Питання для самоконтролю
Що ви знаєте з історії розвитку екології?
Поясніть, що є предметом екології?
Чому, на вашу думку, екологічні знання в наш час потрібні працівникам усіх галузей суспільного господарства?
В чому полягає метод експерименту в екології, як науці?
Поясніть науковий метод дослідження в екології.
Що таке гіпотеза?
Проаналізуйте справедливість виразу «Людина – частка природи, а не її господар»?
Лекція 2
Аутекологія. Екологічні фактори і їх класифікація План
Теоретична основа аутекології.
Поняття про оточуюче середовище і екологічні фактори, класифікація факторів.
Абіотичний фактор – світло.
Абіотичний фактор – температура.
Абіотичний фактор – вологість.
Абіотичний фактор повітря.
Абіотичний фактор – грунт.
Антропогенний фактор.
1. Теоретична основа аутекології.
Основним змістом сучасної екології стає дослідження взаємовідносин організмів з середовищем на популяційно-біогеоценотичному рівні і вивчення біологічних макросистем більш вищого рангу: екосистем, біосфери, їхньої продуктивності та енергетики.
Правильне розуміння екологічної обстановки передбачає одночасний облік усіх факторів, які діють у даному місці, і вже сама складність такого завдання робить його нелегким. На практиці більшість екологів, починаючи нове дослідження, застосовують один з декількох основних підходів. Одним з таких є аутекологія, або популяційний підхід.
Аутекологія – розділ екології, що вивчає взаємовідносини окремих видів організмів з довкіллям; вплив чинників довкілля на окремі організми, популяції і види.
Завданням аутекології є виявлення фізіологічних, морфологічних і інших пристосувань (адаптацій) видів до різних екологічних умов: режиму зволоження, високим і низьким температурам, засоленню ґрунту (для рослин). Останніми роками у аутекології з’явилось нове завдання – вивчення механізмів реагування організмів на різні варіанти хімічного і фізичного забруднення середовища.
Теоретична основа аутекології – її закони:
Перший закон А. – закон оптимуму (Закон толерантності Шелфорда): по будь-якому екологічному чиннику будь-який організм має певні межі поширення (межі толерантності).
Як правило, це область найсприятливіших умов життя організму, при яких формується найбільша біомаса і висока щільність популяції.
Рис.1. Ілюстрація закону оптимуму.
На життєдіяльність організмів негативно впливає як нестаток, так і надлишок рівнів дії оточуючих факторів (закон оптимуму) (рис.1).
Одні й ті ж екологічні фактори різноманітно впливають на організми різних видів, які мешкають разом. Для одних вони можуть бути сприятливими, для інших – ні.
Важливим елементом є реакція організмів на інтенсивність дії екологічного фактора, негативна дія якого може виникати у разі надлишку або нестачі дози. Тому існує поняття “сприятлива доза” або зона оптимуму фактора та зона песимуму (доза фактора, коли організм знаходиться у пригніченому стані).
Величина зон оптимуму та песимумів є критерієм для визначення стійкості та пристосування організму до даного екологічного фактору. Ці якості дістали назву екологічної валентності.
Екологічна валентність – здібність живого організму пристосовуватися до змін умов середовища існування.
Екологічна валентність різних видів може бути дуже різноманітною (північний олень витримує коливання температури повітря від – 55° С до + 25, – 30° С, а тропічні корали гинуть вже при зміні температури води на 5-6° С).
За екологічною валентністю організми розподіляються на стенобіонти (від грецької stenos – вузький і bion – той, що живе) із малою пристосовністю до змін середовища перебування (орхідеї, форель, глибинні риби) та еврибіонти (від грецької eurys – широкий) із великою пристосовністю до змін (колорадський жук, миші, пацюки, вовки, пирій).
Найбільш поширені організми із широким діапазоном толерантності по відношенню до всіх екологічних факторів. Найвища толерантність характерна для бактерій та синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні температур, радіації, рН.
Згідно із законом толерантності (В. Шелфорд, 1913 р.) “існування виду залежить як від нестачі, так і від надлишку якогось із факторів, які мають рівень, близький до межі стійкості даного організму”.
Особливо важливе значення мають визначальні або ті, що, лімітують фактори, під якими розуміють фактори, рівень яких наближається до межі стійкості організму або його перебільшує.
Другий закон А. – закон індивідуальності екології видів: кожний вид по кожному екологічному чиннику розподілений по-своєму, криві розподілів видів перекриваються, але їх оптимуми розрізняються.
Правило екологічної індивідуальності сформулював у 1924 році російський вчений Л.Г. Раменський. Суть його полягає в тому, що екологічні спектри окремих видів не збігаються навіть у особин одного виду.
Це пояснюється тим, що особини одного виду мають різну спадковість і різні фізіологічні особливості. Правило справедливе як для рослин, так і для тварин. Наприклад, різні стадії розвитку метелика Огневика мають різне значення граничної температури їх розвитку. Для гусениці це +7°С, для імаго – +22°С, для яйця +27°С
З цієї причини при зміні умов середовища в просторі (наприклад, від сухої вершини горба до вологої балки) або в часі (при пересиханні озера, при посиленні випасу, при заростанні скель) склад екосистем змінюється поступово.
Третій закон А. – закон лімітуючого чинника, фактора (закон Ю. Лібіха): найважливішим для розподілу виду є той чинник, значення якого знаходиться в мінімумі або максимумі.
У 1840 році німецький вчений хімік Юстус фон Лібіх обґрунтував правило про обмежуючі або лімітуючі фактори. Це правило так і називається правилом або законом Лібіха.
Воно стверджує, що якщо хоч один з екологічних факторів, які впливають на організм, наближається до мінімальної величини, то, незважаючи на оптимальне значення інших факторів, особинам загрожує загибель. Цей фактор називають обмежуючим або лімітуючим.
Наприклад, у ґрунті всі елементи мінерального живлення є у достатній кількості для рослини, крім одного з них – бору. Ріст рослин на цьому ґрунті буде пригніченим. І ніякий інший елемент не може замінити цей елемент.
Правило має винятки. Є фактори, які можуть один одного компенсувати. Наприклад, у ґрунті мало нітратів – можна замінити їх аміаком. Рослина споживає обидві форми азоту (і нітратну, й аміачну). Обмежуючий фактор може бути і біотичним за своєю природою – відсутність запилювачів.