Nu este un factor de mediu. Fundamentele ecologiei

Cu siguranță fiecare dintre noi a observat cum plantele din aceeași specie se dezvoltă bine în pădure, dar se simt prost în spații deschise. Sau, de exemplu, unele specii de mamifere au populații mari, în timp ce altele sunt mai limitate în aparent aceleași condiții. Toate ființele vii de pe Pământ, într-un fel sau altul, se supun propriilor legi și reguli. Ecologia se ocupă de studiul lor. Una dintre afirmațiile fundamentale este legea minimului a lui Liebig

Limitarea ce este?

Chimistul german și fondatorul chimiei agricole, profesorul Justus von Liebig, a făcut multe descoperiri. Una dintre cele mai faimoase și recunoscute este descoperirea factorului limitator fundamental. A fost formulată în 1840 și ulterior completată și generalizată de Shelford. Legea spune că pentru orice organism viu, cel mai semnificativ factor este cel care se abate într-o măsură mai mare de la valoarea sa optimă. Cu alte cuvinte, existența unui animal sau a unei plante depinde de gradul de exprimare (minim sau maxim) a unei anumite stări. Indivizii se confruntă cu o varietate de factori limitanți de-a lungul vieții.

„Butoiul lui Liebig”

Factorul care limitează activitatea vitală a organismelor poate fi diferit. Legea formulată este încă utilizată activ în agricultură. J. Liebig a descoperit că productivitatea plantelor depinde în primul rând de substanța minerală (nutrientă), care este cel mai slab exprimată în sol. De exemplu, dacă azotul din sol este doar 10% din norma necesară, iar fosforul - 20%, atunci factorul care limitează dezvoltarea normală este lipsa primului element. Prin urmare, îngrășămintele care conțin azot trebuie aplicate inițial pe sol. Sensul legii a fost expus cât mai clar și clar posibil în așa-numitul „butoi Liebig” (foto sus). Esența sa este că atunci când vasul este umplut, apa începe să se reverse peste marginea unde se află cea mai scurtă scândură, iar lungimea restului nu mai contează prea mult.

Apă

Acest factor este cel mai sever și semnificativ în comparație cu ceilalți. Apa este baza vieții, deoarece joacă un rol important în viața unei celule individuale și a întregului organism în ansamblu. Menținerea cantității sale la nivelul corespunzător este una dintre principalele funcții fiziologice ale oricărei plante sau animal. Apa ca factor care limitează activitatea vieții se datorează distribuției neuniforme a umidității pe suprafața Pământului pe tot parcursul anului. În procesul de evoluție, multe organisme s-au adaptat utilizării economice a umidității, trecând printr-o perioadă secetoasă în stare de hibernare sau repaus. Acest factor este cel mai pronunțat în deșerturi și semi-deșerturi, unde există o floră și o faună foarte rară și deosebită.

Ușoară

Lumina care vine sub formă de radiație solară asigură toate procesele de viață de pe planetă. Pentru organisme, lungimea de undă, durata expunerii și intensitatea radiației sunt importante. În funcție de acești indicatori, organismul se adaptează la condițiile de mediu. Ca factor de limitare a existenței, este mai ales pronunțată la adâncimi mari. De exemplu, plante la o adâncime de 200 m nu se mai găsesc. Împreună cu iluminarea, aici „funcționează” cel puțin doi factori limitatori: presiunea și concentrația de oxigen. Acest lucru poate fi contrastat cu pădurile tropicale din America de Sud, ca fiind cel mai favorabil teritoriu pentru viață.

Temperatura ambientala

Nu este un secret pentru nimeni că toate procesele fiziologice care apar în organism depind de temperatura externă și internă. În plus, majoritatea speciilor sunt adaptate la un interval destul de îngust (15-30 °C). Dependența este deosebit de pronunțată la organismele care nu sunt capabile să mențină independent o temperatură constantă a corpului, de exemplu, reptile (reptile). În procesul de evoluție s-au format multe adaptări pentru a depăși acest factor limitat. Deci, pe vreme caldă, pentru a evita supraîncălzirea la plante, crește prin stomată, la animale - prin piele și sistemul respirator, precum și trăsături comportamentale (ascunde la umbră, vizuini etc.).

Poluanți

Valoarea nu poate fi subestimată. Ultimele câteva secole pentru om au fost marcate de progresul tehnic rapid, de dezvoltarea rapidă a industriei. Acest lucru a condus la faptul că emisiile nocive în corpurile de apă, sol și atmosferă au crescut de mai multe ori. Este posibil să înțelegem ce factor limitează cutare sau cutare specie numai după cercetări. Această stare de fapt explică faptul că diversitatea speciilor din regiuni sau zone individuale s-a schimbat dincolo de recunoaștere. Organismele se schimbă și se adaptează, unul îl înlocuiește pe celălalt.

Toți aceștia sunt principalii factori care limitează viața. Pe lângă ele, există multe altele, care sunt pur și simplu imposibil de enumerat. Fiecare specie și chiar individ este individual, prin urmare, factorii limitatori vor fi foarte diverși. De exemplu, pentru păstrăv, procentul de oxigen dizolvat în apă este important, pentru plante - compoziția cantitativă și calitativă a insectelor polenizatoare etc.

Toate organismele vii au anumite limite de rezistență pentru unul sau altul factor limitator. Unele sunt suficient de largi, altele sunt înguste. În funcție de acest indicator, se disting eurybionts și stenobionts. Primii sunt capabili să tolereze o amplitudine mare a fluctuațiilor diferiților factori limitatori. De exemplu, trăind peste tot de la stepe la pădure-tundra, lupi etc. Stenobionts, dimpotrivă, sunt capabili să reziste la fluctuații foarte înguste și includ aproape toate plantele pădurii tropicale.

Definiție

Ecologie- este știința relației organismelor între ele și cu natura neînsuflețită din jur.

Termenul „ecologie” a fost introdus în uz științific în 1866 de către zoologul și evoluționistul german, un adept al lui Charles Darwin E. Haeckel.

Sarcini de ecologie:

Studiul distribuției spațiale și al capacităților de adaptare ale organismelor vii, rolul lor în ciclul substanțelor (ecologia indivizilor sau autecologie).

Studiul dinamicii și structurii populației (ecologia populației).

Studiul compoziției și structurii spațiale a comunităților, circulația materiei și energiei în biosisteme (ecologia comunităților sau ecologia ecosistemelor).

Studiul interacțiunii cu mediul a grupurilor taxonomice individuale de organisme (ecologia plantelor, ecologia animalelor, ecologia microorganismelor etc.).

Studiul diverselor ecosisteme: apă (hidrobiologie), pădure (silvicultura).

Reconstrucția și studiul evoluției comunităților antice (paleoecologie).

Ecologia este strâns legată de alte științe: fiziologie, genetică, fizică, geografie și biogeografie, geologie și teoria evoluției.

În calculele de mediu se utilizează metode de modelare matematică și informatică, metoda analizei statistice a datelor.

factori de mediu

Factori de mediu- componente ale mediului care afectează un organism viu.

Existența unei anumite specii depinde de o combinație de mulți factori diferiți. Mai mult, pentru fiecare specie, semnificația factorilor individuali, precum și combinațiile acestora, sunt foarte specifice.

Tipuri de factori de mediu:

Factori abiotici- factori de natura inanimata, care actioneaza direct sau indirect asupra organismului.
Exemple: relief, temperatură și umiditate, lumină, curent și vânt.

Factori biotici- factori ai naturii care afectează organismul.
Exemple: microorganisme, animale și plante.

Factori antropogeni- factori asociati activitatii umane.
Exemple: constructii de drumuri, arat terenuri, industrie si transport.

Factori abiotici

climatice: suma anuală a temperaturilor, temperatura medie anuală, umiditatea, presiunea aerului;

Extinde

Extinde

GRUPURI ECOLOGICE DE PLANTE

În legătură cu schimbul de apă

hidrofite - plante care trăiesc constant în apă;

hidrofite - plante parțial scufundate în apă;

helophytes - plante de mlaștină;

higrofite - plante terestre care trăiesc în locuri excesiv de umede;

mezofite - plante care preferă umiditatea moderată;

xerofite - plante adaptate la o lipsă constantă de umiditate (inclusiv suculent- plante care acumulează apă în țesuturile corpului lor (de exemplu, Crassula și cactusi);

sclerofitele sunt plante rezistente la secetă, cu frunze și tulpini dure, piele.

edafic (sol): compoziția mecanică a solului, permeabilitatea solului la aer, aciditatea solului, compoziția chimică a solului;

GRUPURI ECOLOGICE DE PLANTE

În raport cu fertilitatea solului Se disting următoarele grupe ecologice de plante:

oligotrofe - plante din soluri sărace, infertile (pinul moș);

mezotrofe - plante cu nevoie moderată de nutrienți (majoritatea plantelor forestiere de latitudini temperate);

eutrofice - plante care necesită o cantitate mare de nutrienți în sol (stejar, alun, gută).

GRUPURI ECOLOGICE DE PLANTE

Toate plantele în raport cu lumea pot fi împărțite în trei grupe: heliofite, sciofite, heliofite facultative.

Heliofitele sunt plante iubitoare de lumină (ierburi de stepă și de luncă, plante de tundră, plante de primăvară timpurie, majoritatea plantelor cultivate în sol deschis, multe buruieni).

Sciofitele sunt plante iubitoare de umbră (ierburi de pădure).

Heliofitele facultative sunt plante tolerante la umbră, capabile să se dezvolte atât cu lumină foarte mare, cât și cu o cantitate mică (molid comun, artar de Norvegia, carpen comun, alun, păducel, căpșun, mușcata de câmp, multe plante de interior).

Combinația diferiților factori abiotici determină distribuția speciilor de organisme în diferite regiuni ale globului. O anumită specie biologică nu se găsește peste tot, ci în zonele în care există condiții necesare existenței ei.

fitogenă - influența plantelor;

micogen - influența ciupercilor;

zoogenic - influența animalelor;

microbiogenă - influența microorganismelor.

FACTORI ANTROPOGENICI

Deși o persoană influențează natura vie printr-o schimbare a factorilor abiotici și a relațiilor biotice ale speciilor, activitățile oamenilor de pe planetă se disting ca o forță specială.

fizice: utilizarea energiei nucleare, călătoriile în trenuri și avioane, impactul zgomotului și vibrațiilor;

chimice: utilizarea îngrășămintelor minerale și a pesticidelor, poluarea cochiliilor Pământului cu deșeuri industriale și de transport;

biologice: alimente; organisme pentru care o persoană poate fi un habitat sau o sursă de hrană;

social - legat de relațiile oamenilor și de viața în societate: interacțiunea cu animale domestice, specii sinantropice (muște, șobolani etc.), folosirea animalelor de circ și de fermă.

Principalele metode de influență antropică sunt: ​​importul de plante și animale, reducerea habitatelor și distrugerea speciilor, impactul direct asupra vegetației, arătura pământului, tăierea și arderea pădurilor, pășunatul animalelor domestice, cosirea, drenajul, irigații și udare, poluarea aerului, crearea de gropi de gunoi și deșerturi, crearea de fitocenoze culturale. La aceasta ar trebui adăugate diverse forme de activități agricole și zootehnice, măsuri de protecție a plantelor, protecția speciilor rare și exotice, vânătoarea de animale, aclimatizarea acestora etc.

Influența factorului antropic a crescut constant de la apariția omului pe Pământ.

OPTIMUL ECOLOGIC AL VEDERII

Este posibil să se stabilească natura generală a impactului factorilor de mediu asupra unui organism viu. Orice organism are un set specific de adaptări la factorii de mediu și există cu succes doar în anumite limite ale variabilității lor.

Optim ecologic- valoarea unuia sau mai multor factori de mediu care sunt cei mai favorabili pentru existența unei anumite specii sau comunități.

Extinde

Zona optima- acesta este intervalul factorului care este cel mai favorabil vieții acestei specii.

Abaterile de la optim determină zoneopresiune (zonepesimism). Cu cât abaterea de la optim este mai puternică, cu atât efectul inhibitor al acestui factor asupra organismelor este mai pronunțat.

Puncte critice- valorile minime și maxime tolerate ale factorului, în spatele cărora organismul moare.

Zona de toleranță- intervalul de valori ale factorului de mediu, în care existența organismului este posibilă.

Fiecare organism are propriile maxime, optime și minime ale factorilor de mediu. De exemplu, o muscă de casă poate rezista la fluctuațiile de temperatură de la 7 la 50 ° C, iar viermele uman trăiește numai la temperatura corpului uman.

NISA ECOLOGICA

nișă ecologică- un set de factori de mediu (abiotici și biotici) care sunt necesari pentru existența unei anumite specii.

Nișa ecologică caracterizează modul de viață al organismului, condițiile habitatului său și nutriția. Spre deosebire de o nișă, conceptul de habitat se referă la teritoriul în care trăiește un organism, adică „adresa” acestuia. De exemplu, locuitorii erbivori din stepă - o vacă și un cangur - ocupă aceeași nișă ecologică, dar au habitate diferite. Dimpotrivă, locuitorii pădurii - veverița și elanul, înrudiți tot cu ierbivorele - ocupă nișe ecologice diferite.

Nișa ecologică determină întotdeauna distribuția organismului și rolul acestuia în comunitate.

În aceeași comunitate, două specii nu pot ocupa aceeași nișă ecologică.

FACTOR DE LIMITARE

Factorul limitator (limitator).- orice factor care limiteaza dezvoltarea sau existenta unui organism, specie sau comunitate.

De exemplu, dacă un anumit micronutrient lipsește în sol, acest lucru determină o scădere a productivității plantelor. Din cauza lipsei de hrană, insectele care se hrănesc cu aceste plante mor. Acesta din urmă se reflectă în supraviețuirea prădătorilor entomofagi: alte insecte, păsări și amfibieni.

Factorii limitatori determină aria de distribuție a fiecărei specii. De exemplu, răspândirea multor specii de animale la nord este constrânsă de lipsa de căldură și lumină, la sud de lipsa de umiditate.

Legea lui Shelford a toleranței

Factorul limitator care limitează dezvoltarea unui organism poate fi atât un minim cât și un maxim al impactului asupra mediului.

Legea toleranței poate fi formulată mai simplu: este rău atât să subalimentați, cât și să supraalimentați o plantă sau un animal.

Din această lege rezultă o consecință: orice exces de materie sau energie este o componentă poluantă. De exemplu, în zonele aride, excesul de apă este dăunător, iar apa poate fi văzută ca un poluant.

Deci, pentru fiecare specie există limite ale valorilor factorilor vitali ai mediului abiotic, care limitează zona de toleranță (stabilitate) a acesteia. Un organism viu poate exista într-un anumit interval de valori ale factorilor. Cu cât acest interval este mai larg, cu atât rezistența organismului este mai mare. Legea toleranței este una dintre cele fundamentale în ecologia modernă.

REGULARITĂȚI ALE ACȚIONĂRII FACTORILOR DE MEDIU

LEGEA OPTIMULUI

Legea optimului

Orice factor de mediu are anumite limite de impact pozitiv asupra organismelor vii.

Factorii afectează pozitiv organismele numai în anumite limite. Acțiunea lor insuficientă sau excesivă afectează negativ organismele.

Legea optimului este universală. Ea definește limitele condițiilor în care este posibilă existența speciilor, precum și măsura variabilității acestor condiții.

Stenobionti- specii înalt specializate care nu pot trăi decât în ​​condiții relativ constante. De exemplu, peștii de adâncime, echinodermele, crustaceele nu tolerează fluctuațiile de temperatură chiar și în intervalul 2-3 °C. Plantele din habitatele umede (gălbenele de mlaștină, impatiens etc.) se ofilesc instantaneu dacă aerul din jurul lor nu este saturat cu vapori de apă.

euribionti- specii cu o gamă largă de rezistență (specii plastice ecologic). De exemplu, specii cosmopolite.

Dacă este necesar să subliniem atitudinea față de orice factor, utilizați combinațiile „steno-” și „evry-” în raport cu numele său, de exemplu, o specie stenotermă - care nu tolerează fluctuațiile de temperatură, eurihalină - capabilă să trăiască cu largi fluctuații ale salinității apei etc.

LEGEA MINIMULUI LUI LIEBIG

Legea lui Liebig a minimului sau legea factorului limitator

Cel mai semnificativ factor pentru organism este factorul care se abate cel mai mult de la valoarea sa optimă.

Supraviețuirea organismului depinde de acest factor ecologic minim (sau maxim) prezentat în acest moment particular. În alte perioade de timp, alți factori pot fi limitativi. Pe parcursul vieții, indivizii speciilor se confruntă cu o varietate de restricții asupra activității lor vitale. Deci, factorul care limitează distribuția căprioarelor este adâncimea stratului de zăpadă; fluturii de iarnă - temperatura de iarnă; iar pentru lipan - concentrația de oxigen dizolvat în apă.

Această lege este luată în considerare în practica agriculturii. Chimistul german Justus von Liebig a descoperit că productivitatea plantelor cultivate depinde în primul rând de nutrientul (elementul mineral) care este prezent în sol. cel mai slab. De exemplu, dacă fosforul din sol este doar 20% din rata necesară, iar calciul este 50% din rată, atunci factorul limitator va fi lipsa de fosfor; În primul rând, este necesar să se introducă în sol îngrășăminte care conțin fosfor.

O reprezentare figurativă a acestei legi poartă numele omului de știință - așa-numitul „butoiul lui Liebig” (vezi fig.). Esența modelului este că la umplerea butoiului, apa începe să se reverse prin cea mai mică scândură din butoi, iar lungimea plăcilor rămase nu mai contează.

INTERACȚIUNEA FACTORILOR DE MEDIU

O modificare a intensității unui factor de mediu poate îngusta limita de rezistență a unui organism la un alt factor sau, dimpotrivă, o poate crește.

În mediul natural, efectul factorilor asupra organismului poate fi rezumat, sporit sau compensat reciproc.

însumarea factorilor. Exemplu: radioactivitatea ridicată a mediului și conținutul simultan de azot nitrat în apa potabilă și alimente cresc de mai multe ori amenințarea pentru sănătatea umană decât fiecare dintre acești factori separat.

Întărirea reciprocă (fenomenul de sinergie). Consecința acestui lucru este o scădere a viabilității organismului. Umiditatea ridicată reduce semnificativ rezistența organismului la temperaturi ridicate. O scădere a conținutului de azot din sol duce la scăderea rezistenței cerealelor la secetă.

Compensare. Exemplu: rațele lăsate la iarnă în latitudinile temperate compensează lipsa căldurii cu hrană abundentă; sărăcia solului din pădurea ecuatorială umedă este compensată de circulația rapidă și eficientă a substanțelor; în locurile în care există mult stronțiu, moluștele pot înlocui calciul din cochilie cu stronțiu. Temperatura optimă crește toleranța la lipsa de umiditate și alimente.

În același timp, niciunul dintre factorii necesari organismului nu poate fi înlocuit complet de altul. De exemplu, lipsa de umiditate încetinește procesul de fotosinteză chiar și cu iluminare optimă și concentrație $CO_2$ în atmosferă; lipsa căldurii nu poate fi înlocuită cu o abundență de lumină, iar elementele minerale necesare nutriției plantelor nu pot fi înlocuite cu apă. Prin urmare, dacă valoarea a cel puțin unuia dintre factorii necesari depășește intervalul de toleranță, atunci existența organismului devine imposibilă (vezi legea lui Liebig).

Intensitatea impactului factorilor de mediu depinde direct de durata acestui impact. Expunerea prelungită la temperaturi ridicate sau scăzute este dăunătoare multor plante, în timp ce plantele tolerează în mod normal scăderile pe termen scurt.

Astfel, factorii de mediu acţionează asupra organismelor în comun şi simultan. Prezența și prosperitatea organismelor într-un anumit habitat depind de o întreagă gamă de condiții.

Factorii de mediu și conceptul de nișă ecologică

Conceptul de factor de mediu

1.1.1. Conceptul de factori de mediu și clasificarea acestora

Din punct de vedere al mediului miercuri - Sunt corpuri și fenomene naturale cu care organismul se află în relații directe sau indirecte. Mediul care inconjoara corpul este caracterizat de o mare diversitate, format din multe elemente, fenomene, conditii dinamice in timp si spatiu, care sunt considerate ca factori .

Factorul de mediu - este ceva condiție de mediu înconjurător, capabile să exercite un efect direct sau indirect asupra organismelor vii, cel puțin în timpul uneia dintre fazele dezvoltării lor individuale. La rândul său, organismul reacționează la factorul de mediu cu reacții adaptative specifice.

În acest fel, factori de mediu- toate acestea sunt elemente ale mediului natural care afectează existența și dezvoltarea organismelor și la care viețuitoare reacționează cu reacții de adaptare (moartea are loc în afara capacității de adaptare).

Trebuie remarcat faptul că, în natură, factorii de mediu acționează într-un mod complex. Este deosebit de important să țineți cont de acest lucru atunci când evaluați impactul contaminanților chimici. În acest caz, efectul „total”, atunci când efectul negativ al unei substanțe se suprapune efectului negativ al altora și la aceasta se adaugă influența unei situații stresante, a zgomotului și a diferitelor câmpuri fizice, modifică semnificativ valorile MPC. dat în cărți de referință. Acest efect se numește sinergie.

Cel mai important concept este factor de limitare, adică al cărui nivel (doză) se apropie de limita de rezistență a organismului, a cărui concentrație este mai mică sau mai mare decât cea optimă. Acest concept este definit de legile minime ale lui Liebig (1840) și legile de toleranță ale lui Shelford (1913). Factorii limitativi cei mai frecventi sunt temperatura, lumina, nutrientii, curentii si presiunea din mediu, incendiile etc.

Cele mai comune sunt organismele cu o gamă largă de toleranță pentru toți factorii de mediu. Cea mai mare toleranță este caracteristică bacteriilor și algelor albastre-verzi, care supraviețuiesc într-o gamă largă de temperaturi, radiații, salinitate, pH etc.

Studiile ecologice legate de determinarea influenței factorilor de mediu asupra existenței și dezvoltării anumitor tipuri de organisme, relația organismului cu mediul, fac obiectul științei. autecologie . Secțiunea de ecologie care studiază asocierile populațiilor diferitelor specii de plante, animale, microbi (biocenoze), modalitățile de formare și interacțiune a acestora cu mediul se numește sinecologie . În limitele sinecologiei, fitocenologiei sau geobotanicii (obiectul de studiu îl constituie grupurile de plante), se distinge biocenologia (grupurile de animale).

Astfel, conceptul de factor ecologic este unul dintre cele mai generale și extrem de largi concepte ale ecologiei. În conformitate cu aceasta, sarcina de a clasifica factorii de mediu s-a dovedit a fi foarte dificilă, așa că încă nu există o versiune general acceptată. În același timp, s-a ajuns la un acord asupra oportunității utilizării anumitor caracteristici în clasificarea factorilor de mediu.

În mod tradițional, au fost distinse trei grupuri de factori de mediu:

1) abiotic (condiții anorganice - chimice și fizice, cum ar fi compoziția aerului, apei, solului, temperatură, lumină, umiditate, radiații, presiune etc.);

2) biotic (forme de interacțiune între organisme);

3) antropogenă (forme ale activității umane).

Astăzi, se disting zece grupuri de factori de mediu (numărul total este de aproximativ șaizeci), uniți într-o clasificare specială:

1. după timp - factori de timp (evoluționari, istorici, actori), periodicitate (periodici și neperiodici), primari și secundari;

2. după origine (cosmică, abiotică, biotică, naturală, tehnogenă, antropică);

3. după mediul de apariție (atmosferic, acvatic, geomorfologic, ecosistem);

4. după natură (informațional, fizic, chimic, energetic, biogen, complex, climatic);

5. prin obiectul de influență (individual, de grup, specific, social);

6. după gradul de influență (letal, extrem, limitativ, perturbator, mutagen, teratogen);

7. după condiţiile de acţiune (dependente sau independente de densitate);

8. după spectrul de influenţă (acţiune selectivă sau generală).

În primul rând, factorii de mediu sunt împărțiți în extern (exogene sau entopic) Și intern (endogene) în raport cu acest ecosistem.

LA extern includ factori ale căror acțiuni, într-o măsură sau alta, determină schimbările care au loc în ecosistem, dar ei înșiși practic nu experimentează impactul invers al acestuia. Acestea sunt radiația solară, intensitatea precipitațiilor, presiunea atmosferică, viteza vântului, viteza curentului etc.

Spre deosebire de ei factori interni se corelează cu proprietățile ecosistemului însuși (sau ale componentelor sale individuale) și formează efectiv compoziția acestuia. Acestea sunt numarul si biomasa populatiilor, rezervele de diverse substante, caracteristicile stratului de suprafata de aer, apa sau masa de sol etc.

Al doilea principiu comun de clasificare este împărțirea factorilor în biotic Și abiotic . Primele includ o varietate de variabile care caracterizează proprietățile materiei vii, iar cele din urmă - componente nevii ale ecosistemului și ale mediului său. Împărțirea factorilor în endogeni - exogeni și biotici - abiotici nu coincid. În special, există atât factori biotici exogeni, de exemplu, intensitatea introducerii din exterior a semințelor unei anumite specii în ecosistem, cât și factori abiotici endogeni, cum ar fi concentrația de O 2 sau CO 2 în stratul de suprafață al aer sau apă.

Utilizarea pe scară largă în literatura de mediu este clasificarea factorilor în funcție de natura generală a originii lor sau obiect de influență. De exemplu, printre factorii exogeni se numără factorii meteorologici (climatici), geologici, hidrologici, migratori (biogeografici), antropici, iar dintre endogeni - micrometeorologici (bioclimatici), solului (edafici), apei și biotici.

Un indicator important de clasificare este natura dinamicii factori de mediu, în special prezența sau absența periodicității acesteia (zilnic, lunar, sezonier, pe termen lung). Acest lucru se datorează faptului că reacțiile adaptative ale organismelor la anumiți factori de mediu sunt determinate de gradul de constanță a impactului acestor factori, adică de periodicitatea lor.

Biologul A.S. Monchadsky (1958) a evidențiat factorii periodici primari, factorii periodici secundari și factorii neperiodici.

LA factori periodici primari includ în principal fenomene asociate cu rotația Pământului: schimbarea anotimpurilor, schimbarea zilnică a iluminării, fenomenele mareelor ​​etc. Acești factori, care se caracterizează prin periodicitatea corectă, au acționat chiar înainte de apariția vieții pe Pământ, iar organismele vii emergente au trebuit să se adapteze imediat la ei.

Factori periodici secundari - o consecință a celor periodice primare: de exemplu, umiditatea, temperatura, precipitațiile, dinamica hranei vegetale, conținutul de gaze dizolvate în apă etc.

LA neperiodică includ factori care nu au periodicitatea corectă, ciclicitatea. Aceștia sunt factorii solului și solului, tot felul de fenomene naturale. Impacturile antropice asupra mediului sunt adesea denumite factori non-periodici care pot apărea brusc și neregulat. Deoarece dinamica factorilor periodici naturali este una dintre forțele motrice ale selecției și evoluției naturale, organismele vii, de regulă, nu au timp să dezvolte reacții adaptative, de exemplu, la o schimbare bruscă a conținutului anumitor impurități din mediu inconjurator.

Un rol deosebit în rândul factorilor de mediu îi revine sumativ (aditivi) factori care caracterizează abundența, biomasa sau densitatea populațiilor de organisme, precum și rezervele sau concentrațiile diferitelor forme de materie și energie, ale căror modificări temporale sunt supuse legilor de conservare. Astfel de factori se numesc resurse . De exemplu, se vorbește despre resursele de căldură, umiditate, alimente organice și minerale etc. În schimb, factori precum intensitatea și compoziția spectrală a radiațiilor, nivelul de zgomot, potențialul redox, viteza vântului sau a curentului, dimensiunea și forma alimentelor etc., care afectează foarte mult organismele, nu sunt clasificați drept resurse, deoarece .to. legile de conservare nu li se aplică.

Numărul posibililor factori de mediu pare să fie potențial nelimitat. Cu toate acestea, în ceea ce privește gradul de impact asupra organismelor, acestea sunt departe de a fi echivalente, drept urmare, în ecosistemele de diferite tipuri, unii factori se remarcă ca fiind cei mai semnificativi, sau imperativ . În ecosistemele terestre, printre factorii exogeni, aceștia includ de obicei intensitatea radiației solare, temperatura și umiditatea, intensitatea precipitațiilor, viteza vântului, rata de introducere a sporilor, semințelor și a altor embrioni sau afluxul de adulți din alte ecosisteme, precum și tot felul de forme de impact antropic. Factorii imperativi endogeni din ecosistemele terestre sunt următorii:

1) micrometeorologic - iluminarea, temperatura și umiditatea stratului de suprafață al aerului, conținutul de CO 2 și O 2 din acesta;

2) sol - temperatura, umiditatea, aerarea solului, proprietățile fizice și mecanice, compoziția chimică, conținutul de humus, disponibilitatea elementelor de nutriție minerale, potențialul redox;

3) biotic - densitatea populațiilor de diferite specii, compoziția lor de vârstă și sex, caracteristici morfologice, fiziologice și comportamentale.

1.1.2. Spațiul factorilor de mediu și funcția de răspuns a organismelor la un set de factori de mediu

Intensitatea impactului fiecărui factor de mediu poate fi caracterizată numeric, adică descrisă printr-o variabilă matematică care capătă o valoare la o anumită scară.

Factorii de mediu pot fi ordonați după puterea lor în raport cu impactul asupra organismului, populației, ecosistemului, adică clasat . Dacă valoarea primului factor de influenţă este măsurată de variabilă X 1, a doua - variabilă X 2 , … , n-a - variabila x n etc., atunci întregul complex de factori de mediu poate fi reprezentat printr-o succesiune ( X 1 , X 2 , … , x n, …). Pentru a caracteriza ansamblul diferitelor complexe de factori de mediu care se obțin la valori diferite ale fiecăruia dintre ei, se recomandă introducerea conceptului de spațiu al factorilor de mediu sau, cu alte cuvinte, a spatiu ecologic.

Spațiul factorilor de mediu Să numim spațiul euclidian, ale cărui coordonate sunt comparate cu factorii de mediu clasați:

Pentru a cuantifica impactul factorilor de mediu asupra activității vitale a indivizilor, cum ar fi rata de creștere, dezvoltare, fertilitate, speranță de viață, mortalitate, nutriție, metabolism, activitatea motrică etc. (să fie numerotate cu un indice). k= 1, …, m), conceptul de f la n la cȘi eu X despre T la lȘi ka . Valori acceptate de un indicator cu un număr k la o anumită scară, atunci când factorii de mediu variați, de regulă, sunt limitați de jos și de sus. Notează prin segment pe scara de valori a unuia dintre indicatori ( k th) viața ecosistemului.

functie de raspuns k-al-lea indicator privind totalitatea factorilor de mediu ( X 1 , X 2 , … , x n, …) se numește funcție φk, reprezentând spațiu ecologic E pe scară euk:

,

care la fiecare punct ( X 1 , X 2 , … , x n, …) spații E se potrivește cu un număr φk(X 1 , X 2 , … , x n, …) pe scară euk .

Deși numărul factorilor de mediu este potențial nelimitat și, prin urmare, dimensiunile spațiului ecologic sunt infinite. Eși numărul de argumente ale funcției de răspuns φk(X 1 , X 2 , … , x n, …), de fapt, este posibil să izolați un număr finit de factori, de exemplu n, care poate fi folosit pentru a explica partea specificată a variației totale a funcției de răspuns. De exemplu, primii 3 factori pot explica 80% din variația totală a indicatorului φ , primii 5 factori - 95%, primii 10 - 99% etc. Restul, necuprinși în numărul acestor factori, nu au un impact decisiv asupra indicatorului studiat. Influența lor poate fi văzută ca niște „ ecologice„zgomot suprapus actiunii factorilor imperativi.

Acest lucru permite din spațiu dimensional infinit E du-te la el n-subspațiul dimensional Enși luați în considerare îngustarea funcției de răspuns φk la acest subspațiu:

si unde εn+1 - aleatoriu " zgomotul ambiental".

Orice organism viu nu are nevoie de temperatură, umiditate, substanțe minerale și organice sau de alți factori în general, ci de regimul lor specific, adică există niște limite superioare și inferioare ale amplitudinii fluctuațiilor admisibile ale acestor factori. Cu cât limitele oricărui factor sunt mai largi, cu atât stabilitatea este mai mare, adică toleranţă a acestui organism.

În cazuri tipice, funcția de răspuns are forma unei curbe convexe, crescând monoton de la valoarea minimă a factorului Xj s (limita inferioară a toleranței) la un maxim la valoarea optimă a factorului Xj 0 și monoton descrescătoare până la valoarea maximă a factorului Xj e (limita superioară a toleranței).

Interval Xj = [x j s, x j e] se numește interval de toleranță asupra acestui factor și a subiectului Xj 0 , la care funcția de răspuns atinge un extremum, se numește punct optim asupra acestui factor.

Aceiași factori de mediu afectează organismele din diferite specii care trăiesc împreună în moduri diferite. Pentru unii pot fi favorabile, pentru alții nu. Un element important este reacția organismelor la puterea impactului unui factor de mediu, al cărui efect negativ poate apărea în cazul unui exces sau al lipsei unei doze. Prin urmare, există conceptul de doză favorabilă sau zona optima factor și zone pessimum (gama de valori ale dozei factorului în care organismele se simt oprimate).

Intervalele zonelor optime și pessimum sunt criteriul de determinare valenţă ecologică - capacitatea unui organism viu de a se adapta la schimbările condiţiilor de mediu. Cantitativ, este exprimat prin intervalul de mediu în care specia există în mod normal. Valența ecologică a diferitelor specii poate fi foarte diferită (renii pot rezista la fluctuațiile temperaturii aerului de la -55 la +25÷30°C, iar coralii tropicali mor chiar și atunci când temperatura se schimbă cu 5-6°C). În funcție de valența ecologică, organismele sunt împărțite în stenobionte - cu adaptabilitate scăzută la schimbările de mediu (orhidee, păstrăv, cocoș de alun din Orientul Îndepărtat, pește de adâncime) și euribionti - cu o adaptabilitate mai mare la schimbarile mediului (gandacul cartofului Colorado, soareci, sobolani, lupi, gandaci, stuf, iarba de grau). În limitele euribiontelor și stenobiontelor, în funcție de un factor specific, organismele sunt împărțite în euriterme și stenoterme (prin reacție la temperatură), eurihaline și stenohaline (prin reacție la salinitatea mediului acvatic), eurythoty și stenofoty (prin reacție la lumină). ).

Pentru a exprima gradul relativ de toleranță, există o serie de termeni în ecologie care folosesc prefixe steno -, ceea ce înseamnă îngust, și fiecare - - lat. Se numesc speciile care au un interval de toleranță îngust (1). stenoeks și specii cu un interval larg de toleranță (2) euriekami asupra acestui factor. Factorii imperativi au propriii termeni:

după temperatură: stenotermic - euritermic;

prin apă: stenohidric - eurihidric;

prin salinitate: stenohalină - eurihalină;

prin alimentaţie: stenofag - eurifagic;

după alegerea habitatului: pătat de perete - eurioic.

1.1.3. Legea factorului limitator

Prezența sau prosperitatea unui organism într-un habitat dat depinde de un complex de factori ecologici. Pentru fiecare factor există o gamă de toleranță dincolo de care organismul nu este capabil să existe. Imposibilitatea prosperității sau absența unui organism este determinată de acei factori ale căror valori se apropie sau depășesc toleranța.

limitare vom lua în considerare un astfel de factor pentru care, pentru a realiza o modificare relativă dată (mică) a funcției de răspuns, este necesară o modificare relativă minimă a acestui factor. Dacă

atunci factorul limitator va fi Xl, adică factorul limitator este cel de-a lungul căruia este direcționat gradientul funcției de răspuns.

Este evident că gradientul este îndreptat de-a lungul normalului la limita regiunii de toleranță. Iar pentru factorul limitativ sunt mai multe șanse, toate celelalte fiind egale, să treacă dincolo de zona de toleranță. Adică factorul limitator este cel a cărui valoare se apropie cel mai mult de limita inferioară a intervalului de toleranță. Acest concept este cunoscut sub numele de „ legea minimului „Liebig.

Ideea că rezistența unui organism este determinată de cea mai slabă verigă din lanțul nevoilor sale ecologice a fost demonstrată pentru prima dată în mod clar în 1840. chimistul organic J. Liebig, unul dintre fondatorii chimiei agricole, care a prezentat teoria nutriției minerale a plantelor. El a fost primul care a început să studieze influența diverșilor factori asupra creșterii plantelor, stabilind că recoltele culturilor sunt adesea limitate de nutrienți care nu sunt necesari în cantități mari, cum ar fi dioxidul de carbon și apa, deoarece aceste substanțe sunt de obicei prezente în mediu în din belșug, dar cele care sunt necesare în cantități cât mai mici, de exemplu, zinc, bor sau fier, care sunt foarte puține în sol. Concluzia lui Liebig că „creșterea unei plante depinde de acel element de nutriție care este prezent în cantitate minimă” a devenit cunoscută drept „Legea minimului” a lui Liebig.

După 70 de ani, omul de știință american W. Shelford a arătat că nu numai o substanță prezentă în mod minim poate determina randamentul sau viabilitatea unui organism, dar și un exces al unui element poate duce la abateri nedorite. De exemplu, un exces de mercur în corpul uman în raport cu o anumită normă provoacă tulburări funcționale severe. Cu lipsa apei în sol, asimilarea elementelor minerale de nutriție de către plantă este dificilă, dar un exces de apă duce la consecințe similare: este posibil ca rădăcinile să se sufoce, apariția proceselor anaerobe, acidificarea sol, etc. Excesul și lipsa pH-ului în sol reduc, de asemenea, randamentul într-o anumită locație. Potrivit lui W. Shelford, factorii prezenți atât în ​​exces, cât și în deficiență se numesc limitatori, iar regula corespunzătoare se numește legea „factorului limitator” sau „ legea tolerantei ".

Legea factorului limitativ este luată în considerare în măsurile de protejare a mediului de poluare. Depășirea normei de impurități dăunătoare din aer și apă reprezintă o amenințare gravă pentru sănătatea umană.

Putem formula o serie de principii auxiliare care completează „legea toleranței”:

1. Organismele pot avea o gamă largă de toleranță pentru un factor și o gamă îngustă pentru altul.

2. Organismele cu o gamă largă de toleranță la toți factorii sunt de obicei cele mai răspândite.

3. Dacă condițiile pentru un factor de mediu nu sunt optime pentru specie, atunci intervalul de toleranță la alți factori de mediu se poate restrânge.

4. În natură, organismele se găsesc foarte des în condiții care nu corespund intervalului optim al unuia sau altuia factor de mediu, determinat în laborator.

5. Sezonul de reproducere este de obicei critic; în această perioadă, mulți factori de mediu devin adesea limitativi. Limitele de toleranță pentru indivizii de reproducere, semințe, embrioni și puieți sunt de obicei mai înguste decât pentru plantele sau animalele adulte care nu se reproduc.

Limitele reale de toleranță în natură sunt aproape întotdeauna mai înguste decât gama potențială de activitate. Acest lucru se datorează faptului că costurile metabolice ale reglării fiziologice la valori extreme ale factorilor restrâng intervalul de toleranță. Pe măsură ce condițiile se apropie de extreme, adaptarea devine din ce în ce mai costisitoare, iar organismul este din ce în ce mai puțin protejat de alți factori, cum ar fi bolile și prădătorii.

1.1.4. Câțiva factori abiotici de bază

Factorii abiotici ai mediului terestru . Componenta abiotică a mediului terestru este un ansamblu de factori climatici și edo-terreni, constând din multe elemente dinamice care se afectează atât reciproc, cât și ființele vii.

Principalii factori abiotici ai mediului terestru sunt următorii:

1) Energie radiantă care vine de la soare (radiații). Se propagă în spațiu sub formă de unde electromagnetice. Servește ca sursă principală de energie pentru majoritatea proceselor din ecosisteme. Pe de o parte, efectul direct al luminii asupra protoplasmei este fatal pentru organism, pe de altă parte, lumina servește ca sursă primară de energie, fără de care viața este imposibilă. Prin urmare, multe caracteristici morfologice și comportamentale ale organismelor sunt asociate cu soluționarea acestei probleme. Lumina nu este doar un factor vital, ci și unul limitativ, atât la nivel maxim, cât și la nivel minim. Aproximativ 99% din energia totală a radiației solare sunt raze cu lungimea de undă de 0,17÷4,0 µm, inclusiv 48% se află în partea vizibilă a spectrului cu lungimea de undă de 0,4÷0,76 µm, 45% este în infraroșu (lungimea de undă de la 0,75 µm până la 1 mm) și aproximativ 7% - la ultraviolete (lungime de undă mai mică de 0,4 microni). Razele infraroșii au o importanță primordială pentru viață, iar razele portocalii-roșii și ultraviolete joacă cel mai important rol în procesele de fotosinteză.

2) Iluminarea suprafeței pământului asociată cu energia radiantă și determinată de durata și intensitatea fluxului luminos. Datorită rotației Pământului, lumina zilei și întunericul alternează periodic. Iluminarea joacă un rol crucial pentru toate ființele vii, iar organismele sunt adaptate fiziologic la schimbarea zilei și a nopții, la raportul dintre perioadele de întuneric și de lumină ale zilei. Aproape toate animalele au așa-numitele circadian (diurne) ritmuri de activitate asociate cu schimbarea zilei și a nopții. În ceea ce privește lumina, plantele sunt împărțite în iubitoare de lumină și tolerante la umbră.

3) Temperatura de pe suprafața globului este determinată de regimul de temperatură al atmosferei și este strâns legată de radiația solară. Depinde atât de latitudinea zonei (unghiul de incidență a radiației solare pe suprafață), cât și de temperatura maselor de aer care intră. Organismele vii pot exista numai într-un interval restrâns de temperaturi - de la -200°C la 100°C. De regulă, valorile limită superioară ale factorului sunt mai critice decât cele inferioare. Intervalul de fluctuație a temperaturii în apă este de obicei mai mic decât pe uscat, iar intervalul de toleranță la temperatură în organismele acvatice este de obicei mai îngust decât cel al animalelor terestre corespunzătoare. Astfel, temperatura este un factor important și foarte adesea limitativ. Ritmurile de temperatură, împreună cu ritmurile de lumină, maree și umiditate, controlează în mare măsură activitatea sezonieră și diurnă a plantelor și animalelor. Temperatura creează adesea zonarea și stratificarea habitatelor.

4) Umiditatea aerului atmosferic asociat cu saturația sa cu vapori de apă. Straturile inferioare ale atmosferei sunt cele mai bogate în umiditate (până la o înălțime de 1,5–2 km), unde este concentrată până la 50% din toată umiditatea. Cantitatea de vapori de apă conținută în aer depinde de temperatura aerului. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât aerul conține mai multă umiditate. Pentru fiecare temperatură există o anumită limită de saturație a aerului cu vapori de apă, care se numește maxim . Se numește diferența dintre saturația maximă și cea dată deficit de umiditate (lipsa de saturație). Deficiență de umiditate - cel mai important parametru de mediu, deoarece caracterizează două cantități simultan: temperatura și umiditatea. Se știe că o creștere a deficitului de umiditate în anumite perioade ale sezonului de vegetație contribuie la creșterea fructificării plantelor, iar la un număr de animale, precum insectele, duce la reproducere până la așa-numitele „focare”. Prin urmare, multe metode de prezicere a diferitelor fenomene din lumea organismelor vii se bazează pe analiza dinamicii deficitului de umiditate.

5) Precipitare , strâns legate de umiditatea aerului, sunt rezultatul condensului vaporilor de apă. Precipitațiile atmosferice și umiditatea aerului sunt de o importanță decisivă pentru formarea regimului de apă al ecosistemului și, astfel, se numără printre cei mai importanți factori imperativi de mediu, deoarece alimentarea cu apă este condiția principală pentru viața oricărui organism, dintr-o bacterie microscopică. la un sequoia gigant. Cantitatea de precipitații depinde în principal de traseele și natura mișcărilor mari ale maselor de aer, sau așa-numitele „sisteme meteorologice”. Distribuția precipitațiilor pe sezon este un factor limitator extrem de important pentru organisme. Precipitare - una dintre verigile ciclului apei de pe Pământ, iar în precipitațiile lor există o denivelare ascuțită, în legătură cu care se disting umed (umedă) și arid zone (uscate). Precipitațiile maxime sunt în pădurile tropicale (până la 2000 mm/an), cele minime sunt în deșerturi (0,18 mm/an). Zonele cu precipitații mai mici de 250 mm/an sunt deja considerate uscate. De regulă, distribuția neuniformă a precipitațiilor de-a lungul anotimpurilor are loc la tropice și subtropice, unde anotimpurile umede și uscate sunt adesea bine definite. La tropice, acest ritm sezonier al umidității reglează activitatea sezonieră a organismelor (în special reproducerea) în aproape același mod în care ritmul sezonier al temperaturii și luminii reglează activitatea organismelor din zona temperată. În climatele temperate, precipitațiile sunt de obicei distribuite mai uniform pe parcursul anotimpurilor.

6) Compoziția gazelor a atmosferei . Compoziția sa este relativ constantă și include în principal azot și oxigen cu un amestec de o cantitate mică de CO2 și argon. Alte gaze - în urme. În plus, atmosfera superioară conține ozon. De obicei, în aerul atmosferic există particule solide și lichide de apă, oxizi de diferite substanțe, praf și fum. Azot - cel mai important element biogen implicat în formarea structurilor proteice ale organismelor; oxigen , provenind în principal din plante verzi, asigură procese oxidative; dioxid de carbon (СО 2) este un amortizor natural al radiației solare și terestre reciproce; ozon îndeplinește un rol de ecranare în raport cu partea ultravioletă a spectrului solar, care este dăunătoare tuturor viețuitoarelor. Impuritățile celor mai mici particule afectează transparența atmosferei, împiedică trecerea luminii solare la suprafața Pământului. Concentrațiile de oxigen (21% în volum) și CO 2 (0,03% în volum) din atmosfera modernă sunt într-o oarecare măsură limitative pentru multe plante și animale superioare.

7) Mișcarea maselor de aer (vânt) . Motivul apariției vântului este căderea de presiune cauzată de încălzirea neuniformă a suprafeței pământului. Fluxul vântului este direcționat în direcția presiunii mai scăzute, adică acolo unde aerul este mai cald. Forța de rotație a Pământului afectează circulația maselor de aer. În stratul de suprafață al aerului, mișcarea lor afectează toate elementele meteorologice ale climei: temperatura, umiditatea, evaporarea de la suprafața Pământului și transpirația plantelor. Vânt - cel mai important factor în transferul și distribuția impurităților în aerul atmosferic. Vântul îndeplinește o funcție importantă de transport a materiei și a organismelor vii între ecosisteme. În plus, vântul are un efect mecanic direct asupra vegetației și a solului, dăunând sau distrugând plantele și distrugând acoperirea solului. O astfel de activitate eoliană este cea mai tipică pentru zonele plane deschise ale pământului, mărilor, coastelor și regiunilor muntoase.

8) presiune atmosferică . Presiunea nu poate fi numită un factor limitator al acțiunii directe, deși unele animale reacționează fără îndoială la modificările acesteia; totuși, presiunea este direct legată de vreme și climă, care au un efect direct limitator asupra organismelor.

Factori abiotici de acoperire a solului . Factorii de sol sunt în mod clar endogeni, deoarece pamantul nu este doar un factor al mediului înconjurător al organismelor, ci și un produs al activității lor vitale. Pamantul - acesta este cadrul, fundația pe care se construiește aproape orice ecosistem.

Pamantul - rezultatul final al acţiunii climei şi organismelor, în special a plantelor, asupra rocii-mamă. Astfel, solul este format din materialul sursă - subiacent substrat mineralȘi component organic, în care organismele și produsele lor metabolice sunt amestecate cu material sursă fin divizat și modificat. Golurile dintre particule sunt umplute cu gaze și apă. textura si porozitatea solului sunt cele mai importante caracteristici care determină în mare măsură disponibilitatea elementelor biogene pentru plante și animale din sol. În sol se desfășoară procesele de sinteză, biosinteză, apar diferite reacții chimice de transformare a substanțelor, asociate cu activitatea vitală a bacteriilor.

1.1.5. Factori biotici

Sub factori biotici înţelege totalitatea influenţelor activităţii de viaţă a unor organisme asupra altora.

Relația dintre animale, plante, microorganisme (se mai numesc și co-acțiuni ) sunt extrem de diverse. Ele pot fi împărțite în DreptȘi indirect, sunt mediate prin schimbare prin prezența factorilor abiotici corespunzători.

Interacțiunile organismelor vii sunt clasificate în funcție de reacția lor între ele. În special, ele evidențiază homotipic reacţiile dintre indivizii care interacţionează din aceeaşi specie şi heterotipic reacţii în timpul coacţiilor dintre indivizi de diferite specii.

Unul dintre cei mai importanți factori biotici este alimente (trofic) factor . Factorul trofic se caracterizează prin cantitatea, calitatea și disponibilitatea alimentelor. Orice fel de animal sau plantă are o selectivitate clară față de compoziția alimentelor. Distinge tipurile monofage care se hrănesc cu o singură specie, polifage , hrănindu-se cu mai multe specii, precum și specii care se hrănesc cu o gamă mai mult sau mai puțin limitată de hrană, numită largă sau îngustă oligofagi .

Relațiile dintre specii sunt în mod natural necesare. Nu poate fi împărțit în inamiciși ei victime deoarece relaţiile dintre specii sunt reciproc reversibile. Dispariție² victime² poate duce la dispariție ² dusman².

Comunități) între ele și cu mediul. Acest termen a fost propus pentru prima dată de biologul german Ernst Haeckel în 1869. Ca știință independentă, s-a remarcat la începutul secolului al XX-lea alături de fiziologie, genetică și altele. Domeniul de aplicare al ecologiei este organismele, populațiile și comunitățile. Ecologia le consideră o componentă vie a unui sistem numit ecosistem. În ecologie, conceptele de populație - comunități și ecosisteme au definiții clare.

O populație (din punct de vedere al ecologiei) este un grup de indivizi din aceeași specie, care ocupă un anumit teritoriu și, de obicei, într-o oarecare măsură izolat de alte grupuri similare.

O comunitate este orice grup de organisme din specii diferite care trăiesc în aceeași zonă și interacționează între ele prin relații trofice (hrană) sau spațiale.

Un ecosistem este o comunitate de organisme cu mediul lor interacționând între ele și formând o unitate ecologică.

Toate ecosistemele Pământului sunt combinate în sau ecosferă. Este clar că este absolut imposibil să acoperim întreaga biosfere a Pământului cu cercetări. Prin urmare, punctul de aplicare al ecologiei este ecosistemul. Cu toate acestea, un ecosistem, așa cum se poate vedea din definiții, este format din populații, organisme individuale și toți factorii de natură neînsuflețită. Pe baza acestui fapt, sunt posibile mai multe abordări diferite ale studiului ecosistemelor.

Abordarea ecosistemică.Prin abordarea ecosistemică, ecologistul studiază și fluxul de energie în ecosistem. Cel mai mare interes în acest caz este relația organismelor între ele și cu mediul. Această abordare face posibilă explicarea structurii complexe a interconexiunilor dintr-un ecosistem și oferirea de recomandări pentru managementul rațional al naturii.

Studii comunitare. Cu această abordare, sunt studiate în detaliu compoziția speciilor a comunităților și factorii care limitează distribuția speciilor specifice. În acest caz, sunt studiate unități biotice clar distinse (lunca, pădure, mlaștină etc.).
o abordare. Punctul de aplicare al acestei abordări, după cum sugerează și numele, este populația.
Cercetarea habitatelor. În acest caz, se studiază o zonă relativ omogenă a mediului în care trăiește organismul dat. Separat, ca linie independentă de cercetare, de obicei nu este utilizat, dar oferă materialul necesar pentru înțelegerea ecosistemului în ansamblu.
De remarcat că toate abordările enumerate mai sus ar trebui să fie aplicate în mod ideal în combinație, dar în acest moment acest lucru este practic imposibil din cauza dimensiunii mari a obiectelor studiate și a numărului limitat de cercetători de teren.

Ecologia ca știință folosește o varietate de metode de cercetare pentru a obține informații obiective despre funcționarea sistemelor naturale.

Metode de cercetare ecologică:

• observare
• experiment
• numarul populatiei
• metoda de simulare

Începem cunoștințele noastre cu ecologia, poate, cu una dintre cele mai dezvoltate și studiate secțiuni - autecologie. Atenția autecologiei se concentrează pe interacțiunea indivizilor sau a grupurilor de indivizi cu condițiile mediului lor. Prin urmare, conceptul cheie al autecologiei este factorul ecologic, adică factorul de mediu care afectează organismul.

Nu sunt posibile măsuri de protecție a mediului fără a studia efectul optim al unuia sau altuia dintre factori asupra unei anumite specii biologice. De fapt, cum să protejezi cutare sau cutare specie, dacă nu știi ce condiții de viață preferă. Chiar și „protecția” unei astfel de specii ca persoană rezonabilă necesită cunoașterea standardelor sanitare și igienice, care nu sunt altceva decât optimul diferiților factori de mediu în relație cu o persoană.

Influența mediului asupra organismului se numește factor de mediu. Definiția științifică exactă este:

FACTOR ECOLOGIC - orice condiție de mediu la care viul reacționează cu reacții adaptative.

Un factor de mediu este orice element al mediului care are un efect direct sau indirect asupra organismelor vii cel puțin în timpul uneia dintre fazele dezvoltării lor.

Prin natura lor, factorii de mediu sunt împărțiți în cel puțin trei grupuri:

factori abiotici - influența naturii neînsuflețite;

factori biotici – influența faunei sălbatice.

factori antropici - influențe cauzate de activitatea umană rezonabilă și nerezonabilă („anthropos” - o persoană).

Omul modifică natura animată și neînsuflețită și, într-un anumit sens, își asumă un rol geochimic (de exemplu, eliberând carbon încrustat sub formă de cărbune și petrol timp de multe milioane de ani și eliberându-l în aer cu dioxid de carbon). Prin urmare, factorii antropici din punct de vedere al amplorii și impactului global se apropie de forțele geologice.

Nu de puține ori, factorii de mediu sunt supuși unei clasificări mai detaliate, atunci când este necesar să se indice un anumit grup de factori. De exemplu, există factori de mediu climatici (referiți la climă), edafici (sol).

Ca exemplu de manual al acțiunii indirecte a factorilor de mediu, sunt citate așa-numitele colonii de păsări, care sunt concentrații uriașe de păsări. Densitatea mare a păsărilor se explică printr-un întreg lanț de relații cauză-efect. Excrementele de păsări intră în apă, substanțele organice din apă sunt mineralizate de bacterii, o concentrație crescută de minerale duce la creșterea numărului de alge, iar după acestea - zooplancton. Crustaceele inferioare incluse în zooplancton sunt hrănite cu pești, iar păsările care locuiesc în păsăria se hrănesc cu pești. Lanțul se închide. Excrementele de păsări acționează ca un factor de mediu care crește indirect numărul de colonii de păsări.

Cum să comparăm acțiunea unor factori atât de diferiți ca natură? În ciuda numărului imens de factori, de la însăși definirea factorului de mediu ca element al mediului care afectează organismul, urmează ceva în comun. Și anume: acțiunea factorilor de mediu se exprimă întotdeauna într-o modificare a activității vitale a organismelor și, în final, duce la o modificare a dimensiunii populației. Acest lucru face posibilă compararea efectului diferiților factori de mediu.

Inutil să spunem că efectul unui factor asupra unui individ este determinat nu de natura factorului, ci de doza acestuia. În lumina celor de mai sus, și chiar a simplei experiențe de viață, devine evident că efectul este determinat tocmai de doza factorului. Într-adevăr, care este factorul „temperatura”? Aceasta este o abstracție destul de mare, dar dacă spui că temperatura este de -40 Celsius - nu există timp pentru abstracții, ar fi bine să te înfășori în tot ce este cald! Pe de altă parte, +50 de grade nu ni se va părea mult mai bine.

Astfel, factorul afectează organismul cu o anumită doză, iar dintre aceste doze se pot distinge dozele minime, maxime și optime, precum și acele valori la care se oprește viața unui individ (se numesc letale, sau mortal).

Efectul diferitelor doze asupra populației în ansamblu este descris foarte clar grafic:

Axa ordonatelor reprezintă grafic dimensiunea populației în funcție de doza unuia sau altuia (axa absciselor). Se disting dozele optime de factor și dozele de acțiune a factorului, la care are loc inhibarea activității vitale a organismului dat. Pe grafic, aceasta corespunde celor 5 zone:

zona optima

la dreapta și la stânga acestuia sunt zonele pessimum (de la limita zonei optime până la max sau min)

zone letale (dincolo de max și min) unde populația este 0.

Gama de valori ale factorului, dincolo de care viața normală a indivizilor devine imposibilă, se numește limitele rezistenței.

În lecția următoare, ne vom uita la modul în care organismele diferă în raport cu diverși factori de mediu. Cu alte cuvinte, următoarea lecție se va concentra asupra grupurilor ecologice de organisme, precum și asupra barilului Liebig și asupra modului în care toate acestea sunt legate de definiția MPC.

Glosar

FACTOR ABIOTIC - o condiție sau un set de condiții ale lumii anorganice; factor ecologic al naturii neînsuflețite.

FACTOR ANTROPOGEN - un factor de mediu care își datorează originea activității umane.

PLANKTON - un set de organisme care trăiesc în coloana de apă și nu pot rezista în mod activ transferului de curenți, adică „plutesc” în apă.

PIATA PĂSĂRI - o așezare colonială de păsări asociate cu mediul acvatic (guillemots, pescăruși).

La ce factori ecologici din toată varietatea lor acordă atenție cercetătorul în primul rând? Nu de puține ori, un cercetător se confruntă cu sarcina de a identifica acei factori de mediu care inhibă activitatea vitală a reprezentanților unei anumite populații, limitează creșterea și dezvoltarea. De exemplu, este necesar să se afle motivele scăderii randamentului sau cauzele dispariției populației naturale.

Cu toată varietatea factorilor de mediu și cu dificultățile care apar atunci când se încearcă evaluarea impactului lor comun (complex), este important ca factorii care alcătuiesc complexul natural să aibă o semnificație inegală. În secolul al XIX-lea, Liebig (Liebig, 1840), studiind efectul diferitelor microelemente asupra creșterii plantelor, a stabilit că creșterea plantelor este limitată de elementul a cărui concentrație este minimă. Factorul deficitar a fost numit factor limitator. La figurat, această poziție ajută la prezentarea așa-numitului „butoiul lui Liebig”.

Butoiul Liebig

Imaginați-vă un butoi cu șipci de lemn pe părțile laterale de diferite înălțimi, așa cum se arată în imagine. Este clar, oricât de înalte sunt celelalte șipci, dar puteți turna apă în butoi exact cât lungimea celei mai scurte șipci (în acest caz, 4 matrițe).

Rămâne doar „înlocuirea” unor termeni: înălțimea apei turnate să fie o funcție biologică sau ecologică (de exemplu, productivitate), iar înălțimea șinelor va indica gradul de abatere a dozei unuia sau altuia. de la optim.

În prezent, legea minimului a lui Liebig este interpretată mai larg. Un factor limitator poate fi un factor care nu numai că este insuficient, ci și în exces.

Factorul de mediu joacă rolul unui FACTOR LIMITĂTOR dacă acest factor este sub nivelul critic sau depășește nivelul maxim tolerabil.

Factorul limitator determină aria de distribuție a speciei sau (în condiții mai puțin severe) afectează nivelul general al metabolismului. De exemplu, conținutul de fosfați din apa de mare este un factor limitativ care determină dezvoltarea planctonului și productivitatea generală a comunităților.

Conceptul de „factor limitator” se aplică nu numai diferitelor elemente, ci tuturor factorilor de mediu. Relațiile competitive acționează adesea ca un factor limitator.

Fiecare organism are propriile limite de rezistență în raport cu diverși factori de mediu. În funcție de cât de largi sau înguste sunt aceste limite, se disting organismele eurybiont și stenobiont. Eurybionts sunt capabili să suporte o gamă largă de intensitate a diferiților factori de mediu. De exemplu, habitatul unei vulpi este de la pădure-tundra până la stepe. Stenobionții, dimpotrivă, suportă doar fluctuații foarte înguste ale intensității factorului de mediu. De exemplu, aproape toate plantele din pădurea tropicală sunt stenobionte.

Nu este neobișnuit să se indice ce factor este înțeles. Deci, putem vorbi despre organisme euritermale (care tolerează mari fluctuații de temperatură) (multe insecte) și stenoterme (pentru plantele din pădure tropicală, fluctuațiile de temperatură în intervalul +5 ... +8 grade C pot fi fatale); eury / stenohaline (tolerează / nu tolerează fluctuațiile în salinitatea apei); evry / stenobats (care trăiesc în limite largi / înguste ale adâncimii rezervorului) și așa mai departe.

Apariția speciilor de stenobiont în procesul de evoluție biologică poate fi considerată ca o formă de specializare în care se realizează o eficiență mai mare în detrimentul adaptabilității.

Interacțiunea factorilor. MPC.

Cu acțiunea independentă a factorilor de mediu, este suficient să se opereze cu conceptul de „factor limitator” pentru a determina efectul combinat al unui complex de factori de mediu asupra unui organism dat. Cu toate acestea, în condiții reale, factorii de mediu se pot îmbunătăți sau slăbi reciproc. De exemplu, înghețul din regiunea Kirov este mai ușor de suportat decât în ​​Sankt Petersburg, deoarece acesta din urmă are umiditate mai mare.

Contabilitatea interacțiunii factorilor de mediu este o problemă științifică importantă. Există trei tipuri principale de factori de interacțiune:

aditiv - interacțiunea factorilor este o simplă sumă algebrică a efectelor fiecăruia dintre factori cu o acțiune independentă;

sinergică - acțiunea comună a factorilor sporește efectul (adică efectul acțiunii lor comune este mai mare decât suma simplă a efectelor fiecărui factor cu acțiune independentă);

antagonist - acțiunea comună a factorilor slăbește efectul (adică efectul acțiunii lor comune este mai mic decât suma simplă a efectelor fiecărui factor).

De ce este important să știm despre interacțiunea factorilor de mediu? Fundamentarea teoretică a valorii concentrațiilor maxime admise (MPC) de poluanți sau a nivelurilor maxime admisibile (MPL) ale impactului agenților poluanți (de exemplu, zgomot, radiații) se bazează pe legea factorului limitator. MPC este stabilit experimental la un nivel la care modificările patologice nu apar încă în organism. În același timp, există dificultăți (de exemplu, cel mai adesea este necesară extrapolarea datelor obținute pe animale la oameni). Cu toate acestea, nu este vorba despre ei.

Nu este neobișnuit să auzim cum autoritățile de mediu raportează cu bucurie că nivelul celor mai mulți poluanți din atmosfera orașului se află în MPC. În același timp, autoritățile de Supraveghere Sanitară și Epidemiologică de Stat constată un nivel crescut al bolilor respiratorii la copii. Explicația ar putea fi așa. Nu este un secret că mulți poluanți ai aerului au un efect similar: irită mucoasele tractului respirator superior, provoacă boli respiratorii etc. Iar acțiunea comună a acestor poluanți dă un efect aditiv (sau sinergic).

Prin urmare, în mod ideal, atunci când se elaborează standarde MPC și se evaluează situația existentă de mediu, ar trebui să se ia în considerare interacțiunea factorilor. Din păcate, în practică acest lucru poate fi foarte greu de realizat: este dificil să planificați un astfel de experiment, este dificil să evaluați interacțiunea, plus înăsprirea MPC-urilor are efecte economice negative.

Glosar

MICROELEMENTE - elemente chimice necesare organismelor in cantitati neglijabile, dar determinand succesul dezvoltarii lor. M. sub formă de microîngrășăminte se folosește pentru creșterea randamentului plantelor.

FACTOR LIMITANT - un factor care stabilește cadrul (determinant) pentru cursul unui proces sau pentru existența unui organism (specie, comunitate).

AREAL - zona de distribuție a oricărui grup sistematic de organisme (specie, gen, familie) sau un anumit tip de comunitate de organisme (de exemplu, zona pădurilor de pin licheni).

METABOLISM – (in raport cu organismul) consumul, transformarea, utilizarea, acumularea si pierderea consistenta de substante si energie in organismele vii. Viața este posibilă doar prin metabolism.

eurybiont - un organism care trăiește în diferite condiții de mediu

STENOBIONT - un organism care necesită condiții de existență strict definite.

XENOBIOTIC - o substanță chimică străină organismului, neinclusă în mod natural în ciclul biotic. De regulă, un xenobiotic este de origine antropică.

Ecosistem

ECOSISTEME URBANE ŞI INDUSTRIALE

Caracteristicile generale ale ecosistemelor urbane.

Ecosistemele urbane sunt heterotrofe, ponderea energiei solare fixată de plantele urbane sau panourile solare amplasate pe acoperișurile caselor este nesemnificativă. Principalele surse de energie pentru întreprinderile orașului, încălzirea și iluminatul apartamentelor orășenilor sunt situate în afara orașului. Acestea sunt zăcăminte de petrol, gaze, cărbune, hidrocentrale și centrale nucleare.

Orașul consumă o cantitate imensă de apă, din care doar o mică parte o folosește pentru consum direct. Cea mai mare parte a apei este cheltuită pentru procesele de producție și nevoile casnice. Consumul personal de apă în orașe variază între 150 și 500 de litri pe zi, iar ținând cont de industrie, un cetățean reprezintă până la 1000 de litri pe zi. Apa folosită de orașe revine în natură în stare poluată - este saturată cu metale grele, reziduuri de petrol, substanțe organice complexe precum fenolul etc. Poate conține agenți patogeni. Orașul emite gaze toxice și praf în atmosferă, concentrează deșeurile toxice în gropile de gunoi, care, odată cu scurgerile de apă de izvor, pătrund în ecosistemele acvatice. Plantele, ca parte a ecosistemelor urbane, cresc în parcuri, grădini și peluze, scopul lor principal este de a regla compoziția gazelor din atmosferă. Ele eliberează oxigen, absorb dioxid de carbon și purifică atmosfera de gazele nocive și praful care intră în ea în timpul funcționării întreprinderilor industriale și al transportului. Plantele au, de asemenea, o mare valoare estetică și decorativă.

Animalele din oraș sunt reprezentate nu numai de specii comune în ecosistemele naturale (păsările trăiesc în parcuri: porumbul roșu, privighetoarea, coada de vopsea; mamifere: volei, veverițe și reprezentanți ai altor grupuri de animale), ci și de un grup special de animale urbane - însoțitori umani. Include păsări (vrabii, grauri, porumbei), rozătoare (șobolani și șoareci) și insecte (gândaci, ploșnițe, molii). Multe animale asociate cu oamenii se hrănesc cu gunoaie din gropile de gunoi (soci, vrăbii). Acestea sunt asistentele din oraș. Descompunerea deșeurilor organice este accelerată de larvele de muște și alte animale și microorganisme.

Principala caracteristică a ecosistemelor orașelor moderne este că echilibrul ecologic este perturbat în ele. Toate procesele de reglare a fluxului de materie și energie pe care o persoană trebuie să le preia. O persoană trebuie să reglementeze atât consumul de energie și resurse de către oraș - materii prime pentru industrie și alimente pentru oameni, cât și cantitatea de deșeuri toxice care intră în atmosferă, apă și sol ca urmare a industriei și transportului. În cele din urmă, determină și dimensiunea acestor ecosisteme, care în țările dezvoltate și în ultimii ani în Rusia, se „răspândesc” rapid datorită construcției de cabane suburbane. Zonele joase reduc suprafața pădurilor și a terenurilor agricole, „răspândirea” lor necesită construirea de noi autostrăzi, ceea ce reduce proporția de ecosisteme capabile să producă hrană și să circule oxigen.

Poluarea industrială a mediului.

În ecosistemele urbane, poluarea industrială este cea mai periculoasă pentru natură.

Poluarea chimică a atmosferei. Acest factor este unul dintre cele mai periculoase pentru viața umană. Cei mai frecventi contaminanți

Dioxid de sulf, oxizi de azot, monoxid de carbon, clor etc. În unele cazuri, două sau relativ mai multe substanțe relativ inofensive eliberate în atmosferă pot forma compuși toxici sub influența luminii solare. Ecologiștii numără aproximativ 2.000 de poluanți ai aerului.

Principalele surse de poluare sunt centralele termice. Casele de cazane, rafinăriile de petrol și vehiculele poluează, de asemenea, puternic atmosfera.

Poluarea chimică a corpurilor de apă. Întreprinderile aruncă produse petroliere, compuși de azot, fenol și multe alte deșeuri industriale în corpurile de apă. În timpul producției de petrol, corpurile de apă sunt poluate cu specii saline, petrol și produse petroliere sunt, de asemenea, vărsate în timpul transportului. În Rusia, lacurile din nordul Siberiei de Vest suferă cel mai mult din cauza poluării cu petrol. În ultimii ani, pericolul pentru ecosistemele acvatice al apelor uzate menajere din canalizările urbane a crescut. În acești efluenți a crescut concentrația de detergenți, pe care microorganismele îi descompun cu dificultate.

Atâta timp cât cantitatea de poluanți emiși în atmosferă sau deversați în râuri este mică, ecosistemele însele sunt capabile să le facă față. Cu poluare moderată, apa din râu devine aproape curată după 3-10 km de la sursa de poluare. Dacă sunt prea mulți poluanți, ecosistemele nu le pot face față și încep consecințele ireversibile.

Apa devine nepotabilă și periculoasă pentru oameni. Apa poluată nu este potrivită pentru multe industrii.

Poluarea suprafetei solului cu deseuri solide. Depozitele urbane de deșeuri industriale și menajere ocupă suprafețe mari. Gunoiul poate conține substanțe toxice precum mercur sau alte metale grele, compuși chimici care se dizolvă în apa de ploaie și zăpadă și apoi pătrund în corpurile de apă și în apele subterane. Poate ajunge în gunoi și dispozitive care conțin substanțe radioactive.

Suprafața solului poate fi poluată cu cenușa depusă din fumul centralelor termice pe cărbune, fabricilor de ciment, cărămizilor refractare etc. Pentru a preveni această contaminare, pe conducte sunt instalate colectoare speciale de praf.

Poluarea chimică a apelor subterane. Fluxurile de apă subterană transportă poluarea industrială pe distanțe lungi și nu este întotdeauna posibil să se determine sursa acestora. Cauza poluării poate fi spălarea substanțelor toxice de către apa de ploaie și zăpadă din gropile de gunoi industriale. Poluarea apelor subterane are loc și în timpul producției de petrol prin metode moderne, când, pentru a crește returul rezervoarelor de petrol, în puțuri este reinjectată apă sărată, care a urcat la suprafață odată cu petrolul în timpul pompării acestuia.

Apa sărată intră în acvifere, apa din fântâni devine amară și de nebăut.

Poluare fonică. Sursa de poluare fonică poate fi o întreprindere industrială sau de transport. În special basculantele și tramvaiele grele produc mult zgomot. Zgomotul afectează sistemul nervos uman și, prin urmare, se iau măsuri de protecție împotriva zgomotului în orașe și întreprinderi.

Liniile de cale ferată și de tramvai și drumurile de-a lungul cărora trece transportul de mărfuri ar trebui mutate din părțile centrale ale orașelor în zone slab populate, iar în jurul acestora ar trebui create spații verzi care să absoarbă bine zgomotul.

Avioanele nu ar trebui să zboare deasupra orașelor.

Zgomotul se măsoară în decibeli. Tic de ceas - 10 dB, șoaptă - 25, zgomot de pe o autostradă aglomerată - 80, zgomot de decolare a aeronavei - 130 dB. Pragul de durere al zgomotului este de 140 dB. Pe teritoriul dezvoltării rezidențiale în timpul zilei, zgomotul nu trebuie să depășească 50-66 dB.

De asemenea, poluanții includ: contaminarea suprafeței solului cu haldele de supraîncărcare și cenușă, poluarea biologică, poluarea termică, poluarea radiațiilor, poluarea electromagnetică.

Poluarea aerului. Dacă poluarea aerului peste ocean este luată ca unitate, atunci peste sate este de 10 ori mai mare, peste orașele mici - de 35 de ori și peste orașele mari - de 150 de ori. Grosimea stratului de aer poluat de deasupra orașului este de 1,5 - 2 km.

Cei mai periculoși poluanți sunt benz-a-pirenul, dioxidul de azot, formaldehida și praful. În partea europeană a Rusiei și Urali, în medie, pe parcursul anului la 1 km pătrați. km, au căzut peste 450 kg de poluanți atmosferici.

Față de 1980, cantitatea de emisii de dioxid de sulf a crescut de 1,5 ori; 19 milioane de tone de poluanți atmosferici au fost aruncați în atmosferă prin transportul rutier.

Deversarea apelor uzate în râuri s-a ridicat la 68,2 metri cubi. km cu un postconsum de 105,8 metri cubi. km. Consumul de apă de către industrie este de 46%. Ponderea apelor uzate neepurate este în scădere din 1989 și se ridică la 28%.

Datorită predominării vântului de vest, Rusia primește de 8-10 ori mai mulți poluanți atmosferici de la vecinii săi din vest decât îi trimite.

Ploile acide au afectat negativ jumătate din pădurile din Europa, iar procesul de uscare a pădurilor a început și în Rusia. În Scandinavia, 20.000 de lacuri au murit deja din cauza ploilor acide venite din Marea Britanie și Germania. Sub influența ploii acide, monumentele de arhitectură mor.

Substanțele nocive care ies dintr-un coș de 100 m înălțime sunt dispersate pe o rază de 20 km, 250 m înălțime - până la 75 km. Țeava campion a fost construită la o fabrică de cupru-nichel din Sudbury (Canada) și are o înălțime de peste 400 m.

Clorofluorocarburile care epuizează stratul de ozon (CFC) intră în atmosferă din gazele sistemului de răcire (în SUA - 48%, iar în alte țări - 20%), din utilizarea cutiilor de aerosoli (în SUA - 2% și acum câțiva ani). vânzarea acestora a fost interzisă; în alte țări - 35%), solvenți utilizați la curățarea chimică (20%) și la producerea de spume, inclusiv stiroform (25-).

Principala sursă de freoni care distrug stratul de ozon sunt frigiderele industriale - frigiderele. Într-un frigider obișnuit de uz casnic, 350 g de freon, iar în frigiderele industriale - zeci de kilograme. Refrigerare numai în

Moscova folosește anual 120 de tone de freon. O parte semnificativă din acesta, din cauza imperfecțiunii echipamentului, ajunge în atmosferă.

Poluarea ecosistemelor de apă dulce. În 1989, 1,8 tone de fenoli, 69,7 tone de sulfați, 116,7 tone de substanțe sintetice de suprafață (surfactanți) au fost descărcate în Lacul Ladoga - un rezervor de apă potabilă pentru al șase milioane de Sankt Petersburg - în 1989.

Poluează ecosistemele acvatice și transportul fluvial. Pe lacul Baikal, de exemplu, plutesc 400 de nave de diferite dimensiuni, aruncă în apă aproximativ 8 tone de produse petroliere pe an.

La majoritatea întreprinderilor din Rusia, deșeurile de producție toxice sunt fie aruncate în corpurile de apă, otrăvindu-le, fie acumulate fără procesare, adesea în cantități uriașe. Aceste acumulări de deșeuri mortale pot fi numite „mine de mediu”; atunci când barajele se sparg, pot ajunge în corpurile de apă. Un exemplu de astfel de „mină de mediu” este uzina chimică Cherepovets „Ammophos”. Fosa sa septică se întinde pe o suprafață de 200 de hectare și conține 15 milioane de tone de deșeuri. Barajul care înconjoară bazinul este ridicat anual de

4 m. Din păcate, „mina Cherepovets” nu este singura.

În țările în curs de dezvoltare, 9 milioane de oameni mor în fiecare an. Până în anul 2000, peste 1 miliard de oameni vor lipsi de apă potabilă.

Poluarea ecosistemelor marine. Aproximativ 20 de miliarde de tone de gunoi au fost aruncate în Oceanul Mondial - de la canalizare menajeră până la deșeuri radioactive. În fiecare an pentru fiecare 1 mp. km de suprafata apei adauga inca 17 tone de gunoi.

Peste 10 milioane de tone de petrol sunt turnate în ocean în fiecare an, care formează o peliculă care acoperă 10-15% din suprafața acestuia; și 5 g de produse petroliere sunt suficiente pentru a strânge pelicula de 50 de metri pătrați. m de suprafata apei. Acest film nu numai că reduce evaporarea și absorbția dioxidului de carbon, dar provoacă și lipsa de oxigen și moartea ouălor și a peștilor tineri.

Poluarea cu radiații. Se presupune că până în anul 2000 lumea se va fi acumulat

1 milion de metri cubi m de deşeuri radioactive de mare activitate.

Fondul radioactiv natural afectează fiecare persoană, chiar și pe cei care nu intră în contact cu centralele nucleare sau cu armele nucleare. Cu toții primim o anumită doză de radiații în timpul vieții, din care 73% provine din radiațiile corpurilor naturale (de exemplu, granit în monumente, placarea casei etc.), 14% din proceduri medicale (în primul rând din vizitarea unui X- camera de raze) și 14% - pe razele cosmice. Pe parcursul unei vieți (70 de ani), o persoană poate, fără prea mult risc, să câștige radiații de 35 rem (7 rem din surse naturale, 3 rem din surse spațiale și aparate cu raze X). În zona centralei nucleare de la Cernobîl, în zonele cele mai poluate, puteți obține până la 1 rem pe oră. Puterea de radiație pe acoperiș în perioada de stingere a unui incendiu la o centrală nucleară a ajuns la 30.000 de roentgens pe oră și, prin urmare, fără protecție împotriva radiațiilor (un costum de plumb), se putea obține o doză letală de radiații în 1 minut.

Doza orară de radiații, letală pentru 50% din organisme, este de 400 rem pentru oameni, 1000-2000 rem pentru pești și păsări, de la 1000 până la 150.000 pentru plante și 100.000 rem pentru insecte. Astfel, cea mai puternică poluare nu este un obstacol în calea reproducerii în masă a insectelor. Dintre plante, copacii sunt cei mai puțin rezistenți la radiații, iar ierburile sunt cele mai rezistente.

Poluarea cu deșeuri menajere. Cantitatea de gunoi acumulată este în continuă creștere. Acum este de la 150 la 600 kg pe an pentru fiecare locuitor al orașului. Majoritatea gunoiului se produc în SUA (520 kg pe an pe locuitor), în Norvegia, Spania, Suedia, Olanda - 200-300 kg, iar la Moscova - 300-320 kg.

Pentru ca hârtia să se descompună în mediul natural, este nevoie de 2 până la 10 ani, o cutie de conserve - mai mult de 90 de ani, un filtru de țigară - 100 de ani, o pungă de plastic - mai mult de 200 de ani, plastic - 500 de ani, sticlă - peste 1000 de ani.

Modalități de a reduce daunele cauzate de poluarea chimică

Cea mai comună poluare - chimică. Există trei modalități principale de a reduce daunele cauzate de acestea.

Diluare. Chiar și efluenții tratați trebuie diluați de 10 ori (și netratate - de 100-200 de ori). Coșurile de fum înalte sunt construite la întreprinderi, astfel încât gazele și praful emise să fie dispersate uniform. Diluarea este o modalitate ineficientă de a reduce daunele cauzate de poluare, acceptabilă doar ca măsură temporară.

Curatenie. Aceasta este modalitatea principală de reducere a emisiilor de substanțe nocive în mediu în Rusia de astăzi. Cu toate acestea, în urma curățării, se generează o mulțime de deșeuri lichide și solide concentrate, care trebuie și ele depozitate.

Înlocuirea tehnologiilor vechi cu tehnologii noi cu deșeuri reduse. Datorită procesării mai profunde, este posibil să se reducă cantitatea de emisii nocive de zeci de ori. Deșeurile dintr-o industrie devin materie primă pentru alta.

Denumirile figurative pentru aceste trei moduri de a reduce poluarea mediului au fost date de ecologiștii germani: „lungiți țeava” (diluare prin dispersie), „obturați țeava” (curățare) și „legați țeava într-un nod” (tehnologii cu deșeuri reduse) . Germanii au restaurat ecosistemul Rinului, care timp de mulți ani a fost un canal în care au fost aruncate deșeurile giganților industriali. Acest lucru s-a făcut abia în anii 80, când, în cele din urmă, „țeava era legată în nod”.

Nivelul de poluare a mediului în Rusia este încă foarte ridicat, iar în aproape 100 de orașe ale țării s-a dezvoltat o situație nefavorabilă din punct de vedere ecologic, periculoasă pentru sănătatea populației.

O anumită îmbunătățire a situației de mediu din Rusia a fost obținută datorită îmbunătățirii funcționării instalațiilor de tratare și a unei scăderi a producției.

O reducere suplimentară a emisiilor de substanțe toxice în mediu poate fi obținută dacă sunt introduse tehnologii mai puțin periculoase și cu deșeuri reduse. Cu toate acestea, pentru a „lega țeava într-un nod”, este necesară modernizarea echipamentelor la întreprinderi, care necesită investiții foarte mari și, prin urmare, se va realiza treptat.

Orașele și instalațiile industriale (zăcăminte de petrol, cariere pentru dezvoltarea cărbunelui și minereului, uzine chimice și metalurgice) funcționează cu energia care provine din alte ecosisteme industriale (complex energetic), iar produsele lor nu sunt biomasa vegetală și animală, ci oțelul, fontă și aluminiu, diverse mașini și dispozitive, materiale de construcție, materiale plastice și multe altele care nu se găsesc în natură.

Problemele ecologiei urbane sunt, în primul rând, problemele reducerii emisiilor de diverși poluanți în mediu și protejării apei, atmosferei și solului din orașe. Acestea sunt rezolvate prin crearea de noi tehnologii și procese de producție cu deșeuri reduse și instalații eficiente de tratare.

Plantele joacă un rol important în atenuarea impactului factorilor de mediu urban asupra oamenilor. Spațiile verzi îmbunătățesc microclimatul, captează praful și gazele și au un efect benefic asupra stării psihice a cetățenilor.

Literatură:

Mirkin B.M., Naumova L.G. Ecologia Rusiei. Un manual din setul federal pentru clasele 9-11 ale unei școli complete. Ed. al 2-lea, revizuit.

Si in plus. - M.: AO MDS, 1996. - 272 cu ill.