Экологические факторы:определение и классификация

Разнообразие экологических факторов. Экологическими факторами называют любые внешние факторы, оказывающие прямое или опосредованное влияние на численность (обилие) и географическое распространение животных и растений.
Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы среды подразделяют на три большие группы – абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы – это факторы неживой природы, прежде всего климатические (солнечный свет, температура, влажность воздуха), и местные (рельеф, свойства почвы, соленость, течения, ветер, радиация и т.п.). Эти факторы могут влиять на организм прямо (непосредственно), как свет и тепло, либо косвенно, как, например, рельеф местности, который обусловливает действие прямых факторов (освещенности, увлажнения, ветра и др.).
Биотические факторы –это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, поедание одних организмов другими, конкуренция между ними за те или иные виды ресурсов – пищу, пространство, свет и т.д. – паразитизм и многое другое). Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайный сложный и своеобразный характер и также могут быть прямыми и косвенными.
Антропогенные факторы –это те формы деятельности человека, которые, воздействуя на окружающую среду, изменяют условия живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. Одним из наиболее важных антропогенных факторов является загрязнение.
Условия среды.Условиями среды, или экологическими условиями называют изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, на которые организмы реагируют по-разному в зависимости от их силы. Условия среды налагают определенные ограничения на организмы. Количеством света, проникающим через толщу воды, ограничивается жизнь зеленых растений в водоемах. Обилием кислорода ограничивается число воздуходышащих животных. Температурой определяется активность и контролируется размножение многих организмов.
К наиболее важным факторам, определяющим условия существования организмов, практически во всех средах жизни относятся температура, влажность и свет. Рассмотрим действие этих факторов подробнее.
Температура.Любой организм способен жить только в пределах определенного интервала температур: особи вида погибают при слишком высоких либо слишком низких температурах. Где-то внутри этого интервала температурные условия наиболее благоприятны для существования данного организма, его жизненные функции осуществляются наиболее активно. По мере того как температура приближается к границам интервала, скорость жизненных процессов замедляется, и наконец, они вовсе прекращаются – организм погибает.
Пределы температурной выносливости у разных организмов различны. Существуют виды, способные выносить колебания температуры в широких пределах. Например, лишайники и многие бактерии способны жить при самой различной температуре. Среди животных наибольшим диапазоном температурной выносливости характеризуются теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей Индии или Малайского архипелага. Но есть и такие виды, которые могут жить только в более или менее узких температурных пределах. Сюда относятся многие тропические растения, как, например, орхидеи. В умеренном поясе они могут произрастать только в теплицах и требуют тщательного ухода. Некоторые кораллы, образующие рифы, могут жить только в морях, где температура воды не нижи 21 °С. Однако кораллы отмирают и когда вода сильно перегревается.
В наземно-воздушной среде и даже во многих участках водной среды температура не остаётся постоянной и может сильно варьировать в зависимости от сезона года или от времени суток. В тропических областях годовые колебания температуры могут быть даже менее заметны, чем суточные. И на оборот, в умеренных областях температура значительно различается в различные времена года. Животные и растения вынуждены приспосабливаться к неблагоприятному зимнему сезону, в течение которого активная жизнь затруднена или просто невозможна. В тропических областях такие приспособления выражены слабее. В холодном периоде с неблагоприятными температурными условиями в жизни многих организмов как бы наступает пауза: спячка у млекопитающих, сбрасывание листвы у растений и т.д. Некоторые животные совершают длительные миграции в места с более подходящим климатом.
Влажность.На протяжении большей части своей истории живая природа была представлена исключительными водными формами организмов. Завоевав сушу, они тем не менее не утратили зависимости от воды. Вода является составной частью значительного большинства живых существ: она необходима для их нормального функционирования. Нормально развивающийся организм постоянно теряет воду и поэтому не может жить в абсолютно сухом воздухе. Рано или поздно такие потери могут привести к гибели организма.
В физике влажность измеряется количеством водяных паров в воздухе. Однако наиболее простым и удобным показателем, характеризующим влажность той или иной местности, является количество осадков, выпадающих здесь за год или иной период времени.
Растения извлекают воду из почвы при помощи корней. Лишайники могут улавливать водяной пар из воздуха. Растения обладают рядом приспособлений, обеспечивающих минимальную потерю воды. Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счет испарения или выделения нуждаются в ее периодическом поступлении. Многие животные пьют воду; другие, например амфибии, некоторые насекомые и клещи, через покровы тела всасывают ее в жидком или парообразном состоянии. Большая часть животных пустынь никогда не пьет. Они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступающей с пищей. Наконец, есть животные, получающие воду еще более сложным путем – в процессе окисления жиров. Примерами могут служить верблюд и некоторые виды насекомых, например рисовый и амбарный долгоносики, платяная моль, питающиеся жиром. У животных, как и у растений, существует множество приспособлений для экономии расходов воды.
Свет.Для животных свет, как экологический фактор, имеет несравненно меньшее значение, чем температура и влажность. Но свет совершенно необходим живой природе, поскольку служит для нее практически единственным источником энергии.
С давних пор отличаются светолюбивые растения, которые способны развиваться только под солнечными лучами, и растения теневыносливые, которые способны хорошо расти под пологом леса. Большую часть подлеска в буковом лесу, отличающемся особой тенистостью, образуют теневыносливые растения. Это имеет большое практическое значение для естественного возобновления древостоя: молодая поросль многих древесных пород способна развиваться под прикрытием больших деревьев.
У многих животных нормальные условия освещенности проявляются в положительной или отрицательной реакции на свет. Все знают, как ночные насекомые слетаются на свет или как разбегаются тараканы в поисках укрытия, если только в темной комнате зажигают свет.
Однако наибольшее экологическое значение свет имеет в смене дня и ночи. Многие животные ведут исключительно дневной образ жизни (большинство воробьиных), другие – исключительно ночной (многие мелкие грызуны, летучие мыши). Мелкие рачки, парящие в толще воды, держаться ночью в поверхностных водах, а днем опускаются на глубину, избегая слишком яркого света.
По сравнению с температурой или влажностью свет почти не оказывает непосредственного влияния на животных. Он служит лишь сигналом к перестройке протекающих в организме процессов, что позволяет им наилучшим образом отвечать на происходящие изменения внешних условий.
Перечисленными выше факторами вовсе не исчерпывается набор экологических условий, определяющих жизнь и распространение организмов. Важное значение имеют так называемые вторичные климатические факторы, например ветер, атмосферное давление, высота над уровнем моря. Ветер обладает косвенным действием: усиливая испарение, увеличивает сухость. Сильный ветер способствует охлаждению. Это действие оказывается важным в холодных местах, на высокогорьях или в полярных областях.
Антропогенные факторы. Загрязняющие вещества.Антропогенные факторы весьма разнообразны по своему составу. Человек воздействует на живую природу, прокладывая дороги, строя города, ведя сельское хозяйство, перегораживая реки и т.д. Современная деятельность человека все чаще проявляется и в загрязнении окружающей среды побочными, часто ядовитыми продуктами. Двуокись серы, летящая из труб заводов и теплоэлектростанций, соединения металлов (меди, цинка, свинца), сбрасываемые возле рудников или образующиеся в выхлопных газах автомашин, остатки нефтепродуктов, сбрасываемые в водоемы при промывании нефтеналивных судов – вот лишь некоторые из загрязняющих веществ, ограничивающих распространение организмов (особенно растений).
В промышленных районах концепции загрязняющих веществ достигают подчас пороговых, т.е. смертельных для многих организмов, значений. Однако, несмотря ни на что, почти всегда найдется хотя бы несколько особей нескольких видов, способных выжить в таких условиях. Причина состоит в том, что даже в природных популяциях изредка попадаются устойчивые особи. С повышением уровня загрязнений устойчивые особи могут оказаться единственными выжившими. Более того, они могут стать основателями устойчивой популяции, унаследовавший невосприимчивость к данному виду загрязнения. По этой причине загрязнение дает нам возможность как бы наблюдать эволюцию в действии. Разумеется, свойство противостоять загрязнению, пусть даже в лице единичных особей, наделена далеко не каждая популяция.
Таким образом, действие любого загрязняющего вещества двояко. Если это вещество появилось недавно или содержится в очень высоких концентрациях, то каждый вид, ранее встречавшийся на загрязненном участке, бывает обычно представлен лишь несколькими экземплярами – именно теми, что в силу естественной изменчивости обладали изначальной устойчивостью или их ближайшими потоками.
Впоследствии загрязненный участок оказывается заселенным намного плотнее, но как правило, куда меньшим числом видов, чем если бы загрязнения не было. Такие вновь возникшие сообщества с обедненным видовым составом стали уже неотъемлемой частью среды обитания человека.

Опасные экологические факторы

Здоровье человека напрямую связано с качеством окружающей среды. Для человека, отличающегося от других живых существ наличием социальных потребностей, качество ок­ружающей среды определяется, наряду с природными, и социально-экономическими факторами. Поэтому под «здоровьем», согласно современному определению, принятому Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), понимают состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезни или физических дефектов, как это рассматривалось до сих пор. К природным факторам, оказывающим воздействие на здоровье человека, относят физические, геохимические и биологические. Физические факторы - гипо- и гипербария, гипоксия, усиление ветрового режима, солнечной ра­диации, колебания электромагнитного и гравитационных полей, динамика осадков и др. Геохимические фак­торы - аномалии качественного и количественного соотношения микроэлементов в почве, воде, воздухе, а следовательно и в продуктах питания, что может приводить к возникновению различ­ных заболеваний: зобная болезнь - при недостатке в организме йода, заболевания костной ткани - при снижении в организме кальция и т.д. Биологические факторы - возникнове­ние эндемических очагов болезней животного и растительного мира, появление новых аллерге­нов естественно-природного происхождения.

К социальным факторам, оказывающим влияние на здоровье человека, относят условия тру­да, быт, информацию. Условия труда формируют следующие группы факторов: социально-экономические, технические, организационные и естественно-природные. Социально-экономические факторы являются определяющими и обусловлены производственными отноше­ниями. Сюда относят нормативно-правовые факторы (Закон о труде, правила, нормы, стандарты, государственный и общественный контроль за их соблюдением). Социально-психологические факторы характеризуются отношением работника к труду, специальности, ее престижу; психологическим климатом в коллективе; экономическими факторами как материальным стиму­лированием; системой льгот и компенсацией за работу в неблагоприятных условиях.

Технические факторы оказывают непосредственное воздействие на создание материально-вещественных элементов условий труда. Это средства, предметы и орудия труда, технологиче­ские процессы, организация производства, применяемые режимы труда и отдыха.

В реальных условиях сложный комплекс факторов объединен многообраз­ными взаимными связями. Изменение в уровнях воздействия любого из перечисленных факторов может привести к нарушениям в состоянии здоровья. Существует трудность в оп­ределении влияния конкретного фактора на заболеваемость человека, так как схожие по тяжести изменения могут быть вызваны в одном случае действием вредных веществ, в другом случае чрезмерной физической или умственной нагрузкой, в третьем случае - дефицитом двигательной активности при повышенном нервно-эмоциональном напряжении. В зависимости от конкретных условий факторы могут оказывать на организм комбинированное, комплексное или сочетанное действие.

Комбинированное действие - это одновременное или последовательное воздействие на орга­низм факторов одной природы, например, нескольких химических веществ при одном и том же пути поступления (с воздухом, водой, пищей и т.д.).

Комплексное действие проявляется при одновременном поступлении в организм одного и того же вещества различными путями (из воды, воздуха, пищевых продуктов).

Сочетанное действие наблюдается при одновременном или последовательном воздействии на организм человека факторов различной природы (физических, химических, биологических).

В развитии патологических процессов в организме различные загрязнения окружающей среды могут играть роль факторов риска, т.е. факторов, которые не являются непосредственной причи­ной определенной болезни, но увеличивают вероятность ее возникновения.

Особенности воздействия факторов окружающей среды привели к существенным измене­ниям показателей здоровья населения, которые могут быть сформулированы следующим обра­зом:

- ускорился темп динамики всех показателей, характеризующих здоровье (заболеваемость, инвалидность, смертность, физическое развитие);

- произошли демографические изменения (постарение, сдвиги в структуре смертности);

- определился ряд заболеваний, имеющих высокие уровни (болезни системы кровообра­щения, хронические болезни органов дыхания, несчастные случаи, отравления, травмы и др.);

- выделилась группа заболеваний, ранее редко встречающихся (эндокринные, аллергиче­ские, врожденные пороки, болезни иммунной системы и др.);

- возросла заболеваемость некоторыми инфекционными болезнями (корью, дифтерией, гепатитом В, аденовирусами, педикулезом и пр.).

В докладе межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета безопасно­сти отмечено [14], что в 1996 году население России сократилось на 330 тысяч человек. Разница могла бы быть еще больше, если бы не полмиллиона мигрантов, переселив­шихся в Россию. Самое интенсивное увеличение смертности произошло в возрастных группах от 20 до 49 лет. Смертность трудоспособных мужчин в 4 раза выше, чем женщин. Среднестатисти­ческий россиянин живет 58 лет, россиянка - 72 года. В странах Европейского союза мужчины жи­вут до 70 лет, женщины - до 79 лет. Причин демографического кризиса много, но не последнюю роль играет загрязнение окружающей среды. Так, например, 41 процент заболеваний органов дыхания и 16 процентов эндокринных заболеваний обязаны своим возникновением загрязнен­ному воздуху. Особенно это опасно для детей: 37 процентов детских заболеваний связаны с ним (у взрослых - только 10 процентов). Онкологические заболевания, врожденные пороки и сахар­ный диабет, самопроизвольные выкидыши встречаются чаще в регионах, где воздух загрязнен «химией».

Источником заболеваний пищеварительного тракта, почек и мочевыводящих путей, эндок­ринной и нервной системы служит загрязненная питьевая вода. Так, по данным доклада межве­домственной комиссии 40 процентов всех стоков сбрасывается в водоемы без очистки. В резуль­тате концентрация токсичных веществ в водоемах (тяжелых металлов, пестицидов), а также болезнетворных микроорганизмов превышает установленные санитарные нормы. Опасны для здоровья не только высокие концентрации некоторых элементов, но и их недостаток. Так, низкое содержание фтора в Магаданской, Амурской и Костромской областях стало причиной широкого распространения кариеса, а его избыток в поселке Балахта Красноярского края привел к высокой заболеваемости флюорозом.

Загрязнены и почвы: вокруг промышленных гигантов и транспортных магистралей - тяже­лыми металлами: мышьяком, свинцом, кадмием; в сельскохозяйственных районах - пестицида­ми, нитратами, в некоторых областях - Брянской, Калужской, Орловской и др. - и радионукли­дами. Все эти «прелести» попадают в продукты питания. Установлена корреляция между загряз­нением почвы тяжелыми металлами и заболеваемостью детей; пестицидами и болезнями кровооб­ращения, нервной системы и почек; радионуклидами и раком щитовидной железы.

Опасность современной почвы, используемой в сельскохозяйственном обороте, заключает­ся в том, что она является источником поступления в воздух токсичной пыли, пестицидов, накопив­шихся в почве за период интенсивной химизации, и газообразных продуктов их разложения. Наиболее значимые концентрации этих газов - хлористого водорода, цианистого водорода, фосгена и других определяются на почвах с высоким содержанием гумуса и при высокой влажности и температуре почвы

Закон минимума либиха

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора или закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.^[1]

Именно от этого, минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. В течение жизни особи видов встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова^[1]; бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур) — зимняя температура^[1] и т. д.

Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус Либих установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.

По имени учёного названо образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха». Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения.

Закон толерантности Шелфорда

ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ

(ЗАКОН ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОПТИМУМА В. ШЕЛФОРДА) лимитирующий фактор процветания организма может быть как минимумом, так и максимумом экологического фактора, диапазон между которыми определя6ет пределы толерантности организма к данному фактору. Организм может иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие в отношении другого.
Организм с широкими границами по большинству экологических факторов обычно широко распространен (например, воробей). Если условия по одному фактору не оптимальны, то может снизиться предел устойчивости к другому экологическому фактору (например, при низком содержании азота в почве снижается засухоустойчивость злаков).

Экологический словарь, 2001

Закон толерантности

Закон экологического оптимума В. Шелфорда

лимитирующий фактор процветания организма может быть как минимумом, так и максимумом экологического фактора, диапазон между которыми определя6ет пределы толерантности организма к данному фактору. Организм может иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие в отношении другого.

Организм с широкими границами по большинству экологических факторов обычно широко распространен (например, воробей). Если условия по одному фактору не оптимальны, то может снизиться предел устойчивости к другому экологическому фактору (например, при низком содержании азота в почве снижается засухоустойчивость злаков).

Постулаты Коммонера

лубокое философское и практическое значение имеют так называемые Законы экологии Б.Коммонера Первый - Все связано со всем. Второй - Все должно куда-то деваться. Третий - Природа знает лучше. Четвертый - Ничто не дается даром. И если к этим постулатам Б.Коммонера добавить закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства, который гласит,

что В любом хозяйственном цикле образующиеся отходы и возникающие побочные эффекты неустранимы, они могут быть лишь переведены из одной формы в другую или перемещены в пространстве, то становится ясным к каким экологическим последствиям может привести безрассудное хозяйствование, экологическая профанация и бездумное антропогенное воздействие на экосистемы. Мы почему-то не хотим до конца осознать, что тератогены вещества, воздействие которых на организм приводит

к аномалиям в его развитии, возникновением уродств могут вызывать быстроразвивающуюся цепь появления сплошных мутантов. Мы все надеемся на толерантность организма способность организма относительно безболезненно выносить отклонение факторов среды от оптимальных для него , ибо согласно закона толерантности В.Шелфорда Лимитирующим фактором процветания отдельного организма или вида может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет выносливость организма к данному

фактору. За последнее время опыт показал, что этот диапазон резко сужается. Надо иметь в виду и закон максимизации энергии. Он объясняет, какая экосистема имеет больше шансов на выживание. По этому закону Выживает та система, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом. Глава 2. Строение атома. На рубеже XIX-XX веков наука вплотную подошла к открытию строения материи.