ГДЗ: Параграф § 44 / Биология 11 класс

Классификация экологических факторов

Экологические факторы – это любые условия среды, оказывающие влияние на живые организмы. Их классифицируют по источнику воздействия:

• Абиотические: Факторы неживой (физической и химической) природы (например, свет, температура, влажность).
• Биотические: Факторы, связанные с взаимодействием живых организмов (например, хищничество, конкуренция).
• Антропогенные: Факторы, обусловленные деятельностью человека (например, загрязнение, изменение ландшафта).

Функции и приспособления

Экологические факторы выполняют следующие функции:

• Раздражители: Вызывают ответные физиологические и биохимические реакции. Пример: Понижение температуры воздуха вызывает у холоднокровных животных замедление обмена веществ.
• Ограничители (Лимитирующие): Препятствуют существованию или размножению, если их значение выходит за пределы выносливости. Пример: Недостаток воды в пустыне ограничивает рост растений.
• Модификаторы: Вызывают структурно-функциональные изменения. Пример: Постоянные сильные ветры формируют низкорослые, кустовидные формы деревьев.
• Сигналы: Информируют организм об изменениях условий. Пример: Убывание светового дня служит сигналом для перелётных птиц к миграции.

Организмы приспосабливаются к факторам путём эволюции, вырабатывая соответствующие приспособления (адаптации), например, развитие морозоустойчивости, устойчивости к засухе, широкие или узкие пределы толерантности к определённым условиям.

Оптимум и толерантность

Биологический оптимум (оптимум) – это наиболее благоприятное значение интенсивности экологического фактора, при котором жизнедеятельность организма максимальна.

Выносливость организма ограничена пределами толерантности (выносливости), которые представляют собой минимальное и максимальное значения фактора, за пределами которых наступает гибель.

• Организмы с широкими пределами выносливости (эврибионты): Способны переносить значительные колебания фактора. Пример: Серебристый карась (к содержанию кислорода в воде).
• Организмы с узкими пределами выносливости (стенобионты): Не выдерживают значительных отклонений от оптимума. Пример: Ручьевая форель (к содержанию кислорода в воде), многие глубоководные животные.

Лимитирующий фактор и Правило Либиха

Ограничивающий (лимитирующий) фактор – это условие среды, которое находится в недостатке или избытке (то есть, выходит за пределы толерантности) и тем самым делает невозможным существование или ограничивает рост организма, независимо от благоприятности всех остальных факторов. Это один из ключевых принципов в экологии, который был впервые сформулирован как правило минимума Либиха (1840 г.) для минерального питания растений. Позднее В. Шельфорд (1913 г.) расширил это понятие до правила минимума и максимума: лимитирующим может быть как недостаток фактора (минимум), так и его избыток (максимум).

Правило минимума Либиха утверждает, что урожай (продуктивность) сельскохозяйственной культуры или выживаемость организма лимитируется (ограничивается) тем элементом питания (или любым другим фактором), который находится в минимальном количестве по сравнению с потребностью. То есть, величина урожая зависит от «самой короткой доски» в «Бочке Либиха».

Бочка Либиха (рис. 190) является моделью для объяснения правила. Уровень воды, который можно налить в бочку, ограничен высотой самой короткой доски. В этой аналогии:

• Уровень воды – урожай или продуктивность.
• Доски бочки – различные необходимые для роста элементы питания (K, N, Ca, Mg и т.д.).
• Самая короткая доска – лимитирующий фактор (элемент, находящийся в минимуме). Увеличение других, более длинных, «досок» не поможет увеличить уровень воды.

Обоснование влияния ветра и мороза

Организм замерзает быстрее при морозе с сильным ветром, чем при том же морозе, но в безветренную погоду, из-за эффекта охлаждения ветром (Wind Chill). В этом случае действует принцип взаимосвязанного действия экологических факторов.

Физиологическое обоснование:

• Температура является абиотическим фактором.
• В безветренную погоду вокруг тела организма (особенно теплокровного, как человек) образуется тонкий слой нагретого воздуха – изолирующий пограничный слой. Этот слой уменьшает скорость потери тепла телом, замедляя теплообмен с окружающей средой.
• Ветер (движение воздуха) постоянно сдувает этот пограничный слой нагретого воздуха и заменяет его холодным воздухом. Это значительно увеличивает скорость конвективного теплообмена и ускоряет потерю тепла организмом.
• В результате, совместное действие низких температур и сильного ветра ощущается организмом как гораздо более сильный холод, и процесс замерзания ускоряется, что делает ветер модификатором или усиливающим ограничивающим фактором в условиях мороза.

Характеристика экологических факторов

Задание: Перечертите таблицу и заполните её (таблица на странице 240).

Пример заполнения: