Экологические факторы и их классификация: подробный обзор с примерами

Экологические факторы - это элементы и условия окружающей среды, влияющие на жизнедеятельность организмов. Экологические факторы - свойства среды обитания, влияющие на жизнедеятельность организмов и экосистем. Экологические факторы ― отдельные элементы среды обитания, взаимодействующие с организмом и создающие условия для его существования. Классификация экологических факторов на абиотические, биотические и антропогенные помогает понять сложные взаимодействия в природе. Организмы вырабатывают разнообразные адаптации, позволяющие им выживать в изменчивых условиях среды.

Экология - это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Она изучает связи между живой и неживой природой. Термин «экология» впервые использовал в \(1866\) г. немецкий учёный Эрнст Геккель. Слово «экология» имеет греческое происхождение и обозначает «наука о доме» (oikos - «дом», логос - «наука»).

Главный объект изучения экологии - экосистемы. Экосистема - это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой обитания. Также в область изучения экологии входят отдельные виды организмов, популяции и биосфера вообще. Экологи изучают, как среда влияет на живые организмы и как сами организмы воздействуют на среду.

Среда обитания - это всё, с чем живое существо соприкасается в природе. На нашей планете есть четыре основные среды обитания, и в каждой из них свои специфические условия жизни:

• водная среда;
• наземно-воздушная среда;
• почвенная среда;
• среда, образуемая самими живыми организмами.

Экологические факторы - это условия среды (тела и явления), с которыми организм находится в определённых взаимоотношениях.

Экологические факторы среды

Классификация экологических факторов

Экологические факторы по происхождению и характеру действия принято делить на 3 группы: абиотические, биотические и антропогенные. Экологические факторы можно разделить на три группы: абиотические, биотические и антропогенные. Принято разделять экологические факторы на три основных вида: абиотические, биотические и антропогенные. Познакомимся с каждой группой по отдельности.

Абиотические факторы

Абиотическими называют факторы неживой природы, такие как температура, свет, влажность воздуха, давление, осадки, количество и состав солей в воде, рельеф, движение воздушных масс и др. Абиотические факторы - это условия неживой природы. К ним относятся климатические факторы (освещённость, температура, количество влаги) и местные (рельеф земной поверхности, состав почвы, солёность воды, ветер, радиация и др.). Абиотические факторы характеризуют влияние на организм окружающей его неживой природы. К ним относят климатические, температурные условия, показатели влажности, освещенности, характеристики химического состава воды, воздуха и почвы, в которых обитает организм, особенности рельефа, интенсивность естественного радиационного фона, уровень электромагнитного и других видов излучений. Они не связаны с воздействием других живых организмов.

Абиотические экологические факторы - свойства неживой природы, влияющие на живые организмы. К первичным абиотическим экологическим факторам относят тепло, воду, свет, химические и физические факторы, которые можно непосредственно измерить. К комплексным абиотическим факторам относят: климатические (солнечная радиация, свет, температура, химический состав воздуха, осадки в различных формах, влажность воздуха, атмосферное давление итд), эдафические (гранулометрический и химический состав почвы, ее водный и температурный режим); орографические, или топографические факторы (рельеф, экспозиция склона). Климатические и эдафические экологические факторы во многом определяются географическим положением экологической системы -- ее удаленностью от экватора и океана и высотой над уровнем моря.

Воздействие абиотических экологические факторы может быть прямым или косвенным. Напр., к экологическим факторам, непосредственно воздействующим на растения, можно отнести: температуру, воду, содержание элементов минерального питания в почве и др.; экологические факторы, оказывающие косвенное воздействие: географическая широта и удаленность от океана, рельеф (высота над уровнем моря и экспозиция склона), гранулометрический состав почвы. С подъемом в горы изменяется климат (количество осадков и температурный режим);экспозиция и крутизна склона влияют на интенсивность прогревания поверхности почвы и режим ее увлажнения. Гранулометрический состав почвы воздействует на растения через режим увлажнения и динамику элементов минерального питания и т. д.

Свет в форме солнечной радиации обеспечивает все жизненные процессы на Земле и фотосинтез у растений. Для организмов важны длина волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия. Ультрафиолетовые лучи в умеренных дозах стимулируют рост и размножение клеток, способствуют синтезу биологически активных веществ, витаминов, антител. Инфракрасное излучение воспринимается всеми организмами как тепло. Отношение к свету у разных организмов различно. Некоторые растения адаптируются к тени - они называются теневыносливыми. Светолюбивые растения, наоборот, адаптированы к яркому солнцу.

Тепло - один из важных факторов, определяющих существование, развитие и распространение организмов по земному шару. Важно не только количество тепла, но и распределение его в течение суток, вегетационного сезона, года. Приход тепла к разным участкам планеты не одинаков. С удалением от экватора снижается поступление тепла и увеличивается амплитуда сезонных и суточных колебаний. Допустимый температурный диапазон существования живых организмов - от 4°С в море до 55°С на суше. Температура изменяет скорость протекания физико-химических реакций в клетках. А это отражается на росте, развитии и размножении живых существ. Температура влияет и на географическое распространение растений и животных. Только благодаря наличию воды в организме протекают различные химические процессы. Особенно высоко влияние воды в периоды активной жизнедеятельности организмов и в молодом возрасте.

Важным абиотическим фактором для наземных организмов является гравитация - сила земного тяготения. Среди исследователей биологической роли гравитации П. А. Коржуев впервые обратил внимание на большое различие у представителей разных групп животных в обеспеченности организма гемоглобином. Он показал, что переход из воды на сушу вызывает резкое увеличение количества крови и гемоглобина (в расчете на массу тела животного) у высших представителей позвоночных по сравнению с таковыми у первичных позвоночных. Например, у хрящевых и костистых рыб имеется соответственно 1,1 и 1,8 г/кг гемоглобина, у птиц-10,2 г/кг и млекопитающих-12,1 г/кг. Ученый объяснил эти различия разным действием гравитации на организмы, находящиеся в водной и воздушной среде: в воде из-за действия выталкивающей силы затрачивается меньше энергии на поддержание и передвижение тела, чем у наземных животных.

Биотические факторы

Биотические факторы окружающей среды - это влияние живых существ друг на друга, а также на среду обитания. Биотические факторы - это все способы взаимодействия живых организмов и их влияния друг на друга (опыление растений насекомыми, транспорт семян животными, конкуренция за место, хищничество, микориза и т. д.). Биотические факторы отражают воздействие живой природы на развитие организма. Организмы составляют цепи питания, могут вступать в конкурентные отношения за ресурсы, являться средой обитания для других живых организмов.

Биотические экологические факторы являются следствием взаимоотношений организмов друг с другом. К биотическим факторам относят различные виды консортивных связей (см. Консорция), включающих конкурентные взаимоотношения, отношения «хищник--жертва», симбиоз и др. В частности, для растений - это конкуренция, влияние животных (фитофаги, паразиты, опылители, распространители плодов и семян), грибов (микоризные, паразитические) и микроорганизмов (азотфиксирующие и болезнетворные бактерии, вирусы). Эдификаторы, отличающиеся выраженной средообразующей или средопреобразующей способностью, оказывают сильное влияние на подчиненные виды.

Организмы живут в окружении других видов, вступая с ними в самые разнообразные отношения, как с положительными, так и с отрицательными для себя последствиями. Их поедают хищники, ослабляют паразиты, отнимают добычу конкуренты.

Рассмотрим некоторые формы взаимоотношений между организмами:

• Симбиоз - форма взаимоотношений, при которой оба партнёра получают друг от друга пользу (или же только один из них). Примеры: взаимоотношения гриба и водоросли в составе лишайника; антилопы и птицы, склёвывающей с неё паразитов; тли и муравьёв.
• Антибиоз - форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Примеры: хищничество, паразитизм, конкуренция.
• Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которой взаимодействующие стороны никак не влияют друг на друга.

Антропогенные факторы

Антропогенные факторы - это воздействие человека на окружающую среду. Антропогенные факторы - это все виды деятельности человека, оказывающие воздействие на живые организмы и на окружающую среду. Связаны с деятельностью человека. Антропогенные экологические факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания др. видов или непосредственно сказываются на их жизни.

В современном мире вся живая природа испытывает сильнейшее влияние человеческой деятельности. Силы человеческого воздействия зачастую превосходят природные. Негативное влияние человека на окружающую среду проявляется, например, в загрязнении водной среды, воздуха.

К наиболее существенным антропогенным факторам относятся следующие: химическое загрязнение воды, атмосферы и почвы, техногенное нарушение экосистем при разработке полезных ископаемых, выпас скота, рекреационное влияние, промысел животных (включая лов рыбы), заготовка растительного сырья. Особую роль человек играет как агент переселения видов из одного района в другой.

Из положительных моментов необходимо отметить создание заповедников, ботанических садов, различных экобаз, в которых возможно размножение и последующее расселение вымирающих видов растений и животных. Из негативных моментов наиболее существенное влияние на биосферу оказывает неконтролируемая промышленная деятельность (выброс вредных неочищенных веществ в атмо- и гидросферу, использование химикатов), некорректная сельскохозяйственная деятельность (чрезмерная вспашка земель, вырубание лесов) и т. д.

Влияние антропогенных факторов на окружающую среду

Взаимодействие экологических факторов и закон Либиха

В любой момент времени на любой организм действует множество факторов с различной интенсивностью. Отклонение интенсивности одного какого-либо фактора от оптимальной величины может сузить пределы выносливости к другому фактору. Так, например, при уменьшении количества азота в почве снижается засухоустойчивость злаков.

В определенный момент какой-то из факторов может существенно отдалиться от оптимальных значений. В этом случае даже при условии идеального сочетания всех остальных факторов жизнь организма может оказаться под угрозой. Этот фактор принято называть ограничивающим.

Закон об ограничивающих факторах впервые был высказан ученым-биологом Юстусом фон Либихом. Закон Либиха (Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха), гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.

Либих установил, что растения не могут дать урожай больше того, который позволяет главный ограничивающий фактор. Если все другие условия благоприятны, но среди минеральных солей, необходимых растению, фосфора содержится 50% от требуемого, а кальция - 20%, значит, урожай будет в 5 раз меньше. Главный ограничитель в этих условиях - калий. Внесем его в почву до нормы. Урожай поднимется, но все равно будет ниже ожидаемого. Теперь главный ограничитель - фосфор. Так как Ю. Либих изучал только влияние недостаточных доз удобрений, его выводы получили название «правило минимума».

Позднее выяснилось, что и избыток минеральных солей тоже тормозит урожай, т.к. при этом нарушается всасывание растворов корнями. При идеальной агротехнике все элементы питания даются растениям в строго оптимальной дозировке.

Лимитирующем фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких, например, факторов, как тепло, вода и свет. Следовательно, организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом; диапазон между этими двумя величинами составляет то, что принято называть пределами толерантности.

Взаимоотношения между средой и организмами могут быть очень сложными, но, к счастью, не все возможные факторы среды одинаково важны в каждой данной ситуации или для каждого данного вида организмов. Изучая конкретную ситуацию, эколог обычно может выделить вероятно слабые звенья и сфокусировать сове внимание на тех условиях среды, которые с наибольшей вероятностью могут оказаться критическими или лимитирующими.

Если для организма характерен широкий диапазон толерантности к фактору, который отличается относительным постоянством и присутствует в среде в умеренных количествах, вряд ли такой фактор может оказаться лимитирующим. И наоборот, если известно, что тот или иной организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор заслуживает внимательного изучения, т.к.