Экологические факторы окружают нас повсюду и оказывают влияние на все живые организмы. Давайте разберемся, что такое экологические факторы, какие они бывают, и как конкретно воздействуют на организмы.
1. Понятие экологических факторов
Экологические факторы - это отдельные элементы среды обитания, которые взаимодействуют с организмом и создают условия для его существования. К экологическим факторам относятся как живые, так и неживые компоненты окружающей среды.
Существует классификация экологических факторов:
- Абиотические факторы - факторы неживой природы (температура, влажность, освещенность и др.)
- Биотические факторы - влияние живых организмов друг на друга
- Антропогенные факторы - влияние человека и его деятельности
Примерами абиотических факторов могут служить температура воздуха, влажность почвы, интенсивность солнечного излучения. К биотическим факторам относятся хищничество, конкуренция между особями, симбиоз. Антропогенное воздействие - это, например, загрязнение окружающей среды или осушение болот.
Совокупность всех экологических факторов в конкретном месте образует среду обитания организмов. Каждый организм приспособлен к определенной среде обитания.
2. Абиотические факторы
Абиотические (неживые) факторы - это различные элементы неживой природы, оказывающие влияние на живые организмы. К ним относятся климат, почва, вода, освещенность, рельеф местности. Рассмотрим основные группы абиотических факторов.
Климатические факторы
Сюда входят такие характеристики, как температура воздуха, количество осадков, направление и сила ветра, влажность воздуха. Данные факторы в значительной степени определяют распространение растений и животных. Например, в условиях жаркого климата преобладают засухоустойчивые растения - кактусы, суккуленты. В районах с избыточным увлажнением распространены гигрофиты - осоки, папоротники и др.
Эдафические факторы
Эдафические факторы связаны с почвой. К ним относят механический состав почвы (соотношение песка, ила, глины), кислотность, влажность, содержание минеральных солей, структуру. Например, песчаные почвы быстрее прогреваются и высыхают, чем глинистые. Растения, произрастающие на таких почвах, должны быть приспособлены к недостатку влаги.
Гидрологические факторы
Для водных организмов одними из важнейших абиотических факторов являются химический состав воды, ее температура, скорость течения, наличие течений. Например, форель предпочитает чистые, холодные, быстротекущие горные речки. А карась лучше себя чувствует в медленных, теплых, стоячих или слабопроточных водоемах.
Орографические факторы
Сюда входят высота местности над уровнем моря, особенности рельефа, экспозиция и крутизна склонов. С увеличением высоты местности температура воздуха понижается, уменьшается парциальное давление кислорода. Это накладывает ограничения на распространение теплолюбивых и требовательных к содержанию кислорода организмов.
Факторы освещенности
Для всех фотосинтезирующих организмов, в первую очередь растений, исключительно важны интенсивность света, спектральный состав, продолжительность освещения. Недостаток света влечет за собой угнетение роста и развития растений.
Таким образом, абиотические факторы оказывают значительное и разнообразное влияние на живые организмы. От них зависит распространение видов, их рост и развитие.
3. Биотические факторы
Биотические факторы - это влияние живых организмов друг на друга. Растения и животные находятся в сложных взаимоотношениях, которые можно разделить на три основных типа: симбиоз, антибиоз и нейтрализм.
Симбиоз
Симбиоз - тип взаимоотношений, при котором оба партнера получают пользу. Симбиоз включает мутуализм, комменсализм и кооперацию.
При мутуализме организмы оказывают друг другу взаимовыгодное воздействие и не могут существовать по отдельности. Классический пример - отношения между растениями и опыляющими их насекомыми. Растение получает перенос пыльцы, насекомое - нектар и пыльцу в качестве пищи.
Комменсализм - отношения, при которых один организм получает пользу, не нанося вреда другому. Например, лишайники, поселяясь на стволах и ветвях деревьев, используют их как субстрат, но при этом не повреждают.
Кооперация - факультативный симбиоз, когда организмы могут существовать по отдельности, но предпочитают жить и действовать сообща. Например, муравьи и тля - муравьи охраняют тлю от хищников, а тля выделяет сладкую жидкость, которой питаются муравьи.
Антибиоз
Антибиоз подразумевает отношения, при которых один организм наносит вред другому. Сюда относят хищничество, паразитизм и конкуренцию.
Хищничество - отношения типа "охотник - жертва", когда один организм охотится на другого и использует его в пищу. Жертва при этом погибает.
Паразитизм - такой тип взаимоотношений, при котором один организм (паразит) использует другого (хозяина) как среду обитания и источник питания, нанося ему вред.
Конкуренция возникает из-за соперничества организмов за общий лимитирующий ресурс (пища, вода, территория и др.). Наиболее жесткая конкуренция наблюдается между особями одного вида.
Нейтрализм
При нейтральных отношениях организмы не оказывают друг на друга ни положительного, ни отрицательного влияния. Они просто сосуществуют в одном местообитании, не завися друг от друга.
Таким образом, виды находятся в сложных взаимосвязях, которые значительно влияют на их распространение, численность, особенности строения и образ жизни.
4. Антропогенные факторы
Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека. Они оказывают огромное влияние на природу, вплоть до полного уничтожения местообитаний и исчезновения отдельных видов.
Различают прямое, косвенное и условное антропогенное воздействие.
Прямое воздействие:
- охота и собирательство
- рыболовство
- вырубка лесов
- распашка целинных земель
Косвенное воздействие:
- загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий
- сброс загрязненных сточных вод
- утечки нефти и химических веществ
Условное воздействие:
- шумовое загрязнение от транспорта и производств
- световое загрязнение в городах
- электромагнитное излучение
Воздействие человека на природу может быть как положительным, так и отрицательным. К положительному следует отнести создание заповедников, заказников, национальных парков. К отрицательному - нерациональную эксплуатацию природных ресурсов, ведущую к нарушению экосистем.
5. Взаимодействие экологических факторов
Экологические факторы никогда не действуют по отдельности, они всегда взаимосвязаны и оказывают комплексное воздействие на организмы. Между факторами существуют следующие типы взаимодействий:
- Аддитивное - факторы действуют независимо, их эффекты суммируются.
- Антагонистическое - один фактор ослабляет действие другого.
- Синергическое - факторы усиливают действие друг друга.
В конкретный момент времени один из факторов может быть лимитирующим, то есть оказывать наибольшее влияние на организм. Например, в засушливый период лимитирующим фактором для растений становится недостаток влаги.
Организмы приспосабливаются к комплексному действию факторов среды. У каждого фактора есть оптимальные значения, а также верхние и нижние границы выносливости организма. За пределами этих границ наступает гибель.
6. Адаптации организмов к экологическим факторам
Адаптации - это приспособления организмов, возникшие в процессе эволюции, позволяющие им выживать в конкретных условиях среды. Существуют различные типы адаптаций к действию экологических факторов.
Морфологические адаптации
Особенности внешнего и внутреннего строения организмов, повышающие их приспособленность:
- Форма тела рыб обтекаемая - для снижения сопротивления в воде.
- У тундровых животных густой мех и шкура - защита от холода.
- Запасающие органы верблюдов (горбы) - резерв питания и воды.
Физиологические адаптации
Особенности физиологических и биохимических процессов в организме:
- Зимняя спячка медведей - переход на энергосберегающий обмен веществ.
- Повышенная концентрация гемоглобина в крови животных высокогорий - адаптация к недостатку кислорода.
- Выработка антифриза у зимующих насекомых - защита от замерзания.
Поведенческие адаптации
Особенности поведения, повышающие выживаемость вида:
- Миграции птиц - перемещение в более благоприятные районы.
- Строительство убежищ муравьями и бобрами.
- Групповой образ жизни в стаях и стадах - взаимопомощь и защита.
Таким образом, благодаря адаптациям организмы могут населять самые разнообразные и экстремальные местообитания.
7. Экологическая ниша
Экологическая ниша - это положение вида в экосистеме, определяемое его отношениями к другим видам и факторам среды. Экологические ниши разных видов различаются по:
- Трофическим связям (растения, травоядные, хищники).
- Используемым ресурсам (пища, вода, убежища).
- Местам и времени обитания.
- Роли в экосистеме (продуценты, консументы, редуценты).
Чем шире ниша вида, тем он устойчивее к изменениям условий среды. Узкоспециализированные виды более уязвимы.
8. Экологические группы организмов
По отношению к тем или иным экологическим факторам организмы делятся на экологические группы:
- По отношению к температуре: теплолюбивые, холодолюбивые.
- По отношению к влаге: гидрофиты, ксерофиты.
- По отношению к свету: тенелюбивые, светолюбивые.
- По типу питания: хищники, травоядные, всеядные.
Выделение экологических групп помогает понять закономерности распространения и приспособленности разных организмов.
9. Устойчивость организмов к изменению условий
Способность организмов противостоять неблагоприятным изменениям факторов среды называется устойчивостью. Различают несколько типов устойчивости.
Генетическая устойчивость
Определяется генетически закрепленными адаптациями, передающимися по наследству. Позволяет выдерживать обычные для данного местообитания колебания факторов.
Фенотипическая устойчивость
Обусловлена способностью организма к индивидуальной акклиматизации к меняющимся условиям в течение жизни за счет физиологических и поведенческих реакций.
Популяционная устойчивость
Основана на разнообразии особей в популяции, у которых реакция на изменение факторов различна. Часть особей может пострадать, но в целом популяция сохранится.
Экосистемная устойчивость
Обусловлена биоразнообразием экосистемы и сложностью взаимосвязей между популяциями. Даже при выпадении отдельных звеньев экосистема сохраняет способность к саморегуляции.
Чем выше устойчивость на разных уровнях, тем лучше организмы и экосистемы в целом приспособлены к меняющимся условиям среды.
10. Антропогенное воздействие и устойчивость природы
Антропогенное воздействие в последние десятилетия значительно возросло. Загрязнение окружающей среды, изменение климата, уничтожение местообитаний ведут к нарушению сложившихся экологических связей. В результате снижается устойчивость популяций, экосистем и биосферы в целом. Для сохранения устойчивости необходимы природоохранные меры:
- Сокращение выбросов парниковых газов.
- Очистка сточных вод.
- Переход на возобновляемые источники энергии.
- Сохранение эталонных экосистем в заповедниках.
Такие меры позволят смягчить негативное воздействие человека и сохранить способность природы к саморегуляции.
11. Мониторинг экологических факторов
Для отслеживания изменений в окружающей среде проводится экологический мониторинг - система регулярных наблюдений за факторами. Он включает:
- Измерение параметров абиотических факторов.
- Оценку состояния популяций.
- Анализ структуры и функционирования экосистем.
- Биоиндикацию загрязнений.
Данные мониторинга позволяют разрабатывать прогнозы, принимать обоснованные природоохранные решения, предотвращать негативные экологические последствия.
12. Перспективы развития экологии
В будущем экология как наука будет и дальше развиваться. Основные направления:
- Изучение глобальных экологических процессов.
- Исследование влияния человека на биосферу.
- Разработка методов восстановления нарушенных экосистем.
- Создание замкнутых безотходных производств.
- Развитие экологического мониторинга и моделирования.
Решение этих задач позволит обеспечить устойчивое развитие цивилизации в гармонии с окружающей средой.
