2. Экологические факторы, классификация и принципы действия.

Влияние на здоровье населения

Взаимодействие со средой происходит через взаимодействие с экологическими факторами. ЭФ – это те компоненты среды, которые влияют на жизнь организма и организм отвечает на это влияние адаптациями.

Общая классификация подразделяет экофакторы на: вещественные, энергетические, информационные, а также на: живые, косные и биокосные.

А. По элементарному или вещественному критерию выделяют:

А.1. Абиотические экофакторы, или костные компоненты биосистем.

А.2. Биотические экофакторы, или живые компоненты биосистем.

А.2.1. На организменном уровне – структурные элементы клеток (мембраны, хромосомы, органеллы), компоненты тканей, органов, внутренних систем организма, обладающие способностью к самовоспроизводству, то есть синтезируемые только живыми структурами (нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, жиры, витамины).

А.2.2. На популяционно-видовом уровне – популяции особей и биологический вид в целом с соответствующими характеристиками, а также биотическая составляющая условий и ресурсов.

А.2.3. На экосистемном уровне – сообщество организмов разных видов (биоценоз), биотическая составляющая условий и ресурсов.

Б. По структурному принципу или по связям, взаимодействиям, отношениям, имеющимся внутри биосистемы, выделяют:

Б.1. На организменном уровне – молекулярные, внутри-,межклеточные биохимические (метаболические) взаимодействия, нейрогуморальные связи, внутриорганизменные системные отношения.

Б.2. На уровне популяций – внутрипопуляционные взаимодействия выступают в виде гомотопических или простых двусторонних биотических связей, в том числе:

Б.2.1. Антагонистических, например, конкуренция. Б.2.2. Не антагонистических, например, протокооперация.

Б.3. На экосистемном уровне межвидовые взаимодействия проявляются в виде:

Б.3.1. Гетеротипических или относительно простых двусторонних биотических взаимодействий типа антагонистических, например, хищничество, паразитизм. Межвидовых, неантагонистических связей, например, симбиоз.

Б.3.2. Сложных многосторонних экологических отношений типа трофических, топических, фабрических, форических связей в виде пищевых цепей, сетей, экологических ниш.

В. По функциональному принципу экофакторы подразделяют на те, что меняются с определенной периодичностью (цикличностью), причем эти изменения чаще всего обусловлены причинами, лежащими вне земных биогеоценозов, поэтому выделяют:

В.1. Периодически меняющиеся экофакторы, в том числе:

В.1.1. Первичные периодические факторы, к которым относятся только абиотические (астро- и геофизические – солнечные циклы, космическое излучение, геомагнитное поле Земли и пр.).

В.1.2. Вторичные периодические факторы.

Г. Классификация экофакторов по энергетическому принципу выделяет:

Г.1. Витальные (количественные, энергетические) экофакторы, когда энергетический потенциал экофактора настолько значителен, что способен вмешаться в энергетику биосистемы, изменить ее структурно-функциональнуюорганизацию. Например, связь освещенности и фотосинтеза.

Г.2. Сигнальные (качественные, информационные) экофакторы, действие которых состоит в косвенном влиянии на биосистему. Например, реализуемая через освещенность, пищевой ресурс или умеренные колебания температуры, реакция на погодноклиматический фактор.

Особенности сигнального и витального действия подобны различиям между механизмами реализации нервной и гумораль- но-эндокриннойрегуляции в живом организме. Причем, если витальное (энергетическое, количественное) действие экофакторов соответствует функции нервной системы, то сигнальное (информационное, качественное) действие – эндокринной.

Д. Классификация экофакторов по иерархическому принципу (экофакторы, проявляющиеся в биосистемах определенного уровня организации):

Д.1. Экофакторы, обнаруживающие свое действие на организменном уровне, в частности:

Д.1.1. Органический синтез, трансформация энергии в макроэргические молекулы, обмен веществ.

Д.1.2. Способность к самовоспроизводству и эволюционному развитию.

Д.1.3. Адаптационные изменения на уровне организмов.

Д.2. Проявляющиеся на популяционном уровне:

Д.2.1. Экофакторы, корригирующие абиотические параметры по типу обратной связи, например, изменение температуры в помещении в зависимости от числа присутствующих (компенсация экофакторов).

Д.2.2. Биотические экофакторы, зависящие от численности популяции. Острота внутривидовой конкуренции определяется плотностью популяции, которая, в свою очередь, регулирует общую численность группы по принципу обратной связи через доступность различных ресурсов.

Д.2.3. Перемещения организмов в пространстве приобретают черты расселения только на уровне популяций.

Д.3. Экофакторы, проявляющиеся на экосистемном уровне.

Д.3.1. Биотический круговорот вещества и энергии.

Д.3.2. Биотические межвидовые связи, отношения типа симбиоза, паразитизма, хищничества.

Д.3.3. Экологические сложные взаимодействия, формирующие экологические ниши: трофические, топические и др.

Компенсация экофакторов. Нет фактов, которые с определенностью выводили бы зависимость интенсивности солнечного излучения или скорости ветра от плотности заселения ареала. Однако, если сообщество – это лесной массив или большой город, то внутри такой биосистемы происходит модификация абиотический факторов.

Закономерности действия экологических факторов какими бы разными по природе ни были экологические факторы, результаты их действия приводят к закономерным изменениям в жизнедеятельности организмов, что, в конечном итоге, отражается на численности популяции, вида, разнообразии сообщества.

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия и в ответных реакциях живых организмов и других биологических систем можно выявить ряд общих закономерностей.

Закон оптимума

Каждый экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы. Как недостаточное, так и избыточное действия фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Правило замещения экологических условий (В.В. Алѐхина)

Оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название правила замещения экологических условий. Например, жару легче переносить в сухом, а не во влажном воздухе.

Закон минимума (Ю. Либиха)

Факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов приближается или выходит за пределы критических величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель.

Закон действия факторов Тинемана расширяет закон минимума Либиха на всю экосистему. Согласно ему состав и структура экосистемы определяются тем фактором среды, который приближается к минимуму.

Закон толерантности Шелфорда. Однако, существование вида и экосистем, как было установлено Шелфордом, лимитируется факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Такие сильно уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни вида или отдельных его представителей в каждый конкретный отрезок времени.

Основные выводы из законов Шелфорда, Либиха, Алехина

Для всех организмов, популяций и видов существует своя зона экологической толерантности по каждому из действующих экофакторов.

Чем шире зона экологической толерантности по основным экофакторам, тем многочисленнее группа организмов, выше способность вида заселять различные местообитания.

Экологическая толерантность меняется на протяжении жизни особи.

Экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи – это является экологической основой выживания вида.

Экологическая толерантность отдельного организма значительно выше, чем толерантность популяции. Это явление гарантирует восстановление популяции.

Санитарные (санитарно-экологические) нормы и правила, природоохранные мероприятия, законы нормирования химических веществ, включая содержание ксенобиотиков в различных средах, базируются на основных положениях закона экологической толерантности.

Гигиеническое нормирование исходит из того, что воздействия различных факторов не должны вызывать даже временных значительных нарушений гомеостаза, а также напряжения защитных и адаптационно-компенсаторныхмеханизмов у индивидуума ни в ближайшем, ни в отдаленном времени.