Реферат
на тему: «Основы экологии: взаимодействие факторов и организмов, экологические системы и популяции»
ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Экология — область биологии, изучающая взаимодействие организмов между собой и с окружающей средой. В процессе эволюции живые организмы расселились по всему земному шару и приспособились к различным условиям обитания. В результате взаимодействия живых организмов и среды обитания сформировался разнообразный органический мир Земли. Жизнедеятельность организмов, в свою очередь, оказала влияние на неживую природу, которая развивалась и изменялась вместе с живой. В результате сложных взаимоотношений живой и неживой природы сформировались различные сообщества, экосистемы, которые составляют современную биосферу.
Экология как наука изучает закономерности развития экосистем, взаимоотношения организмов в них, эволюцию сообществ и биосферы. Она является основой охраны природы, прогнозирования и управления экосистемами в условиях научно-технического прогресса.
На живые организмы прямо или косвенно влияют различные компоненты окружающей среды, называемые экологическими факторами. Условно их можно разделить на две группы: абиотические и биотические факторы.
Абиотические факторы — это все влияющие на организм элементы неживой природы: климатические (свет, влажность, температура), почвенные, рельеф, атмосферные газы.
Биотические факторы — совокупность взаимодействия и влияние живых организмов друг на друга. Отдельно из биотических факторов выделяют антропогенный1 фактор как совокупность различных воздействий человека и его хозяйственной деятельности на живые организмы и природу в целом.
Абиотические факторы. Наиболее важным из абиотических факторов является климат. От него зависит тип растительности в данной местности, которая, в свою очередь, определяет животный мир и облик сообщества. Климат слагается из ряда факторов.
Свет. Климат связан в первую очередь с поступлением солнечной энергии. Биологическое действие солнечного света обусловлено интенсивностью, спектральным составом, сезонной и суточной периодичностью. В связи с этим у живых организмов приспособления также носят сезонный и зональный характер.
Ультрафиолетовые лучи губительны для всего живого. Основная часть этого излучения задерживается озоновым экраном атмосферы, поэтому живые организмы распространены до озонового слоя. Видимый спектр необходим растениям и животным. У зеленых растений в красном спектре идет фотосинтез. Для животных и человека видимый свет — важный фактор, определяющий степень активности.
В некоторых научных изданиях встречается термин «антропический», так как ряд авторов считают его более точным.
Инфракрасные лучи являются источником тепловой энергии, но не воспринимаются глазом человека и большинства животных. Они хорошо поглощаются тканями организма и вызывают их нагревание. Особенно важны эти лучи для хладнокровных животных (насекомых, пресмыкающихся), которые используют их для повышения температуры тела.
Солнечная энергия создает световой режим, который меняется в зависимости от географической широты и рельефа. В связи с вращением Земли световой режим имеет отчетливую суточную и сезонную периодичность. Реакция организма на суточный режим освещения в результате периодической смены определенной продолжительности дня и ночи называется фотопериодизмом. Фотопериодичность связана с механизмом биологических часов, основное проявление которого заключается в способности организма к циклическим изменениям функций. Биологические часы определяют физиологические ритмы в соответствии с изменениями в окружающей среде. У растений суточный фотопериодизм контролирует процессы фотосинтеза. У животных возникли приспособления к дневному и ночному образу жизни.
Большое значение имеет и степень освещенности. В зависимости от способности расти в условиях затенения или освещения различают теневыносливые и светолюбивые растения. Теневыносливые обитают в нижнем ярусе леса, светолюбивые — в верхнем ярусе и на открытых пространствах (лугах, степях).
Сезонный ритм — регулируемая фотопериодизмом реакция организма на изменение времени года. Так, при наступлении осеннего короткого дня растения сбрасывают листву и готовятся к зимнему покою. Зимний покой — приспособительное свойство многолетних растений, для которых характерны прекращение роста, отмирание надземных побегов (у трав) или листопад (у деревьев и кустарников), замедление или остановка многих процессов жизнедеятельности. У животных зимой наблюдается существенное снижение активности. Сигналом к массовому отлету птиц служит изменение длины светового дня. Многие животные впадают в зимнюю спячку — приспособление для перенесения неблагоприятного зимнего времени года.
Температура — не менее важный фактор, лимитирующий жизненные процессы. Все процессы жизнедеятельности в организме протекают при определенной температуре тела, в основном в пределах +10...+40 °С. Лишь немногие организмы приспособлены к жизни при очень высоких температурах. В зависимости от механизмов поддержания постоянной температуры тела животные делятся на пойкилотермных и гомойотермных.
Пойкилотермные — хладнокровные животные с непостоянной температурой тела. У них повышение температуры окружающей среды вызывает сильное ускорение всех физиологических процессов, изменяет активность поведения. Так, ящерицы предпочитают температурную зону +37 °С. С повышением температуры ускоряются и стадии развития некоторых животных. Для многих хладнокровных животных характерен анабиоз — временное состояние организма, при котором жизненные процессы существенно замедляются и отсутствуют видимые признаки жизни.
Гомойотермные — теплокровные животные с постоянной температурой тела. Они обладают наиболее совершенной терморегуляцией и в меньшей степени зависят от температуры среды. Способность поддерживать постоянную температуру тела является важной экологической приспособленностью животных, таких как птицы и млекопитающие.
Для растений температурный режим также имеет большое значение. Наиболее интенсивно процесс фотосинтеза идет в диапазоне +15... +25 °С. Для перенесения низких температур (ниже 0 °С) у растений существуют специальные механизмы, позволяющие предотвращать замерзание воды в клетках. Так, зимой в тканях растений находятся концентрированные растворы Сахаров, глицерина и других веществ, препятствующих замерзанию воды.
Влажность. Необходимым условием существования всех организмов на земле является наличие воды. Она играет исключительно важную роль во всех процессах жизнедеятельности клетки. Поддержание водного баланса является основной физиологической функцией организма. С экологической точки зрения вода чаще других является лимитирующим фактором как для наземных, так и для водных организмов, где высокая соленость способствует ее потере. Влажность на земной поверхности распределяется неодинаково. Так как большинство наземных растений и животных влаголюбивы, то недостаток воды часто оказывается причиной, ограничивающей распространение организмов.
Для растений наличие воды является одним из основных экологических факторов, лимитирующих рост и развитие. Приспособления к недостатку влаги у них особенно ярко выражены (колючки, длинные корни, мясистые стебли).
Фактор влажности является значимым и для животных. Большинство обитателей пустынь способны обходиться без воды достаточно долго. Это верблюды, антилопы, куланы, сайгаки. Обитатели засушливых мест ведут ночной образ жизни, тем самым избегая перегрева и испарения воды в дневное время.
Для растений и животных, обитающих в условиях периодической сухости, характерно снижение жизненной активности, состояние физиологического покоя в период отсутствия влаги. Растения могут сбрасывать листву в жаркое сухое лето, иногда у них полностью отмирают надземные побеги.
Животные с наступлением жаркого и сухого периода могут впадать в летнюю спячку (сурки), а некоторые виды — в состояние анабиоза.
Почва — среда обитания для многих микроорганизмов и животных, в ней закрепляются корни растений и гифы грибов. Первостепенными факторами для почвенных обитателей являются ее структура, химический состав, влажность, наличие питательных веществ.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАКТОРОВ. ОГРАНИЧИВАЮЩИЙ ФАКТОР
На организмы действует всегда комплекс факторов окружающей среды. Наиболее благоприятная для организма интенсивность экологического фактора называется оптимальной, или оптимумом. Отклонение от оптимального действия фактора приводит к угнетению жизнедеятельности организма. Граница, за пределами которой невозможно существование организма, называется пределом выносливости. Для любого организма и в целом вида существует своя граница по каждому экологическому фактору. Фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма, называется ограничивающим. Он имеет верхний и нижний пределы.
Оптимум отражает особенности условий обитания различных видов. Чем шире предел выносливости, тем пластичнее организм. Причем предел выносливости по отношению к различным экологическим факторам у организмов неодинаков. Узкоприспособленные виды менее пластичны и имеют небольшой предел выносливости, широко приспособленные виды более пластичны, и у них отмечается большой диапазон устойчивости к колебаниям факторов среды.
Взаимодействие различных экологических факторов заключается в том, что изменения интенсивности одного могут снизить предел выносливости к другому фактору или, наоборот, увеличить его.
Например, оптимальная температура повышает выносливость к недостатку влаги и пищи.
Совокупность факторов среды (абиотических и биотических), необходимых для существования вида, называется экологической нишей, которая характеризует образ жизни организма, условия его обитания и питания.