Климатические факторы

Наиболее важными из них являются: свет, температура, влажность.

В спектре солнечного излучения выделяют три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная.

1.Ультрафиолетовые лучи- длина волн менее 0,29мкм – это коротковолновые и макроэнергоемкие лучи, они губительны для всего живого. До поверхности Земли доходит лишь незначительная часть УФ лучей, большая их часть задерживается озоновым экраном. Они обладают высокой химической активностью, оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу витамина Д, образованию пигментов, но в больших дозах вызывают повреждение живых клеток, т.к. УФ лучи – мощный мутагенный фактор.

2.Видимые лучи - длина волны 0,4-0,7мкм. Они несут основной запас энергии и необходимы для жизни организмов. Например, эти лучи используются зелеными растениями для синтеза органических веществ - пищи для всех гетеротрофных организмов.

3.Инфракрасные лучи - длина волны свыше 0,75 мкм, не воспринимаются глазом человека, являются источником тепла, тепловой энергии. Они повышают температуру природной среды и самих организмов.

С участием света в организмах протекают важнейшие процессы: у растений - фотосинтез, транспирация, у животных с помощью зрения обеспечивается ориентация в пространстве, перемещение в поисках пищи, регулируются многие физиологические процессы и тд. Холоднокровные животные используют свет для нагрева своего тела. Для некоторых животных и безхлорофильных растений свет не является обязательным условием существования, и многие почвенные, пещерные и глубоководные виды животных приспособлены к жизни в абсолютной темноте. Большинство же животных

хорошо различают спектральный состав света и обладают цветным зрением.

Следовательно, для растений свет является прямым и необходимым фактором жизни, для животных свет является косвенным фактором, т.к. от света зависит жизнь и фотосинтез зеленых растений, которые поедаются животными.

Важное значение для растений имеет интенсивность освещения. По отношению к освёщенности они подразделяются на: светолюбивые (не выносят тени), тенелюбивые (не выносят яркого солнечного света) и теневыносливые(имеют широкий диапазон толерантности к свету).

А все организмы по отношению к свету делятся на эфрифотные– с широким диапазоном истенофотные – с узким диапазоном восприятия света.

Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные адаптации организмов. Самый надежный сигнал — длина дня, т. е. фотопериод. Фотопериодизм— это реакции организма на сезонные изменения длины дня, всегда одинаковой в данном месте, в данное время, что позволяет, например, растениям определиться со временем цветения, созревания на данной широте.

Развитие природы благодаря фотопериодизму происходит в соответствии с биоклиматическим законом Хопкинса: сроки наступления различных природных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря.

Установлено, что организмы реагируют не на количество света, которое они получают, а на чередование в течение суток периодов света и темноты.

Световая реакция в природе имеет суточную и сезонную периодичность, которая обусловлена вращением Земли. Поэтому в ответ на изменение освещенности в течение дня или года у животных появились различные приспособления. У разных видов животных - активность только в определенные часы суток. Для многих организмов изменение длины дня служит сигналом смены сезонов. Реагируя на изменение длины дня, организмы подготавливаются к условиям наступающего сезона. У каждого вида растений выработался годичный цикл роста, размножения, подготовки к зимовке. У многих пресноводных животных укорочение дней осенью вызывает образование покоящихся яиц, переживающих зиму. Для перелетных птиц сокращение светлого времени суток служит сигналом к началу миграции. У многих млекопитающих и птиц от длины дня зависит созревание половых желез и сезонность размножения. Как показали недавние исследования, у многих людей, живущих в умеренном поясе, короткий фотопериод в зимнее время вызывает нервное расстройство - депрессию.

Таким образом, живые организмы способны измерять время, вести его учет, т.е. организмы обладают биологическими часами. Каждый живой организм имеет чувство времени. Животные питаются, охотятся, выводят

потомство в строго определенное время. У растений на ночь закрываются лепестки, опускаются листья и др. Фотопериодизм является важным приспособлением, регулирующим сезонные явления у самых различных организмов.

б) Температурный режим

в) Влажность

Вода выступает как важный абиотический фактор, влияет на другие экологические факторы при их совокупном воздействии на организм и является средой обитания для многих животных и растений. Все живые организмы испытывают потребность в воде. Биохимические реакции, идущие в клетках, протекают только в жидкой среде. Вода для живых организмов служит “универсальным растворителем”, в растворенном виде транспортируются питательные вещества, гормоны, выводятся вредные продукты обмена и др. Повышенная или пониженная увлажненность накладывает отпечаток на внешний облик и внутреннюю структуру организмов.

Водный баланс животные регулируют поведенческими, морфологическими и физиологи­ческими способами. Большинство животных пустыни может обходиться без воды, источник влаги для них – пища (грызуны, пресмыкающиеся, насекомые). Жировые отложения служат своеобразным резервом воды для организмов (горб у верблюда, подкожные отложения жира у грызунов). Защитой от испарения воды служит у животных малая проницаемость наружных покровов (раковины моллюсков, хитиновый покров у членистоногих). В условиях периодической сухости у многих растений и животных возникает состояние покоя, характеризующееся остановкой роста и развития, резко сниженным обменом веществ. Некоторые грызуны и черепахи с наступлением жаркого и сухого периода в пустыне, когда выгорает растительность, впадают в летнюю спячку. Состояние летнего покоя у многолетних растений часто сопровождается сбрасыванием листьев или полным отмиранием наземных частей.

Эдафические или почвенно-грунтовые факторы

При характеристике почв как эдафического фактора важно также учитывать физические и химические свойства почв: механический состав, плотность, теплоемкость, теплопроводность, влагопроницаемость, аэрацию.

Основная геосферная функция почвы – концентрационная.

Топография или орография

К орографическим факторам относятся: высота, экспозиция, крутизна склонов, рельеф и др. С высотой снижается температура, увеличивается суточный перепад температур, возрастают осадки, скорость ветра и интенсивность радиации, понижаются атмосферное давление и концентрация газов.

Биотические факторы среды – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Среди них обычно выделяют:

а) зоогенные факторы (влияние животных организмов);

б) фитогенные факторы (влияние растительных организмов);

в) антропогенные факторы (влияние человека и его деятельности).

Действие биотических факторов может рассматриваться как действие их на среду, на отдельные организмы, населяющие эту среду, или действие этих факторов на целые сообщества.

Многие живые организмы влияют друг на друга непосредственно. Хищники поедают жертв, насекомые пьют нектар и переносят пыльцу с цветка на цветок, болезнетворные бактерии образуют яды, разрушающие клетки животных. Кроме того, организмы косвенно воздействуют друг на друга, изменяя среду обитания. Например, отмершие листья деревьев образуют опад, который служит местом обитания и пищей для многих организмов.

а) Зоогенные факторы. Это связь между животными одного или разных видов, является, с одной стороны необходимым условием питания и размножения, возможности защиты, смягчения воздействия неблагоприятных условий среды. С другой стороны – это опасность ущерба, а нередко и непосредственная угроза жизни животного.

Взаимодействие между особями одного и того же вида (гомотипические реакции) проявляется в групповом и массовом эффектах, внутривидовой конкуренции.

Групповой эффект проявляется у многих видов, которые могут нормально размножаться и выживать, только в том случае, если представлены достаточно крупными популяциями. Например, для выживания африканских слонов стадо должно состоять не менее чем из 25 особей, а стадо северного оленя – 300-400 голов.

Массовый эффект обозначает эффект, вызванный перенаселением среды. При этом существует такое явление, как самоограничение.

Внутривидовая конкуренция может приводить к дифференциации вида и к его распаду на несколько популяций.

Межвидовой конкуренцией называется активный поиск несколькими видами одних и тех же пищевых ресурсов среды обитания. Конкурентные взаимоотношения могут быть различными – от прямой физической борьбы до мирного сосуществования. Взаимоотношения между хищниками и жертвами, паразитами и хозяином, а также такие явления, как комменсализм, мутуализм, амменсализм, и др.

Среда окружающая - среда обитания и производственной деятельности человека, окружающий человека природный и созданный им материальный мир. Окружающая среда включает природную и искусственную (техногенную) среду, т.е. совокупность элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе (здания, сооружения и.т.п.).

Основные виды антропогенного воздействия -загрязнение окружающей среды вредными отходами, шум, биологическое загрязнение, электромагнитные поля и излучение и некоторые другие.

Отходы подразделяют на бытовые (пластмасса, стекло, бумага, сточные воды) и промышленные (остатки сырья и материалов, производственные сточные воды, отработанные органические растворители и др.).

Опасные отходы – отходы, содержащие вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, инфекционностью, взрывчатостью и т.д.) в опасных для здоровья людей и окружающей среды в дозах. Большую угрозу для всех животных и растительных организмов представляют опасные отходы, содержащие химические вещества I и II класса токсичности – радиоактивные изотопы, пестициды и некоторые другие.

Радиоактивные отходыпредставляют собой жидкие, твердые и газообразные продукты ядерной энергетики, военной и других отраслей промышленности, содержащие радиоактивные изотопы в концентрациях, превышающих нормы.

Диоксинсодержащие отходыобразуются при сжигании городского и промышленного мусора, в химической и электротехнической промышленности, при производстве хлора и пестицидов.

Шумовое загрязнение окружающей среды образуется в результате превышения естественного уровня звуковых колебаний. Во всех городах мира от действия шума страдает огромное количество людей. Основными источниками антропогенного шума являются транспорт (автомобильной, рельсовой, воздушный) и промышленные предприятия. Отрицательно шумовое воздействие и для животных. Так шум приводит к снижению удоев у коров, потере ориентации у пчел и гибели их личинок, преждевременным родом у диких животных и т.п.

Биологическое загрязнение –внесение в природные экосистемы, нехарактерный для них видов организмов (бактерий и др.), негативно влияющих на существование естественных биотических сообществ или здоровье человека.

Источники биологического воздействия –сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые свалки, канализация, кладбища и др. Из них патогенные микробы попадают в почву и грунтовые воды.

Человек вносит значительные изменения в естественное магнитное поле Земли.

Основные источники электромагнитных полей –линии электропередач, радиотелевизионные и радиолокационные станции. Электромагнитные поля негативно воздействуют на человека и на компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения.

В результате данного воздействия у человека отмечаются нарушения со стороны эндокринной системы, обмена веществ, центральной нервной системы и др.

117.Концепция биогеоценоза: экотоп, биоценоз, цепи питания.

Биоценоз- это динамически устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии между собой и компонентами неживой природы. Термин "биоценоз" предложен в 1877г. К. Мебиусом.

Каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным видам. В его состав входят: фитоценоз– совокупность растений на определенной территории; зооценоз - совокупность животных на определенной территории; микробиоценоз – совокупность микроорганизмов, населяющих почву; микоценоз – совокупность грибов. Однородное природное жизненное пространство, занимаемое биоценозом, называется биотопом (экотопом).

Простым показателем разнообразия биоценоза является общее число видов, или видовое богатство. Если какой-либо вид организма количественно преобладает в сообществе, то такой вид называется доминантой, или доминирующим видом. Распределение видов, составляющих биоценоз, в пространстве называется пространственной структурой биоценоза. Различают вертикальную (образованную ярусами: первый - древесный ярус, второй – подпологовый ярус, травяно-кустарниковый ярус, мохово-лишайниковый ярус) и горизонтальную структуру биоценоза (образующую различного рода узорчатость, пятнистость вида и т.д.).

Компоненты, образующие биоценоз, взаимосвязаны. Изменения, которые касаются только одного вида, могут сказаться на всем биоценозе и даже вызвать его распад.

Биоценоз связан с факторами неживой природы (абиотическими), при этом образуется биогеоценоз, представляющий исторически сложившееся единство биоценоза и неживой среды обитания организмов на определенной территории.

Цепи питания могут быть короткими и длинными. Например: растения - травоядные животные- хищники. Длинные: водоросли - водные беспозвоночные животные - мелкие рыбы - хищные рыбы - человек. Почти всегда цепи питания начинаются растениями - автотрофами. Энергия солнца используется растениями для синтеза органических веществ, являющихся пищей для животных. Около 1% лучистой энергии Солнца, падающей на растение, превращается в потенциальную энергию химических связей синтезированных органических веществ и может быть использовано в дальнейшем гетеротрофами. Когда животное поедает растение, большая часть энергии, содержащейся в пище, расходуется на различные процессы жизнедеятельности, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Если хищник поедает травоядное животное, то снова теряется большая часть заключенной в пище энергии. Вследствие таких больших потерь полезной энергии пищевые цепи не могут быть очень длинными (не более 3-5 звеньев - пищевых уровней).

В 1942 году американский эколог Р.Линдеман сформулировал закон пирамиды энергии, согласно которому с одного трофического уровня на другой через пищевые цепи переходит в среднем 10% энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.

При передаче энергии от одного организма к другому происходит ее рассеивание. Усваивается последующим звеном в цепи питания только 10 процентов поглощенной энергии, (до 90% теряется), поэтому в каждом последующем звене цепи питания количество биомассы уменьшается. Образуется экологическая пирамида - чисел, биомасс, энергии с широким основанием и узкой вершиной. Конечное звено многоярусной цепи в несколько десятков раз меньше по массе, чем начальное звено.

Трофическую структуру биоценоза и экосистемы обычно отображают графическими моделями в виде экологических пирамид, разработанных английским зоологом Ч.Элтоном (1927 г.).

118.Предмет экологии человека. Ее разделы. Человек как творческий экологический фактор.