Екологичен фактор е всеки елемент от околната среда, способен да окаже пряко или косвено въздействие върху живите организми поне през една от фазите на тяхното индивидуално развитие.
Всеки организъм в околната среда е изложен на огромен брой фактори на околната среда. Най-традиционната класификация на факторите на околната среда е разделянето им на абиотични, биотични и антропогенни.
Абиотични фактори е комплекс от условия на околната среда, влияещи върху живия организъм (температура, налягане, радиационен фон, осветеност, влажност, продължителност на деня, състав на атмосферата, почвата и др.). Тези фактори могат да влияят на тялото пряко (пряко), като СВЕТЛИНА и топлина, или косвено, като например терена, който определя действието на преките фактори (осветеност, овлажняване на вятъра и др.).
Антропогенните фактори са съвкупност от въздействията на човешката дейност върху околната среда (емисии на вредни вещества, разрушаване на почвения слой, нарушаване на природните ландшафти). Един от най-важните антропогенни фактори е замърсяването.
- физически: използване на атомна енергия, движение във влакове и самолети, ефект на шум и вибрации
- химически: използване на минерални торове и пестициди, замърсяване на земните черупки с промишлени и транспортни отпадъци
- биологични: хранителни продукти; организми, за които хората могат да бъдат местообитание или източник на храна
- социални - свързани с взаимоотношенията между хората и живота в обществото
Условия на околната среда
Условията на околната среда или екологичните условия се наричат абиотични фактори на околната среда, променящи се във времето и пространството, на които организмите реагират различно в зависимост от силата си. Условията на околната среда налагат определени ограничения върху организмите. Количеството светлина, което прониква във водния стълб, ограничава живота на зелените растения във водните тела. Изобилието от кислород ограничава броя на дишащите животни. Температурата определя дейността и контролира размножаването на много организми.
Най-важните фактори, които определят условията за съществуване на организмите, в почти всички среди на живот, са температурата, влажността и светлината.
Снимка: Габриел
температура
Всеки организъм може да живее само в рамките на определен температурен диапазон: индивидите от вида умират при твърде високи или твърде ниски температури. Някъде в този интервал температурните условия са най-благоприятни за съществуването на даден организъм, неговите жизнени функции се осъществяват най-активно. Тъй като температурата се приближава до границите на интервала, скоростта на жизнените процеси се забавя и накрая те спират напълно - тялото умира.
Границите на термична издръжливост при различните организми са различни. Има видове, които могат да понасят големи колебания в температурата. Например лишеите и много бактерии могат да живеят при много различни температури. Сред животните топлокръвните се характеризират с най-голям диапазон на температурна издръжливост. Тигърът, например, понася еднакво добре както сибирския студ, така и жегата в тропическите райони на Индия или Малайския архипелаг. Но има и видове, които могат да живеят само в повече или по-малко тесни температурни диапазони. Това включва много тропически растения като орхидеи. В умерения пояс те могат да растат само в оранжерии и изискват внимателна поддръжка. Някои корали, които образуват рифове, могат да живеят само в морета, където температурата на водата е най-малко 21 ° C. Въпреки това, коралите също умират, когато водата стане твърде гореща.
В земно-въздушната среда и дори в много части на водната среда температурата не остава постоянна и може да варира значително в зависимост от сезона на годината или от времето на деня. В тропическите райони годишните температурни колебания може да са дори по-малко забележими от дневните. Обратно, в районите с умерен климат температурите варират значително през различните периоди на годината. Животните и растенията са принудени да се адаптират към неблагоприятния зимен сезон, през който активният живот е труден или просто невъзможен. В тропическите райони подобни адаптации са по-слабо изразени. В студения период с неблагоприятни температурни условия настъпва пауза в живота на много организми: хибернация при бозайници, окапване на зеленина от растения и др. Някои животни извършват дълги миграции към места с по-подходящ климат.
Примерът с температурата показва, че този фактор се понася от тялото само в определени граници. Тялото умира, ако температурата на околната среда е твърде ниска или твърде висока. В среда, където температурите са близки до тези екстремни стойности, живите жители са рядкост. Броят им обаче нараства, когато температурата се приближи до средната стойност, която е най-добрата (оптимална) за даден вид.
влажност
През по-голямата част от своята история дивата природа е била представена изключително от водни форми на организми. Завладявайки земя, те все пак не са загубили зависимостта си от водата. Водата е неразделна част от по-голямата част от живите същества: необходима е за нормалното им функциониране. Нормално развиващият се организъм постоянно губи вода и следователно не може да живее в абсолютно сух въздух. Рано или късно подобни загуби могат да доведат до смърт на тялото.
Във физиката влагата се измерва с количеството водна пара във въздуха. Въпреки това, най-простият и удобен индикатор, характеризиращ влажността на определен район, е количеството валежи, което падат тук за една година или друг период от време.
Растенията използват корените си за извличане на вода от почвата. Лишеите могат да улавят водни пари от въздуха. Растенията имат редица приспособления за минимизиране на загубата на вода. Всички сухоземни животни се нуждаят от периодично снабдяване, за да компенсират неизбежната загуба на вода поради изпаряване или отделяне. Много животни пият вода; други, като земноводни, някои насекоми и акари, го изсмукват в течно или парно състояние през кожата на тялото. Повечето пустинни животни никога не пият. Те задоволяват нуждите си за сметка на водата, доставяна с храна. И накрая, има животни, които получават вода по още по-сложен начин в процеса на окисляване на мазнините. Примерите включват камила и някои видове насекоми, като оризови хълбоци, хамбари и молци за дрехи, които се хранят с мазнини. При животните, както и при растенията, има много устройства за пестене на консумация на вода.
Светлина
За животните светлината като фактор на околната среда е несравнимо по-малко важна от температурата и влажността. Но светлината е абсолютно необходима за живата природа, тъй като на практика е единственият източник на енергия за нея.
Дълго време те се отличават със светлолюбиви растения, които могат да се развиват само под слънчевите лъчи, и устойчиви на сянка растения, които могат да растат добре под горския балдахин. По-голямата част от подлеса в особено сенчеста букова гора се образува от устойчиви на сянка растения. Това е от голямо практическо значение за естествената регенерация на насажденията: младите издънки на много дървесни видове могат да се развиват под покривката на големи дървета. При много животни нормалните светлинни условия се проявяват в положителна или отрицателна реакция към светлината.
Светлината обаче има най-голямо екологично значение при смяната на деня и нощта. Много животни са изключително дневни (повечето врабчета), други са изключително нощни (много малки гризачи, прилепи). Малките ракообразни, витащи във водния стълб, остават през нощта в повърхностните води, а през деня потъват на дълбочина, избягвайки твърде ярка светлина.
В сравнение с температурата или влажността, светлината почти няма пряк ефект върху животните. Той служи само като сигнал за преструктуриране на процесите, протичащи в организма, което им позволява да реагират по най-добрия начин на текущите промени във външните условия.
Изброените по-горе фактори изобщо не изчерпват набора от екологични условия, които определят живота и разпространението на организмите. Важни са така наречените вторични климатични фактори, като вятър, атмосферно налягане, надморска височина. Вятърът има косвен ефект: увеличаване на изпарението, увеличаване на сухотата. Силните ветрове допринасят за охлаждането. Това действие се оказва важно на студени места, във високопланинските райони или в полярните райони.
Топлинният фактор (температурните условия) значително зависи от климата и от микроклимата на фитоценозата, но също толкова важна роля играят орографията и естеството на почвената повърхност; коефициентът на влажност (вода) също зависи преди всичко от климата и микроклимата (валежи, относителна влажност и др.), но също толкова важна роля играят орографията и биотичните влияния; Климатът играе основна роля в действието на светлинния фактор, но не по-малко значение имат орографията (например експозицията на склона) и биотичните фактори (например засенчване). Свойствата на почвата тук вече са почти незначителни; химията (включително кислорода) зависи преди всичко от почвата, както и от биотичния фактор (почвени микроорганизми и др.), но климатичното състояние на атмосферата също е важно; И накрая, механичните фактори зависят преди всичко от биотичните фактори (тъпчене, сенокос и др.), но тук определено значение имат орографията (падане на склон) и климатичните влияния (например градушка, сняг и др.).
Според начина на действие факторите на околната среда могат да се разделят на пряко действащи (т.е. директно върху тялото) и косвено действащи (влиящи на други фактори). Но един и същ фактор при едни условия може да действа пряко, а при други - косвено. Освен това понякога косвено действащи фактори могат да имат много голямо (решаващо) значение, променяйки кумулативния ефект на други, пряко действащи фактори (например геоложка структура, височина над морското равнище, изложение на склона и др.).
Ето още няколко вида класификация на факторите на околната среда.
1.
Постоянни фактори (фактори, не се променят) - слънчева радиация, състав на атмосферата, гравитация и др.
2.
Фактори, които се променят. Те се разделят на периодични (температура - сезонна, дневна, годишна; приливи и отливи, осветление, влажност) и непериодични (вятър, огън, гръмотевична буря, всички форми на човешка дейност).
Класификация на разходите:
Ресурси - елементи от околната среда, които тялото консумира, намалявайки доставките им в околната среда (вода, CO2, O2, светлина)
Условия - елементи на околната среда, които не се консумират от тялото (температура, движение на въздуха, киселинност на почвата).
Класификация по посока:
Векторизирани - насочено променящи се фактори: преовлажняване, засоляване на почвата
Многогодишно-циклично - с редуващи се многогодишни периоди на засилване и отслабване на фактора, например изменение на климата поради 11-годишния слънчев цикъл
Осцилаторни (импулс, флуктуация) - колебания в двете посоки от определена средна стойност (дневни колебания в температурата на въздуха, промяна в средните месечни валежи през годината)
По честота те са разделени на:
- периодични (редовно повтарящи се): първични и вторични
- непериодични (възникват неочаквано).
Наричат се всякакви свойства или компоненти на външната среда, които влияят на организмите фактори на околната среда... Светлина, топлина, концентрация на соли във вода или почва, вятър, градушка, врагове и патогени - всичко това са фактори на околната среда, чийто списък може да бъде много голям.
Сред тях има абиотиченсвързани с неживата природа и биотиченсвързани с влиянието на организмите един върху друг.
Факторите на околната среда са изключително разнообразни и всеки вид, изпитвайки тяхното влияние, реагира на него по различни начини. Въпреки това има някои общи закони, които управляват реакцията на организмите към всеки фактор на околната среда.
Основният е оптимален закон... Той отразява как живите организми предават различни сили на действието на факторите на околната среда. Силата на въздействието на всеки от тях непрекъснато се променя. Живеем в свят с променливи условия и само на определени места на планетата стойностите на някои фактори са повече или по-малко постоянни (в дълбините на пещерите, на дъното на океаните).
Законът на оптимума се изразява във факта, че всеки фактор на околната среда има определени граници на положително влияние върху живите организми.
При отклонение от тези граници знакът на ефекта се променя на обратен. Например, животните и растенията не понасят екстремни горещини и силни студове; средните температури са оптимални. По същия начин сушата и постоянните обилни дъждове са еднакво неблагоприятни за реколтата. Законът за оптимума показва мярката на всеки фактор за жизнеспособността на организмите. На графиката тя е изразена като симетрична крива, показваща как се променя жизнената активност на вида при постепенно нарастване на влиянието на фактора (фиг. 13).
Фигура 13. Схема на действието на факторите на околната среда върху живите организми. 1,2 - критични точки
(за да увеличите изображението, кликнете върху снимката)
Център под кривата - оптимална зона... При оптимални стойности на фактора организмите активно растат, хранят се и се размножават. Колкото повече стойността на фактора се отклонява надясно или наляво, тоест в посока на намаляване или увеличаване на силата на действие, толкова по-неблагоприятно е той за организмите. Кривата на жизнената активност се спуска рязко надолу от двете страни на оптимума. Има два песимални зони... Когато кривата се пресича с хоризонталната ос, има две критични точки... Това са стойностите на фактора, който организмите вече не могат да издържат, смъртта настъпва извън тях. Разстоянието между критичните точки показва степента на толерантност на организмите към промяна на фактора. Условията, близки до критичните точки, са особено трудни за оцеляване. Такива условия се наричат екстремни.
Ако начертаете кривите на оптимума на всеки фактор, например температура, за различни видове, тогава те няма да съвпадат. Често това, което е оптимално за един вид, е песимално за друг или дори извън критичните точки. Камилите и джербоите не можеха да живеят в тундрата, а северните елени и лемингите в горещите южни пустини.
Екологичното разнообразие на видовете се проявява и в положението на критичните точки: в някои те са близо една до друга, в други са широко разположени. Това означава, че редица видове могат да живеят само в много стабилни условия, с лека промяна на факторите на околната среда, докато други могат да издържат на големи колебания. Например растението, което не ме докосва, изсъхва, ако въздухът не е наситен с водни пари, а перата понася добре промените във влажността и не умира дори при суша.
Така законът за оптимума ни показва, че за всеки вид има мярка за влиянието на всеки фактор. Както намаляването, така и увеличаването на експозицията извън тази мярка води до смърт на организмите.
За да разберем връзката на видовете с околната среда, това е също толкова важно ограничаващ фактор.
В природата организмите се влияят едновременно от цял комплекс от фактори на околната среда в различни комбинации и с различна сила. Не е лесно да се изолира ролята на всеки един от тях. Кое е по-важно от другите? Това, което знаем за закона за оптимума, ни позволява да разберем, че няма изцяло положителни или отрицателни, важни или второстепенни фактори, но всичко зависи от силата на влиянието на всеки.
Законът за ограничаващия фактор гласи, че най-значимият фактор е този, който се отклонява най-много от оптималните за организма стойности.
Именно от него зависи оцеляването на индивидите в този конкретен период. В други периоди от време други фактори могат да станат ограничаващи и по време на живота си организмите се сблъскват с различни ограничения на жизнената си дейност.
Законите на оптималния и лимитиращия фактор постоянно се сблъскват с практиката на селското стопанство. Например, растежът и развитието на пшеницата, а следователно и реколтата са постоянно ограничени или от критични температури, или от липса или излишък на влага, или от липса на минерални торове, а понякога и от такива катастрофални последици като градушка и бури. Необходими са много усилия и средства, за да се поддържат оптимални условия за посевите и в същото време, на първо място, да се компенсира или смекчи ефекта на ограничаващите фактори.
Местообитанието на различните видове е изненадващо разнообразно. Някои от тях, например, някои малки акари или насекоми, прекарват целия си живот в лист от растение, което за тях е целият свят, други владеят обширни и разнообразни пространства, като северни елени, китове в океана, прелетни птици .
В зависимост от това къде живеят представители на различните видове, те са засегнати от различни комплекси от фактори на околната среда. На нашата планета има няколко основни жизнени среди, много различни по отношение на условията на живот: вода, земя-въздух, почва. За местообитания служат и самите организми, в които живеят други.
Водна среда на живот.Всички водни обитатели, въпреки различията в начина на живот, трябва да бъдат адаптирани към основните характеристики на тяхната среда. Тези характеристики се определят преди всичко от физичните свойства на водата: нейната плътност, топлопроводимост, способността да разтваря соли и газове.
Плътностводата определя значителната му плаваемост. Това означава, че теглото на организмите се облекчава във водата и става възможно да се води постоянен живот във водния стълб, без да потъва на дъното. Много видове, предимно дребни, неспособни на бързо активно плуване, сякаш се реят във вода, като са във висене в нея. Колекцията от такива малки водни обитатели се нарича планктон... Планктонът включва микроскопични водорасли, малки ракообразни, рибни яйца и ларви, медузи и много други видове. Планктонните организми се пренасят от течения, които не могат да им устоят. Наличието на планктон във водата прави възможно филтриране тип хранене, тоест прецеждане с помощта на различни устройства, малки организми и хранителни частици, суспендирани във водата. Развива се както при плуващи, така и при заседнали бентосни животни като морски лилии, миди, стриди и други. Заседналият начин на живот би бил невъзможен за водните обитатели, ако нямаше планктон, а това от своя страна е възможно само в среда с достатъчна плътност.
Плътността на водата затруднява активното движение в нея, следователно бързо плуващите животни, като риби, делфини, калмари, трябва да имат силни мускули и опростена форма на тялото. Поради високата плътност на водата, налягането нараства силно с дълбочина. Дълбоководните същества са в състояние да издържат на натиск, който е хиляди пъти по-висок, отколкото на земната повърхност.
Светлината прониква във водата само на малка дълбочина, следователно растителните организми могат да съществуват само в горните хоризонти на водния стълб. Дори и в най-чистите морета фотосинтезата е възможна само до дълбочини от 100-200 м. На големи дълбочини няма растения, а дълбоководните животни живеят в пълна тъмнина.
Температурен режимпо-мек във вода, отколкото на сушата. Поради високия топлинен капацитет на водата, температурните колебания в нея се изглаждат и водните обитатели не се сблъскват с необходимостта да се адаптират към тежки студове или четиридесетградусова жега. Само в горещите извори температурата на водата може да се доближи до точката на кипене.
Една от трудностите на водния живот е ограничен кислород... Разтворимостта му не е много висока и освен това силно намалява при замърсяване или нагряване на водата. Следователно в резервоарите понякога има замора- масова смърт на жителите поради недостиг на кислород, което настъпва по различни причини.
Състав на солоколната среда също е много важна за водните организми. Морските видове не могат да живеят в сладка вода, а сладководни видове не могат да живеят в моретата поради разрушаване на клетките.
Приземно-въздушна среда на живот.Тази среда има различен набор от функции. Като цяло е по-сложен и разнообразен от водния. Съдържа много кислород, много светлина, по-резки промени в температурата във времето и пространството, много по-слаби спада на налягането и често дефицит на влага. Въпреки че много видове могат да летят, а малките насекоми, паяци, микроорганизми, семена и растителни спори се пренасят от въздушни течения, организмите се хранят и размножават на повърхността на земята или растенията. В такава среда с ниска плътност като въздуха организмите се нуждаят от подкрепа. Следователно при сухоземните растения са развити механични тъкани, а при сухоземните животни вътрешният или външният скелет е по-изразен, отколкото при водните животни. Ниската плътност на въздуха улеснява придвижването в него.
М. С. Гиляров (1912-1985), виден зоолог, еколог, академик, основател на задълбочени изследвания на света на почвените животни, пасивният полет овладява около две трети от жителите на земята. Повечето от тях са насекоми и птици.
Въздухът е лош проводник на топлина. Това улеснява способността за запазване на топлината, генерирана вътре в организмите, и поддържане на постоянна температура при топлокръвните животни. Самото развитие на топлокръвността стана възможно в земната среда. Предците на съвременните водни бозайници - китове, делфини, моржове, тюлени - някога са живели на сушата.
Земните обитатели имат голямо разнообразие от адаптации, свързани с осигуряването на вода, особено в сухи условия. При растенията това е мощна коренова система, водоустойчив слой върху повърхността на листата и стъблата и способността да се регулира изпаряването на водата през устицата. При животните това също са различни характеристики на структурата на тялото и обвивките, но освен това съответното поведение допринася за поддържането на водния баланс. Те могат, например, да мигрират към водоеми или активно да избягват особено условия на изсъхване. Някои животни могат да живеят целия си живот на суха храна, като джербои или добре познатия молец за дрехи. В този случай водата, необходима на тялото, възниква поради окисляването на съставните части на храната.
Много други фактори на околната среда играят важна роля в живота на земните организми, например съставът на въздуха, ветровете и релефа на земната повърхност. Времето и климатът са особено важни. Жителите на земно-въздушната среда трябва да бъдат адаптирани към климата на частта от Земята, където живеят, и да издържат на променливостта на метеорологичните условия.
Почвата като жизнена среда.Почвата е тънък слой от земната повърхност, преработен от дейността на живите същества. Твърдите частици се проникват в почвата чрез пори и кухини, пълни частично с вода и частично с въздух, следователно малки водни организми също могат да обитават почвата. Обемът на малките кухини в почвата е много важна характеристика. В рохкави почви може да бъде до 70%, а в гъсти почви - около 20%. В тези пори и кухини или на повърхността на твърди частици живеят огромно разнообразие от микроскопични същества: бактерии, гъби, протозои, кръгли червеи, членестоноги. По-големите животни правят свои собствени тунели в почвата. Цялата почва е наситена с корени на растенията. Дълбочината на почвата се определя от дълбочината на проникване на корените и активността на ровещите се животни. Тя е не повече от 1,5-2 m.
Въздухът в почвените кухини винаги е наситен с водна пара, а съставът му е обогатен с въглероден диоксид и изчерпен с кислород. По този начин условията на живот в почвата наподобяват водната среда. От друга страна, съотношението вода към въздух в почвите непрекъснато се променя в зависимост от метеорологичните условия. Температурните колебания са много остри на повърхността, но бързо се изглаждат с дълбочина.
Основната характеристика на почвената среда е постоянното снабдяване с органична материя главно поради умиращите корени на растенията и падащите листа. Той е ценен източник на енергия за бактерии, гъбички и много животни, така че почвата - най-оживената среда... Нейният скрит свят е много богат и разнообразен.
По появата на различни видове животни и растения може да се разбере не само в каква среда живеят, но и какъв живот водят в нея.
Ако имаме пред себе си четирикрако със силно развити мускули на бедрата на задните крайници и много по-слаби на предните, които също са скъсени, с относително къс врат и дълга опашка, тогава можем кажете с увереност, че това е земен скачач, способен на бързи и маневрени движения, обитател на открити пространства. Така изглеждат и известните австралийски кенгуру, и пустинни азиатски джербои, и африкански скачачи, и много други скачащи бозайници - представители на различни разреди, живеещи на различни континенти. Те живеят в степите, прериите, саваните - където бързото движение по земята е основното средство за бягство от хищници. Дългата опашка служи като балансьор при бързи завои, в противен случай животните биха загубили равновесие.
Бедрата са силно развити на задните крайници и при скачащите насекоми – скакалци, скакалци, бълхи, бръмбари.
Компактно тяло с къса опашка и къси крайници, от които предните са много мощни и приличат на лопата или гребло, слепи очи, къса шия и къса, сякаш подстригана козина, ни казват, че имаме подземен животни, ровещи дупки и галерии... Това може да бъде и горска къртица, и степна къртица, и австралийска торбеста къртица, и много други бозайници, водещи подобен начин на живот.
Ровещи насекоми - мечките също имат компактно, набито тяло и мощни предни крайници, подобни на намалена кофа на булдозер. На външен вид те приличат на малка бенка.
Всички летящи видове са развили широки равнини - крила на птици, прилепи, насекоми или разширяващи се гънки на кожата отстрани на тялото, като плъзгащи се летящи катерици или гущери.
Организмите, които се разпръскват чрез пасивен полет, с въздушни течения, се характеризират с малки размери и много разнообразни форми. Всички те обаче имат едно общо нещо - силно развитие на повърхността в сравнение с телесното тегло. Това се постига по различни начини: поради дълги косми, четина, различни израстъци на тялото, неговото удължаване или сплескване и изсветляване на специфичното тегло. Ето как изглеждат малките насекоми и растителните мухи.
Външното сходство, което възниква сред представители на различни несвързани групи и видове в резултат на подобен начин на живот, се нарича конвергенция.
Засяга главно тези органи, които пряко взаимодействат с външната среда, и е много по-слабо изразен в структурата на вътрешните системи - храносмилателната, отделителната, нервната.
Формата на растението определя характеристиките на връзката му с външната среда, например начина, по който то издържа на студения сезон. Дърветата и високите храсти имат най-високите клони.
Форма на лиана - със слаб ствол, преплитащ други растения, може да бъде както в дървесни, така и в тревисти видове. Те включват грозде, хмел, ливадна витрина, тропически лози. Къдрави около стволовете и стъблата на изправени видове, растения, подобни на лиана, изнасят листата и цветовете си на светлина.
При сходни климатични условия на различни континенти се появява сходен вид на растителност, която се състои от различни, често напълно несвързани видове.
Външната форма, която отразява начина на взаимодействие с местообитанието, се нарича жизнена форма на вида. Различните видове могат да имат сходни форми на животако водят близък начин на живот.
Формата на живот се развива по време на светската еволюция на видовете. Тези видове, които се развиват с метаморфоза, естествено променят своята форма на живот по време на жизнения цикъл. Сравнете, например, гъсеница и възрастна пеперуда или жаба и нейната попова лъжичка. Някои растения могат да приемат различни форми на живот в зависимост от условията на отглеждане. Например, липа или череша могат да бъдат както изправено дърво, така и храст.
Съобществата от растения и животни са по-стабилни и по-пълни, ако включват представители на различни форми на живот. Това означава, че такава общност използва по-пълно ресурсите на околната среда и има по-разнообразни вътрешни връзки.
Съставът на жизнените форми на организмите в съобществата служи като индикатор за характеристиките на тяхната среда и настъпващите в нея промени.
Авиационни инженери разглеждат отблизо различните форми на живот на летящите насекоми. Създадени са модели на машини с размахващ полет, според принципа на движение във въздуха на двукрили и хименоптери. В съвременните технологии се проектират машини за ходене, както и роботи с лост и хидравличен метод на движение, както при животни от различни форми на живот. Такива автомобили могат да се движат по стръмни склонове и извън пътя.
Животът на Земята се развива в условия на редовна смяна на деня и нощта и редуване на сезоните поради въртенето на планетата около оста си и около Слънцето. Ритъмът на външната среда създава периодичност, тоест повтаряне на условията в живота на повечето видове. Редовно се повтарят както критичните, трудни периоди за оцеляване, така и благоприятните.
Адаптирането към периодични промени във външната среда се изразява в живите същества не само чрез пряка реакция на променящите се фактори, но и в наследствено фиксирани вътрешни ритми.
Ежедневни ритми.Циркадните ритми адаптират организмите към смяната на деня и нощта. Растенията имат интензивен растеж, цъфтежът на цветята е насочен към определено време на деня. Животните значително променят дейността си през деня. На тази основа се разграничават дневните и нощните видове.
Ежедневният ритъм на организмите не е само отражение на промените във външните условия. Ако поставите човек, животни или растения в постоянна, стабилна среда, без да променяте деня и нощта, тогава ритъмът на жизнените процеси се запазва, близък до ежедневния. Тялото сякаш живее по вътрешния си часовник, отчитайки времето.
Ежедневният ритъм може да улови много процеси в тялото. При хората около 100 физиологични характеристики се подчиняват на дневния цикъл: сърдечна честота, ритъм на дишане, секреция на хормони, секрети на храносмилателните жлези, кръвно налягане, телесна температура и много други. Следователно, когато човек е буден, вместо да спи, тялото все още е настроено на нощно състояние и безсънните нощи се отразяват зле на здравето.
Денонощните ритми обаче не се проявяват при всички видове, а само при тези, в чийто живот смяната на деня и нощта играе важна екологична роля. Обитателите на пещери или дълбоки води, където няма такава промяна, живеят в различни ритми. Да, и сред земните жители дневната честота не се открива при всички.
При опити при строго постоянни условия плодовите мухи-дрозофили поддържат дневен ритъм в продължение на десетки поколения. Тази периодичност е наследена от тях, както и много други видове. Толкова дълбоко адаптивни реакции, свързани с ежедневния цикъл на външната среда.
Нарушенията на дневния ритъм на организма при нощен труд, космически полети, гмуркане и др. са сериозен медицински проблем.
Годишни ритми.Годишните ритми адаптират организмите към сезонните промени в условията. В живота на видовете периодите на растеж, размножаване, линеене, миграции, дълбок покой редовно се редуват и повтарят по такъв начин, че организмите да посрещнат критичния сезон в най-стабилно състояние. Най-уязвимият процес - размножаването и отглеждането на млади животни - протича през най-благоприятния сезон. Тази периодичност на промяната на физиологичното състояние през годината е до голяма степен вродена, тоест се проявява като вътрешен годишен ритъм. Ако например австралийски щрауси или диво куче динго бъдат поставени в зоопарк в Северното полукълбо, размножителният им период ще започне през есента, когато в Австралия е пролет. Преструктурирането на вътрешните годишни ритми става с голяма трудност, през редица поколения.
Подготовката за размножаване или презимуване е дълъг процес, който започва в организмите много преди настъпването на критичните периоди.
Резките краткотрайни промени на времето (летни слани, зимни размразявания) обикновено не нарушават годишните ритми на растенията и животните. Основният фактор на околната среда, на който организмите реагират в своите годишни цикли, не са случайните промени на времето, а фотопериод- промени в съотношението на деня и нощта.
Продължителността на дневните часове редовно се променя през цялата година и именно тези промени служат като точен сигнал за наближаването на пролетта, лятото, есента или зимата.
Нарича се способността на организмите да реагират на промените в продължителността на деня фотопериодизъм.
Ако денят се съкрати, видът започва да се подготвя за зимата, ако се удължи, за активен растеж и размножаване. В този случай факторът на промяна на продължителността на деня и нощта не е важен за живота на организмите, а неговият стойност на сигнала, което показва предстоящите дълбоки промени в природата.
Както знаете, продължителността на деня силно зависи от географската ширина. В северното полукълбо на юг летният ден е много по-кратък, отколкото в северното. Следователно южните и северните видове реагират различно на една и съща смяна на деня: южните започват да се размножават с по-кратък ден от северните.
ФАКТОРИ НА ОКОЛНАТА СРЕДА
Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. „Обща биология“. Москва, "Образование", 2000 г
- Тема 18. "Местообитание. Фактори на околната среда." Глава 1; стр. 10-58
- Тема 19. "Популации. Видове взаимоотношения между организмите." глава 2 §8-14; стр. 60-99; глава 5 § 30-33
- Тема 20. "Екосистеми." глава 2 §15-22; с. 106-137
- Тема 21. "Биосфера. Цикъл на вещества." глава 6 §34-42; с. 217-290
Започваме запознанството си с екологията, може би, с един от най-развитите и проучени раздели - аутекологията. Вниманието на аутекологията се фокусира върху взаимодействието на индивиди или групи от индивиди с условията на тяхната среда. Следователно, ключовата концепция на аутекологията е екологичният фактор, тоест факторът на околната среда, влияещ върху тялото.
Никакви природозащитни мерки не са възможни без изследване на оптималното въздействие на един или друг фактор върху даден биологичен вид. Всъщност как да защитите този или онзи вид, ако не знаете какви условия на живот предпочита. Дори "защитата" на такъв човек като разумен човек изисква познаване на санитарните и хигиенните стандарти, които не са нищо повече от оптимум на различни фактори на околната среда по отношение на човек.
Влиянието на околната среда върху тялото се нарича екологичен фактор. Точната научна дефиниция е:
ЕКОЛОГИЧЕН ФАКТОР - всяко състояние на околната среда, на което живо същество реагира с адаптивни реакции.
Фактор на околната среда е всеки елемент от околната среда, който пряко или косвено влияе върху живите организми поне по време на една от фазите на тяхното развитие.
По своето естество факторите на околната среда са разделени на поне три групи:
абиотични фактори - влиянието на неживата природа;
биотични фактори – влиянието на дивата природа.
антропогенни фактори - влияния, причинени от интелигентна и неразумна човешка дейност ("антропос" - човек).
Човекът модифицира живата и неживата природа и поема, в известен смисъл, геохимична роля (например, отделя въглерод, замурован под формата на въглища и нефт в продължение на много милиони години и го изпуска във въздуха с въглероден диоксид). Следователно антропогенните фактори по обхвата и глобалността на своето въздействие са близки до геоложките сили.
Не е необичайно факторите на околната среда да бъдат подложени на по-подробна класификация, когато е необходимо да се посочи конкретна група фактори. Например, прави се разлика между климатични (свързани с климата) и едафични (почвени) фактори на околната среда.
Като учебен пример за опосредствано действие на факторите на околната среда са посочени т. нар. птичи колонии, които представляват огромни концентрации на птици. Високата гъстота на птиците се обяснява с цяла верига от причинно-следствени връзки. Птичи изпражнения попадат във водата, органичната материя във водата се минерализира от бактерии, повишената концентрация на минерали води до увеличаване на броя на водораслите, последвани от зоопланктона. Долните ракообразни, които са част от зоопланктона, се хранят с риба, а птиците, които обитават птичата колония, се хранят с риба. Веригата е затворена. Птичите изпражнения действат като фактор на околната среда, който косвено увеличава броя на птичите колонии.
Как можем да сравним действието на толкова различни по природа фактори? Въпреки огромния брой фактори, от самото определение за фактор на околната среда като елемент от околната среда, който въздейства на тялото, следва нещо общо. А именно: въздействието на факторите на околната среда винаги се изразява в промяна в жизнената активност на организмите и в крайна сметка води до промяна в размера на популацията. Това ни позволява да сравним ефекта на различни фактори на околната среда.
Излишно е да казвам, че ефектът на даден фактор върху индивида се определя не от естеството на фактора, а от неговата доза. В светлината на горното и дори просто житейски опит става очевидно, че ефектът се определя от дозата на фактора. Всъщност, какъв е факторът "температура"? Това е доста абстракция, но ако кажете, че температурата е -40 по Целзий, тогава няма време за абстракции, бързо бихте се увили във всичко топло! От друга страна +50 градуса няма да ни се сторят много по-добре.
По този начин факторът действа върху тялото с определена доза и сред тези дози могат да се разграничат минималните, максималните и оптималните дози, както и тези стойности, при които животът на индивида спира (те се наричат смъртоносни или смъртоносен).
Ефектът на различните дози върху населението като цяло е много графично описан:
Ординатата показва размера на популацията в зависимост от дозата на един или друг фактор (абсциса). Разграничават се оптималните дози на фактора и дозите на факторното действие, при които се инхибира жизнената дейност на дадения организъм. На графиката това съответства на 5 зони:
оптимална зона
вдясно и вляво от него песималната зона (от границата на оптималната зона до max или min)
летални зони (извън максималните и мин.), в които размерът на популацията е 0.
Диапазонът от стойности на фактора, извън който нормалният живот на индивидите става невъзможен, се нарича граници на издръжливост.
В следващия урок ще разгледаме как организмите се различават по отношение на различни фактори на околната среда. С други думи, следващият урок ще се фокусира върху екологичните групи организми, както и върху цевта на Либих и как всичко това е свързано с дефиницията на MPC.
Терминологичен речник
ФАКТОР АБИОТИЧЕН - състояние или съвкупност от условия на неорганичния свят; екологичен фактор на неживата природа.
АНТРОПОГЕНЕН ФАКТОР - екологичен фактор, произтичащ от човешката дейност.
ПЛАНКТОН - съвкупност от организми, които живеят във водния стълб и не са в състояние активно да се противопоставят на пренасянето на течения, тоест "виещи се" във водата.
БАЗАРСКИ ПТИЦИ – колониално селище на птици, свързани с водната среда (гиле, чайки).
На какви фактори на околната среда, от цялото им разнообразие, обръща внимание изследователят? Доста често изследователят е изправен пред задачата да идентифицира онези фактори на околната среда, които инхибират жизнената активност на представителите на дадено население, ограничават растежа и развитието. Например, необходимо е да се установят причините за спада на добива или причините за изчезването на естествената популация.
При цялото разнообразие от фактори на околната среда и трудностите, които възникват при опитите за оценка на тяхното съвместно (комплексно) въздействие е важно факторите, които съставляват природния комплекс, да имат неравномерно значение. Още през 19 век Либих (1840), изучавайки ефекта на различни микроелементи върху растежа на растенията, установява, че растежът на растенията е ограничен от елемент, чиято концентрация е минимална. Дефицитният фактор се наричаше ограничаващ. Образно тази позиция помага да се представи така наречената "бъчва на Либих".
Барелът на Либих
Представете си бъчва с дървени летви отстрани с различна височина, както е показано на снимката. Ясно е, каквато и да е височината на другите летви, но можете да налеете вода в цевта точно толкова, колкото е дължината на най-късата летва (в случая 4 зара).
Остава само да се "променят" някои термини: нека височината на излятата вода е някаква биологична или екологична функция (например добив), а височината на летвите ще покаже степента на отклонение на дозата на един или друг фактор от оптималното.
Понастоящем законът за минимума на Либих се тълкува по-широко. Ограничаващият фактор може да бъде фактор, който е не само в недостиг, но и в излишък.
Факторът на околната среда играе ролята на ОГРАНИЧАВАЩ ФАКТОР, ако този фактор е под критичното ниво или надвишава максимално допустимото ниво.
Ограничаващият фактор определя ареала на разпространение на вида или (при по-леки условия) влияе върху общото ниво на метаболизма. Например, съдържанието на фосфати в морската вода е ограничаващ фактор, който определя развитието на планктона и като цяло производителността на съобществата.
Концепцията за "ограничаващ фактор" е приложима не само за различни елементи, но и за всички фактори на околната среда. Конкурентните отношения често са ограничаващият фактор.
Всеки организъм има граници на издръжливост по отношение на различни фактори на околната среда. В зависимост от това колко широки или тесни са тези граници, се прави разлика между еврибионтни и стенобионтни организми. Еврибионтите са способни да понасят широк спектър от интензитети на различни фактори на околната среда. Да кажем, че местообитанието на лисицата е от гората до степите. Стенобионтите, от друга страна, понасят само много тесни колебания в интензивността на екологичния фактор. Например, почти всички растения в тропическите гори са стенобионти.
Не е необичайно да се посочи кой фактор се има предвид. И така, можем да говорим за евритермни (пренасящи големи колебания в температурата) организми (много насекоми) и стенотермични (за растенията в тропическите гори температурните колебания в рамките на +5 ... +8 градуса C могат да бъдат разрушителни); eury / stenohaline (носещи / непренасящи колебания в солеността на водата); eury / stenobat (живеещи в широки / тесни граници на дълбочината на резервоара) и т.н.
Появата на стенобионтни видове в процеса на биологична еволюция може да се разглежда като форма на специализация, при която се постига по-голяма ефективност за сметка на адаптивността.
Взаимодействие на фактори. MPC.
При самостоятелното действие на факторите на околната среда е достатъчно да се оперира с понятието "лимитиращ фактор", за да се определи съвместното въздействие на комплекс от фактори на околната среда върху даден организъм. Въпреки това, в реални условия, факторите на околната среда могат да засилят или отслабят действието един на друг. Например слана в района на Киров се понася по-добре, отколкото в Санкт Петербург, тъй като последният има по-висока влажност.
Отчитането на взаимодействието на факторите на околната среда е важен научен проблем. Има три основни типа взаимодействие на факторите:
адитивно – взаимодействието на фактори е проста алгебрична сума от ефектите на всеки от факторите със самостоятелно действие;
синергичен - комбинираното действие на факторите засилва ефекта (тоест ефектът, когато те действат заедно, е по-голям от простата сума от ефектите на всеки фактор, когато действат самостоятелно);
антагонистичен - комбинираният ефект на факторите отслабва ефекта (тоест ефектът, когато действат заедно, е по-малък от простата сума от ефектите на всеки фактор).
Защо е толкова важно да знаем за взаимодействието на факторите на околната среда? Теоретичната обосновка на стойността на максимално допустимите концентрации (ПДК) на замърсителите или максимално допустимите нива (МДК) на излагане на замърсители (например шум, радиация) е законът на ограничаващия фактор. ПДК се установява експериментално на ниво, при което патологични промени все още не настъпват в тялото. В този случай има трудности (например, най-често е необходимо да се екстраполират данните, получени върху животни, към хората). Сега обаче не говорим за тях.
Не е необичайно да чуете как екологичните власти с радост съобщават, че нивото на повечето замърсители в атмосферата на града е в рамките на ПДК. А органите на държавния санитарен и епидемиологичен надзор в същото време констатират повишено ниво на респираторни заболявания при децата. Обяснението може да бъде следното. Не е тайна, че много атмосферни замърсители имат подобен ефект: дразнят лигавиците на горните дихателни пътища, причиняват респираторни заболявания и т.н. А комбинираното действие на тези замърсители дава адитивен (или синергичен) ефект.
Следователно, в идеалния случай, при разработването на стандартите за MPC и при оценката на съществуващата екологична ситуация трябва да се вземе предвид взаимодействието на факторите. За съжаление, на практика това може да бъде много трудно да се направи: трудно е да се планира такъв експеримент, трудно е да се оцени взаимодействието, плюс затягането на MPC има отрицателни икономически ефекти.
Терминологичен речник
МИКРОЕЛЕМЕНТИ - химични елементи, необходими на организмите в следи, но определящи успеха на тяхното развитие. М. под формата на микроелементни торове се използва за повишаване на продуктивността на растенията.
ОГРАНИЧАВАЩ ФАКТОР - фактор, който поставя рамка (определя) за протичането на даден процес или за съществуването на организъм (вид, общност).
AREAL - зоната на разпространение на всяка систематична група организми (вид, род, семейство) или определен тип общност от организми (например зоната на лишайни борови гори).
ОБМЕН НА ВЕЩЕСТВА - (по отношение на тялото) последователното потребление, преобразуване, използване, натрупване и загуба на вещества и енергия в живите организми. Животът е възможен само чрез метаболизма.
EVRIBIONT - организъм, който живее в различни условия на околната среда
СТЕНОБИОНТ е организъм, който изисква строго определени условия на съществуване.
КСЕНОБИОТИК е химично вещество, което е чуждо за тялото, естествено не е включено в биотичния цикъл. По правило ксенобиотикът е от антропогенен произход.
Екосистема
ГРАДСКИ И ИНДУСТРИАЛНИ ЕКОСИСТЕМИ
Обща характеристика на градските екосистеми.
Градските екосистеми са хетеротрофни и делът на слънчевата енергия, фиксиран от градски растения или слънчеви панели, разположени на покриви, е незначителен. Основните източници на енергия за предприятията в града, отоплението и осветлението на апартаментите на градските жители се намират извън града. Това са находища на нефт, газ, въглища, водно- и атомни електроцентрали.
Градът консумира огромно количество вода, само малка част от която човек използва за директна консумация. По-голямата част от водата се изразходва за производствени процеси и битови нужди. Личната консумация на вода в градовете варира от 150 до 500 литра на ден, а като се вземе предвид индустрията, на един гражданин се падат до 1000 литра на ден. Водата, използвана от градовете, се връща в природата в замърсено състояние – наситена е с тежки метали, остатъци от нефтопродукти, сложни органични вещества като фенол и др. Може да съдържа патогени. Градът отделя в атмосферата отровни газове, прах, концентрира токсични отпадъци в сметища, които с потоци от изворна вода навлизат във водните екосистеми. Растенията в градските екосистеми растат в паркове, градини, тревни площи, основното им предназначение е да регулират газовия състав на атмосферата. Те излъчват кислород, абсорбират въглероден диоксид и почистват атмосферата от вредни газове и прах, които влизат в нея по време на работа на промишлени предприятия и транспорт. Растенията също имат голяма естетическа и декоративна стойност.
Животните в града са представени не само от видове, често срещани в естествените екосистеми (птици живеят в паркове: червена копринка, славей, стърчиопашка; бозайници: полевки, катерици и представители на други групи животни), но и от специална група градски животни - човешки спътници. Включва птици (врабчета, скорци, гълъби), гризачи (плъхове и мишки) и насекоми (хлебарки, буболечки, молци). Много животни, свързани с хората, се хранят с боклук в боклука (чаки, врабчета). Това са санитарите на града. Разграждането на органичните отпадъци се ускорява от ларвите на мухи и други животни и микроорганизми.
Основната особеност на екосистемите на съвременните градове е, че в тях е нарушено екологичното равновесие. Човекът трябва да поеме всички процеси на регулиране на потоците от материя и енергия. Човек трябва да регулира както потреблението на енергия и ресурси от града - суровини за индустрията и храна за хората, така и количеството токсични отпадъци, изпускани в атмосферата, водата и почвата в резултат на промишлеността и транспорта. И накрая, той определя и размера на тези екосистеми, които в развитите страни, а през последните години и в Русия, бързо се „разпространяват“ поради крайградското вилно строителство. Ниско застроените площи намаляват площта на горите и земеделските земи, тяхното „разрастване“ изисква изграждането на нови магистрали, което намалява дела на екосистемите, които могат да произвеждат храна и да осъществяват цикъла на кислород.
Индустриално замърсяване на околната среда.
В градските екосистеми промишленото замърсяване е най-опасно за природата.
Химическо замърсяване на атмосферата. Този фактор е един от най-опасните за човешкия живот. Най-често срещаните замърсители
Серен диоксид, азотни оксиди, въглероден окис, хлор и др. В някои случаи отровни съединения могат да се образуват от две или относително малко относително неопасни вещества, отделяни в атмосферата под въздействието на слънчева светлина. Еколозите преброяват около 2000 замърсители на въздуха.
Основните източници на замърсяване са ТЕЦ. Котелни, петролни рафинерии и превозни средства също силно замърсяват атмосферата.
Химично замърсяване на водните обекти. Предприятията изхвърлят нефтопродукти, азотни съединения, фенол и много други промишлени отпадъци във водни обекти. По време на добива на петрол резервоарите се замърсяват със солни видове, нефт и нефтопродукти също се разливат при транспортиране. В Русия езерата в северната част на Западен Сибир страдат най-много от нефтено замърсяване. През последните години опасността за водните екосистеми от битови канализационни отпадъци нараства. В тези отпадъчни води се е увеличила концентрацията на детергенти, които микроорганизмите трудно могат да разградят.
Докато количеството на замърсителите, отделяни в атмосферата или изхвърляни в реките, е малко, самите екосистеми са в състояние да се справят с тях. При умерено замърсяване водата в реката става практически чиста след 3-10 км от източника на замърсяване. Ако има твърде много замърсители, екосистемите не могат да се справят с тях и започват необратими последици.
Водата става непригодна за пиене и е опасна за хората. Замърсената вода също не е подходяща за много индустрии.
Замърсяване на повърхността на почвата с твърди отпадъци. Градските сметища за промишлени и битови отпадъци заемат големи площи. Боклукът може да съдържа токсични вещества като живак или други тежки метали, химични съединения, които се разтварят в дъждовна и снежна вода и след това влизат във водоеми и подпочвени води. Може да попадне в боклука и устройства, съдържащи радиоактивни вещества.
Повърхността на почвата може да бъде замърсена с пепел от дима на въглищни електроцентрали, циментови заводи, огнеупорни тухли и др. За да се предотврати това замърсяване, на тръбите се монтират специални прахоуловители.
Химично замърсяване на подземните води. Подземните водни течения пренасят промишленото замърсяване на дълги разстояния и не винаги е възможно да се идентифицира неговият източник. Замърсяването може да бъде причинено от извличането на токсични вещества от дъждовна и снежна вода от промишлени сметища. Замърсяването на подземните води се случва и при добив на нефт по съвременни методи, когато за да се увеличи добива на нефтени резервоари, в кладенците се инжектира отново солена вода, която се издига на повърхността заедно с нефт при изпомпването му.
Солената вода се влива във водоносни хоризонти, а водата в кладенците има горчив вкус и не е за пиене.
Шумовото замърсяване. Източник на шумово замърсяване може да бъде промишлено предприятие или транспорт. Особено шумни са тежките самосвали и трамваи. Шумът засяга човешката нервна система и затова в градовете и предприятията се провеждат мерки за защита от шум.
Железопътните и трамвайните линии и пътищата, по които минава товарен транспорт, трябва да бъдат премахнати от централните части на градовете към слабо населени места и да се създадат зелени площи около тях, които да поглъщат добре шума.
Самолетите не трябва да летят над градове.
Шумът се измерва в децибели. Часовник с тиктакане - 10 dB, шепот - 25, шум от натоварена магистрала - 80, шум от самолета при излитане - 130 dB. Прагът на болка на шум е 140 dB. На територията на жилищни сгради през деня шумът не трябва да надвишава 50-66 dB.
Към замърсителите се отнасят още: замърсяване на почвената повърхност с отлагания от открита порода и пепел, биологично замърсяване, термично замърсяване, радиационно замърсяване, електромагнитно замърсяване.
Замърсяване на въздуха. Ако вземем за единица замърсяването на въздуха над океана, то над селата то е 10 пъти по-високо, над малките градове - 35 пъти, а над големите градове - 150 пъти. Дебелината на замърсения въздушен слой над града е 1,5 - 2 км.
Най-опасните замърсители са бенз-а-пирен, азотен диоксид, формалдехид, прах. В европейската част на Русия и Урал средно на 1 кв. км изпаднаха повече от 450 кг атмосферни замърсители.
В сравнение с 1980 г. количеството на емисиите на серен диоксид се е увеличило 1,5 пъти; 19 милиона тона атмосферни замърсители са изхвърлени в атмосферата от автомобилния транспорт.
Заустването на отпадъчни води в реките е 68,2 куб.м. км с последващ разход от 105,8 куб.м. км. Промишленото потребление на вода е 46%. Делът на непречистените отпадъчни води намалява от 1989 г. и възлиза на 28%.
Поради преобладаването на западните ветрове Русия получава от западните си съседи 8-10 пъти повече атмосферни замърсители, отколкото изпраща към тях.
Киселинните дъждове засегнаха отрицателно половината от горите в Европа, а процесът на изсъхване на горите започна в Русия. В Скандинавия киселинните валежи от Великобритания и Германия вече са убили 20 000 езера. Под влияние на киселинните дъждове се разрушават архитектурни паметници.
Вредните вещества, излизащи от комин с височина 100 m, се разпръскват в радиус от 20 km, с височина 250 m - до 75 km. Шампионската тръба е построена в медно-никелов завод в Съдбъри (Канада) и е с височина над 400 м.
Хлорофлуоровъглеводороди (CFC), които разрушават озоновия слой, навлизат в атмосферата от хладилни газове (48% в Съединените щати и 20% в други страни), от използването на аерозолни кутии (2% в Съединените щати, а преди няколко години те са забранени за продажба; в други страни - 35%), разтворители, използвани в химическото чистене (20%) и при производството на пяна, включително стироформ (25-
Основният източник на фреони, които разрушават озоновия слой, са индустриалните хладилници. В обикновен домакински хладилник 350 г фреон, а в индустриален хладилник - десетки килограма. Хладилни съоръжения само в
Москва използва 120 тона фреон годишно. Значителна част от него, поради несъвършено оборудване, попада в атмосферата.
Замърсяване на сладководни екосистеми. През 1989 г. 1,8 тона феноли, 69,7 тона сулфати, 116,7 тона синтетични повърхностноактивни вещества са изхвърлени в Ладожското езеро, резервоар за питейна вода за шестмилионния Санкт Петербург.
Замърсява водните екосистеми и речния транспорт. На езерото Байкал, например, плават 400 плавателни съда с различни размери, които изхвърлят около 8 тона нефтопродукти във водата годишно.
В повечето руски предприятия токсичните производствени отпадъци или се изхвърлят във водни обекти, отравяйки ги, или се натрупват без преработка, често в огромни количества. Тези натрупвания на смъртоносни отпадъци могат да се нарекат "екологични мини", когато язовири се счупят, те могат да се озоват във водни обекти. Пример за такава "екологична мина" е Череповецкият химически завод "Амофос". Неговият резервоар обхваща площ от 200 хектара и съдържа 15 милиона тона отпадъци. Язовирът, който огражда язовирът, се повдига ежегодно
4 м. За съжаление „череповецката мина” не е единствената.
В развиващите се страни всяка година умират 9 милиона души. До 2000 г. повече от 1 милиард души ще изпитват недостиг на питейна вода.
Замърсяване на морските екосистеми. Около 20 милиарда тона боклук са изхвърлени в океаните – от битови отпадъчни води до радиоактивни отпадъци. Всяка година за всеки 1 кв. км водна повърхност добавят още 17 тона боклук.
Годишно в океана се излива над 10 милиона тона нефт, който образува филм, покриващ 10-15% от повърхността му; и 5 г петролни продукти са достатъчни за покриване на 50 кв. м водна повърхност. Този филм не само намалява изпаряването и усвояването на въглеродния диоксид, но също така причинява кислороден глад и смърт на яйцата и младите.
Радиационно замърсяване. Предполага се, че до 2000 г. светът ще се натрупа
1 милион кубически метра m високоактивни радиоактивни отпадъци.
Естественият радиоактивен фон засяга всеки човек, дори и тези, които не влизат в контакт с атомни електроцентрали или ядрени оръжия. Всички ние в живота си получаваме определена доза радиация, 73% от която идва от излъчването на естествени тела (например гранит в паметници, облицовки на къщи и др.), 14% от медицински процедури (предимно от посещение на рентгенов кабинет) и 14% - към космическите лъчи. За цял живот (70 години) човек може без особен риск да събере радиация от 35 rem (7 rem от естествени източници, 3 rem от космически източници и рентгенови апарати). В зоната на атомната електроцентрала в Чернобил в най-замърсените райони можете да получите до 1 рем на час. Радиационната мощност на покрива по време на гасене на пожар в атомна електроцентрала достига 30 000 рентгена на час и следователно без радиационна защита (оловен скафандър) смъртоносна доза радиация може да се получи за 1 минута.
Часовата доза радиация, смъртоносна за 50% от организмите, е 400 rem за хората, 1000-2000 за рибите и птиците, 1000-150 000 за растенията и 100 000 rem за насекомите. По този начин най-тежкото замърсяване не е пречка за масовото размножаване на насекомите. От растенията дърветата са най-малко устойчиви на радиация, а тревите са най-устойчиви.
Замърсяване с битови отпадъци. Количеството натрупания боклук непрекъснато расте. Сега тя е за всеки гражданин от 150 до 600 кг годишно. Повечето от боклука се произвеждат в САЩ (520 кг годишно на жител), в Норвегия, Испания, Швеция, Холандия - 200-300 кг, а в Москва - 300-320 кг.
Разграждането на хартията в естествена среда отнема от 2 до 10 години, консервата - над 90 години, филтъра за цигари - 100 години, пластмасовата торба - повече от 200 години, пластмасата - 500 години, стъклото - повече от 1000 години .
Начини за намаляване на вредата от химическо замърсяване
Най-често срещаното замърсяване е химическо. Има три основни начина за намаляване на вредата от тях.
Разреждане. Дори пречистените отпадъчни води трябва да се разреждат 10 пъти (а непречистените - 100-200 пъти). Във фабриките се изграждат високи тръби, така че отделяните газове и прах да се разпръскват равномерно. Разреждането е неефективен начин за намаляване на щетите от замърсяването и е приемливо само като временна мярка.
Почистване. Това е основният начин за намаляване на емисиите на вредни вещества в околната среда в Русия днес. В резултат на почистването обаче се образуват много концентрирани течни и твърди отпадъци, които също трябва да се съхраняват.
Замяна на старите технологии с нови с ниски отпадъци. Благодарение на по-дълбоката обработка е възможно да се намали количеството на вредните емисии десетки пъти. Отпадъците от едно производство стават суровина за друго.
Образните имена на тези три начина за намаляване на замърсяването на околната среда са дадени от еколозите в Германия: „удължете тръбата“ (разреждане чрез дисперсия), „запушете тръбата“ (почистване) и „завържете тръбата на възел“ (технологии с ниски отпадъци ). Германците възстановиха екосистемата на Рейн, която дълги години беше улук, където се изхвърляха отпадъците на индустриалните гиганти. Това беше възможно само през 80-те години, когато най-накрая „вързаха тръбата на възел“.
Нивото на замърсяване на околната среда в Русия все още е много високо, а екологично неблагоприятна ситуация, опасна за здравето на населението, се е развила в почти 100 града на страната.
Известно подобрение на екологичната ситуация в Русия е постигнато благодарение на подобряването на работата на пречиствателните съоръжения и спад в производството.
По-нататъшно намаляване на емисиите на токсични вещества в околната среда може да се постигне, ако се въведат по-малко опасни нискоотпадни технологии. Въпреки това, за да се "върже тръбата на възел", е необходимо да се актуализира оборудването в предприятията, което изисква много големи инвестиции и следователно ще се извършва постепенно.
Градовете и промишлените съоръжения (нефтени находища, кариери за разработване на въглища и руда, химически и металургични заводи) работят с енергия, която идва от други индустриални екосистеми (енергиен комплекс), и техните продукти не са растителна и животинска биомаса, а стомана, отливка желязо и алуминий, различни машини и устройства, строителни материали, пластмаси и много други неща, които не съществуват в природата.
Проблемите на градската екология са преди всичко проблемите за намаляване на емисиите на различни замърсители в околната среда и опазването на водата, атмосферата и почвата от градовете. Те се решават чрез създаване на нови нискоотпадни технологии и производствени процеси и ефективни пречиствателни съоръжения.
Растенията играят важна роля за смекчаване на влиянието на факторите на градската среда върху хората. Зелените площи подобряват микроклимата, улавят прах и газове и влияят благоприятно на психическото състояние на жителите на града.
литература:
Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Екология на Русия. Учебник от федералния комплект за 9-11 клас на общообразователно училище. Изд. 2-ро, рев.
И добавете. - М .: АО МДС, 1996 .-- 272 с.
Общности) помежду си и с местообитанието. Този термин е предложен за първи път от немския биолог Ернст Хекел през 1869 г. Той се появява като самостоятелна наука в началото на 20 век, наред с физиологията, генетиката и др. Областта на приложение на екологията са организмите, популациите и общностите. Екологията ги разглежда като жив компонент на система, наречена екосистема. В екологията понятията за населението – общности и екосистеми – имат ясни дефиниции.
Популация (от гледна точка на екологията) е група от индивиди от един и същи вид, заемащи определена територия и обикновено до известна степен изолирани от други подобни групи.
Общност е всяка група организми от различни видове, които обитават една и съща област и взаимодействат помежду си чрез трофични (хранителни) или пространствени взаимоотношения.
Екосистемата е общност от организми с тяхната среда, които взаимодействат помежду си и образуват екологична единица.
Всички екосистеми на Земята са обединени в или екосфера. Ясно е, че е абсолютно невъзможно да се обхване цялата биосфера на Земята с изследвания. Следователно, точката на приложение на екологията е екосистемата. Екосистемата обаче, както се вижда от определенията, се състои от популации, отделни организми и всички фактори на неживата природа. Въз основа на това са възможни няколко различни подхода за изследване на екосистемите.
Екосистемен подходС екосистемния подход екологът изучава енергийния поток в екосистемата. Най-голям интерес в случая представляват взаимоотношенията на организмите един с друг и с околната среда. Този подход дава възможност да се обясни сложната структура на взаимовръзките в екосистемата и да се дадат препоръки за рационално използване на природните ресурси.
Обществени изследвания... С този подход подробно се изследва видовият състав на съобществата и факторите, ограничаващи разпространението на конкретни видове. В този случай се изследват ясно различими биотични единици (ливада, гора, блато и др.).
подход... Точката на приложение на този подход, както подсказва името, е населението.
Проучване на местообитанията... В този случай се изследва относително хомогенна област от околната среда, където живее даден организъм. Отделно, като независима област на изследване, той обикновено не се използва, но предоставя необходимия материал за разбиране на екосистемата като цяло.
Трябва да се отбележи, че в идеалния случай всички горепосочени подходи трябва да се прилагат в комбинация, но в момента това е практически невъзможно поради големия мащаб на изследваните обекти и ограничения брой теренни изследователи.
Екологията като наука използва различни изследователски методи за получаване на обективна информация за функционирането на природните системи.
Методи за изследване на околната среда:
- наблюдение
- експеримент
- преброяване на населението
- метод на моделиране
Екологични фактори на околната среда
Тест на тема "Фактори на околната среда"
Изберете един верен отговор:
1.Кой абиотичен фактор може да доведе до рязко намаляване на популацията на речния бобър?
1) силни дъждове през лятото
2) увеличаване на броя на водните растения
3) пресъхване на резервоара
4) интензивен отстрел на животни
(правилен отговор: 3)
2. Какъв антропогенен фактор може да доведе до увеличаване на популацията на зайци в гората?
1) отсичане на дървета
2) отстрел на вълци и лисици
3) утъпкване на растения
4) палене на огън
(Верен отговор: 2)
3. Кой фактор на околната среда служи като сигнал за подготовка на птиците за миграция?
1) понижаване на температурата на въздуха
2) промяна в продължителността на светлата част на деня
3) повишена облачност
4) промяна в атмосферното налягане
(правилен отговор: 2)
4. Парниковият ефект може да допринесе за бързото развитие на растенията в биосферата, тъй като води
1) до натрупване на кислород в атмосферата
2) за повишаване на прозрачността на атмосферата
3) до увеличаване на плътността на атмосферата
4) до натрупване на въглероден диоксид в атмосферата
(правилен отговор: 1)
5. Наричат се всички фактори от живата и неживата природа, засягащи индивиди, популации, видове
1) абиотичен
2) биотичен
3) екологична
4) създадени от човека
(правилен отговор: 3)
6. Абиотичните фактори включват
1) подкопаване на корени от глигани
2) заразяване с скакалци
3) образуване на птичи колонии
4) силен снеговалеж
(правилен отговор: 4)
7.Хранителните връзки в една екосистема се наричат
1) абиотичен
2) създадени от човека
3) ограничаване
4) биотичен
(правилен отговор: 4)
8.Фактори, причиняващи замърсяване на околната среда,
свързани с човешката дейност се наричат
1) ограничаване
2) създадени от човека
3) биотичен
4) абиотичен
(правилен отговор: 2)
9.Кои фактори се наричат антропогенни?
1) свързани с човешки дейности
2) абиотичен
3) биотичен
4) определяне на функционирането на агроценозите
(правилен отговор: 1)
10. Биотичните компоненти на екосистемата включват
1) газовият състав на атмосферата
2) състава и структурата на почвата
3) особености на климата и времето
4) производители, потребители, редуценти
(правилен отговор: 4)
Изберете един верен отговор
Въпрос 1. Условията на околната среда обикновено се определят като:
1.екологични фактори, влияещи (положителни или отрицателни) върху съществуването и географското разпространение на живите същества;
2. промени в компонентите на околната среда или техните комбинации, които имат осцилаторен характер с възстановяване на предишните условия на живот;
3. степента, в която природните условия съответстват на потребностите на хората или други живи организми;
4. баланс на природни или модифицирани от човека компоненти на околната среда и природни процеси;
5. добавяне на природни и антропогенни фактори, създаващи изцяло нови екологични условия за обитаване на организми и биотични съобщества.
(правилен отговор: 1)
Въпрос 2. Каква дефиниция отговаря на понятието "абиотични фактори на околната среда":
1. компоненти и явления от нежива, неорганична природа, пряко или косвено действащи върху живите организми;
2. природни тела и явления, с които организмът е в пряка или непряка връзка;
3. промяна на компонентите на околната среда или техните комбинации, която не може да бъде компенсирана в хода на естествените възстановителни процеси;
4. фактори, които оказват пряко и косвено въздействие върху организмите;
5. взаимоотношенията между видовете, при които организмите от един вид се изхранват от хранителните вещества на други видове.
(правилен отговор: 1)
Въпрос 3. Биотичните фактори на околната среда са:
1.съвкупността от влияния на жизнената дейност на едни организми върху жизнената дейност на други, както и върху неодушевената среда;
2. физиологична и екологична адаптация на организмите, осигуряваща високо ниво на метаболизъм през периода на активност на животните и ниски енергийни загуби по време на хибернация;
3. съотношението между енергията, получена от тялото отвън, и нейния разход за изграждане на тялото и жизнените процеси;
4. фактори на околната среда, които оказват най-голямо влияние върху броя и живота на организмите.
5. сили и природни явления, чийто произход не е пряко свързан с жизнената дейност на живите организми.
(правилен отговор: 1)
Въпрос 4. Антропогенните фактори са:
1. форми на човешка дейност, които засягат природната среда, променяйки условията на живот на живите организми;
2. съвкупността от влиянията на жизнената дейност на едни организми върху жизнената дейност на други, както и върху неодушевената среда;
3. съвкупност от природни особености на съществуването на организми и антропогенни влияния;
4. група фактори, свързани както с пряко, така и с косвено влияние на живите организми върху околната среда;
5. Фактори, осигуряващи високо ниво на метаболизъм през периода на активност на животните и ниски загуби на енергия по време на зимен сън.
(правилен отговор: 1)
Въпрос 5. Изграждането на язовир може да се разглежда като пример за фактор:
1.абиотичен;
2. биотичен;
3. антропогенен;
4. изобщо не е екологичен;
5. воден.
(правилен отговор: 3)
В 4. Установете съответствие между характеристиката на средата и нейния фактор
ФАКТОРИ НА ОКОЛНАТА СРЕДА
А) биотичен
Б) абиотичен
ХАРАКТЕРИСТИКА
1) постоянството на газовия състав на атмосферата
2) промяна на дебелината на озоновия щит
3) промяна на влажността на въздуха
4) промяна в броя на потребителите
5) промяна в броя на производителите
(правилен отговор: A-4,5,6. B-1,2,3.)
В 6. Установете последователността, в която са разположени нивата на организация на живот:
А) биоценотичен
Б) видове
В) население
Г) биогеоценотичен
Г) организмен
Д) биосфера
(правилен отговор:D, B, C, A, D, E.)
C 3. Прочетете текста и потърсете изречения, които съдържат биологични грешки. Първо запишете номерата на тези изречения и след това ги формулирайте правилно.
1. Всички фактори на околната среда, влияещи върху организмите, се подразделят на биотични, геоложки и антропогенни.
2. Биотични фактори са температура, климатични условия, влажност, осветеност.
3. Антропогенни фактори – влиянието на човека и продуктите от неговата дейност върху околната среда.
4. Факторът, чиято стойност в момента е в границите на издръжливостта и се отклонява в най-голяма степен от оптималната стойност, се нарича ограничаващ.
5. Мутуализмът е форма на взаимни негативни взаимодействия между организмите.
Отговори:
1-за абиотични, биотични и антропогенни.
3-правилно
4-правилно
5-взаимно положителни взаимодействия (взаимно изгодни отношения между индивидите)
