Влияние экологических факторов на организмы

Природа не раз задавала человеку загадки, которые не сразу удавалось решить.

Одна из них связана с завезенным в Австралию клевером. В Европе клевер образует большое количество семян, а в Австралии он не образовывал семена. Почему?

Оказалось, что клевер не давал семена, так как в Австралии не было шмелей, которые опыляли растение. Когда люди завезли насекомых, то проблема размножения клевера была решена. Так проявляются взаимовыгодные биотические связи, биотический фактор окружающей среды. Шмели опыляют клевер, получают нектар для питания, а клевер размножается.

Еще один пример.

В водоемах тропических районов Южной Америки растет эйхорния, водный гиацинт. Это растение считается опасным сорняком, из-за которого страдают многие водоемы, особенно в странах с теплым климатом. В 1954 г. всего одно растение водного гиацинта было завезено в Конго. В наше время оно стало настоящей проблемой для водоемов Африканского континента. Оно заселяет все реки, мешает нормальному судоходству и даже рвет сети рыбакам. Если же посадить водный гиацинт в средней полосе России, беспокоиться не о чем. Температура ниже 20 градусов не дает бурно разрастаться растению, а при температуре ниже трех градусов растение погибает. Таким образом, температура, или абиотический фактор окружающей среды стал решающим.

Человек уничтожает животных во время охоты. Авария на танкере с разливом нефти губит рыб и птиц. Выбросы фреонов вызывают образование озоновых дыр. Все это — результат деятельности человека. И это еще один экологический фактор — антропогенный.

Все представленные примеры — это примеры действия экологических факторов. Традиционно, их делят на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы — это комплекс условий окружающей среды, которые влияют на живой организм. К числу наиболее важных абиотических факторов относят температуру, свет, воду, состав атмосферных газов, структуру почвы.

Температура для живых организмов считается важным экологическим фактором. Главным источником тепла на Земле является солнечное излучение. Тепло и температура окружающей среды обеспечивают развитие и распространение всех организмов по планете. Температурные границы, в которых возможно существование организма, находятся между -70 С и  +55 С. Некоторые бактерии и водоросли способны жить и размножаться в горячих источниках при температуре, близкой к точке кипения.

В действительности, большинство организмов могут существовать при еще более узком диапазоне температур. За пределами этих температур наступает смерть организма. Но между температурными пределами находится оптимальная температура, при которой жизнедеятельность всех организмов идет активно.

Некоторые организмы способны переносить колебание температуры в широких пределах, а некоторые только в узких. Например, лишайники живут при различной температуре, а орхидеи только при температуре 25-30 С.

Животных по их отношению к температуре можно разделить на две группы.

Птицы и млекопитающие способны поддерживать постоянную температуру тела, независимо от температуры окружающей среды. Такие организмы называются гомойотермными. У рыб, земноводных и пресмыкающихся температура тела меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Их называют пойкилотермными.

Кроме того, по отношению к температуре организмы делятся на холодолюбивые и теплолюбивые.

Холодолюбивые организмы плохо переносят высокие температуры и могут сохранять активность клеток при -10 С. Такие организмы обитают в холодных климатических условиях. В условиях Крайнего Севера деревья и кустарники не вымерзают при — 70°С. За полярным кругом при такой же температуре выживают лишайники, водоросли, черви. В Антарктиде прекрасно приспособились жить пингвины. Животные больших глубин переносят температуры близкие к нулю. Семена и споры многих растений, переносят замораживание до температуры близкой к абсолютному нулю (271°С).

Теплолюбивые организмы, наоборот, приспособились к условиям высоких температур.

 Агамы, вараны выдерживают температуру до 50 С. В пустынях максимальная активность кузнечиков наблюдается при 40-градусной жаре. В горячих источниках Калифорнии при температуре 52 С обитает рыба — пятнистый ципринодон. Верблюжья колючка, кактусы переносят нагревание воздуха до 70С.

Свет является важным экологическим фактором. Он обеспечивает все жизненные процессы, которые протекают на Земле.

Светом называется лучистая энергия Солнца, которая состоит из ультрафиолетового, инфракрасного и рентгеновского излучения. У поверхности земли 59 % солнечной радиации приходится на долю инфракрасных лучей, 40 % составляют световые лучи и около 1 % — ультрафиолетовые лучи.

Видимый свет оказывает комплексное влияние на любой живой организм. Красные лучи производят преимущественно тепловое воздействие. Синие и фиолетовые лучи изменяют скорость и направление биохимических реакций. В целом, видимый свет влияет на скорость роста и развития растений, на интенсивность фотосинтеза, активность животных, вызывает изменение влажности и температуры среды, является важным сигнальным фактором, который обеспечивает суточные и сезонные биоциклы.

Влажность также является абиотическим фактором. Вода — основа жизни. Она входит в состав клеток всех живых организмов и обеспечивает процессы жизнедеятельности. От количества воды зависит состав растений и животных в экосистеме. Если воды в почве много, то это приводит к формированию растений, характерных для болота. Если же осадков мало, будут формироваться засухоустойчивые растения.

В зависимости от количества осадков, видовой состав растительности меняется. Так сформировались широколиственные и мелколиственные леса, лесостепи, пустыни.

В природе можно наблюдать и суточные колебания влажности. В процессе эволюции у живых организмов сформировались приспособления к разной влажности. Например, у кактусов листья стали мелкими и превратились в иголки и колючки, а в стебле запасается вода. У большинства растений в условиях засухи прекращается рост.

У животных тоже появились приспособленности, которые позволяют переносить недостаток влаги. Многие  грызуны, змеи, черепахи довольствуются той влагой, что содержится в пище. Верблюд запасает жир в горбах, а при окислении жира образуется внутренняя вода. В очень жаркое и сухое лето некоторые животные пустыни впадают в спячку на несколько месяцев.

К экологическим факторам относятся и биотические, которые представляют собой взаимодействие живых организмов.

Каждый живой организм в природе не может жить в изоляции от других. Животные, растения, микроорганизмы, грибы влияют друг на друга. Взаимоотношения между представителями разных видов могут быть разнообразными.

Нейтрализм, не приносят друг другу ни пользы, ни вреда.

При паразитизме паразит селится в теле хозяина, потребляет его питательные вещества. При этом организм хозяина не погибает, но чувствует себя угнетенно. В мертвом теле хозяина паразиты не живут. Болезнетворные бактерии, некоторые виды грибов, аскариды, кошачьи двуустки являются примерами организмов, которые ведут паразитический образ жизни. Среди растений также встречаются паразитические виды. К ним можно отнести повилику, заразиху, петров крест, омелу.

В природе широко распространено хищничество. Это способ добывания пищи и питания животных, при котором они ловят, умерщвляют и поедают другой организм. При таком взаимодействии хищник получает явную пользу, а жертва погибает.

Среди биотических взаимоотношений можно выделить и односторонние связи. Например, комменсализм. Это взаимодействие, при котором один организм получает выгоду, а другому взаимоотношения безразличны. Примером может быть нахлебничество, при котором один организм питается остатками пищи от другого вида. Известны случаи, когда шакалы ходят следом за хищником и поджидают возможность пообедать остатками пищи.

Широко распространены в живой природе симбиотические связи. Симбиоз — это взаимовыгодное сосуществование организмов. Пример — взаимоотношения между бобовыми растениями и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, которые обитают на их корневой системе. Похоже взаимодействуют корни деревьев с грибницей шляпочных грибов. И те, и другие организмы получают друг от друга необходимые питательные вещества.

Конкуренция — это еще один тип взаимодействия живых организмов. При конкуренции организмы одного или разных видов борются между собой за одни и те же условия жизни. Это может быть вода, свет, питательные вещества.

Деревья в густом лесу вступают в конкуренцию за свет. Те деревья, которые остаются в тени,  плохо растут и часто погибают.

Многие животные питаются растениями, следовательно, их связь с растениями — поедание. Так, на пастбищах животные поедают только определенные виды растений и не притрагиваются к другим, ядовитым или имеющим неприятный вкус. С течением времени это приводит к коренным изменениям видового состава растительности на данном участке. Некоторые растения имеют защитные приспособления от поедания животными, например выделение ядовитых веществ, видоизмененные листья-колючки, шипы на стеблях. Редкие виды растений-хищников, например, росянка, могут питаться насекомыми.

Кроме прямых отношений  в природе складываются и косвенные взаимоотношения между организмами.  Они  также являются важными. Насекомые и некоторые мелкие птицы опыляют цветковые растения. А размножение семенами для многих видов покрытосеменных без участия животных было бы невозможным.

Следующим экологическим фактором является антропогенный фактор.

Антропогенные факторы представляют целую систему деятельности человека, в результате которой происходят изменения на Земле. В экологии выделяется три вида антропогенного влияния на природу.

Человек может оказывать прямое воздействие на окружающую среду. Это происходит при добыче полезных ископаемых, строительстве городов, осушении болот, распашке больших территорий, вырубке лесов. Из-за прямого и грубого воздействия на природу пострадали почва, вода, промысловые животные, растения. Известно, что в настоящее время каждый год на 2 % сокращаются площади леса. Через два-три десятилетия могут исчезнуть уникальные тропические влажные леса в Южной Америке и Африке.

Косвенное воздействие на природу происходит в результате производственной деятельности человека. В окружающей среде накапливается много вредных веществ, которые угнетающе действуют на растительный и животный мир. Сильное воздействие оказывает современное сельское хозяйство, в котором человек использует большое количество удобрений и ядов для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.

Комплексное воздействие прямых и косвенных факторов приводит к медленному, но значительному изменению окружающей среды. В современном мире антропогенные факторы играют роль в изменении климата, состава атмосферы и почвы, пресных и морских водоемов, в сокращении площади лесов, исчезновении многих видов растений и животных.

Деятельность человека достигла глобальных масштабов. Значит, она должна строиться на основе строго научного обоснованного экологического подхода. И поэтому на первый план выступает проблема экологической грамотности и экологической культуры человека.

И здесь уместно еще раз обратится к древним мыслителям за советом: «Рассчитываешь на год — сажай рис, рассчитываешь десять лет — сажай деревья, рассчитываешь на сто лет — просвещай людей». Китайский мыслитель Гуан Цзы.