Экологические факторы среды
Тест
по теме «Экологические факторы среды»
Выберите один правильный ответ:
1.Какой абиотический фактор может привести к резкому сокращению численности популяции речного бобра?
1) обильные дожди летом
2) увеличение численности водных растений
3) пересыхание водоема
4) интенсивный отстрел животных
(правильный ответ: 3)
2. Какой антропогенный фактор может привести к увеличению численности популяции зайцев в лесу?
1) рубка деревьев
2) отстрел волков и лисиц
3) вытаптывание растений
4) разведение костров
(Правильный ответ: 2)
3. Какой фактор среды служит сигналом для подготовки птиц к перелетам?
1) понижение температуры воздуха
2) изменение продолжительности светового дня
3) увеличение облачности
4) изменение атмосферного давления
(правильный ответ:2)
4.Парниковый эффект может способствовать бурному развитию растений в биосфере, так как он ведет
1) к накоплению в атмосфере кислорода
2) к увеличению прозрачности атмосферы
3) к увеличению плотности атмосферы
4) к накоплению в атмосфере углекислого газа
(правильный ответ: 1)
5.Все факторы живой и неживой природы, воздействующие на особи, популяции, виды, называют
1)абиотическими
2) биотическими
3)экологическими
4) антропогенными
(правильный ответ:3)
6. К абиотическим факторам относят
1) подрывание кабанами корней
2) нашествие саранчи
3) образование колоний птиц
4) обильный снегопад
(правильный ответ:4)
7.Пищевые связи в экосистеме называются
1) абиотическими
2) антропогенными
3) ограничивающими
4) биотическими
(правильный ответ:4)
8.Факторы,
вызывающие загрязнение окружающей
среды,
связанные с деятельностью
человека, называют
1) ограничивающими
2) антропогенными
3) биотическими
4) абиотическими
(правильный ответ:2)
9.Какие факторы называют антропогенными?
1) связанные с деятельностью человека
2) абиотического характера
3) биотического характера
4) определяющие функционирование агроценозов
(правильный ответ:1)
10.К биотическим компонентам экосистемы относят
1) газовый состав атмосферы
2) состав и структуру почвы
3) особенности климата и погоды
4) продуцентов, консументов, редуцентов
(правильный ответ:4)
Выберите один правильный ответ
Вопрос 1. Условия среды обычно определяют как:
1. экологические факторы, оказывающие влияние (положительное или отрицательное) на существование и географическое распространение живых существ;
2. перемены в средообразующих компонентах или их сочетаниях, имеющие колебательный характер с восстановлением прежних условий жизни;
3. степень соответствия природных условий потребностям людей или других живых организмов;
4. баланс естественных или измененных человеком средообразующих компонентов и природных процессов;
5. сложение природных и антропогенных факторов, создающее в сумме новые экологические условия обитания организмов и биотических сообществ.
(правильный ответ:1)
Вопрос 2. Какое определение соответствует понятию «абиотические факторы среды»:
1. компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно действующие на живые организмы;
2. природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях;
3. перемена в средообразующих компонентах или их сочетаниях, которая не может быть компенсирована в ходе природных восстановительных процессов;
4. факторы, оказывающие как непосредственное, так и косвенное влияние на организмы;
5. взаимосвязи между видами, при которых организмы одного вида живут за счет питательных веществ других видов.
(правильный ответ:1)
Вопрос 3. Биотические факторы среды – это:
1. совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания;
2. физиолого-экологическая адаптация организмов, обеспечивающая высокий уровень обмена веществ в период активности животных и низкие потери энергии в период зимней спячки;
3. соотношение между энергией, полученной организмом извне, и ее расходом на построение тела и процессы жизнедеятельности;
4. экологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на численность и жизнедеятельность организмов.
5. силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов.
(правильный ответ:1)
Вопрос 4. Антропогенные факторы - это:
1. формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов;
2. совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания;
3. совокупность естественно-природных особенностей существования организмов и антропогенных воздействий;
4. группа факторов, связанных как с прямым, так и опосредованным влиянием живых организмов на среду;
5. факторы, обеспечивающие высокий уровень обмена веществ в период активности животных и низкие потери энергии в период зимней спячки.
(правильный ответ:1)
Вопрос 5. Строительство плотины можно рассматривать как пример фактора:
1. абиотического;
2. биотического;
3. антропогенного;
4. вообще не экологического;
5. гидробионтного.
(правильный ответ:3)
В 4. Установите соответствие между характеристикой среды и её фактором
ФАКТОРЫ СРЕДЫ
А) биотические
Б) абиотические
ХАРАКТЕРИСТИКА
1) постоянство газового состава атмосферы
2) изменение толщины озонового экрана
3) изменение влажности воздуха
4) изменение численности консументов
5) изменение численности продуцентов
(правильный ответ:А-4,5,6. Б-1,2,3.)
В 6. Установите в какой последовательности располагаются уровни организации живого:
А) биоценотический
Б) видовой
В) популяционный
Г) биогеоценотический
Д) организменный
Е) биосферный
(правильный ответ: Д,Б,В,А,Г,Е.)
С 3. Прочитайте текст и найдите в нем предложения, в которых содержатся биологические ошибки. Запишите сначала номера этих предложений, а затем их правильно сформулируйте.
1. Все экологические факторы, действующие на организмы подразделяются на биотические, геологические и антропогенные.
2. Биотические факторы – это температурные, климатические условия, влажность, освещенность.
3. Антропогенные факторы – влияние человека и продуктов его деятельности на среду.
4. Фактор, значение которого в данный момент находится на пределах выносливости и в наибольшей степени отклоняется от оптимального значения, называют ограничивающим.
5. Мутуализм – форма взаимоотрицательных взаимодействий между организмами.
Ответы:
1-на Абиотические, Биотические и Антропогенные.
3-правильно
4-правильно
5-взаимоположительных взаимодействий(взаимовыгодные отношения между особями)
Наверняка каждый из нас замечал, как растения одного и того же вида прекрасно развиваются в лесу, но на открытых пространствах чувствуют себя плохо. Или, к примеру, некоторые виды млекопитающих имеют большую популяцию, а другие более ограничены при, казалось бы, одинаковых условиях. Все живое на Земле так или иначе подчиняется своим собственным законам и правилам. Их изучением занимается экология. Одно из основополагающих утверждений - закон минимума Либиха
Ограничивающий что это?
Немецкий химик и основоположник агрохимии, профессор Юстус фон Либих, сделал множество открытий. Одно из самых известных и признанных - открытие фундаментального ограничивающего фактора. Он был сформулирован в 1840 году, а позже дополнен и обобщен Шелфордом. Закон гласит, что для любого живого организма наиболее значим тот фактор, который в большей степени отклоняется от своего оптимального значения. Иными словами, существование животного или растения зависит от степени выраженности (минимальной или максимальной) того или иного условия. Особи встречаются на протяжении своей жизни с самыми разнообразными ограничивающими факторами.
«Бочка Либиха»
Фактор, ограничивающий жизнедеятельность организмов, может быть разным. Сформулированный закон по сей день активно используется в сельском хозяйстве. Ю.Либих установил, что продуктивность растений зависит в первую очередь от минерального вещества (питательного), наиболее слабо выраженного в грунте. К примеру, если азота в почве всего лишь 10% от требуемой нормы, а фосфора - 20%, то фактор, ограничивающий нормальное развитие, - недостаток первого элемента. Следовательно, в почву следует первоначально внести азотсодержащие удобрения. Максимально понятно и наглядно значение закона было изложено в так называемой «бочке Либиха» (на фото выше). Ее суть в том, что при наполнении сосуда вода начинает переливаться через край там, где наиболее короткая доска, а длина остальных уже не имеет особого значения.
Вода
Данный фактор является наиболее жестким и существенным по сравнению с остальными. Вода - основа жизни, так как играет важную роль в жизнедеятельности отдельной клетки и всего организма в целом. Поддержание ее количества на должном уровне - одна из главных физиологических функций любого растения или животного. Вода как фактор, ограничивающий жизнедеятельность, обусловлен неравномерным распределением влаги по поверхности Земли в течении года. В процессе эволюции многие организмы приспособились к экономному расходованию влаги, переживанию засушливого периода в состоянии спячки или покоя. Наиболее сильно данный фактор выражен в пустынях и полупустынях, где очень скудная и своеобразная флора и фауна.
Свет
Поступающий в форме солнечной радиации свет обеспечивает все жизненные процессы на планете. Организмам важна его длина волны, продолжительность воздействия, интенсивность излучения. В зависимости от этих показателей происходит адаптация организма к условиям среды. Как фактор, ограничивающий существование, он особенно сильно выражен на больших морских глубинах. К примеру, растения на глубине 200 м уже не встречаются. В совокупности с освещением здесь «работают», как минимум еще два лимитирующих фактора: давление и концентрация кислорода. Противопоставить этому можно влажные тропические леса Южной Америки, как наиболее благоприятную для жизни территорию.
Температура окружающей среды
Ни для кого не секрет, что все физиологические процессы, протекающие в организме, зависят от внешней и внутренней температуры. Причем большая часть видов приспособлена к довольно узкому диапазону (15-30 °С). Особенно сильно выражена зависимость у организмов, которые не способны самостоятельно поддерживать постоянную температуру тела, к примеру, пресмыкающихся (рептилий). В процессе эволюции сформировалось множество приспособлений, позволяющих преодолевать этот ограниченный фактор. Так, при жаркой погоде во избежание перегрева у растений усиливается через устьица, у животных - через кожные покровы и дыхательную систему, а также поведенческие особенности (скрываются в тени, норах и т.д.).
Загрязняющие вещества
Значение нельзя недооценивать. Последние несколько столетий для человека ознаменовались стремительным техническим прогрессом, бурным развитием промышленности. Это привело к тому, что вредные выбросы в водоемы, почву и в атмосферу увеличились в несколько раз. Понять, какой фактор ограничивает тот или иной вид, можно только после исследований. Подобное положение дел объясняет тот факт, что видовое разнообразие отдельных регионов или областей изменилось до неузнаваемости. Организмы меняются и приспосабливаются, одни сменяют другие.
Всё это - основные факторы, ограничивающие жизнь. Помимо них, существует множество других, перечислить которые просто невозможно. Каждый вид и даже особь индивидуальна, поэтому и лимитирующие факторы будут самыми разнообразными. К примеру, для форели важен процент кислорода, растворенного в воде, для растений - количественный и качественный состав насекомых-опылителей и т.д.
Все живые организмы имеют определенные пределы выносливости по тому или иному лимитирующему фактору. У некоторых они достаточно широкие, у других - узкие. В зависимости от этого показателя различают эврибионтов и стенобионтов. Первые способны переносить большую амплитуду колебания различных ограничивающих факторов. К примеру, обитающая повсеместно от степей до лесотундры, волки и т.д. Стенобионты, напротив, способны выдержать очень узкие колебания, к ним относятся практически все растения дождевых лесов.
Экологические факторы и понятие об экологической нише
Понятие экологического фактора
1.1.1. Понятие экологического фактора и их классификация
С экологических позиций среда – это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов .
Экологический фактор – это любое условие среды , способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями.
Таким образом, экологические факторы – это все элементы естественной среды, которые влияют на существование и развитие организмов, и на какие живые существа реагируют реакциями приспособления (за пределами способности приспособления настает смерть).
Следует отметить, что в природе экологические факторы действуют комплексно. В особенности важно помнить это, оценивая влияние химических загрязнителей. В этом случае "суммарный" эффект, когда отрицательное действие одного вещества накладывается на отрицательное действие других, а к этому прибавляется влияние стрессовой ситуации, шумов, различных физических полей, значительно изменяет значения ПДК, приведенные в справочниках. Этот эффект называют синергитическим.
Важнейшим является понятие лимитирующего фактора , то есть такого, уровень (доза) которого приближается к границе выносливости организма, концентрация которого ниже или выше оптимальной. Это понятие определяется законами минимума Либиха (1840 г) и толерантности Шелфорда (1913 г.). Наиболее часто лимитирующими факторами есть температура, свет, биогенные вещества, течения и давление в среде, пожары и т.п.
Более всего распространенны организмы с широким диапазоном толерантности относительно всех экологических факторов. Высочайшая толерантность характерная для бактерий и сине-зеленых водорослей, которые выживают в широком диапазоне температур, радиации, солености, рН и др.
Экологические исследования, связанные с определением влияния экологических факторов на существование и развитие отдельных видов организмов, взаимосвязей организма с окружающей среды, являются предметом науки аутэкологии . Раздел экологии, который исследует ассоциации популяций различных видов растений, животных, микроорганизмов (биоценозов), пути их формирования и взаимодействия с окружающей средой, называется синэкологией . В границах синэкологии выделяют фитоценологию, или геоботанику (объект изучение – группировок растений), биоценологию (группировки животных).
Таким образом, понятие экологического фактора – одно из наиболее общих и чрезвычайно широких понятий экологии. В соответствии с этим задача классификации экологических факторов оказалась весьма сложной, так что общепринятого варианта до сих пор нет. В то же время достигнуто согласие относительно целесообразности использования при классификации экологических факторов определенных признаков.
Традиционно выделяли три группы экологических факторов:
1) абиотические (неорганические условия – химические и физические, такие, как состав воздуха, воды, грунта, температура, свет, влажность, радиация, давление и т.п.);
2) биотические (формы взаимодействия между организмами);
3) антропогенные (формы деятельности человека).
Сегодня различают десять групп экологических факторов (общее количество – около шестидесяти), объединенных в специальную классификацию:
1. по времени – факторы времени (эволюционные, исторические, действующие), периодичности (периодические и непериодические), первичные и вторичные;
2. по происхождению (космические, абиотические, биотические, природные, техногенные, антропогенные);
3. по среде возникновения (атмосферные, водные, геоморфологические, экосистемные);
4. по характеру (информационные, физические, химические, энергетические, биогенные, комплексные, климатические);
5. по объекту влияния (индивидуальные, групповые, видовые, социальные);
6. по степени влияния (летальные, экстремальные, ограничивающие, возмущающие, мутагенные, тератогенные);
7. по условиям действия (зависимые или независимые от плотности);
8. по спектру влияния (выборочного или общего действия).
Прежде всего, экологические факторы делятся на внешние (экзогенные или энтопические ) и внутренние (эндогенные ) по отношению к данной экосистеме.
К внешним относятся факторы, действия которых в той или иной степени определяют изменения, происходящие в экосистеме, но сами они практически не испытывают ее обратного воздействия. Таковы солнечная радиация, интенсивность атмосферных осадков, атмосферное давление, скорость ветра, скорость течения и т.д.
В отличие от них внутренние факторы соотносятся со свойствами самой экосистемы (или отдельных ее компонентов) и в действительности образуют ее состав. Таковы численности и биомассы популяций, запасы различных веществ, характеристики приземного слоя воздуха, водной или почвенной массы и т.д.
Второй распространенный классификационный принцип – это деление факторов на биотические и абиотические . К первым относятся разнообразные переменные, характеризующие свойства живого вещества, а ко вторым - неживых компонентов экосистемы и ее внешней среды. Деление факторов на эндогенные - экзогенные и на биотические - абиотические не совпадают. В частности, существуют как экзогенные биотические факторы, например интенсивность заноса извне семян некоторого вида в экосистему, так и эндогенные абиотические факторы, такие, как концентрация О 2 или СО 2 в приземном слое воздуха или воде.
Широкое использование в экологической литературе находит классификация факторов по общему характеру их происхождения или объекту воздействия . Например, среди экзогенных различают метеорологические (климатические), геологические, гидрологические, миграционные (биогеографические), антропогенные факторы, а среди эндогенных – микрометеорологические (биоклиматические), почвенные (эдафические), водные и биотические.
Важным классификационным показателем служит характер динамики экологических факторов, в особенности наличие или отсутствие ее периодичности (суточной, лунной, сезонной, многолетней). Связано это с тем, что приспособительные реакции организмов к тем или иным факторам среды определяются степенью постоянства воздействия этих факторов, то есть их периодичностью.
Биологом А.С. Мончадским (1958) выделялись первичные периодические факторы, вторичные периодические факторы и непериодические факторы.
К первичным периодическим факторам относятся в основном явления, связанные с вращением Земли: смена времен года, суточная смена освещенности, приливные явления и т.п. Эти факторы, которым свойственна правильная периодичность, действовали еще до появления жизни на Земле, и возникающие живые организмы должны были сразу адаптироваться к ним.
Вторичные периодические факторы - следствие первичных периодических: например, влажность, температура, осадки, динамика растительной пищи, содержание растворенных газов в воде и т.п.
К непериодическим относятся факторы, не имеющие правильной периодичности, цикличности. Таковы почвенно-грунтовые факторы, разного рода стихийные явления. Антропогенные воздействия на окружающую среду часто относятся к непериодическим факторам, которые могут проявляться внезапно и нерегулярно. Поскольку динамика естественных периодических факторов - одна из движущих сил естественного отбора и эволюции, живые организмы, как правило, не успевают выработать приспособительных реакций, например, к резкому изменению содержания тех или иных примесей в окружающей среде.
Особая роль среди экологических факторов принадлежит суммативным (аддитивным) факторам, характеризующим численности, биомассы или плотности популяций организмов, а также запасы или концентрации различных форм вещества и энергии, временные изменения которых подчиняются законам сохранения. Подобные факторы называются ресурсами . Например, говорят о ресурсах тепла, влаги, органической и минеральной пище и т.д. В отличие от них такие факторы, как интенсивность и спектральный состав радиации, уровень шума, окислительно-восстановительный потенциал, скорость ветра или течения, размер и форма пищи и т.д., которые сильно влияют на организмы, не относятся к категории ресурсов, т.к. к ним не применимы законы сохранения.
Число всевозможных экологических факторов представляется потенциально неограниченным. Однако по степени воздействия на организмы они далеко не равносильны, вследствие чего в экосистемах разного типа некоторые факторы выделяются как наиболее существенные, или императивные . В наземных экосистемах из числа экзогенных факторов к ним, как правило, относятся интенсивность солнечной радиации, температура и влажность воздуха, интенсивность атмосферных осадков, скорость ветра, скорость заноса спор, семян и других зародышей или притока взрослых особей из других экосистем, а также всевозможные формы антропогенного воздействия. Эндогенными императивными факторами в наземных экосистемах являются следующие:
1) микрометеорологические - освещенность, температура и влажность приземного слоя воздуха, содержание в нем СО 2 и О 2 ;
2) почвенные - температура, влажность, аэрация почвы, физико-механические свойства, химический состав, содержание гумуса, доступность элементов минерального питания, окислительно-восстановительный потенциал;
3) биотические - плотность популяций разных видов, их возрастной и половой состав, морфологические, физиологические и поведенческие характеристики.
1.1.2. Пространство экологических факторов и функция отклика организмов на совокупность экологических факторов
Интенсивность воздействия каждого экологического фактора может быть численно охарактеризована, то есть описана математической переменной, принимающей значение на некоторой шкале.
Экологические факторы могут быть упорядочены по силе их относительно воздействия на организм, популяцию, экосистему, то есть ранжированы . Если значение первого по силе воздействия фактора измеряется переменной х 1 , второго - переменной х 2 , … , n -го - переменной х n и т. д., то весь комплекс экологических факторов может быть представлен последовательностью (х 1 , х 2 , … , х n , …).Чтобы охарактеризовать множество всевозможных комплексов экологических факторов, получающих при различных значениях каждого из них, целесообразно ввести понятие пространства экологических факторов, или, другими словами, экологического пространства.
Пространством экологических факторов назовем евклидово пространство, координаты которого сопоставлены ранжированным экологическим факторам:
Для количественной характеристики воздействия экологических факторов на показатели жизнедеятельности особей, такие, как скорость роста, развития, плодовитость, продолжительность жизни, смертность, питание, метаболизм, двигательная активность и т. д. (пусть они нумеруются индексом k
= 1, …, m
), вводится понятие о ф
ун
кц
ия
х
от
кл
ика
.
Значения, принимаемые показателем с номером k
на определенной шкале при варьировании экологических факторов, как правило, ограничены снизу и сверху. Обозначим через 
отрезок на шкале значений одного из показателей (k
-го) жизнедеятельности экосистемы.
Функцией отклика k -го показателя на совокупность экологических факторов (х 1 , х 2 , … , х n , …) называется функция φ k , отображающая экологическое пространство Е на шкалу I k :
,
которая каждой точке (х 1 , х 2 , … , х n , …) пространства Е сопоставляет число φ k (х 1 , х 2 , … , х n , …) на шкале I k .
Хотя число экологических факторов потенциально неограничено и, следовательно, бесконечны размерность экологического пространства Е и число аргументов функции отклика φ k (х 1 , х 2 , … , х n , …), в действительности удается выделить конечное число факторов, например n , с помощью которых можно объяснить заданную часть от полного варьирования функции отклика. Например, первые 3 фактора могут объяснить 80% общего варьирования показателя φ , первые 5 факторов – 95%, первые 10 – 99% и т. д. Остальные, не вошедшие в число указанных факторов, не оказывают определяющего воздействия на изучаемый показатель. Их влияние можно рассматривать как некоторый "экологический " шум, накладывающийся на действие императивных факторов.
Это позволяет от бесконечномерного пространства Е перейти к его n -мерному подпространству Е n и рассматривать сужение функции отклика φ k на это подпространство:
причем , где ε n +1 – случайный "экологический шум ".
Любому живому организму необходимы не вообще температура, влажность, минеральные и органические вещества или какие-либо другие факторы, а их определенный режим, то есть существуют некоторые верхние и нижние границы амплитуды допустимых колебаний этих факторов. Чем шире пределы какого-либо фактора, тем выше устойчивость, то есть толерантность данного организма.
В типичных случаях функция отклика имеет форму выпуклой кривой, монотонно возрастающей от минимального значения фактора x j s (нижний предел толерантности) до максимума при оптимальном значении фактора x j 0 и монотонно убывающей к максимальному значению фактора x j e (верхний предел толерантности).
Интервал X j = [x j s , x j e ] называется интервалом толерантности по данному фактору, а точка x j 0 , в которой функция отклика достигает экстремума, называется точкой оптимума по данному фактору.
Одни и те же экологические факторы неодинаково влияют на организмы разных видов, живущих вместе. Для одних они могут быть благоприятными, для других – нет. Важным элементом является реакция организмов на силу воздействия экологического фактора, отрицательное действие которого может возникать в случае излишка или недостатка дозы. Поэтому существует понятие благоприятной дозы или зоны оптимума фактора и зоны пессимума (диапазон значений дозы фактора, в котором организмы чувствуют себя угнетенно).
Диапазоны зон оптимума и пессимума являются критерием для определения экологической валентности – способности живого организма приспосабливаться к изменениям условий среды. Количественно она выражается диапазоном среды, в границах которого вид нормально существует. Экологическая валентность разных видов может быть очень разной (северный олень выдерживает колебание температуры воздуха от -55 к +25÷30°С, а тропические кораллы гибнут уже при изменении температуры на 5-6 °С). По экологической валентности организмы разделяются на стенобионты – с малой приспособленностью к изменениям среды (орхидеи, форель, дальневосточный рябчик, глубоководные рыбы) и эврибионты – с большей приспособленностью к изменениям окружающей среды (колорадский жук, мыши, крысы, волки, тараканы, камыш, пырей). В границах эврибионтов и стенобионтов в зависимости от конкретного фактора организмы разделяют на эвритермные и стенотермные (по реакции на температуру), эвригалинные и стеногалинные (по реакции на соленость водной среды), эврифоты и стенофоты (по реакции на освещение).
Чтобы выразить относительную степень толерантности, в экологии существует ряд терминов, в которых используются приставки стено -, что означает узкий, и эври - – широкий. Виды, имеющие узкий интервал толерантности (1), называются стеноэками , а виды с широким интервалом толерантности (2) – эвриэками по данному фактору. Для императивных факторов есть собственные термины:
по температуре: стенотермный - эвритермный;
по воде: стеногидрический – эвригидрический;
по солености: стеногалинный – эвригалинный;
по пищи: стенофагный – эврифагный;
по выбору местообитания: стеноойкный – эвриойкный.
1.1.3. Закон лимитирующего фактора
Присутствие или процветание организма в данном местообитании зависит от комплекса экологических факторов. По каждому фактору имеется диапазон толерантности, за пределами которого организм не способен существовать. Невозможность процветания или отсутствие организма определяется теми факторами, значения которых приближаются или выходят за пределы толерантности.
Лимитирующим будем считать такой фактор, по которому для достижения заданного (малого) относительного изменения функция отклика требуется минимальное относительное изменение этого фактора. Если
то лимитирующим будет фактор х l , то есть лимитирующим является фактор, вдоль которого направлен градиент функции отклика.
Очевидно, что градиент направлен по нормали к границе области толерантности. И для лимитирующего фактора больше шансов при всех прочих равных условиях выйти за пределы области толерантности. То есть лимитирующим является тот фактор, значение которого наиболее близки к нижней границе интервала толерантности. Эта концепция известна как "закон минимума " Либиха.
Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, впервые была ясно показана в 1840г. химиком-органиком Ю. Либихом, одним из основоположников агрохимии, который выдвинул теорию минерального питания растений . Он был первым, кто начал изучение влияния разнообразных факторов на рост растений, установив, что урожай культур часто лимитируется не теми элементами питания, которые требуются в больших количествах, такими, например, как двуокись углерода и вода, поскольку эти вещества обычно присутствуют в среде в изобилии, а теми, которые требуются в ничтожнейших количествах, например, цинк, бор или железо, которых в почве очень мало. Вывод Либиха о том, что "рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве", стал известен как либиховский "закон минимума".
Спустя 70 лет американский ученый В. Шелфорд показал, что не только вещество, присутствующее в минимуме, может определять урожай или жизнеспособность организма, но и избыток какого-то элемента может приводить к нежелательным отклонениям. Например, избыток ртути в организме человека по отношению к некоторой норме вызывает тяжелые функциональные расстройства. При недостатке воды в почве ассимиляция растением элементов минерального питания затруднена, но и избыток воды ведет к аналогичным последствиям: возможно задыхание корней, возникновение анаэробных процессов, закисание почвы и т.п. Избыток и недостаток рН в почве также снижает урожайность в данном месте. Согласно В. Шелфорду, факторы, присутствующие как в избытке, так и в недостатке, называются лимитирующими, а соответствующее правило получило название закона "лимитирующего фактора" или "закона толерантности ".
Закон лимитирующего фактора учитывается в мероприятиях по охране окружающей среды от загрязнения. Превышение нормы вредных примесей в воздухе и воде представляет серьезную угрозу здоровью людей.
Можно сформулировать ряд вспомогательных принципов, дополняющих "закон толерантности":
1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого.
2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.
3. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам.
4. В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному диапазону того или иного экологического фактора, определенному в лаборатории.
5. Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто становятся лимитирующими. Пределы толерантности для размножающихся особей, семян, эмбрионов и проростков обычно уже, чем для неразмножающихся взрослых растений или животных.
Действительные пределы толерантности в природе почти всегда оказываются уже, чем потенциальный диапазон активности. Это связано с тем, что метаболические затраты на физиологическую регуляцию при экстремальных значениях факторов сужают диапазон толерантности. При приближении условий к экстремальным значениям адаптация становится все более дорогостоящей, а организм – все менее защищенными от других факторов, например болезней и хищников.
1.1.4. Некоторые основные абиотические факторы
Абиотические факторы наземной среды . Абиотическая компонента наземной среды представляет совокупность климатических и почвенно-грунтовых факторов, состоящих из множества динамических элементов, воздействующих как друг на друга, так и на живые существа.
Главнейшие абиотические факторы наземной среды следующие:
1) Поступающая от Солнца лучистая энергия (радиация). Распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Служит основным источником энергии для большинства процессов в экосистемах. С одной стороны, прямое воздействие света на протоплазму смертельно для организма, с другой – свет служит первичным источником энергии, без которого невозможна жизнь. Поэтому многие морфологические и поведенческие характеристики организмов связаны с решением этой проблемы. Свет – это не только жизненно важный фактор, но и лимитирующий, причем и на максимальном, и на минимальном уровнях. Около 99% всей энергии солнечной радиации составляют лучи с длиной волны 0.17÷4.0 мкм, в том числе 48% приходится на видимую часть спектра с длиной волны 0.4÷0.76 мкм, 45% – на инфракрасную (длина волны от 0.75 мкм до 1 мм) и около 7% - на ультрафиолетовую (длина волны менее 0.4 мкм). Преимущественное значение для жизни имеют инфракрасные лучи, а в процессах фотосинтеза наиболее важную роль играют оранжево-красные и ультрафиолетовые лучи.
2) Освещенность земной поверхности , связанная с лучистой энергией и определяющаяся продолжительностью и интенсивностью светового потока. Вследствие вращения Земли периодически чередуются светлое и темное время суток. Освещенность играет важнейшую роль для всего живого и организмы физиологически адаптированы к смене дня и ночи, к соотношению темного и светлого периодов суток. Практически у всех животных существуют так называемые циркадные (суточные) ритмы активности, связанные со сменой дня и ночи. По отношению к свету растения подразделяют на светолюбивые и теневыносливые.
3) Температура на поверхности земного шара определяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излучением. Зависит как от широты местности (угла падения солнечного излучения на поверхность), так и от температуры приходящих воздушных масс. Живые организмы могут существовать лишь в узких пределах диапазона температур – от -200°С до 100°С. Как правило, верхние предельные значения фактора оказываются более критическими, чем нижние. Диапазон колебаний температуры в воде обычно меньше, чем на суше, и диапазон толерантности к температуре у водных организмов обычно уже, чем у соответствующих наземных животных. Таким образом, температура представляет важный и очень часто лимитирующий фактор. Температурные ритмы вместе со световыми, приливными и ритмами изменения влажности в значительной степени контролируют сезонную и суточную активность растений и животных. Температура часто создает зональность и стратификацию сред обитания.
4) Влажность атмосферного воздуха , связанная с насыщением его водяными парами. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (до высоты 1.5÷2 км), где концентрируется до 50% всей влаги. Количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от температуры воздуха. Чем выше температура, тем больше влаги содержит воздух. Для каждой температуры существует определенный предел насыщения воздуха парами воды, который называют максимальным . Разность между максимальным и данным насыщением носит название дефицита влажности (недостатка насыщения). Дефицит влажности - важнейший экологический параметр, поскольку он характеризует сразу две величины: температуру и влажность. Известно, что повышение дефицита влажности в определенные отрезки вегетационного периода способствует усиленному плодоношению растений, а у ряда животных, например насекомых, приводит к размножению вплоть до так называемых ²вспышек². Поэтому на анализе динамики дефицита влажности основаны многие способы прогнозирования различных явлений в мире живых организмов.
5) Осадки , тесно связанные с влажностью воздуха, представляют собой результат конденсации водяных паров. Атмосферные осадки и влажность воздуха имеют определяющее значение для формирования водного режима экосистемы и, таким образом, входят в число наиболее важных императивных экологических факторов, так как обеспеченность водой – главнейшее условие жизнедеятельности любого организма, от микроскопической бактерии до гигантской секвойи. Количество осадков зависит в основном от путей и характера больших перемещений воздушных масс, или так называемых ²погодных систем². Распределение осадков по временам года – крайне важный лимитирующий фактор для организмов. Осадки – одно из звеньев в круговороте воды на Земле, причем в их выпадении прослеживается резкая неравномерность, в связи с чем выделяют гумидные (влажные) и аридные (засушливые) зоны. Максимум осадков в тропических лесах (до 2000 мм/год), минимум – в пустынях (0.18 мм/год). Зоны с количеством осадков менее 250 мм/год уже считаются засушливыми. Как правило, неравномерное распределение осадков по временам года встречается в тропиках и субтропиках, где нередко хорошо выражены влажный и сухой сезоны. В тропиках этот сезонный ритм влажности регулирует сезонную активность организмов (особенно размножение) примерно таким же образом, как сезонный ритм температуры и света регулирует активность организмов умеренной зоны. В умеренных климатах осадки обычно распределены по сезонам более равномерно.
6) Газовый состав атмосферы . Состав ее относительно постоянен и включает преимущественно азот и кислород с примесью незначительного количества СО 2 и аргона. Иные газы – в следовых количествах. Кроме того, в верхних слоях атмосферы содержится озон. Обычно в атмосферном воздухе присутствуют твердые и жидкие частицы воды, оксидов различных веществ, пыли и дыма. Азот – важнейший биогенный элемент, участвующий в образовании белковых структур организмов; кислород , в основном поступающий от зеленых растений, обеспечивает окислительные процессы; углекислый газ (СО 2) является естественным демпфером солнечного и ответного земного излучения; озон выполняет экранирующую роль по отношению к ультрафиолетовой части солнечного спектра, губительного для всего живого. Примеси мельчайших частиц влияют на прозрачность атмосферы, препятствуют прохождению солнечных лучей к поверхности Земли. Концентрации кислорода (21% по объему) и СО 2 (0.03% по объему) в современной атмосфере являются до какой-то степени лимитирующими для многих высших растений и животных.
7) Движение воздушных масс (ветер) . Причина возникновения ветра – перепад давления, вызванный неодинаковым нагревом земной поверхности. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления, то есть туда, где воздух более прогрет. Сила вращения Земли воздействует на циркуляцию воздушных масс. В приземном слое воздуха их движение оказывает влияние на все метеорологические элементы климата: режим температуры, влажности, испарение с поверхности Земли и транспирацию растений. Ветер – важнейший фактор переноса и распределения примесей в атмосферном воздухе. Ветер выполняет важную функцию транспорта вещества и живых организмов между экосистемами. Кроме того, ветер оказывает непосредственное механическое воздействие на растительность и почву, повреждая или уничтожая растения и разрушая почвенный покров. Подобная деятельность ветра наиболее характерна для открытых равнинных пространств суши, морей, побережий и горных районов.
8) Давление атмосферы . Давление нельзя назвать лимитирующим фактором непосредственного действия, хотя некоторые животные, несомненно, реагируют на его изменения; однако давление имеет прямое отношение к погоде и климату, которые оказывают непосредственное лимитирующее воздействие на организмы.
Абиотические факторы почвенного покрова . Почвенные факторы носят явно эндогенный характер, поскольку почва – это не только ²фактор² среды, окружающей организмы, но и продукт их жизнедеятельности. Почва – это тот каркас, фундамент, на котором строится почти любая экосистема.
Почва – итоговый результат действия климата и организмов, особенно растений, на материнскую породу. Таким образом, почва состоит из исходного материала – подстилающего минерального субстрата и органического компонента , в котором организмы и продукты их жизнедеятельности перемешаны с тонко измельченным и измененным исходным материалом. Промежутки между частичками заполнены газами и водой. Текстура и пористость почвы – важнейшие характеристики, во многом определяющие доступность биогенных элементов растениям и почвенным животным. В почве осуществляются процессы синтеза, биосинтеза, протекают разнообразные химические реакции преобразования веществ, связанные с жизнедеятельностью бактерий.
1.1.5. Биотические факторы
Под биотическими факторами понимают совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.
Взаимоотношения между животными, растениями, микроорганизмами (их еще называют коакциями ) чрезвычайно многообразны. Их можно разделить на прямые и косвенные , опосредствованы через изменение своим присутствием соответствующих абиотических факторов.
Взаимодействия живых организмов классифицируют с точки зрения их реакции друг на друга. В частности, выделяют гомотипические реакции между взаимодействующими особями одного и того же вида и гетеротипические реакции при коакциях между индивидуумами разных видов.
Одним из важнейших биотических факторов является пищевой (трофический) фактор . Трофический фактор характеризуется количеством, качеством и доступностью пищи. Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к составу пищи. Различают виды монофаги , питающиеся только одним видом, полифаги , питающиеся несколькими видами, а также виды, питающиеся более или менее ограниченным ассортиментом кормов, называемые широкие или узкие олигофаги .
Взаимоотношения между видами являются естественно необходимыми. Нельзя делить виды на врагов и их жертв , поскольку взаимоотношения между видами взаимообратимы. Исчезновение ²жертвы ² может привести к исчезновению ²врага ².
Определение
Экология - это наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой природой.
Термин «экология» ввел в научный обиход в 1866 г. немецкий зоолог и эволюционист, последователь Ч. Дарвина Э. Геккель.
Задачи экологии:
Изучение пространственного размещения и адаптационных возможностей живых организмов, их роль в круговороте веществ (экология особей, или аутэкология).
Изучение динамики численности и структуры популяций (популяционная экология).
Изучение состава и пространственной структуры сообществ, круговорота веществ и энергии в биосистемах (экология сообществ, или экосистемная экология).
Изучение взаимодействия с окружающей средой отдельных таксономических групп организмов (экология растений, экология животных, экология микроорганизмов и т. д.).
Изучение различных экосистем: водных (гидробиология), лесных (лесоведение).
Реконструкция и изучение эволюции древних сообществ (палеоэкология).
Экология тесно связана с другими науками: физиологией, генетикой, физикой, географией и биогеографией, геологией и эволюционной теорией.
В экологических расчетах применяется методы математического и компьютерного моделирования, метод статистического анализа данных.
экологические факторы
Экологические факторы - компоненты окружающей среды, влияющие на живой организм.
Существование определенного вида зависит от сочетания множества различных факторов. Причем для каждого вида значение отдельных факторов, а также их комбинации весьма специфичны.
Виды экологических факторов:
Абиотические факторы
- факторы неживой природы, прямо или косвенно действующие на организм.
Примеры: рельеф, температура и влажность воздуха, освещенность, течение и ветер.
Биотические факторы
- факторы живой природы, влияющие на организм.
Примеры: микроорганизмы, животные и растения.
Антропогенные факторы
- факторы, связанные с деятельностью человека.
Примеры: строительство дорог, распашка земель, промышленность и транспорт.
Абиотические факторы
климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха;
Развернуть
Развернуть
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ
По отношению к водному обмену
гидратофиты - растения, постоянно живущие в воде;
гидрофиты - растения, частично погруженные в воду;
гелофиты - болотные растения;
гигрофиты - наземные растения, обитающие в чрезмерно увлажненных местах;
мезофиты - растения, предпочитающие умеренное увлажнение;
ксерофиты - растения, приспособленные к постоянном недостатку влаги (в том числе суккуленты --растения,накапливающие воду в тканях своего тела (например, толстянковые и кактусы);
склерофиты - засухоустойчивые растения с жесткими, кожистыми листьями и стеблями.
эдафические (почвенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы;
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ
По отношению к плодородию почвы различают следующие экологические группы растений:
олиготрофы - растения бедных, малоплодородных почв (сосна обыкновенная);
мезотрофы - растения с умеренной потребностью в питательных веществах (большинство лесных растений умеренных широт);
эвтрофы - растения, требующие большого количества питательных веществ в почве (дуб, лещина, сныть).
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ РАСТЕНИЙ
Все растения по отношению к свету можно разделить на три группы: гелиофиты, сциофиты, факультативные гелиофиты.
Гелиофиты - светолюбивые растения (степные и луговые злаки, растения тундр, ранневесенние растения, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки).
Сциофиты - тенелюбивые растения (лесные травы).
Факультативные гелиофиты - теневыносливые растения, способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света (ель обыкновенная, клен остролистный, граб обыкновенный, лещина, боярышник, земляника, герань полевая, многие комнатные растения).
Сочетание различных абиотических факторов определяет распространение видов организмов по разным областям земного шара. Определенный биологический вид встречается не повсеместно, а в районах, где имеются необходимые для его существования условия.
фитогенные - влияние растений;
микогенные - влияние грибов;
зоогенные - влияние животных;
микробиогенные - влияние микроорганизмов.
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ
Хотя человек влияет на живую природу через изменение абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на планете выделяют в особую силу.
физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолетах, влияние шума и вибрации;
химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта;
биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания;
социальные - связанные с отношениями людей и жизнью в обществе: взаимодействие с домашними животными, синантропными видами (мухи, крысы и т. п.), использование цирковых и сельскохозяйственных животных.
Основными способами антропогенного влияния являются: завоз растений и животных, сокращение ареалов и уничтожение видов, непосредственное воздействие на растительный покров, распашка земель, вырубка и выжигание лесов, выпас домашних животных, выкашивание, осушение, орошение и обводнение, загрязнение атмосферы, создание мусорных свалок и пустырей, создание культурных фитоценозов. К этому следует добавить многообразные формы растениеводческой и животноводческой деятельности, мероприятия по защите растений, охране редких и экзотических видов, промысел животных, их акклиматизацию и т. п.
Влияние антропогенного фактора с момента появления человека на Земле постоянно усиливалось.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ОПТИМУМ ВИДА
Можно установить общий характер воздействия экологических факторов на живой организм. Любой организм имеет специфический комплекс приспособлений к факторам среды и благополучно существует лишь в определенных границах их изменяемости.
Экологический оптимум - значение одного или нескольких экологических факторов, наиболее благоприятных для существования данного вида или сообщества.
Развернуть
Зона оптимума - это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности данного вида.
Отклонения от оптимума определяют зоны угнетения (зоны пессимума) . Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы.
Критические точки - минимально и максимально переносимые значения фактора, за которыми организм гибнет.
Область толерантности - диапазон значений экологического фактора, при котором возможно существование организма.
Для каждого организма характерны свои максимумы, оптимумы и минимумы экологических факторов. Например, комнатная муха выдерживает колебание температуры от 7 до 50 °С, а человеческая аскарида живет только при температуре тела человека.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША
Экологическая ниша - совокупность факторов среды (абиотических и биотических), которые необходимы для существования определенного вида.
Экологическая ниша характеризует образ жизни организма, условия его обитания и питания. В отличие от ниши понятие местообитание обозначает территорию, где живет организм, т. е. его «адрес». Например, травоядные обитатели степей - корова и кенгуру - занимают одну экологическую нишу, но имеют различные места обитания. Наоборот, обитатели леса - белка и лось, относящиеся также к травоядным животным - занимают разные экологические ниши.
Экологическая ниша всегда определяет распространение организма и его роль в сообществе.
В одном сообществе два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу.
ЛИМИТИРУЮЩИЙ ФАКТОР
Лимитирующий (ограничивающий) фактор - любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества.
Например, если в почве недостает какого-то определенного микроэлемента, это вызывает снижение урожайности растений. Из-за отсутствия пищи гибнут насекомые, которые питались этими растениями. Последнее отражается на выживаемости хищников-энтомофагов: других насекомых, птиц и земноводных.
Ограничивающие факторы определяют ареал расселения каждого вида. Например, распространение многих видов животных на север сдерживается нехваткой тепла и света, на юг - дефицитом влаги.
Закон толерантности Шелфорда
Лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия.
Закон толерантности можно сформулировать проще: плохо как недокормить, так и перекормить растение либо животное.
Из этого закона вытекает следствие: любой избыток вещества или энергии является загрязняющим среду компонентом. Например, в засушливых областях избыток воды вреден, и вода может рассматриваться как загрязнитель.
Итак, для каждого вида существуют пределы значений жизненно необходимых факторов абиотической среды, которые ограничивают зону его толерантности (устойчивости). Живой организм может существовать в определенном интервале значений факторов. Чем шире этот интервал, тем выше устойчивость организма. Закон толерантности является одним из основополагающих в современной экологии.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ЗАКОН ОПТИМУМА
Закон оптимума
Любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.
Факторы положительно влияют на организмы лишь в определенных пределах. Недостаточное либо избыточное их действие сказывается на организмах отрицательно.
Закон оптимума универсален. Он определяет границы условий, в которых возможно существование видов, а также меру изменчивости этих условий.
Стенобионты - узкоспециализированные виды, которые могут жить только в относительно постоянных условиях. Например, глубоководные рыбы, иглокожие, ракообразные не переносят колебания температуры даже в пределах 2–3 °C. Растения влажных местообитаний (калужница болотная, недотрога и др.) моментально вянут, если воздух вокруг них не насыщен водяными парами.
Эврибионты - виды с большим диапазоном выносливости (экологически пластичные виды). Например, виды-космополиты.
Если нужно подчеркнуть отношение к какому-либо фактору, используют сочетания «стено-» и «эври-» применительно к его названию, например стенотермный вид - не переносящий колебания температур, эвригалинный - способный жить при широких колебаниях солености воды и т. п.
ЗАКОН МИНИМУМА ЛИБИХА
Закон минимума Либиха, или закон ограничивающего фактора
Наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.
Именно от этого минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. В течение жизни особи видов встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова; бабочки озимой совки - зимняя температура; а для хариуса - концентрация растворенного в воде кислорода.
Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус фон Либих установил, что продуктивность культурных растений в первую очередь зависит от того питательного вещества (минерального элемента), которое представлено в почве наиболее слабо . Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция - 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.
По имени ученого названо образное представление этого закона - так называемая «бочка Либиха» (см. рис.). Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Изменение интенсивности одного экологического фактора может сузить предел выносливости организма к другому фактору или, наоборот, увеличить его.
В природной среде действие факторов на организм может суммироваться, взаимно усиливаться или компенсироваться.
Суммация факторов. Пример: высокая радиоактивность среды и одновременное содержание нитратного азота в питьевой воде и пище в несколько раз увеличивают угрозу здоровью человека, чем каждый из этих факторов в отдельности.
Взаимное усиление (явление синергизма). Следствием этого является снижение жизнеспособности организма. Повышенная влажность значительно снижает устойчивость организма к перенесению высоких температур. Уменьшение содержания азота в почве приводит к снижению засухоустойчивости злаков.
Компенсация. Пример: утки, оставшиеся зимовать в умеренных широтах, недостаток тепла возмещают обильным питанием; бедность почвы во влажном экваториальном лесу компенсируется быстрым и эффективным круговоротом веществ; в местах, где много стронция, моллюски могут заменять в своих раковинах кальций стронцием. Оптимальная температура повышает выносливость к недостатку влаги и пищи.
В то же время ни один из необходимых организму факторов не может быть полностью заменен другим. Например, недостаток влаги замедляет процесс фотосинтеза даже при оптимальной освещенности и концентрации $CO_2$ в атмосфере; недостаток тепла нельзя заменить обилием света, а минеральные элементы, необходимые для питания растений, - водой. Поэтому если значение хотя бы одного из необходимых факторов выходит за пределы диапазона толерантности, то существование организма становится невозможным (см. закон Либиха).
Интенсивность воздействия факторов среды находится в прямой зависимости от продолжительности этого воздействия. Длительное действие высоких или низких температур губительно для многих растений, тогда как кратковременные перепады растения переносят нормально.
Таким образом, факторы среды действуют на организмы совместно и одновременно. Присутствие и процветание организмов в том или ином местообитании зависят от целого комплекса условий.
1. Какой экологический фактор ограничивает распространение растений на большую глубину?
1. Соленость воды
2. Недостаток света
3. Атмосферное давление
4. Недостаток минеральных веществ
Объяснение: во всех царствах есть более или менее приспособленные к экстремальным условиям среды организмы, но для каждой группы есть основные факторы, без которых она жить не сможет. Для растений таким фактором является солнечный свет (так как растения - фототрофы и без света не смогут построить органические вещества для своей жизнедеятельности). Правильный ответ - 2.
2. Влажность среды, необходимая для жизни организмов, - это фактор
1. Биологический
2. Абиотический
3. Антропогенный
4. Непериодический
Объяснение: влажность среды относится к факторам неживой среды, такие факторы называются абиотическими. Правильный ответ - 2.
3. Что служит ограничивающим фактором для растений степной зоны?
1. Недостаток влаги
2. Высокая температура
3. Недостаток минеральных веществ
4. Повышенное ультрафиолетовое излучение
Объяснение: в степной зоне очень низкая влажность и очень высокое испарение, поэтому у растений степной зоны имеется недостаток влаги. Правильный ответ - 1.
4. Какой из приведенных примеров иллюстрирует конкурентные отношения между организмами?
1. Белка - дятел
2. Дуб - белый гриб
3. Корова - бычий цепень
4. Уж - лягушка
5. В какой тип отношений вступают сосна и подосиновик?
1. Симбиоз
3. Хищник - жертва
4. Конкуренция
Объяснение: между корнями деревьев и гифами грибов в лесах возникает симбиоз. Взаимодействие именно между грибов и деревом называется микориза. Микориза - это симбиоз гиф гриба и корней дерева, при этом дерево получает минеральные вещества, которые получаются при распаде органики в процессе обмена веществ гриба, а гриб потребляет готовые органические вещества, которые образуются в процессе фотосинтеза в растении. Правильный ответ - 1.
6. Какой из приведенных примеров иллюстрирует отношения хищник-жертва?
1. Рак-отшельник - актиния
2. Шмель - клевер
3. Синица - гусеница
4. Дятел - белка
Объяснение: рак-отшельник и актиния живут во взаимовыгодных отношениях, ка и шмель с клевером. Синица ест гусеницу (такие отношения называются хищничеством - хищник-жертва), белка и дятел имеют сходный рацион питания, поэтому между ними тип взаимоотношений - межвидовая конкуренция. Правильный ответ - 3.
7. Примером симбиоза, как особой формы биотических отношений, служит
1. Микориза корней деревьев и гиф шляпочных грибов
2. Обитание кожного клеща на шерсти собаки
3. Подкладывание кукушкой яиц в гнезда насекомоядных птиц
4. Образование финны плоского червя в теле быка
Объяснение: симбиоз - отношения организмов, при которых оба организма получают только плюсы. Например, лишайники - симбиоз гриба и водоросли, таким образом осуществляется круговорот: водоросль производит органические вещества, а гриб - гетеротроф их разлагает до неорганических веществ. Еще одним вариантом симбиоза является взаимодействие корней дерева и гиф гриба, при этом дерево поставляет грибу органические вещества, а гриб расщепляет их до неорганических, таким образом осуществляется круговорот веществ. Правильный ответ - 1.
8. Как называют взаимоотношения собаки и пастбищного клеща?
1. Симбиозом
2. Конкуренцией
3. Хищничеством
9. Какое приспособление способствует охлаждению растений при повышении температуры воздуха?
1. Уменьшение скорости обмена веществ
2. Увеличение интенсивности фотосинтеза
3. Уменьшение интенсивности дыхания
4. Усиление испарения воды
Объяснение: основной энергодающий процесс в организме - дыхание. Часть получившейся энергии расходуется в тепло, поэтому, для охлаждения организма, нужно уменьшить интенсивность дыхания. Правильный ответ - 3.
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Ограничивающим
Объяснение: взаимодействия организмов, влияние их друг на друга - биотические факторы, факторы живой природы. Правильный ответ - 2.
11. Как называют тип отношений между грибом-трутовиком и березой, на которой он обитает?
1. Хищничеством
2. Симбиоз
3. Конкуренцией
12. Отношения каких организмов служат примером симбиоза?
1. Клеща и собаки
2. Сосны и масленка
3. Щуки и карася
13. Подкармливание копытных животных в зимний период в целях сохранения численности их популяций относят к факторам
1. Эволюционным
2. Антропогенным
3. Физиологическим
4. Абиотическим
Объяснение: подкармливание осуществляется человеком, а воздействие человека называется антропогенным фактором. Правильный ответ - 2.
14. Все виды деятельности человека относят к факторам
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Периодическим
Объяснение: биотические факторы - факторы живой природы, абиотические - неживой, антропогенные - факторы, связанные с деятельностью человека. Правильный ответ - 3.
15. У большинства видов растений и животных отсутствуют приспособления к антропогенным факторам вследствие того, что их воздействие
1. Проявляется постоянство
2. Имеет случайный характер
3. Зависит от климатических условий
4. Имеет ритмичный характер
Объяснение: большинство растений и животных сталкиваются с людьми очень редко и такие встречи имеют случайный характер. Приспособления к антропогенным факторам есть только у домашних животных, так как они были выведены специально для жизни рядом с человеком. Правильный ответ - 2.
16. Высокая численность волков может быть ограничивающим фактором для
1. Зайцев-русаков
2. Соболей
3. Медведей
4. Куниц
Объяснение: высокая численность будет ограничивающим фактором для организмов, которые являются пищей для волков. Таковыми являются зайцы-русаки. Правильный ответ - 1.
Задания для самостоятельного решения
1. Сигналом к осеннему перелету птиц в средней полосе России служит
1. Понижение температуры воздуха
3. Наступление первых заморозков
4. Сокращение длины светового дня
Правильный ответ - 4.
2. Какой фактор лежит в основе сезонных изменений в жизни птиц?
1. Увеличение численности хищников
2. Нарушение биотических связей
3. Изменение температуры
4. Изменение длины светового дня
Правильный ответ - 4.
3. Отношения каких организмов служат примером конкуренции?
1. Волка и кабана
2. Щуки и окуня
3. Пчелы и жука-короеда
4. Актинии и рака-отшельника
Правильный ответ - 2.
1. Лугов и болот
2. Смешанных и хвойных лесов
3. Тропических дождевых лесов
4. Тундры и пустыни
Правильный ответ - 4.
5. Взаимное влияние организмов одного или разных видов относят к факторам
1. Биотическим
2. Ограничивающим
3. Антропогенным
4. Абиотическим
Правильный ответ - 1.
6. Внешним сигналом, вызывающим наступление листопада у растений центральной полосы, служит
1. Накопление вредных веществ в листьях
2. Увеличение количества осадков
3. Сокращение длины светового дня
4. Уменьшение питательных веществ в почве
Правильный ответ - 3.
7. Минеральные вещества, используемые растениями в процессе почвенного питания, относят к группе факторов
1. Сезонных
2. Антропогенных
3. Биотических
4. Абиотических
Правильный ответ - 4.
8. К абиотическим факторам относят
1. Изменение температуры воздуха в течение сезона
2. Влияние растений на жизнь животных
3. Осушение заболоченных территорий
4. Конкуренцию растений за поглощение света
Правильный ответ -1.
9. Главный фактор, вызывающий листопад у растений, - изменение
1. Состава почвенного покрова
2. Влажности
3. Продолжительности светового дня
4. Температуры
Правильный ответ - 3.
10. Взаимные влияния организмов одного или разных видов друг на друга относят к факторам
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Ограничивающим
Правильный ответ - 2.
11. Отношения каких организмов служат примером симбиоза?
1. Клеща и собаки
2. Сосны и масленка
3. Щуки и карася
4. Растения росянки и насекомого
Правильный ответ - 2.
12. Подкармливание копытных животных в зимний период в целях сохранения численности их популяций относят к факторам
1. Эволюционным
2. Антропогенным
3. Физиологическим
4. Абиотическим
Правильный ответ - 2.
13. Все виды деятельности человека относят к факторам
1. Абиотическим
2. Биотическим
3. Антропогенным
4. Периодическим
Правильный ответ - 3.
14. Какой фактор ограничивает жизнь растений на больших глубинах?
1. Питательные вещества
2. Тепло
3. Свет
4. Кислород
Правильный ответ - 3.
15. Недостаток какого экологического фактора вызывает появление светло-зеленых листьев у растений?
1. Воды
2. Углекислого газа
3. Света
4. Кислорода
Правильный ответ - 3.
16. Каков характер взаимоотношений организмов разных видов, нуждающихся в одинаковых пищевых ресурсах?
1. Хищник - жертва
3. Конкуренция
4. Взаимопомощь
Правильный ответ - 3.
17. Благодаря непрямому развитию у животных ослабляется конкуренция между
1. Особями разных видов
2. Популяциями разных видов
3. Личинками и взрослыми формами
4. Взрослыми особями вида
Правильный ответ - 3.
18. В окрестностях ряда городов происходит массовая гибель сосен из-за того, что в этих районах
1. Проявляется климатическая неустойчивость
2. Почва малоплодородна
3. Не проводится подкормка деревьев минеральными веществами
4. Воздух и почва сильно загрязнены промышленными отходами
Правильный ответ - 4.
19. Укажите абиотический фактор, необходимый для жизни растений.
1. Наличие углекислого газа в атмосфере
2. Внесение человеком минеральных удобрений
3. Наличие в экосистеме консументов
4. Конкуренция между соснами за свет
Правильный ответ - 1.
20. Взаимовыгодное существование бобовых растений и клубеньковых бактерий представляет собой
1. Микоризу
2. Квартиранство
3. Симбиоз
4. Конкуренцию
Правильный ответ - 3.
21. Как называют тип отношений между грибом-трутовиком и березой, на которой он обитает?
2. Конкуренция
3. Хищничество
4. Симбиоз
Правильный ответ - 1.
22. Интенсивность любого экологического фактора, наиболее благоприятную для жизнедеятельности, называют
1. Максимальной
2. Сдерживающей
3. Оптимальной
4. Ограничивающей
Правильный ответ - 3.
23. Какие взаимоотношения в биоценозе степи характерны для диких копытных животных разных видов?
1. Хищничество
2. Конкуренция
3. Симбиоз
4. Нейтрализм
Правильный ответ - 2.
24. Ограничивающим называют фактор, при наличии которого в популяции
1. Организмы нормально функционируют
2. Повышается приспособленность особей
3. Возникает экологическая изоляция
4. Существование вида становится невозможным
Правильный ответ - 4.
25. Какой фактор ограничивает жизнь растений в степной зоне?
1. Высокая температура
2. Недостаток влаги
3. Отсутствие перегноя
4. Ультрафиолетовые лучи
Правильный ответ - 2.
26. К абиотическим факторам относят
1. Подрывание кабанами корней
2. Обильный снегопад
3. Растительный опад
4. Нашествие саранчи
Правильный ответ - 2.
27. Антропогенными называют факторы
1. Связанные с деятельностью человека
2. Абиотического характера
3. Обусловленные историческими изменениями земной коры
4. Определяющие функционирование биогеоценозов
Правильный ответ - 1.
28. К антропогенным факторам, вызывающим сокращение численности популяции окуня в водоеме, относят
1. Образование ледяного покрова на поверхности водоема
2. Увеличение численности мальков других видов рыб
3. Загрязнение водоема сточными водами
4. Понижение температуры воды
Правильный ответ - 3.
29. Воздействие человека на жизнь любой экосистемы - пример фактора
1. Абиотического
2. Биотического
3. Ограничивающего
4. Антропогенного
Правильный ответ - 4.
30. Экологические факторы, характеризующие отношения в биогеоценозе между особями разных популяций, называют
1. Ограничивающими
2. Биотическими
3. Абиотическими
4. Антропогенными
Правильный ответ - 2.
31. Какой пример иллюстрирует проявление в природной среде биотического фактора?
1. Загрязнение водоемов, расположенных рядом с агроценозами
2. Поедание личинками божьей коровки яблоневой тли
3. Вымерзание проростков пшеницы при весенних заморозках
4. Понижение уровня грунтовых вод при длительной засухе
Правильный ответ - 2.
32. Согласно учению В. И. Вернадского о биосфере, известняки, каменный уголь образовались в результате
1. Оседания космической пыли
2. Деятельности живых организмов
3. Вулканической деятельности
4. Горообразовательных процессов
Правильный ответ - 2.
33. Какой фактор является ограничивающим для зерноядных птиц зимой в тайге?
1. Интенсивность освещения
2. Перепады атмосферного давления
3. Отсутствие насекомых
4. Высота снежного покрова
Правильный ответ - 4.
34. Одноклеточные зеленые водоросли вступают в симбиоз в лишайнике с
1. Бактериофагами
2. Бактериями-сапротрофами
3. Простейшими
4. Грибами
Правильный ответ - 4.
35. Рыхление почвы под кроной плодовых деревьев - это воздействие на растение фактора
1. Антропогенного
2. Биотического
3. Ограничивающего
4. Лимитирующего
Правильный ответ - 1.
36. Факторы, значение которых выходит за пределы выносливости организмов, называются
1. Экологическими
2. Абиотическими
3. Антропогенными
4. Ограничивающими
Правильный ответ - 4.
37. У покрытосеменных растений, обитающих в водной среде, по сравнению с наземными
1. Хорошо развиты ткани
2. Интенсивнее протекает фотосинтез
3. Слабо развита корневая система
4. Устьица расположены на нижней стороне листа
Правильный ответ - 3.