rzek jest niewielka, ekosystemy same są w stanie sobie z nimi poradzić. Przy umiarkowanym zanieczyszczeniu woda w rzece staje się prawie czysta już po 3-10 km od źródła zanieczyszczenia. Jeśli substancji zanieczyszczających jest zbyt dużo, ekosystemy nie są w stanie sobie z nimi poradzić i zaczynają się nieodwracalne skutki.
Woda staje się niezdatna do picia i niebezpieczna dla ludzi. Zanieczyszczona woda jest również nieodpowiednia dla wielu gałęzi przemysłu.
Zanieczyszczenie powierzchni gleby odpadami stałymi. Miejskie składowiska odpadów przemysłowych i bytowych zajmują duże obszary. Śmieci mogą zawierać substancje toksyczne, takie jak rtęć lub inne metale ciężkie, związki chemiczne, które rozpuszczają się w wodzie deszczowej i śnieżnej, a następnie przedostają się do zbiorników wodnych i wód gruntowych. Do śmieci mogą trafić także urządzenia zawierające substancje radioaktywne.
Powierzchnia gleby może zostać zanieczyszczona popiołem osadzającym się z dymu elektrowni cieplnych opalanych węglem, przedsiębiorstw produkujących cement, cegły ogniotrwałe itp. Aby zapobiec temu zanieczyszczeniu, na rurach instalowane są specjalne odpylacze.
Zanieczyszczenie chemiczne wód gruntowych. Prądy wód gruntowych przenoszą zanieczyszczenia przemysłowe na duże odległości i nie zawsze możliwe jest określenie ich źródła. Przyczyną zanieczyszczeń może być wymywanie substancji toksycznych przez wodę deszczową i śnieżną ze składowisk przemysłowych. Do skażenia wód gruntowych dochodzi także podczas wydobycia ropy naftowej nowoczesnymi metodami, kiedy w celu zwiększenia wydobycia złóż ropy naftowej, do odwiertów ponownie zatłacza się słoną wodę, która wydostała się na powierzchnię wraz z ropą podczas jej pompowania.
Słona woda przedostaje się do warstw wodonośnych, a woda w studniach nabiera gorzkiego smaku i nie nadaje się do picia.
Zanieczyszczenie hałasem. Źródłem hałasu może być przedsiębiorstwo przemysłowe lub transport. Ciężkie wywrotki i tramwaje wytwarzają szczególnie głośny hałas. Hałas wpływa na układ nerwowy człowieka, dlatego w miastach i przedsiębiorstwach podejmowane są środki ochrony przed hałasem.
Linie kolejowe, tramwajowe oraz drogi, po których przebiega transport towarowy, wymagają przeniesienia z centralnych części miast na tereny słabo zaludnione i utworzone wokół nich tereny zielone dobrze pochłaniające hałas.
Samoloty nie powinny latać nad miastami.
Hałas mierzy się w decybelach. Tykanie zegara to 10 dB, szept to 25, hałas na ruchliwej autostradzie to 80, hałas samolotu podczas startu to 130 dB. Próg bólu hałasu - 140 dB. W obszarach mieszkalnych w ciągu dnia hałas nie powinien przekraczać 50-66 dB.
Do substancji zanieczyszczających zalicza się także: skażenie powierzchni gleby przez składowiska nadkładu i popiołów, zanieczyszczenia biologiczne, zanieczyszczenia termiczne, zanieczyszczenia radiacyjne, zanieczyszczenia elektromagnetyczne.
Zanieczyszczenie powietrza. Jeżeli przyjmiemy, że zanieczyszczenie powietrza nad oceanem jest jednostkowe, to nad wsiami jest ono 10 razy większe, nad małymi miastami – 35 razy, a nad dużymi miastami – 150 razy. Grubość warstwy zanieczyszczonego powietrza nad miastem wynosi 1,5 – 2 km.
Najbardziej niebezpiecznymi substancjami zanieczyszczającymi są benzo-a-piren, dwutlenek azotu, formaldehyd i pył. W europejskiej części Rosji i na Uralu średnio na 1 mkw. km spadło ponad 450 kg zanieczyszczeń atmosferycznych.
W porównaniu do roku 1980 wielkość emisji dwutlenku siarki wzrosła 1,5-krotnie; Transport drogowy wypuścił do atmosfery 19 mln ton substancji zanieczyszczających atmosferę.
Odpływ ścieków do rzek wyniósł 68,2 m3. km po zużyciu 105,8 m3. km. Zużycie wody przemysłowej wynosi 46%. Udział ścieków nieoczyszczonych maleje od 1989 roku i wynosi 28%.
Ze względu na przewagę wiatrów zachodnich Rosja otrzymuje od swoich zachodnich sąsiadów 8–10 razy więcej zanieczyszczeń atmosferycznych niż im wysyła.
Kwaśne deszcze negatywnie wpłynęły na połowę lasów w Europie, a w Rosji rozpoczął się proces wysychania lasów. W Skandynawii z powodu kwaśnych deszczów napływających z Wielkiej Brytanii i Niemiec zginęło już 20 000 jezior. Zabytki architektury giną pod wpływem kwaśnych deszczy.
Szkodliwe substancje wydostające się z komina o wysokości 100 m rozprzestrzeniają się w promieniu 20 km, a na wysokości 250 m – do 75 km. Mistrzowska rura została zbudowana w fabryce miedzi i niklu w Sudbury (Kanada) i ma wysokość ponad 400 m.
Chlorofluorowęglowodory (CFC) niszczące warstwę ozonową dostają się do atmosfery z gazów z systemów chłodniczych (w USA – 48%, a w pozostałych krajach – 20%), ze stosowania puszek aerozolowych (w USA – 2%, a kilka lat temu zakazano ich sprzedaży, w pozostałych krajach – 35%), rozpuszczalników stosowanych w pralni chemicznej (20%) oraz przy produkcji tworzyw piankowych, w tym styroformu (25-
Głównym źródłem freonów niszczących warstwę ozonową są lodówki przemysłowe. Typowa lodówka domowa zawiera 350 g freonu, natomiast lodówka przemysłowa zawiera kilkadziesiąt kilogramów. Urządzenia chłodnicze tylko w
Moskwa zużywa rocznie 120 ton freonu. Znaczna jego część trafia do atmosfery na skutek niedoskonałego sprzętu.
Zanieczyszczenie ekosystemów słodkowodnych. W 1989 r. do Jeziora Ładoga, zbiornika wody pitnej dla sześciomilionowego Petersburga, zrzucono 1,8 tony fenoli, 69,7 ton siarczanów i 116,7 ton syntetycznych środków powierzchniowo czynnych.
Zanieczyszcza ekosystemy wodne i transport rzeczny. Na przykład po jeziorze Bajkał pływa 400 statków różnej wielkości, które rocznie zrzucają do wody około 8 ton produktów naftowych.
W większości rosyjskich przedsiębiorstw toksyczne odpady produkcyjne są albo wrzucane do zbiorników wodnych, zatruwając je, albo gromadzone bez recyklingu, często w ogromnych ilościach. Te nagromadzenia śmiercionośnych odpadów można nazwać „kopalniami ekologicznymi”; w przypadku przerwania tamy mogą przedostać się do zbiorników wodnych. Przykładem takiej „kopalni ekologicznej” są zakłady chemiczne „Ammophos” w Czerepowcu. Jego osadnik zajmuje powierzchnię 200 hektarów i zawiera 15 milionów ton odpadów. Corocznie podnoszona jest tama otaczająca osadnik
4 m. Niestety „kopalnia Czerepowca” nie jest jedyna.
W krajach rozwijających się co roku umiera 9 milionów ludzi. Do roku 2000 ponad miliard ludzi nie będzie miało wystarczającej ilości wody pitnej.
Zanieczyszczenie ekosystemów morskich. Do Oceanu Światowego wrzucono około 20 miliardów ton śmieci – od odpadów z gospodarstw domowych po odpady radioaktywne. Co roku na każdy 1 mkw. km powierzchni wody dodaje kolejne 17 ton śmieci.
Każdego roku do oceanu wlewa się ponad 10 milionów ton ropy, która tworzy film pokrywający 10-15% jego powierzchni; a 5 g produktów naftowych wystarczy na pokrycie folią 50 metrów kwadratowych. m powierzchni wody. Film ten nie tylko zmniejsza parowanie i wchłanianie dwutlenku węgla, ale także powoduje głód tlenu i śmierć jaj i młodych ryb.
Zanieczyszczenie promieniowaniem. Oczekuje się, że do roku 2000 na świecie nastąpi akumulacja
1 milion metrów sześciennych m wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych.
Naturalne tło radioaktywne dotyka każdego człowieka, nawet tego, który nie ma styczności z elektrowniami jądrowymi lub bronią jądrową. Każdy z nas otrzymuje w życiu pewną dawkę promieniowania, z czego 73% pochodzi z promieniowania ciał naturalnych (np. granitu w pomnikach, okładzin domów itp.), 14% z zabiegów medycznych (przede wszystkim z wizyty u lekarza X- pokój promieni) i 14% - na promienie kosmiczne. W ciągu całego życia (70 lat) człowiek może bez większego ryzyka akumulować promieniowanie o mocy 35 rem (7 rem ze źródeł naturalnych, 3 rem ze źródeł kosmicznych i aparatów rentgenowskich). Na terenie elektrowni jądrowej w Czarnobylu w najbardziej zanieczyszczonych obszarach można uzyskać do 1 rem na godzinę. Moc promieniowania na dachu w okresie gaszenia pożaru w elektrowni jądrowej osiągnęła 30 000 rentgenów na godzinę, dlatego też bez ochrony przed promieniowaniem (ołowiany skafander kosmiczny) śmiertelną dawkę promieniowania można było przyjąć w ciągu 1 minuty.
Godzinna dawka promieniowania, śmiertelna dla 50% organizmów, wynosi 400 rem dla człowieka, 1000-2000 dla ryb i ptaków, od 1000 do 150 000 dla roślin i 100 000 rem dla owadów. Tym samym najpoważniejsze zanieczyszczenia nie stanowią przeszkody w masowym rozmnażaniu się owadów. Spośród roślin najmniej odporne na promieniowanie są drzewa, a najbardziej trawy.
Zanieczyszczenia z odpadów domowych. Ilość zgromadzonych śmieci stale rośnie. Obecnie na każdego mieszkańca miasta przypada jej od 150 do 600 kg rocznie. Najwięcej śmieci produkuje się w USA (520 kg rocznie na mieszkańca), w Norwegii, Hiszpanii, Szwecji, Holandii – 200-300 kg, a w Moskwie – 300-320 kg.
Papier rozkłada się w środowisku naturalnym od 2 do 10 lat, puszka - ponad 90 lat, filtr papierosowy - 100 lat, plastikowa torba - ponad 200 lat, plastik - 500 lat, szkło - więcej niż 1000 lat.
Sposoby ograniczenia szkód spowodowanych zanieczyszczeniami chemicznymi
Najczęstsze zanieczyszczenia mają charakter chemiczny. Istnieją trzy główne sposoby ograniczenia szkód z ich strony.
Roztwór. Nawet oczyszczone ścieki należy rozcieńczyć 10 razy (a ścieki nieoczyszczone - 100-200 razy). Fabryki budują wysokie kominy, aby zapewnić równomierne rozproszenie emitowanych gazów i pyłów. Rozcieńczanie jest nieskutecznym sposobem ograniczenia szkód spowodowanych zanieczyszczeniem i jest dopuszczalne jedynie jako środek tymczasowy.
Czyszczenie. Jest to obecnie główny sposób na ograniczenie emisji szkodliwych substancji do środowiska w Rosji. Jednak w wyniku czyszczenia powstaje dużo stężonych odpadów płynnych i stałych, które również należy składować.
Wymiana starych technologii na nowe - niskoodpadowe. Dzięki głębszemu przetwarzaniu możliwe jest kilkudziesięciokrotne zmniejszenie ilości szkodliwych emisji. Odpady z jednej produkcji stają się surowcem dla innej.
Ekolodzy w Niemczech nadali obrazowe nazwy tym trzem sposobom ograniczenia zanieczyszczeń środowiska: „przedłużać rurę” (rozcieńczanie przez dyspersję), „zatykać rurę” (czyszczenie) i „zawiązywać rurę” (technologie niskoodpadowe). Niemcy przywrócili ekosystem Renu, który przez wiele lat był kanałem ściekowym, do którego składowano odpady od gigantów przemysłowych. Dokonano tego dopiero w latach 80., kiedy w końcu „zawiązano rurę na węzeł”.
Poziom zanieczyszczenia środowiska w Rosji jest w dalszym ciągu bardzo wysoki, a w prawie 100 miastach kraju panuje niekorzystna dla środowiska sytuacja, niebezpieczna dla zdrowia publicznego.
Pewną poprawę sytuacji środowiskowej w Rosji osiągnięto dzięki poprawie funkcjonowania zakładów przetwarzania i zmniejszeniu produkcji.
Dalszą redukcję emisji substancji toksycznych do środowiska można osiągnąć wprowadzając mniej niebezpieczne i niskoodpadowe technologie. Aby jednak „zawiązać rurę w węzeł”, konieczna jest aktualizacja sprzętu w przedsiębiorstwach, co wymaga bardzo dużych inwestycji i dlatego będzie realizowane stopniowo.
Miasta i obiekty przemysłowe (pola naftowe, kamieniołomy zagospodarowania węgla i rud, zakłady chemiczne i metalurgiczne) działają na energii pochodzącej z innych ekosystemów przemysłowych (kompleks energetyczny), a ich produktami nie jest biomasa roślinna i zwierzęca, ale stal, żeliwo i aluminium, różne maszyny i urządzenia, materiały budowlane, tworzywa sztuczne i wiele innych, które nie występują w przyrodzie.
Problemy środowiska miejskiego to przede wszystkim problemy ograniczenia emisji różnych substancji zanieczyszczających do środowiska oraz ochrony wód, atmosfery i gleby przed miastami. Rozwiązuje się je poprzez tworzenie nowych, niskoodpadowych technologii i procesów produkcyjnych oraz wydajnych zakładów przetwarzania.
Rośliny odgrywają główną rolę w łagodzeniu wpływu czynników środowiska miejskiego na człowieka. Tereny zielone poprawiają mikroklimat, zatrzymują kurz i gazy oraz korzystnie wpływają na stan psychiczny mieszkańców miast.
Literatura:
Mirkin B.M., Naumova L.G. Ekologia Rosji. Podręcznik z zestawu federalnego dla klas 9 - 11 szkół średnich. wyd. 2., poprawione
I dodatkowe - M.: JSC MDS, 1996. - 272 s.
społeczności) między sobą i ze swoim otoczeniem. Termin ten został po raz pierwszy zaproponowany przez niemieckiego biologa Ernsta Haeckela w 1869 roku. Pojawił się jako niezależna nauka na początku XX wieku wraz z fizjologią, genetyką i innymi. Obszarem zastosowań ekologii są organizmy, populacje i zbiorowiska. Ekologia postrzega je jako żywy element systemu zwanego ekosystemem. W ekologii pojęcia populacji – społeczności i ekosystemu – mają jasne definicje.
Populacja (z ekologicznego punktu widzenia) to grupa osobników tego samego gatunku, zajmująca określone terytorium i zwykle w takim czy innym stopniu odizolowana od innych podobnych grup.
Społeczność to dowolna grupa organizmów różnych gatunków żyjących na tym samym obszarze i oddziałujących ze sobą poprzez powiązania troficzne (pożywienie) lub przestrzenne.
Ekosystem to wspólnota organizmów ze środowiskiem, które oddziałują ze sobą i tworzą jednostkę ekologiczną.
Wszystkie ekosystemy Ziemi są zjednoczone w ekosferze. Oczywiste jest, że absolutnie niemożliwe jest objęcie badaniami całej biosfery Ziemi. Dlatego punktem zastosowania ekologii jest ekosystem. Jednakże ekosystem, jak wynika z definicji, składa się z populacji, pojedynczych organizmów i wszystkich czynników przyrody nieożywionej. Na tej podstawie możliwych jest kilka różnych podejść do badania ekosystemów.
Podejście ekosystemowe W podejściu ekosystemowym ekolog bada przepływ energii w ekosystemie. Największym zainteresowaniem w tym przypadku cieszą się relacje organizmów ze sobą i ze środowiskiem. Takie podejście pozwala wyjaśnić złożoną strukturę zależności zachodzących w ekosystemie i dostarczyć rekomendacji dotyczących racjonalnego zarządzania środowiskiem.
Studiuję społeczności. Dzięki takiemu podejściu szczegółowo bada się skład gatunkowy zbiorowisk oraz czynniki ograniczające rozmieszczenie określonych gatunków. W tym przypadku badane są wyraźnie rozróżnialne jednostki biotyczne (łąka, las, bagno itp.).
podejście. Punktem zastosowania tego podejścia, jak sama nazwa wskazuje, jest populacja.
Studium siedliskowe. W tym przypadku bada się stosunkowo jednorodny obszar środowiska, w którym żyje dany organizm. Zwykle nie jest używany osobno jako niezależny obszar badań, ale dostarcza niezbędnego materiału do zrozumienia ekosystemu jako całości.
Należy zaznaczyć, że w idealnym przypadku wszystkie powyższe podejścia powinny być stosowane łącznie, jednak w chwili obecnej jest to praktycznie niemożliwe ze względu na znaczną skalę badanych obiektów i ograniczoną liczbę badaczy terenowych.
Ekologia jako nauka wykorzystuje różnorodne metody badawcze w celu uzyskania obiektywnych informacji o funkcjonowaniu systemów przyrodniczych.
Metody badań środowiskowych:
- obserwacja
- eksperyment
- liczenie populacji
- metoda modelowania
Pamiętać:
Co należy rozumieć przez naturalną i społeczną naturę człowieka?
Odpowiedź. Człowiek, podobnie jak wszystkie inne istoty żywe, jest częścią natury i produktem naturalnej, biologicznej ewolucji. Człowieka, podobnie jak zwierzęta, charakteryzują instynkty i potrzeby życiowe. Istnieją również biologicznie zaprogramowane wzorce zachowań człowieka jako określonego gatunku biologicznego. Czynniki biologiczne determinujące istnienie i rozwój są zdeterminowane przez zestaw genów u człowieka, równowagę wytwarzanych hormonów, metabolizm i inne czynniki biologiczne. Wszystko to charakteryzuje człowieka jako istotę biologiczną i określa jego biologiczną naturę. Ale jednocześnie różni się od każdego zwierzęcia, a przede wszystkim następującymi cechami:
Produkuje własne środowisko (mieszkanie, odzież, narzędzia), ale zwierzę nie produkuje, jedynie korzysta z tego, co jest dostępne;
Zmienia otaczający go świat nie tylko według miary swoich potrzeb utylitarnych, ale także według praw poznania tego świata, a także zgodnie z prawami moralności i piękna, przy czym zwierzę może zmienić swój świat tylko według do potrzeb swojego gatunku;
Może działać nie tylko według potrzeby, ale także zgodnie ze swobodą swojej woli i wyobraźni, natomiast działanie zwierzęcia nastawione jest wyłącznie na zaspokojenie potrzeby fizycznej (głód, instynkt prokreacyjny, grupowy, gatunkowy itp.). ;
Zdolne do działania uniwersalnego, zwierzę tylko w odniesieniu do określonych okoliczności;
Swoją aktywność życiową czyni przedmiotem (traktuje ją sensownie, celowo zmienia, planuje), lecz zwierzę jest tożsame z jego aktywnością życiową i nie odróżnia jej od siebie.
Jakie czynniki nazywamy biotycznymi i abiotycznymi?
Odpowiedź. Czynniki abiotyczne - warunki atmosfery, morza i słodkiej wody, gleby lub osadów dennych) oraz fizyczne lub klimatyczne (temperatura, ciśnienie, wiatr, prądy, reżim promieniowania itp.). Struktura powierzchni (rzeźba terenu), różnice geologiczne i klimatyczne powierzchni ziemi tworzą ogromną różnorodność czynników abiotycznych, które odgrywają różną rolę w życiu gatunków zwierząt, roślin i mikroorganizmów, które się do nich przystosowały.
Jaka jest różnorodność czynników antropogenicznych?
Odpowiedź. Czynniki antropogeniczne są bardzo zróżnicowane. Z natury czynniki antropogeniczne dzielą się na:
Mechaniczne - nacisk kół samochodów, wylesianie, przeszkody w ruchu organizmów i tym podobne;
Fizyczne - ciepło, światło, pole elektryczne, kolor, zmiany wilgotności itp.;
Chemiczne - działanie różnych pierwiastków chemicznych i ich związków;
Biologiczne - wpływ wprowadzonych organizmów, hodowla roślin i zwierząt, sadzenie lasów i tym podobne.
Krajobraz - sztuczne rzeki i jeziora, plaże, lasy, łąki itp.
Ze względu na czas powstania i czas działania czynniki antropogeniczne dzieli się na następujące grupy:
Czynniki powstałe w przeszłości: a) te, które przestały działać, ale ich konsekwencje są nadal odczuwalne (zniszczenie niektórych typów organizmów, nadmierny wypas itp.); b) te, które nadal działają w naszych czasach (sztuczna ulga, zbiorniki, introdukcje itp.);
Czynniki wytwarzane w naszych czasach: a) te, które działają tylko w momencie produkcji (fale radiowe, hałas, światło); b) te, które działają przez określony czas i po zakończeniu produkcji (uporczywe zanieczyszczenia chemiczne, wycięty las itp.).
Pytania po § 9
Opisać wzorce działania czynników środowiskowych na organizm?
Zdolność organizmów do przystosowania się do pewnego zakresu zmienności czynników środowiskowych nazywa się plastycznością ekologiczną. Cecha ta jest jedną z najważniejszych właściwości wszystkich istot żywych: regulując swoją aktywność życiową zgodnie ze zmianami warunków środowiskowych, organizmy nabywają zdolność do przetrwania i wydania potomstwa. Istnieją górne i dolne granice wytrzymałości.
Czynniki środowiskowe oddziałują na organizm żywy wspólnie i jednocześnie. Co więcej, wpływ jednego czynnika zależy od siły, z jaką i w jakiej kombinacji działają jednocześnie inne czynniki. Ten wzór nazywa się interakcją czynników. Na przykład upał lub mróz łatwiej jest znieść w suchym, niż wilgotnym powietrzu. Szybkość parowania wody z liści roślin (transpiracja) jest znacznie większa, jeśli temperatura powietrza jest wysoka i wietrzna pogoda.
W niektórych przypadkach niedobór jednego czynnika jest częściowo kompensowany przez wzmocnienie innego. Zjawisko częściowej wymienności skutków czynników środowiskowych nazywane jest efektem kompensacyjnym. Przykładowo więdnięcie roślin można zatrzymać zarówno poprzez zwiększenie ilości wilgoci w glebie, jak i obniżenie temperatury powietrza, co ogranicza transpirację; na pustyniach brak opadów jest w pewnym stopniu kompensowany podwyższoną wilgotnością względną w nocy; W Arktyce długie godziny dzienne w lecie rekompensują brak ciepła.
Jednocześnie żadnego z czynników środowiskowych niezbędnych dla organizmu nie można całkowicie zastąpić innym. Brak światła uniemożliwia życie roślinom, pomimo najkorzystniejszych kombinacji innych warunków. Jeżeli zatem wartość choćby jednego z istotnych czynników środowiska zbliża się do wartości krytycznej lub przekracza jej granice (poniżej minimum lub powyżej maksimum), to pomimo optymalnego połączenia innych warunków, osobnikom grozi śmierć. Czynniki takie nazywane są czynnikami ograniczającymi.
Jakie jest optymalne, granice wytrzymałości?
Odpowiedź. Czynniki środowiskowe mają ekspresję ilościową. W odniesieniu do każdego czynnika można wyróżnić strefę optymalną (strefę normalnej aktywności życiowej), strefę depresji oraz granice wytrzymałości organizmu. Optymalna to ilość czynnika środowiskowego, przy której intensywność aktywności życiowej organizmów jest maksymalna. W strefie ucisku aktywność życiowa organizmów zostaje stłumiona. Poza granicami wytrzymałości istnienie organizmu jest niemożliwe. Istnieją dolne i górne granice wytrzymałości.
Jaki czynnik nazywa się czynnikiem ograniczającym?
Odpowiedź. Czynnik środowiskowy, którego wartość ilościowa wykracza poza wytrzymałość gatunku, nazywany jest czynnikiem ograniczającym. Czynnik ten ograniczy rozprzestrzenianie się gatunku, nawet jeśli wszystkie inne czynniki będą sprzyjające. Czynniki ograniczające określają zasięg geograficzny gatunku. Ludzka wiedza o czynnikach ograniczających dany typ organizmu pozwala, zmieniając warunki środowiskowe, hamować lub stymulować jego rozwój.
Czynniki środowiskowe to wszelkie czynniki zewnętrzne, które mają bezpośredni lub pośredni wpływ na liczbę (liczność) i rozmieszczenie geograficzne organizmów.
Czynniki środowiskowe są bardzo zróżnicowane zarówno pod względem natury, jak i wpływu na organizmy żywe. Konwencjonalnie wszystkie czynniki środowiskowe dzieli się zwykle na trzy duże grupy - abiotyczne, biotyczne i antropogeniczne.
Czynniki abiotyczne- Są to czynniki natury nieożywionej.
Klimatyczne (nasłonecznienie, temperatura, wilgotność powietrza) i lokalne (rzeźba terenu, właściwości gleby, zasolenie, prądy, wiatr, promieniowanie itp.). Może być bezpośredni lub pośredni.
Czynniki antropogeniczne- są to formy działalności człowieka, które poprzez oddziaływanie na środowisko zmieniają warunki życia organizmów żywych lub bezpośrednio wpływają na niektóre gatunki roślin i zwierząt. Jednym z najważniejszych czynników antropogenicznych są zanieczyszczenia.
Warunki środowiska.
Warunki środowiskowe, czyli warunki ekologiczne, to abiotyczne czynniki środowiskowe zmieniające się w czasie i przestrzeni, na które organizmy reagują odmiennie w zależności od swojej siły. Warunki środowiskowe nakładają na organizmy pewne ograniczenia.
Do najważniejszych czynników determinujących warunki życia organizmów niemal we wszystkich środowiskach życia zalicza się temperaturę, wilgotność i światło.
Temperatura.
Każdy organizm jest w stanie żyć tylko w określonym zakresie temperatur: osobniki tego gatunku umierają w zbyt wysokich lub zbyt niskich temperaturach. Granice tolerancji temperatury są różne dla różnych organizmów. Istnieją gatunki, które tolerują wahania temperatury w szerokim zakresie. Na przykład porosty i wiele bakterii mogą żyć w bardzo różnych temperaturach. Wśród zwierząt największy zakres tolerancji temperatur mają zwierzęta stałocieplne. Na przykład tygrys równie dobrze znosi zarówno syberyjski chłód, jak i upał panujący w tropikalnych regionach Indii czy Archipelagu Malajskiego. Ale są też gatunki, które mogą żyć tylko w mniej lub bardziej wąskich granicach temperatur. W środowisku lądowo-powietrznym, a nawet w wielu częściach środowiska wodnego temperatura nie pozostaje stała i może znacznie się wahać w zależności od pory roku czy pory dnia. Na obszarach tropikalnych roczne wahania temperatury mogą być jeszcze mniej zauważalne niż dzienne. I odwrotnie, na obszarach umiarkowanych temperatury różnią się znacznie w zależności od pory roku. Zwierzęta i rośliny zmuszone są przystosować się do niesprzyjającej pory zimowej, podczas której aktywne życie jest utrudnione lub po prostu niemożliwe. Na obszarach tropikalnych takie adaptacje są mniej wyraźne. W zimnym okresie z niesprzyjającymi warunkami temperaturowymi wydaje się, że w życiu wielu organizmów następuje przerwa: hibernacja u ssaków, zrzucanie liści u roślin itp. Niektóre zwierzęta dokonują długich migracji do miejsc o bardziej odpowiednim klimacie.
Wilgotność.
Woda jest integralną częścią zdecydowanej większości żywych istot: jest niezbędna do ich normalnego funkcjonowania. Normalnie rozwijający się organizm stale traci wodę i dlatego nie może żyć w całkowicie suchym powietrzu. Wcześniej czy później takie straty mogą doprowadzić do śmierci organizmu.
Najprostszym i najwygodniejszym wskaźnikiem charakteryzującym wilgotność danego obszaru jest ilość opadów spadających tam w ciągu roku lub innego okresu.
Rośliny pobierają wodę z gleby za pomocą korzeni. Porosty potrafią wychwytywać parę wodną z powietrza. Rośliny posiadają szereg adaptacji zapewniających minimalną utratę wody. Wszystkie zwierzęta lądowe wymagają okresowego dostarczania wody, aby zrekompensować nieuniknioną utratę wody w wyniku parowania lub wydalania. Wiele zwierząt pije wodę; inne, takie jak płazy, niektóre owady i roztocza, wchłaniają go w postaci cieczy lub pary przez swoje powłoki ciała. Większość zwierząt pustynnych nigdy nie pije. Swoje potrzeby zaspokajają z wody dostarczanej wraz z pożywieniem. Wreszcie są zwierzęta, które pozyskują wodę w jeszcze bardziej złożony sposób – poprzez proces utleniania tłuszczu, np. wielbłąd. Zwierzęta, podobnie jak rośliny, mają wiele przystosowań do oszczędzania wody.
Światło.
Istnieją rośliny światłolubne, które mogą rozwijać się tylko pod promieniami słońca, oraz rośliny tolerujące cień, które mogą dobrze rosnąć pod baldachimem lasu. Ma to ogromne znaczenie praktyczne dla naturalnego odnowienia drzewostanu: pod osłoną dużych drzew mogą rozwijać się młode pędy wielu gatunków drzew. U wielu zwierząt normalne warunki oświetleniowe objawiają się pozytywną lub negatywną reakcją na światło. Nocne owady gromadzą się w stronę światła, a karaluchy rozpraszają się w poszukiwaniu schronienia, jeśli tylko w ciemnym pokoju zapali się światło. Fotoperiodyzm (zmiana dnia i nocy) ma ogromne znaczenie ekologiczne dla wielu zwierząt prowadzących wyłącznie tryb dzienny (większość wróblowych) lub wyłącznie nocny (wiele małych gryzoni, nietoperze). Małe skorupiaki, unoszące się w słupie wody, nocą przebywają w wodach powierzchniowych, a w ciągu dnia schodzą w głąb, unikając zbyt jasnego światła.
Światło prawie nie ma bezpośredniego wpływu na zwierzęta. Służy jedynie jako sygnał do restrukturyzacji procesów zachodzących w organizmie.
Światło, wilgotność i temperatura wcale nie wyczerpują zestawu warunków środowiskowych determinujących życie i rozmieszczenie organizmów. Ważne są również takie czynniki, jak wiatr, ciśnienie atmosferyczne i wysokość. Wiatr działa pośrednio: zwiększając parowanie, zwiększa suchość. Silne wiatry przyczyniają się do ochłodzenia. Czynność ta jest ważna w zimnych miejscach, w wysokich górach lub w regionach polarnych.
Czynniki antropogeniczne. Czynniki antropogeniczne są bardzo zróżnicowane pod względem składu. Człowiek oddziałuje na przyrodę żywą poprzez układanie dróg, budowę miast, prowadzenie rolnictwa, blokowanie rzek itp. Współczesna działalność człowieka coraz częściej objawia się zanieczyszczeniem środowiska produktami ubocznymi, często trującymi. Na terenach przemysłowych stężenia zanieczyszczeń osiągają czasami wartości progowe, czyli śmiertelne dla wielu organizmów. Jednak bez względu na wszystko prawie zawsze będzie co najmniej kilka osobników kilku gatunków, które będą w stanie przetrwać w takich warunkach. Powodem jest to, że w naturalnych populacjach rzadko spotyka się osobniki oporne. W miarę wzrostu poziomu zanieczyszczeń tylko oporne osobniki mogą przetrwać. Co więcej, mogą stać się założycielami stabilnej populacji, która odziedziczyła odporność na tego typu zanieczyszczenia. Z tego powodu zanieczyszczenia dają nam możliwość niejako obserwacji ewolucji w działaniu. Jednak nie każda populacja jest wyposażona w zdolność przeciwstawiania się zanieczyszczeniom. Zatem wpływ jakiejkolwiek substancji zanieczyszczającej jest dwojaki.
Prawo Optimumu.
Wiele czynników jest tolerowanych przez organizm tylko w określonych granicach. Organizm umiera, jeśli np. temperatura otoczenia jest za niska lub za wysoka. W środowiskach, w których temperatury są zbliżone do tych ekstremalnych, żywi mieszkańcy są rzadkością. Ich liczba wzrasta jednak w miarę zbliżania się temperatury do wartości średniej, która jest najlepsza (optymalna) dla danego gatunku. I ten wzór można przenieść na dowolny inny czynnik.
Zakres parametrów czynników, przy których organizm czuje się komfortowo, jest optymalny. Organizmy o szerokim marginesie oporności z pewnością mają szansę na szersze rozpowszechnienie się. Jednakże szerokie granice wytrzymałości dla jednego czynnika nie oznaczają szerokich granic dla wszystkich czynników. Roślina może być tolerancyjna na duże wahania temperatury, ale ma wąskie zakresy tolerancji na wodę. Zwierzę takie jak pstrąg może być bardzo wrażliwe na temperaturę, ale żywi się różnorodną żywnością.
Czasami w ciągu życia jednostki jego tolerancja (selektywność) może się zmienić. Organizm, znajdując się w trudnych warunkach, po pewnym czasie przyzwyczaja się do nich i dostosowuje się do nich. Konsekwencją tego jest zmiana optymalnego stanu fizjologicznego i proces ten nazywa się dostosowanie Lub aklimatyzacja.
Prawo minimum sformułował twórca nauki o nawozach mineralnych Justus Liebig (1803-1873).
Yu Liebig odkrył, że plon roślin może być ograniczony przez którykolwiek z podstawowych składników odżywczych, jeśli tylko tego pierwiastka brakuje. Wiadomo, że różne czynniki środowiskowe mogą oddziaływać na siebie, co oznacza, że niedobór jednej substancji może prowadzić do niedoboru innych substancji. Dlatego ogólnie prawo minimum można sformułować w następujący sposób: element lub czynnik środowiska znajdujący się na minimum ogranicza (ogranicza) w największym stopniu aktywność życiową organizmu.
Pomimo złożoności relacji między organizmami a ich środowiskiem, nie wszystkie czynniki mają takie samo znaczenie ekologiczne. Na przykład tlen jest czynnikiem konieczności fizjologicznej dla wszystkich zwierząt, ale z ekologicznego punktu widzenia staje się ograniczający tylko w niektórych siedliskach. Jeśli ryby padną w rzece, należy najpierw zmierzyć stężenie tlenu w wodzie, ponieważ jest ono bardzo zmienne, zapasy tlenu łatwo się wyczerpują i często nie ma wystarczającej ilości tlenu. Jeśli w przyrodzie obserwuje się śmierć ptaków, należy szukać innej przyczyny, ponieważ zawartość tlenu w powietrzu jest stosunkowo stała i wystarczająca z punktu widzenia potrzeb organizmów lądowych.
Pytania autotestowe:
Wymień główne środowiska życia.
Jakie są warunki środowiskowe?
Opisz warunki życia organizmów w siedliskach glebowych, wodnych i lądowo-powietrznych.
Podaj przykłady adaptacji organizmów do życia w różnych siedliskach?
Jakie są przystosowania organizmów wykorzystujących inne organizmy jako siedlisko?
Jaki wpływ ma temperatura na różne typy organizmów?
W jaki sposób zwierzęta i rośliny pozyskują potrzebną im wodę?
Jaki wpływ ma światło na organizmy?
Jak objawia się wpływ zanieczyszczeń na organizmy?
Wyjaśnij, czym są czynniki środowiskowe i jaki mają wpływ na organizmy żywe?
Jakie czynniki nazywane są ograniczającymi?
Czym jest aklimatyzacja i jakie ma znaczenie w rozprzestrzenianiu się organizmów?
Jak objawiają się prawa optymalności i minimum?