Предмет экологии. Экологические факторы среды

Перечень рекомендуемой литературы и иных источников

Лекция

Экология – наука

Предмет экологии. Экологические факторы среды

Живые организмы и их неживое окружение неразрывно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Совмест­но живущие организмы различных видов обмениваются веществом и энергией между собой и окружающей их физической средой. Эта сеть вещественно-энергетических взаимосвязей объединяет живые организмы и окружающую их среду в сложные экологические сис­темы.

Предмет экологии. Экология (от греч. «ойкос» — жилище, убе­жище и «логос» — наука) — это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Экология занимается отдельными особями, популяциями (состоящими из особей одного вида), сообще­ствами (состоящими из популяций) и экосистемами (включающими сообщества и окружающую их среду). Экологи изучают, как среда влияет на живые организмы и как организмы воздействуют на сре­ду. Исследуя популяции, экологи решают вопросы об отдельных ви­дах, об устойчивых изменениях и колебаниях численности популя­ций. При изучении сообществ рассматривается их состав или струк­тура, а также прохождение через сообщества энергии и вещества, т. е. то, что называют функционированием сообществ.

Экология занимает значительное место среди других биологиче­ских дисциплин и связана с генетикой, эволюционным учением, этологией (наукой о поведении), физиологией.

Экологическое мышление, т. е. анализ всех принимаемых хозяйственных решений с точки зрения сохранения и улучшения качества окружающей сре­ды, стало абсолютно необходимым при разработке любых проектов освоения и преобразования территорий.

Экологические факторы. Природа, в которой обитает живой ор­ганизм, является средой его обитания. Окружающие условия много­образны и изменчивы. Не все факторы среды с одинаковой силой воздействуют на живые организмы. Одни могут быть необходимы для организмов, другие, наоборот, вредны; есть такие, которые во­обще безразличны для них. Факторы среды, которые воздействуют на организм, называют экологическими факторами.

По происхождению и характеру действия все экологические фак­торы разделяют на абиотические, т. е. факторы неорганической (не­живой) среды, и биотические, связанные с влиянием живых существ. Эти факторы подразделяют на ряд частных факторов.

Биологический оптимум. Часто в природе бывает так, что одни экологические факторы находятся в изобилии (например, вода и свет), а другие (например, азот) — в недостаточных количествах. Факто­ры, снижающие жизнеспособность организма, называют ограничива­ющими.

Ограничивающим фактором может быть не только его недоста­ток, но и избыток. Тепло, например, необходимо всем растениям. Однако если продолжительное время летом стоит высокая температура, то растения даже при увлажненной почве могут пострадать из-за ожогов листьев.

Следовательно, для каждого организма существует наиболее под­ходящее сочетание абиотических и биотических факторов, оптималь­ное для его роста, развития и размножения. Наилучшее сочетание условий называют биологическим оптимумом.

Приспособленность организмов к среде обитания. В процессе эво­люции организмы приспособились к конкретным условиям среды оби­тания. У них выработались специальные приспособления, позволяю­щие избежать или преодолеть действие неблагоприятного фактора. Например, растения пустыни могут переносить длительную засуху, так как они обладают различными приспособлениями к добыванию воды и уменьшению испарения. Одни растения имеют глубокие и разветвленные корневые системы, более эффективно поглощающие воду, другие (например, кактусы) накапливают воду в тканях. У не­которых растений листья имеют восковой налет и поэтому меньше испаряют влагу. В сухой сезон многие растения уменьшают листо­вую поверхность, а отдельные кустарники сбрасывают все листья и даже целые ветки. Чем мельче листья, тем меньше испарение и тем меньше надо воды, чтобы выжить в жару и засуху.

Характерная черта приспособлений организмов — поселение в та­кой среде, где условия для жизнедеятельности ближе всего к их биологическому оптимуму. Организмы всегда приспосабливаются ко всему комплексу экологических факторов, а не к одному какому-либо

 Взаимодействие популяций разных видов

Конкуренция. Популяции, принадлежащие к разным видам, могут конкурировать между собой за жизненные ресур­сы: воду и пищу, убежища, места кладки яиц и т. д. Конкуренция возникает в том случае, если различные виды обладают сходными потребностями в условиях жизни, пище, пространстве. Такие отно­шения, угнетающие оба вида, возникают, например, между культур­ными растениями и сорняками. Конкуренция проявляется тем рез­че, чем более сходны потребности взаимодействующих видов. В ре­зультате конкуренции наименее приспособленные организмы погибают.

Хищничество. Связь жертвы и хищника — одна из самых тес­ных и распространенных связей в сообществе. Хищничеством назы­вают такие отношения, при которых особи одного вида поедают осо­бей другого. Например, растительноядных насекомых поедают хищ­ные насекомые (хищные осы, жуки, муравьи). Мелких хищных насекомых поедают крупные (муравьиный лев поедает муравьев).

Хищничество возможно не только между животными, но и меж­ду животными и растениями. Так, насекомоядные растения (напри­мер, росянка) являются хищниками по отношению к насекомым.

Хищничество практически никогда не приводит к полному ис­треблению жертвы.

В ре­зультате взаимосвязи хищник — жертва в природе осуществляется естественный отбор.

Паразитизм.

Паразитизм — такая форма связи популяций, при которой паразит получает необходимые питательные вещества от ор­ганизма хозяина, принося ему обычно вред, но не вызывая немед­ленной гибели. Смерть хозяина привела бы и к гибели паразита. Совместная эволюция паразита и хозяина выработала некоторое рав­новесие между этими организмами, при сохранении которого выжи­вают оба. А вот новые паразиты вызывают обычно резкое снижение численности или даже гибель популяции хозяев. Например, амери­канский каштан обитал в горных лесах Северной Америки, имел своих паразитов и благополучно с ними сосуществовал. Произрастав­ший в Китае каштан тоже имел своих паразитов, в том числе па­разитический гриб, поражающий кору деревьев. Этот гриб случайно в 1904 г. был завезен в США. Популяции американского каштана оказались неустойчивыми к новому паразиту, и к 1952 г. все круп­ные деревья погибли.

Паразитами могут быть грибы, животные, растения. Растения-паразиты используют в качестве хозяев другие растения. Типичны­ми растениями-паразитами являются повилика, заразиха и др. По­вилика, например, почти полностью лишена способности к фотосин­тезу и все необходимые ей питательные вещества получает от хо­зяина.

Симбиозом называют такую форму существования популяций, при которой каждый вид извлекает пользу из связи с другим видом. Примером симбиоза являют­ся азотфиксирующие клубеньковые бактерии, которые снабжают рас­тения органическим азотом, получая от них сахара. Лишайники — это симбиоз гриба и водорослей. Водоросли снабжают гриб сахарами и получают от гриба минеральные соли, которые тот извлекает из древесины, породы, почвы и др.

Организмы, входящие в симбиоз, настолько приспособлены к сов­местному существованию, что часто не могут жить самостоятельно, а если некоторые симбионты живут отдельно, то не выдерживают конкуренции с другими видами.

Самые различные взаимоотношения и их совокупность приводят в конечном счете к обеспечению продолжения жизни сообщества.