Значение физических и химических факторов среды в жизни организма
Значение физических и химических факторов среды в жизни организма - Лекция, раздел Экология, РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ Температура - Важнейший Из Ограничивающих Факторов. Пределами Толерантности Д...
Температура - важнейший из ограничивающих факторов. Пределами толерантности для любого вида являются максимальная и минимальная летальные температуры, за пределами которой вид смертельно поражают жара или холод. Все живые существа способны жить при температуре между 0 и 50°С, что обусловлено свойствами протоплазмы клеток, но различные приспособительные механизмы, выработанные эволюцией, значительно расширяют эти возможности как в сторону высоких, так и низких температур. Поэтому интервал выживания, особенно популяции в целом, может быть и значительно шире указанного, между так называемыми нижней и верхней «границами стойкости» (по М. Ламотту), В этом интервале можно выделить «оптимальный интервал», в котором организмы чувствуют себя комфортно и численность популяции растет, а за его пределами они оказываются сначала в условиях «пониженной жизнедеятельности», где организм чувствуют себя угнетенно, а затем погибают либо от холода (за нижней границей стойкости), либо от жары (за верхней границей стойкости). Этот пример влияния температуры на организмы иллюстрирует общий закон биологической стойкости (по М. Ламотту), применимый к любому из важнейших лимитирующих факторов: величина «оптимального интервала» характеризует величину «стойкости» организма, т. е. величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую валентность».
Все животные подразделяются на пойкилотермных, т. е. температура их собственного тела меняется с изменением температуры окружающей среды, и гомойотермных, т. е. имеющих постоянную температуру тела, не зависящую от внешней среды. В животном мире резко преобладают первые: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Значительно меньше гомойотермных животных: млекопитающие (в том числе человек) и птицы. Что касается наземных растений, то температура в их жизни имеет не меньшее значение: они погибают уже при температуре, близкой к 50°С, а при температурах ниже 0° часть растений выживает благодаря специальным приспособлениям.
Известны морфологические приспособления растений и животных к низким температурам, так называемые жизненные формы растений и животных. Растения приспосабливаются таким образом, чтобы уберечь свои почки от мороза под снегом, в почве и т. п. (по Раункеру), а животные увеличивают массу тела, запасая на зиму вещества, поэтому даже животные одного вида на севере крупнее, чем на юге (правило Бергмана).
У животных большее значение имеют физиологические адаптации, простейшая из которых - акклиматизация - физиологическое приспособление к перенесению жары или холода. Более радикальным способом защиты от холода является миграция в теплые края, зимовка - впадение зимой в спячку. Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а насекомые - вообще останавливаются в своем развитии, наступает период диапаузы.
Свет - это первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь на Земле. Важнейшая его энергетическая функция - участие в фотосинтезе. Однако свет не только энергетический ресурс, но и важнейший экологический фактор.
Важное значение для растений имеет интенсивность освещения. По отношению к освещенности они подразделяются на светолюбивые (не выносят тени), тенелюбивые (не выносят яркого солнечного света) и теневыносливые (имеют широкий диапазон толерантности к свету).
Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные адаптации организмов. Самый надежный сигнал - длина дня, т. е. фотопериод. Фотопериодизм - это реакция организма на сезонные изменения длины дня, всегда одинаковой в данном месте, в данное время, что позволяет всем организмам определиться со временем цветения, созревания и т. п. на данной широте. Развитие природы, благодаря фотопериодизму, происходит в соответствии с биоклиматическим законом Хопкинса: сроки наступления различных природных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности и ее высоты над уровнем моря.
У человека и животных внешние суточные ритмы переходят во врожденные свойства вида и становятся внутренними ритмами, отличаясь обычно от 24 часов на 15-20 минут, поэтому их называют циркадными (в переводе - близкие к суткам). Эти ритмы помогают организму чувствовать время, и такую его способность называют «биологическими часами».
Вода - входит в состав клеток организмов, выступает как абиотический экологический фактор, влияет на другие факторы при совокупном воздействии на организм, и, наконец, является средой обитания для многих животных и растений. Вода является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местообитаниях.
В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется:
количеством атмосферных осадков, но для организмов важнее равномерность их распределения по сезонам года, которое в умеренных широтах может привести к засухе или переувлажнению, в тропиках - к чередованию влажных и сухих сезонов;
влажностью воздушной среды, которая способна изменять эффекты температуры: понижение влажности ниже некоторого предела при данной температуре ведет к иссушающему действию воздуха;
иссушающее действие воздуха приводит к иссушению почвы, что затрудняет всасывание воды корневой системой растений. Адаптация растений - увеличение всасывающей силы и глубины корневой системы;
транспирацией- испарением воды растениями через листья, на что уходит 97-99% воды. Эффективность транспирации оценивается отношением прироста вещества к количеству транспирированной воды (в граммах сухого вещества на 1000 см3 воды), которая для большинства растений равна двум.
По способу адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп: гигрофиты; мезофиты (древесные, травянистые и другие растения); ксерофиты (суккуленты: алоэ, кактусы) и др.
У животных по отношению к воде также выделяются свои экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые) и ксерофилы (сухолюбивые), промежуточная группа - мезофилы. Способы регуляции водного баланса поведенческие (посещение водопоя, переход на ночной образ жизни), морфологические (раковины наземных улиток), физиологические (образование метаболической воды: собаки и др.).
Воздушная среда имеет малые плотности и подъемную силу, незначительную спорность. Поэтому в ней нет постоянно живущих организмов - все они связаны с землей, а воздушную среду используют только для перемещения или для поиска добычи. Воздушная среда оказывает на организмы физическое и химическое воздействие.
Физические факторы воздушной среды: движение воздушных масс и атмосферное давление. Движение воздушных масс конвективное и ветровое обеспечивают расселение семян, спор и пыльцы растений. Атмосферное давление оказывает существенное влияние на жизнь позвоночных животных - они не могут жить выше 6000 м над уровнем моря.
Химические факторы воздушной среды обусловлены однородным в качественном и количественном отношении составом атмосферы: в наземных условиях содержание кислорода находится в максимуме, а углекислого газа - в минимуме толерантности растений, в почве - наоборот - кислород становится лимитирующим фактором для аэробов - редуцентов, замедляет разложение органики. В воде кислорода в 20 раза меньше, чем в атмосфере, и здесь он является лимитирующим фактором.
Пожары по своему экологическому воздействию разделяются на верховые и низовые. Верховые уничтожают всю pacтительность и большинство животных, и необходимы десятки лет, чтобы снова вырос лес. Низовые пожары обладают избирательностью, стимулируют процессы разложения мертвое органики и превращение минеральных веществ в форму, доступную для питания растений, ослабляют опасность верховых пожаров. Человек использует искусственные низовые палы как фактор управления средой в целях обновления и оздоровления лесов умеренной зоны.
Биогенные вещества (биогенные соли и элементы) являются лимитирующими факторами и ресурсами среды организмов. Растения получают их из почвы, а животные человек - с пищей. Их разделяют на макроэлементы и микроэлементы.
Биогенные макроэлементы это те, которых требуется opгaнизмам в относительно больших количествах: фосфор, азот калий, кальций, сера и магний. Основной источник азота атмосферный воздух, фосфора - горные породы и отмершие организмы. Фосфор - это необходимый элемент протоплазмы, его в организме в процентном отношении содержится больше, чем в исходных природных источниках, поэтому он является лимитирующим фактором, по значимости он второй после воды. Калий играет важную роль в работе нервной системы человека и животных, в росте растений. Кальций - составная часть скелета организмов. Сера входит в состав аминокислот витаминов, обеспечивает хемосинтез. Магний - необходима часть молекул хлорофилла и рибосом организмов. Биогенные микроэлементы тоже необходимы организмам, но в очень малых количествах. Входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами: железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Весь этот набор микроэлементов необходим как растениям, так, животным и человеку.
Предмет экологии, ее структура, задачи экологии.
Экология — (от греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение) — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально
Основные методы экологии.
Традиционное деление экологии на общую (изучение основных принципов организации и функционирования биологических систем) и частную (изучение конкретных групп живых организмов) отражает не столько п
История развития экологии как науки
Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей органической и неорганической среде» отражена еще в трудах Аристотеля (384—322 гг. до н. э.). С тех пор в истории развития экологи
Значение экологического образования в настоящее время
Человек прежде всего отличается от остальных видов тем, что взаимодействует с природой через создаваемую им культуру, т. е. человечество в целом, развиваясь, создает на Земле культурную среду благо
Лекция 2. Взаимодействие организма и среды
План лекции.
1. Понятие о среде обитания и экологических факторах
2. Основные представления об адаптациях организма
3. Лимитирующие факторы
4. Значение физически
Лимитирующие факторы
Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптима
Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты
Эдафические факторы (от греч. edaphos - почва) - почвенные условия произрастания растений. Из них важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакци
Ресурсы живых существ как экологические факторы
«Ресурсы живых существ - это по преимуществу вещества, из которых состоят их тела, энергия, вовлекаемая в процессы их жизнедеятельности, а также места, где протекают те или ины
Концепция экосистемы.
Термин «экосистема» был впервые предложен в 1935 году английским ученым А. Тенсли. Он понимал под экосистемой любую совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды.
Согласн
Продуцирование и разложение в природе.
Фотосинтезирующие организмы создают органические вещества на Земле -продукцию - в количестве 100 млрд. т/год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений
Гомеостаз и динамика экосистемы
Гомеостаз - способность биологических систем (организма, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие. Для управления экосистемами не требуется регуляция извне - это са
Энергия экосистемы
Жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая через растения как бы передается всем организмам, создающим пищевую или трофическую цепь: от продуцентов к консументам, и так чет
Биологическая продуктивность экосистемы.
Продуктивность экологической системы - это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использо
Биосфера как одна из оболочек Земли.
Биосфера («сфера жизни») - сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным ком
Круговорот веществ в природе
Биосфера - это глобальная экосистема Земли - экосфера, «состав, структура и энергия которой определяются и контролируются планетарной совокупностью живых организмов - биотой» (Акимова, Хаскин, 2000
Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных биогенных веществ
Углерод, азот и кислород относятся к наиболее жизненно важным биогенным элементам, из которых в основном состоят белковые молекулы. Фосфор и сера не менее важны, чем углерод, азот и кислород, для р
Учение В. И. Вернадского о биосфере
По современным представлениям, биосфера - это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организ
Биоразнообразие биосферы как результат ее эволюции
Благодаря действию и взаимодействию аллогенных (внешних) и автогенных (внутренних) факторов в экосистемах сформировалось биологическое разнообразие на внутривидовом, межвидовом и на б
Эволюция биосферы
Эволюция биосферы свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу, ее гомеостаз обеспечивается биологическим разнообразием. Поэтому биоразнообразие не только определило направления прикладны
Ноосфера как новая стадия развития биосферы
Ноосфера («мыслящая оболочка», сфера разума) - высшая стадия развития биосферы. Это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным
Экологическое нормирование
Под качеством окружающей природной среды понимается степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип
Экологический мониторинг.
Под экологическим мониторингом (от лат. монитор — напоминающий, надзирающий) понимают комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды под действием природных и антропо
Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека.
Изначально вид Homo Sapiens был подвержен тем же факторам регуляции и саморегуляции экосистемы, что и весь животный мир. Главными из ограничивающих факторов были гипердинамия и недоедание. Среди пр
Гигиена и здоровье человека.
Сохранение здоровья или возникновение болезней – это результат сложных взаимодействий внутренних биосистем организма и внешней среды. Познание этих сложных взаимодействий явилось основой для возник
Характеристика загрязняющих веществ.
Загрязняющие вещества в окружающей среде могут вести себя следующими способами: мигрировать, изменять свой состав и накапливаться.
В воздухе ЗВ рассеиваются, переносятся ветром, пары конде
Загрязнение атмосферного воздуха
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания экологов всего мира, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности — «парниковый эффект», нарушение озо
Главнейшие источники загрязнения атмосферы
В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские ко
Экологические последствия загрязнения атмосферы
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного р
Загрязнение гидросферы
Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное и многообразное давлен
Экологические последствия загрязнения гидросферы
Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека.
Пресноводные экосистемы. Под влиянием загрязняющих в
Загрязнение окружающей среды отходами производства и потребления
Наиболее острой экологической проблемой является загрязнение окружающей природной среды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Отходы являются источником загряз
Шумовое воздействие
Шумовое воздействие— одна из форм вредного физического воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды шумом возникает в результате недопустимого превышения
Биологическое загрязнение
Биологическое загрязнение подразделяют на микробиологическое и биотическое. Под микробиологическим загрязнением понимают привнесение в экосистемы в результате антропогенного воздействия н
Воздействие электромагнитных полей и излучений
Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002 г.) предусмотрены меры по предупреждению и устранению негативных физических воздействий, включая электромагнитные и магнитные поля. На нынешнем этапе
Экстремальные воздействя на биосферу
К экстремальнымотносят такие воздействия, которые создают крайне неустойчивые и неблагоприятные условия существования человека и естественных экосистем и нередко приводят к их г
Экологическое нормирование
1. Понятия об охране окружающей среды и природопользовании.
Охрана окружающей среды — представляет систему государственных и общественных мер (технологич
Экологический кризис и пути выхода из него
Экологический кризис — это такая стадия взаимодействия между обществом и природой, на которой до предела обостряются противоречия между экономикой и экологией, а возможности сохранения потенциаль
Основные направления инженерной экологической защиты
Основные направления инженерной защиты окружающей среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий — внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологий, биотехнологи
Экологическое нормирование
Под качеством окружающей природной среды понимается степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип
Защита атмосферы
Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами используют следующие меры:
• экологизацию технологических процессов;
•
Защита гидросферы
Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки различных твердых отходов и дру
Защита от отходов производства и потребления.
Одной из главнейших задач инженерной защиты окружающей природной среды является переработка и утилизация отходов производства и потребления. На урбанизированных территориях размещение отходов ст
Защита от шумового воздействия
Как и все другие виды антропогенных воздействий, проблема загрязнения среды шумом имеет международный характер, и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разработала долгосрочную программу по
Защита от электромагнитных полей и излучений
Защита от электромагнитных полей и излучений в нашей стране регламентируется Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002), а также рядом нормативных документов («Временные санита
Защита от биологических воздействий.
Предупреждение, своевременное выявление, локализация и устранение негативного биологического воздействия достигается комплексными мерами, связанными с противоэпидемической защитой населения. В чи
Экологическая стандартизация и паспортизация.
Общие положения экологического законодательства России конкретизируются в государственных стандартах (ГОСТ). Стандарт (от англ.standart — норма) — нормативно-технический документ, устанавливающий
Система экологического контроля в России.
Экологический контроль — проверка соблюдения предприятиями и гражданами экологических требований по охране окружающей природной среды и обеспечению экологической безопасности. Контроль осуществл
Концепция экологического риска.
Экологический риск — это оценка на всех уровнях — от точечного до глобального — вероятности появления негативных изменений в окружающей природной среде, вызванных антропогенным или иным во
Экологические права и обязанности граждан.
Согласно Конституции Российской Федерации и другим источникам (законам, кодексам и т. п.), каждый гражданин имеет право на:
• благоприятную окружающую среду;
• достоверную информ
Щей среды.
В России создан и функционирует экономический механизм охраны окружающей среды, ориентированный на рыночную экономику. Его главная особенность — ориентация не на плановое централизованное финансир
Лицензии, договоры и лимиты на природопользование
Эффективными средствами охраны окружающей природной среды и рационального природопользования служат такие экономические рычаги, как лицензии, договора и лимиты.
Лицензия (разрешение) на к
Финансирование природоохранной деятельности.
Финансирование затрат на восстановление и охрану окружающей природной среды осуществляется за счет бюджетных и внебюджетных средств.
Государственное (бюджетное) финансирование
Роль международных экологических отношений
Реализация стратегии выхода из экологического кризиса и перехода к устойчивому развитию всего мирового сообщества возможна лишь на основе единства природоохранных действий всех государств. Природа
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов