Онлайн-урок №27 "Екологічні фактори. Вид популяція."

Экология – наука о взаимоотношениях организмов, сообществ между собой и с окружающей средой.
Абиотические факторы – факторы неживой природы, физические и химические по своему характеру: свет, температура, влажность, давление, соленость (особенно в водной среде), минеральный состав (в почве, в грунте водоемов), движения воздушных масс (ветер), движения водных масс (течения) и т. д.
Биотические факторы – совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.д.).
Антропогенные факторы – факторы (воздействующие на живые организмы и экологические системы), возникающие в результате деятельности человека.

Закон минимума: экологическим фактором, находящимся в минимуме (лимитирующим фактором), управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени.
Закон толерантности: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды.
Правило Уоллеса: по мере продвижения с севера на юг видовое разнообразие увеличивается. Причина в том, что северные биоценозы исторически моложе и находятся в условиях меньшего поступления энергии от Солнца.
Правило Аллена: выступающие части тела теплокровных животных в холодном климате короче, чем в теплом, чтобы отдавать в окружающую среду меньше тепла.
Правило Бергмана: у теплокровных животных средние размеры тела особей больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала вида.
Экологическая валентность (толерантность) – степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды. Представляет собой видовое свойство. Количественно выражается диапазоном изменений среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность.
Эврибионты – виды, обладающие широкой экологической валентностью по отношению к комплексу факторов.
Стенобионты – виды, обладающие узкой экологической валентностью по отношению к комплексу факторов и малой приспособляемостью.

Типы биологических взаимодействий

1. Нейтрализм (0 0) – форма биотических взаимоотношений, когда сожительство двух видов на одной территории не влечет за собой ни положительных, ни отрицательных последствий для них.
2. Конкуренция (– –) – непосредственное взаимодействие, прямое взаимное подавление обоих видов.
3. Конкуренция из-за ресурсов (– –) – непрямое подавление при дефиците внешнего ресурса.
4. Аменсализм (– 0) – взаимоотношения, при которых возникают отрицательные условия для одной из популяций (угнетение роста, размножения), а вторая подобным неудобствам не подвержена.
5. Паразитизм (+ –) – популяция паразита наносит вред популяции хозяина.
6. Хищничество (+ –) – одна популяция неблагоприятно воздействует на другую в результате прямого нападения, но зависит от другой.
7. Комменсализм (+ 0) – наиболее простой тип положительных взаимодействий. Комменсалы – организмы, которые поселяются в жилищах других организмов, не принося вреда.
8. Протокооперация (+ +) – взаимодействие, при котором оба организма получают преимущества от объединения, хотя их сосуществование не обязательно для их выживания.
9. Мутуализм (симбиоз) (+ +) – взаимодействие, благоприятное для обоих видов и обязательное.

Биологические ритмы

  Основное синхронизирующее значение имеет изменение светового режима – фотопериодическая регуляция.
 У животных существуют суточные (циркадные) ритмы активности (дневные, ночные и сумеречные животные), у растений со временем суток связано раскрытие и закрытие цветков. Сигналом к смене активности является режим освещения (пробуждающая яркость). В течение суток может быть один или два пика активности животного (например, активность воробьиных в период размножения наблюдается утром и вечером).
Фотопериодизм – реакция организмов на суточ¬ный ритм освещения, то есть на соотношение светлого (длина дня) и темного (длина ночи) периодов суток, выражающаяся в изменении процессов роста и развития; приспособительная реакция к комплексу сезонных изменений внешних условий. Присущ растениям и животным.
  Одним из проявлений фотопериодизма является фотопериодическая реакция зацветания. В зависимости от реакции на длину дня, ускоряющей зацветание, растения делятся на: длиннодневные, короткодневные и нейтральные. Основной результат фотопериодизма – образование в разных органах растений фотогормонов, влияющих на цветение, образование клубней, луковиц, корнеплодов и т.д. и на физиологические процессы (например, переход к покою, засухоустойчивость).
  У животных фотопериодизм контролирует наступление и прекращение брачного периода, плодовитость, сезонные линьки, переход к зимней спячке и многое другое. Он генетически обусловлен и связан с биологическими ритмами. В формировании фотопериодических реакций участвуют нервные и гормональные механизмы. Значение особенностей фотопериодизма позволяет прогнозировать динамику численности, регулировать ее, управлять развитием животных при искусственном их выращивании. 

Среда обитания – совокупность природных условий и явлений, окружающих живые организмы, с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии.
Среды обитания для живых организмов:

1. водная;

2. наземно-воздушная;

3. почвенная;

4. сами живые организмы, заселенные паразитами, полупаразитами и симбионтами (организмы, существующие совместно и извлекающие пользу от сожительства, например водоросли или цианобактерии, образующие вместе с грибами единый организм — лишайник).

Водная среда

 Особенности определяются физическими свойствами воды: ее плотностью, теплопроводностью, способностью растворять соли и газы.
 Плотность воды определяет ее значительную выталкивающую силу: в воде облегчается вес организмов и появляется возможность вести постоянную жизнь в водной толще, не опускаясь на дно. Планктон – совокупность мелких парящих в толе воды организмов получила. Плотность воды затрудняет активное передвижение в ней, поэтому быстро плавающие животные, такие, как рыбы, дельфины, кальмары, должны иметь сильную мускулатуру и обтекаемую форму тела. В связи с высокой плотностью воды давление с глубиной сильно растет.
 Свет проникает в воду лишь на небольшую глубину, поэтому растительные организмы могут существовать только в верхних горизонтах водной толщи. На больших глубинах растений нет, а глубоководные животные обитают в полном мраке.
 Температурный режим в водоемах более мягок, чем на суше. Из-за высокой теплоемкости воды колебания температуры в ней сглажены, и водные обитатели не сталкиваются с необходимостью приспосабливаться к сильным морозам или сорокаградусной жаре.
 Одна из сложностей жизни водных обитателей – ограниченное количество кислорода.
 Солевой состав среды также очень важен для водных организмов. Морские виды не могут жить в пресных водах, а пресноводные – в морях из-за нарушения работы клеток.

Наземно-воздушная среда жизни

  Более сложна и разнообразна, чем водная. В ней много кислорода, много света, более резкие изменения температуры во времени и в пространстве, значительно слабее перепады давления и часто возникает дефицит влаги. Хотя многие виды могут летать, а мелкие насекомые, пауки, микроорганизмы, семена и споры растений переносятся воздушными течениями, питание и размножение организмов происходит на поверхности земли или растений. В такой малоплотной среде, как воздух, организмам необходима опора. Поэтому у наземных растений развиты механические ткани, а у наземных животных сильнее, чем у водных, выражен внутренний или наружный скелет. Низкая плотность воздуха облегчает передвижение в нем.

Почва как среда жизни

Почва – тонкий (не более 1,5-2 м) слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых существ. В порах и полостях или на поверхности твердых частиц почвы обитает огромное множество микроскопических существ: бактерий, грибов, простейших, круглых червей, членистоногих. Более крупные животные прокладывают в почве ходы сами. Вся почва пронизана корнями растений. Глубина почвы определяется глубиной проникновения корней и деятельностью роющих животных.
 Воздух в почвенных полостях всегда насыщен водяными парами, а состав его обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной.
 Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Почва – самая насыщенная жизнью среда.

Живые организмы как среда жизни

 Паразиты и другие обитатели органов и тканей хозяев живут в условиях практически неограниченного запаса пищи. Организм хозяина служит им также защитой от внешних воздействий. Им не грозит высыхание, а колебания температуры или смягчены, или (в телах теплокровных) почти отсутствуют. Основные экологические трудности в жизненном цикле паразитов – их перенос от одного хозяина к другому, поэтому на той стадии, когда они попадают во внешнюю среду, у них развиваются сложные защитные оболочки. Паразиты должны также преодолевать защитные реакции организма хозяина, поэтому чаще всего они поражают ослабленных особей.

Жизненная форма

Жизненная форма – внешняя форма организма, отражающая способ взаимодействия со средой обитания. Вырабатывается в ходе длительной эволюции видов. Разные виды могут, иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни. 
 Те виды, которые развиваются с метаморфозом, в течение жизненного цикла закономерно сменяют свою жизненную форму. Некоторые растения могут принимать разную жизненную форму в зависимости от условий произрастания. Сообщества растений и животных устойчивее и полноценнее, если они включают представителей разных жизненных форм. 

Популяция – группа особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой, совместно населяющих общую территорию, способную скрещиваться и давать жизнеспособное потомство; генетическая единица вида.
Гомеостаз популяции – поддержание оптимальной в данных условиях численности и половозрастной структуры.
Ареал – область распространения организмов определенного вида, рода, семейства или какой-либо другой систематической категории.
Экологическая ниша – положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды. Это характеристика того образа жизни, который вид может вести в данном сообществе.
Местообитание – часть пространства, которая заселена видом и которая обладает необходимыми абиотическими условиями для его существования.
Основные показатели структуры популяций: численность, распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей.
Рождаемость – число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени в расчете на определенное число ее членов.
Смертность – число особей, погибших в популяции за единицу времени.
Половая структура популяции представляет собой соотношение в ней особей разного пола.
Возрастная структура популяции – соотношение в составе популяции особей разного возраста, представляющих один или разные приплоды одного или нескольких поколений.

Генетическая структура популяции определяется изменчивостью и разнообразием генотипов, частотами вариаций отдельных генов – аллелей, а также разделением популяции на группы генетически близких особей, между которыми при скрещивании происходит постоянный обмен аллелями.
Пространственная структура популяции – характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок в ареале. Пространственная структура популяций заметно различается у оседлых и кочующих или мигрирующих животных.
Экологическая структура популяции представляет собой разделение всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды.
Популяционные волны или волны жизни – периодические либо непериодические колебания численности особей организмов в природных популяциях. Данные колебания численности могут быть сезонными либо несезонными, повторяющимися через различные временные промежутки.
  Причины колебаний обычно могут иметь экологическую природу. Например, размеры популяций «жертвы» (зайца) увеличиваются при снижении популяции «хищника» (лисицы, рыси, волка). При этом, увеличение кормовых ресурсов способствует росту численности хищников, что, в свою же очередь, интенсифицирует истребление жертв.

Генофонд – совокупность генов, которые имеются у особей данной популяции, группы популяций или вида. Основой генетической целостности популяции является наличие полового процесса, обеспечивающего возможность постоянного обмена внутри её наследственным материалом.