Ce n'est pas un facteur environnemental. Fondamentaux de l'écologie

Chacun de nous a sûrement remarqué à quel point les plantes de la même espèce se développent bien dans la forêt, mais se sentent mal dans les espaces ouverts. Ou, par exemple, certaines espèces de mammifères ont de grandes populations, tandis que d'autres sont plus limitées dans apparemment les mêmes conditions. Tous les êtres vivants sur Terre obéissent d'une manière ou d'une autre à leurs propres lois et règles. L'écologie s'occupe de leur étude. L'une des déclarations fondamentales est la loi de Liebig du minimum

Limiter c'est quoi ?

Le chimiste allemand et fondateur de la chimie agricole, le professeur Justus von Liebig, a fait de nombreuses découvertes. L'une des plus connues et reconnues est la découverte du facteur limitant fondamental. Il a été formulé en 1840 et plus tard complété et généralisé par Shelford. La loi dit que pour tout organisme vivant, le facteur le plus important est celui qui s'écarte le plus de sa valeur optimale. En d'autres termes, l'existence d'un animal ou d'une plante dépend du degré d'expression (minimum ou maximum) d'une condition particulière. Les individus rencontrent une grande variété de facteurs limitants tout au long de leur vie.

"Le baril de Liebig"

Le facteur limitant l'activité vitale des organismes peut être différent. La loi formulée est encore activement utilisée dans l'agriculture. J. Liebig a constaté que la productivité des plantes dépend principalement de la substance minérale (nutriment), qui est la moins bien exprimée dans le sol. Par exemple, si l'azote dans le sol ne représente que 10% de la norme requise et le phosphore - 20%, le facteur limitant le développement normal est l'absence du premier élément. Par conséquent, les engrais contenant de l'azote doivent être appliqués initialement sur le sol. Le sens de la loi a été énoncé aussi clairement et clairement que possible dans le soi-disant «tonneau Liebig» (photo ci-dessus). Son essence est que lorsque le navire est rempli, l'eau commence à déborder sur le bord où se trouve la planche la plus courte, et la longueur du reste n'a plus beaucoup d'importance.

Eau

Ce facteur est le plus grave et le plus significatif en comparaison avec les autres. L'eau est la base de la vie, car elle joue un rôle important dans la vie d'une cellule individuelle et de l'ensemble de l'organisme dans son ensemble. Maintenir sa quantité au bon niveau est l'une des principales fonctions physiologiques de toute plante ou animal. L'eau en tant que facteur limitant l'activité de la vie est due à la répartition inégale de l'humidité sur la surface de la Terre tout au long de l'année. Au cours de l'évolution, de nombreux organismes se sont adaptés à une utilisation économique de l'humidité, connaissant une période sèche dans un état d'hibernation ou de repos. Ce facteur est plus prononcé dans les déserts et les semi-déserts, où il existe une flore et une faune très rares et particulières.

Léger

La lumière venant sous forme de rayonnement solaire assure tous les processus de vie sur la planète. Pour les organismes, sa longueur d'onde, la durée d'exposition et l'intensité du rayonnement sont importantes. En fonction de ces indicateurs, l'organisme s'adapte aux conditions environnementales. En tant que facteur limitant l'existence, il est particulièrement prononcé aux grandes profondeurs marines. Par exemple, les plantes à une profondeur de 200 m ne sont plus trouvées. En conjonction avec l'éclairage, au moins deux autres facteurs limitants « fonctionnent » ici : la pression et la concentration en oxygène. Cela peut être mis en contraste avec les forêts tropicales humides d'Amérique du Sud, en tant que territoire le plus favorable à la vie.

Température ambiante

Ce n'est un secret pour personne que tous les processus physiologiques se produisant dans le corps dépendent de la température externe et interne. De plus, la plupart des espèces sont adaptées à une gamme assez étroite (15-30 °C). La dépendance est particulièrement prononcée chez les organismes qui ne sont pas capables de maintenir indépendamment une température corporelle constante, par exemple les reptiles (reptiles). Au cours de l'évolution, de nombreuses adaptations ont été formées pour surmonter ce facteur limité. Ainsi, par temps chaud, afin d'éviter la surchauffe des plantes, elle augmente à travers les stomates, chez les animaux - à travers la peau et le système respiratoire, ainsi que les caractéristiques comportementales (se cacher à l'ombre, creuser, etc.).

Polluants

La valeur ne peut pas être sous-estimée. Les derniers siècles de l'homme ont été marqués par le progrès technique rapide, le développement rapide de l'industrie. Cela a conduit au fait que les émissions nocives dans les masses d'eau, le sol et l'atmosphère ont augmenté plusieurs fois. Il n'est possible de comprendre quel facteur limite telle ou telle espèce qu'après des recherches. Cet état de choses explique le fait que la diversité des espèces de régions ou de zones individuelles a changé au-delà de toute reconnaissance. Les organismes changent et s'adaptent, l'un remplace l'autre.

Ce sont là les principaux facteurs limitant la vie. En plus d'eux, il y en a beaucoup d'autres, qui sont tout simplement impossibles à énumérer. Chaque espèce et même individu est individuel, par conséquent, les facteurs limitants seront très divers. Par exemple, pour la truite, le pourcentage d'oxygène dissous dans l'eau est important, pour les plantes - la composition quantitative et qualitative des insectes pollinisateurs, etc.

Tous les organismes vivants ont certaines limites d'endurance pour l'un ou l'autre facteur limitant. Certains sont assez larges, d'autres sont étroits. En fonction de cet indicateur, on distingue les eurybiontes et les sténobiontes. Les premiers sont capables de tolérer une grande amplitude de fluctuations de divers facteurs limitants. Par exemple, vivant partout des steppes à la forêt-toundra, loups, etc. Les sténobiontes, au contraire, sont capables de résister à des fluctuations très étroites et comprennent presque toutes les plantes de la forêt tropicale.

Définition

Écologie- est la science de la relation des organismes entre eux et avec la nature inanimée environnante.

Le terme "écologie" a été introduit dans l'usage scientifique en 1866 par le zoologiste et évolutionniste allemand, un disciple de Charles Darwin E. Haeckel.

Tâches écologiques :

L'étude de la distribution spatiale et des capacités d'adaptation des organismes vivants, leur rôle dans la circulation des substances (écologie des individus, ou autécologie).

Étude de la dynamique et de la structure des populations (écologie des populations).

L'étude de la composition et de la structure spatiale des communautés, de la circulation des substances et de l'énergie dans les biosystèmes (écologie des communautés ou écologie des écosystèmes).

L'étude de l'interaction avec l'environnement de groupes taxonomiques individuels d'organismes (écologie des plantes, écologie des animaux, écologie des micro-organismes, etc.).

L'étude de divers écosystèmes : aquatique (hydrobiologie), forestier (foresterie).

Reconstitution et étude de l'évolution des communautés anciennes (paléoécologie).

L'écologie est étroitement liée aux autres sciences : physiologie, génétique, physique, géographie et biogéographie, géologie et théorie de l'évolution.

Dans les calculs environnementaux, les méthodes de modélisation mathématique et informatique, la méthode d'analyse statistique des données sont utilisées.

facteurs environnementaux

Facteurs environnementaux- les composants de l'environnement qui affectent un organisme vivant.

L'existence d'une espèce particulière dépend d'une combinaison de nombreux facteurs différents. De plus, pour chaque espèce, l'importance des facteurs individuels, ainsi que leurs combinaisons, sont très spécifiques.

Types de facteurs environnementaux :

Facteurs abiotiques- des facteurs de nature inanimée, agissant directement ou indirectement sur l'organisme.
Exemples : relief, température et humidité, lumière, courant et vent.

Facteurs biotiques- facteurs de la nature qui affectent le corps.
Exemples : micro-organismes, animaux et plantes.

Facteurs anthropiques- les facteurs liés à l'activité humaine.
Exemples : construction de routes, labourage, industrie et transport.

Facteurs abiotiques

climatique : somme annuelle des températures, température annuelle moyenne, humidité, pression atmosphérique ;

Étendre

Étendre

GROUPES ÉCOLOGIQUES DE PLANTES

En ce qui concerne l'échange d'eau

hydrophytes - plantes qui vivent constamment dans l'eau;

hydrophytes - plantes partiellement immergées dans l'eau;

hélophytes - plantes de marais;

hygrophytes - plantes terrestres qui vivent dans des endroits excessivement humides;

mésophytes - plantes qui préfèrent une humidité modérée;

xérophytes - plantes adaptées à un manque constant d'humidité (dont succulentes- plantes qui accumulent de l'eau dans leurs tissus corporels (par exemple, Crassula et cactus);

Les sclérophytes sont des plantes résistantes à la sécheresse avec des feuilles et des tiges coriaces et coriaces.

édaphique (sol) : composition mécanique du sol, perméabilité à l'air du sol, acidité du sol, composition chimique du sol ;

GROUPES ÉCOLOGIQUES DE PLANTES

En relation avec la fertilité du sol On distingue les groupes écologiques suivants de plantes:

oligotrophes - plantes de sols pauvres et infertiles (pin sylvestre);

mésotrophes - plantes ayant un besoin modéré de nutriments (la plupart des plantes forestières des latitudes tempérées);

eutrophes - plantes qui nécessitent une grande quantité de nutriments dans le sol (chêne, noisetier, goutte).

GROUPES ÉCOLOGIQUES DE PLANTES

Toutes les plantes par rapport au monde peuvent être divisés en trois groupes : héliophytes, sciophytes, héliophytes facultatifs.

Les héliophytes sont des plantes qui aiment la lumière (herbes des steppes et des prairies, plantes de la toundra, plantes du début du printemps, la plupart des plantes cultivées en pleine terre, de nombreuses mauvaises herbes).

Les sciophytes sont des plantes qui aiment l'ombre (herbes forestières).

Les héliophytes facultatifs sont des plantes tolérantes à l'ombre, capables de se développer aussi bien avec une très grande qu'avec une faible quantité de lumière (épicéa commun, érable de Norvège, charme commun, noisetier, aubépine, fraisier, géranium des champs, nombreuses plantes d'intérieur).

La combinaison de divers facteurs abiotiques détermine la répartition des espèces d'organismes dans différentes régions du globe. Une certaine espèce biologique ne se trouve pas partout, mais dans des zones où existent les conditions nécessaires à son existence.

phytogène - influence des plantes;

mycogène - l'influence des champignons;

zoogène - l'influence des animaux;

microbiogène - l'influence des micro-organismes.

FACTEURS ANTHROPOGÈNES

Bien qu'une personne influence la nature vivante par une modification des facteurs abiotiques et des relations biotiques des espèces, les activités des personnes sur la planète se distinguent comme une force spéciale.

physiques : l'utilisation de l'énergie nucléaire, les déplacements en train et en avion, l'impact du bruit et des vibrations ;

chimiques : utilisation d'engrais minéraux et de pesticides, pollution des enveloppes terrestres par les déchets industriels et de transport ;

biologique : alimentaire ; les organismes pour lesquels une personne peut être un habitat ou une source de nourriture ;

social - lié aux relations des personnes et à la vie en société : interaction avec les animaux domestiques, les espèces synanthropes (mouches, rats, etc.), utilisation des animaux de cirque et de la ferme.

Les principales méthodes d'influence anthropique sont : l'importation de plantes et d'animaux, la réduction des habitats et la destruction des espèces, l'impact direct sur la végétation, le labourage des terres, l'abattage et le brûlage des forêts, le pâturage des animaux domestiques, le fauchage, le drainage, l'irrigation et l'arrosage, la pollution de l'air, la création de dépotoirs et de friches, la création de phytocénoses culturelles. A cela s'ajoutent diverses formes d'activités de culture et d'élevage, les mesures de protection des végétaux, la protection des espèces rares et exotiques, la chasse des animaux, leur acclimatation, etc.

L'influence du facteur anthropique n'a cessé d'augmenter depuis l'apparition de l'homme sur Terre.

OPTIMUM ÉCOLOGIQUE DE LA VUE

Il est possible d'établir la nature générale de l'impact des facteurs environnementaux sur un organisme vivant. Tout organisme possède un ensemble spécifique d'adaptations aux facteurs environnementaux et n'existe avec succès que dans certaines limites de leur variabilité.

Optimum écologique- la valeur d'un ou plusieurs facteurs environnementaux les plus favorables à l'existence d'une espèce ou d'une communauté donnée.

Étendre

Zone optimale- c'est la gamme du facteur qui est la plus favorable à la vie de cette espèce.

Les écarts par rapport à l'optimum déterminent secteursoppression (zonespessimisme). Plus l'écart par rapport à l'optimum est fort, plus l'effet inhibiteur de ce facteur sur les organismes est prononcé.

Points critiques- valeurs minimales et maximales tolérées du facteur, derrière lesquelles l'organisme meurt.

Zone de tolérance- la gamme de valeurs du facteur environnemental, dans laquelle l'existence de l'organisme est possible.

Chaque organisme a ses propres maximums, optimums et minimums de facteurs environnementaux. Par exemple, une mouche domestique peut supporter des fluctuations de température de 7 à 50 ° C, et le ver rond humain ne vit qu'à la température du corps humain.

NICHE ÉCOLOGIQUE

niche écologique- un ensemble de facteurs environnementaux (abiotiques et biotiques) nécessaires à l'existence d'une espèce particulière.

La niche écologique caractérise le mode de vie de l'organisme, les conditions de son habitat et de sa nutrition. Contrairement à une niche, le concept d'habitat fait référence au territoire où vit un organisme, c'est-à-dire son « adresse ». Par exemple, les habitants herbivores des steppes - une vache et un kangourou - occupent la même niche écologique, mais ont des habitats différents. Au contraire, les habitants de la forêt - écureuil et wapiti, également apparentés aux herbivores - occupent des niches écologiques différentes.

La niche écologique détermine toujours la distribution de l'organisme et son rôle dans la communauté.

Dans une même communauté, deux espèces ne peuvent occuper la même niche écologique.

FACTEUR LIMITANT

Facteur limitant (limitant)- tout facteur limitant le développement ou l'existence d'un organisme, d'une espèce ou d'une communauté.

Par exemple, si un micronutriment particulier fait défaut dans le sol, cela entraîne une diminution de la productivité des plantes. En raison du manque de nourriture, les insectes qui se nourrissent de ces plantes meurent. Cette dernière se traduit par la survie des prédateurs entomophages : autres insectes, oiseaux et amphibiens.

Des facteurs limitatifs déterminent l'aire de répartition de chaque espèce. Par exemple, la propagation de nombreuses espèces d'animaux vers le nord est contrainte par un manque de chaleur et de lumière, vers le sud par un manque d'humidité.

Loi de tolérance de Shelford

Le facteur limitant limitant le développement d'un organisme peut être à la fois un minimum et un maximum d'impact environnemental.

La loi de tolérance peut être formulée plus simplement : il est mauvais à la fois de sous-alimenter et de suralimenter une plante ou un animal.

Une conséquence découle de cette loi : tout excès de matière ou d'énergie est un élément polluant. Par exemple, dans les zones arides, l'excès d'eau est nocif et l'eau peut être considérée comme un polluant.

Ainsi, pour chaque espèce, il existe des limites aux valeurs des facteurs vitaux du milieu abiotique, qui limitent la zone de sa tolérance (stabilité). Un organisme vivant peut exister dans une certaine gamme de valeurs de facteur. Plus cet intervalle est large, plus la résistance de l'organisme est élevée. La loi de tolérance est l'une des lois fondamentales de l'écologie moderne.

RÉGULARITÉS DE L'ACTION DES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX

LOI DE L'OPTIMUM

Loi de l'optimum

Tout facteur environnemental a certaines limites d'impact positif sur les organismes vivants.

Les facteurs n'affectent positivement les organismes que dans certaines limites. Insuffisante ou excessive leur action affecte négativement les organismes.

La loi de l'optimum est universelle. Elle définit les limites des conditions dans lesquelles l'existence des espèces est possible, ainsi que la mesure de la variabilité de ces conditions.

Sténobiontes- des espèces très spécialisées qui ne peuvent vivre que dans des conditions relativement constantes. Par exemple, les poissons d'eau profonde, les échinodermes, les crustacés ne tolèrent pas les fluctuations de température même à moins de 2–3 °C. Les plantes des habitats humides (souci des marais, impatiens, etc.) se flétrissent instantanément si l'air qui les entoure n'est pas saturé de vapeur d'eau.

eurybiontes- des espèces à large gamme de rusticité (espèces écologiquement plastiques). Par exemple, les espèces cosmopolites.

S'il est nécessaire de souligner l'attitude envers un facteur, utilisez les combinaisons "steno-" et "evry-" par rapport à son nom, par exemple, une espèce sténothermique - ne tolérant pas les fluctuations de température, euryhaline - capable de vivre avec de larges fluctuations de la salinité de l'eau, etc.

LOI DU MINIMUM DE LIEBIG

Loi du minimum de Liebig ou loi du facteur limitant

Le facteur le plus important pour l'organisme est le facteur qui s'écarte le plus de sa valeur optimale.

La survie de l'organisme dépend de ce facteur minimalement (ou maximalement) écologique présenté à ce moment précis. À d'autres périodes, d'autres facteurs peuvent être limitants. Au cours de leur vie, les individus des espèces rencontrent diverses restrictions à leur activité vitale. Ainsi, le facteur limitant la répartition des cerfs est l'épaisseur du manteau neigeux; papillons du scoop d'hiver - température hivernale; et pour l'ombre - la concentration d'oxygène dissous dans l'eau.

Cette loi est prise en compte dans la pratique de l'agriculture. Le chimiste allemand Justus von Liebig a découvert que la productivité des plantes cultivées dépend principalement du nutriment (élément minéral) présent dans le sol. le plus faible. Par exemple, si le phosphore dans le sol n'est que de 20 % du taux requis et que le calcium est de 50 % du taux, alors le facteur limitant sera un manque de phosphore ; Tout d'abord, il est nécessaire d'introduire des engrais contenant du phosphore dans le sol.

Une représentation figurative de cette loi porte le nom du scientifique - le soi-disant "baril de Liebig" (voir fig.). L'essence du modèle est que lors du remplissage du baril, l'eau commence à déborder à travers la plus petite planche du baril et la longueur des planches restantes n'a plus d'importance.

INTERACTION DES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX

Une modification de l'intensité d'un facteur environnemental peut réduire la limite d'endurance d'un organisme à un autre facteur ou, au contraire, l'augmenter.

Dans l'environnement naturel, l'effet des facteurs sur le corps peut être résumé, mutuellement amélioré ou compensé.

somme des facteurs. Exemple : la radioactivité élevée de l'environnement et la teneur simultanée en azote nitrique de l'eau potable et des aliments augmentent plusieurs fois la menace pour la santé humaine que chacun de ces facteurs séparément.

Renforcement mutuel (phénomène de synergie). La conséquence en est une diminution de la viabilité de l'organisme. Une humidité élevée réduit considérablement la résistance du corps aux températures élevées. Une diminution de la teneur en azote du sol entraîne une diminution de la résistance à la sécheresse des céréales.

Compensation. Exemple : des canards laissés hiverner sous des latitudes tempérées compensent le manque de chaleur par une nourriture abondante ; la pauvreté du sol de la forêt équatoriale humide est compensée par la circulation rapide et efficace des substances ; dans les endroits où il y a beaucoup de strontium, les mollusques peuvent remplacer le calcium de leur coquille par du strontium. La température optimale augmente la tolérance au manque d'humidité et de nourriture.

Dans le même temps, aucun des facteurs nécessaires au corps ne peut être complètement remplacé par un autre. Par exemple, un manque d'humidité ralentit le processus de photosynthèse même avec un éclairage optimal et une concentration de $CO_2$ dans l'atmosphère ; le manque de chaleur ne peut être remplacé par une abondance de lumière, et les éléments minéraux nécessaires à la nutrition des plantes ne peuvent être remplacés par l'eau. Par conséquent, si la valeur d'au moins un des facteurs nécessaires dépasse la plage de tolérance, l'existence de l'organisme devient alors impossible (voir la loi de Liebig).

L'intensité de l'impact des facteurs environnementaux dépend directement de la durée de cet impact. Une exposition prolongée à des températures élevées ou basses est préjudiciable à de nombreuses plantes, tandis que les plantes tolèrent normalement les chutes à court terme.

Ainsi, les facteurs environnementaux agissent sur les organismes conjointement et simultanément. La présence et la prospérité des organismes dans un habitat particulier dépendent de toute une gamme de conditions.

Facteurs environnementaux et concept de niche écologique

La notion de facteur environnemental

1.1.1. Le concept de facteurs environnementaux et leur classification

D'un point de vue environnemental Mercredi - Ce sont des corps et des phénomènes naturels avec lesquels l'organisme est en relations directes ou indirectes. L'environnement entourant l'organisme est caractérisé par une grande diversité, constitué de nombreux éléments, phénomènes, conditions dynamiques dans le temps et dans l'espace, qui sont considérés comme facteurs .

Facteur environnemental - est n'importe lequel condition environnementale, susceptible d'exercer une action directe ou indirecte sur les organismes vivants, au moins pendant l'une des phases de leur développement individuel. À son tour, l'organisme réagit au facteur environnemental par des réactions adaptatives spécifiques.

Ainsi, facteurs environnementaux- ce sont tous des éléments de l'environnement naturel qui affectent l'existence et le développement des organismes, et auxquels les êtres vivants réagissent par des réactions d'adaptation (la mort survient en dehors de la capacité d'adaptation).

Il convient de noter que dans la nature, les facteurs environnementaux agissent de manière complexe. Il est particulièrement important de garder cela à l'esprit lors de l'évaluation de l'impact des contaminants chimiques. Dans ce cas, l'effet "total", lorsque l'effet négatif d'une substance se superpose à l'effet négatif des autres, et que l'influence d'une situation stressante, du bruit et de divers champs physiques s'y ajoute, modifie considérablement les valeurs MPC données dans les ouvrages de référence. Cet effet est appelé synergique.

La notion la plus importante est facteur limitant, c'est-à-dire dont le niveau (dose) se rapproche de la limite d'endurance de l'organisme, dont la concentration est inférieure ou supérieure à l'optimum. Ce concept est défini par les lois minimales de Liebig (1840) et les lois de tolérance de Shelford (1913). Les facteurs limitants les plus fréquents sont la température, la lumière, les nutriments, les courants et la pression dans l'environnement, les incendies, etc.

Les plus courants sont des organismes avec une large gamme de tolérance à tous les facteurs environnementaux. La tolérance la plus élevée est caractéristique des bactéries et des algues bleu-vert, qui survivent dans une large gamme de températures, de rayonnement, de salinité, de pH, etc.

Les études écologiques liées à la détermination de l'influence des facteurs environnementaux sur l'existence et le développement de certains types d'organismes, la relation de l'organisme avec l'environnement, font l'objet de la science autécologie . La section d'écologie qui étudie les associations de populations de diverses espèces végétales, animales, microbiennes (biocénoses), les voies de leur formation et de leur interaction avec l'environnement s'appelle synécologie . Dans les limites de la synécologie, de la phytocénologie ou de la géobotanique (l'objet d'étude est les groupes végétaux), on distingue la biocénologie (groupes d'animaux).

Ainsi, le concept de facteur écologique est l'un des concepts les plus généraux et extrêmement larges de l'écologie. Conformément à cela, la tâche de classer les facteurs environnementaux s'est avérée très difficile, il n'existe donc toujours pas de version généralement acceptée. Parallèlement, un accord a été conclu sur l'opportunité d'utiliser certaines caractéristiques dans la classification des facteurs environnementaux.

Traditionnellement, trois groupes de facteurs environnementaux ont été distingués :

1) abiotique (conditions inorganiques - chimiques et physiques, telles que la composition de l'air, de l'eau, du sol, de la température, de la lumière, de l'humidité, du rayonnement, de la pression, etc.);

2) biotique (formes d'interaction entre organismes);

3) anthropique (formes d'activité humaine).

Aujourd'hui, dix groupes de facteurs environnementaux sont distingués (le nombre total est d'environ soixante), réunis dans une classification spéciale:

1. par temps - facteurs de temps (évolutif, historique, agissant), périodicité (périodique et non périodique), primaire et secondaire;

2. par origine (cosmique, abiotique, biotique, naturelle, technogénique, anthropique) ;

3. par le milieu d'occurrence (atmosphérique, hydrique, géomorphologique, écosystémique) ;

4. par nature (informationnelle, physique, chimique, énergétique, biogénique, complexe, climatique) ;

5. par l'objet d'influence (individuel, collectif, spécifique, social) ;

6. selon le degré d'influence (létale, extrême, limitante, inquiétante, mutagène, tératogène) ;

7. selon les conditions d'action (dépendantes ou indépendantes de la densité) ;

8. selon le spectre d'influence (action sélective ou générale).

Tout d'abord, les facteurs environnementaux sont divisés en externe (exogène ou alors entopique) et interne (endogène) par rapport à cet écosystème.

Pour externe comprennent des facteurs dont les actions, à un degré ou à un autre, déterminent les changements qui se produisent dans l'écosystème, mais eux-mêmes ne subissent pratiquement pas son impact inverse. Ce sont le rayonnement solaire, l'intensité des précipitations, la pression atmosphérique, la vitesse du vent, la vitesse du courant, etc.

Contrairement à eux facteurs internes sont en corrélation avec les propriétés de l'écosystème lui-même (ou de ses composants individuels) et forment en fait sa composition. Tels sont les effectifs et la biomasse des populations, les réserves de diverses substances, les caractéristiques de la couche superficielle d'air, d'eau ou de sol, etc.

Le deuxième principe commun de classification est la division des facteurs en biotique et abiotique . Les premiers comprennent une variété de variables qui caractérisent les propriétés de la matière vivante, et les seconds - les composants non vivants de l'écosystème et de son environnement. La division des facteurs en endogène - exogène et biotique - abiotique ne coïncide pas. En particulier, il existe à la fois des facteurs biotiques exogènes, par exemple l'intensité de l'introduction de graines d'une certaine espèce dans l'écosystème depuis l'extérieur, et des facteurs abiotiques endogènes, tels que la concentration d'O 2 ou de CO 2 dans la couche superficielle de l'air ou l'eau.

L'utilisation répandue dans la littérature environnementale est la classification des facteurs selon la nature générale de leur origine ou alors objet d'influence. Par exemple, parmi les facteurs exogènes, il existe des facteurs météorologiques (climatiques), géologiques, hydrologiques, migratoires (biogéographiques), anthropiques, et parmi les facteurs endogènes - micrométéorologiques (bioclimatiques), pédologiques (édaphiques), hydriques et biotiques.

Un indicateur de classification important est nature de la dynamique les facteurs environnementaux, notamment la présence ou l'absence de sa périodicité (quotidienne, lunaire, saisonnière, à long terme). Cela est dû au fait que les réactions adaptatives des organismes à certains facteurs environnementaux sont déterminées par le degré de constance de l'impact de ces facteurs, c'est-à-dire leur périodicité.

Biologiste A.S. Monchadsky (1958) a distingué les facteurs périodiques primaires, les facteurs périodiques secondaires et les facteurs non périodiques.

Pour facteurs périodiques primaires sont principalement des phénomènes liés à la rotation de la Terre : le changement des saisons, la variation quotidienne de l'éclairement, les phénomènes de marée, etc. Ces facteurs, caractérisés par la bonne périodicité, ont agi avant même l'apparition de la vie sur Terre, et les organismes vivants émergents ont dû s'y adapter immédiatement.

Facteurs périodiques secondaires - une conséquence des périodiques primaires: par exemple, l'humidité, la température, les précipitations, la dynamique de la nourriture végétale, la teneur en gaz dissous dans l'eau, etc.

Pour non périodique inclure des facteurs qui n'ont pas la bonne périodicité, cyclicité. Ce sont les facteurs du sol et du sol, toutes sortes de phénomènes naturels. Les impacts anthropiques sur l'environnement sont souvent désignés comme des facteurs non périodiques qui peuvent apparaître de façon soudaine et irrégulière. Étant donné que la dynamique des facteurs périodiques naturels est l'une des forces motrices de la sélection et de l'évolution naturelles, les organismes vivants n'ont généralement pas le temps de développer des réactions d'adaptation, par exemple à un changement brutal du contenu de certaines impuretés dans le environnement.

Un rôle particulier parmi les facteurs environnementaux appartient à sommatif facteurs (additifs) caractérisant l'abondance, la biomasse ou la densité des populations d'organismes, ainsi que les réserves ou concentrations de diverses formes de matière et d'énergie, dont les évolutions temporelles sont soumises à des lois de conservation. De tels facteurs sont appelés Ressources . Par exemple, ils parlent des ressources de chaleur, d'humidité, d'aliments organiques et minéraux, etc. En revanche, des facteurs tels que l'intensité et la composition spectrale du rayonnement, le niveau de bruit, le potentiel redox, la vitesse du vent ou du courant, la taille et la forme des aliments, etc., qui affectent grandement les organismes, ne sont pas classés comme ressources, car .to. les lois de conservation ne s'y appliquent pas.

Le nombre de facteurs environnementaux possibles semble être potentiellement illimité. Cependant, en termes de degré d'impact sur les organismes, ils sont loin d'être équivalents, ce qui fait que, dans des écosystèmes de différents types, certains facteurs se distinguent comme les plus importants, ou impératif . Dans les écosystèmes terrestres, parmi les facteurs exogènes, ils comprennent généralement l'intensité du rayonnement solaire, la température et l'humidité de l'air, l'intensité des précipitations, la vitesse du vent, le taux d'introduction de spores, graines et autres embryons ou l'afflux d'adultes d'autres écosystèmes , ainsi que toutes sortes de formes d'impact anthropique. Les facteurs impératifs endogènes dans les écosystèmes terrestres sont les suivants :

1) micrométéorologique - éclairage, température et humidité de la couche d'air superficielle, teneur en CO 2 et O 2 de celle-ci;

2) sol - température, humidité, aération du sol, propriétés physiques et mécaniques, composition chimique, teneur en humus, disponibilité des éléments nutritifs minéraux, potentiel redox ;

3) biotique - la densité des populations de différentes espèces, leur composition par âge et par sexe, leurs caractéristiques morphologiques, physiologiques et comportementales.

1.1.2. L'espace des facteurs environnementaux et la fonction de la réponse des organismes à un ensemble de facteurs environnementaux

L'intensité de l'impact de chaque facteur environnemental peut être caractérisée numériquement, c'est-à-dire décrite par une variable mathématique qui prend une valeur à une certaine échelle.

Les facteurs environnementaux peuvent être classés selon leur force par rapport à l'impact sur l'organisme, la population, l'écosystème, c'est-à-dire classé . Si la valeur du premier facteur d'influence est mesurée par la variable X 1 , seconde - variable X 2 , … , n-ème - variable x n etc., alors l'ensemble des facteurs environnementaux peut être représenté par une séquence ( X 1 , X 2 , … , x n, …) Afin de caractériser l'ensemble des différents complexes de facteurs environnementaux obtenus à différentes valeurs de chacun d'eux, il convient d'introduire le concept d'espace des facteurs environnementaux, ou, en d'autres termes, le espace écologique.

L'espace des facteurs environnementaux Appelons l'espace euclidien dont les coordonnées sont comparées aux facteurs environnementaux hiérarchisés :

Pour quantifier l'impact des facteurs environnementaux sur l'activité vitale des individus, tels que le taux de croissance, le développement, la fécondité, l'espérance de vie, la mortalité, la nutrition, le métabolisme, l'activité motrice, etc. (qu'ils soient numérotés avec un indice k= 1, …, m), la notion de Fà n pour c et je X à propos t pour je et ka . Valeurs acceptées par un indicateur avec un numéro kà une certaine échelle lorsque des facteurs environnementaux variables sont généralement limités par le bas et par le haut. Dénoter par segment sur l'échelle des valeurs de l'un des indicateurs ( k th) la vie de l'écosystème.

fonction de réponse k-ième indicateur sur la totalité des facteurs environnementaux ( X 1 , X 2 , … , x n, …) s'appelle une fonction φk, représentant l'espace écologique E Sur l'échelle jek:

,

qui à chaque point ( X 1 , X 2 , … , x n, …) les espaces E correspond à un nombre φk(X 1 , X 2 , … , x n, …) Sur l'échelle jek .

Bien que le nombre de facteurs environnementaux soit potentiellement illimité et, par conséquent, les dimensions de l'espace écologique sont infinies. E et le nombre d'arguments de la fonction de réponse φk(X 1 , X 2 , … , x n, …), en effet, il est possible d'isoler un nombre fini de facteurs, par exemple n, qui peut être utilisé pour expliquer la partie spécifiée de la variation totale de la fonction de réponse. Par exemple, les 3 premiers facteurs peuvent expliquer 80% de la variation totale de l'indicateur φ , les 5 premiers facteurs - 95%, les 10 premiers - 99%, etc. Le reste, non inclus dans le nombre de ces facteurs, n'a pas d'impact décisif sur l'indicateur étudié. Leur influence peut être considérée comme " écologique"bruit superposé à l'action de facteurs impératifs.

Cela permet à partir d'un espace dimensionnel infini E allez-y n sous-espace dimensionnel En et considérer le rétrécissement de la fonction de réponse φkà ce sous-espace :

et où εn+1 - aléatoire " bruit ambiant".

Tout organisme vivant n'a pas besoin de température, d'humidité, de substances minérales et organiques ou de tout autre facteur en général, mais de leur régime spécifique, c'est-à-dire qu'il existe des limites supérieure et inférieure de l'amplitude des fluctuations admissibles de ces facteurs. Plus les limites d'un facteur sont larges, plus la stabilité est élevée, c'est-à-dire tolérance de cet organisme.

Dans des cas typiques, la fonction de réponse a la forme d'une courbe convexe, augmentant de manière monotone à partir de la valeur minimale du facteur Xj s (limite inférieure de tolérance) à un maximum à la valeur optimale du facteur Xj 0 et décroissant de manière monotone jusqu'à la valeur maximale du facteur Xj e (limite supérieure de tolérance).

Intervalle Xj = [xj s, xj e] s'appelle intervalle de tolérance sur ce facteur, et le point Xj 0 , auquel la fonction de réponse atteint un extremum, est appelée point optimal sur ce facteur.

Les mêmes facteurs environnementaux affectent les organismes de différentes espèces vivant ensemble de différentes manières. Pour certains, ils peuvent être favorables, pour d'autres non. Un élément important est la réaction des organismes à la force de l'impact d'un facteur environnemental, dont l'effet négatif peut se produire en cas d'excès ou de manque de dose. Par conséquent, il y a le concept d'une dose favorable ou zone optimale facteur et zones de pessimum (la gamme de valeurs de dose du facteur dans lequel les organismes se sentent opprimés).

Les gammes des zones optimales et pessimum sont le critère pour déterminer valence écologique - la capacité d'un organisme vivant à s'adapter aux changements des conditions environnementales. Quantitativement, elle est exprimée par la gamme de l'environnement dans lequel l'espèce existe normalement. La valence écologique des différentes espèces peut être très différente (les rennes peuvent supporter des fluctuations de température de l'air de -55 à +25÷30°C, et les coraux tropicaux meurent même lorsque la température change de 5-6°C). Selon la valence écologique, les organismes sont divisés en sténobiontes - avec une faible capacité d'adaptation aux changements environnementaux (orchidées, truites, tétras des bois d'Extrême-Orient, poissons de haute mer) et eurybiontes - avec une plus grande adaptabilité aux changements environnementaux (Doryphore de la pomme de terre, souris, rats, loups, cafards, roseaux, agropyre). Dans les limites des eurybiontes et des sténobiontes, en fonction d'un facteur spécifique, les organismes sont divisés en eurytherme et sténotherme (par réaction à la température), euryhaline et sténohaline (par réaction à la salinité du milieu aquatique), eurythoty et sténofoty (par réaction à l'éclairage ).

Pour exprimer le degré relatif de tolérance, il existe un certain nombre de termes en écologie qui utilisent des préfixes sténo -, qui signifie étroit, et chaque - - large. Les espèces qui ont un intervalle de tolérance étroit (1) sont appelées stenoeks , et espèces à large intervalle de tolérance (2) euryekami sur ce facteur. Les facteurs impératifs ont leurs propres termes :

par température : sténothermique - eurythermique ;

par l'eau : sténohydrique - euryhydrique ;

par salinité : sténohaline - euryhaline ;

par la nourriture : sténophage - euryphage ;

selon le choix de l'habitat : mur teinté - euryoïque.

1.1.3. Loi du facteur limitant

La présence ou la prospérité d'un organisme dans un habitat donné dépend d'un ensemble de facteurs environnementaux. Pour chaque facteur, il existe une plage de tolérance au-delà de laquelle l'organisme ne peut plus exister. L'impossibilité de la prospérité ou l'absence d'un organisme est déterminée par les facteurs dont les valeurs approchent ou dépassent la tolérance.

limiter nous considérerons un tel facteur pour lequel, afin d'obtenir un (petit) changement relatif donné dans la fonction de réponse, un changement relatif minimum de ce facteur est requis. Si un

alors le facteur limitant sera Xje, c'est-à-dire que le facteur limitant est celui le long duquel le gradient de la fonction de réponse est dirigé.

Il est évident que le gradient est dirigé le long de la normale à la frontière de la région de tolérance. Et pour le facteur limitant, il y a plus de chances, toutes choses égales par ailleurs, de dépasser la zone de tolérance. C'est-à-dire que le facteur limitant est celui dont la valeur est la plus proche de la limite inférieure de l'intervalle de tolérance. Cette notion est connue sous le nom de " loi du minimum " Liebig.

L'idée que l'endurance d'un organisme est déterminée par le maillon le plus faible de la chaîne de ses besoins écologiques apparaît clairement pour la première fois en 1840. le chimiste organique J. Liebig, l'un des fondateurs de la chimie agricole, qui a proposé théorie de la nutrition minérale des plantes. Il a été le premier à commencer à étudier l'influence de divers facteurs sur la croissance des plantes, établissant que les rendements des cultures sont souvent limités par des éléments nutritifs qui ne sont pas nécessaires en grande quantité, comme le dioxyde de carbone et l'eau, puisque ces substances sont généralement présentes dans l'environnement dans en abondance, mais ceux qui sont nécessaires en plus petites quantités, par exemple, le zinc, le bore ou le fer, qui sont très peu nombreux dans le sol. La conclusion de Liebig selon laquelle "la croissance d'une plante dépend de cet élément de nutrition qui est présent dans la quantité minimale" est devenue connue sous le nom de "loi du minimum" de Liebig.

Après 70 ans, le scientifique américain W. Shelford a montré que non seulement une substance présente au minimum peut déterminer le rendement ou la viabilité d'un organisme, mais qu'un excès d'un élément peut également entraîner des déviations indésirables. Par exemple, un excès de mercure dans le corps humain par rapport à une certaine norme provoque des troubles fonctionnels sévères. Avec un manque d'eau dans le sol, l'assimilation des nutriments minéraux par la plante est difficile, mais un excès d'eau entraîne des conséquences similaires: il est possible que les racines suffoquent, l'apparition de processus anaérobies, l'acidification du sol , etc. L'excès et le manque de pH dans le sol réduisent également le rendement à un endroit donné. Selon W. Shelford, les facteurs présents à la fois en excès et en déficit sont dits limitants, et la règle correspondante est appelée loi du "facteur limitant" ou " la loi de la tolérance ".

La loi du facteur limitant est prise en compte dans les mesures de protection de l'environnement contre la pollution. Le dépassement de la norme d'impuretés nocives dans l'air et l'eau constitue une grave menace pour la santé humaine.

Nous pouvons formuler un certain nombre de principes auxiliaires qui complètent la "loi de tolérance":

1. Les organismes peuvent avoir une large plage de tolérance pour un facteur et une plage étroite pour un autre.

2. Les organismes présentant un large éventail de tolérances à tous les facteurs sont généralement les plus répandus.

3. Si les conditions d'un facteur environnemental ne sont pas optimales pour l'espèce, la plage de tolérance à d'autres facteurs environnementaux peut alors se rétrécir.

4. Dans la nature, les organismes se retrouvent très souvent dans des conditions qui ne correspondent pas à la plage optimale de l'un ou l'autre facteur environnemental, déterminée en laboratoire.

5. La saison de reproduction est généralement critique ; durant cette période, de nombreux facteurs environnementaux deviennent souvent limitants. Les limites de tolérance pour les individus reproducteurs, les graines, les embryons et les semis sont généralement plus étroites que pour les plantes ou animaux adultes non reproducteurs.

Les limites réelles de tolérance dans la nature sont presque toujours plus étroites que la gamme potentielle d'activité. Cela est dû au fait que les coûts métaboliques de la régulation physiologique aux valeurs extrêmes des facteurs réduisent la plage de tolérance. À mesure que les conditions approchent des extrêmes, l'adaptation devient de plus en plus coûteuse et le corps de moins en moins protégé contre d'autres facteurs tels que les maladies et les prédateurs.

1.1.4. Quelques facteurs abiotiques de base

Facteurs abiotiques du milieu terrestre . La composante abiotique du milieu terrestre est un ensemble de facteurs climatiques et sol-sol, constitué de nombreux éléments dynamiques qui s'influencent à la fois les uns les autres et les êtres vivants.

Les principaux facteurs abiotiques du milieu terrestre sont les suivants :

1) L'énergie rayonnante provenant du soleil (radiation). Il se propage dans l'espace sous forme d'ondes électromagnétiques. Sert de principale source d'énergie pour la plupart des processus dans les écosystèmes. D'une part, l'effet direct de la lumière sur le protoplasme est fatal à l'organisme, d'autre part, la lumière sert de principale source d'énergie, sans laquelle la vie est impossible. Par conséquent, de nombreuses caractéristiques morphologiques et comportementales des organismes sont associées à la solution de ce problème. La lumière n'est pas seulement un facteur vital, mais aussi un facteur limitant, tant au niveau maximum qu'au niveau minimum. Environ 99% de l'énergie totale du rayonnement solaire sont des rayons d'une longueur d'onde de 0,17÷4,0 µm, dont 48% se trouvent dans la partie visible du spectre avec une longueur d'onde de 0,4÷0,76 µm, 45% se trouvent dans l'infrarouge (longueur d'onde de 0,75 µm à 1 mm) et environ 7 % - aux ultraviolets (longueur d'onde inférieure à 0,4 microns). Les rayons infrarouges sont d'une importance primordiale pour la vie, et les rayons rouge-orange et ultraviolets jouent le rôle le plus important dans les processus de photosynthèse.

2) Illumination de la surface terrestre associée à l'énergie rayonnante et déterminée par la durée et l'intensité du flux lumineux. En raison de la rotation de la Terre, la lumière du jour et l'obscurité alternent périodiquement. L'éclairage joue un rôle crucial pour tous les êtres vivants et les organismes sont physiologiquement adaptés au changement du jour et de la nuit, au rapport des périodes sombres et claires de la journée. Presque tous les animaux ont ce qu'on appelle circadien rythmes (diurnes) d'activité associés au changement de jour et de nuit. En ce qui concerne la lumière, les plantes sont divisées en aimant la lumière et tolérant l'ombre.

3) Température à la surface du globe est déterminée par le régime de température de l'atmosphère et est étroitement liée au rayonnement solaire. Cela dépend à la fois de la latitude de la zone (l'angle d'incidence du rayonnement solaire sur la surface) et de la température des masses d'air entrantes. Les organismes vivants ne peuvent exister que dans une plage étroite de températures - de -200°C à 100°C. En règle générale, les valeurs limites supérieures du facteur sont plus critiques que les valeurs inférieures. La gamme des fluctuations de température dans l'eau est généralement plus petite que sur terre, et la gamme de tolérance à la température chez les organismes aquatiques est généralement plus étroite que celle des animaux terrestres correspondants. Ainsi, la température est un facteur important et très souvent limitant. Les rythmes de température, ainsi que les rythmes de lumière, de marée et d'humidité, contrôlent en grande partie l'activité saisonnière et diurne des plantes et des animaux. La température crée souvent un zonage et une stratification des habitats.

4) Humidité de l'air atmosphérique lié à sa saturation en vapeur d'eau. Les couches inférieures de l'atmosphère sont les plus riches en humidité (jusqu'à une hauteur de 1,5 à 2 km), où jusqu'à 50% de toute l'humidité est concentrée. La quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air dépend de la température de l'air. Plus la température est élevée, plus l'air contient d'humidité. Pour chaque température, il existe une certaine limite de saturation de l'air en vapeur d'eau, appelée maximum . La différence entre la saturation maximale et la saturation donnée est appelée déficit d'humidité (manque de saturation). Déficit d'humidité - le paramètre environnemental le plus important, puisqu'il caractérise deux grandeurs à la fois : la température et l'humidité. On sait qu'une augmentation du déficit hydrique à certaines périodes de la saison de croissance contribue à l'augmentation de la fructification des plantes et, chez un certain nombre d'animaux, tels que les insectes, conduit à la reproduction jusqu'aux soi-disant "épidémies". Par conséquent, de nombreuses méthodes de prédiction de divers phénomènes dans le monde des organismes vivants sont basées sur l'analyse de la dynamique du déficit hydrique.

5) Précipitation , étroitement liés à l'humidité de l'air, sont le résultat de la condensation de la vapeur d'eau. Les précipitations atmosphériques et l'humidité de l'air sont d'une importance décisive pour la formation du régime hydrique de l'écosystème et font donc partie des facteurs environnementaux impératifs les plus importants, car l'approvisionnement en eau est la principale condition de la vie de tout organisme, à partir d'une bactérie microscopique. à un séquoia géant. La quantité de précipitations dépend principalement des trajectoires et de la nature des grands mouvements de masses d'air, ou des soi-disant «systèmes météorologiques». La répartition des précipitations par saison est un facteur limitant extrêmement important pour les organismes. Précipitation - l'un des maillons du cycle de l'eau sur Terre, et dans leurs retombées il y a une forte irrégularité, à propos de laquelle ils distinguent humide (humide) et aride zones (sèches). Les précipitations maximales sont dans les forêts tropicales (jusqu'à 2000 mm/an), les minimales dans les déserts (0,18 mm/an). Les zones avec des précipitations inférieures à 250 mm/an sont déjà considérées comme sèches. En règle générale, une répartition inégale des précipitations au fil des saisons se produit dans les régions tropicales et subtropicales, où les saisons sèches et humides sont souvent bien définies. Sous les tropiques, ce rythme saisonnier de l'humidité régule l'activité saisonnière des organismes (en particulier la reproduction) de la même manière que le rythme saisonnier de la température et de la lumière régule l'activité des organismes dans la zone tempérée. Dans les climats tempérés, les précipitations sont généralement réparties plus uniformément au fil des saisons.

6) Composition gazeuse de l'atmosphère . Sa composition est relativement constante et comprend principalement de l'azote et de l'oxygène avec un mélange d'une petite quantité de CO 2 et d'argon. Autres gaz - en quantités infimes. De plus, la haute atmosphère contient de l'ozone. Habituellement, dans l'air atmosphérique, il y a des particules solides et liquides d'eau, des oxydes de diverses substances, de la poussière et de la fumée. Azote - l'élément biogénique le plus important impliqué dans la formation des structures protéiques des organismes ; oxygène , provenant principalement de plantes vertes, assure des processus oxydatifs ; gaz carbonique (СО 2) est un amortisseur naturel du rayonnement terrestre solaire et réciproque; ozone joue un rôle de bouclier vis-à-vis de la partie ultraviolette du spectre solaire, préjudiciable à tous les êtres vivants. Les impuretés des plus petites particules affectent la transparence de l'atmosphère, empêchent le passage de la lumière solaire à la surface de la Terre. Les concentrations d'oxygène (21 % en volume) et de CO2 (0,03 % en volume) dans l'atmosphère moderne sont, dans une certaine mesure, limitantes pour de nombreuses plantes et animaux supérieurs.

7) Mouvement des masses d'air (vent) . La raison de l'apparition du vent est la chute de pression causée par le réchauffement inégal de la surface de la terre. Le flux de vent est dirigé dans la direction de la basse pression, c'est-à-dire là où l'air est le plus chaud. La force de rotation de la Terre affecte la circulation des masses d'air. Dans la couche d'air superficielle, leur mouvement affecte tous les éléments météorologiques du climat : température, humidité, évaporation de la surface de la Terre et transpiration des plantes. Vent - le facteur le plus important dans le transfert et la distribution des impuretés dans l'air atmosphérique. Le vent remplit une fonction importante de transport de matière et d'organismes vivants entre les écosystèmes. De plus, le vent a un effet mécanique direct sur la végétation et le sol, endommageant ou détruisant les plantes et détruisant la couverture du sol. Une telle activité éolienne est plus typique pour les zones plates ouvertes des terres, des mers, des côtes et des régions montagneuses.

8) pression atmosphérique . La pression ne peut pas être qualifiée de facteur limitant de l'action directe, bien que certains animaux réagissent sans aucun doute à ses changements; cependant, la pression est directement liée au temps et au climat, qui ont un effet limitant direct sur les organismes.

Facteurs abiotiques de couverture du sol . Les facteurs du sol sont clairement endogènes, puisque le sol n'est pas seulement un facteur de l'environnement entourant les organismes, mais aussi un produit de leur activité vitale. Le sol - c'est le cadre, la base sur laquelle presque tout écosystème est construit.

Le sol - le résultat final de l'action du climat et des organismes, notamment végétaux, sur la roche mère. Ainsi, le sol est constitué du matériau source - le sous-jacent substrat minéral et composant organique, dans lequel les organismes et leurs produits métaboliques sont mélangés avec une matière source finement divisée et modifiée. Les espaces entre les particules sont remplis de gaz et d'eau. texture et porosité du sol sont les caractéristiques les plus importantes qui déterminent en grande partie la disponibilité des éléments biogéniques pour les plantes et les animaux du sol. Dans le sol, les processus de synthèse, de biosynthèse s'effectuent, diverses réactions chimiques de transformation de substances se produisent, associées à l'activité vitale des bactéries.

1.1.5. Facteurs biotiques

En dessous de facteurs biotiques comprendre la totalité des influences de l'activité vitale de certains organismes sur d'autres.

La relation entre les animaux, les plantes, les micro-organismes (on les appelle aussi co-partage ) sont extrêmement diverses. Ils peuvent être divisés en droit et indirect, sont médiés par le changement par leur présence de facteurs abiotiques appropriés.

Les interactions des organismes vivants sont classées en fonction de leurs réactions les unes aux autres. Ils distinguent notamment homotypique réactions entre individus de la même espèce en interaction et hétérotypique réactions lors de coactions entre individus d'espèces différentes.

L'un des facteurs biotiques les plus importants est aliments (trophique) facteur . Le facteur trophique est caractérisé par la quantité, la qualité et la disponibilité de la nourriture. Tout type d'animal ou de plante a une nette sélectivité quant à la composition des aliments. Distinguer les types monophages qui se nourrissent d'une seule espèce, polyphages , se nourrissant de plusieurs espèces, ainsi que des espèces se nourrissant d'une gamme plus ou moins restreinte de nourriture, dite large ou étroite oligophages .

Les relations entre les espèces sont naturellement nécessaires. Ne peut être divisé en ennemis et eux victimes parce que les relations entre les espèces sont mutuellement réversibles. Disparition² victimes² peut conduire à l'extinction ² ennemi².

Communautés) entre elles et avec l'environnement. Ce terme a été proposé pour la première fois par le biologiste allemand Ernst Haeckel en 1869. En tant que science indépendante, il s'est démarqué au début du XXe siècle avec la physiologie, la génétique et autres. Le champ d'application de l'écologie est les organismes, les populations et les communautés. L'écologie les considère comme une composante vivante d'un système appelé écosystème. En écologie, les concepts de population - communautés et d'écosystèmes ont des définitions claires.

Une population (en termes d'écologie) est un groupe d'individus de la même espèce, occupant un certain territoire et, généralement, dans une certaine mesure isolés d'autres groupes similaires.

Une communauté est un groupe d'organismes d'espèces différentes vivant dans la même zone et interagissant les uns avec les autres par des relations trophiques (nourriture) ou spatiales.

Un écosystème est une communauté d'organismes avec leur environnement en interaction les uns avec les autres et formant une unité écologique.

Tous les écosystèmes de la Terre sont combinés en ou écosphère. Il est clair qu'il est absolument impossible de couvrir toute la biosphère de la Terre avec la recherche. Par conséquent, le point d'application de l'écologie est l'écosystème. Cependant, un écosystème, comme le montrent les définitions, se compose de populations, d'organismes individuels et de tous les facteurs de nature inanimée. Sur cette base, plusieurs approches différentes de l'étude des écosystèmes sont possibles.

Approche écosystémique.Avec l'approche écosystémique, l'écologiste étudie également le flux d'énergie dans l'écosystème. Le plus grand intérêt dans ce cas est la relation des organismes entre eux et avec l'environnement. Cette approche permet d'expliquer la structure complexe des interconnexions dans un écosystème et de donner des recommandations pour une gestion rationnelle de la nature.

Études communautaires. Avec cette approche, la composition spécifique des communautés et les facteurs qui limitent la distribution d'espèces spécifiques sont étudiés en détail. Dans ce cas, des unités biotiques bien distinctes (prairie, forêt, marécage, etc.) sont étudiées.
une approche. Le point d'application de cette approche, comme son nom l'indique, est la population.
Recherche sur l'habitat. Dans ce cas, une zone relativement homogène de l'environnement où vit l'organisme donné est étudiée. Séparément, en tant que ligne de recherche indépendante, elle n'est généralement pas utilisée, mais elle fournit le matériel nécessaire à la compréhension de l'écosystème dans son ensemble.
Il convient de noter que toutes les approches énumérées ci-dessus devraient idéalement être appliquées en combinaison, mais pour le moment cela est pratiquement impossible en raison de la grande échelle des objets à l'étude et du nombre limité de chercheurs sur le terrain.

L'écologie en tant que science utilise une variété de méthodes de recherche pour obtenir des informations objectives sur le fonctionnement des systèmes naturels.

Méthodes de recherche écologique :

• observation
• expérience
• dénombrement de la population
• méthode de simulation

Nous commençons notre connaissance de l'écologie, peut-être, avec l'une des sections les plus développées et les plus étudiées - l'autécologie. L'attention de l'autécologie se concentre sur l'interaction des individus ou des groupes d'individus avec les conditions de leur environnement. Par conséquent, le concept clé de l'autécologie est le facteur écologique, c'est-à-dire le facteur environnemental qui affecte le corps.

Aucune mesure de protection de l'environnement n'est possible sans étudier l'effet optimal de tel ou tel facteur sur une espèce biologique donnée. En fait, comment protéger telle ou telle espèce, si on ne sait pas quelles conditions de vie il préfère. Même la «protection» d'une telle espèce en tant que personne raisonnable nécessite la connaissance des normes sanitaires et hygiéniques, qui ne sont rien de plus que l'optimum de divers facteurs environnementaux par rapport à une personne.

L'influence de l'environnement sur le corps s'appelle le facteur environnemental. La définition scientifique exacte est :

FACTEUR ÉCOLOGIQUE - toute condition environnementale à laquelle le vivant réagit avec des réactions adaptatives.

Un facteur environnemental est tout élément de l'environnement qui a un effet direct ou indirect sur les organismes vivants au moins pendant l'une des phases de leur développement.

De par leur nature, les facteurs environnementaux sont divisés en au moins trois groupes :

facteurs abiotiques - l'influence de la nature inanimée;

facteurs biotiques - influences de la nature vivante.

facteurs anthropiques - influences causées par une activité humaine raisonnable et déraisonnable ("anthropos" - une personne).

L'homme modifie la nature animée et inanimée et, dans un certain sens, assume un rôle géochimique (par exemple, en libérant du carbone enfermé sous forme de charbon et de pétrole pendant plusieurs millions d'années et en le rejetant dans l'air avec du dioxyde de carbone). Par conséquent, les facteurs anthropiques en termes d'ampleur et d'impact global se rapprochent des forces géologiques.

Il n'est pas rare que les facteurs environnementaux fassent l'objet d'une classification plus détaillée, lorsqu'il est nécessaire de désigner un groupe particulier de facteurs. Par exemple, il existe des facteurs environnementaux climatiques (relatifs au climat), édaphiques (sol).

Comme exemple classique de l'action indirecte des facteurs environnementaux, les soi-disant colonies d'oiseaux, qui sont d'énormes concentrations d'oiseaux, sont citées. La forte densité d'oiseaux s'explique par toute une chaîne de relations de cause à effet. Les excréments d'oiseaux pénètrent dans l'eau, les substances organiques présentes dans l'eau sont minéralisées par les bactéries, une concentration accrue de minéraux entraîne une augmentation du nombre d'algues, et après elles - le zooplancton. Les crustacés inférieurs inclus dans le zooplancton sont nourris de poissons et les oiseaux habitant la colonie d'oiseaux se nourrissent de poissons. La chaîne se ferme. Les excréments d'oiseaux agissent comme un facteur environnemental qui augmente indirectement le nombre de colonies d'oiseaux.

Comment comparer l'action de facteurs de nature si différente ? Malgré le grand nombre de facteurs, de la définition même du facteur environnemental en tant qu'élément de l'environnement qui affecte le corps, quelque chose en commun s'ensuit. A savoir : l'action des facteurs environnementaux se traduit toujours par une modification de l'activité vitale des organismes, et in fine, elle conduit à une modification de la taille de la population. Cela permet de comparer l'effet de divers facteurs environnementaux.

Inutile de dire que l'effet d'un facteur sur un individu n'est pas déterminé par la nature du facteur, mais par sa dose. À la lumière de ce qui précède, et même d'une simple expérience de vie, il devient évident que l'effet est déterminé précisément par la dose du facteur. En effet, qu'est-ce que le facteur « température » ? C'est toute une abstraction, mais si vous dites que la température est de -40 degrés Celsius - il n'y a pas de temps pour les abstractions, il vaudrait mieux s'envelopper dans tout ce qui est chaud ! En revanche, +50 degrés ne nous paraîtront guère mieux.

Ainsi, le facteur affecte le corps avec une certaine dose, et parmi ces doses, on peut distinguer les doses minimales, maximales et optimales, ainsi que les valeurs auxquelles la vie d'un individu s'arrête (elles sont appelées létales ou mortel).

L'effet des différentes doses sur l'ensemble de la population est très clairement décrit graphiquement :

L'axe des ordonnées représente la taille de la population en fonction de la dose de l'un ou l'autre facteur (axe des abscisses). On distingue les doses optimales du facteur et les doses d'action du facteur, auxquelles se produit l'inhibition de l'activité vitale de l'organisme donné. Sur le graphique, cela correspond à 5 zones :

zone optimale

à droite et à gauche de celle-ci se trouvent les zones de pessimum (de la frontière de la zone optimale à max ou min)

zones létales (au-delà de max et min) où la population est de 0.

La plage de valeurs du facteur, au-delà de laquelle la vie normale des individus devient impossible, s'appelle les limites d'endurance.

Dans la prochaine leçon, nous verrons comment les organismes diffèrent en fonction de divers facteurs environnementaux. En d'autres termes, la prochaine leçon se concentrera sur les groupes écologiques d'organismes, ainsi que sur le baril de Liebig et sur la manière dont tout cela est lié à la définition de MPC.

Glossaire

FACTEUR ABIOTIQUE - une condition ou un ensemble de conditions du monde inorganique; facteur écologique de nature inanimée.

FACTEUR ANTHROPOGÈNE - un facteur environnemental qui doit son origine à l'activité humaine.

PLANCTON - un ensemble d'organismes qui vivent dans la colonne d'eau et sont incapables de résister activement au transfert des courants, c'est-à-dire "flottant" dans l'eau.

MARCHÉ AUX OISEAUX - colonie coloniale d'oiseaux associés au milieu aquatique (guillemots, goélands).

À quels facteurs écologiques, parmi toute leur variété, le chercheur s'intéresse-t-il en premier lieu ? Il n'est pas rare qu'un chercheur soit confronté à la tâche d'identifier les facteurs environnementaux qui inhibent l'activité vitale des représentants d'une population donnée, limitent la croissance et le développement. Par exemple, il est nécessaire de connaître les raisons de la baisse du rendement ou les raisons de l'extinction de la population naturelle.

Avec toute la variété des facteurs environnementaux et les difficultés qui surviennent lorsqu'on essaie d'évaluer leur impact conjoint (complexe), il est important que les facteurs qui composent le complexe naturel soient d'importance inégale. Dès le XIXe siècle, Liebig (Liebig, 1840), étudiant l'effet de divers oligo-éléments sur la croissance des plantes, établit que la croissance des plantes est limitée par l'élément dont la concentration est minimale. Le facteur déficient était appelé facteur limitant. Au sens figuré, cette position permet de présenter le soi-disant "baril de Liebig".

Baril Liebig

Imaginez un tonneau avec des lattes de bois sur les côtés de différentes hauteurs, comme indiqué sur la photo. C'est clair, quelle que soit la hauteur des autres lattes, mais vous pouvez verser de l'eau dans le baril exactement autant que la longueur de la latte la plus courte (dans ce cas, 4 matrices).

Il ne reste plus qu'à "remplacer" certains termes: que la hauteur de l'eau versée soit une fonction biologique ou écologique (par exemple, la productivité), et la hauteur des rails indiquera le degré d'écart de la dose de l'un ou l'autre facteur de l'optimum.

À l'heure actuelle, la loi du minimum de Liebig est interprétée plus largement. Un facteur limitant peut être un facteur qui est non seulement en pénurie, mais aussi en excès.

Le facteur environnemental joue le rôle de FACTEUR LIMITANT si ce facteur est inférieur au niveau critique ou supérieur au niveau maximal tolérable.

Le facteur limitant détermine l'aire de répartition de l'espèce ou (dans des conditions moins sévères) affecte le niveau général du métabolisme. Par exemple, la teneur en phosphates de l'eau de mer est un facteur limitant qui détermine le développement du plancton et la productivité globale des communautés.

La notion de « facteur limitant » s'applique non seulement à divers éléments, mais à tous les facteurs environnementaux. Les relations concurrentielles agissent souvent comme un facteur limitant.

Chaque organisme a ses propres limites d'endurance en relation avec divers facteurs environnementaux. Selon la largeur ou l'étroitesse de ces limites, on distingue les organismes eurybionte et sténobionte. Les Eurybionts sont capables de supporter une large gamme d'intensité de divers facteurs environnementaux. Par exemple, l'habitat d'un renard va de la toundra forestière aux steppes. Les sténobiontes, au contraire, ne subissent que des fluctuations très étroites de l'intensité du facteur environnemental. Par exemple, presque toutes les plantes de la forêt tropicale humide sont des sténobiontes.

Il n'est pas rare d'indiquer de quel facteur il s'agit. Ainsi, on peut parler d'organismes eurythermaux (tolérant de grandes fluctuations de température) (de nombreux insectes) et sténothermiques (pour les plantes des forêts tropicales, les fluctuations de température entre +5 ... +8 degrés C peuvent être mortelles); eury / sténohaline (tolérant / ne tolérant pas les fluctuations de la salinité de l'eau); evry / stenobats (vivant dans les limites larges / étroites de la profondeur du réservoir) et ainsi de suite.

L'émergence d'espèces de sténobiontes dans le processus d'évolution biologique peut être considérée comme une forme de spécialisation dans laquelle une plus grande efficacité est obtenue au détriment de l'adaptabilité.

Interaction des facteurs. MPC.

Avec l'action indépendante des facteurs environnementaux, il suffit d'opérer avec la notion de "facteur limitant" pour déterminer l'effet combiné d'un complexe de facteurs environnementaux sur un organisme donné. Cependant, dans des conditions réelles, les facteurs environnementaux peuvent se renforcer ou s'affaiblir mutuellement. Par exemple, le gel dans la région de Kirov est plus facile à supporter qu'à Saint-Pétersbourg, car cette dernière a une humidité plus élevée.

La prise en compte de l'interaction des facteurs environnementaux est un problème scientifique important. Il existe trois grands types de facteurs d'interaction :

additif - l'interaction des facteurs est une simple somme algébrique des effets de chacun des facteurs avec une action indépendante;

synergique - l'action conjointe des facteurs renforce l'effet (c'est-à-dire que l'effet de leur action conjointe est supérieur à la simple somme des effets de chaque facteur à action indépendante);

antagoniste - l'action conjointe des facteurs affaiblit l'effet (c'est-à-dire que l'effet de leur action conjointe est inférieur à la simple somme des effets de chaque facteur).

Pourquoi est-il important de connaître l'interaction des facteurs environnementaux? La justification théorique de la valeur des concentrations maximales admissibles (MPC) des polluants ou des niveaux maximaux admissibles (MPL) d'exposition aux agents polluants (par exemple, le bruit, les rayonnements) est basée sur la loi du facteur limitant. Le MPC est fixé expérimentalement à un niveau auquel les changements pathologiques ne se produisent pas encore dans le corps. Dans le même temps, il existe des difficultés (par exemple, le plus souvent, il est nécessaire d'extrapoler les données obtenues sur les animaux à l'homme). Cependant, ce n'est pas à leur sujet.

Il n'est pas rare d'entendre comment les autorités environnementales rapportent avec joie que le niveau de la plupart des polluants dans l'atmosphère de la ville se situe dans le MPC. Dans le même temps, les autorités de surveillance sanitaire et épidémiologique de l'État font état d'un niveau accru de maladies respiratoires chez les enfants. L'explication pourrait être celle-ci. Ce n'est un secret pour personne que de nombreux polluants atmosphériques ont un effet similaire : ils irritent les muqueuses des voies respiratoires supérieures, provoquent des maladies respiratoires, etc. Et l'action conjointe de ces polluants donne un effet additif (ou synergique).

Par conséquent, idéalement, lors de l'élaboration des normes MPC et de l'évaluation de la situation environnementale existante, l'interaction des facteurs devrait être prise en compte. Malheureusement, dans la pratique, cela peut être très difficile à faire : il est difficile de planifier une telle expérience, il est difficile d'évaluer l'interaction, et le resserrement du CPM a des effets économiques négatifs.

Glossaire

MICROÉLÉMENTS - éléments chimiques nécessaires aux organismes en quantités négligeables, mais déterminant le succès de leur développement. M. sous forme de microfertilisants est utilisé pour augmenter le rendement des plantes.

FACTEUR LIMITANT - un facteur qui définit le cadre (déterminant) du déroulement d'un processus ou de l'existence d'un organisme (espèce, communauté).

AREAL - la zone de distribution de tout groupe systématique d'organismes (espèce, genre, famille) ou un certain type de communauté d'organismes (par exemple, la zone des forêts de pins lichens).

MÉTABOLISME - (par rapport au corps) consommation, transformation, utilisation, accumulation et perte constantes de substances et d'énergie dans les organismes vivants. La vie n'est possible que par le métabolisme.

eurybiont - un organisme qui vit dans diverses conditions environnementales

STENOBIONT - un organisme qui nécessite des conditions d'existence strictement définies.

XENOBIOTIC - une substance chimique étrangère au corps, naturellement non incluse dans le cycle biotique. En règle générale, un xénobiotique est d'origine anthropique.

Écosystème

ÉCOSYSTÈMES URBAINS ET INDUSTRIELS

Caractéristiques générales des écosystèmes urbains.

Les écosystèmes urbains sont hétérotrophes, la part de l'énergie solaire fixée par les centrales urbaines ou les panneaux solaires situés sur les toits des maisons est insignifiante. Les principales sources d'énergie pour les entreprises de la ville, le chauffage et l'éclairage des appartements des citadins sont situés à l'extérieur de la ville. Ce sont des gisements de pétrole, de gaz, de charbon, de centrales hydroélectriques et nucléaires.

La ville consomme une énorme quantité d'eau, dont seule une petite partie est utilisée pour la consommation directe. La majeure partie de l'eau est dépensée pour les processus de production et les besoins domestiques. La consommation d'eau personnelle dans les villes varie de 150 à 500 litres par jour, et en tenant compte de l'industrie, un citoyen consomme jusqu'à 1000 litres par jour. L'eau utilisée par les villes retourne à la nature dans un état pollué - elle est saturée de métaux lourds, de résidus pétroliers, de substances organiques complexes comme le phénol, etc. Il peut contenir des agents pathogènes. La ville émet des gaz et des poussières toxiques dans l'atmosphère, concentre les déchets toxiques dans des décharges qui, avec les débits d'eau de source, pénètrent dans les écosystèmes aquatiques. Les plantes, dans le cadre des écosystèmes urbains, poussent dans les parcs, les jardins et les pelouses, leur objectif principal est de réguler la composition en gaz de l'atmosphère. Ils libèrent de l'oxygène, absorbent le dioxyde de carbone et purifient l'atmosphère des gaz nocifs et des poussières qui y pénètrent lors du fonctionnement des entreprises industrielles et des transports. Les plantes ont également une grande valeur esthétique et décorative.

Les animaux de la ville sont représentés non seulement par des espèces communes dans les écosystèmes naturels (les oiseaux vivent dans les parcs: rougequeue, rossignol, bergeronnette; mammifères: campagnols, écureuils et représentants d'autres groupes d'animaux), mais également par un groupe spécial d'animaux urbains - compagnons humains. Il comprend les oiseaux (moineaux, étourneaux, pigeons), les rongeurs (rats et souris) et les insectes (cafards, punaises de lit, mites). De nombreux animaux associés à l'homme se nourrissent de déchets dans les dépotoirs (choucas, moineaux). Ce sont les infirmières de la ville. La décomposition des déchets organiques est accélérée par les larves de mouches et d'autres animaux et micro-organismes.

La principale caractéristique des écosystèmes des villes modernes est que l'équilibre écologique y est perturbé. Tous les processus de régulation du flux de matière et d'énergie qu'une personne doit prendre en charge. Une personne doit réguler à la fois la consommation d'énergie et de ressources par la ville - matières premières pour l'industrie et nourriture pour les personnes, et la quantité de déchets toxiques pénétrant dans l'atmosphère, l'eau et le sol en raison de l'industrie et des transports. Enfin, elle détermine aussi la taille de ces écosystèmes qui, dans les pays développés, et ces dernières années en Russie, se « propagent » rapidement du fait de la construction de cottages en banlieue. Les zones de faible hauteur réduisent la superficie des forêts et des terres agricoles, leur "étalement" nécessite la construction de nouvelles autoroutes, ce qui réduit la proportion d'écosystèmes capables de produire de la nourriture et de recycler l'oxygène.

Pollution industrielle de l'environnement.

Dans les écosystèmes urbains, la pollution industrielle est la plus dangereuse pour la nature.

Pollution chimique de l'atmosphère. Ce facteur est l'un des plus dangereux pour la vie humaine. Les contaminants les plus courants

Anhydride sulfureux, oxydes d'azote, monoxyde de carbone, chlore, etc. Dans certains cas, deux ou plusieurs substances relativement inoffensives libérées dans l'atmosphère peuvent former des composés toxiques sous l'influence de la lumière du soleil. Les écologistes comptent environ 2 000 polluants atmosphériques.

Les principales sources de pollution sont les centrales thermiques. Les chaufferies, les raffineries de pétrole et les véhicules polluent également fortement l'atmosphère.

Pollution chimique des masses d'eau. Les entreprises déversent des produits pétroliers, des composés azotés, du phénol et de nombreux autres déchets industriels dans les plans d'eau. Lors de la production de pétrole, les masses d'eau sont polluées par des espèces salines, du pétrole et des produits pétroliers sont également déversés lors du transport. En Russie, les lacs du nord de la Sibérie occidentale souffrent le plus de la pollution pétrolière. Ces dernières années, le danger pour les écosystèmes aquatiques des eaux usées domestiques provenant des égouts urbains a augmenté. Dans ces effluents, la concentration en détergents a augmenté, que les micro-organismes décomposent difficilement.

Tant que la quantité de polluants émis dans l'atmosphère ou rejetée dans les rivières est faible, les écosystèmes eux-mêmes sont capables d'y faire face. Avec une pollution modérée, l'eau de la rivière devient presque propre après 3 à 10 km de la source de pollution. S'il y a trop de polluants, les écosystèmes ne peuvent pas y faire face et des conséquences irréversibles commencent.

L'eau devient imbuvable et dangereuse pour l'homme. L'eau polluée ne convient pas à de nombreuses industries.

Pollution de la surface du sol par des déchets solides. Les décharges urbaines de déchets industriels et ménagers occupent de vastes surfaces. Les déchets peuvent contenir des substances toxiques telles que le mercure ou d'autres métaux lourds, des composés chimiques qui se dissolvent dans l'eau de pluie et de neige, puis pénètrent dans les plans d'eau et les eaux souterraines. Peut pénétrer dans les ordures et les appareils contenant des substances radioactives.

La surface du sol peut être polluée par les cendres déposées par les fumées des centrales thermiques au charbon, des cimenteries, des briques réfractaires, etc. Pour éviter cette contamination, des dépoussiéreurs spéciaux sont installés sur les tuyaux.

Pollution chimique des eaux souterraines. Les courants souterrains transportent la pollution industrielle sur de longues distances, et il n'est pas toujours possible de déterminer leur source. La cause de la pollution peut être le lessivage des substances toxiques par l'eau de pluie et de neige provenant des décharges industrielles. La pollution des nappes phréatiques se produit également lors de la production de pétrole par des méthodes modernes, lorsque, afin d'augmenter le retour des réservoirs de pétrole, de l'eau salée est réinjectée dans les puits, qui est remontée à la surface avec le pétrole lors de son pompage.

L'eau salée pénètre dans les aquifères, l'eau des puits devient amère et imbuvable.

Pollution sonore. La source de la pollution sonore peut être une entreprise industrielle ou de transport. Les camions à benne basculante et les tramways particulièrement lourds produisent beaucoup de bruit. Le bruit affecte le système nerveux humain, c'est pourquoi des mesures de protection contre le bruit sont prises dans les villes et les entreprises.

Les lignes de chemin de fer et de tramway et les routes le long desquelles passe le transport de marchandises devraient être déplacées des parties centrales des villes vers les zones peu peuplées et des espaces verts devraient être créés autour d'eux qui absorbent bien le bruit.

Les avions ne doivent pas survoler les villes.

Le bruit se mesure en décibels. Tic-tac - 10 dB, murmure - 25, bruit d'une autoroute très fréquentée - 80, bruit de décollage d'avion - 130 dB. Le seuil de douleur du bruit est de 140 dB. Sur le territoire du développement résidentiel pendant la journée, le bruit ne doit pas dépasser 50-66 dB.

En outre, les polluants comprennent: la contamination de la surface du sol par des dépôts de morts-terrains et de cendres, la pollution biologique, la pollution thermique, la pollution par rayonnement, la pollution électromagnétique.

La pollution de l'air. Si la pollution de l'air au-dessus de l'océan est considérée comme une unité, alors dans les villages, elle est 10 fois plus élevée, dans les petites villes - 35 fois et dans les grandes villes - 150 fois. L'épaisseur de la couche d'air pollué au-dessus de la ville est de 1,5 à 2 km.

Les polluants les plus dangereux sont le benz-a-pyrène, le dioxyde d'azote, le formaldéhyde et la poussière. Dans la partie européenne de la Russie et de l'Oural, en moyenne, au cours de l'année pour 1 km². km, plus de 450 kg de polluants atmosphériques sont tombés.

Par rapport à 1980, la quantité d'émissions de dioxyde de soufre a été multipliée par 1,5 ; 19 millions de tonnes de polluants atmosphériques ont été rejetés dans l'atmosphère par le transport routier.

Le rejet d'eaux usées dans les rivières s'élevait à 68,2 mètres cubes. km avec une post-consommation de 105,8 mètres cubes. km. La consommation d'eau par l'industrie est de 46 %. La part des eaux usées non traitées diminue depuis 1989 et s'élève à 28 %.

En raison de la prédominance des vents d'ouest, la Russie reçoit 8 à 10 fois plus de polluants atmosphériques de ses voisins occidentaux qu'elle ne leur en envoie.

Les pluies acides ont affecté négativement la moitié des forêts d'Europe, et le processus d'assèchement des forêts a également commencé en Russie. En Scandinavie, 20 000 lacs sont déjà morts à cause des pluies acides en provenance du Royaume-Uni et d'Allemagne. Sous l'influence des pluies acides, les monuments architecturaux se meurent.

Les substances nocives sortant d'une cheminée de 100 m de haut sont dispersées dans un rayon de 20 km, 250 m de haut - jusqu'à 75 km. La conduite championne a été construite dans une usine de cuivre-nickel à Sudbury (Canada) et a une hauteur de plus de 400 m.

Les chlorofluorocarbures appauvrissant la couche d'ozone (CFC) pénètrent dans l'atmosphère à partir des gaz des systèmes de refroidissement (aux États-Unis - 48% et dans d'autres pays - 20%), à partir de l'utilisation de bombes aérosols (aux États-Unis - 2% et il y a quelques années leur vente a été interdite ; dans d'autres pays - 35 %), les solvants utilisés dans le nettoyage à sec (20 %) et dans la production de mousses, y compris le styroforme (25 -

La principale source de fréons qui détruisent la couche d'ozone sont les réfrigérateurs industriels - les réfrigérateurs. Dans un réfrigérateur domestique ordinaire, il y a 350 g de fréon et dans les réfrigérateurs industriels - des dizaines de kilogrammes. Réfrigération uniquement dans

Moscou utilise annuellement 120 tonnes de fréon. Une partie importante de celui-ci, en raison de l'imperfection de l'équipement, se retrouve dans l'atmosphère.

Pollution des écosystèmes d'eau douce. En 1989, 1,8 tonne de phénols, 69,7 tonnes de sulfates, 116,7 tonnes de substances tensioactives synthétiques (tensioactifs) ont été déversées dans le lac Ladoga - un réservoir d'eau potable pour le six millionième Saint-Pétersbourg - en 1989.

Pollue les écosystèmes aquatiques et le transport fluvial. Sur le lac Baïkal, par exemple, flottent 400 navires de différentes tailles, ils déversent environ 8 tonnes de produits pétroliers dans l'eau par an.

Dans la plupart des entreprises russes, les déchets de production toxiques sont soit déversés dans des plans d'eau, les empoisonnant, soit accumulés sans traitement, souvent en quantités énormes. Ces accumulations de déchets mortels peuvent être qualifiées de « mines environnementales » ; lorsque les barrages cèdent, ils peuvent se retrouver dans les plans d'eau. Un exemple d'une telle "mine environnementale" est l'usine chimique de Cherepovets "Ammophos". Sa fosse septique couvre une superficie de 200 hectares et contient 15 millions de tonnes de déchets. Le barrage qui enferme le puisard est relevé annuellement par

4 M. Malheureusement, la "mine Cherepovets" n'est pas la seule.

Dans les pays en développement, 9 millions de personnes meurent chaque année. D'ici l'an 2000, plus d'un milliard de personnes manqueront d'eau potable.

Pollution des écosystèmes marins. Environ 20 milliards de tonnes de déchets ont été déversés dans l'océan mondial - des eaux usées domestiques aux déchets radioactifs. Chaque année pour chaque 1 m². km de la surface de l'eau ajoutent encore 17 tonnes de déchets.

Plus de 10 millions de tonnes de pétrole sont déversées dans l'océan chaque année, ce qui forme un film couvrant 10 à 15 % de sa surface ; et 5 g de produits pétroliers suffisent pour tendre le film de 50 mètres carrés. m de surface d'eau. Ce film réduit non seulement l'évaporation et l'absorption du dioxyde de carbone, mais provoque également une privation d'oxygène et la mort des œufs et des jeunes poissons.

Pollution radioactive. On suppose que d'ici l'an 2000, le monde aura accumulé

1 million de mètres cubes m de déchets hautement radioactifs.

Le fond radioactif naturel affecte chaque personne, même celles qui n'entrent pas en contact avec des centrales nucléaires ou des armes nucléaires. Nous recevons tous une certaine dose de rayonnement au cours de notre vie, dont 73 % proviennent du rayonnement des corps naturels (par exemple, le granit des monuments, le revêtement des maisons, etc.), 14 % des actes médicaux (principalement de la visite d'un X- salle de rayons) et 14% - sur les rayons cosmiques. Au cours d'une vie (70 ans), une personne peut, sans grand risque, recevoir un rayonnement de 35 rem (7 rem provenant de sources naturelles, 3 rem provenant de sources spatiales et d'appareils à rayons X). Dans la zone de la centrale nucléaire de Tchernobyl dans les zones les plus polluées, vous pouvez obtenir jusqu'à 1 rem par heure. La puissance de rayonnement sur le toit pendant la période d'extinction d'un incendie dans une centrale nucléaire a atteint 30 000 roentgens par heure, et donc, sans radioprotection (une combinaison en plomb), une dose mortelle de rayonnement pourrait être obtenue en 1 minute.

La dose horaire de rayonnement, létale pour 50 % des organismes, est de 400 rem pour l'homme, de 1 000 à 2 000 rem pour les poissons et les oiseaux, de 1 000 à 150 000 pour les végétaux et de 100 000 rem pour les insectes. Ainsi, la pollution la plus forte n'est pas un frein à la reproduction massive des insectes. Parmi les plantes, les arbres sont les moins résistants aux radiations et les graminées sont les plus résistantes.

Pollution avec les ordures ménagères. La quantité de déchets accumulés ne cesse de croître. Elle est désormais de 150 à 600 kg par an pour chaque citadin. La plupart des déchets sont produits aux États-Unis (520 kg par an et par habitant), en Norvège, en Espagne, en Suède, aux Pays-Bas - 200-300 kg et à Moscou - 300-320 kg.

Pour que le papier se décompose dans le milieu naturel, il faut de 2 à 10 ans, une boîte de conserve - plus de 90 ans, un filtre de cigarette - 100 ans, un sac plastique - plus de 200 ans, du plastique - 500 ans, du verre - plus de 1000 ans.

Moyens de réduire les dommages causés par la pollution chimique

La pollution la plus courante - chimique. Il existe trois façons principales de réduire les dommages qui en découlent.

Dilution. Même les effluents traités doivent être dilués 10 fois (et non traités - 100-200 fois). De hautes cheminées sont construites dans les entreprises afin que les gaz et la poussière émis soient dispersés uniformément. La dilution est un moyen inefficace de réduire les dommages causés par la pollution, acceptable seulement comme mesure temporaire.

Nettoyage. C'est le principal moyen de réduire les émissions de substances nocives dans l'environnement en Russie aujourd'hui. Cependant, à la suite du traitement, de nombreux déchets liquides et solides concentrés sont générés, qui doivent également être stockés.

Remplacer les anciennes technologies par de nouvelles technologies à faibles déchets. Grâce à un traitement plus approfondi, il est possible de réduire la quantité d'émissions nocives de dizaines de fois. Les déchets d'une industrie deviennent la matière première d'une autre.

Des noms figurés pour ces trois manières de réduire la pollution de l'environnement ont été donnés par les écologistes allemands : « rallonger le tuyau » (dilution par dispersion), « boucher le tuyau » (nettoyage) et « nouer le tuyau » (technologies à faibles déchets). . Les Allemands ont restauré l'écosystème du Rhin, qui fut pendant de nombreuses années un égout où étaient déversés les déchets des géants industriels. Cela n'a été fait que dans les années 80, lorsque, finalement, "le tuyau était noué".

Le niveau de pollution de l'environnement en Russie est encore très élevé et une situation écologiquement défavorable dangereuse pour la santé de la population s'est développée dans près de 100 villes du pays.

Une certaine amélioration de la situation environnementale en Russie a été obtenue grâce à une meilleure exploitation des installations de traitement et à une baisse de la production.

Une réduction supplémentaire des émissions de substances toxiques dans l'environnement peut être obtenue si des technologies moins dangereuses et moins polluantes sont introduites. Cependant, pour «nouer le tuyau», il est nécessaire de mettre à niveau les équipements des entreprises, ce qui nécessite des investissements très importants et sera donc réalisé progressivement.

Les villes et les installations industrielles (champs pétroliers, carrières pour le développement du charbon et du minerai, usines chimiques et métallurgiques) fonctionnent à l'énergie qui provient d'autres écosystèmes industriels (complexe énergétique), et leurs produits ne sont pas de la biomasse végétale et animale, mais de l'acier, fonte et aluminium, diverses machines et appareils, matériaux de construction, plastiques et bien plus encore que l'on ne trouve pas dans la nature.

Les problèmes de l'écologie urbaine sont, tout d'abord, les problèmes de réduction des émissions de divers polluants dans l'environnement et de protection de l'eau, de l'atmosphère et du sol des villes. Ils sont résolus en créant de nouvelles technologies et procédés de production à faibles déchets et des installations de traitement efficaces.

Les plantes jouent un rôle important dans l'atténuation de l'impact des facteurs environnementaux urbains sur les humains. Les espaces verts améliorent le microclimat, emprisonnent la poussière et les gaz et ont un effet bénéfique sur l'état mental des citoyens.

Littérature:

Mirkin B.M., Naumova L.G. Écologie de la Russie. Un manuel de l'ensemble fédéral pour les classes 9-11 d'une école polyvalente. Éd. 2e, révisé.

Et extra. - M. : AO MDS, 1996. - 272 malades.