Лимитирующие факторы среды

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ О ФАКТОРАХ СРЕДЫ
1.1. Общая характеристика факторов среды, их классификация
Любой живой организм невозможно рассматриваться вне окружающей его среды. Под окружающей средой принято понимать комплекс всех объектов, явлений и процессов, внешних по отношению к данному организму, популяции или сообществу организмов, но взаимодействующих с ними. Все свойства окружающей среды и ее элементы, способные прямо или косвенно влиять на организм или группу организмов называются экологическим факторами.
Экологические факторы исключительно разнообразны. Именно с этим связано большое число классификаций, которые применяются для их дифференциации. Одна из самых употребляемых делит все факторы окружающей среды на три группы:
1. Абиотические, или абиогенные;
2. Биотические, или биогенные;
3. Антропогенные .
Живые организмы имеют свойства приспосабливаться к различным факторам среды, вырабатывая механизмы регуляции. Это может быть изменения в метаболизме, форме тела, в отказе от частей тела и т.д. В целом механизмы приспособления делятся на активные (развитие механизмов приспособления), пассивные (подчинение функций организма изменению факторов среды) и избегание неблагоприятного воздействия (миграция, выработка морфологических особенностей у растений).
Таким образом, выделяется три крупные группы факторов среды, которые оказывают влияние на живые организмы планеты.
1.2. Абиотические факторы среды
Абиотические факторы среды – это факторы неживой природы, влияющие на живой организм или группу живых организмов как прямым, так и косвенным образом.
Их можно разделить на физические, химические и эдафические.
По другой классификации среди абиотических факторов выделяются:
1. Климатические, или атмосферные абиотические факторы – температура, осадки, влажность, освещенность, газовый состав, прозрачность, ветер, атмосферное давление.
2. Гидрологические абиотические факторы – плотность, прозрачность, течение воды, температура, кислотность, соленость, газовый состав, наличие и процентное содержание органики;
3. Эдафические, или почвенные абиотические факторы – механическая структура, минеральный состав, органический состав, кислотность, температура, влажность, газовый состав;
4. Топографические абиотические факторы - высота над уровнем моря, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот.
5. Пирогенные абиотические факторы .
Таким образом, абиотические факторы представляют собой совокупность факторов неживой природы, в частности физического, химического, эдафического характера.
1.2.1. Физические факторы среды
Физические факторы среды – это факторы, источниками которых служат различные физические состояния или явления.
К числу физических факторов среды относятся:
– климатические факторы;
– топографические факторы;
– механический состав среды;
– пирогенное воздействие на живые организмы.
Основные климатические факторы среды - это:
– солнечная радиация;
– температура;
– осадки;
– влажность;
– подвижность среды;
– ионизирующее излучение .
Одним из главнейших факторов, влияющих на живые организмы, является солнечная радиация. Лучистая энергия Солнца распространяется в пространстве в виде волн, важнейшими параметрами которых является их длина, интенсивность и продолжительность воздействия по времени. Подавляющая часть всей энергии Солнца, попадающей на поверхность планеты составляют лучи с длиной волны 170-4000 нм, из которых 48% - это видимый спектр (390-760 нм), 45% - инфракрасные лучи (760-4000 нм), 7% - ультрафиолетовое излучение (более 4000 нм). Наибольшее значение для растений имеют лучи видимого спектра, т.к. именно они учувствуют в процессе фотосинтеза. Все процессы в растениях, все стадии развития от семян до взрослой особи приурочены к суточному и годовому ходу солнечной активности. Как и к другим факторам среды, растения приспособились к различной освещенности. По отношению к свету растения делятся на:
– Сциофиты (тенелюбивые растения) – папоротники, плауны. Для них характерна широкая листовая пластина с большим количеством хлорофилла и малым количеством иных пигментов, наблюдается листовая мозайка.
– Гелиофиты (светолюбивые растения) – степные злаки, многие сорняки. В качестве приспособления гелиофиты имеют побеги с укороченными междоузлиями, сильно ветвятся, часто имеют розетку, мелкий лист с рассеченной листовой пластинкой, толстый эпидермис, большое количество устьиц.
– Сциогелиофиты, или факультативные гелиофиты (теневыносливые растения) – копытень, сныть, древесные тропические лианы. Имеют черты схожие и с той и с другой группой (зависит от степени затенения) .
По отношению к длине светового дня растения делятся на:
– Растения короткого светового дня – земляника, первоцветы, хризантемы;
– Растения длинного светового дня – лен, белена, овес.
– Нейтральные растения – гречиха, горох.
Для человека и животных имеет значение инфракрасное излучение, поскольку только таким образом вырабатывается витамин D. Лучи с длиной волны менее 290 нм являются губительными для живых организмов, но от них поверхность Земли защищена озоновым слоем. Именно поэтому так важно сохранение данного слоя.


1.2.2. Химические факторы среды
Химические факторы среды – это такие абиогенные факторы, которые происходят от химического состава среды. Прямо или косвенно, химические факторы среды оказывают большое влияние на жизнь человека. Так, человек дышит воздухом, пьет воду, потребляет пищу.
Известно, что большая часть воды на Земле сосредоточена в соленых морях и океанах. При концентрации солей в пресной воде около 0,05‰, их концентрация в Северном Ледовитом океане достигает 31‰, в Красном море - 42‰, в Мертвом – 26-27‰. Пить такую воду человек не может, т.к. высокий уровень солей вызывает потерю воды в организме путем осмоса. Важнейшее значение содержание химических веществ оказывает на водных животных и водные растения, что, в конечном итоге сказывается на численности промысловых растений и животных, ценных для человека. Кроме того с водой в организм человека могут попасть и вредные химические вещества, наносящие серьезный вред организму .
Огромную роль для человека играет химический состав воздуха. В идеале, состав воздуха в атмосфере должен находиться в состоянии динамического равновесия, зависящего от жизнедеятельности живых организмов и геохимических явлений глобального масштаба. К сожалению, человеческая деятельность приводит к тому, что появляются новые химические вещества, увеличивается объем вырабатываемых парниковых газом. Несмотря на тот факт, что на данном этапе развития человеческой цивилизации объемы эти несравнимы с естественными выбросами, но они постоянно растут. К тому же, если природные соединения имеют естественные механизмы элиминации, т.е. вывода из экосистемы, то искусственные вещества могут накапливаться в растениях, животных, попадая в конечном итоге в организм человека, вызывая интоксикацию. Такое явление называется биомагнификацией. Кроме того, любой живой организм обладает способностью накапливать в себе те или иные вещества, т.е. проявляется эффект биоаккумуляции. Вкупе эти два процесса могут быть чрезвычайно опасными для здоровья человека. Эти явления имеют широкое распространения во всех средах обитания живых организмов .