Закономерности действия абиотических факторов

       Толерантность (от греческого толеранция ― терпение) способность организмов выдерживать изменения условий жизни (колебания температуры, влажности, света). Например: одни гибнут при температуре 50°, а другие выдерживают кипячение.

       Возможно, что именно в толерантности будет  состоять спасение природы от слишком  неразумного воздействия человека. К тому же на Земле есть ещё места  относительно мало подверженные влиянию  человека. Поэтому к тому моменту, когда человек создаст невыносимые  для себя условия, какая-то жизнь  останется и продолжит эволюцию, если только человек не разнесёт планету  в клочья в результате атомной  катастрофы. Существуют также растения, которые вырабатывают вещества, приводящие к их собственной гибели.

       Организмы с широким диапазоном толерантности обозначают приставкой "эври". Эврибионт ― это организм, способный жить при различных условиях среды. Например: эвритермный ― это организм, переносящий широкие колебания температуры. Организмы с узким диапазоном толерантности обозначают приставкой "стено-". Стенобионт ― организм, требующий строго определённых условий среды. Например: форель ― стенотермный вид, а окунь ― эвритермный. Форель не выносит большие колебания температуры, если исчезнут все деревья по берегам горного потока, это приведёт к повышению температуры на несколько градусов, в результате чего форель погибнет, а окунь выживет.

       При помещении организма в новые  условия, он через некоторое время  привыкает, адаптируется. Это приводит к сдвигу кривой толерантности и  называется адаптацией или акклиматизацией. Для нормального развития организмов необходимо наличие разных факторов строго определённого качества, каждый из них должен быть и в определённом количестве. В соответствии с законом  толерантности избыток какого-либо вещества может быть так же вреден, как и недостаток, то есть всё  хорошо в меру.

       Закон минимума Интенсивность тех или иных биологических процессов часто оказывается чувствительной к двум или большему числу факторов окружающей среды. В этом случае решающее значение будет принадлежать такому фактору, который имеется в минимальном, с точки зрения потребностей организма, количестве.

       При этом по закону минимума недостаток какого-либо одного вещества не компенсируется избытком всех остальных. Если в почве много  азота, калия и др. питательных  веществ, но не хватает фосфора (или  наоборот), растения будут нормально  развиваться только до тех пор, пока не усвоят весь фосфор.

       Факторы, сдерживающие развитие организмов из-за недостатка или избытка по сравнению  с потребностями, называются лимитирующими.

       На  уровне вида абиотические факторы определяют или ограничивают географическое распространение  видов и в итоге приводят к  возникновению географической изменчивости видов.

       Основной  способ адаптации видов к изменению  абиотических факторов - приспособительная эволюция. Географическое распространение видов определяется положением и размером их ареалов. Эти показатели одновременно зависят от многих абиотических факторов, но чаще всего самым главным является температура воздуха.

       Экологические правила - совокупность естественных закономерностей, характеризующих реакции живых организмов на стойкие изменения природной среды и определяющие функционирование популяций и экосистем.

       Правило Бергмана. У теплокровных животных одного вида или группы близких видов размеры тела больше в холодных частях ареала, и меньше в его более теплых частях. Таким образом, размер тела с увеличением широты возрастает. 
Правило отражает адаптацию теплокровных животных к поддержанию постоянной температуры тела в различных климатических условиях. У более крупных животных отношение поверхности тела к его объему меньше, чем у мелких. Благодаря этому для поддержания постоянной температуры тела при низкой температуре необходим меньший расход энергии. Однако, между размером тела, характером пищи, двигательной активностью и процессами обмена веществ существуют очень сложные взаимосвязи, поэтому существует множество исключений из этого правила. Например, роющие млекопитающие хорошо защищены от холода, для них решающий фактор размера тела - количество пищи, доступной в зимнее время. Для хладнокровных животных характерна обратная закономерность.

       Правило Аллена. У животных, населяющих более холодные участки ареала, выступающие части тела (конечности, хвост, уши) меньше, чем у представителей того же вида из более теплых местностей. Это частный случай правила Бергмана. 
Реакция животных на тепловой режим проявляется и в изменении пропорций отдельных органов и частей тела. Например, у горностая из северных районов по сравнению со зверьками из более южных районов увеличены сердце, почки, печень и надпочечники, то есть те органы, которые имеют непосредственное отношение к регулированию интенсивности обмена веществ. 

       Правило Глогера. В пределах одно вида или группы близких видов у особей, обитающих в прохладных и (или) влажных областях, пигментация выражена сильнее (окраска темная и насыщенная), а у обитателей теплых и сухих областей - слабее. 
Темная окраска оперения и скорлупы яиц многих птиц, обитающих в холодных местностях, обусловлены тем, что такая окраска способствует усилению поглощения солнечных лучей. Физиологический смысл этого правила не вполне изучен, так как оно распространяется  даже на виды, ведущие ночной образ жизни.

       Правило Шелфорда-Парка. На организмы, обитающие в умеренных областях, стимулирующее действие оказывают изменения температуры среды.

       Правило Уоллеса. По мере продвижения с севера на юг наблюдается увеличение видового разнообразия сообществ организмов.

       Правило Дармингтона. Уменьшение площади острова в 10 раз сокращает число живущих на нем видов (амфибии, рептилии) вдвое. Это правило необходимо учитывать при определении размеров охраняемых природных территорий (заповедники, заказники и т.д.) 

       Вопрос  №40: Биологическое разнообразие – основа устойчивости экосистемы. 

       Любой абиотический фактор, оказывающий влияние  на отдельный вид, входящий в состав изучаемой экосистемы, будет влиять на экосистему и ее свойства.

       1. Совокупность абиотических факторов  создает климатический режим  экосистемы, в котором протекают  все процессы жизнедеятельности  видов, входящих в экосистему  и осуществляющий взаимодействие  между ними.

       2. Все особи, входящий в состав  экосистемы, подвергаются воздействию  абиотических факторов. Если сила  и характер действия абиотического  фактора не выходит за пределы  выносливости организма, то его  физиологическая реакция проявляется  в формировании адаптивных признаков.  На уровне экосистемы это отразится  на ее видовом разнообразии, пространственном  распределении видов внутри экосистемы, на характере их взаимодействия  друг с другом.

       Таким образом, влияние абиотических факторов на биотическую составляющую экосистемы определяет не только свойства экосистемы, но и стратегию ее развития.

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

       Именно  от этого, минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит  выживание организма. В другие отрезки  времени ограничивающим могут быть другие факторы.

       Русский геоботаник Л.Г. Раменский в 1910 г. сформулировал принцип экологической индивидуальности видов - принцип, который является ключом к пониманию роли биоразнообразия в биосфере. В каждой экосистеме одновременно совместно обитает много видов, но вот какой в этом экологический смысл, задумываемся редко. Экологическая индивидуальность видов растений, сообитающих в одном растительном сообществе в одной экосистеме, позволяет сообществу быстро перестраиваться при изменении внешних условий. Например, в засушливое лето в данной экосистеме главную роль в обеспечении биологического круговорота играют особи вида А, которые более приспособлены к жизни при дефиците влаги. Во влажный год особи вида А оказываются не в оптимуме и не могут обеспечить биологический круговорот в изменившихся условиях. В этот год главную роль в обеспечении биологического круговорота в данной экосистеме начинают играть особи вида Б. Третий год оказался более прохладным, в этих условиях ни вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное использование экологического потенциала данной экосистемы. Но экосистема быстро перестраивается, так как в ней имеются особи вида В, которые не нуждаются в теплой погоде и хорошо фотосинтезируют при пониженной температуре. 

       Вопрос  № 69: Основные загрязнители атмосферного воздуха. 

       Атмосферный воздух выполняет сложнейшую защитную функцию, предохраняя Землю от абсолютно  холодного Космоса и потока солнечных  излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются  климат и погода, задерживается масса  метеоритов.

       Атмосферный воздух занимает особое положение среди  других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле  невозможно переоценить. Человек может  находиться без пищи пять недель, без  воды — пять дней, а без воздуха  всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту  и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.

       Под загрязнением атмосферного воздуха  следует понимать любое изменение  его состава и свойств, которое  оказывает негативное воздействие  на здоровье человека и животных, состояние  растений и экосистем.

       Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

       Естественное  загрязнение воздуха вызывается  природными процессами. К таким природным процессам относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая и водная эрозия, массовое цветений растений, дым от лесных и степных пожаров и др.

       Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

       Вопрос  о воздействии человека на атмосферу  находится в центре внимания специалистов всего мира не случайно, так как  крупнейшие глобальные экологические  проблемы современности — “парниковый  эффект”, нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны  именно с антропогенным загрязнением атмосферы.

       Все выбросы вредных веществ в  атмосферу можно разделить на группы по их  агрегатному состоянию:

       -газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид  углерода, углеводороды и др.);

       -жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей  и др.);

       -твердые  (канцерогенные вещества, свинец  и его соединения, органическая  и неорганическая пыль, сажа, смолистые  вещества и прочие).