Практичне заняття № 2 Тема. Вплив екологічних факторів на живі організми

Мета заняття: Ознайомитись з поняттям екологічних факторів, закономірностями впливу екологічних факторів на живі організми.

ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ:

1. Вивчити поняття екологічного фактору, класифікацію екологічних факторів. Засвоїти поняття лімітуючого фактору, закону мінімуму, принципу екологічної толерантності, екологічної валентності виду.

2. Провести обговорення з питань впливу екологічних факторів на живі організми.

3. Виконати практичні завдання та вправи.

4. Оформити звіт та здати викладачеві.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА: 1,2, 3, 5, 6, 10.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Визначення екологічних факторів, їх класифікація.

Живі організми в середовищі свого існування постійно перебуває під одночасним постійним впливом абіотичних і біотичних факторів, які сукупно називають екологічними.

Екологічний фактор – це будь-який елемент середовища, здатний виявляти прямий вплив на живі організми хоча б протягом однієї фази їх розвитку. Класичним є поділ екологічних факторів на абіотичні та біотичні.

До абіотичних факторів відносять кліматичні фактори, фактори водного середовища та едафічні фактори.

Кліматичні фактори включають променисту енергію, температуру, освітлюваність, відносну вологість і опади.

Промениста енергія, або сонячна радіація, є основним джерелом життя на Землі. Від Сонця до Землі доходить потік променів з довжиною хвилі від тисячної ангстрема (1А=10^-8см) до декількох тисяч метрів. З екологічної точки зору лише інфрачервоні, видимі та ультрафіолетові промені відіграють біологічну роль. Кількість променистої енергії, яка проходить через атмосферу, є практично постійною і становить 5·10²⁰ ккал в рік на всю планету. Цю величину називають сонячна стала.

Світло є важливим фактором, що впливає на процеси розмноження тварин. У тварин довгі весняні та літні дні стимулюють ростові процеси та підготовку до розмноження. Скорочення тривалості дня восени гальмує процеси обміну речовин.

Температура. Сонячна енергія не лише забезпечує наявність світла, а і створює температурні умови, необхідні для життєдіяльності живих організмів.

Адаптаційні реакції живих організмів до впливу температурних факторів поділяють на три види:

• хімічна терморегуляція – активне збільшення теплопродукції у відповідь на зниження температури;

• фізична терморегуляція – зміна рівня тепловіддачі завдяки особливостям волосяного покриву, розподілу жирових запасів, можливості випаровування тощо;

• поведінка організмів – переміщення в просторі або зміна активності.

Організми по відношенню до температури поділяють на гомойотермні і пойкілотермні. Гомойотермні організми при зміні температури оточуючого середовища підтримують приблизно постійну температуру тіла, тоді як у пойкілотермних організмів вона змінюється. Проте ця класифікація має недолік: навіть у птахів і ссавців, які є гомойотермними тваринами, під час зимової сплячки температура тіла знижується. Водночас у деяких пойкілотермних видів (наприклад, антарктичних риб) вона коливається в межах часток градуса, оскільки температура оточуючого середовища є постійною.

Вдалим вважається поділ організмів на ендотермні і екзотермні. Ендотермні організми регулюють температуру тіла за рахунок внутрішньої терморегуляції, а екзотермні розраховують на зовнішні джерела.

Фактори водного середовища.

По відношенню до води як екологічного фактору організми поділяють на три групи: гігрофільні, мезогігрофільні та ксерофільні.

Щодо стійкості до органічних забруднень і дефіциту кисню розрізняють такі індикаторні групи організмів:

• полісапроби – організми, що витримують значний дефіцит кисню (личинки комара Chaoborus);

• мезосапроби – організми, що витримують лише середній ступінь забруднення (інфузорії, карась, короп, лин);

• олігосапроби – організми, що витримують лише слабий ступінь забруднення (форель).

Важливе екологічне значення має також рН води. Риби найкраще сприймають кислотність у межах 5-9 рН. При рН нижче 5 можна очікувати масової загибелі риб, хоча окремі з них витримують кислотність до 3,7. При значенні рН вище 10 вода згубно діє на всі види риб.

Едафічні фактори.

До едафічних факторів відносять:

- гранулометричний склад, структуру ґрунтів;

- мінеральний і органічний склад ґрунтів, наявність ґрунтових вод;

- гумінову речовину ґрунту (наявність фульвових та гумінових кислот);

- повітряний режим ґрунтів;

- тепловий режим ґрунту.

Біотичні фактори – це фактори, що відображають взаємовідносини між різними організмами, що населяють відповідне середовище. Взаємодія між організмами в екології отримала назву коакцій. Розрізняють два типи коакцій – гомотипові реакції, тобто взаємодія між організмами одного виду, і гетеротипові реакції, де взаємодіють організми різних видів.

До гомотипових реакцій відносять:

• груповий ефект;

• масовий ефект;

• внутрівидову конкуренцію.

Гетеротипові реакції. Вплив особин одного виду на особини іншого виду може бути нульовим, сприятливим або несприятливим. За цим принципом гетеротипові реакції поділяються на нейтралізм, конкуренцію, мутуалізм, співпрацю, коменсалізм, аменсалізм, паразитизм і хижацтво.

Нейтралізм – це нульовий варіант стосунків, коли обидва види незалежні і не впливають один на одного.

Конкуренція – це негативний вплив одного виду на інший. В широкому значенні конкуренція – це процес споживання одним видом ресурсу, на який претендує інший вид. Конкуренція між двома видами тим сильніша, чим вони ближчі між собою. Два види із абсолютно однаковими потребами не можуть існувати разом, оскільки один із них через деякий час буде обов’язково витіснений. Це положення отримало назву принципу Гаузе, або принципу конкурентного витіснення. Розрізняють активну конкуренцію (інтерференцію), при якій один з видів своєю поведінкою не дає доступу іншому до корму (приклад боротьби між левами та койотами), і пасивну (експлуатацію), коли поведінка не заважає доступу конкуруючого виду до необхідних ресурсів (конкуренція серед травоїдних).

Мутуалізм – це можливість життя кожного з видів лише в присутності іншого.

Співпраця – це утворення двома видами угруповання. Наприклад, крячки і чаплі, проживаючи спільно, отримують можливість краще захищатись від хижаків.

Коменсалізм – це взаємозв’язок, при якому один вид угруповання – коменсал – одержує користь від співжиття з іншим видом, а останній її не має. Однією з форм коменсалізму є форезія – організм більших розмірів носить менший.

Аменсалізм – тип коакцій, коли один вид, що називають аменсалом, відчуває на собі пригнічення росту і розмноження, а інший – інгібітор – таких незручностей не відчуває.

Хижацтво і паразитизм – різниця між хижаком і паразитом полягає в тому, що перший живе вільно і живиться іншими тваринними організмами, а другий не веде вільного життя. Хоча б на одній стадії свого розвитку паразит пов’язаний з організмом господаря. У природних умовах різниця між паразитом і хижаком не завжди чітко виражена.

Закон мінімуму.

В 1840 р. Ю.Лібіх висунув ідею, що витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі екологічних потреб. Вчений встановив, що ріст і розвиток організму лімітується не тими поживними речовинами, які вимагаються рослиною у великих кількостях, і яких є достатньо, а тими, які вживаються у невеликих кількостях (наприклад, мікроелементи), але яких є мало. Даний принцип є відомий під назвою закону мінімуму. Порогове значення фактора, вище або нижче якого організм не може існувати, називають критичною точкою. Діапазон між цими двома величинами називають зоною екологічної толерантності.

Напруженість екологічного фактора

Для того чи іншого виду оптимальними вважають такі умови, при яких особини даного виду залишають найбільшу кількість потомства, тобто виявляються найпристосованішими.

Закон толерантності.

Види з широкою зоною толерантності, які можуть жити при різних значеннях фактора, називають еврибіонтами. Організми, життєві можливості яких обмежені вузьким діапазоном змін даного фактора, називають стенобіонтами. Для визначення відносного ступеня толерантності організмів тварин до того чи іншого фактора в екології існує ряд термінів:

- стосовно температури – еври- та стенотермні;

- стосовно води – еври- та стеногідричні;

- стосовно солоності – еври- та стеногалинні;

- стосовно поживи – еври- та стенофагні;

- стосовно місцезростання – еври- та стеноойкні.

Екологічна валентність.

В екології за аналогією з хімією введено поняття екологічної валентності. Екологічна валентність – здатність виду заселяти різне середовище, яке характеризується більшими чи меншими змінами екологічних факторів. Вид, який характеризується низькою екологічною валентністю (витримує лише обмежені варіації екологічних факторів), називають стенотопним. Вид, здатний заселяти широкий спектр місцезростань, називають евритопним.

Поняття екологічної ніші.

Екологічна ніша – це фізичний простір з властивими йому екологічними умовами, що визначають існування будь-якого організму, місце виду у природі, що включає не лише становище його в просторі, а і функціональну роль у біоценозі та ставлення до абіотичних факторів середовища існування.

За станом розміщення екологічних ніш види поділяють на алопатричні і симетричні. Перший тип об’єднує види, які мають різні ареали і їх екологічні ніші розміщені порізно або частково заходять одна на одну. Другий вид розміщення видів відрізняється від першого сумісним їх проживанням на значній території і частковим або повним включенням одна в одну.