Екологічний фактор визначальний межі поширення видів називається. Екологічні чинники середовища. Біотичні фактори, вони ж Способи харчування живих організмів, вони ж Внутрішньо- та міжвидова боротьба за існування

Екологічні фактори середовища

Тест на тему «Екологічні чинники середовища»

Виберіть одну правильну відповідь:

1. Який абіотичний чинник може призвести до різкого скорочення чисельності популяції річкового бобра?

1) рясні дощі влітку

2) збільшення чисельності водних рослин

3) пересихання водойми

4) інтенсивний відстріл тварин

(правильна відповідь: 3)

2. Який антропогенний чинник може призвести до збільшення чисельності популяції зайців у лісі?

1) рубання дерев

2) відстріл вовків та лисиць

3) витоптування рослин

4) розведення багать

(Правильна відповідь: 2)

3. Який фактор середовища є сигналом для підготовки птахів до перельотів?

1) зниження температури повітря

2) зміна тривалості світлового дня

3) збільшення хмарності

4) зміна атмосферного тиску

(правильна відповідь:2)

4.Парниковий ефект може сприяти бурхливому розвитку рослин у біосфері, оскільки він веде

1) до накопичення в атмосфері кисню

2) до підвищення прозорості атмосфери

3) збільшення щільності атмосфери

4) до накопичення в атмосфері вуглекислого газу

(правильна відповідь: 1)

5.Все фактори живої та неживої природи, що впливають на особини, популяції, види, називають

1) абіотичними

2) біотичними

3) екологічними

4) антропогенними

(правильна відповідь:3)

6. До абіотичних факторів відносять

1) підривання кабанами коріння

2) навала сарани

3) утворення колоній птахів

4) рясний снігопад

(правильна відповідь:4)

7.Харчові зв'язки в екосистемі називаються

1) абіотичними

2) антропогенними

3) обмежують

4) біотичними

(правильна відповідь:4)

8.Чинники, що спричиняють забруднення навколишнього середовища,
пов'язані з діяльністю людини, називають

1) обмежують

2) антропогенними

3) біотичними

4) абіотичними

(правильна відповідь:2)

9.Які чинники називають антропогенними?

1) пов'язані з діяльністю людини

2) абіотичного характеру

3) біотичного характеру

4) визначальні функціонування агроценозів

(правильна відповідь:1)

10. До біотичних компонентів екосистеми відносять

1) газовий склад атмосфери

2) склад та структуру ґрунту

3) особливості клімату та погоди

4) продуцентів, консументів, редуцентів

(правильна відповідь:4)

Виберіть одну правильну відповідь

Запитання 1. Умови середовища зазвичай визначають як:

1. екологічні чинники, які впливають (позитивне чи негативне) існування і географічне поширення живих істот;

2. зміни в середотворчих компонентах або їх поєднаннях, що мають коливальний характер із відновленням колишніх умов життя;

3. ступінь відповідності природним умовам потреб людей чи інших живих організмів;

4. баланс природних або змінених людиною середотворчих компонентів та природних процесів;

5. складання природних та антропогенних факторів, що створює в сумі нові екологічні умови проживання організмів та біотичних угруповань.

(правильна відповідь:1)

Питання 2. Яке визначення відповідає поняттю «абіотичні чинники середовища»:

1. компоненти та явища неживої, неорганічної природи, що прямо чи опосередковано діють на живі організми;

2. природні тіла та явища, з якими організм знаходиться у прямих чи непрямих взаєминах;

3. зміна в середотворчих компонентах або їх поєднаннях, яка не може бути компенсована під час природних відновлювальних процесів;

4. фактори, що надають як безпосередній, і непрямий вплив на організми;

5. взаємозв'язку між видами, у яких організми одного виду живуть з допомогою поживних речовин інших видів.

(правильна відповідь:1)

Питання 3. Біотичні чинники середовища – це:

1. сукупність впливів життєдіяльності одних організмів на життєдіяльність інших, і навіть на неживу довкілля;

2. фізіолого-екологічна адаптація організмів, що забезпечує високий рівень обміну речовин у період активності тварин та низькі втрати енергії у період зимової сплячки;

3. співвідношення між енергією, отриманої організмом ззовні, та її витратою на побудову тіла та процеси життєдіяльності;

4. екологічні чинники, надають найбільше впливом геть чисельність і життєдіяльність організмів.

5. сили та явища природи, походження яких прямо не пов'язане з життєдіяльністю нині живих організмів.

(правильна відповідь:1)

Питання 4. Антропогенні фактори – це:

1. форми діяльності людини, які впливають на природне середовище, змінюючи умови проживання живих організмів;

2. сукупність впливів життєдіяльності одних організмів на життєдіяльність інших, і навіть на неживу довкілля;

3. сукупність природно-природних особливостей існування організмів та антропогенних впливів;

4. група чинників, що з прямим, і опосередкованим впливом живих організмів на середу;

5. чинники, щоб забезпечити високий рівень обміну речовин під час активності тварин і низькі втрати енергії під час зимової сплячки.

(правильна відповідь:1)

Питання 5. Будівництво греблі можна як приклад фактора:

1. абіотичного;

2. біотичного;

3. антропогенного;

4. взагалі не екологічного;

5. гідробіонтного.

(правильна відповідь:3)

4. Встановіть відповідність між характеристикою середовища та його фактором

ФАКТОРИ СЕРЕДОВИЩА

А) біотичні

Б) абіотичні

ХАРАКТЕРИСТИКА

1) сталість газового складу атмосфери

2) зміна товщини озонового екрану

3) зміна вологості повітря

4) зміна чисельності консументів

5) зміна чисельності продуцентів

(правильна відповідь: А-4,5,6. Б-1,2,3.)

6. Встановіть у якій послідовності розташовуються рівні організації живого:

А) біоценотичний

Б) видовий

в) популяційний

Г) біогеоценотичний

Д) організмовий

Е) біосферний

(правильну відповідь:Д,Б,В,А,Г,Є.)

3. Прочитайте текст і знайдіть у ньому пропозиції, які містять біологічні помилки. Запишіть спочатку номери цих пропозицій, а потім правильно їх сформулюйте.

1. Усі екологічні чинники, що діють організми поділяються на біотичні, геологічні та антропогенні.

2. Біотичні чинники – це температурні, кліматичні умови, вологість, освітленість.

3. Антропогенні фактори – вплив людини та продуктів її діяльності на середовище.

4. Фактор, значення якого в даний момент знаходиться на межах витривалості і найбільше відхиляється від оптимального значення, називають обмежуючим.

5. Мутуалізм – форма взаємонегативних взаємодій між організмами.

Відповіді:

1-на Абіотичні, Біотичні та Антропогенні.

3-правильно

4-правильно

5-взаємопозитивних взаємодій (взаємовигідні відносини між особами)

Екологічні фактори- Це комплекс навколишніх умов, що впливають на живі організми. Розрізняють фактори неживої природи- Абіотичні (кліматичні, едафічні, орографічні, гідрографічні, хімічні, пірогенні), фактори живої природи— біотичні (фітогенні та зоогенні) та фактори антропогенні (вплив людської діяльності). До лімітуючих відносяться будь-які фактори, що обмежують зростання та розвиток організмів. Пристосування організму до довкілля називається адаптацією. Зовнішній вигляд організму, що відбиває його пристосованість до умов середовища, називається життєвою формою.

Поняття про екологічні фактори середовища, їх класифікація

Окремі компоненти довкілля, що впливають на живі організми, на які вони реагують пристосувальними реакціями (адаптаціями), називаються факторами середовища, або екологічними факторами. Інакше кажучи, комплекс навколишніх умов, що впливають на життєдіяльність організмів, має назву екологічні чинники середовища

Усі екологічні чинники поділяють на групи:

1. включають компоненти та явища неживої природи, що прямо чи опосередковано впливають на живі організми. Серед багатьох абіотичних факторів головну роль відіграють:

кліматичні(сонячна радіація, світло та світловий режим, температура, вологість, атмосферні опади, вітер, атмосферний тиск та ін.);
едафічні(механічна структура та хімічний склад ґрунту, вологоємність, водний, повітряний та тепловий режим ґрунту, кислотність, вологість, газовий склад, рівень ґрунтових вод та ін.);
орографічні(рельєф, експозиція схилу, крутість схилу, перепад висот, висота над рівнем моря);
гідрографічні(прозорість води, плинність, проточність, температура, кислотність, газовий склад, вміст мінеральних та органічних речовин та ін.);
хімічні(газовий склад атмосфери, сольовий склад води);
пірогенні(Вплив вогню).

2. — сукупність взаємовідносин живих організмів, і навіть їх взаємовпливів на довкілля. Дія біотичних факторів може бути не тільки безпосереднім, а й непрямим, виражаючи коригування абіотичних факторів (наприклад, зміна складу грунту, мікроклімату під пологом лісу і т.д.). До біотичних факторів належать:

фітогенні(Вплив рослин один на одного і на навколишнє середовище);
зоогенні(Вплив тварин один на одного і на навколишнє середовище).

3. відображають інтенсивний вплив людини (безпосередньо) або людської діяльності (опосередковано) на довкілля та живі організми. До таких факторів відносяться всі форми діяльності людини і людського суспільства, які призводять до зміни природи як довкілля та інших видів і безпосередньо позначаються на їхньому житті. Кожен живий організм зазнає впливу неживої природи, організмів інших видів, у тому числі людини, і в свою чергу впливає на кожну з цих складових.

Вплив антропогенних чинників у природі може бути як свідомим, і випадковим, чи неусвідомленим. Людина, розорюючи цілинні та покладені землі, створює сільськогосподарські угіддя, виводить високопродуктивні та стійкі до захворювань форми, розселяє одні види та знищує інші. Ці впливу (свідомі) часто мають негативний характер, наприклад необдумане розселення багатьох тварин, рослин, мікроорганізмів, хижацьке знищення цілого ряду видів, забруднення середовища та ін.

Біотичні фактори середовища проявляються через взаємини організмів, що входять до однієї спільноти. У природі багато видів тісно взаємопов'язані, їх відносини один з одним як компонентами довкілля можуть мати надзвичайно складний характер. Що стосується зв'язків між спільнотою та навколишнім неорганічним середовищем, то вони завжди є двосторонніми, обопільними. Так, характер лісу залежить від відповідного типу ґрунтів, але сам ґрунт значною мірою формується під впливом лісу. Подібно до цього температура, вологість і освітленість у лісі визначаються рослинністю, але сформовані кліматичні умови в свою чергу впливають на співтовариство живуть у лісі організмів.

Вплив екологічних факторів на організм

Вплив довкілля сприймається організмами через посередництво факторів середовища, званих екологічними.Слід зазначити, що екологічним фактором є тільки елемент довкілля, що змінюється, що викликає у організмів при своїй повторній зміні відповідні пристосувальні еколого-фізіологічні реакції, що спадково закріплюються в процесі еволюції. Вони поділяються на абіотичні, біотичні та антропогенні (рис. 1).

Називають всю сукупність факторів неорганічного середовища, що впливають на життя та поширення тварин та рослин. Серед них розрізняють: фізичні, хімічні та едафічні.

Фізичні фактори -ті, джерелом яких є фізичний стан чи явище (механічне, хвильове та інших.). Наприклад, температура.

Хімічні фактори- Ті, що походять від хімічного складу середовища. Наприклад, солоність води, вміст кисню тощо.

Едафічні (або ґрунтові) факториявляють собою сукупність хімічних, фізичних і механічних властивостей грунтів і гірських порід, що впливають як на організми, для яких вони є довкіллям, так і на кореневу систему рослин. Наприклад, вплив біогенних елементів, вологості, структури ґрунту, вміст гумусу тощо. на зростання та розвиток рослин.

Мал. 1. Схема впливу довкілля (навколишнього середовища) на організм

- фактори діяльності людини, що впливають на навколишнє природне середовище (і гідросфери, ерозія ґрунтів, знищення лісів тощо).

Лімітуючими (обмежуючими) екологічними фактораминазивають такі фактори, які обмежують розвиток організмів через нестачу чи надлишок поживних речовин у порівнянні з потребою (оптимальним вмістом).

Так, при вирощуванні рослин за різних температур точка, при якій спостерігається максимальне зростання, і буде оптимумом.Весь інтервал температур, від мінімальної до максимальної, за яких ще можливе зростання, називають діапазоном стійкості (витривалості),або толерантності.Обмежують його точки, тобто. максимальна та мінімальна придатні для життя температури – межі стійкості. Між зоною оптимуму і межами стійкості з наближенням до останнім рослина відчуває все наростаючий стрес, тобто. мова йде про стресові зони, або зони пригнічення,у межах діапазону стійкості (рис. 2). У міру віддалення від оптимуму вниз і вгору за шкалою не тільки посилюється стрес, але після досягнення меж стійкості організму відбувається його загибель.

Мал. 2. Залежність впливу екологічного чинника від його інтенсивності

Таким чином, для кожного виду рослин або тварин існують оптимум, стресові зони та межі стійкості (або витривалості) щодо кожного фактора довкілля. При значенні фактора, близького до меж витривалості, організм може існувати лише нетривалий час. У вужчому інтервалі умов можливе тривале існування та зростання особин. Ще у вужчому діапазоні відбувається розмноження, і вигляд може існувати необмежено довго. Зазвичай десь у середній частині діапазону стійкості є умови, найбільш сприятливі для життєдіяльності, зростання та розмноження. Ці умови називають оптимальними, у яких особини цього виду виявляються найпристосованішими, тобто. залишають найбільше нащадків. Насправді виявити такі умови складно, тому оптимум зазвичай визначають окремі показники життєдіяльності (швидкість зростання, виживання тощо.).

Адаптаціяполягає в пристосуванні організму до умов довкілля.

Здатність до адаптацій - одна з основних властивостей життя взагалі, що забезпечує можливість її існування, можливість організмів виживати та розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях - від біохімії клітин та поведінки окремих організмів до будови та функціонування спільнот та екологічних систем. Усі пристосування організмів до існування у різних умовах виробилися історично. В результаті сформувалися специфічні для кожної географічної зони угруповання рослин та тварин.

Адаптації можуть бути морфологічними,коли змінюється будова організму аж до утворення нового виду, та фізіологічними,коли відбуваються зміни у функціонуванні організму. До морфологічних адаптацій близько примикає пристосувальне забарвлення тварин, здатність змінювати її залежно від освітленості (камбала, хамелеон та ін.).

Широко відомі приклади фізіологічної адаптації - зимова сплячка тварин, сезонні перельоти птахів.

Дуже важливими для організмів є поведінкові адаптації.Наприклад, інстинктивна поведінка визначає дію комах та нижчих хребетних: риб, земноводних, плазунів, птахів та ін. Така поведінка генетично запрограмована і передається у спадок (вроджена поведінка). Сюди відноситься: спосіб побудови гнізда у птахів, спарювання, вирощування потомства та ін.

Існує також і набутий наказ, отриманий індивідом у його житті. Навчання(або навчання) -Основний метод передачі отриманого поведінки від покоління до іншого.

Здатність індивіда керувати своїми пізнавальними здібностями, щоб вижити при несподіваних змінах довкілля, є інтелектом.Роль навчання та інтелекту у поведінці зростає з удосконаленням нервової системи – збільшенням кори головного мозку. Для людини це визначальний механізм еволюції. Властивість видів адаптуватися до того чи іншого діапазону факторів середовища позначається поняттям екологічна містичність виду.

Спільна дія екологічних факторів на організм

Екологічні чинники зазвичай діють по одному, а комплексно. Дія одного фактора залежить від сили впливу інших. Поєднання різних факторів помітно впливає на оптимальні умови життя організму (див. рис. 2). Дія одного фактора не замінює дію іншого. Однак при комплексному впливі середовища часто можна спостерігати «ефект заміщення», який проявляється у схожості результатів впливу різних факторів. Так, світло не може бути замінене надлишком тепла або великою кількістю вуглекислого газу, але, впливаючи змінами температури, можна призупинити, наприклад, фотосинтез рослин.

У комплексному впливі середовища дія різних факторів для організмів нерівноцінна. Їх можна поділити на головні, супутні та другорядні. Провідні чинники різні для різних організмів, навіть вони живуть одному місці. У ролі провідного чинника різних етапах життя організму можуть виступати то одні, то інші елементи середовища. Наприклад, у житті багатьох культурних рослин, таких, як злаки, у період проростання провідним фактором є температура, у період колосіння та цвітіння – ґрунтова волога, у період дозрівання – кількість поживних речовин та вологість повітря. Роль провідного фактора в різні пори року може змінюватися.

Провідний чинник може бути неоднаковий в тих самих видів, що у різних фізико-географічних умовах.

Поняття про провідні фактори не можна змішувати з поняттям про. Чинник, рівень якого в якісному чи кількісному відношенні (недолік чи надлишок) виявляється близьким до меж витривалості даного організму, називається лімітуючим.Дія лімітуючого фактора виявлятиметься і в тому випадку, коли інші фактори середовища сприятливі або навіть оптимальні. Лімітуючими можуть бути як провідні, і другорядні екологічні чинники.

Поняття лімітуючих чинників було запроваджено 1840 р. хіміком 10. Лібіхом. Вивчаючи вплив зростання рослин вмісту різних хімічних елементів у грунті, він сформулював принцип: «Речовою, що у мінімумі, управляється врожай і визначається величина і стійкість останнього у часе». Цей принцип відомий за назвою закону мінімуму Лібіха.

Лімітуючим фактором може бути не лише недолік, на що вказував Лібіх, а й надлишок таких факторів, як, наприклад, тепло, світло та вода. Як зазначалося раніше, організми характеризуються екологічним мінімумом та максимумом. Діапазон між цими двома величинами прийнято називати межами стійкості чи толерантності.

У загальному вигляді всю складність впливу екологічних факторів на організм відображає закон толерантності В. Шелфорда: відсутність або неможливість процвітання визначається недоліком або, навпаки, надлишком будь-якого з ряду факторів, рівень яких може виявитися близьким до меж, що переносяться даним організмом (1913). Ці дві межі називають межами толерантності.

За «екологією толерантності» було проведено численні дослідження, завдяки яким стали відомі межі існування багатьох рослин та тварин. Таким прикладом є вплив речовини, що забруднює атмосферне повітря, на організм людини (рис. 3).

Мал. 3. Вплив речовини, що забруднює атмосферне повітря, на організм людини. Макс - максимальна життєва активність; Додаткова - допустима життєва активність; Опт - оптимальна (не впливає на життєву активність) концентрація шкідливої речовини; ГДК - гранично допустима концентрація речовини, що істотно не змінює життєву активність; Літ - летальна концентрація

Концентрація фактора, що впливає (шкідливої речовини) на рис. 5.2 позначена символом З. При значеннях концентрації З = З років людина загине, але незворотні зміни у його організмі відбудуться за значно менших значеннях З = З пдк. Отже, діапазон толерантності обмежується саме значенням С пдк = С лім. Звідси, С пк необхідно визначити експериментально для кожного забруднюючого або будь-якого шкідливого хімічного з'єднання і не допускати перевищення його С плк в конкретному середовищі проживання (життєвому середовищі).

В охороні навколишнього середовища важливі саме верхні межі стійкості організмудо шкідливих речовин.

Таким чином, фактична концентрація забруднюючої речовини С факт не повинна перевищувати С пдк (С факт ≤ С пдк = С лім).

Цінність концепції лімітуючих чинників (З лім) у тому, що вона дає екологу відправну точку щодо складних ситуацій. Якщо для організму характерний широкий діапазон толерантності до фактора, що відрізняється відносною постійністю, і він присутній в середовищі в помірних кількостях, такий навряд чи є лімітуючим. Навпаки, якщо відомо, що той чи інший організм має вузький діапазон толерантності до якогось мінливого фактора, то саме цей фактор і заслуговує на уважне вивчення, оскільки він може бути лімітуючим.

Визначення

Екологія- це наука про взаємини організмів між собою та з навколишньою неживою природою.

Термін «екологія» ввів у науковий побут у 1866 р. німецький зоолог та еволюціоніст, послідовник Ч. Дарвіна Е. Геккель.

Завдання екології:

Вивчення просторового розміщення та адаптаційних можливостей живих організмів, їх роль у кругообігу речовин (екологія особин, або аутекологія).

Вивчення динаміки чисельності та структури популяцій (популяційна екологія).

Вивчення складу та просторової структури угруповань, кругообігу речовин та енергії в біосистемах (екологія угруповань, або екосистемна екологія).

Вивчення взаємодії з довкіллям окремих таксономічних груп організмів (екологія рослин, екологія тварин, екологія мікроорганізмів тощо).

Вивчення різних екосистем: водних (гідробіологія), лісових (лісознавство).

Реконструкція та вивчення еволюції стародавніх угруповань (палеоекологія).

Екологія тісно пов'язана з іншими науками: фізіологією, генетикою, фізикою, географією та біогеографією, геологією та еволюційною теорією.

В екологічних розрахунках застосовується методи математичного та комп'ютерного моделювання, метод статистичного аналізу даних.

екологічні фактори

Екологічні фактори- компоненти довкілля, які впливають живий організм.

Існування певного виду залежить від поєднання безлічі різних факторів. Причому кожного виду значення окремих чинників, і навіть їх комбінації дуже специфічні.

Види екологічних факторів:

Абіотичні фактори- фактори неживої природи, що прямо чи опосередковано діють на організм.
Приклади: рельєф, температура та вологість повітря, освітленість, перебіг та вітер.

Біотичні фактори- фактори живої природи, що впливають організм.
Приклади: мікроорганізми, тварини та рослини.

Антропогенні фактори- Фактори, пов'язані з діяльністю людини.
Приклади: будівництво доріг, розорювання земель, промисловість та транспорт.

Абіотичні фактори

кліматичні: річна сума температур, середньорічна температура, вологість, тиск повітря;

Розгорнути

ЕКОЛОГІЧНІ ГРУПИ РОСЛИН

Стосовно водного обміну

гідратофити - рослини, які постійно живуть у воді;

гідрофіти – рослини, частково занурені у воду;

гелофіти – болотні рослини;

гігрофіти - наземні рослини, що мешкають у надмірно зволожених місцях;

мезофіти - рослини, які віддають перевагу помірному зволоженню;

Ксерофити - рослини, пристосовані до постійного нестачі вологи (у тому числі сукуленти--рослини, що накопичують воду в тканинах свого тіла (наприклад, товстунові та кактуси);

склерофіти - посухостійкі рослини з жорстким, шкірястим листям і стеблами.

едафічні (грунтові): механічний склад ґрунту, повітропроникність ґрунту, кислотність ґрунту, хімічний склад ґрунту;

ЕКОЛОГІЧНІ ГРУПИ РОСЛИН

По відношенню до родючості ґрунтурозрізняють такі екологічні групи рослин:

оліготрофи - рослини бідних, малородючих ґрунтів (сосна звичайна);

мезотрофи - рослини з помірною потребою у поживних речовинах (більшість лісових рослин помірних широт);

евтрофи - рослини, що вимагають великої кількості поживних речовин у ґрунті (дуб, ліщина, снить).

ЕКОЛОГІЧНІ ГРУПИ РОСЛИН

Усі рослини по відношенню до світламожна поділити на три групи: геліофіти, сціофіти, факультативні геліофіти.

Геліофіти - світлолюбні рослини (степові та лучні злаки, рослини тундри, ранньовесняні рослини, більшість культурних рослин відкритого ґрунту, багато бур'янів).

Сціофіти – тенелюбні рослини (лісові трави).

Факультативні геліофіти - тіньовитривалі рослини, здатні розвиватися як при дуже великій, так і при малій кількості світла (ялина звичайна, клен гостролистий, граб звичайний, ліщина, глід, суниця, герань польова, багато кімнатних рослин).

Поєднання різних абіотичних факторів визначає поширення видів організмів по різних областях земної кулі. Певний біологічний вид зустрічається не повсюдно, а районах, де є необхідні його існування умови.

фітогенні – вплив рослин;

мікогенні – вплив грибів;

зоогенні – вплив тварин;

Мікробіогенні – вплив мікроорганізмів.

АНТРОПОГЕННІ ФАКТОРИ

Хоча людина впливає на живу природу через зміну абіотичних факторів та біотичних зв'язків видів, діяльність людей на планеті виділяють на особливу силу.

фізичні: використання атомної енергії, переміщення в поїздах та літаках, вплив шуму та вібрації;

хімічні: використання мінеральних добрив та отрутохімікатів, забруднення оболонок Землі відходами промисловості та транспорту;

біологічні продукти харчування; організми, для яких людина може бути довкіллям або джерелом харчування;

соціальні - пов'язані з відносинами людей та життям у суспільстві: взаємодія з домашніми тваринами, синантропними видами (мухи, щури тощо), використання циркових та сільськогосподарських тварин.

Основними способами антропогенного впливу є: завезення рослин і тварин, скорочення ареалів та знищення видів, безпосередній вплив на рослинний покрив, розорювання земель, вирубування та випалювання лісів, випас домашніх тварин, викошування, осушення, зрошення та обводнення, забруднення атмосфери, створення сміттєвих пустир, створення культурних фітоценозів. До цього слід додати різноманітні форми рослинницької та тваринницької діяльності, заходи щодо захисту рослин, охорони рідкісних та екзотичних видів, промисел тварин, їх акліматизацію тощо.

Вплив антропогенного чинника з появи людини Землі постійно посилювалося.

ЕКОЛОГІЧНИЙ ОПТИМУМ ВИДУ

Можна встановити загальний характер впливу екологічних чинників живий організм. Будь-який організм має специфічний комплекс пристосувань до чинників середовища проживання і благополучно існує лише певних межах їх змінюваності.

Екологічний оптимум- значення одного чи кількох екологічних чинників, найбільш сприятливих існування даного виду чи спільноти.

Розгорнути

Зона оптимуму- це діапазон дії чинника, який найбільш сприятливий для життєдіяльності цього виду.

Відхилення від оптимуму визначають зонипригнічення (зонипесимуму). Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражена пригнічуюча дія даного фактора на організми.

Критичні точки- Мінімально і максимально переносні значення фактора, за якими організм гине.

Область толерантності- діапазон значень екологічного чинника, у якому можливе існування організму.

Для кожного організму характерні свої максимуми, оптимуми та мінімуми екологічних факторів. Наприклад, кімнатна муха витримує коливання температури від 7 до 50 ° С, а людська аскарида живе лише за температури тіла людини.

ЕКОЛОГІЧНА НІША

Екологічна ніша- сукупність факторів середовища (абіотичних та біотичних), які необхідні для існування певного виду.

Екологічна ніша характеризує спосіб життя організму, умови його проживання та харчування. На відміну від ніші поняття місцеперебування позначає територію, де живе організм, тобто його «адресу». Наприклад, травоїдні жителі степів - корова і кенгуру - займають одну екологічну нішу, але мають різні місця проживання. Навпаки, жителі лісу - білка та лось, що належать також до травоїдних тварин - займають різні екологічні ніші.

Екологічна ніша завжди визначає поширення організму та його роль у співтоваристві.

В одному співтоваристві два види не можуть займати ту саму екологічну нішу.

ЛІМІТУЮЧИЙ ФАКТОР

Лімітуючий (обмежуючий) фактор- будь-який фактор, який обмежує процес розвитку чи існування організму, виду чи спільноти.

Наприклад, якщо в ґрунті бракує певного мікроелемента, це викликає зниження врожайності рослин. Через відсутність їжі гинуть комахи, які харчувалися цими рослинами. Останнє відбивається на виживання хижаків-ентомофагів: інших комах, птахів та земноводних.

Обмежуючі чинники визначають ареал розселення кожного виду. Наприклад, поширення багатьох видів тварин північ стримується браком тепла і світла, на південь - дефіцитом вологи.

Закон толерантності Шелфорда

Лімітуючим фактором, що обмежує розвиток організму, може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу.

Закон толерантності можна сформулювати простіше: погано як недогодувати, і перегодувати рослина чи тварина.

З цього закону випливає наслідок: будь-який надлишок речовини чи енергії є компонентом, що забруднює середовище. Наприклад, у посушливих областях надлишок води шкідливий і вода може розглядатися як забруднювач.

Отже, кожному за виду існують межі значень життєво необхідних чинників абіотичного середовища, які обмежують зону його толерантності (стійкості). Живий організм може існувати у певному інтервалі значень факторів. Чим ширший цей інтервал, тим вища стійкість організму. Закон толерантності є одним із основоположних у сучасній екології.

ЗАКОНОМІРНОСТІ ДІЇ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ

ЗАКОН ОПТИМУМУ

Закон оптимуму

Будь-який екологічний чинник має певні межі позитивного впливу живі організми.

Чинники позитивно впливають на організми лише певних межах. Недостатнє чи надмірне їх вплив позначається на організмах негативно.

Закон оптимуму є універсальним. Він визначає межі умов, у яких можливе існування видів, і навіть міру мінливості цих умов.

Стенобіонти- вузькоспеціалізовані види, які можуть жити лише у відносно постійних умовах. Наприклад, глибоководні риби, голкошкірі, ракоподібні не переносять коливання температури навіть у межах 2–3 °C. Рослини вологих місцепроживання (лужниця болотна, недоторка та ін) моментально в'януть, якщо повітря навколо них не насичене водяними парами.

Еврібіонти- Види з великим діапазоном витривалості (екологічно пластичні види). Наприклад, види-космополіти.

Якщо потрібно підкреслити ставлення до будь-якого фактора, використовують поєднання «стіно-» і «еврі-» стосовно його назви, наприклад стенотермний вид - не переносить коливання температур, евригалінний - здатний жити при широких коливаннях солоності води і т.п.

ЗАКОН МІНІМУМУ ЛІБІХА

Закон мінімуму Лібіха, або закон обмежуючого фактора

Найбільш значущий організму той чинник, який найбільше відхиляється від оптимального його значення.

Саме від цього мінімально (або максимально) представленого в даний момент екологічного чинника залежить виживання організму. В інші часи обмежують можуть бути інші фактори. Протягом життя особини видів зустрічаються з різними обмеженнями своєї життєдіяльності. Так, фактором, що обмежує поширення оленів, є глибина снігового покриву; метелики озимої совки – зимова температура; а для харіуса – концентрація розчиненого у воді кисню.

Цей закон враховується у практиці сільського господарства. Німецький хімік Юстус фон Лібіх встановив, що продуктивність культурних рослин насамперед залежить від тієї поживної речовини (мінерального елемента), яка представлена у ґрунті найслабше. Наприклад, якщо фосфору у ґрунті лише 20 % від необхідної норми, а кальцію – 50 % від норми, то обмежуючим фактором буде нестача фосфору; необхідно в першу чергу внести в грунт саме добрива, що містять фосфор.

На ім'я вченого названо образне уявлення цього закону – так звана «бочка Лібіха» (див. рис.). Суть моделі полягає в тому, що вода при наповненні бочки починає переливатись через найменшу дошку в бочці і довжина інших дощок вже не має значення.

ВЗАЄМОДІЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ

Зміна інтенсивності одного екологічного чинника може звузити межу витривалості організму іншого чинника чи, навпаки, збільшити його.

У природному середовищі вплив факторів на організм може підсумовуватися, взаємно посилюватись або компенсуватися.

Підсумовування факторів.Приклад: висока радіоактивність середовища та одночасний вміст нітратного азоту в питній воді та їжі в кілька разів збільшують загрозу здоров'ю людини, ніж кожен із цих факторів окремо.

Взаємне посилення (явище синергізму).Наслідком є зниження життєздатності організму. Підвищена вологість значно знижує стійкість організму до перенесення високих температур. Зменшення вмісту азоту у ґрунті призводить до зниження посухостійкості злаків.

Компенсація.Приклад: качки, що залишилися зимувати в помірних широтах, нестачу тепла відшкодовують рясним харчуванням; бідність ґрунту у вологому екваторіальному лісі компенсується швидким та ефективним кругообігом речовин; у місцях, де багато стронцію, молюски можуть замінювати у своїх раковинах кальцій стронцієм. Оптимальна температура підвищує витривалість до нестачі вологи та їжі.

У той самий час жоден із необхідних організму чинників може бути повністю замінений іншим. Наприклад, недолік вологи уповільнює процес фотосинтезу навіть за оптимальної освітленості та концентрації $CO_2$ в атмосфері; Нестачу тепла не можна замінити великою кількістю світла, а мінеральні елементи, необхідні для живлення рослин, - водою. Тому якщо значення хоча б одного з необхідних факторів виходить за межі діапазону толерантності, існування організму стає неможливим (див. закон Лібіха).

Інтенсивність впливу факторів середовища знаходиться у прямій залежності від тривалості цього впливу. Тривала дія високих або низьких температур згубна для багатьох рослин, тоді як короткочасні перепади рослини переносять нормально.

Таким чином, фактори середовища діють на організми спільно та одночасно. Присутність і процвітання організмів у тому чи іншому житлі залежать від цілого комплексу умов.

Екологічні фактори та поняття про екологічну нішу

Поняття екологічного чинника

1.1.1. Поняття екологічного фактора та їх класифікація

З екологічних позицій середа – це природні тіла та явища, з якими організм перебуває у прямих чи непрямих відносинах. Навколишнє організм середовище характеризується величезним розмаїттям, складаючись з безлічі динамічних у часі та просторі елементів, явищ, умов, які розглядаються як факторів .

Екологічний фактор – це будь-яке умова середовища, здатне надавати пряме чи опосередковане впливом геть живі організми, хоча протягом однієї з фаз їх індивідуального розвитку. У свою чергу, організм реагує на екологічний фактор специфічними пристосувальними реакціями.

Таким чином, екологічні фактори– це все елементи природного середовища, які впливають існування і розвиток організмів, і які живі істоти реагують реакціями пристосування (за межами здатності пристосування настає смерть).

Слід зазначити, що у природі екологічні чинники діють комплексно. Особливо важливо пам'ятати це, оцінюючи вплив хімічних забруднювачів. У цьому випадку "сумарний" ефект, коли негативна дія однієї речовини накладається на негативну дію інших, а до цього додається вплив стресової ситуації, шумів, різних фізичних полів, що значно змінює значення ГДК, наведені в довідниках. Цей ефект називають синергітичним.

Найважливішим є поняття лімітуючого факторатобто такого, рівень (доза) якого наближається до межі витривалості організму, концентрація якого нижче або вище оптимальної. Це поняття визначається законами мінімуму Лібіха (1840) і толерантності Шелфорда (1913). Найчастіше лімітуючими чинниками є температура, світло, біогенні речовини, течії та тиск у середовищі, пожежі тощо.

Найбільш поширеними є організми з широким діапазоном толерантності щодо всіх екологічних факторів. Найвища толерантність характерна для бактерій та синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні температур, радіації, солоності, рН та ін.

Екологічні дослідження, пов'язані з визначенням впливу екологічних факторів на існування та розвиток окремих видів організмів, взаємозв'язків організму з навколишнього середовища, є предметом науки аутекології . Розділ екології, який досліджує асоціацію популяцій різних видів рослин, тварин, мікроорганізмів (біоценозів), шляхи їх формування та взаємодії з навколишнім середовищем, називається синекологією . У межах синекології виділяють фітоценологію, або геоботаніку (об'єкт вивчення – угруповань рослин), біоценологію (угруповання тварин).

Отже, поняття екологічного чинника – одне з найзагальніших і надзвичайно широких понять екології. Відповідно до цього завдання класифікації екологічних чинників виявилося дуже складним, отже загальноприйнятого варіанта досі немає. Водночас досягнуто згоди щодо доцільності використання при класифікації екологічних факторів певних ознак.

Традиційно виділяли три групи екологічних факторів:

1) абіотичні (неорганічні умови – хімічні та фізичні, такі, як склад повітря, води, ґрунту, температура, світло, вологість, радіація, тиск тощо);

2) біотичні (Форми взаємодії між організмами);

3) антропогенні (Форми діяльності людини).

Сьогодні розрізняють десять груп екологічних факторів (загальна кількість – близько шістдесяти), об'єднаних у спеціальну класифікацію:

1. за часом - фактори часу (еволюційні, історичні, діючі), періодичності (періодичні та неперіодичні), первинні та вторинні;

2. за походженням (космічні, абіотичні, біотичні, природні, техногенні, антропогенні);

3. серед виникнення (атмосферні, водні, геоморфологічні, екосистемні);

4. характером (інформаційні, фізичні, хімічні, енергетичні, біогенні, комплексні, кліматичні);

5. по об'єкту впливу (індивідуальні, групові, видові, соціальні);

6. за ступенем впливу (летальні, екстремальні, що обмежують, обурюючі, мутагенні, тератогенні);

7. за умовами дії (залежні чи незалежні від щільності);

8. за спектром впливу (вибіркового чи загальної дії).

Насамперед екологічні фактори діляться на зовнішні (екзогенніабо ентопічні) та внутрішні (ендогенні) По відношенню до даної екосистеми.

До зовнішнім відносяться фактори, дії яких тією чи іншою мірою визначають зміни, що відбуваються в екосистемі, але самі вони практично не зазнають її зворотного впливу. Такими є сонячна радіація, інтенсивність атмосферних опадів, атмосферний тиск, швидкість вітру, швидкість течії і т.д.

На відміну від них внутрішні чинники співвідносяться з властивостями самої екосистеми (або окремих її компонентів) та насправді утворюють її склад. Такі чисельності та біомаси популяцій, запаси різних речовин, характеристики приземного шару повітря, водної чи ґрунтової маси тощо.

Другий поширений класифікаційний принцип – це поділ факторів на біотичні і абіотичні . До перших відносяться різноманітні змінні, що характеризують властивості живої речовини, а до других - неживих компонентів екосистеми та її довкілля. Розподіл факторів на ендогенні – екзогенні та на біотичні – абіотичні не збігаються. Зокрема, існують як екзогенні біотичні фактори, наприклад інтенсивність занесення ззовні насіння деякого виду в екосистему, так і ендогенні абіотичні фактори, такі, як концентрація 2 або 2 в приземному шарі повітря або воді.

Широке використання в екологічній літературі знаходить класифікація факторів по загального характеру їх походженняабо об'єкту впливу. Наприклад, серед екзогенних розрізняють метеорологічні (кліматичні), геологічні, гідрологічні, міграційні (біогеографічні), антропогенні фактори, а серед ендогенних – мікрометеорологічні (біокліматичні), ґрунтові (едафічні), водні та біотичні.

Важливим класифікаційним показником є характер динаміки екологічних чинників, особливо наявність чи відсутність її періодичності (добової, місячної, сезонної, багаторічної). Пов'язано це з тим, що пристосувальні реакції організмів до тих чи інших факторів середовища визначаються ступенем сталості цих факторів, тобто їх періодичністю.

Біологом А.С. Мончадським (1958) виділялися первинні періодичні фактори, вторинні періодичні фактори та неперіодичні фактори.

До первинним періодичним факторам ставляться переважно явища, пов'язані з обертанням Землі: зміна пір року, добова зміна освітленості, приливні явища тощо. Ці фактори, яким властива правильна періодичність, діяли ще до появи життя на Землі, і живі організми, що виникають, повинні були відразу адаптуватися до них.

Вторинні періодичні фактори - Наслідок первинних періодичних: наприклад, вологість, температура, опади, динаміка рослинної їжі, вміст розчинених газів у воді і т.п.

До неперіодичним ставляться чинники, які мають правильної періодичності, циклічності. Такими є ґрунтово-ґрунтові фактори, різного роду стихійні явища. Антропогенні на довкілля часто ставляться до неперіодичним чинникам, які можуть виявлятися раптово і нерегулярно. Оскільки динаміка природних періодичних чинників - одна з рушійних сил природного відбору та еволюції, живі організми, як правило, не встигають виробити пристосувальних реакцій, наприклад, до різкої зміни вмісту тих чи інших домішок у навколишньому середовищі.

Особлива роль серед екологічних чинників належить суммативним (адитивним) факторам, що характеризує чисельність, біомасу або щільність популяцій організмів, а також запаси або концентрації різних форм речовини та енергії, тимчасові зміни яких підпорядковуються законам збереження. Подібні фактори називаються ресурсами . Наприклад, говорять про ресурси тепла, вологи, органічної та мінеральної їжі тощо. На відміну від них такі фактори, як інтенсивність і спектральний склад радіації, рівень шуму, окислювально-відновлювальний потенціал, швидкість вітру або течії, розмір і форма їжі і т.д., які сильно впливають на організми, не належать до категорії ресурсів. .к. до них не застосовні закони збереження.

Число різноманітних екологічних факторів є потенційно необмеженим. Однак за ступенем впливу на організми вони далеко не рівносильні, внаслідок чого в екосистемах різного типу деякі фактори виділяються як найбільш суттєві, чи імперативні . У наземних екосистемах серед екзогенних чинників до них, як правило, відносяться інтенсивність сонячної радіації, температура і вологість повітря, інтенсивність атмосферних опадів, швидкість вітру, швидкість занесення суперечок, насіння та інших зародків або припливу дорослих особин з інших екосистем, а також всілякі форми антропогенного впливу. Ендогенними імперативними факторами в наземних екосистемах є:

1) мікрометеорологічні – освітленість, температура та вологість приземного шару повітря, вміст у ньому СО 2 та О 2 ;

2) ґрунтові - температура, вологість, аерація ґрунту, фізико-механічні властивості, хімічний склад, вміст гумусу, доступність елементів мінерального живлення, окисно-відновний потенціал;

3) біотичні - щільність популяцій різних видів, їх віковий та статевий склад, морфологічні, фізіологічні та поведінкові характеристики.

1.1.2. Простір екологічних факторів та функція відгуку організмів на сукупність екологічних факторів

Інтенсивність впливу кожного екологічного фактора може бути чисельно охарактеризована, тобто описана математичною змінною, яка на певній шкалі.

Екологічні чинники можуть бути впорядковані за їх силою щодо впливу на організм, популяцію, екосистему, тобто ранжовані . Якщо значення першого за силою впливу фактора вимірюється змінною х 1 , другого - змінної х 2 , … , n-го - змінної х nі т. д., весь комплекс екологічних факторів може бути представлений послідовністю ( х 1 , х 2 , … , х n, …).Чтобы охарактеризувати безліч різноманітних комплексів екологічних чинників, одержують при різних значеннях кожного їх, доцільно запровадити поняття простору екологічних чинників, чи, іншими словами, екологічного простору.

Простір екологічних факторів назвемо евклідовий простір, координати якого зіставлені ранжованим екологічним факторам:

Для кількісної характеристики впливу екологічних факторів на показники життєдіяльності особин, такі як швидкість зростання, розвитку, плодючість, тривалість життя, смертність, харчування, метаболізм, рухова активність і т. д. (нехай вони нумеруються індексом k= 1, …, m), вводиться поняття про фу ндо ці ях о тдо лі ка . Значення, які приймає показник з номером kна певній шкалі при варіюванні екологічних факторів, як правило, обмежені знизу та зверху. Позначимо через відрізок на шкалі значень одного з показників ( k-го) життєдіяльності екосистеми.

Функцією відгуку k-го показника на сукупність екологічних факторів ( х 1 , х 2 , … , х n, …) називається функція φ k, що відображає екологічний простір Ена шкалу Ik:

яка кожній точці ( х 1 , х 2 , … , х n, …) простору Езіставляє число φ k(х 1 , х 2 , … , х n, …) на шкалі Ik .

Хоча кількість екологічних факторів потенційно необмежена і, отже, нескінченна розмірність екологічного простору Ета кількість аргументів функції відгуку φ k(х 1 , х 2 , … , х n, …), насправді вдається виділити кінцеву кількість факторів, наприклад n, за допомогою яких можна пояснити задану частину повного варіювання функції відгуку. Наприклад, перші 3 фактори можуть пояснити 80% загального варіювання показника φ , Перші 5 факторів - 95%, перші 10 - 99% і т. д. Інші, що не ввійшли до числа зазначених факторів, не надають визначального впливу на показник, що вивчається. Їх вплив можна як деякий " екологічнийшум, що накладається на дію імперативних факторів.

Це дозволяє від нескінченномірного простору Еперейти до нього n-мірному підпростору Еnта розглядати звуження функції відгуку φ kна цей підпростір:

причому , де ε n+1 - випадковий " екологічний шум".

Будь-якому живому організму необхідні взагалі температура, вологість, мінеральні і органічні речовини чи інші чинники, які певний режим, тобто є деякі верхні і нижні межі амплітуди допустимих коливань цих чинників. Чим ширші межі будь-якого чинника, тим вища стійкість, тобто толерантність даного організму.

У типових випадках функція відгуку має форму опуклої кривої, що монотонно зростає від мінімального значення фактора xj s (нижня межа толерантності) до максимуму при оптимальному значенні фактора xj 0 і монотонно спадає до максимального значення фактора xj e (верхня межа толерантності).

Інтервал Xj = [x j s , x j e] називається інтервалом толерантності за цим фактором, а точка xj 0 , в якій функція відгуку досягає екстремуму, називається точкою оптимуму за цим фактором.

Одні й самі екологічні чинники неоднаково впливають на організми різних видів, що живуть разом. Для одних вони можуть бути сприятливими, для інших – ні. Важливим елементом є реакція організмів на силу впливу екологічного фактора, негативна дія якого може виникати у разі надлишку або нестачі дози. Тому існує поняття сприятливої дози або зони оптимуму фактора та зони песимуму (Діапазон значень дози фактора, в якому організми почуваються пригнічено).

Діапазони зон оптимуму та песимуму є критерієм для визначення екологічної валентності - Здібності живого організму пристосовуватися до змін умов середовища. Кількісно вона виражається діапазоном середовища, у межах якого вид нормально існує. Екологічна валентність різних видів може бути різною (північний олень витримує коливання температури повітря від -55 до +25÷30°С, а тропічні корали гинуть вже за зміни температури на 5-6 °С). За екологічною валентністю організми поділяються на стенобіонти – з малою пристосованістю до змін середовища (орхідеї, форель, далекосхідний рябчик, глибоководні риби) та еврібіонти - З більшою пристосованістю до змін навколишнього середовища (колорадський жук, миші, щури, вовки, таргани, очерет, пирій). У межах еврибіонтів і стенобионтов залежно від конкретного чинника організми поділяють на евритермные і стенотермные (по реакції на температуру), эвригалинные і стеногалинные (по реакції на солоність водного середовища), еврифоти і стенофоти (за реакцією освітлення).

Щоб висловити відносний рівень толерантності, в екології існує низка термінів, в яких використовуються приставки стіна -, що означає вузький, та Еврі - - Широкий. Види, що мають вузький інтервал толерантності (1), називаються стіноеками , а види з широким інтервалом толерантності (2) – еврієками за цим фактором. Для імперативних факторів є власні терміни:

за температурою: стенотермний – евритермний;

по воді: стеногідрічний – евригідричний;

за солоністю: стеногалінний – евригалінний;

по їжі: стенофагний – еврифагний;

на вибір місцеперебування: стеноойкний – евріойкний.

1.1.3. Закон лімітуючого фактора

Присутність чи процвітання організму у цьому місцеперебуванні залежить від комплексу екологічних чинників. За кожним фактором є діапазон толерантності, за межами якого організм не здатний існувати. Неможливість процвітання чи відсутність організму визначається тими чинниками, значення яких наближаються чи виходять межі толерантності.

Лімітуючим будемо вважати такий фактор, за яким для досягнення заданої (малої) відносної зміни функція відгуку потрібна мінімальна відносна зміна цього фактора. Якщо

то лімітуючим буде фактор хl, тобто лімітуючим є фактор, уздовж якого спрямований градієнт функції відгуку.

Очевидно, що градієнт спрямований нормалі до кордону області толерантності. І для лімітуючого фактора більше шансів за всіх інших рівних умов вийти за межі області толерантності. Тобто лімітуючим є той фактор, значення якого найбільш близьке до нижньої межі інтервалу толерантності. Ця концепція відома як " закон мінімуму Лібіха.

Ідея про те, що витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб, вперше було ясно показано в 1840р. хіміком-органіком Ю. Лібіхом, одним із основоположників агрохімії, який висунув теорію мінерального харчування рослин. Він був першим, хто почав вивчення впливу різноманітних факторів на зростання рослин, встановивши, що врожай культур часто лімітується не тими елементами живлення, які потрібні у великих кількостях, такими, наприклад, як двоокис вуглецю та вода, оскільки ці речовини зазвичай присутні в середовищі достатку, а тими, які потрібні в найменших кількостях, наприклад, цинк, бор чи залізо, яких у ґрунті дуже мало. Висновок Лібіха про те, що "зростання рослини залежить від того елемента живлення, який є в мінімальній кількості", став відомим як лібіхівський "закон мінімуму".

Через 70 років американський вчений В. Шелфорд показав, що не тільки речовина, що є присутньою в мінімумі, може визначати врожай або життєздатність організму, але й надлишок якогось елемента може призводити до небажаних відхилень. Наприклад, надлишок ртуті в організмі людини по відношенню до певної норми викликає тяжкі функціональні розлади. При нестачі води у ґрунті асиміляція рослиною елементів мінерального харчування утруднена, але й надлишок води веде до аналогічних наслідків: можливе задихання коренів, виникнення анаеробних процесів, закисання ґрунту тощо. Надлишок і нестача рН у ґрунті також знижує врожайність у цьому місці. Згідно з В. Шелфордом, фактори, присутні як у надлишку, так і в нестачі, називаються лімітуючими, а відповідне правило отримало назву закону "лімітуючого фактора" або " закону толерантності ".

Закон лімітуючого чинника враховується у заходах щодо охорони навколишнього середовища від забруднення. Перевищення норми шкідливих домішок у повітрі та воді становить серйозну загрозу здоров'ю людей.

Можна сформулювати низку допоміжних принципів, що доповнюють "закон толерантності":

1. Організми можуть мати широкий діапазон толерантності щодо одного фактора та вузький діапазон щодо іншого.

2. Організми з широким діапазоном толерантності до всіх факторів зазвичай найпоширеніші.

3. Якщо умови по одному екологічному фактору не є оптимальними для виду, то може звузитися і діапазон толерантності до інших екологічних факторів.

4. У природі організми дуже часто опиняються в умовах, які не відповідають оптимальному діапазону того чи іншого екологічного фактора, визначеного в лабораторії.

5. Період розмноження зазвичай є критичним; у цей період багато факторів середовища часто стають лімітуючими. Межі толерантності для особин, що розмножуються, насіння, ембріонів і проростків зазвичай вже, ніж для нерозмножуються дорослих рослин або тварин.

Справжні межі толерантності у природі майже завжди виявляються вже, ніж потенційний діапазон активності. Це з тим, що метаболічні витрати на фізіологічну регуляцію при екстремальних значеннях чинників звужують діапазон толерантності. При наближенні умов до екстремальних значень адаптація стає дедалі дорожчою, а організм – менш захищеними від інших чинників, наприклад хвороб і хижаків.

1.1.4. Деякі основні абіотичні фактори

Абіотичні фактори наземного середовища . Абіотична компонента наземного середовища представляє сукупність кліматичних і ґрунтово-ґрунтових факторів, що складаються з безлічі динамічних елементів, що впливають як один на одного, так і на живі істоти.

Найголовніші абіотичні чинники наземного середовища такі:

1) Промениста енергія, що надходить від Сонця (Радіація). Поширюється у просторі як електромагнітних хвиль. Служить основним джерелом енергії більшість процесів в екосистемах. З одного боку, пряма дія світла на протоплазму смертельно для організму, з іншого – світло служить первинним джерелом енергії, без якого неможливе життя. Тому багато морфологічних і поведінкових характеристик організмів пов'язані з вирішенням цієї проблеми. Світло – це не тільки життєво важливий фактор, а й лімітуючий, причому і на максимальному, і мінімальному рівнях. Близько 99% усієї енергії сонячної радіації становлять промені з довжиною хвилі 0.17÷4.0 мкм, у тому числі 48% припадає на видиму частину спектра з довжиною хвилі 0.4÷0.76 мкм, 45% – на інфрачервону (довжина хвилі від 0.75 мкм до 1 мм) і близько 7% – на ультрафіолетову (довжина хвилі менше 0.4 мкм). Переважне значення для життя мають інфрачервоні промені, а в процесах фотосинтезу найбільш важливу роль відіграють оранжево-червоні та ультрафіолетові промені.

2) Освітленість земної поверхні , пов'язана з променистою енергією та визначається тривалістю та інтенсивністю світлового потоку. Внаслідок обертання Землі періодично чергуються світлий та темний час доби. Освітленість відіграє найважливішу роль для всього живого та організми фізіологічно адаптовані до зміни дня та ночі, до співвідношення темного та світлого періодів доби. Практично у всіх тварин є так звані циркадні (добові) ритми активності, пов'язані зі зміною дня та ночі. По відношенню до світла рослини поділяють на світлолюбні та тіньовитривалі.

3) Температура на поверхні земної кулі визначається температурним режимом атмосфери та тісно пов'язана із сонячним випромінюванням. Залежить як від широти місцевості (кута падіння сонячного випромінювання на поверхню), так і від температури повітряних мас, що приходять. Живі організми можуть бути лише у вузьких межах діапазону температур – від -200°С до 100°С. Як правило, верхні граничні значення фактора виявляються більш критичними ніж нижні. Діапазон коливань температури у воді зазвичай менший, ніж на суші, і діапазон толерантності до температури у водних організмів зазвичай уже, ніж у відповідних наземних тварин. Таким чином, температура є важливим і дуже часто лімітуючим фактором. Температурні ритми разом зі світловими, приливними та ритмами зміни вологості значною мірою контролюють сезонну та добову активність рослин та тварин. Температура часто створює зональність і стратифікацію довкілля.

4) Вологість атмосферного повітря , пов'язана з насиченням його водяною парою. Найбільш багаті на вологу нижні шари атмосфери (до висоти 1.5÷2 км), де концентрується до 50% всієї вологи. Кількість водяної пари, що міститься у повітрі, залежить від температури повітря. Що температура, то більше вологи містить повітря. Для кожної температури існує певна межа насичення повітря парами води, яку називають максимальним . Різниця між максимальним та даним насиченням носить назву дефіциту вологості (Нестачі насичення). Дефіцит вологості - найважливіший екологічний параметр, оскільки він характеризує одразу дві величини: температуру та вологість. Відомо, що підвищення дефіциту вологості у певні відрізки вегетаційного періоду сприяє посиленому плодоношенню рослин, а у ряду тварин, наприклад комах, призводить до розмноження аж до так званих спалахів. Тому на аналізі динаміки дефіциту вологості засновані багато способів прогнозування різних явищ у світі живих організмів.

5) Опади , тісно пов'язані з вологістю повітря, є результатом конденсації водяної пари. Атмосферні опади та вологість повітря мають визначальне значення для формування водного режиму екосистеми і, таким чином, входять до найбільш важливих імперативних екологічних факторів, оскільки забезпеченість водою – найголовніша умова життєдіяльності будь-якого організму, від мікроскопічної бактерії до гігантської секвої. Кількість опадів залежить в основному від шляхів і характеру великих переміщень повітряних мас, або так званих погодних систем. Розподіл опадів по порах року – украй важливий лімітуючий фактор для організмів. Опади - одна з ланок у кругообігу води на Землі, причому в їх випадінні простежується різка нерівномірність, у зв'язку з чим виділяють гумідні (вологі) та аридні (Посушливі) зони. Максимум опадів у тропічних лісах (до 2000 мм/рік), мінімум – у пустелях (0.18 мм/рік). Зони з кількістю опадів менше 250 мм/рік вже вважаються посушливими. Як правило, нерівномірний розподіл опадів по порах року зустрічається в тропіках та субтропіках, де нерідко добре виражені вологий та сухий сезони. У тропіках цей сезонний ритм вологості регулює сезонну активність організмів (особливо розмноження) приблизно так само, як сезонний ритм температури і світла регулює активність організмів помірної зони. У помірних кліматах опади зазвичай розподілені за сезонами рівномірніше.

6) Газовий склад атмосфери . Склад її відносно постійний і включає переважно азот та кисень з домішкою незначної кількості 2 і аргону. Інші гази – у слідових кількостях. Крім того, у верхніх шарах атмосфери міститься озон. Зазвичай в атмосферному повітрі присутні тверді та рідкі частинки води, оксидів різних речовин, пилу та диму. Азот – найважливіший біогенний елемент, що у освіті білкових структур організмів; кисень , що в основному надходить від зелених рослин, забезпечує окислювальні процеси; вуглекислий газ (СО 2) є природним демпфером сонячного та земного випромінювання у відповідь; озон виконує екрануючу роль стосовно ультрафіолетової частини сонячного спектру, згубного для живого. Домішки найдрібніших частинок впливають на прозорість атмосфери, перешкоджають проходженню сонячних променів до Землі. Концентрації кисню (21% за обсягом) і СО 2 (0.03% за обсягом) у сучасній атмосфері є певною мірою лімітуючим для багатьох вищих рослин та тварин.

7) Рух повітряних мас (вітер) . Причина виникнення вітру – перепад тиску, викликаний різним нагріванням земної поверхні. Вітровий потік спрямований у бік меншого тиску, тобто туди, де повітря прогріте. Сила обертання Землі впливає циркуляцію повітряних мас. У приземному шарі повітря їхній рух впливає на всі метеорологічні елементи клімату: режим температури, вологості, випаровування з поверхні Землі та транспірацію рослин. Вітер - Найважливіший фактор перенесення та розподілу домішок в атмосферному повітрі. Вітер виконує важливу функцію транспортування речовини та живих організмів між екосистемами. Крім того, вітер надає безпосередній механічний вплив на рослинність та ґрунт, пошкоджуючи або знищуючи рослини та руйнуючи ґрунтовий покрив. Подібна діяльність вітру найбільш характерна для відкритих рівнинних просторів суші, морів, узбережжя та гірських районів.

8) Тиск атмосфери . Тиск не можна назвати лімітуючим фактором безпосередньої дії, хоча деякі тварини, безперечно, реагують на його зміни; проте тиск має пряме відношення до погоди та клімату, які надають безпосередній лімітуючий вплив на організми.

Абіотичні фактори ґрунтового покриву . Ґрунтові фактори мають явно ендогенний характер, оскільки грунт – це не лише «фактор» середовища, що оточує організми, а й продукт їхньої життєдіяльності. Грунт – це каркас, фундамент, у якому будується майже будь-яка екосистема.

Грунт – підсумковий результат дії клімату та організмів, особливо рослин, на материнську породу. Таким чином, грунт складається з вихідного матеріалу – підстилаючого. мінерального субстратуі органічного компонента, в якому організми та продукти їх життєдіяльності перемішані з тонко подрібненим та зміненим вихідним матеріалом. Проміжки між частинками заповнені газами та водою. Текстура та пористість ґрунту - найважливіші характеристики, що багато в чому визначають доступність біогенних елементів рослинам і ґрунтовим тваринам. У ґрунті здійснюються процеси синтезу, біосинтезу, протікають різноманітні хімічні реакції перетворення речовин, пов'язані з життєдіяльністю бактерій.

1.1.5. Біотичні фактори

Під біотичними факторами розуміють сукупність впливів життєдіяльності одних організмів інші.

Взаємини між тваринами, рослинами, мікроорганізмами (їх ще називають коакціями ) надзвичайно різноманітні. Їх можна поділити на пряміі непрямі, опосередковані через зміну своєю присутністю відповідних абіотичних факторів

Взаємодії живих організмів класифікують з погляду їхньої реакції друг на друга. Зокрема, виділяють гомотипові реакції між взаємодіючими особами одного і того ж виду та гетеротипні реакції при коакціях між індивідуумами різних видів

Одним із найважливіших біотичних факторів є харчовий (трофічний) фактор . Трофічний фактор характеризується кількістю, якістю та доступністю їжі. Будь-який вид тварини або рослини має чітку вибірковість до складу їжі. Розрізняють види монофаги , що харчуються тільки одним видом, поліфаги , що харчуються декількома видами, а також види, що харчуються більш менш обмеженим асортиментом кормів, звані широкі або вузькі олігофаги .

Взаємини між видами є природно необхідними. Не можна ділити види на ворогівта їх жертв, оскільки взаємини між видами взаємозворотні. Зникнення ² жертви² може призвести до зникнення ² ворога².

Наше знайомство з екологією ми починаємо, мабуть, з одного з найбільш розроблених та вивчених розділів – аутекології. Увага аутекології концентрується на взаємодії особин або груп особин з умовами навколишнього середовища. Тому ключовим поняттям аутекології є екологічний чинник, тобто фактор довкілля, що впливає організм.

Жодні природоохоронні заходи не можливі без вивчення оптимуму дії того чи іншого фактора на даний біологічний вид. Справді, як охороняти той чи інший вид, якщо не знати, які умови життя він надає перевагу. Навіть "охорона" такого виду як людина розумна вимагає знання санітарно-гігієнічних норм, які є ні що інше, як оптимум різних екологічних факторів стосовно людини.

Вплив довкілля на організм і називається екологічним фактором. Точне наукове визначення звучить так:

ЕКОЛОГІЧНИЙ ФАКТОР - будь-яка умова середовища, на яке живе реагує пристосувальними реакціями.

Екологічний фактор - це будь-який елемент середовища, що надає прямий чи опосередкований вплив на живі організми хоча б протягом однієї з фаз розвитку.

За своєю природою екологічні фактори ділять принаймні на три групи:

абіотичні фактори – впливу неживої природи;

біотичні чинники – впливу живої природи.

антропогенні фактори - впливи, викликані розумною та нерозумною діяльністю людини ("антропос" - людина).

Людина видозмінює живу і неживу природу, і бере на себе у певному сенсі і геохімічну роль (наприклад, вивільняючи замурований у вигляді вугілля та нафти на багато мільйонів років вуглець і випускаючи його в повітря вуглекислим газом). Тому антропогенні чинники з розмаху та глобальності свого впливу наближаються до геологічних сил.

Не рідко екологічні чинники піддають і детальнішої класифікації, коли треба зазначити якусь конкретну групу чинників. Наприклад, розрізняють кліматичні (що стосуються клімату), едафічні (ґрунтові) чинники середовища.

Як хрестоматійний приклад опосередкованої дії екологічних факторів наводять так звані пташині базари, що є величезними скупченнями птахів. Висока щільність птахів пояснюється цілим ланцюжком причинно-наслідкових зв'язків. Пташиний послід потрапляє у воду, органічні речовини у воді мінералізуються бактеріями, підвищена концентрація мінеральних речовин призводить до підвищення чисельності водоростей, а за ними - і зоопланктону. Нижчими ракоподібними, що входять до зоопланктону, харчуються риби, а рибами - птахи, що населяють пташиний базар. Ланцюжок замикається. Пташиний послід виступає як екологічний чинник, опосередковано підвищує чисельність колонії птахів.

Як зіставляти дію таких різних за природою чинників? Незважаючи на безліч факторів, із самого визначення екологічного фактора як елемента середовища, що впливає на організм, випливає щось загальне. Зокрема: вплив екологічних чинників завжди виявляється у зміні життєдіяльності організмів, а зрештою, - призводить до зміни чисельності популяції. Це дозволяє порівнювати дію різних екологічних чинників.

Чи варто говорити, що вплив фактора на особину визначається не природою фактора, а його дозою. У світлі сказаного вище, та й простого життєвого досвіду стає очевидним, що ефект визначає саме доза фактора. Справді, що таке фактор "температура"? Це достатньо абстракція, а от якщо сказати, що температура -40 за Цельсієм - тут уже не до абстракцій, скоріше б закутатися на все тепле! З іншого боку, +50 градусів нам здадуться не набагато краще.

Таким чином, фактор впливає на організм певною дозою, і серед цих доз можна виділити мінімальні, максимальні та оптимальні дози, а також ті значення, за яких життя особини припиняється (їх називають летальними, або смертельними).

Вплив різних доз на популяцію в цілому дуже наочно описується графічно:

По осі ординат відкладається чисельність популяції залежно від дози тієї чи іншої чинника (вісь абсцис). Виділяють оптимальні дози фактора та дози дії фактора, при яких відбувається пригнічення життєдіяльності даного організму. На графіку це відповідає 5 зонам:

зона оптимуму

праворуч і ліворуч від неї зони песимуму (від межі зони оптимуму до max чи min)

летальні зони (що знаходяться за межами max та min), у яких чисельність популяції дорівнює 0.

Діапазон значень фактора, за межами якого нормальна життєдіяльність особин стає неможливою, називається межами витривалості.

На наступному уроці ми розглянемо, як розрізняються організми стосовно різних екологічних чинників. Іншими словами, мова на наступному уроці піде про екологічні групи організмів, а також про бочку Лібіха та про те, як пов'язано все це з визначенням ГДК.

Глосарій

ФАКТОР АБІОТИЧНИЙ - умова чи сукупність умов неорганічного світу; екологічний чинник неживої природи

ЧИННИК АНТРОПОГЕННИЙ - екологічний чинник, зобов'язаний своїм походженням діяльності.

ПЛАНКТОН - сукупність організмів, що мешкають у товщі води і нездатних активно чинити опір переносу течіями, тобто "парять" у воді.

БАЗАР ПТИЧ - колоніальне поселення птахів, пов'язаних з водним середовищем (кайр, чайок).

На які екологічні чинники з їхнього різноманіття насамперед звертає увагу дослідник? Нерідко перед дослідником стоїть завдання виявити ті екологічні чинники, які пригнічують життєдіяльність представників цієї популяції, обмежують зростання та розвитку. Наприклад, необхідно з'ясувати причини зниження врожаю чи причини вимирання природної популяції.

При всьому різноманітті екологічних факторів і складностях, що виникають при спробі оцінити їх спільний (комплексний) вплив, важливо, що фактори, що складають природний комплекс, мають неоднакову значимість. Ще в 19 столітті Лібіх (Liebig, 1840), вивчаючи вплив різних мікроелементів на зростання рослин, встановив: зростання рослин обмежується елементом, концентрація якого лежить у мінімумі. Чинник, що перебуває в нестачі, був названий лімітуючим. Образно це становище допомагає уявити так звана "бочка Лібіха".

Бочка Лібіха

Уявіть собі бочку, в якій дерев'яні рейки з обох боків різної висоти, як це показано на малюнку. Зрозуміло, якою б висоти не були інші рейки, але налити води в бочку ви зможете рівно стільки, яка довжина найкоротшої рейки (у даному випадку – 4 плашки).

Залишається лише "підмінити" деякі терміни: висота налитої води нехай буде якоюсь біологічною або екологічною функцією (наприклад, врожайністю), а висота рейок буде вказувати на ступінь відхилення дози того чи іншого фактора від оптимуму.

Нині закон мінімуму Лібіха трактується ширше. Лімітуючим фактором може бути фактор, що знаходиться не тільки в нестачі, а й надлишку.

Екологічний фактор відіграє роль ЛІМІТУЮЧОГО ФАКТОРУ, якщо даний фактор знаходиться нижче критичного рівня або перевищує рівень, що максимально виноситься.

Лімітуючий фактор зумовлює ареал поширення виду або (за менш суворих умов) позначається на загальному рівні обміну речовин. Наприклад, вміст фосфатів у морській воді є лімітуючим фактором, що визначає розвиток планктону та в цілому продуктивність співтовариств.

Поняття "лімітуючий фактор" застосовується не тільки до різних елементів, а й до всіх екологічних факторів. Не рідко як лімітуючий чинник виступають конкурентні відносини.

У кожного організму щодо різних екологічних чинників є межі витривалості. Залежно від того, наскільки широкі чи вузькі ці межі, розрізняють еврибіонтні та стенобіонтні організми. Еврібіонти здатні виносити широку амплітуду інтенсивності різноманітних екологічних чинників. Скажімо, ареал проживання лисиці - від лісотундри до степів. Стенобіонти, навпаки, переносять дуже вузькі коливання інтенсивності екологічного чинника. Наприклад, практично всі рослини вологих тропічних лісів – стенобіонти.

Нерідко вказують, який саме фактор мають на увазі. Так, можна говорити про евритермних (переносять великі коливання температури) організмах (багато комах) і стенотермних (для рослин тропічних лісів коливання температури в межах +5... +8 градусів може бути згубними); еврі/стеногалинних (переносять/нестерпних коливання солоності води); еврі/стенобатних (що живуть у широких/вузьких межах глибини водойми) і так далі.

Виникнення у процесі біологічної еволюції стенобионтных видів можна як форму спеціалізації, коли він більша ефективність досягається на шкоду адаптивності.

Взаємодія факторів. ГДК.

При незалежній дії екологічних факторів досить оперувати поняттям "лімітуючий фактор", щоб визначити спільний вплив комплексу екологічних факторів на цей організм. Однак у реальних умовах екологічні чинники можуть посилювати чи послаблювати дію одне одного. Наприклад, мороз у Кіровській області переноситься легше, що у С.-Петербурзі, оскільки в останньому вище вологість.

Облік взаємодії екологічних чинників – важлива наукова проблема. Можна виділити три основні види взаємодії факторів:

адитивне - взаємодія факторів є простою алгебраїчну суму ефектів кожного з факторів при незалежній дії;

синергетична - спільна дія факторів посилює ефект (тобто ефект при їх спільній дії більша за просту суму ефектів кожного фактора при незалежній дії);

антогоністична - спільна дія факторів послаблює ефект (тобто ефект при їх спільній дії менша за просту суму ефектів кожного фактора).

Чому так важливо знати про взаємодію екологічних факторів? В основі теоретичного обґрунтування величини гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднювачів або гранично допустимих рівнів (ПДК) впливу забруднюючих агентів (наприклад, шуму, радіації) лежить закон лімітуючого фактора. ГДК встановлюється експериментально лише на рівні, у якому в організмі ще відбуваються патологічні зміни. При цьому існують свої труднощі (наприклад, найчастіше доводиться екстраполювати на людину дані, одержані на тваринах). Проте зараз не про них.

Не рідко доводиться чути, як природоохоронні органи радісно рапортують про те, що більшість забруднень в атмосфері міста знаходиться в межах ГДК. А органи держсанепіднагляду водночас констатують підвищений рівень респіраторних захворювань у дітей. Пояснення може бути таким. Не секрет, що багато атмосферних забруднювачів мають подібний ефект: дратують слизові оболонки верхніх дихальних шляхів, провокують респіраторні захворювання і т.д. І спільна дія цих забруднювачів дає адитивний (або синергетичний) ефект.

Тому в ідеалі при розробці норм ГДК та при оцінці існуючої екологічної ситуації має враховуватися взаємодія факторів. На жаль, практично це буває дуже складно зробити: важко спланувати такий експеримент, важко оцінити взаємодію, плюс посилення ГДК має негативні економічні ефекти.

Глосарій

Мікроелементи - Хімічні елементи, необхідні організмам в нікчемних кількостях, але визначають успішність їх розвитку. М. як мікродобрив використовують підвищення врожайності рослин.

ФАКТОР ЛІМІТРУЮЧИЙ - фактор, що ставить рамки (визначальний) для перебігу якогось процесу або існування організму (виду, співтовариства).

АРЕАЛ - сфера поширення будь-якої систематичної групи організмів (виду, роду, сімейства) або певного типу спільноти організмів (наприклад, ареал лишайникових сосняків).

ОБМІН РЕЧОВИН - (стосовно організму) послідовне споживання, перетворення, використання, накопичення та втрата речовин та енергії в живих організмах. Життя можливе лише завдяки обміну речовин.

ЕВРІБІОНТ - організм, який проживає в різних умовах середовища

СТЕНОБІОНТ - організм, що потребує строго певних умов існування.

КСЕНОБІОТИК - чужорідна для організму хімічна речовина, що природно не входить у біотичний кругообіг. Як правило, ксенобіотик – антропогенного походження.

Екосистема

МІСЬКІ ТА ПРОМИСЛОВІ ЕКОСИСТЕМИ

Загальна характеристика міських екосистем.

Міські екосистеми гетеротрофні, частка сонячної енергії, фіксована міськими рослинами чи сонячними батареями, розташованими на дахах будинків, незначна. Основні джерела енергії для підприємств міста, опалення та освітлення квартир городян розташовані за його межами. Це – родовища нафти, газу, вугілля, гідро- та атомні електростанції.

Місто споживає дуже багато води, лише незначну частину якої людина використовує безпосереднього вживання. Основну частину води витрачають на виробничі процеси та на побутові потреби. Особисте споживання води в містах становить від 150 до 500 л на добу, а з урахуванням промисловості на одного громадянина припадає до 1000 л на добу. Використана містами вода повертається у природу у забрудненому стані - вона насичена важкими металами, залишками нафтопродуктів, складними органічними речовинами, подібними до фенолу, тощо. У ній можуть бути хвороботворні мікроорганізми. Місто викидає в атмосферу отруйні гази, пилюку, концентрує на звалищах токсичні відходи, які з потоками весняної води потрапляють у водні екосистеми. Рослини, у складі міських екосистем зростають у парках, садах, на газонах, їхнє головне призначення - регулювання газового складу атмосфери. Вони виділяють кисень, поглинають діоксид вуглецю та очищають атмосферу від шкідливих газів та пилу, що потрапляють до неї під час роботи промислових підприємств та транспорту. Рослини мають також велике естетичне та декоративне значення.

Тварини у місті представлені не тільки звичайними в природних екосистемах видами (у парках живуть птахи: горіхвістка, соловей, трясогузка; ссавці: полівки, білки та представники інших груп тварин), а й особливою групою міських тварин – супутників людини. У її складі - птахи (горобці, шпаки, голуби), гризуни (щури та миші), та комахи (таргани, клопи, моль). Багато тварин, пов'язані з людиною, харчуються покидьками на смітниках (галки, горобці). Це санітари міста. Розкладання органічних відходів прискорюють личинки мух та інші тварини та мікроорганізми.

Головна особливість екосистем сучасних міст у тому, що у них порушено екологічну рівновагу. Усі процеси регулювання потоків речовини та енергії людині доводиться брати він. Людина повинна регулювати як споживання містом енергії та ресурсів - сировини для промисловості та їжі для людей, так і кількість отруйних відходів, що надходять в атмосферу, воду та ґрунт у результаті діяльності промисловості та транспорту. Нарешті, він визначає і розміри цих екосистем, які в розвинених країнах, а останні роки і в Росії, швидко розповзаються за рахунок заміського котеджного будівництва. Райони низькоповерхової забудови зменшують площу лісів та сільськогосподарських угідь, їх «розповзання» вимагає будівництва нових шосейних доріг, що зменшує частку екосистем, здатних виробляти продукти харчування та здійснювати кругообіг кисню.

Промислове забруднення середовища.

У міських екосистемах найнебезпечніше для природи промислове забруднення.

Хімічний забруднення атмосфери. Цей чинник належить до найнебезпечніших життя людини. Найбільш поширені забруднювачі

Сірчистий газ, оксиди азоту, оксид вуглецю, хлор та ін. У деяких випадках з двох або відносно декількох відносно безпечних речовин, викинутих в атмосферу, під впливом сонячного світла можуть утворитися отруйні сполуки. Екологи налічують близько 2000 забруднювачів атмосфери.

Головні джерела забруднення – ТЕС. Сильно забруднюють атмосферу також котельні, нафтопереробні підприємства та автотранспорт.

Хімічне забруднення водойм. Підприємства скидають у водоймища нафтопродукти, сполуки азоту, фенол та багато інших відходів промисловості. При видобутку нафти водойми забруднюються засоленими видами, нафту і нафтопродукти також розливаються під час транспортування. У Росії її від нафтового забруднення найбільше страждають озера Півночі Західного Сибіру. Останніми роками зросла небезпека водних екосистем побутових стоків міської каналізації. У цих стоках підвищилася концентрація миючих засобів, які мікроорганізми важко розкладають.

Поки кількість забруднювачів, що викидаються в атмосферу або скидаються в річки, невелика, екосистеми самі можуть справитися з ними. При помірному забрудненні вода у річці стає практично чистою через 3-10 км від джерела забруднення. Якщо забруднювачів забагато, екосистеми не можуть з ними впоратися і починаються незворотні наслідки.

Вода стає непридатною для пиття та небезпечною для людини. Чи не годиться забруднена вода і для багатьох галузей промисловості.

Забруднення поверхні ґрунту твердими відходами. Міські звалища промислового та побутового сміття займають великі площі. У складі сміття можуть бути отруйні речовини, такі, як ртуть або інші важкі метали, хімічні сполуки, які розчиняються в дощових і снігових водах і потім потрапляють у водойми і грунтові води. Можуть потрапити у сміття та прилади, що містять радіоактивні речовини.

Поверхня ґрунту може бути забруднена золою, що осідає з диму ТЕЦ, що працюють на вугіллі, підприємств з виробництва цементу, вогнетривкої цегли і т.д. Для запобігання цьому забруднення на трубах встановлюють спеціальні пиловловлювачі.

Хімічне забруднення ґрунтових вод. Струми ґрунтових вод переміщують промислові забруднення великі відстані, і не завжди можна встановити їх джерело. Причиною забруднення може бути вимивання токсичних речовин дощовими та сніговими водами з промислових звалищ. Забруднення підземних вод відбувається і при видобутку нафти сучасними методами, коли для підвищення віддачі нафтових пластів у свердловини повторно закачують солону воду, що піднялася на поверхню разом із нафтою при її відкачуванні.

Засолені води потрапляють у водоносні горизонти, вода в колодязях набуває гіркого смаку і виявляється непридатною для пиття.

Шумове забруднення. Джерелом шумового забруднення може бути промислове підприємство чи транспорт. Особливо сильний шум роблять важкі самоскиди та трамваї. Шум впливає на нервову систему людини, і тому в містах та на підприємствах проводяться заходи щодо шумозахисту.

Залізничні та трамвайні лінії та дороги, якими проходить вантажний транспорт, потрібно виносити з центральних частин міст у малонаселені райони та створювати навколо них зелені насадження, що добре поглинають шум.

Літаки не повинні літати над містами.

Шум вимірюють децибелами. Тикання годинника - 10 дБ, шепіт - 25, шум від жвавої магістралі - 80, шум літака при зльоті - 130 дБ. Больовий поріг шуму - 140 дБ. На території житлової забудови вдень шум не повинен перевищувати 50-66 дБ.

Також до забруднювачів відносять: забруднення поверхні ґрунту відвалами розкривних порід та золи, біологічне забруднення, теплове забруднення, радіаційне забруднення, електромагнітне забруднення.

Забруднення атмосфери. Якщо прийняти за одиницю забрудненість повітря над океаном, то над селами вона вища у 10 разів, над невеликими містами – у 35 разів, а над великими містами – у 150 разів. Товщина шару забрудненого повітря над містом становить 1,5 – 2 км.

Найбільш небезпечними забруднювачами є бенз-а-пірен, діоксид азоту, формальдегід, пил. У Європейській частині Росії та на Уралі в середньому протягом року на 1 кв. км випадало понад 450 кг атмосферних забруднювачів.

Порівняно з 1980 р. кількість викидів діоксиду сірки зросла у 1.5 раза; 19 млн т атмосферних забруднювачів викинув в атмосферу автомобільний транспорт.

Скидання стічних вод у річки склало 68,2 куб. км за споживання 105,8 куб. км. Споживання води промисловістю становить 46%. Частка неочищених стічних вод з 1989 р. зменшується і становить 28%.

Внаслідок переважання західних вітрів Росія одержує від західних сусідів у 8-10 разів більше атмосферних забруднювачів, ніж відправляє до них.

Кислотні дощі негативно вплинули на половину лісів Європи, розпочався процес усихання лісів та в Росії. У Скандинавії через кислотні опади, що надходять із Великобританії та ФРН, загинуло вже 20.000 озер. Під упливом кислотних дощів гинуть пам'ятки архітектури.

Шкідливі речовини, що виходять з димаря заввишки 100 м, розсіюються в радіусі 20 км, заввишки 250 м - до 75 км. Труба - чемпіон побудована на мідно-нікелевому комбінаті в Садбері (Канада) і має висоту понад 400 м.

Хлорфторвуглеці (ХФУ), що руйнують озоновий шар, потрапляють в атмосферу з газів охолоджувальних систем (у США - 48%, а в інших країнах - 20%), від використання аерозольних балончиків (у США - 2%, а кілька років тому їх продаж заборонили; інших країнах - 35%), розчинників, що використовуються у хімчистках (20%) та при виробництві пінопластів, включаючи стайроформ (25-

Основне джерело фреонів, що руйнують озоновий шар – промислові холодильники – рефрижератори. У звичайному побутовому холодильнику 350 г фреону, а у промислових – десятки кілограмів. Рефрижераторне господарство лише у

Москва щорічно використовує 120 т фреону. Значна частина його через недосконалість обладнання перебувають у атмосфері.

Забруднення прісноводних екосистем. У Ладозьке озеро – резервуар питної води для шестимільйонного Санкт-Петербурга – у 1989 р. було скинуто зі стічними водами 1,8 т фенолів, 69,7 т сульфатів, 116,7 т синтетичних поверхнево-активних речовин (ПАР).

Забруднює водні екосистеми та річковий транспорт. На озері Байкал, наприклад, плавають 400 суден різного розміру, вони скидають у воду близько 8 т нафтопродуктів на рік.

На більшості підприємств Росії токсичні відходи виробництва або скидають у водоймища, отруюючи їх, або накопичують, не переробляючи, нерідко у величезних кількостях. Ці скупчення смертоносних відходів можна назвати «екологічними мінами», при прориві дамб можуть опинитися у водоймах. Приклад такої «екологічної міни» – Череповецький хімічний комбінат «Аммофос». Його відстійник займає площу 200 га та містить 15 млн. т відходів. Дамбу, яка обгороджує відстійник, щороку піднімають на

4 м. На жаль «череповецька міна» – не єдина.

У країнах щорічно помирає 9 млн. людина. До 2000 р. питної води не вистачатиме більш ніж 1 млрд. чоловік.

Забруднення морських екосистем. У Світовий океан скинуто близько 20 млрд т сміття - від побутових стоків до радіоактивних відходів. Щороку за кожен 1 кв. км водної поверхні додають ще 17 т сміття.

Щорічно в океан виливається понад 10 млн. т нафти, що утворює плівку, що покриває 10-15% поверхні; а 5 г нафтопродуктів достатньо, щоб затягнути плівкою 50 кв. м водяної поверхні. Ця плівка не тільки зменшує випаровування та поглинання діоксиду вуглецю, але й викликає кисневе голодування та загибель ікри та молоді риб.

Радіаційне забруднення. Припускають, що до 2000 р. у світі накопичиться

1 млн. куб. м високоактивних радіоактивних відходів.

Природне радіоактивне тло впливає на кожну людину, навіть на ту, яка не стикається в роботі з АЕС або ядерною зброєю. Всі ми за своє життя отримуємо певну дозу радіації, 73% якої припадає на випромінювання природних тіл (наприклад, граніту у пам'ятниках, облицювання будинків та ін.), 14% - на медичні процедури (насамперед від відвідування рентгенівського кабінету) та 14% - На космічні промені. За життя (70 років) людина може без великого ризику набрати радіацію в 35 бер (7 бер від природних джерел, 3 бера від космічних джерел та рентгенівських апаратів). У зоні Чорнобильської АЕС у найбільш забруднених ділянках можна отримати до 1 беру за годину. Потужність випромінювання на покрівлі в період гасіння пожежі на АЕС досягала 30.000 рентгенів на годину і тому без радіаційного захисту (свинцевого скафандра) смертельну дозу опромінення можна було отримати за 1 хвилину.

Годинна доза радіації, смертельна для 50% організмів, становить 400 бер для людини, 1000-2000 – для риб та птахів, від 1000 до 150.000 – для рослин та 100.000 бер для комах. Таким чином, найсильніше забруднення – не перешкода для масового розмноження комах. З рослин найменш стійкі до радіації дерева та найбільш стійкі трави.

Забруднення побутовим сміттям. Кількість сміття, що накопичується, постійно зростає. Нині його на кожного городянина припадає від 150 до 600 кг на рік. Найбільше сміття виробляють у США (520 кг на рік на одного мешканця), у Норвегії, Іспанії, Швеції, Нідерландах – 200-300 кг, а у Москві – 300-320 кг.

Для того щоб у природному середовищі розклався папір, потрібно від 2 до 10 років, консервна банка – понад 90 років, фільтр від сигарети – 100 років, поліетиленовий пакет – понад 200 років, пластмаса – 500 років, скло – понад 1000 років.

Способи зменшення шкоди від хімічних забруднень

Найпоширеніші забруднення – хімічні. Існує три основні способи зменшення шкоди від них.

Розведення. Навіть очищені стоки необхідно розбавляти у 10 разів (а неочищені - у 100-200 разів). На підприємствах споруджують високі труби, щоб гази, що викидаються, і пил розсіювалися рівномірно. Розведення - малоефективний спосіб зменшення шкоди від забруднення, допустимий лише як тимчасовий захід.

Очищення. Це основний спосіб зменшення викидів шкідливих речовин у довкілля у Росії сьогодні. Однак у результаті очищення утворюється багато концентрованих рідких та твердих відходів, які також доводиться зберігати.

Заміна старих технологій новими – маловідходними. За рахунок глибшої переробки вдається знизити кількість шкідливих викидів у десятки разів. Відходи від виробництва стають сировиною іншому.

Образні назви цим трьом способам зменшення забруднення довкілля дали екологи ФРН: «подовжи трубу» (розведення розсіюванням), «заглуши трубу» (очищення) і «зав'яжи трубу вузлом» (маловідходні технології). Німці відновили екосистему Рейну, який довгі роки був стічною канавою, куди скидалися відходи промислових гігантів. Це вдалося зробити лише у 80-х роках, коли, нарешті, «зав'язали трубу вузлом».

Рівень забруднення середовища у Росії дуже високий, і екологічно несприятлива обстановка, небезпечна здоров'я населення, склалася майже 100 містах країни.

Деяке поліпшення екологічної ситуації у Росії досягнуто завдяки поліпшенню роботи очисних споруд та падіння виробництва.

Подальшого зменшення викидів отруйних речовин у довкілля можна досягти, якщо запровадити менш небезпечні маловідходні технології. Однак, щоб «зав'язати трубу вузлом», потрібне оновлення обладнання на підприємствах, що потребує дуже великих вкладень і тому проводитиметься поступово.

Міста та промислові об'єкти (нафтопромисли, кар'єри для розробок вугілля та руди, хімічні та металургійні комбінати) працюють за рахунок енергії, що надходить з інших промислових екосистем (енергетичного комплексу), та їх продукція - не рослинна та тваринна біомаса, а сталь, чавун та алюміній, різні машини та прилади, будівельні матеріали, пластмаси та багато іншого, чого немає в природі.

Проблеми екології міст – це насамперед проблеми зменшення викидів у навколишнє середовище різних забруднювачів та захист від міст води, атмосфери, ґрунту. Їх вирішують шляхом створення нових маловідходних технологій та виробничих процесів та ефективних очисних споруд.

Велику роль пом'якшення впливу факторів міського середовища на людину відіграють рослини. Зелені насадження покращують мікроклімат, уловлюють пил та гази, благотворно впливають на психічний стан городян.

Література:

Міркін Б.М., Наумова Л.Г. Екологія Росії. Підручник із Федерального комплекту для 9 - 11 класів загальноосвітньої школи. Вид. 2-ге, перероб.

І дод. - М: АТ МДС, 1996. - 272 з іл.