Классификация факторов среды
Факторы среды (экологические факторы) – это любые свойства или компоненты внешней среды, которые влияют на организмы.
Факторы среды делятся на абиотические, т.е. факторы неорганической, или неживой, природы, и биотические – порожденные жизнедеятельностью организмов.
Совокупность абиотических факторов в пределах однородного участка называется экотопом, вся совокупность факторов, включая биотические, – биотопом.
К абиотическим факторам относятся:
климатические – свет, тепло, воздух, вода (включая осадки в различных формах и влажность воздуха);
эдафические, или почвенно-грунтовые, – механический и химический состав почвы, ее водный и температурный режим;
топографические – условия рельефа.
Климатические и эдафические факторы во многом определяются географическим положением экотопа – его удаленностью от экватора и от океана и высотой над уровнем моря.
Среди факторов среды различаются также прямые и косвенные.
Прямые экологические факторы непосредственно влияют на растения. Примеры прямых факторов: увлажнение, температура, богатство почвы питательными элементами и др.
Косвенные экологические факторы действуют на растения опосредствованно – через прямые факторы среды. Примеры косвенных факторов: географическая широта и удаленность от океана, рельеф (высота над уровнем моря и экспозиция склона), механический состав почвы. С подъемом в горы изменяется климат (количество осадков и температурный режим); экспозиция и крутизна склона влияют на интенсивность прогревания поверхности почвы и режим ее увлажнения. Механический состав почвы (соотношение песчаных, глинистых и илистых частиц) влияет на растения и почвенную фауну через режим увлажнения и динамику питательных элементов.
Кроме того, прямые абиотические факторы среды разделяются на условия и ресурсы.
Условия – это факторы среды, которые организмы не потребляют. К их числу относятся температура, влажность воздуха, соленость воды, реакция почвенного раствора, содержание в воде и почве загрязняющих веществ, которые не используются растениями как элементы питания.
Ресурсы – это факторы среды, которые потребляются организмами. Поэтому один более сильный организм может «съесть» ресурсов больше, и другому более слабому их останется меньше.
Для растений ресурсами являются свет, вода, элементы минерального питания, диоксид углерода; для животных – биомасса растений, живые животные или мертвое органическое вещество. Необходимым ресурсом для подавляющего большинства организмов является кислород.
Ресурсом может быть пространство. Растения для прохождения жизненного цикла, должны получить определенную площадь «под солнцем» и некоторый объем почвы для потребления воды и элементов минерального питания (площадь питания). Растительноядным животным нужен участок «пастбища» (для тли это будет часть листа, для косяка лошадей – десяток гектаров степи, для стада слонов – десятки квадратных километров), плотоядным животным – охотничий надел.
Изредка возможна и чисто физическая нехватка пространства. Так, крокусы даже выталкивают «лишние» луковицы из земли. В поселениях мидий раковины так плотно прижаты друг к другу, что между ними не может втиснуться новый претендент на место.
Биотические факторы являются следствием взаимоотношений организмов. Для растений – это конкуренция, влияние животных (растительноядных, паразитов, опылителей, распространителей плодов и семян), грибов (микоризных, паразитических), бактерий (азотфиксирующих и болезнетворных), вирусов. Для животных – это обеспеченность ресурсами питания, конкуренция, влияние хищников, патогенных микроорганизмов.
Факторы, связанные с влиянием человека, выделяются в отдельную группу антропогенных факторов.
К наиболее существенным антропогенным факторам относятся химическое загрязнение воды, атмосферы и почвы, техногенное нарушение экосистем при разработке полезных ископаемых, выпас скота, рекреационное влияние, промысел животных, заготовка растительного сырья и др.
В настоящее время роль антропогенных факторов резко возросла, и потому изучение последствий их влияния и разработка способов регулирования отношений человека и природы являются важнейшими проблемами прикладной экологии.
Совокупности факторов абиотической среды формируют среды жизни – наземно-воздушную, водную, почвенную. Для многочисленных видов-паразитов средой жизни является организм хозяина.
Эти среды жизни различаются по условиям существования для организмов. Водная среда отличается высокой плотностью, теплопроводностью, способностью растворять соли и газы. Температурный режим в ней мягче, чем на суше. Для наземно-воздушной среды характерно обилие кислорода, света, резкие изменения температуры, перепады давления и периодический дефицит влаги. Почвенная среда состоит из трех фаз: твердые частицы почвы пронизаны порами и полостями, заполненными частично водой, частично воздухом. Организм как среда жизни паразитов характеризуется практически неограниченным запасом пищи и надежной защитой.
Разные организмы используют разные среды жизни, причем, если рыбы или почвенные животные используют одну среду (соответственно водную и почвенную), то растения связаны с двумя и даже тремя средами (почвенной, наземно-воздушной и водной), две среды жизни используют амфибии (лягушки) и некоторые паразиты, которые часть жизненного цикла проводят в водной или наземно-воздушной среде.
Разнообразием условий существования организмов в разных частях планеты и в разных экотопах объясняется биологическое разнообразие – разнообразие живых организмов.
Контрольные вопросы
1. Перечислите абиотические факторы среды.
2. Чем отличаются факторы-ресурсы от факторов-условий?
3. В каких случаях ресурсом является пространство?
4. Назовите основные среды жизни и приведите примеры организмов, использующих одну, две и три среды.
(Доп.) § 5. Организмы как пищевые ресурсы
Главными ресурсами для животных являются другие организмы. Возможны три варианта их использования.
Хищничество – питание организмами-ресурсами, бывшими до момента превращения их в пищевой объект живыми. Организм-ресурс или умерщвляется (как при съедании зайца волком) или поедается по частям при сохранении его живым (поедание растений растительноядными животными).
Паразитизм – питание веществами живого организма-ресурса.
Детритофагия – питание мертвым органическим веществом.
Познакомимся с различиями питательных качеств организмов-ресурсов – химического состава и усвояемости. Эти качества различаются у организмов-ресурсов из царств растений и животных. У растений клеточные оболочки образованы целлюлозой и лигнином, по этой причине количественное соотношение углерода и азота (С:N) в растительных тканях составляет от 20:1 до 40:1. У животных, клетки которых лишены «целлюлозного чехла», содержание углерода гораздо ниже, и это соотношение составляет от 8:1 до 10:1.
Большинство фитофагов не обладают способностью переваривать целлюлозу (у них нет соответствующих ферментов), по этой причине усвояемость растительной пищи всегда очень низкая. Фитофаги пережевывают пищу, чтобы механически разрушить оболочки клеток, но этого оказывается недостаточно. Усваивать растительную пищу фитофагам помогают прокариоты и низшие животные, которые обладают ферментами, разрушающими целлюлозу. «Помощники» живут в пищеварительной системе фитофагов и связаны с ними отношениями взаимовыгодного сотрудничества. По этой же причине детритофаги предпочитают поедать растительный детрит не в «свежем» состоянии, а когда он уже заселен микроорганизмами-редуцентами.
return false">ссылка скрытаРазные ткани растений имеют разный химический состав: концентрация азота и других элементов минерального питания выше в меристематических тканях, клетки которых делятся, а углеводов – в ситовидных трубках флоэмы и в некоторых запасающих тканях (в клубнях, семенах), которые являются наиболее питательными частями растений.
Самые высокие концентрации целлюлозы и лигнина – в старых и мертвых тканях, например в древесине и коре. Эти различия химического состава разных тканей служат причиной специализации насекомых-фитофагов (например, разных видов дубовой галлицы, личинки которых питаются молодыми и старыми листьями, вегетативными почками, мужскими цветками, тканями корня и т.д.). Большинство насекомых-фитофагов избегает потребления старых одревесневших тканей.
У плотоядных животных проблем с пищеварением нет, они не пережевывают пищу, а только разрывают ее на куски или заглатывают добычу целиком. Если для фитофагов главная проблема состоит в переваривании пищи, то плотоядных заботит то, как добычу отыскать, изловить, умертвить и съесть.
Контрольные вопросы
1. Какие варианты использования организмами других организмов как пищевых ресурсов существуют в природе?
2. Почему фитофагам трудно переваривать растительную пищу?
3. Какую роль в питании фитофагов играют микроорганизмы, обитающие в их пищеварительной системе.
4. Почему детритофаги предпочитают поедать мертвое органическое вещество, которое заселено микроорганизмами?
5. Чем отличаются питательные качества растительной и животной пищи?