Биотические факторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 4

 

1)Биотические  факторы.

 

Биотические факторы (биотические  экологические факторы; (Biotic factors; Biological factors; от греч. Biotikos — жизненный) — факторы живой среды, влияющие на жизнедеятельность организмов. Под биотическими факторами среды понимают компоненты живой природы, прямо или косвенно действующие на организм. Данный организм также воздействует на другие живые существа и на абиотические факторы. Это факторы, контролирующие взаимоотношения организмов в популяциях или сообществах. Считается, что биотические факторы среды – это совокупность влияний оказываемых на организмы жизнедеятельностью других организмов Эти влияния носят самый разнообразный характер Живые существа могут служить источником пищи для других организмов являться средой обитания для них. Это влияние растений на других членов биоценоза. Влияние животных на других членов биоценоза. Антагонистические взаимоотношения паразитов и хищников со своими жертвами поддерживают численность популяций одних и других на определенном относительно постоянном уровне, что имеет большое значение в выживании видов.

Биотические факторы можно разделить  на 4 группы:

топические — по изменению среды. При топических связях один вид служит местом для поселения другого вида (деревья используются птицами для гнездования или для поселения на их стволах лишайников, мхов, водорослей);

трофические — пищевые отношения (продуценты, консументы, редуценты);

фабрические — по жилищу (паразитические черви используют организм как среду обитания) При фабрических отношениях один вид использует другой для строительства жилья, гнезд, убежищ и т. д. (бобр строит плотины и хатки из растительного материала).

форические — по переносу. Вступая в форические отношения, организмы одного вида способствуют перемещению организмов другого вида (перенос млекопитающими клещей, блох и других паразитов, рак отшельник переносит актинию).

Важным экологическим фактором для популяций животных считают  пищу. Количество и качество пищи влияют на плодовитость организмов (их рост и  развитие), продолжительность жизни. Установлено, что мелким организмам необходимо больше пищи в расчете  на единицу массы, чем крупным; теплокровным - больше, чем организмам с непостоянной температурой тела. Например, синице лазоревке  при массе тела в 11 г необходимо ежегодно потреблять пищи в размере 30% от ее массы, певчему дрозду при  массе 90 г - 10%, а сарычу при массе  в 900 г - всего 4,5%.

Продуце́нты (автотрофные организмы или автотрофы) — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. Это, в основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света. Продуценты являются первым звеном пищевой цепи.

Автотрофные организмы для построения своего тела используют неорганические вещества почвы, воды, воздуха. При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца, другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений.

Консументы (от лат. consumе — употреблять) — гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). В отличие от редуцентов, консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических.

К консументам относят животных, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения. Классифицируют консументов первого, второго и других порядков, так как на каждом этапе передачи вещества и энергии в трофической цепи теряется до 90 %, экологические пирамиды редко состоят из более чем четырех порядков консументов.

Консументы первого порядка — растительноядные гетеротрофы (травоядные животные, паразитические растения), питаются непосредственно продуцентами биомассы.

Консументы второго порядка — хищные гетеротрофы (хищники, паразиты хищников), питаются консументами первого порядка.

Отдельно взятый организм может  являться в разных трофических цепях консументом разных порядков, например, сова, поедающая мышь является одновременно консументом второго и третьего порядка, а мышь — первого и второго, так как мышь питается и растениями и растительноядными насекомыми.

Любой консумент является гетеротрофом, так как не способен синтезировать органические вещества из неорганических. Термин "консумент (первого, второго и так далее) порядка" позволяет более точно указать место организма в цепи питания. Редуценты (например, грибы, бактерии гниения) также являются гетеротрофами, от консументов их отличает способность полностью разлагать органические вещества (белки, углеводы, липиды и другие) до неорганических (углекислый газ, аммиак, мочевина, сероводород), завершая круговорот веществ в природе, создавая субстрат для деятельности продуцентов (автотрофов).

Редуценты (также деструкторы, сапротрофы, сапрофиты, сапрофаги) — микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки мёртвых существ, превращающие их в неорганические соединения и простейшие органические соединения.

От детритофагов (животных и протистов) редуценты отличаются прежде всего тем, что не оставляют твердых, не переваренных остатков (экскрементов). Животных-детритофагов в экологии традиционно относят к консументам. В то же время все организмы выделяют углекислый газ и воду, а часто и другие неорганические (аммиак) или простые органические (мочевина) молекулы и таким образом принимают участие в разрушении (деструкции) органического вещества.

Трофические отношения между организмами еще называют хищничеством — это отношения, при которых один из них (хищник) атакует другого (жертву) и питается частями его тела, то есть обычно присутствует акт умерщвления жертвы. Хищничество противопоставляется поеданию трупов (некрофагии) и органических продуктов их разложения (детритофагии). Хищничество – это способ добывания пищи животными (реже растениями), при котором они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Хищничество встречается практически у всех типов животных. Хищников можно классифицировать по нескольким принципам.

1) Таксономический принцип.

Разделение по таксономическому принципу в самом общем виде предполагает существование трёх групп хищников:

собственно хищников или плотоядных, питающихся животными,

растительноядных, питающихся растениями,

всеядных, питающихся и животной, и растительной пищей.

2) Функциональный принцип

В основе функциональной классификации  лежит разделение по продолжительности  контакта хищника и жертвы, летальность  взаимодействия для жертвы и число  жертв, атакуемых хищником в течение  его жизни. Традиционно выделяют:

истинных хищников, убивающих в течение жизни большое число жертв. Примеры: хищные млекопитающие, хищные растения, грибы-хищники.

хищников с пастбищным типом  питания или «пастбищников», нападающих в течение жизни на большое число жертв, однако обычно съедающих лишь часть жертвы, которая может оставаться живой. Примеры: многие жвачные млекопитающие, кровососущие двукрылые насекомые.

паразитоидов, питающихся в течение продолжительного времени (на личиночных стадиях) лишь одной жертвой и обязательно приводящих к её гибели. Примеры: некоторые перепончатокрылые и двукрылые насекомые, волосатики.

паразитов, продолжительное время питающихся одной жертвой и не вызывающих её гибели.

Связь хищника и жертвы заключается в том, что размер популяции хищников влияет на размер популяции их жертв и наоборот.

В процессе совместной эволюции хищники и жертвы приспосабливаются друг к другу. В ходе эволюции у хищников хорошо развились нервная система и органы чувств, позволяющие обнаруживать и распознавать добычу, а также средства овладения, умерщвления, поедания и переваривания добычи (острые втягивающиеся когти у кошачьих, ядовитые железы многих паукообразных, стрекательные клетки актиний, ферменты, расщепляющие белки и другое). Эволюция хищников и жертв происходит сопряженно. В ходе ее хищники совершенствуют способы нападения, а жертвы – способы защиты. У хищников появляются и развиваются средства обнаружения и атаки, а у жертв — средства скрытности и защиты. Поэтому наибольший вред жертвам могут нанести новые для них хищники, с которыми те не вступали ещё в «гонку вооружений».

Хищники могут специализироваться на одном–нескольких видах для добычи, это делает их в среднем более успешными в охоте, но повышает зависимость от данных видов.

 

2) Сформулируйте закон экологической толерантности.

Закон экологической толерантности», сформулированный В. Шел фордом в 1913 году, в общем виде гласит: рост и развитие организмов зависят в первую очередь от тех факторов среды, значения которых приближаются к экологическому минимуму или экологическому максимуму. У каждого вида организмов — свои оптимальные значения действия факторов среды и свои пределы выносливости. Более того, даже внутри вида общая кривая выносливости (кривая оптимума) может сужаться или расширяться для каждой отдельно взятой особи. Чтобы выразить степень толерантности, существуют термины, в которых используют приставки стено-, что значит «узкий», и эври- — «широкий», отсюда обозначение отношения организмов и факторов среды:

стенотермный — эвритермный (в отношении температуры),

стеногидрический - эвригидрический (в отношении воды),

стеногалинный — эвригалинный (в отношении солености).

Так, песцы в тундре могут переносить колебания температуры  воздуха около 80° (от +30 до — 50°С), а тепловодные рачки Copila mirabile не выдерживают даже незначительных колебаний температуры. Их температурный оптимум лежит внутри диапазона от +23 до +29°С, что составляет всего 6° [8]. Аналогичный пример можно привести относительно двух видов рыб: форели и окуня. Форель не в состоянии выносить большие колебания температуры, и потому ее относят к стенотермным видам, у окуня другие пределы выносливости, его относят к эвритермным организмам.

Вторая закономерность в действии факторов среды на организм — правило ограничивающего (лимитирующего) фактора. Способность вида к воспроизводству особей, распространению и конкуренции не беспредельна и ограничивается тем фактором, который сильнее всего отклоняется в ту или иную сторону от оптимума. И если действие одного из факторов выходит за пределы выносливости, существование вида становится невозможным. Такой фактор и называют лимитирующим. Данную закономерность отметил немецкий химик Ю. Либих в 1840 году. Он обнаружил, что урожай зависит не от тех элементов питания, которые присутствуют в большом количестве, а от тех, которые приближаются к экологическому минимуму. Позже так называемый «закон минимума» Либиха (рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве) был распространен и на другие экологические факторы.

Третья закономерность — факторы окружающей среды действуют на организмы не каждый в отдельности, в природе происходит взаимодействие и компенсация факторов. Например, жара переносится легче, если воздух не влажный, а сухой. Сильный мороз без ветра человек и животные переносят легче, в ветреную же погоду при сильном морозе очень велика вероятность обморожения. Таким образом, температурный фактор тесно связан с фактором влажности. Эту взаимосвязь можно изобразить графически — путем построения климатограмм.

Такие графики полезны  для определения пригодности  комбинации температуры и влажности в районах предполагаемой интродукции растений или промысловых животных, а также при использовании климатических камер, которые позволяют поддерживать любую желаемую комбинацию температуры, влажности и освещения.

Взаимодействие и компенсация  факторов были подтверждены опытным путем: при добавлении в воду токсичного кадмия экологический оптимум ракообразных смещается как в отношении температуры, так и солености, а также изменяются пределы толерантности. Иногда организм способен заменить, хотя бы частично, дефицитный элемент другим, химически близким. Так, в местах, где много стронция, моллюски способны заменять до некоторой степени кальций на стронций. Замечено также, что растениям нужно меньше цинка, если они растут на ярком солнечном свету. Компенсация экологических факторов — это стремление организма ослабить лимитирующее действие физических, биотических и антропогенных влияний. Так, при разных температурах один и тот же вид, имеющий широкое географическое распространение, может приобретать физиологические и морфологические особенности, адаптированные к местным условиям. Здесь уместно привести правило Д. Аллена: у животных выступающие части тела — уши, хвосты, лапы тем короче, а тело — тем массивнее, чем холоднее климат. Примером также может быть выработка определенных жизненных циклов и внутренних ритмов в ответ на изменение факторов среды.

Поскольку разные организмы  освоили разные среды обитания, они  подвержены действию различных факторов окружающей их среды. Различна и ответная реакция организмов на действие разных по силе, длительности и природе факторов. Но во всех случаях реакция организма носит приспособительный характер. Такие приспособительные реакции организма называются адаптацией.

Так, важнейшими факторами наземной среды являются температура, свет, ионизирующее излучение, атмосферные газы. Соответственно этим факторам, у организмов разных климатических зон и мест обитания выработались температурные адаптации (химическая, физическая, поведенческая терморегуляция), световые (цветовое зрение и отсутствие его, светолюбивые и тенелюбивые виды; осуществление реакций фотосинтеза с разной скоростью разными видами в зависимости от интенсивности света, ориентация по солнцу, фотопериодизм и т. д.), способность адаптироваться к разному соотношению СО — О₂ в атмосфере и другие.

Важными факторами как в наземной, так и в водной среде и в почве является состав биогенных элементов. Около половины элементов периодической таблицы важны либо для растений, либо для животных. Это прежде всего азот и фосфор. Из микроэлементов для растений особенно важны 10: Fe, Mn, Си, Zn, В, Si, Mo, Cl, V, Со (железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий, кобальт). Все они требуются и животным, но добавляются еще селен (Se), никель (Ni), хром (Сг), фтор (F), йод (I), олово (Sn) [4].