«Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы». В.И. Сивоглазов (гдз)

Организм и среда. Характеристика экологических факторов

Вопрос 1. Расскажите о задачах экологии.
Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Она изучает:
• воздействие окружающей среды на растительные и животные организмы, популяции, виды и экосистемы;
• взаимодействие живых организмов друг с другом;
• структуру популяций и механизмы, определяющие численность особей в них;
• продуктивность экосистем и закономерности их функционирования;
• влияние экологических факторов на человека и воздействие человека на другие организмы, популяции, виды и экосистемы. Важнейшие проблемы, решаемые экологией:
• сохранение природных экосистем;
• создание безотходных промышленных предприятий;
• предсказание последствий хозяйственной деятельности;
• создание высокопродуктивных агроценозов.

Вопрос 2. Какие экологические факторы вы знаете?
Экологические факторы подразделяют на три типа:
1) абиотические факторы — элементы неживой природы, воздействующие на живой организм. К ним относят свет, температуру, влажность, химический состав почвы, воздуха, воды. Также в эту группу входят такие сложные факторы, как рельеф местности, ветер, водные течения, приливы и отливы, смена времен года и др.
2) биотические факторы — все виды влияний на организмы со стороны других живых организмов. Воздействие может быть прямым (например, отношения «хищник — жертва») либо косвенным — если один вид изменяет среду обитания другого (например, земляной червь, питаясь, рыхлит землю, и это оказывает благоприятное действие на растения, поскольку улучшается аэрация корней).
3) антропогенные факторы — все формы активности человека, которые производят воздействие на живую природу — повреждающее (вырубка лесов, загрязнение водоемов, воздуха) или благоприятное (создание заповедников, сохранение редких видов).
Согласно другой классификации, различают первичные и вторичные периодические экологические факторы. С действием первичных факторов жизнь столкнулась на ранних стадиях эволюции. К ним относят температуру, изменение положения Земли по отношению к Солнцу. Благодаря им в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первичных. Например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты атмосфера содержит меньше водяных паров.
Непериодические факторы действуют на организм или популяцию эпизодически, внезапно. К ним относят стихийные силы природы — извержение вулкана, ураган, удар молнии, наводнение, а также хищника, настигающего жертву, и охотника, поражающего цель. Благодаря многообразию экологических факторов наблюдается закономерное расселение видов по планете. Колебания интенсивности их действия проявляются в исчезновении некоторых видов с определенных территорий, изменении плотности популяций, показателей рождаемости, смертности. Под влиянием экологических факторов в эволюции сложились такие адаптивные модификации, как зимняя или летняя спячка, диапауза.

Вопрос 3. Сформулируйте закон минимума Либиха.
Юстус Либих (1803—1873) — немецкий ученый, основатель агрохимии, изучал минеральное питание растений, процессы гниения, брожения. В 1840-е гг. он сформулировал так называемый закон минимума: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется его величина и устойчивость». В более современном прочтении закон звучит следующим образом: «Даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма, а в пределе — к его гибели».

Вопрос 4. Поясните, каким образом может проявиться ограничивающее действие фактора среды.
Любая особь, популяция, сообщество испытывают одновременное воздействие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называют лимитирующими, их отсутствие или наличие в концентрации ниже и выше критических уровней делает невозможным освоение среды организмами определенного вида. Благодаря наличию лимитирующих экологических факторов для каждого биологического вида существуют оптимум и пределы выносливости. Так, устрицы наилучшим образом развиваются в воде с содержанием солей 1,5—1,8 %. При снижении концентрации солей до 1,0 % более 90 % личинок погибает в течение двух недель, а при концентрации 0,25 % все поголовье их гибнет за одну неделю. Повышение концентрации соли по сравнению с оптимальной величиной также оказывает неблагоприятное действие на устриц. В общем виде зависимость выживаемости организмов определенного вида от интенсивности лимитирующего экологического фактора представлена графически на рис.1. Взаимодействие нескольких экологических факторов усложняет картину. Так, некоторые виды тропических орхидей в природе при относительно высокой температуре воздуха растут только в тени. При искусственном понижении температуры окружающего воздуха они прекрасно развиваются в условиях прямой инсоляции.

Рис.1. Интенсивность действия экологического фактора и выживаемость вида

Лимитирующим, в принципе, может стать любой абиотический фактор. Например, для растений в теплице одинаково вредны слишком высокая либо низкая температура, избыточный и недостаточный полив, избыток и дефицит удобрений в почве и т. д. В реальных условиях обычно можно выделить один наиболее значимый ограничивающий фактор. Так, в сухих зонах для деревьев, произрастающих на богатой почве при оптимальной температуре, таким фактором является количество осадков. Действие лимитирующего фактора нарушает обмен веществ в тканях и клетках, приводит к стрессовому состоянию организма, замедлению (остановке) роста, заболеваниям и даже гибели.

Вопрос 5. Что такое экологическая ниша? Охарактеризуйте экологическую нишу хорошо известного вам вида.
Экологическая ниша — это совокупность всех факторов среды, которые требуются для существования вида. С другой стороны, экологическую нишу можно определить как местоположение вида в биоценозе. Экологическая ниша может сильно варьировать у разных видов. Например, местом обитания жирафа является сухая жаркая саванна, в которой растут высокие деревья; для пингвина — это холодное побережье с большим количеством рыбы в океане и т.д. Образование экологической ниши — сложный процесс перераспределения ресурсов экосистемы между видами, результат межвидовой борьбы за существование, дивергенции и видообразования.