Tas nav vides faktors. Ekoloģijas pamati

Noteikti katrs no mums pamanīja, kā vienas sugas augi labi attīstās mežā, bet slikti jūtas atklātās vietās. Vai, piemēram, dažām zīdītāju sugām ir lielas populācijas, bet citas šķietami tādos pašos apstākļos ir ierobežotākas. Visas dzīvās būtnes uz Zemes vienā vai otrā veidā pakļaujas saviem likumiem un noteikumiem. Ekoloģija nodarbojas ar viņu izpēti. Viens no fundamentālajiem apgalvojumiem ir Lībiga minimuma likums

Ierobežošana, kas tas ir?

Vācu ķīmiķis un lauksaimniecības ķīmijas pamatlicējs profesors Justus fon Lībigs veica daudzus atklājumus. Viens no slavenākajiem un atzītākajiem ir fundamentālā ierobežojošā faktora atklāšana. To formulēja 1840. gadā un vēlāk Šelfords papildināja un vispārināja. Likums saka, ka jebkuram dzīvam organismam nozīmīgākais faktors ir tas, kas lielākā mērā novirzās no tā optimālās vērtības. Citiem vārdiem sakot, dzīvnieka vai auga esamība ir atkarīga no konkrēta stāvokļa izpausmes pakāpes (minimālās vai maksimālās). Personas dzīves laikā saskaras ar dažādiem ierobežojošiem faktoriem.

"Liebiga muca"

Organismu dzīvībai svarīgo aktivitāti ierobežojošais faktors var būt dažāds. Formulētais likums joprojām tiek aktīvi izmantots lauksaimniecībā. J. Lībigs atklāja, ka augu produktivitāte pirmām kārtām ir atkarīga no minerālās (barības) vielas, kas vismazāk izpaužas augsnē. Piemēram, ja slāpeklis augsnē ir tikai 10% no nepieciešamās normas, bet fosfors - 20%, tad normālu attīstību ierobežojošais faktors ir pirmā elementa trūkums. Tāpēc sākotnēji augsnē jāievieto slāpekli saturoši mēslošanas līdzekļi. Likuma jēga pēc iespējas skaidrāk un skaidrāk tika izklāstīta tā sauktajā “Liebig mucā” (attēlā augstāk). Tās būtība ir tāda, ka, piepildot trauku, ūdens sāk plūst pāri malai, kur atrodas īsākais dēlis, un pārējās daļas garumam vairs nav lielas nozīmes.

Ūdens

Šis faktors ir vissmagākais un nozīmīgākais salīdzinājumā ar citiem. Ūdens ir dzīvības pamats, jo tam ir svarīga loma atsevišķas šūnas un visa organisma dzīvē kopumā. Tā daudzuma uzturēšana atbilstošā līmenī ir viena no jebkura auga vai dzīvnieka galvenajām fizioloģiskajām funkcijām. Ūdens kā dzīvības aktivitāti ierobežojošs faktors ir saistīts ar mitruma nevienmērīgo sadalījumu pa Zemes virsmu visa gada garumā. Evolūcijas procesā daudzi organismi ir pielāgojušies ekonomiskai mitruma izmantošanai, piedzīvojot sauso periodu ziemas guļas vai atpūtas stāvoklī. Šis faktors visizteiktāk izpaužas tuksnešos un pustuksnešos, kur ir ļoti trūcīga un savdabīga flora un fauna.

Gaisma

Gaisma, kas nāk saules starojuma veidā, nodrošina visus dzīvības procesus uz planētas. Organismiem svarīgs ir tā viļņa garums, iedarbības ilgums un starojuma intensitāte. Atkarībā no šiem rādītājiem organisms pielāgojas vides apstākļiem. Kā eksistenci ierobežojošs faktors tas ir īpaši izteikts lielos jūras dziļumos. Piemēram, augi 200 m dziļumā vairs nav sastopami. Saistībā ar apgaismojumu šeit “darbojas” vēl vismaz divi ierobežojoši faktori: spiediens un skābekļa koncentrācija. To var pretstatīt Dienvidamerikas tropiskajiem lietus mežiem kā dzīvībai vislabvēlīgākajai teritorijai.

Apkārtējās vides temperatūra

Nav noslēpums, ka visi fizioloģiskie procesi, kas notiek organismā, ir atkarīgi no ārējās un iekšējās temperatūras. Turklāt lielākā daļa sugu ir pielāgojušās diezgan šauram diapazonam (15-30 °C). Atkarība ir īpaši izteikta organismos, kuri nespēj patstāvīgi uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru, piemēram, rāpuļiem (rāpuļiem). Evolūcijas procesā ir izveidoti daudzi pielāgojumi, lai pārvarētu šo ierobežoto faktoru. Tātad, karstā laikā, lai izvairītos no augu pārkaršanas, tas palielinās caur stomatītu, dzīvniekiem - caur ādu un elpošanas sistēmu, kā arī uzvedības īpatnībām (slēpties ēnā, urvās utt.).

Piesārņotāji

Vērtību nevar novērtēt par zemu. Pēdējie gadsimti cilvēkam iezīmējās ar strauju tehnikas progresu, strauju rūpniecības attīstību. Tas noveda pie tā, ka kaitīgās emisijas ūdenstilpēs, augsnē un atmosfērā palielinājās vairākas reizes. To, kāds faktors ierobežo to vai citu sugu, var saprast tikai pēc izpētes. Šāds lietu stāvoklis izskaidro faktu, ka atsevišķu reģionu vai apgabalu sugu daudzveidība ir mainījusies līdz nepazīšanai. Organismi mainās un pielāgojas, viens nomaina otru.

Visi šie ir galvenie dzīvi ierobežojošie faktori. Papildus tiem ir vēl daudzi citi, kurus vienkārši nav iespējams uzskaitīt. Katra suga un pat indivīds ir individuāls, tāpēc ierobežojošie faktori būs ļoti dažādi. Piemēram, forelēm svarīgs ir ūdenī izšķīdinātā skābekļa procentuālais daudzums, augiem - apputeksnētāju kukaiņu kvantitatīvais un kvalitatīvais sastāvs u.c.

Visiem dzīviem organismiem ir noteiktas izturības robežas pret vienu vai otru ierobežojošu faktoru. Daži ir pietiekami plati, citi ir šauri. Atkarībā no šī indikatora izšķir eiribiontus un stenobiontus. Pirmie spēj izturēt lielu dažādu ierobežojošo faktoru svārstību amplitūdu. Piemēram, dzīvojot visur no stepēm līdz meža tundrai, vilkiem utt. Stenobionti, gluži pretēji, spēj izturēt ļoti šauras svārstības, un tie ietver gandrīz visus lietus mežu augus.

Definīcija

Ekoloģija- ir zinātne par organismu attiecībām savā starpā un ar apkārtējo nedzīvo dabu.

Terminu "ekoloģija" zinātniskā lietošanā 1866. gadā ieviesa vācu zoologs un evolucionists, Čārlza Darvina E. Hekela sekotājs.

Ekoloģijas uzdevumi:

Dzīvo organismu telpiskās izplatības un adaptācijas spēju izpēte, to nozīme vielu apritē (indivīdu ekoloģija jeb autekoloģija).

Populācijas dinamikas un struktūras izpēte (populācijas ekoloģija).

Kopienu sastāva un telpiskās struktūras izpēte, vielu un enerģijas apriti biosistēmās (kopienu ekoloģija jeb ekosistēmu ekoloģija).

Atsevišķu organismu taksonomisko grupu mijiedarbības ar vidi izpēte (augu ekoloģija, dzīvnieku ekoloģija, mikroorganismu ekoloģija u.c.).

Dažādu ekosistēmu izpēte: ūdens (hidrobioloģija), mežs (mežsaimniecība).

Rekonstrukcija un seno kopienu evolūcijas izpēte (paleoekoloģija).

Ekoloģija ir cieši saistīta ar citām zinātnēm: fizioloģiju, ģenētiku, fiziku, ģeogrāfiju un bioģeogrāfiju, ģeoloģiju un evolūcijas teoriju.

Vides aprēķinos tiek izmantotas matemātiskās un datormodelēšanas metodes, datu statistiskās analīzes metode.

vides faktori

Vides faktori- vides sastāvdaļas, kas ietekmē dzīvo organismu.

Konkrētas sugas pastāvēšana ir atkarīga no daudzu dažādu faktoru kombinācijas. Turklāt katrai sugai atsevišķu faktoru, kā arī to kombināciju nozīme ir ļoti specifiska.

Vides faktoru veidi:

Abiotiskie faktori- nedzīvas dabas faktori, kas tieši vai netieši iedarbojas uz ķermeni.
Piemēri: reljefs, temperatūra un mitrums, gaisma, straume un vējš.

Biotiskie faktori- dabas faktori, kas ietekmē ķermeni.
Piemēri: mikroorganismi, dzīvnieki un augi.

Antropogēni faktori- ar cilvēka darbību saistītie faktori.
Piemēri: ceļu būve, zemes aršana, rūpniecība un transports.

Abiotiskie faktori

klimatiskie: gada temperatūru summa, gada vidējā temperatūra, mitrums, gaisa spiediens;

Izvērst

Izvērst

AUGU EKOLOĢISKĀS GRUPAS

Saistībā ar ūdens apmaiņu

hidrofīti - augi, kas pastāvīgi dzīvo ūdenī;

hidrofīti - augi, kas daļēji iegremdēti ūdenī;

helofīti - purva augi;

higrofīti - sauszemes augi, kas dzīvo pārmērīgi mitrās vietās;

mezofīti - augi, kas dod priekšroku mērenam mitrumam;

kserofīti - augi, kas pielāgoti pastāvīgam mitruma trūkumam (ieskaitot sukulenti- augi, kas uzkrāj ūdeni savos ķermeņa audos (piemēram, Crassula un kaktusi);

sklerofīti ir pret sausumu izturīgi augi ar izturīgām, ādainām lapām un kātiem.

edafisks (augsne): augsnes mehāniskais sastāvs, augsnes gaisa caurlaidība, augsnes skābums, augsnes ķīmiskais sastāvs;

AUGU EKOLOĢISKĀS GRUPAS

Saistībā ar augsnes auglību Izšķir šādas ekoloģiskās augu grupas:

oligotrofi - nabadzīgu, neauglīgu augsņu augi (skotu priede);

mezotrofi - augi ar mērenu vajadzību pēc barības vielām (vairums meža augu mērenajos platuma grādos);

eitrofiski - augi, kuriem augsnē nepieciešams liels daudzums barības vielu (ozols, lazda, podagra).

AUGU EKOLOĢISKĀS GRUPAS

Visi augi attiecībā pret pasauli var iedalīt trīs grupās: heliofīti, sciofīti, fakultatīvie heliofīti.

Heliofīti ir gaismu mīloši augi (stepju un pļavu stiebrzāles, tundras augi, agrā pavasara augi, lielākā daļa atklātā zemē kultivēto augu, daudzas nezāles).

Sciofīti ir ēnu mīloši augi (meža zāles).

Fakultatīvie heliofīti ir ēnā izturīgi augi, kas spēj attīstīties gan ar ļoti lielu, gan ar nelielu gaismas daudzumu (parastā egle, kļava, parastais skābardis, lazda, vilkābele, zemenes, lauka ģerānija, daudzi telpaugi).

Dažādu abiotisko faktoru kombinācija nosaka organismu sugu izplatību dažādos zemeslodes reģionos. Noteikta bioloģiskā suga ir sastopama ne visur, bet apgabalos, kur ir tās pastāvēšanai nepieciešamie apstākļi.

fitogēns - augu ietekme;

mikogēns - sēnīšu ietekme;

zoogēns - dzīvnieku ietekme;

mikrobiogēns - mikroorganismu ietekme.

ANTROPOGĒNI FAKTORI

Lai gan cilvēks ietekmē dzīvo dabu, mainoties abiotiskajiem faktoriem un sugu biotiskajām attiecībām, cilvēku aktivitātes uz planētas izceļas kā īpašs spēks.

fiziskā: kodolenerģijas izmantošana, ceļošana vilcienos un lidmašīnās, trokšņa un vibrācijas ietekme;

ķīmiskā viela: minerālmēslu un pesticīdu izmantošana, Zemes čaulu piesārņojums ar rūpniecības un transporta atkritumiem;

bioloģiskā: pārtika; organismi, kuriem cilvēks var būt dzīvotne vai barības avots;

sociālie - saistīti ar cilvēku attiecībām un dzīvi sabiedrībā: mijiedarbība ar mājdzīvniekiem, sinantropām sugām (mušas, žurkas u.c.), cirka un lauksaimniecības dzīvnieku izmantošana.

Galvenās antropogēnās ietekmes metodes ir: augu un dzīvnieku ievešana, biotopu samazināšana un sugu iznīcināšana, tieša ietekme uz veģetāciju, zemes aršana, mežu izciršana un dedzināšana, mājdzīvnieku ganīšana, pļaušana, meliorācija, apūdeņošana un laistīšana, gaisa piesārņojums, atkritumu izgāztuvju un tuksnešu izveide, kultūras fitocenožu veidošana. Tam vēl jāpieskaita dažādas augkopības un lopkopības darbības, augu aizsardzības pasākumi, reto un eksotisko sugu aizsardzība, dzīvnieku medības, to aklimatizācija u.c.

Kopš cilvēka parādīšanās uz Zemes, antropogēnā faktora ietekme pastāvīgi pieaug.

SKATA EKOLOĢISKAIS OPTIMUMS

Ir iespējams noteikt vides faktoru ietekmes uz dzīvo organismu vispārējo raksturu. Jebkuram organismam ir īpašs pielāgošanās kopums vides faktoriem un veiksmīgi pastāv tikai noteiktās to mainīguma robežās.

Ekoloģiskais optimālais- viena vai vairāku vides faktoru vērtība, kas ir vislabvēlīgākie noteiktas sugas vai kopienas pastāvēšanai.

Izvērst

Optimāla zona- tas ir šīs sugas dzīvībai vislabvēlīgākā faktora diapazons.

Noteikt novirzes no optimālā zonāmapspiešana (zonaspesimisms). Jo spēcīgāka ir novirze no optimālā, jo izteiktāka ir šī faktora inhibējošā iedarbība uz organismiem.

Kritiskie punkti- minimālās un maksimālās pieļaujamās faktora vērtības, aiz kurām organisms mirst.

Pielaides zona- vides faktora vērtību diapazons, kurā ir iespējama organisma eksistence.

Katram organismam ir savi vides faktoru maksimumi, optimumi un minimumi. Piemēram, mājas muša var izturēt temperatūras svārstības no 7 līdz 50 ° C, un cilvēka apaļais tārps dzīvo tikai cilvēka ķermeņa temperatūrā.

EKOLOĢISKĀ NIŠA

ekoloģiskā niša- vides faktoru (abiotisko un biotisko) kopums, kas nepieciešams konkrētas sugas pastāvēšanai.

Ekoloģiskā niša raksturo organisma dzīvesveidu, tā dzīvotnes un uztura apstākļus. Atšķirībā no nišas biotopa jēdziens attiecas uz teritoriju, kurā dzīvo organisms, t.i., tā "adresi". Piemēram, stepju zālēdāji - govs un ķengurs - ieņem vienu un to pašu ekoloģisko nišu, bet tiem ir atšķirīgas dzīvotnes. Gluži pretēji, meža iemītnieki - vāvere un aļņi, kas arī radniecīgi zālēdājiem - ieņem dažādas ekoloģiskās nišas.

Ekoloģiskā niša vienmēr nosaka organisma izplatību un lomu sabiedrībā.

Vienā kopienā divas sugas nevar ieņemt vienu un to pašu ekoloģisko nišu.

IEROBEŽOJOŠAIS FAKTORS

Ierobežojošs (ierobežojošs) faktors- jebkurš faktors, kas ierobežo organisma, sugas vai kopienas attīstību vai pastāvēšanu.

Piemēram, ja augsnē trūkst kāda konkrēta mikroelementa, tas izraisa augu produktivitātes samazināšanos. Barības trūkuma dēļ iet bojā kukaiņi, kas barojas ar šiem augiem. Pēdējais atspoguļojas entomofāgu plēsēju: citu kukaiņu, putnu un abinieku izdzīvošanā.

Ierobežojošie faktori nosaka katras sugas izplatības diapazonu. Piemēram, daudzu dzīvnieku sugu izplatīšanos uz ziemeļiem ierobežo siltuma un gaismas trūkums, bet uz dienvidiem – mitruma trūkums.

Šelforda tolerances likums

Organisma attīstību ierobežojošais faktors var būt gan minimālā, gan maksimālā ietekme uz vidi.

Tolerances likumu var formulēt vienkāršāk: slikti ir gan par zemu, gan pārbarot augu vai dzīvnieku.

No šī likuma izriet sekas: jebkurš vielas vai enerģijas pārpalikums ir piesārņojoša sastāvdaļa. Piemēram, sausās vietās ūdens pārpalikums ir kaitīgs, un ūdeni var uzskatīt par piesārņotāju.

Tātad katrai sugai ir ierobežojumi abiotiskās vides vitālo faktoru vērtībām, kas ierobežo tās tolerances (stabilitātes) zonu. Dzīvs organisms var pastāvēt noteiktā faktoru vērtību diapazonā. Jo plašāks šis intervāls, jo augstāka ir organisma pretestība. Tolerances likums ir viens no mūsdienu ekoloģijas pamatlikumiem.

VIDES FAKTORI DARBĪBAS LIKUMPRĀTĪBAS

OPTIMĀLA LIKUMS

Optimuma likums

Jebkuram vides faktoram ir noteiktas pozitīvās ietekmes uz dzīviem organismiem robežas.

Faktori pozitīvi ietekmē organismus tikai noteiktās robežās. Nepietiekama vai pārmērīga to darbība negatīvi ietekmē organismus.

Optimuma likums ir universāls. Tas nosaka to apstākļu robežas, kādos ir iespējama sugu pastāvēšana, kā arī šo apstākļu mainīguma mērauklu.

Stenobionts- augsti specializētas sugas, kas var dzīvot tikai relatīvi nemainīgos apstākļos. Piemēram, dziļjūras zivis, adatādaiņi, vēžveidīgie nepanes temperatūras svārstības pat 2–3 °C robežās. Mitru biotopu augi (purva kliņģerīte, impatiens u.c.) acumirklī nokalst, ja gaiss ap tiem nav piesātināts ar ūdens tvaikiem.

eiribionti- sugas ar lielu izturības diapazonu (ekoloģiski plastiskas sugas). Piemēram, kosmopolītiskas sugas.

Ja nepieciešams uzsvērt attieksmi pret kādu faktoru, lietojiet kombinācijas "steno-" un "evry-" saistībā ar tā nosaukumu, piemēram, stenotermiska suga - nepanes temperatūras svārstības, eirihalīns - spēj sadzīvot ar plašu ūdens sāļuma svārstības utt.

LIEBIG MINIMUMA LIKUMS

Lībiga minimuma likums jeb ierobežojošā faktora likums

Vissvarīgākais organismam ir faktors, kas visvairāk atšķiras no tā optimālās vērtības.

Organisma izdzīvošana ir atkarīga no šī minimāli (vai maksimāli) ekoloģiskā faktora, kas parādās konkrētajā brīdī. Citos laika periodos citi faktori var būt ierobežojoši. Savas dzīves laikā sugas indivīdi saskaras ar dažādiem viņu dzīvībai svarīgās aktivitātes ierobežojumiem. Tātad briežu izplatību ierobežojošais faktors ir sniega segas dziļums; ziemas kausiņa tauriņi - ziemas temperatūra; un pelējumam - ūdenī izšķīdinātā skābekļa koncentrācija.

Šis likums tiek ņemts vērā lauksaimniecības praksē. Vācu ķīmiķis Justs fon Lībigs atklāja, ka kultivēto augu produktivitāte galvenokārt ir atkarīga no barības vielas (minerālelementa), kas atrodas augsnē. vājākais. Piemēram, ja fosfors augsnē ir tikai 20% no nepieciešamās normas, bet kalcijs ir 50% no normas, tad ierobežojošais faktors būs fosfora trūkums; Pirmkārt, augsnē jāievada fosforu saturoši mēslošanas līdzekļi.

Zinātnieka vārdā nosaukts šī likuma tēlains attēlojums - tā sauktā "Liebiga muca" (sk. att.). Modeļa būtība ir tāda, ka, piepildot mucu, ūdens sāk plūst caur mazāko dēli mucā un atlikušo dēļu garumam vairs nav nozīmes.

VIDES FAKTORI MIJIEDARBĪBA

Viena vides faktora intensitātes maiņa var sašaurināt organisma izturības robežu līdz citam faktoram vai, gluži pretēji, palielināt to.

Dabiskajā vidē faktoru ietekmi uz organismu var summēt, savstarpēji pastiprināt vai kompensēt.

faktoru summēšana. Piemērs: augsta vides radioaktivitāte un vienlaicīga nitrātu slāpekļa saturs dzeramajā ūdenī un pārtikā vairākas reizes palielina apdraudējumu cilvēku veselībai nekā katrs no šiem faktoriem atsevišķi.

Savstarpēja stiprināšana (sinerģijas fenomens). Tā sekas ir organisma dzīvotspējas samazināšanās. Augsts mitrums ievērojami samazina ķermeņa izturību pret augstām temperatūrām. Slāpekļa satura samazināšanās augsnē samazina graudaugu sausuma izturību.

Kompensācija. Piemērs: pīles, kas atstātas ziemot mērenajos platuma grādos, siltuma trūkumu kompensē ar bagātīgu barību; augsnes nabadzību mitrajā ekvatoriālajā mežā kompensē strauja un efektīva vielu aprite; vietās, kur ir daudz stroncija, gliemji savās čaulās var aizstāt kalciju ar stronciju. Optimāla temperatūra palielina toleranci pret mitruma un barības trūkumu.

Tajā pašā laikā nevienu no organismam nepieciešamajiem faktoriem nevar pilnībā aizstāt ar citu. Piemēram, mitruma trūkums palēnina fotosintēzes procesu pat ar optimālu apgaismojumu un $CO_2$ koncentrāciju atmosfērā; siltuma trūkumu nevar aizstāt ar gaismas pārpilnību, un augu barošanai nepieciešamos minerālelementus nevar aizstāt ar ūdeni. Tāpēc, ja kaut viena no nepieciešamajiem faktoriem vērtība pārsniedz tolerances diapazonu, tad organisma eksistence kļūst neiespējama (skat. Lībiga likumu).

Vides faktoru ietekmes intensitāte ir tieši atkarīga no šīs ietekmes ilguma. Ilgstoša augstas vai zemas temperatūras iedarbība ir kaitīga daudziem augiem, savukārt augi parasti panes īslaicīgus kritumus.

Tādējādi vides faktori iedarbojas uz organismiem kopīgi un vienlaicīgi. Organismu klātbūtne un labklājība noteiktā dzīvotnē ir atkarīga no daudziem apstākļiem.

Vides faktori un ekoloģiskās nišas jēdziens

Vides faktora jēdziens

1.1.1. Vides faktoru jēdziens un to klasifikācija

No vides viedokļa trešdiena - Tie ir dabas ķermeņi un parādības, ar kurām organisms atrodas tiešās vai netiešās attiecībās. Ķermeni apkārtējo vidi raksturo liela daudzveidība, kas sastāv no daudziem elementiem, parādībām, apstākļiem, kas ir dinamiski laikā un telpā, kas tiek uzskatīti par faktoriem .

Vides faktors - ir jebkura vides stāvoklis, kas spēj tieši vai netieši ietekmēt dzīvos organismus vismaz vienā no to individuālās attīstības fāzēm. Savukārt organisms uz vides faktoru reaģē ar specifiskām adaptīvām reakcijām.

Tādējādi vides faktori- tie visi ir dabiskās vides elementi, kas ietekmē organismu eksistenci un attīstību, un uz kurām dzīvajām radībām tie reaģē ar adaptācijas reakcijām (nāve iestājas ārpus adaptācijas spējām).

Jāņem vērā, ka dabā vides faktori darbojas kompleksi. Īpaši svarīgi to paturēt prātā, novērtējot ķīmisko piesārņotāju ietekmi. Šajā gadījumā "totālais" efekts, kad vienas vielas negatīvā ietekme tiek uzklāta uz citu vielu negatīvo ietekmi, un tam tiek pievienota stresa situācijas, trokšņa un dažādu fizisko lauku ietekme, būtiski maina MPC vērtības. dots uzziņu grāmatās. Šo efektu sauc par sinerģisku.

Vissvarīgākais jēdziens ir ierobežojošais faktors, tas ir, kura līmenis (deva) tuvojas organisma izturības robežai, kuras koncentrācija ir zemāka vai lielāka par optimālo. Šo jēdzienu nosaka Lībiga (1840) minimālie likumi un Šelforda (1913) tolerances likumi. Visbiežāk ierobežojošie faktori ir temperatūra, gaisma, barības vielas, straumes un spiediens vidē, ugunsgrēki utt.

Visizplatītākie ir organismi ar plašu toleranci pret visiem vides faktoriem. Visaugstākā tolerance raksturīga baktērijām un zilaļģēm, kas izdzīvo plašā temperatūras, radiācijas, sāļuma, pH u.c. diapazonā.

Ekoloģiskie pētījumi, kas saistīti ar vides faktoru ietekmes noteikšanu uz noteiktu organismu veidu eksistenci un attīstību, organisma saistību ar vidi, ir zinātnes priekšmets. autekoloģija . Tiek saukta ekoloģijas sadaļa, kas pēta dažādu augu, dzīvnieku, mikroorganismu sugu populāciju asociācijas (biocenozes), to veidošanās veidus un mijiedarbību ar vidi. sinekoloģija . Sinekoloģijas, fitocenoloģijas vai ģeobotānikas (pētāmais objekts ir augu grupas) robežās izšķir biocenoloģiju (dzīvnieku grupas).

Tādējādi ekoloģiskā faktora jēdziens ir viens no vispārīgākajiem un ārkārtīgi plašākajiem ekoloģijas jēdzieniem. Saskaņā ar to vides faktoru klasifikācijas uzdevums izrādījās ļoti sarežģīts, tāpēc joprojām nav vispārpieņemtas versijas. Vienlaikus tika panākta vienošanās par atsevišķu pazīmju izmantošanas lietderīgumu vides faktoru klasifikācijā.

Tradicionāli tiek izdalītas trīs vides faktoru grupas:

1) abiotisks (neorganiskie apstākļi - ķīmiskie un fizikālie, piemēram, gaisa, ūdens, augsnes sastāvs, temperatūra, gaisma, mitrums, starojums, spiediens utt.);

2) biotisks (organismu mijiedarbības formas);

3) antropogēns (cilvēka darbības formas).

Mūsdienās tiek izdalītas desmit vides faktoru grupas (kopējais skaits ir aptuveni sešdesmit), kas apvienotas īpašā klasifikācijā:

1. pēc laika - laika faktori (evolūcijas, vēsturiskie, darbības), periodiskuma (periodiski un neperiodiski), primārie un sekundārie;

2. pēc izcelsmes (kosmiskā, abiotiskā, biotiskā, dabiskā, tehnogēnā, antropogēnā);

3. pēc sastopamības vides (atmosfēras, ūdens, ģeomorfoloģiskās, ekosistēmas);

4. pēc būtības (informatīvā, fizikālā, ķīmiskā, enerģētiskā, biogēnā, kompleksā, klimatiskā);

5. pēc ietekmes objekta (individuāls, grupu, specifisks, sociāls);

6. pēc ietekmes pakāpes (nāvējoša, ekstrēma, ierobežojoša, traucējoša, mutagēna, teratogēna);

7. atbilstoši darbības apstākļiem (atkarīgi vai neatkarīgi no blīvuma);

8. atbilstoši ietekmes spektram (selektīva vai vispārēja darbība).

Pirmkārt, vides faktori tiek sadalīti ārējā (eksogēni vai entopija) un iekšzemes (endogēns) saistībā ar šo ekosistēmu.

Uz ārējā ietver faktorus, kuru darbība vienā vai otrā pakāpē nosaka ekosistēmā notiekošās izmaiņas, bet paši tās pretējo ietekmi praktiski neizjūt. Tie ir saules starojums, nokrišņu intensitāte, atmosfēras spiediens, vēja ātrums, straumes ātrums utt.

Atšķirībā no viņiem iekšējie faktori korelē ar pašas ekosistēmas (vai tās atsevišķo komponentu) īpašībām un faktiski veido tās sastāvu. Tādi ir populāciju skaits un biomasa, dažādu vielu rezerves, virsējā gaisa slāņa, ūdens vai augsnes masas īpašības u.c.

Otrs izplatītais klasifikācijas princips ir faktoru iedalījums biotisks un abiotisks . Pirmie ietver dažādus mainīgos lielumus, kas raksturo dzīvās vielas īpašības, bet otrie - ekosistēmas un tās vides nedzīvās sastāvdaļas. Faktoru iedalījums endogēnos – eksogēnos un biotiskajos – abiotiskajos nesakrīt. Jo īpaši ir gan eksogēni biotiskie faktori, piemēram, noteiktas sugas sēklu ievadīšanas intensitāte ekosistēmā no ārpuses, gan endogēni abiotiski faktori, piemēram, O 2 vai CO 2 koncentrācija ekosistēmas virsmas slānī. gaiss vai ūdens.

Vides literatūrā plaši izplatīta ir faktoru klasifikācija pēc to izcelsmes vispārējā būtība vai ietekmes objekts. Piemēram, starp eksogēniem faktoriem ir meteoroloģiskie (klimatiskie), ģeoloģiskie, hidroloģiskie, migrācijas (bioģeogrāfiskie), antropogēnie faktori, savukārt endogēno - mikrometeoroloģiskie (bioklimatiskie), augsnes (edafiskie), ūdens un biotiskie faktori.

Svarīgs klasifikācijas rādītājs ir dinamikas raksturs vides faktori, jo īpaši tā periodiskuma esamība vai neesamība (ikdienas, mēness, sezonāla, ilgstoša). Tas ir saistīts ar faktu, ka organismu adaptīvās reakcijas uz noteiktiem vides faktoriem nosaka šo faktoru ietekmes noturības pakāpe, tas ir, to periodiskums.

Biologs A.S. Mončadskis (1958) izdalīja primāros periodiskos faktorus, sekundāros periodiskos faktorus un neperiodiskos faktorus.

Uz primārie periodiskie faktori galvenokārt ietver parādības, kas saistītas ar Zemes rotāciju: gadalaiku maiņu, apgaismojuma izmaiņas katru dienu, plūdmaiņu parādības utt. Šie faktori, kuriem raksturīgs pareizs periodiskums, darbojās jau pirms dzīvības parādīšanās uz Zemes, un topošajiem dzīviem organismiem bija tiem nekavējoties jāpielāgojas.

Sekundārie periodiskie faktori - primārās periodiskuma sekas: piemēram, mitrums, temperatūra, nokrišņi, augu barības dinamika, ūdenī izšķīdušo gāzu saturs utt.

Uz neperiodisks iekļaut faktorus, kuriem nav pareiza periodiskuma, cikliskuma. Tie ir augsnes-zemes faktori, visa veida dabas parādības. Antropogēnā ietekme uz vidi bieži tiek saukta par neperiodiskiem faktoriem, kas var parādīties pēkšņi un neregulāri. Tā kā dabisko periodisko faktoru dinamika ir viens no dabiskās atlases un evolūcijas virzītājspēkiem, dzīviem organismiem, kā likums, nav laika attīstīt adaptīvas reakcijas, piemēram, uz krasām izmaiņām noteiktu piemaisījumu saturā. vide.

Īpaša loma starp vides faktoriem pieder summatīvs (piedevu) faktori, kas raksturo organismu populāciju daudzumu, biomasu vai blīvumu, kā arī dažādu vielu un enerģijas formu rezerves vai koncentrācijas, kuru laika izmaiņas ir pakļautas saglabāšanas likumiem. Tādus faktorus sauc resursus . Piemēram, tiek runāts par siltuma, mitruma, organiskās un minerālās pārtikas resursiem utt. Turpretim tādi faktori kā starojuma intensitāte un spektrālais sastāvs, trokšņa līmenis, redokspotenciāls, vēja vai straumes ātrums, barības lielums un forma u.c., kas lielā mērā ietekmē organismus, netiek klasificēti kā resursi, jo .to. dabas aizsardzības likumi uz tiem neattiecas.

Iespējamo vides faktoru skaits, šķiet, ir potenciāli neierobežots. Taču ietekmes uz organismiem pakāpes ziņā tie nebūt nav līdzvērtīgi, kā rezultātā dažāda veida ekosistēmās daži faktori izceļas kā nozīmīgākie, vai obligāti . Sauszemes ekosistēmās starp eksogēnajiem faktoriem tie parasti ietver saules starojuma intensitāti, temperatūru un mitrumu, nokrišņu intensitāti, vēja ātrumu, sporu, sēklu un citu embriju ievadīšanas ātrumu vai pieaugušo pieplūdumu no citām ekosistēmām, kā arī visa veida antropogēnā ietekme. Endogēni obligātie faktori sauszemes ekosistēmās ir šādi:

1) mikrometeoroloģiskais - gaisa virsmas slāņa apgaismojums, temperatūra un mitrums, CO 2 un O 2 saturs tajā;

2) augsne - temperatūra, mitrums, augsnes aerācija, fizikālās un mehāniskās īpašības, ķīmiskais sastāvs, trūdvielu saturs, minerālbarības elementu pieejamība, redokspotenciāls;

3) biotisks - dažādu sugu populāciju blīvums, to vecuma un dzimuma sastāvs, morfoloģiskās, fizioloģiskās un uzvedības īpašības.

1.1.2. Vides faktoru telpa un organismu reakcijas uz vides faktoru kopumu funkcija

Katra vides faktora ietekmes intensitāti var raksturot skaitliski, tas ir, aprakstīt ar matemātisko mainīgo, kas iegūst vērtību noteiktā mērogā.

Vides faktorus var sakārtot pēc to stipruma attiecībā pret ietekmi uz organismu, populāciju, ekosistēmu, t. ierindota . Ja pirmā ietekmējošā faktora vērtību mēra ar mainīgo X 1 , otrais - mainīgais X 2 , … , n-th - mainīgs x n utt., tad visu vides faktoru kompleksu var attēlot ar secību ( X 1 , X 2 , … , x n, ...). Lai raksturotu dažādu vides faktoru kompleksu kopumu, kas iegūts pie katra no tiem dažādām vērtībām, ieteicams ieviest vides faktoru telpas jēdzienu jeb, citiem vārdiem sakot, ekoloģiskā telpa.

Vides faktoru telpa Sauksim Eiklīda telpu, kuras koordinātas tiek salīdzinātas ar sarindotajiem vides faktoriem:

Lai kvantitatīvi novērtētu vides faktoru ietekmi uz indivīdu dzīvībai svarīgo darbību, piemēram, augšanas ātrumu, attīstību, auglību, paredzamo dzīves ilgumu, mirstību, uzturu, vielmaiņu, motorisko aktivitāti utt. (lai tos numurētu ar indeksu k= 1, …, m), jēdziens f plkst n uz c un es X par t uz l un ka . Vērtības, ko pieņem indikators ar skaitli k noteiktā mērogā, mainoties vides faktoriem, kā likums, tiek ierobežoti no apakšas un no augšas. Apzīmē ar segments viena no rādītāju vērtību skalā ( k th) ekosistēmas dzīve.

atbildes funkcija k- rādītājs par vides faktoru kopumu ( X 1 , X 2 , … , x n, …) sauc par funkciju φk, kas pārstāv ekoloģisko telpu E uz skalas esk:

,

kas katram punktam ( X 1 , X 2 , … , x n, …) atstarpes E atbilst skaitlim φk(X 1 , X 2 , … , x n, …) uz skalas esk .

Lai gan vides faktoru skaits ir potenciāli neierobežots un līdz ar to ekoloģiskās telpas izmēri ir bezgalīgi. E un atbildes funkcijas argumentu skaits φk(X 1 , X 2 , … , x n, …), faktiski ir iespējams izolēt, piemēram, ierobežotu skaitu faktoru n, ko var izmantot, lai izskaidrotu norādīto atbildes funkcijas kopējās variācijas daļu. Piemēram, pirmie 3 faktori var izskaidrot 80% no kopējās indikatora variācijas φ , pirmie 5 faktori - 95%, pirmie 10 - 99% utt. Pārējiem, kas nav iekļauti šo faktoru skaitā, nav izšķirošas ietekmes uz pētāmo rādītāju. Viņu ietekmi var uzskatīt par dažiem " ekoloģisks"troksnis, kas uzlikts imperatīvu faktoru iedarbībai.

Tas ļauj no bezgalīgas dimensijas telpas E ej uz to n-dimensiju apakštelpa En un apsveriet atbildes funkcijas sašaurināšanos φk uz šo apakštelpu:

un kur εn+1 — nejaušs vides troksnis".

Jebkuram dzīvam organismam nav nepieciešama temperatūra, mitrums, minerālās un organiskās vielas vai kādi citi faktori kopumā, bet gan to specifiskais režīms, tas ir, ir noteiktas šo faktoru pieļaujamo svārstību amplitūdas augšējās un apakšējās robežas. Jo plašākas ir jebkura faktora robežas, jo augstāka ir stabilitāte, tas ir tolerance šī organisma.

Tipiskos gadījumos atbildes funkcijai ir izliekta līkne, kas monotoni palielinās no faktora minimālās vērtības xj s (pielaides apakšējā robeža) līdz maksimumam pie faktora optimālās vērtības xj 0 un monotoni samazinās līdz faktora maksimālajai vērtībai xj e (pielaides augšējā robeža).

Intervāls Xj = [x j s , x j e] sauc pielaides intervāls par šo faktoru un būtību xj Tiek izsaukts 0 , pie kura atbildes funkcija sasniedz galējību optimālais punkts par šo faktoru.

Vieni un tie paši vides faktori dažādos veidos ietekmē dažādu sugu organismus, kas dzīvo kopā. Kādam tās var būt labvēlīgas, citam nē. Svarīgs elements ir organismu reakcija uz vides faktora ietekmes spēku, kura negatīvā ietekme var rasties devas pārsniegšanas vai trūkuma gadījumā. Tāpēc pastāv jēdziens labvēlīga deva vai optimālā zona faktors un pesimu zonas (faktora devu vērtību diapazons, kurā organismi jūtas apspiesti).

Optimālās un pesimas zonas diapazoni ir noteikšanas kritērijs ekoloģiskā valence - dzīva organisma spēja pielāgoties vides apstākļu izmaiņām. Kvantitatīvi to izsaka ar vides diapazonu, kurā suga parasti pastāv. Dažādu sugu ekoloģiskā valence var būt ļoti dažāda (ziemeļbrieži var izturēt gaisa temperatūras svārstības no -55 līdz +25÷30°C, un tropiskie koraļļi iet bojā pat tad, ja temperatūra mainās par 5-6°C). Pēc ekoloģiskās valences organismus iedala stenobionts - ar zemu pielāgošanās spēju vides izmaiņām (orhidejas, foreles, Tālo Austrumu lazdu rubeņi, dziļjūras zivis) un eiribionti - ar lielāku pielāgošanās spēju vides izmaiņām (Kolorado kartupeļu vabole, peles, žurkas, vilki, tarakāni, niedres, kviešu zāle). Eiribiontu un stenobiontu robežās, atkarībā no konkrēta faktora, organismus iedala eiritermiskajos un stenotermiskajos (pēc reakcijas uz temperatūru), eirihalīna un stenohalīna (reakcijā uz ūdens vides sāļumu), eiritotijas un stenofotijas (reakcijā uz apgaismojumu) organismus. ).

Lai izteiktu relatīvo tolerances pakāpi, ekoloģijā ir vairāki termini, kuros tiek izmantoti prefiksi steno -, kas nozīmē šauru, un evry - - plašs. Tiek sauktas sugas, kurām ir šaurs pielaides intervāls (1). stenoeks , un sugas ar plašu pielaides intervālu (2) euryekami par šo faktoru. Obligātajiem faktoriem ir savi nosacījumi:

pēc temperatūras: stenotermisks - eiritermisks;

pa ūdeni: stenohidrisks - eirihidrs;

pēc sāļuma: stenohalīns - eirihalīns;

ar pārtiku: stenofāgs - eirifāģisks;

pēc biotopa izvēles: sienu notraipīts - eirijs.

1.1.3. Ierobežojošā faktora likums

Organisma klātbūtne vai labklājība noteiktā biotopā ir atkarīga no vides faktoru kompleksa. Katram faktoram ir noteikts tolerances diapazons, kuru pārsniedzot organisms nespēj pastāvēt. Labklājības neiespējamību vai organisma neesamību nosaka tie faktori, kuru vērtības tuvojas vai pārsniedz toleranci.

ierobežojoši ņemsim vērā tādu faktoru, kuram, lai sasniegtu dotas (nelielas) reakcijas funkcijas relatīvās izmaiņas, ir nepieciešamas minimālas šī faktora relatīvās izmaiņas. Ja

tad ierobežojošais faktors būs Xl, tas ir, ierobežojošais faktors ir tas, pa kuru tiek virzīts atbildes funkcijas gradients.

Ir acīmredzams, ka gradients ir vērsts pa normālu līdz pielaides apgabala robežai. Un ierobežojošajam faktoram ir lielākas iespējas, ja visas pārējās lietas ir vienādas, iziet ārpus pielaides zonas. Tas ir, ierobežojošais faktors ir tas, kura vērtība ir vistuvāk pielaides intervāla apakšējai robežai. Šis jēdziens ir pazīstams kā " minimuma likums "Libig.

Ideja, ka organisma izturību nosaka vājākais posms tā ekoloģisko vajadzību ķēdē, pirmo reizi skaidri parādījās 1840. gadā. organiskais ķīmiķis J. Lībigs, viens no lauksaimniecības ķīmijas pamatlicējiem, kurš izvirzīja augu minerālbarības teorija. Viņš bija pirmais, kurš sāka pētīt dažādu faktoru ietekmi uz augu augšanu, konstatējot, ka ražu bieži ierobežo barības vielas, kas nav nepieciešamas lielos daudzumos, piemēram, oglekļa dioksīds un ūdens, jo šīs vielas parasti atrodas vidē. pārpilnībā, bet tie, kas nepieciešami vismazākajos daudzumos, piemēram, cinks, bors vai dzelzs, kuru augsnē ir ļoti maz. Lībiga secinājums, ka "auga augšana ir atkarīga no tā uztura elementa, kas ir minimālā daudzumā", kļuva pazīstams kā Lībiga "minimuma likums".

Pēc 70 gadiem amerikāņu zinātnieks V. Šelfords pierādīja, ka ne tikai viela, kas ir minimālā daudzumā, var noteikt organisma ražu vai dzīvotspēju, bet arī kāda elementa pārpalikums var radīt nevēlamas novirzes. Piemēram, dzīvsudraba pārpalikums cilvēka organismā attiecībā pret noteiktu normu izraisa smagus funkcionālus traucējumus. Ar ūdens trūkumu augsnē augam ir apgrūtināta minerālvielu barošanas elementu asimilācija, bet ūdens pārpalikums rada līdzīgas sekas: var nosmakt saknes, var rasties anaerobos procesus, paskābināties. augsne utt. PH pārpalikums un trūkums augsnē arī samazina ražu noteiktā vietā. Pēc V. Šelforda domām, faktorus, kas ir gan pārmērīgi, gan deficīti, sauc par ierobežojošiem, un atbilstošo noteikumu sauc par "ierobežojošā faktora" likumu. tolerances likums ".

Pasākumos, lai aizsargātu vidi no piesārņojuma, tiek ņemts vērā ierobežojošā faktora likums. Kaitīgo piemaisījumu normas pārsniegšana gaisā un ūdenī nopietni apdraud cilvēku veselību.

Mēs varam formulēt vairākus palīgprincipus, kas papildina "tolerances likumu":

1. Organismiem var būt plašs tolerances diapazons pret vienu faktoru un šaurs cita faktora tolerances diapazons.

2. Organismi ar plašu toleranci pret visiem faktoriem parasti ir visplašāk izplatīti.

3. Ja apstākļi vienam vides faktoram nav sugai optimāli, tad tolerances diapazons pret citiem vides faktoriem var sašaurināties.

4. Dabā organismi ļoti bieži nonāk apstākļos, kas neatbilst viena vai otra vides faktora optimālajam diapazonam, kas noteikts laboratorijā.

5. Vairošanās sezona parasti ir kritiska; šajā periodā daudzi vides faktori bieži kļūst ierobežojoši. Pielaides robežas attiecībā uz vaislas īpatņiem, sēklām, embrijiem un stādiem parasti ir šaurākas nekā pieaugušiem augiem vai dzīvniekiem, kas nav vaislas.

Faktiskās tolerances robežas dabā gandrīz vienmēr ir šaurākas nekā potenciālais darbības diapazons. Tas ir saistīts ar faktu, ka fizioloģiskās regulēšanas vielmaiņas izmaksas pie faktoru galējām vērtībām sašaurina tolerances diapazonu. Apstākļiem tuvojoties galējībām, pielāgošanās kļūst arvien dārgāka, un ķermenis kļūst arvien mazāk aizsargāts pret citiem faktoriem, piemēram, slimībām un plēsējiem.

1.1.4. Daži galvenie abiotiskie faktori

Zemes vides abiotiskie faktori . Sauszemes vides abiotiskā sastāvdaļa ir klimatisko un augsnes-zemes faktoru kopums, kas sastāv no daudziem dinamiskiem elementiem, kas ietekmē gan viens otru, gan dzīvās būtnes.

Galvenie sauszemes vides abiotiskie faktori ir šādi:

1) Starojoša enerģija, kas nāk no saules (starojums). Kosmosā tas izplatās elektromagnētisko viļņu veidā. Kalpo kā galvenais enerģijas avots lielākajai daļai procesu ekosistēmās. No vienas puses, gaismas tiešā ietekme uz protoplazmu ir liktenīga organismam, no otras puses, gaisma kalpo kā primārais enerģijas avots, bez kura nav iespējama dzīvība. Tāpēc daudzas organismu morfoloģiskās un uzvedības īpašības ir saistītas ar šīs problēmas risinājumu. Gaisma ir ne tikai būtisks, bet arī ierobežojošs faktors gan maksimālajā, gan minimālajā līmenī. Apmēram 99% no kopējās saules starojuma enerģijas ir stari ar viļņa garumu 0,17÷4,0 µm, tai skaitā 48% atrodas redzamajā spektra daļā ar viļņa garumu 0,4÷0,76 µm, 45% ir infrasarkanajā (viļņa garums no plkst. 0,75 µm līdz 1 mm) un aptuveni 7% - līdz ultravioletajam (viļņa garums mazāks par 0,4 mikroniem). Dzīvībai primāri ir infrasarkanie stari, bet fotosintēzes procesos – oranžsarkanajiem un ultravioletajiem stariem.

2) Zemes virsmas apgaismojums kas saistīti ar starojuma enerģiju un nosaka gaismas plūsmas ilgums un intensitāte. Zemes rotācijas dēļ dienasgaisma un tumsa periodiski mainās. Apgaismojumam ir izšķiroša nozīme visām dzīvajām būtnēm, un organismi ir fizioloģiski pielāgoti dienas un nakts maiņai, dienas tumšā un gaišā perioda attiecībai. Gandrīz visiem dzīvniekiem ir t.s diennakts (diennakts) aktivitātes ritmi, kas saistīti ar dienas un nakts maiņu. Attiecībā uz gaismu augus iedala gaismu mīlošajos un ēnā izturīgos.

3) Temperatūra uz zemeslodes virsmas nosaka atmosfēras temperatūras režīms un ir cieši saistīts ar saules starojumu. Tas ir atkarīgs gan no apgabala platuma (saules starojuma krišanas leņķa uz virsmas), gan no ienākošo gaisa masu temperatūras. Dzīvi organismi var pastāvēt tikai šaurā temperatūras diapazonā - no -200°C līdz 100°C. Kā likums, faktora augšējās robežvērtības ir kritiskākas nekā apakšējās. Temperatūras svārstību diapazons ūdenī parasti ir mazāks nekā uz sauszemes, un ūdens organismu temperatūras tolerances diapazons parasti ir šaurāks nekā attiecīgajiem sauszemes dzīvniekiem. Tādējādi temperatūra ir svarīgs un ļoti bieži ierobežojošs faktors. Temperatūras ritmi kopā ar gaismas, plūdmaiņu un mitruma ritmiem lielā mērā kontrolē augu un dzīvnieku sezonālo un diennakts aktivitāti. Temperatūra bieži rada biotopu zonējumu un stratifikāciju.

4) Atmosfēras gaisa mitrums saistīts ar tā piesātinājumu ar ūdens tvaikiem. Ar mitrumu bagātākie ir atmosfēras apakšējie slāņi (līdz 1,5–2 km augstumam), kur koncentrējas līdz 50% no visa mitruma. Ūdens tvaiku daudzums gaisā ir atkarīgs no gaisa temperatūras. Jo augstāka temperatūra, jo vairāk gaisa satur mitruma. Katrai temperatūrai ir noteikta gaisa piesātinājuma robeža ar ūdens tvaikiem, ko sauc maksimums . Atšķirību starp maksimālo un doto piesātinājumu sauc mitruma trūkums (piesātinājuma trūkums). Mitruma trūkums - vissvarīgākais vides parametrs, jo tas raksturo divus lielumus vienlaikus: temperatūru un mitrumu. Ir zināms, ka mitruma deficīta palielināšanās atsevišķos veģetācijas perioda periodos veicina augšanas pieaugumu, un vairākiem dzīvniekiem, piemēram, kukaiņiem, notiek vairošanās līdz tā sauktajiem "uzliesmojumiem". Tāpēc daudzas metodes dažādu parādību prognozēšanai dzīvo organismu pasaulē ir balstītas uz mitruma deficīta dinamikas analīzi.

5) Nokrišņi , kas ir cieši saistīti ar gaisa mitrumu, ir ūdens tvaiku kondensācijas rezultāts. Atmosfēras nokrišņiem un gaisa mitrumam ir izšķiroša nozīme ekosistēmas ūdens režīma veidošanā un līdz ar to tie ir vieni no svarīgākajiem obligātajiem vides faktoriem, jo ​​ūdens apgāde ir galvenais jebkura organisma dzīvības nosacījums no mikroskopiskas baktērijas. uz milzu sekvoju. Nokrišņu daudzums galvenokārt ir atkarīgs no lielo gaisa masu kustību jeb tā saukto "laika apstākļu sistēmu" ceļiem un rakstura. Nokrišņu sadalījums pa sezonām ir ārkārtīgi svarīgs organismu ierobežojošs faktors. Nokrišņi - viena no ūdens cikla saitēm uz Zemes, un to nokrišņos ir krasi nelīdzenumi, saistībā ar kuriem tie atšķiras mitrs (slapjš) un sauss (sausās) zonas. Maksimālais nokrišņu daudzums ir tropu mežos (līdz 2000 mm/gadā), minimums ir tuksnešos (0,18 mm/gadā). Zonas, kurās nokrišņu daudzums ir mazāks par 250 mm/gadā, jau tiek uzskatītas par sausām. Parasti nevienmērīgs nokrišņu sadalījums pa sezonām notiek tropos un subtropos, kur bieži vien ir skaidri noteiktas mitrās un sausās sezonas. Tropos šis sezonālais mitruma ritms regulē organismu sezonālo darbību (īpaši vairošanos) aptuveni tāpat kā temperatūras un gaismas sezonālais ritms regulē organismu darbību mērenajā joslā. Mērenā klimatā nokrišņi parasti sadalās vienmērīgāk pa sezonām.

6) Atmosfēras gāzu sastāvs . Tā sastāvs ir relatīvi nemainīgs un satur galvenokārt slāpekli un skābekli ar nelielu CO 2 un argona piejaukumu. Citas gāzes - nelielos daudzumos. Turklāt atmosfēras augšējos slāņos ir ozons. Parasti atmosfēras gaisā ir cietas un šķidras ūdens daļiņas, dažādu vielu oksīdi, putekļi un dūmi. Slāpeklis - svarīgākais biogēnais elements, kas iesaistīts organismu olbaltumvielu struktūru veidošanā; skābeklis , galvenokārt nāk no zaļajiem augiem, nodrošina oksidatīvos procesus; oglekļa dioksīds (СО 2) ir dabisks saules un abpusējā zemes starojuma slāpētājs; ozons veic aizsargfunkciju attiecībā pret saules spektra ultravioleto daļu, kas ir kaitīga visām dzīvajām būtnēm. Mazāko daļiņu piemaisījumi ietekmē atmosfēras caurspīdīgumu, novērš saules gaismas nokļūšanu uz Zemes virsmu. Skābekļa (21 tilpuma%) un CO2 (0,03% tilpuma) koncentrācija mūsdienu atmosfērā zināmā mērā ierobežo daudzus augstākus augus un dzīvniekus.

7) Gaisa masu kustība (vējš) . Vēja rašanās iemesls ir spiediena kritums, ko izraisa zemes virsmas nevienmērīga sasilšana. Vēja plūsma tiek virzīta zemāka spiediena virzienā, tas ir, tur, kur gaiss ir siltāks. Zemes griešanās spēks ietekmē gaisa masu cirkulāciju. Virszemes gaisa slānī to kustība ietekmē visus klimata meteoroloģiskos elementus: temperatūru, mitrumu, iztvaikošanu no Zemes virsmas un augu transpirāciju. Vējš - vissvarīgākais faktors piemaisījumu pārnesē un izplatīšanā atmosfēras gaisā. Vējš veic svarīgu vielu un dzīvo organismu transportēšanas funkciju starp ekosistēmām. Turklāt vējam ir tieša mehāniska ietekme uz veģetāciju un augsni, bojājot vai iznīcinot augus un iznīcinot augsnes segumu. Šāda vēja aktivitāte ir raksturīga atklātām līdzenām sauszemes teritorijām, jūrām, piekrastē un kalnu apgabaliem.

8) atmosfēras spiediens . Spiedienu nevar saukt par tiešas darbības ierobežojošu faktoru, lai gan daži dzīvnieki neapšaubāmi reaģē uz tā izmaiņām; tomēr spiediens ir tieši saistīts ar laikapstākļiem un klimatu, kam ir tieša ierobežojoša ietekme uz organismiem.

Abiotiskie augsnes seguma faktori . Augsnes faktori nepārprotami ir endogēni, jo augsne ir ne tikai organismus apkārtējās vides faktors, bet arī to dzīvībai svarīgās darbības produkts. Augsne - tas ir ietvars, pamats, uz kura tiek veidota gandrīz jebkura ekosistēma.

Augsne - klimata un organismu, īpaši augu, ietekmes uz sākotnējo iežu gala rezultāts. Tādējādi augsne sastāv no izejmateriāla - pamatnes minerālu substrāts un organiskā sastāvdaļa, kurā organismi un to vielmaiņas produkti ir sajaukti ar smalki sadalītu un modificētu izejmateriālu. Atstarpes starp daļiņām ir piepildītas ar gāzēm un ūdeni. tekstūra un augsnes porainība ir vissvarīgākās īpašības, kas lielā mērā nosaka biogēno elementu pieejamību augiem un augsnes dzīvniekiem. Augsnē notiek sintēzes, biosintēzes procesi, notiek dažādas ķīmiskas vielu transformācijas reakcijas, kas saistītas ar baktēriju vitālo aktivitāti.

1.1.5. Biotiskie faktori

Zem biotiskie faktori izprast visu organismu dzīves aktivitātes ietekmi uz citiem.

Attiecības starp dzīvniekiem, augiem, mikroorganismiem (tos sauc arī līdzakcijas ) ir ļoti dažādi. Tos var iedalīt taisni un netiešs, ko izraisa izmaiņas, ko izraisa atbilstošu abiotisko faktoru klātbūtne.

Dzīvo organismu mijiedarbības tiek klasificētas pēc to reakcijas vienam pret otru. Jo īpaši viņi izceļ homotipisks reakcijas starp mijiedarbojošiem vienas sugas indivīdiem un heterotipisks reakcijas koakcijas laikā starp dažādu sugu indivīdiem.

Viens no svarīgākajiem biotiskajiem faktoriem ir ēdiens (trofisks) faktors . Trofisko faktoru raksturo pārtikas daudzums, kvalitāte un pieejamība. Jebkura veida dzīvniekam vai augam ir skaidra selektivitāte attiecībā uz pārtikas sastāvu. Atšķirt veidus monofāgi kas barojas tikai ar vienu sugu, polifāgi , kas barojas ar vairākām sugām, kā arī sugas, kas barojas ar vairāk vai mazāk ierobežotu barību, ko sauc par plašu vai šauru oligofāgi .

Attiecības starp sugām dabiski ir nepieciešamas. Nevar iedalīt ienaidniekiem un viņiem upuri jo attiecības starp sugām ir savstarpēji atgriezeniskas. Pazušana² upuri² var izraisīt izzušanu ² ienaidnieks².

kopienas) savā starpā un ar vidi. Šo terminu 1869. gadā pirmo reizi ierosināja vācu biologs Ernsts Hekels. Kā neatkarīga zinātne tas izcēlās 20. gadsimta sākumā kopā ar fizioloģiju, ģenētiku un citiem. Ekoloģijas darbības joma ir organismi, populācijas un kopienas. Ekoloģija tos uzskata par sistēmas, ko sauc par ekosistēmu, dzīvo sastāvdaļu. Ekoloģijā populācijas jēdzieniem – kopienas un ekosistēmas ir skaidras definīcijas.

Populācija (ekoloģijas ziņā) ir vienas sugas indivīdu grupa, kas aizņem noteiktu teritoriju un parasti zināmā mērā ir izolēta no citām līdzīgām grupām.

Kopiena ir jebkura dažādu sugu organismu grupa, kas dzīvo vienā apgabalā un mijiedarbojas savā starpā, izmantojot trofiskās (pārtikas) vai telpiskās attiecības.

Ekosistēma ir organismu kopiena, kuras vide mijiedarbojas savā starpā un veido ekoloģisku vienību.

Visas Zemes ekosistēmas ir apvienotas ekosfērā vai ekosfērā. Skaidrs, ka ar pētījumiem aptvert visu Zemes biosfēru ir absolūti neiespējami. Tāpēc ekoloģijas pielietošanas punkts ir ekosistēma. Tomēr ekosistēma, kā redzams no definīcijām, sastāv no populācijām, atsevišķiem organismiem un visiem nedzīvās dabas faktoriem. Pamatojoties uz to, ir iespējamas vairākas dažādas pieejas ekosistēmu izpētei.

Ekosistēmas pieeja.Ar ekosistēmas pieeju ekologs pēta arī enerģijas plūsmu ekosistēmā. Vislielākā interese šajā gadījumā ir organismu savstarpējās attiecības un ar vidi. Šī pieeja ļauj izskaidrot sarežģīto starpsavienojumu struktūru ekosistēmā un sniegt ieteikumus racionālai dabas apsaimniekošanai.

Kopienas studijas. Izmantojot šo pieeju, tiek detalizēti izpētīts sabiedrību sugu sastāvs un faktori, kas ierobežo konkrēto sugu izplatību. Šajā gadījumā tiek pētītas skaidri atšķiramas biotiskās vienības (pļava, mežs, purvs u.c.).
pieeja. Šīs pieejas piemērošanas punkts, kā norāda nosaukums, ir iedzīvotāju skaits.
Biotopu izpēte. Šajā gadījumā tiek pētīta relatīvi viendabīga vides zona, kurā dzīvo konkrētais organisms. Atsevišķi kā neatkarīgs pētījumu virziens parasti netiek izmantots, bet sniedz nepieciešamo materiālu ekosistēmas izpratnei kopumā.
Jāpiebilst, ka ideālā gadījumā visas iepriekš uzskaitītās pieejas būtu jāpiemēro kombinācijā, taču šobrīd tas praktiski nav iespējams pētāmo objektu lielā mēroga un ierobežotā lauka pētnieku skaita dēļ.

Ekoloģija kā zinātne izmanto dažādas pētniecības metodes, lai iegūtu objektīvu informāciju par dabas sistēmu darbību.

Ekoloģiskās izpētes metodes:

• novērojums
• eksperiments
• iedzīvotāju skaits
• simulācijas metode

Iepazīšanos ar ekoloģiju sākam, iespējams, ar vienu no attīstītākajām un pētītākajām sadaļām - autekoloģiju. Autekoloģijas uzmanības centrā ir indivīdu vai indivīdu grupu mijiedarbība ar viņu vides apstākļiem. Tāpēc autekoloģijas galvenais jēdziens ir ekoloģiskais faktors, tas ir, vides faktors, kas ietekmē ķermeni.

Nekādi vides aizsardzības pasākumi nav iespējami, neizpētot viena vai otra faktora optimālo ietekmi uz konkrēto bioloģisko sugu. Patiesībā, kā aizsargāt to vai citu sugu, ja jūs nezināt, kādiem dzīves apstākļiem viņš dod priekšroku. Pat šādas sugas kā saprātīga cilvēka "aizsardzība" prasa zināšanas par sanitārajiem un higiēnas standartiem, kas nav nekas vairāk kā dažādu vides faktoru optimālais attiecībā pret cilvēku.

Vides ietekmi uz ķermeni sauc par vides faktoru. Precīza zinātniskā definīcija ir:

EKOLOĢISKAIS FAKTORS - jebkurš vides stāvoklis, uz kuru dzīvais reaģē ar adaptīvām reakcijām.

Vides faktors ir jebkurš vides elements, kam ir tieša vai netieša ietekme uz dzīviem organismiem vismaz vienā no to attīstības fāzēm.

Pēc to būtības vides faktorus iedala vismaz trīs grupās:

abiotiskie faktori - nedzīvās dabas ietekme;

biotiskie faktori – savvaļas dzīvnieku ietekme.

antropogēnie faktori - saprātīgas un nepamatotas cilvēka darbības radītas ietekmes ("antropos" - cilvēks).

Cilvēks pārveido dzīvu un nedzīvu dabu un zināmā mērā uzņemas ģeoķīmisku lomu (piemēram, izlaižot oglekli, kas daudzus miljonus gadu ir uzkrājies ogļu un naftas veidā, un izlaižot to gaisā ar oglekļa dioksīdu). Tāpēc antropogēnie faktori apjoma un globālās ietekmes ziņā tuvojas ģeoloģiskajiem spēkiem.

Nereti arī vides faktori tiek pakļauti detalizētākai klasifikācijai, kad nepieciešams norādīt uz konkrētu faktoru grupu. Piemēram, ir klimatiskie (attiecībā uz klimatu), edafiskie (augsnes) vides faktori.

Kā mācību grāmatas piemērs vides faktoru netiešajai darbībai tiek minētas tā sauktās putnu kolonijas, kas ir milzīgas putnu koncentrācijas. Lielais putnu blīvums ir izskaidrojams ar veselu cēloņu un seku attiecību ķēdi. Ūdenī nonāk putnu izkārnījumi, ūdenī esošās organiskās vielas mineralizē baktērijas, paaugstināta minerālvielu koncentrācija izraisa aļģu un pēc tām zooplanktona skaita pieaugumu. Zooplanktonā ietilpstošie zemākie vēžveidīgie barojas ar zivīm, un putnu dārzā dzīvojošie putni barojas ar zivīm. Ķēde aizveras. Putnu izkārnījumi darbojas kā vides faktors, kas netieši palielina putnu koloniju skaitu.

Kā salīdzināt dabā tik atšķirīgu faktoru darbību? Neskatoties uz milzīgo faktoru skaitu, no pašas vides faktora definīcijas kā vides elementu, kas ietekmē ķermeni, kaut kas kopīgs izriet. Proti: vides faktoru darbība vienmēr izpaužas organismu dzīvībai svarīgās aktivitātes izmaiņās, un galu galā tas noved pie populācijas lieluma izmaiņām. Tas ļauj salīdzināt dažādu vides faktoru ietekmi.

Lieki piebilst, ka faktora ietekmi uz indivīdu nosaka nevis faktora būtība, bet gan tā deva. Ņemot vērā iepriekš minēto un pat vienkāršu dzīves pieredzi, kļūst acīmredzams, ka efektu nosaka tieši faktora deva. Patiešām, kāds ir faktors "temperatūra"? Šī ir diezgan abstrakcija, bet ja saki, ka temperatūra ir -40 Celsija - nav laika abstrakcijām, labāk būtu ietīties visā siltajā! Savukārt +50 grādi mums neliksies daudz labāki.

Tādējādi faktors iedarbojas uz organismu ar noteiktu devu, un starp šīm devām var atšķirt minimālo, maksimālo un optimālo devu, kā arī tās vērtības, pie kurām apstājas indivīda dzīvība (tās sauc par letālām vai. nāvējošs).

Dažādu devu ietekme uz populāciju kopumā ir ļoti skaidri aprakstīta grafiski:

Ordinātu ass attēlo populācijas lielumu atkarībā no viena vai otra faktora devas (abscisu ass). Izšķir optimālās faktora devas un faktora darbības devas, pie kurām notiek dotā organisma dzīvības aktivitātes inhibīcija. Diagrammā tas atbilst 5 zonām:

optimālā zona

pa labi un pa kreisi no tā atrodas pesima zonas (no optimālās zonas robežas līdz max vai min)

letālās zonas (virs max un min), kur iedzīvotāju skaits ir 0.

Faktoru vērtību diapazonu, kuru pārsniedzot indivīdu normāla dzīve kļūst neiespējama, sauc par izturības robežām.

Nākamajā nodarbībā aplūkosim, kā organismi atšķiras saistībā ar dažādiem vides faktoriem. Citiem vārdiem sakot, nākamajā nodarbībā galvenā uzmanība tiks pievērsta organismu ekoloģiskajām grupām, kā arī Lībigas mucai un tam, kā tas viss ir saistīts ar MPC definīciju.

Glosārijs

FACTOR ABIOTIC - neorganiskās pasaules stāvoklis vai nosacījumu kopums; nedzīvās dabas ekoloģiskais faktors.

ANTROPOĢĒNISKAIS FAKTORS - vides faktors, kura izcelsme ir saistīta ar cilvēka darbību.

PLANKTONS - organismu kopums, kas dzīvo ūdens kolonnā un nespēj aktīvi pretoties straumju pārnešanai, tas ir, "peld" ūdenī.

PUTNU TIRGUS - koloniāla putnu apmetne, kas saistīta ar ūdens vidi (kaijas, kaijas).

Kādiem ekoloģiskiem faktoriem no visu to daudzveidības pētnieks pievērš uzmanību pirmām kārtām? Nereti pētnieks saskaras ar uzdevumu identificēt tos vides faktorus, kas kavē konkrētas populācijas pārstāvju dzīvības aktivitāti, ierobežo izaugsmi un attīstību. Piemēram, jānoskaidro ražas samazināšanās vai dabiskās populācijas izzušanas cēloņi.

Ar visu vides faktoru daudzveidību un grūtībām, kas rodas, mēģinot novērtēt to kopīgo (komplekso) ietekmi, ir svarīgi, lai faktori, kas veido dabas kompleksu, būtu nevienlīdzīgi svarīgi. Vēl 19. gadsimtā Lībigs (Liebig, 1840), pētot dažādu mikroelementu ietekmi uz augu augšanu, konstatēja, ka augu augšanu ierobežo elements, kura koncentrācija ir minimāla. Trūcīgo faktoru sauca par ierobežojošo faktoru. Tēlaini šī pozīcija palīdz pasniegt tā saukto "Liebiga mucu".

Liebig muca

Iedomājieties mucu ar koka līstēm dažādu augstumu sānos, kā parādīts attēlā. Skaidrs, lai cik augstas būtu pārējās līstes, bet mucā var ieliet ūdeni tieši tik, cik īsākās līstes garumā (šajā gadījumā 4 dies).

Atliek tikai "aizstāt" dažus terminus: lai ielejamā ūdens augstums būtu kāda bioloģiska vai ekoloģiska funkcija (piemēram, produktivitāte), un sliežu augstums norāda viena vai otra faktora devas novirzes pakāpi. no optimālā.

Šobrīd Lībiga minimuma likums tiek interpretēts plašāk. Ierobežojošs faktors var būt faktors, kas ir ne tikai deficīts, bet arī pārmērīgs.

Vides faktors spēlē IEROBEŽOJOŠA FAKTORA lomu, ja šis faktors ir zem kritiskā līmeņa vai pārsniedz maksimāli pieļaujamo līmeni.

Ierobežojošais faktors nosaka sugas izplatības apgabalu vai (mazāk smagos apstākļos) ietekmē vispārējo metabolisma līmeni. Piemēram, fosfātu saturs jūras ūdenī ir ierobežojošs faktors, kas nosaka planktona attīstību un kopienu kopējo produktivitāti.

Jēdziens "ierobežojošais faktors" attiecas ne tikai uz dažādiem elementiem, bet arī uz visiem vides faktoriem. Konkurences attiecības bieži vien darbojas kā ierobežojošs faktors.

Katram organismam ir savas izturības robežas saistībā ar dažādiem vides faktoriem. Atkarībā no tā, cik plašas vai šauras ir šīs robežas, izšķir eiribiontu un stenobionta organismus. Eurybionts spēj izturēt plašu dažādu vides faktoru intensitātes diapazonu. Piemēram, lapsas dzīvotne ir no meža tundras līdz stepēm. Stenobionts, gluži pretēji, iztur tikai ļoti šauras vides faktora intensitātes svārstības. Piemēram, gandrīz visi tropu lietus mežu augi ir stenobionti.

Nereti tiek norādīts, kurš faktors ir domāts. Tātad, mēs varam runāt par eiritermiskiem (izturīgiem lielas temperatūras svārstības) organismiem (daudz kukaiņu) un stenotermiskiem (tropu meža augiem temperatūras svārstības +5 ... +8 grādu C robežās var būt letālas); eury / stenohaline (pieļauj / nepieļauj ūdens sāļuma svārstības); evry / stenobats (dzīvo plašās / šaurās rezervuāra dziļuma robežās) un tā tālāk.

Stenobiontu sugu rašanos bioloģiskās evolūcijas procesā var uzskatīt par specializācijas formu, kurā uz pielāgošanās spēju rēķina tiek panākta lielāka efektivitāte.

Faktoru mijiedarbība. MPC.

Ar neatkarīgu vides faktoru darbību pietiek darboties ar jēdzienu "ierobežojošais faktors", lai noteiktu vides faktoru kompleksa kopējo ietekmi uz konkrēto organismu. Tomēr reālos apstākļos vides faktori var viens otru pastiprināt vai vājināt. Piemēram, Kirovas reģionā sals ir vieglāk izturēt nekā Sanktpēterburgā, jo pēdējā ir augstāks mitrums.

Vides faktoru mijiedarbības uzskaite ir svarīga zinātniska problēma. Ir trīs galvenie mijiedarbības faktoru veidi:

piedeva - faktoru mijiedarbība ir vienkārša katra faktora ietekmes algebriska summa ar neatkarīgu darbību;

sinerģiska - faktoru kopīgā darbība pastiprina efektu (tas ir, to kopīgās darbības ietekme ir lielāka nekā katra faktora ar neatkarīgu darbību vienkāršo seku summu);

antagonistisks - faktoru kopīgā darbība vājina efektu (tas ir, to kopīgās darbības ietekme ir mazāka par katra faktora kopējo seku summu).

Kāpēc ir svarīgi zināt par vides faktoru mijiedarbību? Piesārņojošo vielu maksimāli pieļaujamo koncentrāciju (MPK) vai piesārņojošo vielu (piemēram, trokšņa, starojuma) ietekmes maksimāli pieļaujamo līmeņu (MPL) vērtības teorētiskais pamatojums balstās uz ierobežojošā faktora likumu. MPC eksperimentāli tiek iestatīts tādā līmenī, kurā patoloģiskas izmaiņas organismā vēl nenotiek. Tajā pašā laikā ir grūtības (piemēram, visbiežāk par dzīvniekiem iegūtos datus nepieciešams ekstrapolēt uz cilvēkiem). Tomēr tas nav par viņiem.

Nereti nākas dzirdēt, kā vides iestādes ar prieku ziņo, ka lielākā daļa piesārņojošo vielu pilsētas atmosfērā ir MPC robežās. Vienlaikus Valsts sanitārās un epidemioloģiskās uzraudzības iestādes konstatē paaugstinātu elpceļu saslimšanu līmeni bērniem. Izskaidrojums varētu būt šāds. Nav noslēpums, ka daudziem gaisa piesārņotājiem ir līdzīga iedarbība: tie kairina augšējo elpceļu gļotādas, provocē elpceļu slimības utt. Un šo piesārņojošo vielu kopīga darbība rada aditīvu (vai sinerģisku) efektu.

Tāpēc ideālā gadījumā, izstrādājot MPC standartus un novērtējot esošo vides situāciju, būtu jāņem vērā faktoru mijiedarbība. Diemžēl praksē tas var būt ļoti grūti izdarāms: ir grūti plānot šādu eksperimentu, grūti novērtēt mijiedarbību, turklāt MPC stingrākšanai ir negatīvas ekonomiskās sekas.

Glosārijs

MIKROELEMENTI - ķīmiskie elementi, kas nepieciešami organismiem niecīgā daudzumā, bet noteicošie to attīstības panākumi. M. mikromēslu veidā izmanto, lai palielinātu augu ražu.

IEROBEŽOJOŠAIS FAKTORS - faktors, kas nosaka ietvaru (noteicošo) kāda procesa norisei vai organisma (sugas, kopienas) pastāvēšanai.

ZONA - jebkuras sistemātiskas organismu grupas (sugas, ģints, dzimtas) vai noteikta veida organismu kopienas izplatības zona (piemēram, ķērpju priežu mežu platība).

METABOLISMS – (attiecībā pret organismu) konsekventa vielu un enerģijas patēriņš, pārveidošana, lietošana, uzkrāšanās un zudums dzīvajos organismos. Dzīve ir iespējama tikai caur vielmaiņu.

eiribionts - organisms, kas dzīvo dažādos vides apstākļos

STENOBIONTS - organisms, kam nepieciešami stingri noteikti eksistences nosacījumi.

KSENOBIOTIKS – organismam sveša ķīmiska viela, kas dabiski neietilpst biotiskajā ciklā. Kā likums, ksenobiotika ir antropogēnas izcelsmes.

Ekosistēma

PILSĒTU UN RŪPNIECĪBAS EKOSISTĒMAS

Pilsētu ekosistēmu vispārīgie raksturojumi.

Pilsētu ekosistēmas ir heterotrofiskas, saules enerģijas īpatsvars, ko fiksē pilsētas iekārtas vai saules paneļi, kas atrodas uz māju jumtiem, ir niecīgs. Pilsētas uzņēmumu galvenie enerģijas avoti, pilsētnieku dzīvokļu apkure un apgaismojums atrodas ārpus pilsētas. Tās ir naftas, gāzes, ogļu, hidroelektrostaciju un atomelektrostaciju atradnes.

Pilsēta patērē milzīgu daudzumu ūdens, no kura tikai nelielu daļu cilvēks izmanto tiešajam patēriņam. Galvenā ūdens daļa tiek tērēta ražošanas procesiem un sadzīves vajadzībām. Personīgais ūdens patēriņš pilsētās svārstās no 150 līdz 500 litriem dienā, un, ņemot vērā rūpniecību, viens iedzīvotājs veido līdz 1000 litriem dienā. Pilsētu izmantotais ūdens tiek atgriezts dabā piesārņotā stāvoklī - tas ir piesātināts ar smagajiem metāliem, naftas atlikumiem, sarežģītām organiskām vielām, piemēram, fenolu u.c. Tas var saturēt patogēnus. Pilsēta izdala atmosfērā toksiskas gāzes un putekļus, poligonos koncentrē toksiskos atkritumus, kas līdz ar avota ūdens plūsmām nonāk ūdens ekosistēmās. Augi kā daļa no pilsētas ekosistēmām aug parkos, dārzos un zālienos, to galvenais mērķis ir regulēt atmosfēras gāzu sastāvu. Tie izdala skābekli, absorbē oglekļa dioksīdu un attīra atmosfēru no kaitīgām gāzēm un putekļiem, kas tajā nonāk rūpniecības uzņēmumu un transporta darbības laikā. Augiem ir arī liela estētiskā un dekoratīvā vērtība.

Dzīvniekus pilsētā pārstāv ne tikai dabiskajās ekosistēmās izplatītas sugas (parkos mīt putni: sarkanais sārts, lakstīgala, cielava; zīdītāji: spieķi, vāveres un citu dzīvnieku grupu pārstāvji), bet arī īpaša pilsētas dzīvnieku grupa - cilvēku pavadoņi. Tajā ietilpst putni (zvirbuļi, strazdi, baloži), grauzēji (žurkas un peles) un kukaiņi (prusaki, blaktis, kodes). Daudzi ar cilvēkiem saistīti dzīvnieki barojas ar atkritumiem atkritumu izgāztuvēs (žagari, zvirbuļi). Tās ir pilsētas medmāsas. Organisko atkritumu sadalīšanos paātrina mušu kāpuri un citi dzīvnieki un mikroorganismi.

Mūsdienu pilsētu ekosistēmu galvenā iezīme ir tā, ka tajās tiek izjaukts ekoloģiskais līdzsvars. Visi matērijas un enerģijas plūsmas regulēšanas procesi cilvēkam ir jāpārņem. Cilvēkam jāregulē gan pilsētas enerģijas un resursu patēriņš - izejvielas rūpniecībai un pārtika cilvēkiem, gan toksisko atkritumu daudzums, kas rūpniecības un transporta rezultātā nonāk atmosfērā, ūdenī un augsnē. Visbeidzot, tas arī nosaka šo ekosistēmu lielumu, kas attīstītajās valstīs un pēdējos gados Krievijā strauji “izplatās” piepilsētas kotedžu būvniecības dēļ. Mazstāvu teritorijas samazina mežu un lauksaimniecības zemju platības, to "izplatīšanai" ir jābūvē jaunas maģistrāles, kas samazina ekosistēmu īpatsvaru, kas spēj ražot pārtiku un skābekli.

Rūpnieciskais vides piesārņojums.

Pilsētu ekosistēmās rūpnieciskais piesārņojums ir visbīstamākais dabai.

Atmosfēras ķīmiskais piesārņojums. Šis faktors ir viens no visbīstamākajiem cilvēka dzīvībai. Visizplatītākie piesārņotāji

Sēra dioksīds, slāpekļa oksīdi, oglekļa monoksīds, hlors uc Dažos gadījumos divas vai salīdzinoši vairākas relatīvi nekaitīgas vielas, kas nonāk atmosfērā, saules gaismas ietekmē var veidot toksiskus savienojumus. Ekologi ir aptuveni 2000 gaisa piesārņotāju.

Galvenie piesārņojuma avoti ir termoelektrostacijas. Arī katlu mājas, naftas pārstrādes rūpnīcas un transportlīdzekļi ļoti piesārņo atmosfēru.

Ūdenstilpju ķīmiskais piesārņojums. Uzņēmumi ūdenstilpēs izgāž naftas produktus, slāpekļa savienojumus, fenolu un daudzus citus rūpnieciskos atkritumus. Naftas ieguves laikā ūdenstilpes tiek piesārņotas ar sāļām sugām, nafta un naftas produkti tiek arī izlieti transportēšanas laikā. Krievijā no naftas piesārņojuma visvairāk cieš Rietumsibīrijas ziemeļu ezeri. Pēdējos gados ir palielinājies sadzīves notekūdeņu apdraudējums ūdens ekosistēmām no pilsētas kanalizācijas. Šajos notekūdeņos ir palielinājusies mazgāšanas līdzekļu koncentrācija, ko mikroorganismi ar grūtībām sadala.

Kamēr atmosfērā izmesto vai upēs novadīto piesārņojošo vielu daudzums ir neliels, ekosistēmas pašas spēj ar tām tikt galā. Ar mērenu piesārņojumu ūdens upē kļūst gandrīz tīrs pēc 3-10 km no piesārņojuma avota. Ja piesārņotāju ir pārāk daudz, ekosistēmas ar tiem netiek galā un sākas neatgriezeniskas sekas.

Ūdens kļūst nedzerams un bīstams cilvēkiem. Piesārņots ūdens nav piemērots daudzām nozarēm.

Augsnes virsmas piesārņojums ar cietajiem atkritumiem. Pilsētas rūpniecisko un sadzīves atkritumu izgāztuves aizņem lielas platības. Atkritumos var būt toksiskas vielas, piemēram, dzīvsudrabs vai citi smagie metāli, ķīmiski savienojumi, kas izšķīst lietus un sniega ūdenī un pēc tam nonāk ūdenstilpēs un gruntsūdeņos. Var iekļūt atkritumos un ierīcēs, kas satur radioaktīvas vielas.

Augsnes virsmu var piesārņot pelni, kas nogulsnēti no ogļu termoelektrostaciju dūmiem, cementa rūpnīcām, ugunsizturīgiem ķieģeļiem u.c. Lai novērstu šo piesārņojumu, uz caurulēm ir uzstādīti speciāli putekļu savācēji.

Gruntsūdeņu ķīmiskais piesārņojums. Gruntsūdeņu straumes lielos attālumos transportē rūpniecisko piesārņojumu, un ne vienmēr ir iespējams noteikt to avotu. Piesārņojuma cēlonis var būt toksisko vielu izskalošanās ar lietus un sniega ūdeni no rūpnieciskajiem poligoniem. Gruntsūdeņu piesārņojums rodas arī naftas ieguves laikā ar mūsdienīgām metodēm, kad, lai palielinātu naftas rezervuāru atgriešanos, urbumos tiek atkārtoti ievadīts sālsūdens, kas tās atsūknēšanas laikā kopā ar naftu izcēlies virspusē.

Sālsūdens nonāk ūdens nesējslāņos, ūdens akās kļūst rūgts un nedzerams.

Trokšņa piesārņojums. Trokšņa piesārņojuma avots var būt rūpniecības uzņēmums vai transports. Īpaši smagi pašizgāzēji un tramvaji rada lielu troksni. Troksnis ietekmē cilvēka nervu sistēmu, tāpēc pilsētās un uzņēmumos tiek veikti trokšņa aizsardzības pasākumi.

Dzelzceļa un tramvaju līnijas un ceļi, pa kuriem kursē kravas transports, no pilsētu centrālajām daļām jāpārvieto uz mazapdzīvotām vietām un ap tām jāveido zaļās zonas, kas labi absorbē troksni.

Lidmašīnām nevajadzētu lidot pāri pilsētām.

Troksnis tiek mērīts decibelos. Pulksteņa tikšķēšana - 10 dB, čuksti - 25, noslogotas šosejas troksnis - 80, lidmašīnas pacelšanās troksnis - 130 dB. Trokšņa sāpju slieksnis ir 140 dB. Dzīvojamo māju apbūves teritorijā dienas laikā troksnis nedrīkst pārsniegt 50-66 dB.

Pie piesārņojošām vielām pieder arī: augsnes virsmas piesārņojums ar pārsegumu un pelnu izgāztuvēm, bioloģiskais piesārņojums, termiskais piesārņojums, radiācijas piesārņojums, elektromagnētiskais piesārņojums.

Gaisa piesārņojums. Ja gaisa piesārņojumu virs okeāna ņem par vienību, tad virs ciemiem tas ir 10 reizes lielāks, virs mazpilsētām - 35 reizes un virs lielajām pilsētām - 150 reizes. Piesārņotā gaisa slāņa biezums virs pilsētas ir 1,5 - 2 km.

Visbīstamākie piesārņotāji ir benz-a-pirēns, slāpekļa dioksīds, formaldehīds un putekļi. Krievijas Eiropas daļā un Urālos vidēji gada laikā uz 1 kv. km, nokrita vairāk nekā 450 kg atmosfēru piesārņojošo vielu.

Salīdzinot ar 1980.gadu, sēra dioksīda emisiju apjoms palielinājās 1,5 reizes; Ar autotransportu atmosfērā tika izmesti 19 miljoni tonnu atmosfēras piesārņotāju.

Notekūdeņu novadīšana upēs bija 68,2 kubikmetri. km ar pēcpatēriņu 105,8 kubikmetri. km. Ūdens patēriņš nozarēs ir 46%. Kopš 1989. gada neattīrīto notekūdeņu īpatsvars samazinās un ir 28%.

Tā kā dominē rietumu vēji, Krievija no saviem rietumu kaimiņiem saņem 8-10 reizes vairāk gaisa piesārņotāju, nekā nosūta uz tām.

Skābie lietus negatīvi ietekmējuši pusi Eiropas mežu, un arī Krievijā ir sācies mežu izžūšanas process. Skandināvijā jau 20 000 ezeru ir miruši skābo lietus dēļ, kas nāk no Lielbritānijas un Vācijas. Skābā lietus ietekmē mirst arhitektūras pieminekļi.

Kaitīgās vielas, kas izplūst no 100 m augsta skursteņa, izkliedējas 20 km rādiusā, 250 m augstumā - līdz 75 km. Čempionu caurule tika uzbūvēta vara-niķeļa rūpnīcā Sadberijā (Kanāda), un tās augstums pārsniedz 400 m.

Ozona slāni noārdošie hlorfluorogļūdeņraži (CFC) nonāk atmosfērā no dzesēšanas sistēmas gāzēm (ASV - 48%, bet citās valstīs - 20%), no aerosola kannu izmantošanas (ASV - 2%, un pirms dažiem gadiem). to tirdzniecība tika aizliegta; pārējās valstīs - 35%), ķīmiskajā tīrīšanā (20%) un putu ražošanā izmantotie šķīdinātāji, tai skaitā stiroforms (25-

Galvenais ozona slāni noārdošo freonu avots ir rūpnieciskie ledusskapji – ledusskapji. Parastā mājsaimniecības ledusskapī 350 g freona, bet rūpnieciskajos ledusskapjos - desmitiem kilogramu. Tikai saldētavā

Maskava gadā izmanto 120 tonnas freona. Ievērojama tā daļa iekārtu nepilnības dēļ nonāk atmosfērā.

Saldūdens ekosistēmu piesārņojums. 1989.gadā Ladogas ezerā - dzeramā ūdens rezervuārā sešmiljonajai Sanktpēterburgai - 1989.gadā tika novadītas 1,8 tonnas fenolu, 69,7 tonnas sulfātu, 116,7 tonnas sintētisko virsmaktīvās vielas (virsmaktīvās vielas).

Piesārņo ūdens ekosistēmas un upju transportu. Baikāla ezerā, piemēram, peld 400 dažāda izmēra kuģu, kas gadā ūdenī izgāž aptuveni 8 tonnas naftas produktu.

Lielākajā daļā Krievijas uzņēmumu toksiskie ražošanas atkritumi tiek vai nu izmesti ūdenstilpēs, saindējot tos, vai arī uzkrājas bez apstrādes, bieži vien milzīgos daudzumos. Šos nāvējošo atkritumu uzkrājumus var saukt par "vides raktuvēm", dambjiem pārraujot, tie var nonākt ūdenstilpēs. Šādas "vides raktuves" piemērs ir Čerepovecas ķīmiskā rūpnīca "Ammophos". Tā septiskā tvertne aizņem 200 hektāru platību un satur 15 miljonus tonnu atkritumu. Dambis, kas aptver karteri, katru gadu tiek pacelts līdz

4 m Diemžēl "Čerepovecas raktuves" nav vienīgās.

Jaunattīstības valstīs katru gadu mirst 9 miljoni cilvēku. Līdz 2000. gadam vairāk nekā 1 miljardam cilvēku trūks dzeramā ūdens.

Jūras ekosistēmu piesārņojums. Pasaules okeānā ir izmesti aptuveni 20 miljardi tonnu atkritumu - no sadzīves notekūdeņiem līdz radioaktīvajiem atkritumiem. Katru gadu par katru 1 kv. km ūdens virsmas pievieno vēl 17 tonnas atkritumu.

Okeānā katru gadu tiek ieliets vairāk nekā 10 miljoni tonnu naftas, kas veido plēvi, kas pārklāj 10-15% no tās virsmas; un 5 g naftas produktu ir pietiekami, lai pievilktu plēvi 50 kvadrātmetrus. m ūdens virsmas. Šī plēve ne tikai samazina oglekļa dioksīda iztvaikošanu un uzsūkšanos, bet arī izraisa skābekļa badu un ikru un zivju mazuļu nāvi.

Radiācijas piesārņojums. Tiek pieņemts, ka līdz 2000. gadam pasaule būs uzkrāta

1 miljons kubikmetru m augsta līmeņa radioaktīvo atkritumu.

Dabīgais radioaktīvais fons ietekmē ikvienu cilvēku, pat to, kurš nesaskaras ar atomelektrostacijām vai kodolieročiem. Mēs visi savas dzīves laikā saņemam noteiktu starojuma devu, no kuras 73% nāk no dabas ķermeņu starojuma (piemēram, granīts pieminekļos, māju apšuvumā utt.), 14% no medicīniskām procedūrām (galvenokārt no rentgena apmeklējuma). staru telpa) un 14% - uz kosmiskajiem stariem. Dzīves laikā (70 gadi) cilvēks bez liela riska var iegūt 35 rem starojumu (7 rem no dabīgiem avotiem, 3 rem no kosmosa avotiem un rentgena aparātiem). Černobiļas atomelektrostacijas zonā piesārņotākajos apgabalos var iegūt līdz 1 rem stundā. Radiācijas jauda uz jumta ugunsgrēka dzēšanas laikā atomelektrostacijā sasniedza 30 000 rentgenu stundā, un tāpēc bez aizsardzības pret radiāciju (svina tērpa) nāvējošo starojuma devu varēja iegūt 1 minūtē.

Starojuma stundas deva, kas ir letāla 50% organismu, ir 400 rem cilvēkiem, 1000-2000 rem zivīm un putniem, no 1000 līdz 150 000 rem augiem un 100 000 rem kukaiņiem. Tādējādi spēcīgākais piesārņojums nav šķērslis kukaiņu masveida savairošanai. No augiem vismazāk pret radiāciju ir izturīgi koki, bet visizturīgākās ir zāles.

Piesārņojums ar sadzīves atkritumiem. Uzkrāto atkritumu daudzums nepārtraukti pieaug. Tagad katram pilsētniekam tas ir no 150 līdz 600 kg gadā. Lielākā daļa atkritumu tiek saražoti ASV (520 kg gadā uz vienu iedzīvotāju), Norvēģijā, Spānijā, Zviedrijā, Nīderlandē - 200-300 kg, bet Maskavā - 300-320 kg.

Lai papīrs sadalītos dabiskajā vidē, nepieciešams no 2 līdz 10 gadiem, skārda kārbai - vairāk nekā 90 gadi, cigarešu filtram - 100 gadiem, plastmasas maisiņam - vairāk nekā 200 gadiem, plastmasai - 500 gadiem, stiklam. - vairāk nekā 1000 gadus.

Veidi, kā samazināt ķīmiskā piesārņojuma radīto kaitējumu

Visizplatītākais piesārņojums – ķīmiskais. Ir trīs galvenie veidi, kā samazināt to radīto kaitējumu.

Atšķaidīšana. Pat attīrītie notekūdeņi ir jāatšķaida 10 reizes (un neattīrīti - 100-200 reizes). Uzņēmumos tiek izbūvēti augsti skursteņi, lai izdalītās gāzes un putekļi tiktu vienmērīgi izkliedēti. Atšķaidīšana ir neefektīvs veids, kā samazināt piesārņojuma radīto kaitējumu, un tas ir pieņemams tikai kā pagaidu pasākums.

Tīrīšana. Tas ir galvenais veids, kā mūsdienās Krievijā samazināt kaitīgo vielu emisijas vidē. Taču apstrādes rezultātā rodas daudz koncentrētu šķidro un cieto atkritumu, kas arī ir jāuzglabā.

Veco tehnoloģiju aizstāšana ar jaunām tehnoloģijām ar zemu atkritumu daudzumu. Pateicoties dziļākai apstrādei, kaitīgo izmešu daudzumu iespējams samazināt desmitiem reižu. Atkritumi no vienas nozares kļūst par izejvielu citai nozarei.

Tēlainus nosaukumus šiem trim vides piesārņojuma samazināšanas veidiem deva vācu ekologi: “pagarināt cauruli” (atšķaidīšana ar izkliedi), “pieslēgt cauruli” (tīrīšana) un “sasiet cauruli mezglā” (zemu atkritumu tehnoloģijas). . Vācieši atjaunoja Reinas ekosistēmu, kas ilgus gadus bija kanalizācija, kur tika izgāzti rūpniecības milžu atkritumi. Tas tika darīts tikai 80. gados, kad beidzot "caurule tika sasieta mezglā".

Vides piesārņojuma līmenis Krievijā joprojām ir ļoti augsts, un gandrīz 100 valsts pilsētās ir izveidojusies iedzīvotāju veselībai bīstama videi nelabvēlīga situācija.

Zināms vides situācijas uzlabojums Krievijā ir panākts, uzlabojot attīrīšanas iekārtu darbību un samazinoties ražošanas apjomam.

Tālāku toksisko vielu emisiju samazināšanu vidē var panākt, ja tiek ieviestas mazāk bīstamas zemu atkritumu tehnoloģijas. Taču, lai “cauruli sasietu mezglā”, ir nepieciešama iekārtu modernizācija uzņēmumos, kas prasa ļoti lielas investīcijas un tāpēc tiks veikta pakāpeniski.

Pilsētas un rūpniecības objekti (naftas atradnes, karjeri ogļu un rūdas attīstībai, ķīmiskās un metalurģijas rūpnīcas) darbojas ar enerģiju, kas nāk no citām industriālajām ekosistēmām (enerģētikas komplekss), un to produkti nav augu un dzīvnieku biomasa, bet tērauds, čuguns un alumīnijs, dažādas mašīnas un ierīces, būvmateriāli, plastmasa un daudz kas cits, kas dabā nav sastopams.

Pilsētu ekoloģijas problēmas, pirmkārt, ir dažādu piesārņotāju emisiju samazināšana vidē un ūdens, atmosfēras un augsnes aizsardzība no pilsētām. Tie tiek risināti, veidojot jaunas zemu atkritumu tehnoloģijas un ražošanas procesus un efektīvas attīrīšanas iekārtas.

Augiem ir svarīga loma pilsētu vides faktoru ietekmes uz cilvēkiem mazināšanā. Zaļās zonas uzlabo mikroklimatu, aiztur putekļus un gāzes, kā arī labvēlīgi ietekmē iedzīvotāju garīgo stāvokli.

Literatūra:

Mirkins B.M., Naumova L.G. Krievijas ekoloģija. Mācību grāmata no federālā komplekta vispārizglītojošās skolas 9.-11.klasei. Ed. 2., pārskatīts.

Un papildus. - M.: AO MDS, 1996. - 272 ar ill.