Тема: «Среда и её факторы»

 

Цели:

1. «Сформировать понятие среда жизни и определить её многообразие, дать понятие экологических факторов, их классификацию. Определить общие закономерности влияния факторов среды на организмы. Раскрыть закон оптимума и закон минимума»

2. «Развитие памяти, логического мышления»

3. «Воспитание бережного отношения к природе, к окружающему миру»

 

 

Вопросы

I. Возможности размножения организмов

II. Законы зависимости организмов от факторов среды

 

 

I. Возможности размножения организмов

 

    Окружающий нас мир состоит из организмов. Любой организм смертен и рано или поздно погибает, а жизнь продолжается и процветает, существуя на Земле, по представлениям ученых, уже около 4 млрд. лет. Живые организмы постоянно воспроизводят себя в веренице поколений, что не свойственно телам неживой природы. Именно способность к размножению позволяет видам существовать в природе очень долго, многие миллионы лет, несмотря на то, что каждая особь живет ограниченное время.

Способность к самовоспроизведению – главное свойство жизни.

   Даже самый медленно размножающийся вид способен в короткое время произвести столько особей, что для них не хватит места на земном шаре. Всего за пять поколений, т.е. за один-полтора летних месяца, одна –единственная тля может оставить более 300 млн. потомков. Взрослая самка трески способна стать родоначальницей такого стада рыб, которое через 10 лет насчитывало бы 800 млн. особей с общей массой более 3 млн. т. Через 100 лет её потомкам не хватило бы океана.

    Если дать видам размножаться свободно, без ограничений, численность любого из них росла бы в геометрической прогрессии, несмотря на то, что одни производят за жизнь всего несколько яиц или детенышей, а другие – тысячи  и даже миллионы зародышей, которые могут вырасти во взрослые организмы.

   Рост в геометрической прогрессии выражается на графике особой кривой. изображен рост численности инфузорий, размножающийся делением. В каждом поколении из одной клетки возникает две. Кривая увеличения численности с каждым поколением  становится все круче и вскоре резко уходит вверх. Чем больше потомков оставляют после себя представители разных видов, тем круче подъем подобной кривой.

    Фактически во всех живых организмах заложена способность размножаться беспредельно.

       Эта способность делает жизнь очень мощной на Земле. Огромная живая масса организмов поддерживает круговорот веществ на планете, создает горные породы, почвы, регулирует состав вод и атмосферы.

      Однако постоянного и беспредельного роста численности отдельных видов в природе мы не наблюдаем. Ни один вид не в состоянии реализовать до конца ту безграничную способность к размножению, которой он обладает.

    Главный ограничитель на пути к беспредельному размножению организмов – нехватка самых необходимых ресурсов: для растений – минеральных солей, углекислого газа, воды, света; для животных – пищи, воды; для микроорганизмов – разных потребляемых ими соединений.  Запасы этих ресурсов не бесконечны, в разных частях планеты они имеют свои пределы, и этим сдерживается размножение видов.

   Второй ограничитель – влияние различных неблагоприятных условий, замедляющих рост и размножение организмов, даже если есть необходимые ресурсы. Всем известно, что рост и вызревание растений сильно зависит от погоды, от хода температур. Размножение многих водных обитателей тормозится низким содержанием кислорода в воде или присутствием в ней ряда растворенных веществ.

   Наконец, в природе происходит огромный отсев, гибель уже произведенных зародышей или молодых особей.

собственного размножения и гибнет от врагов, болезней, низких или высоких температур, отсутствия пищи. Например, тысячи желудей, кот. ежегодно производит один дуб, оказываются съеденными белками, мышами, кабанами, сойками, насекомыми, или поражаются плесневыми грибами и бактериями, или гибнут на стадии проростков по разным причинам. В результате лишь из считанных желудей вырастают взрослые деревья.

      Давно подмечена одна важная закономерность: высокой плодовитостью отличаются те виды, у которых очень велика гибель особей в природе (черепахи). Таким образом, высокая плодовитость далеко не всегда приводит к высокой численности вида. Избыточное производство зародышей как бы покрывает неизбежный отсев в каждом поколении. У видов с хорошо развитой заботой о потомстве плодовитость невысока. В этих случаях небольшого числа яиц или детенышей достаточно, чтобы выжило следующее поколение. Например, некоторые птицы – орланы-белохвосты, горлицы, черные стрижи – откладывают всего по два яйца, вскармливая птенцов до взрослого состояния.

   Выживание, рост и размножение, численность организмов являются результатом их сложных взаимоотношений со средой обитания.

     Таким образом, живые организмы способны к беспредельному размножению. Однако численность видов в природе достигает лишь определённых пределов, потому что ограниченность ресурсов, воздействие неблагоприятных факторов и взаимодействия между организмами ставят непреодолимые преграды возможностям безграничного размножения.

 

II. Законы зависимости организмов от факторов среды

 

  Любые свойства или компоненты внешней среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами - свет, тепло, концентрация солей в воде или в почве, ветер, град, враги и возбудители болезней.

Среди них различают абиотические, относящиеся к неживой природе , представляют собой совокупность климатических и почвенно-грунтовых факторов (климатические – свет, температура, влага, движение воздуха; эдафогенные (от «эдафос» почва) – механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость, плотность; орографические – рельеф, высота над уровне моря, экспозиция склона; химические – газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов), биотические, связанные с влиянием организмов друг на друга фитогенные – растительные организмы; зоогенные – животные; микробиогенные – вирусы, простейшие, бактерии)  и антропогенные (искусственные), связанные с деятельностью человека.    

 

 

      Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по разному. Тем не менее есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.

       В природе на любой организм действует множество разных факторов. Есть среди них и ограничивающие его существование. Это прежде всего лимитирующие ресурсы, т.е. те, которых на всех не хватает. Так, развитие растений ограничивается тем элементом, которого в почве меньше всего (как правило, азот, фосфор, калий). При его дефиците рост прекращается, даже если все остальные элементы имеются в избытке – это закон минимума (открыл в XIX столетии немецкий агрохимик Юстус Либих).

     Любой фактор, присутствующий в малых количествах, может оказаться самым важным. Например, в небольшом лесу численность одних видов птиц ограничена количеством пищи, других – числом мест, пригодных для гнездований, третьих – изобилием хищников. Однако закон минимума «работает» далеко не всегда. Дело в том, что разные факторы часто взаимодействуют друг с другом и бывает трудно выделить среди них какой-то один лимитирующий. Скажем, пониженная влажность, и недостаток питательных веществ снижают устойчивость растений к насекомым-вредителям и сорнякам.

    Для каждого фактора среды обычно имеются предельные (минимальные и максимальные) значения, которые способен  вынести живой организм. Наилучшие же условия существования находятся в зоне оптимума.   Она отражает то, как переносят живые организмы разную силу действия экологических факторов. Сила воздействия каждого из них постоянно меняется. Мы живем в мире с переменными условиями, и лишь в определенных местах планеты значения некоторых факторов более или менее постоянны (в глубине пещер, на дне океанов).

  Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

     При отклонении от этих пределов знак воздействия меняется на противоположный. Например, животные и растения плохо переносят сильную жару и сильные морозы; оптимальными являются средние температуры. Точно так же и засуха, и постоянные проливные дожди одинаково неблагоприятны для урожая. Закон оптимума свидетельствует о мере каждого для жизнеспособности организмов.

 

   При оптимальных значениях фактора организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем больше отклоняется значение фактора вправо или влево, т.е. в сторону уменьшения или увеличения силы действия, тем менее благоприятно это для организмов – зоны  пессимума. При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки. Это такие значения фактора, которые организмы уже не выдерживают, за их пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменению факторов. Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы для выживания. Такие условия называют экстремальными.

   Если начертить кривые оптимума какого – либо фактора, например температуры, для разных видов, то они не совпадут.

   Часто то, что является оптимальным для одного вида, для другого представляет пессимум или находится за пределами критических точек. Верблюды и тушканчики не могут жить в тундре, а северные олени и лемминги – в жарких южных пустынях.

     Экологическое разнообразие видов проявляется и в положении критических точек: у одних они сближены, у других – широко расставлены. Это значит, что ряд видов может жить только в очень стабильных условиях, при незначительном изменении экологических факторов, а другие выдерживают широкие их колебания. Например, растение недотрога вянет, если воздух не насыщен водяными порами, а ковыль хорошо переносит изменения влажности и не погибает даже в засуху.

     Таким образом, закон оптимума показывает нам, что для каждого вида есть своя мера влияния каждого фактора. И уменьшение, и усиление воздействия за пределами этой меры ведет к гибели организмов.

    Для понимания связи со средой не менее важен закон ограничивающего фактора, который гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений (например, глубина снежного покрова – ограничивающий фактор в распространении оленей).

   С законами оптимума и ограничивающего фактора постоянно сталкивается практика сельского хозяйства. Например, рост и развитие пшеницы, а следовательно, и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда и такими катастрофическими воздействиями, как град и бури. Требуется много сил и средств, чтобы поддерживать оптимальные условия для посевов, и при этом компенсировать или смягчать действие именно ограничивающих факторов.

     Таким образом, любой фактор, влияющий на живые организмы, может стать либо оптимальным, либо ограничивающим в зависимости от силы своего воздействия.

 

 

 

Экологические факторы

 

   Любые свойства или компоненты внешней среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами.

 

   Среди них различают -  абиотические, относящиеся к неживой природе и биотические, относящиеся к живой природе.

 

 

Классификация экологических факторов.

 

 

 

 

Почва.

Механический состав – соотношение в почве частиц различного размера (песчаные, супесчаные, легкосуглинистые и т.д.).

Влагоемкость – количество воды, которое почва может удерживать в себе.

Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух (зависит от мех. состава).

Плотность  (объемная масса) – масса единицы сухой почвы в ненарушенном состоянии.

 

Риккетсии – мелкие, болезнетворные бактерии, размножающиеся только в клетках хозяина.

 

Орография – описание и классификация форм рельефа.

 

 

 

 

 

Самостоятельная работа по теме «Среда и ее факторы»

Вопрос «Законы зависимости организмов от факторов среды»

 

1 Внимательно прочитайте текст

2 Запишите в тетрадь ответы на вопросы:

1) Что такое лимитирующие ресурсы

2) Кто открыл закон минимума

3) Сформулируйте закон минимума.

4) В чем выражается закон оптимума

5) В чем смысл закона ограничивающего фактора

          6) С какими законами сталкивается практика сельского хозяйства

 

Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по разному. Тем не менее, есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды.

В природе на любой организм действует множество разных факторов. Есть среди них и ограничивающие его существование. Это прежде всего лимитирующие ресурсы, т.е. те, которых на всех не хватает. Так, развитие растений ограничивается тем элементом, которого в почве меньше всего (как правило, азот, фосфор, калий). При его дефиците рост прекращается, даже если все остальные элементы имеются в избытке – это закон минимума (открыл в XIX столетии немецкий агрохимик Юстус Либих).

Любой фактор, присутствующий в малых количествах, может оказаться самым важным. Например, в небольшом лесу численность одних видов птиц ограничена количеством пищи, других – числом мест, пригодных для гнездований, третьих – изобилием хищников. Однако закон минимума «работает» далеко не всегда. Дело в том, что разные факторы часто взаимодействуют друг с другом и бывает трудно выделить среди них какой-то один лимитирующий. Скажем, пониженная влажность, и недостаток питательных веществ снижают устойчивость растений к насекомым-вредителям и сорнякам.

Для каждого фактора среды обычно имеются предельные (минимальные и максимальные) значения, которые способен  вынести живой организм. Наилучшие же условия существования находятся в зоне оптимума.   Она отражает то, как переносят живые организмы разную силу действия экологических факторов. Сила воздействия каждого из них постоянно меняется. Мы живем в мире с переменными условиями, и лишь в определенных местах планеты значения некоторых факторов более или менее постоянны (в глубине пещер, на дне океанов).

Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

При отклонении от этих пределов знак воздействия меняется на противоположный. Например, животные и растения плохо переносят сильную жару и сильные морозы; оптимальными являются средние температуры. Точно так же и засуха, и постоянные проливные дожди одинаково неблагоприятны для урожая. Закон оптимума свидетельствует о мере каждого для жизнеспособности организмов.

На схеме он выражается симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении воздействия фактора.

Рисунок1. Схема действия факторов среды на живые организмы

При оптимальных значениях фактора организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем больше отклоняется значение фактора вправо или влево, т.е. в сторону уменьшения или увеличения силы действия, тем менее благоприятно это для организмов – зоны  пессимума. При пересечении кривой с горизонтальной осью находятся две критические точки. Это такие значения фактора, которые организмы уже не выдерживают, за их пределами наступает смерть. Расстояние между критическими точками показывает степень выносливости организмов к изменению факторов. Условия, близкие к критическим точкам, особенно тяжелы для выживания. Такие условия называют экстремальными.

Закон оптимума показывает нам, что для каждого вида есть своя мера влияния каждого фактора. И уменьшение, и усиление воздействия за пределами этой меры ведет к гибели организмов.

Для понимания связи со средой не менее важен закон ограничивающего фактора, который гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений (например, глубина снежного покрова – ограничивающий фактор в распространении оленей).

 С законами оптимума и ограничивающего фактора постоянно сталкивается практика сельского хозяйства. Например, рост и развитие пшеницы, а следовательно, и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда и такими катастрофическими воздействиями, как град и бури. Требуется много сил и средств, чтобы поддерживать оптимальные условия для посевов, и при этом компенсировать или смягчать действие именно ограничивающих факторов.