Классификация организмов по отношению к свету и температуре
Свет
Свет — важнейший экологический фактор, особенно в наземно-воздушной среде.
Во-первых, свет — это первичный источник энергии для всего живого; во-вторых, это фактор ограничивающий, т.к. слишком мало или слишком много света одинаково может привести к гибели организма; в третьих, свет является исключительно важным регулятором дневной или сезонной активности огромного количества организмов, как растительных, так и животных.
По требованию к условиям освещения растения принято делить на экологические группы:
- светолюбивые, или гелиофиты (от греч. «гелиос» — солнце, «фитон» — растение) — растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний; таковы растения пустынь, степей, тундр, безлесных горных вершин;
- тенелюбивые, или сциофиты /скиофиты/ (от греч. «сциа» — тень) — растения, которые в природе никогда не растут на открытых местах; это растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения; они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами (примеры — ветреница дубравная, майник двулистный, сочевичник весенний и др.);
- теневыносливые, или факультативные гелиофиты, — растения, которые могут жить при полном солнечном освещении, но переносят и некоторое затенение; они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения; к этой группе относятся многие растения, обычно произрастающие на лугах, лесных полянах, вырубках, ряд опушечных и даже некоторые типичные степные растения.
Среди животных различают светолюбивые виды, или фотофилы, и тенелюбивые виды, или фотофобы; а также эврифотные, выносящие широкий диапазон освещенности, и стенофотные, переносящие узкоограниченные условия освещенности.
Свет для животных, в первую очередь, необходимое условие зрительной ориентации в пространстве.
Человек получает более 90% информации о внешнем мире через зрительный анализатор.
В процессе эволюции происходило постепенное усложнение зрительных анализаторов. Наиболее совершенные органы зрения — глаза позвоночных, головоногих моллюсков и насекомых.
Они позволяют воспринимать форму и размеры предметов, их цвет, определять расстояние.
Отдельные виды животных могут сильно различаться по способности воспринимать разные лучи солнечного спектра. Для человека область видимых лучей — от фиолетовых до темно-красных. Некоторые животные, например гремучие змеи, видят инфракрасную часть спектра и ловят добычу в темноте.
Цветовое зрение широко распространено у позвоночных, ракообразных, насекомых и паукообразных.
Особенности зрения животных зависят от характера местообитания и образа жизни.
У постоянных обитателей пещер (троглобионтов) или почвенных животных (педобионтов) глаза могут быть полностью или частично редуцированы (жужелицы, протеи, крот, слепыш и др.). Многие глубоководные животные лишены глаз. В ряде случаев у глубоководных организмов выработалось способность к биолюминесценции (холодное свечение) за счет окисления сложных органических соединений (ночесветки, глубоководные рыбы, головоногие моллюски и др.).
Биолюминесценция используется как средство для коммуникаций, а также хищниками для привлечения жертв и жертвами для отпугивания хищников.
Важное значение для животных и для растений играет продолжительность освещения и ритм чередования темного и светлого периодов суток.
Реакция организмов на сезонные изменения длины дня называется фотопериодизмом.
Температура
Температура — одно из важнейшее средовых условий, влияющих на жизнедеятельность организмов. Температура влияет на энергетику всех жизненных процессов. Так как в основе всех реакций живого организма, зависящих от температуры, в конечном счете лежат биохимические процессы, для них применимо правило зависимости скорости реакции от температуры — закон Вант-Гоффа, согласно которому при повышении температуры на 10 С реакция ускоряется в 2-3 раза.
По отношению к температуре живые организмы делятся на несколько экологических групп.
Виды, предпочитающие холод, относятся к экологической группе криофилов.
Они могут сохранять активность при температуре клеток в их организме до -8-10oС. Криофилия характерна для различных наземных организмов: бактерий, грибов, лишайников, мхов, членистоногих и других организмов, обитающих в условиях низких температур: в Арктике и Антарктике, в тундре, высокогорьях.
Виды, которые имеют оптимум жизнедеятельности в области высоких температур, относятся к группе термофилов.Термофилия характерна для многих групп микроорганизмов, нематод, личинок насекомых, клещей и других организмов, обитающих в аридных областях, в разлагающихся органических остатках и т.д.
Хорошо известна классификация организмов на гомойотермных и пойкилотермных.
Гомойотермные — организмы, поддерживающие внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне, при изменении температуры окружающей среды. Пойкилотермные — организмы, у которых температура тела широко варьирует в зависимости от температуры среды.
Существует также деление организмов на эндотермов и эктотермов.
- Эктотермные — организмы, получающие свое тепло из окружающей среды.
- Эндотермные — организмы, производящие большую часть собственного тепла в результате протекающего в его теле окислительного метаболизма.
Все растения и подавляющее большинство животных относятся к эктотермным организмам, а настоящие эндотермные организмы — только птицы и млекопитающие.
Существуют примеры, несколько нарушающие подобные классификации.
Многие организмы, относимые к пойкилотермным, наделены определенной способностью к регулированию температуры тела.
Например, насекомые (пчелы, шмели) перед полетом разогревают тело до 35-40oС благодаря незаметным мышечным сокращениям; у ночных бабочек перед полетом начинают дрожать крылья, что приводит к повышению температуры тела до 37-39oC.
В то же время некоторые птицы и млекопитающие, т.е. гомойотермные животные, при необычно низких температурах ослабляют или приостанавливают эндотермическую регуляцию температуры тела. Во время зимней спячки или оцепенения (в неблагоприятный период) у гомойотермных животных температура тела понижается. Этот особый случай гомойотермии получил название — гетеротермия, при которой животные могут значительно изменять интенсивность метаболизма и активность в зависимости от климатических условий. К гетеротермным животным относятся некоторые птицы — колибри, стрижи, и млекопитающие — сурки, суслики, ежи, летучие мыши и др.
В любом случае, эктотермные организмы, в отличие от эндотермных, более зависимы от температуры внешней среды.
У эктотермов, для каждого отдельного вида, после холодового угнетения нормальный обмен веществ восстанавливается при определенной температуре, которая называется температурным порогом развития. Чем больше температура среды превышает пороговую, тем интенсивнее протекает развитие и, следовательно, тем скорее завершается прохождение отдельных стадий и всего жизненного цикла организма.
Экологические факторы это: классификация и виды воздействия на организмы
Экологические факторы – это отдельные свойства или части среды, воздействующие на живые организмы.
В зависимости от природы экологические факторы классифицируют на три группы:
- 1.абиотические (факторы неживой природы) – температура, освещенность, влажность воздуха, радиоактивное излучение, солевой состав воды, ветер, течения, рельеф местности, высота над уровнем моря, электромагнитные и гелиомагнитные излучения, сила тяготения и т.д.;
- 2.биотические – все формы воздействия живых существ друг на друга;
- 3.антропогенные – это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания для самого человека и других живых существ.
Благоприятная сила воздействия экологического фактора для жизнедеятельности определенного вида называется зоной оптимума экологического фактора.
Максимально и минимально переносимые видом интенсивности действия фактора – это критические точки, за пределами которых существование вида уже невозможно.
Ограничивающие существование вида на определенной территории факторы – это такие, интенсивность действия которых выходит за критические пределы. Степень выносливости вида к действию определенного экологического фактора, ограниченная критическими значениями его интенсивности носит название экологической валентности вида по данному фактору (приставка «эври» — широкая валентность по какому-то фактору, приставка «стено» — узкая).
Совокупность экологических валентностей вида по отношению к определенным факторам среды определяет его экологический спектр. Под экологической нагрузкой, в свою очередь, подразумевается влияние на организм человека фактора окружающей среды определенной интенсивности и природы (физический и химический).
В зависимости от характера соответствия интенсивности абиотических экологических факторов врожденным и приобретенным в процессе онтогенеза адаптационным реакциям организма, их классифицируют на:
1.экстремальные факторы – это крайние весьма жесткие условия среды, неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма (например, экстремальным фактором для людей средних широт является температура окружающей среды в Приполярье).
Экстремальные факторы предъявляют к организму требования, превышающие ресурсы его адаптационной энергии, что исключает возможность полной адаптации к ним. Продолжительность выживания организма в условиях действия определенного экстремального фактора является критерием его устойчивости к этому фактору и во многом характеризует функциональное состояние тех физиологических систем, которые обеспечивают приспособление к экстремальному фактору и поддержание гомеостаза в момент его действия.
Человек благодаря своей хозяйственной деятельности, в отличие от дикой фауны, населяет территории, не только совместимые с его жизнью, но и несовместимые. Так, например, условия Арктики и Антарктиды, космических полетов являются экстремальными условиями среды, несовместимыми с жизнью, и пребывание человека в этих условиях, несмотря на определенные искусственно созданные им приспособления, сопровождается воздействием на человеческий организм ослабленных по силе экстремальных факторов.
2.адекватные факторы окружающей среды – это такие условия среды, которые адекватны врожденным и приобретенным (генофенотипическим) свойствам организма; организмы нормально существует в этих условиях без существенных адаптационных напряжений.
Организмы адаптированы к существованию в адекватных условиях в силу длительной видовой эволюции и онтогенеза.
Процессы же адаптации возникают и развиваются в организме при действии неадекватных факторов среды, т.е. факторов, неадекватных врожденным и приобретенным в процессе онтогенеза свойствам организма.
Адаптированность человека к новым природным и производственным условиям можно кратко охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования организма в конкретной экологической среде.
С точки зрения степени соответствия среды обитания биологическим и социальным потребностям человека выделяют 3 ее типа:
- ü здоровая или комфортная (человек полноценно выполняет свои биосоциальные функции);
- ü нездоровая или дискомфортная (появляются отклонения в состоянии здоровья человека от нормы, выражающиеся в форме болезней или затрудненном выполнении некоторых из биосоциальных функций);
- ü абсолютно экстремальная (при невозможности развивать связи и отношения между человеком и окружающей средой без специальных систем жизнеобеспечения из-за возникновения нарушений в состоянии здоровья, имеющих необратимый характер).
Все климато-географические факторы, действующие на организм человека, можно условно разделить на две группы: флюктуирующие (т.е. испытывающие разнообразные динамические изменения в течение суток, недель, месяцев и сезонов – температура и влажность воздуха, общий уровень солнечной радиации, барометрическое давление, скорость ветра и др.) и нефлюктуирующие (жестко детерминированы в каждой конкретной местности, стабильны в течение солнечного цикла – спектр падающего на человека видимого света, микроэлементный состав почвы и воды, бактериально-вирусное окружение, напряженность гравитационного поля Земли, общий уровень биомассы, участвующей в трофических цепях пластического и энергетического обмена и т.д.).
Если в ответ на действие постоянно изменяющих свою интенсивность факторов (флуктуирующих) в организме повседневно возникает комплекс различных приспособительных реакций рефлекторного характера (составляющих суть временных адаптаций организма), то жестко детерминированные в каждой конкретной местности факторы приводят в конечном итоге к формированию генетически обусловленных, а, следовательно, передающихся по наследству, структурных, метаболических и функциональных перестроек в организме, т.е. именно они определяют специфику генетического аппарата жителя каждой конкретной местности.
Частое (каждые 2-3 года) столкновение организма с различным ансамблем нефлуктуирующих факторов, связанное с постоянной миграцией человека в различные экологические зоны, приводит к постоянным молекулярным перестройкам в определенных структурах организма, следствием чего является быстрый тип старения у человека и возникновение различных хронических заболеваний.
В настоящее время, кроме климатических и геофизических факторов, действующих на человеческий организм, выделяют следующие типы антропоэкологического напряжения: социально-психологическое, производственное и бытовое (включая нервно-психические напряжения, гипокинезию, неправильное питание, загрязнение воды и атмосферного воздуха, возрастание уровня шума и т.д.), миграционные и другие особые формы напряжения.
Рассогласованность между генетически обусловленной способностью к адаптации, сформировавшейся на протяжении тысячелетий естественного отбора, и условиями окружающей среды, меняющимися в современную эпоху в течение нескольких десятилетий, может явиться причиной адаптационных напряжений на индивидуальном и популяционном уровнях.
Особый интерес представляет изучение физиологических механизмов адаптации при воздействии новых факторов среды обитания, с которыми ранее в ходе своей биологической эволюции человек не сталкивался. Реакция организма на новые экологические факторы может проявиться в возникновении так называемых экогенетических патологических вариаций.
Экологический фактор окружающей среды
Экологический фактор — это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития, или любое условие среды, на которое организм отвечает приспособительными реакциями.
В общем случае фактор — это движущая сила какого-либо процесса или влияющее на организм условие.
Окружающая среда характеризуется огромным разнообразием экологических факторов, в том числе и пока не известных. Каждый живой организм в течение всей своей жизни находится под воздействием множества экологических факторов, различающихся происхождением, качеством, количеством, временем воздействия, т.е. режимом. Таким образом, окружающая среда — это фактически набор воздействующих на организм экологических факторов.
Но если окружающая среда, как мы уже сказали, не имеет количественных характеристик, то каждый отдельный фактор (будь то влажность, температура, давление, белки пищи, количество хищников, химическое соединение в воздухе и т. п.) характеризуется мерой и числом, т. е. его можно измерить во времени и пространстве (в динамике), сравнить с каким-либо эталоном, подвергнуть моделированию, предсказанию (прогнозу) и в конечном счете изменить в заданном, направлении.
Управлять можно только тем, что имеет меру и число.
Для инженера предприятия, экономиста, санитарного врача или следователя прокуратуры требование «охранять окружающую среду» не имеет смысла. А если задача или условие выражены в количественной форме, в виде каких-либо величин или неравенств (например: Сi < ПДКi или Mi < ПДВi то они вполне понятны и в практическом, и в юридическом.
