Principali gruppi di fattori ambientali di origine antropica. L'influenza dei fattori ambientali sull'attività vitale degli organismi

Un fattore ambientale è una condizione dell’ambiente che influenza il corpo. L'ambiente comprende tutti i corpi e i fenomeni con cui l'organismo è in relazione diretta o indiretta.

Lo stesso fattore ambientale ha un significato diverso nella vita degli organismi conviventi. Ad esempio, il regime salino del suolo svolge un ruolo primario nella nutrizione minerale delle piante, ma è indifferente per la maggior parte degli animali terrestri. L'intensità dell'illuminazione e la composizione spettrale della luce sono estremamente importanti nella vita delle piante fototrofiche e nella vita degli organismi eterotrofi (funghi e animali acquatici) la luce non ha un effetto evidente sulla loro attività vitale.

I fattori ambientali influenzano gli organismi in modi diversi. Possono agire come irritanti che causano cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche; come limitatori che rendono impossibile l'esistenza di determinati organismi in determinate condizioni; come modificatori che determinano cambiamenti morfologici e anatomici negli organismi.

Classificazione dei fattori ambientali

È consuetudine distinguere tra fattori ambientali biotici, antropogenici e abiotici.

I fattori biotici sono l'intero insieme di fattori ambientali associati alle attività degli organismi viventi. Questi includono fattori fitogeni (piante), zoogeni (animali), microbiogenici (microrganismi).

I fattori antropogenici sono tutti i numerosi fattori associati alle attività umane. Questi includono quelli fisici (l'uso dell'energia nucleare, i viaggi su treni e aerei, l'influenza del rumore e delle vibrazioni, ecc.), chimici (l'uso di fertilizzanti minerali e pesticidi, l'inquinamento del guscio terrestre con rifiuti industriali e di trasporto; il fumo, consumo di alcol e droghe, uso eccessivo di medicinali), fondi [fonte non specificata 135 giorni]), biologici (alimenti; organismi per i quali una persona può essere habitat o fonte di nutrimento), sociali (legati alle relazioni tra le persone e alla vita in società).

I fattori abiotici sono tutti i numerosi fattori associati ai processi nella natura inanimata. Questi includono climatici (temperatura, umidità, pressione), edafogenici (composizione meccanica, permeabilità all'aria, densità del suolo), orografici (rilievo, altitudine sul livello del mare), chimici (composizione gassosa dell'aria, composizione salina dell'acqua, concentrazione, acidità), fisico (rumore, campi magnetici, conduttività termica, radioattività, radiazione cosmica)

Classificazione dei fattori ambientali riscontrata frequentemente (fattori ambientali)

PER TEMPO: evolutivo, storico, attuale

PER PERIODICITÀ: periodica, non periodica

ORDINE DI ASPETTO: primario, secondario

PER ORIGINE: cosmico, abiotico (anche abiogenico), biogenico, biologico, biotico, naturale-antropogenico, antropico (incluso l'inquinamento ambientale provocato dall'uomo), antropico (compresi i disturbi)

PER AMBIENTE: atmosferico, acquatico (ovvero umidità), geomorfologico, edafico, fisiologico, genetico, popolazione, biocenotico, ecosistema, biosfera

PER CARATTERE: materiale-energia, fisico (geofisico, termico), biogenico (anche biotico), informativo, chimico (salinità, acidità), complesso (ecologico, evolutivo, formativo di sistemi, geografico, climatico)

PER OGGETTO: individuo, gruppo (sociale, etologico, socioeconomico, sociopsicologico, specie (inclusa la vita umana, sociale)

SECONDO LE CONDIZIONI AMBIENTALI: densità dipendente, densità indipendente

PER GRADO DI IMPATTO: letale, estremo, limitante, disturbante, mutageno, teratogeno; cancerogeno

SECONDO LO SPETTRO D'IMPATTO: azione selettiva, generale

3. Schemi di azione dei fattori ambientali sul corpo

La risposta degli organismi all'influenza di fattori abiotici. L'impatto dei fattori ambientali su un organismo vivente è molto vario. Alcuni fattori hanno un’influenza più forte, altri un effetto più debole; alcuni influenzano tutti gli aspetti della vita, altri influenzano un processo di vita specifico. Tuttavia, nella natura del loro impatto sul corpo e nelle risposte degli esseri viventi, si possono identificare una serie di modelli generali che si inseriscono in un certo schema generale dell'azione di un fattore ambientale sull'attività vitale dell'organismo (Fig 14.1).

Nella fig. 14.1, l'asse delle ascisse mostra l'intensità (o “dose”) del fattore (ad esempio, temperatura, illuminazione, concentrazione di sale nella soluzione del suolo, pH o umidità del suolo, ecc.), e l'asse delle ordinate mostra la risposta del corpo a l’impatto del fattore ambientale nella sua espressione quantitativa (ad esempio, l’intensità della fotosintesi, la respirazione, il tasso di crescita, la produttività, il numero di individui per unità di superficie, ecc.), cioè il grado di beneficità del fattore.

Il raggio d'azione di un fattore ambientale è limitato dai corrispondenti valori soglia estremi (punti minimo e massimo) ai quali l'esistenza di un organismo è ancora possibile. Questi punti sono chiamati limiti inferiore e superiore della resistenza (tolleranza) degli esseri viventi rispetto a uno specifico fattore ambientale.

Il punto 2 sull’asse x, corrispondente ai migliori indicatori dell’attività vitale del corpo, indica il valore più favorevole del fattore d’influenza per il corpo: questo è il punto ottimale. Per la maggior parte degli organismi è spesso difficile determinare il valore ottimale di un fattore con sufficiente precisione, quindi è consuetudine parlare di zona ottimale. Le sezioni estreme della curva, che esprimono lo stato di oppressione degli organismi con una forte carenza o eccesso di un fattore, sono chiamate aree di pessimo o di stress. In prossimità dei punti critici si hanno valori subletali del fattore, fuori dalla zona di sopravvivenza sono letali.

Questo modello di reazione degli organismi all'influenza dei fattori ambientali ci consente di considerarlo come un principio biologico fondamentale: per ogni specie di piante e animali esiste un ottimo, una zona di normale attività vitale, zone pessimali e limiti di resistenza in relazione ad ogni fattore ambientale.

Diversi tipi di organismi viventi differiscono notevolmente l'uno dall'altro sia nella posizione ottimale che nei limiti di resistenza. Ad esempio, le volpi artiche della tundra possono tollerare fluttuazioni della temperatura dell'aria nell'ordine di circa 80°C (da +30 a -55°C), alcuni crostacei di acqua calda possono sopportare variazioni della temperatura dell'acqua nell'ordine di non più superiore a 6°C (da 23 a 29°C), il filamentoso cianobatterio oscillatorio, che vive sull'isola di Giava in acque con temperatura di 64°C, muore a 68°C in 5-10 minuti. Allo stesso modo, alcune graminacee preferiscono terreni con un intervallo di acidità piuttosto ristretto - a pH = 3,5-4,5 (ad esempio, l'erica comune, l'erica comune e l'acetosella servono come indicatori di suoli acidi), altre crescono bene su un ampio intervallo di pH - da fortemente acido a alcalino (ad esempio, pino silvestre). A questo proposito, gli organismi la cui esistenza richiede condizioni ambientali rigorosamente definite e relativamente costanti sono chiamati stenobionti (dal greco stenos - stretto, bion - vivente), e quelli che vivono in un'ampia gamma di variabilità delle condizioni ambientali sono chiamati euribionti (dal greco eurys - largo ). In questo caso, gli organismi della stessa specie possono avere un'ampiezza ristretta rispetto a un fattore e un'ampiezza ampia rispetto a un altro (ad esempio, adattabilità a un intervallo ristretto di temperature e a un'ampia gamma di salinità dell'acqua). Inoltre, la stessa dose di un fattore può essere ottimale per una specie, pessima per un’altra e oltre i limiti di sopportazione per una terza.

La capacità degli organismi di adattarsi a un certo intervallo di variabilità dei fattori ambientali è chiamata plasticità ecologica. Questa caratteristica è una delle proprietà più importanti di tutti gli esseri viventi: regolando la loro attività vitale in base ai cambiamenti delle condizioni ambientali, gli organismi acquisiscono la capacità di sopravvivere e lasciare la prole. Ciò significa che gli organismi euribionti sono ecologicamente i più plastici, il che ne garantisce un'ampia distribuzione, mentre gli organismi stenobionti, al contrario, sono caratterizzati da una debole plasticità ecologica e, di conseguenza, hanno solitamente aree di distribuzione limitate.

Interazione dei fattori ambientali. Fattore limitante. I fattori ambientali influenzano un organismo vivente congiuntamente e simultaneamente. Inoltre, l'effetto di un fattore dipende dalla forza con cui e in quale combinazione agiscono contemporaneamente altri fattori. Questo modello è chiamato interazione di fattori. Ad esempio, il caldo o il gelo sono più facili da sopportare in condizioni di aria secca piuttosto che umida. Il tasso di evaporazione dell'acqua dalle foglie delle piante (traspirazione) è molto più elevato se la temperatura dell'aria è elevata e il tempo è ventoso.

In alcuni casi, la carenza di un fattore è parzialmente compensata dal rafforzamento di un altro. Il fenomeno della parziale intercambiabilità degli effetti dei fattori ambientali è chiamato effetto di compensazione. Ad esempio, l'avvizzimento delle piante può essere arrestato sia aumentando la quantità di umidità nel terreno, sia diminuendo la temperatura dell'aria, che riduce la traspirazione; nei deserti la mancanza di precipitazioni è in una certa misura compensata dall'aumento dell'umidità relativa notturna; Nell'Artico, le lunghe ore di luce in estate compensano la mancanza di caldo.

Allo stesso tempo, nessuno dei fattori ambientali necessari al corpo può essere completamente sostituito da un altro. L'assenza di luce rende impossibile la vita vegetale, nonostante le combinazioni più favorevoli di altre condizioni. Pertanto, se il valore di almeno uno dei fattori ambientali vitali si avvicina al valore critico o va oltre i suoi limiti (al di sotto del minimo o al di sopra del massimo), allora, nonostante la combinazione ottimale di altre condizioni, gli individui sono minacciati di morte. Tali fattori sono chiamati fattori limitanti.

La natura dei fattori limitanti può variare. Ad esempio, la soppressione delle piante erbacee sotto la chioma delle faggete, dove, con condizioni termiche ottimali, un maggiore contenuto di anidride carbonica e terreni ricchi, le possibilità di sviluppo delle erbe sono limitate dalla mancanza di luce. Questo risultato può essere modificato solo influenzando il fattore limitante.

I fattori ambientali limitanti determinano l’area geografica di una specie. Pertanto, il movimento della specie verso nord può essere limitato dalla mancanza di calore, e verso aree desertiche e steppe secche, dalla mancanza di umidità o da temperature troppo elevate. Le relazioni biotiche possono anche fungere da fattore limitante la distribuzione degli organismi, ad esempio l'occupazione del territorio da parte di un concorrente più forte o la mancanza di impollinatori per le piante da fiore.

L’identificazione dei fattori limitanti e l’eliminazione dei loro effetti, ovvero l’ottimizzazione dell’habitat degli organismi viventi, è un obiettivo pratico importante per aumentare la resa dei raccolti agricoli e la produttività degli animali domestici.

Il limite di tolleranza (dal latino tolerantio - pazienza) è l'intervallo di un fattore ambientale compreso tra i valori minimo e massimo, entro il quale è possibile la sopravvivenza dell'organismo.

4. La legge del fattore limitante (limitante) o legge del minimo di Liebig è una delle leggi fondamentali dell'ecologia, secondo la quale il fattore più significativo per l'organismo è quello che si discosta maggiormente dal suo valore ottimale. Pertanto, quando si prevedono le condizioni ambientali o si eseguono esami, è molto importante determinare l'anello debole nella vita degli organismi.

È da questo fattore ambientale minimamente (o massimamente) rappresentato in un dato momento che dipende la sopravvivenza dell'organismo. Altre volte, altri fattori potrebbero essere limitanti. Durante la loro vita, gli individui di ogni specie incontrano una serie di limitazioni alle loro attività vitali. Pertanto, il fattore che limita la diffusione dei cervi è lo spessore del manto nevoso; falene della verme invernale (un parassita delle colture di ortaggi e cereali) - temperatura invernale, ecc.

Questa legge è presa in considerazione nella pratica agricola. Il chimico tedesco Justus Liebig ha scoperto che la produttività delle piante coltivate dipende principalmente dalla sostanza nutritiva (elemento minerale) che è meno rappresentata nel terreno. Ad esempio, se il fosforo nel suolo è solo il 20% della norma richiesta e il calcio è il 50% della norma, la mancanza di fosforo sarà il fattore limitante; È necessario prima di tutto aggiungere fertilizzanti contenenti fosforo al terreno.

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Questi sono tutti i fattori ambientali a cui il corpo risponde con reazioni adattative.

L'ambiente è uno dei principali concetti ecologici, il che significa un complesso di condizioni ambientali che influenzano la vita degli organismi. In senso lato, l'ambiente è inteso come l'insieme dei corpi materiali, dei fenomeni e dell'energia che influenzano il corpo. È anche possibile avere una comprensione più specifica e spaziale dell'ambiente come ciò che circonda immediatamente un organismo: il suo habitat. L'habitat è tutto ciò in cui vive un organismo, è una parte della natura che circonda gli organismi viventi e ha su di essi un'influenza diretta o indiretta. Quelli. elementi dell'ambiente che non sono indifferenti a un dato organismo o specie e che in un modo o nell'altro lo influenzano sono fattori in relazione ad esso.

I componenti dell'ambiente sono diversi e mutevoli, pertanto gli organismi viventi adattano e regolano costantemente le loro attività vitali in conformità con le variazioni che si verificano nei parametri dell'ambiente esterno. Tali adattamenti degli organismi sono chiamati adattamento e consentono loro di sopravvivere e riprodursi.

Tutti i fattori ambientali sono suddivisi in

• I fattori abiotici sono fattori di natura inanimata che influenzano direttamente o indirettamente il corpo: luce, temperatura, umidità, composizione chimica dell'aria, dell'acqua e dell'ambiente del suolo, ecc. (vale a dire, proprietà dell'ambiente, la cui presenza e impatto non influenzano dipendono direttamente dall'attività degli organismi viventi).
• I fattori biotici sono tutte le forme di influenza sul corpo da parte degli esseri viventi circostanti (microrganismi, influenza degli animali sulle piante e viceversa).
• I fattori antropogenici sono varie forme di attività della società umana che portano a cambiamenti nella natura come habitat di altre specie o influenzano direttamente le loro vite.

I fattori ambientali influenzano gli organismi viventi

• come irritanti che causano cambiamenti adattativi nelle funzioni fisiologiche e biochimiche;
• come limitazioni che rendono impossibile esistere in determinate condizioni;
• come modificatori che causano cambiamenti strutturali e funzionali negli organismi e come segnali che indicano cambiamenti in altri fattori ambientali.

In questo caso è possibile stabilire la natura generale dell'impatto dei fattori ambientali su un organismo vivente.

Qualsiasi organismo ha una serie specifica di adattamenti ai fattori ambientali ed esiste in modo sicuro solo entro certi limiti della loro variabilità. Il livello più favorevole del fattore per la vita è chiamato ottimale.

A valori piccoli o con un'esposizione eccessiva al fattore, l'attività vitale degli organismi diminuisce drasticamente (notevolmente inibita). Il raggio d'azione di un fattore ambientale (l'area di tolleranza) è limitato dai punti minimo e massimo corrispondenti ai valori estremi di questo fattore ai quali è possibile l'esistenza dell'organismo.

Il livello superiore del fattore, oltre il quale l'attività vitale degli organismi diventa impossibile, è chiamato massimo, e il livello inferiore è chiamato minimo (Fig.). Naturalmente, ogni organismo è caratterizzato dai propri massimi, ottimi e minimi dei fattori ambientali. Ad esempio, una mosca domestica può sopportare sbalzi di temperatura da 7 a 50 ° C, ma il nematode umano vive solo alla temperatura del corpo umano.

I punti ottimale, minimo e massimo costituiscono tre punti cardinali che determinano la capacità del corpo di reagire a un determinato fattore. I punti estremi della curva, che esprimono lo stato di oppressione con carenza o eccesso di un fattore, sono chiamati aree pessime; corrispondono ai valori pessimali del fattore. Vicino ai punti critici ci sono valori subletali del fattore, e fuori dalla zona di tolleranza ci sono zone letali del fattore.

Le condizioni ambientali in cui qualsiasi fattore o la loro combinazione va oltre la zona di comfort e ha un effetto deprimente sono spesso chiamate estreme, borderline (estreme, difficili) in ecologia. Caratterizzano non solo le situazioni ambientali (temperatura, salinità), ma anche gli habitat in cui le condizioni sono vicine ai limiti della possibilità di esistenza per piante e animali.

Qualsiasi organismo vivente è influenzato contemporaneamente da un complesso di fattori, ma solo uno di essi è limitante. Un fattore che stabilisce il quadro per l'esistenza di un organismo, specie o comunità è chiamato limitante (limitante). Ad esempio, la distribuzione di molti animali e piante al nord è limitata dalla mancanza di calore, mentre al sud il fattore limitante per la stessa specie può essere la mancanza di umidità o di cibo necessario. Tuttavia, i limiti della resistenza del corpo rispetto al fattore limitante dipendono dal livello di altri fattori.

La vita di alcuni organismi richiede condizioni limitate da limiti ristretti, ovvero l'intervallo ottimale non è costante per la specie. L'effetto ottimale del fattore è diverso nelle diverse specie. L'arco della curva, cioè la distanza tra i punti di soglia, mostra l'area di influenza del fattore ambientale sul corpo (Fig. 104). In condizioni prossime alla soglia d'azione del fattore, gli organismi si sentono depressi; possono esistere, ma non raggiungono il pieno sviluppo. Le piante solitamente non danno frutti. Negli animali, al contrario, la pubertà accelera.

L'ampiezza del raggio d'azione del fattore e in particolare la zona ottimale consente di giudicare la resistenza degli organismi in relazione a un dato elemento dell'ambiente e indica la loro ampiezza ecologica. A questo proposito, gli organismi che possono vivere in condizioni ambientali abbastanza diverse sono chiamati zvrybionts (dal greco "euro" - largo). Ad esempio, un orso bruno vive in climi freddi e caldi, in zone secche e umide e mangia una varietà di cibi vegetali e animali.

In relazione ai fattori ambientali privati ​​si utilizza un termine che inizia con lo stesso prefisso. Ad esempio, gli animali che possono vivere in un ampio intervallo di temperature sono detti euritermi, mentre gli organismi che possono vivere solo in intervalli di temperature ristretti sono detti stenotermici. Per lo stesso principio un organismo può essere euridride o stenoidride, a seconda della sua risposta alle fluttuazioni dell'umidità; eurialina o stenoalina - a seconda della capacità di tollerare diversi valori di salinità, ecc.

Esistono anche i concetti di valenza ecologica, che rappresenta la capacità di un organismo di abitare una varietà di ambienti, e di ampiezza ecologica, che riflette l'ampiezza dell'intervallo di un fattore o l'ampiezza della zona ottimale.

I modelli quantitativi della reazione degli organismi all'azione di un fattore ambientale differiscono in base alle loro condizioni di vita. La stenobionticità o euribionticità non caratterizza la specificità di una specie in relazione a qualsiasi fattore ambientale. Ad esempio, alcuni animali sono confinati in un intervallo ristretto di temperature (cioè stenotermico) e allo stesso tempo possono esistere in un ampio intervallo di salinità ambientale (eurialina).

I fattori ambientali influenzano un organismo vivente simultaneamente e congiuntamente e l'azione di uno di essi dipende in una certa misura dall'espressione quantitativa di altri fattori: luce, umidità, temperatura, organismi circostanti, ecc. Questo modello è chiamato interazione dei fattori. Talvolta la carenza di un fattore è parzialmente compensata dall'accresciuta attività di un altro; appare una parziale sostituibilità degli effetti dei fattori ambientali. Allo stesso tempo, nessuno dei fattori necessari al corpo può essere completamente sostituito da un altro. Le piante fototrofiche non possono crescere senza luce nelle condizioni di temperatura o nutrizione ottimali. Pertanto, se il valore di almeno uno dei fattori necessari va oltre il range di tolleranza (sotto il minimo o sopra il massimo), allora l'esistenza dell'organismo diventa impossibile.

I fattori ambientali che hanno un valore pessimo in condizioni specifiche, cioè quelle più lontane dall'ottimale, complicano soprattutto la possibilità che le specie esistano in queste condizioni, nonostante la combinazione ottimale di altre condizioni. Questa dipendenza è chiamata legge dei fattori limitanti. Tali fattori che si discostano dall'ottimale acquisiscono un'importanza fondamentale nella vita di una specie o di singoli individui, determinandone la portata geografica.

L'identificazione dei fattori limitanti è molto importante nella pratica agricola per stabilire la valenza ecologica, soprattutto nei periodi più vulnerabili (critici) dell'ontogenesi di animali e piante.

Un fattore ambientale è qualsiasi condizione ambientale che può avere un impatto diretto o indiretto su un organismo vivente almeno in una delle fasi del suo sviluppo individuale. L’organismo reagisce ai fattori ambientali con specifiche reazioni adattative.

I fattori ambientali si dividono in due categorie:

Abiotici – fattori di natura inanimata (gr. “bios” - vita);

Biotico – fattori della natura vivente.

I fattori abiotici sono suddivisi nei seguenti gruppi:

Climatico: luce, temperatura, umidità, movimento dell'aria, pressione;

Edafogenico (“edaphos” - suolo): condizione meccanica del suolo, capacità di umidità, permeabilità all'aria, densità;

Orografico (gr. “oros” - monte): rilievo, altezza sul livello del mare, esposizione dei versanti;

Chimico: composizione del gas dell'aria, stato salino dell'acqua, concentrazione, acidità e composizione delle soluzioni del suolo.

I fattori biotici sono intesi come la totalità delle influenze dell'attività vitale di alcuni organismi su altri. Le interazioni tra piante e animali sono estremamente diverse. Le interazioni dirette sono l'influenza diretta di un organismo su un altro. Le interazioni indirette sono cambiamenti nei fattori abiotici che influenzano altri organismi.

Da un punto di vista ecologico generale, tutti gli organismi sono necessari l'uno per l'altro. In condizioni naturali, nessuna specie cerca di distruggere completamente un'altra specie. Una persona deve tenere conto di tutto ciò quando pianifica l'interazione tra la natura e l'uomo.

I fattori biotici sono divisi in gruppi:

Fitogenico, causato dall'influenza degli organismi vegetali;

Zoogenico, causato dall'esposizione ad organismi animali;

Microbiogenico – esposizione a virus, batteri, protozoi;

Antropogenico – impatto umano.

Esistono altre classificazioni di fattori ambientali, ad esempio possiamo distinguere fattori che dipendono e non dipendono dal numero di individui nella popolazione. Gli organismi possono essere suddivisi in aree di habitat. Di particolare importanza è la divisione dei fattori ambientali in permanenti e periodici. Adattamento, ovvero l'adattamento è possibile solo a fattori ambientali periodici.

Principali fattori abiotici:

1. Energia radiante dal sole. Il 99% dell’energia solare che raggiunge la Terra proviene dai raggi ultravioletti, visibili e infrarossi. Inoltre, i raggi ultravioletti costituiscono il 7%, i raggi visibili il 48%, gli infrarossi il 45% dell’energia. L'equilibrio termico del pianeta è supportato dalla radiazione infrarossa. Le piante utilizzano i raggi rosso-arancio e ultravioletti per la fotosintesi.

Gli organismi viventi hanno cicli giornalieri di attività associati al cambiamento del giorno e della notte. La quantità di energia solare dipende dalla durata del giorno, dall'angolo di incidenza e dalla trasparenza dell'aria. La neve appena caduta riflette fino al 95% della radiazione solare, la neve contaminata - fino al 45-50%, il terreno nero - fino al 5% dei raggi solari, le foreste di conifere - 10-15%, il terreno leggero - 35-45%.

2. Fattori abiotici dell'atmosfera. Umidità dell'aria ambiente. Gli strati inferiori dell'atmosfera sono i più ricchi di umidità. Lo strato d'aria fino ad un'altezza di 1,5 km contiene circa il 50% di tutta l'umidità atmosferica. Il deficit di umidità è la differenza tra la saturazione massima e quella data. La carenza di umidità è un fattore ambientale importante, poiché caratterizza due parametri contemporaneamente: la temperatura dell'aria T e la sua umidità W. Maggiore è il deficit di umidità, più caldo è. L'analisi della dinamica della carenza di umidità ci consente di prevedere vari fenomeni nel mondo degli organismi animali.

Le precipitazioni sono il risultato della condensazione del vapore acqueo atmosferico. I modelli delle precipitazioni sono il fattore più importante che regola la migrazione degli inquinanti nell'atmosfera.

La composizione dell'atmosfera è relativamente costante. Solo negli ultimi decenni è aumentata la concentrazione di ossidi di azoto, zolfo e carbonio. La composizione dell'atmosfera cambia con l'aumentare dell'altitudine sul livello del mare. Vi è un aumento del contenuto di gas leggeri come idrogeno ed elio.

Il movimento delle masse d'aria avviene a causa del riscaldamento ineguale della superficie terrestre. Il vento trasporta le impurità dell'aria atmosferica. Un anticiclone è un'area ad alta pressione dell'aria che tende a spostarsi in un'area a pressione inferiore.

3. Fattori abiotici della copertura del suolo. Questi includono la composizione meccanica del terreno, la permeabilità all'acqua, la capacità di trattenere l'umidità, la possibilità di penetrazione delle radici, ecc.

Tutti gli orizzonti del suolo sono una miscela di composti organici e minerali. Oltre il 50% della composizione minerale del suolo è costituita da ossidi di silicio SiO 2. La restante parte del terreno è costituita dai seguenti ossidi: 1-25% Al 2 O 3 ; 1-10 % FeO; 0,1-5,0 % MgO, K 2 O, P 2 O 5 , CaO. Le sostanze organiche entrano nel terreno con residui vegetali. Nel terreno questi residui vengono distrutti (mineralizzati) o trasformati in un composto organico più complesso: humus o humus

Nel terreno si verificano vari processi associati all'attività dei batteri. Ce ne sono molti e le loro funzioni sono varie. Alcuni batteri partecipano a cicli di trasformazione di un elemento ( R), altri batteri processano composti di diversi elementi ( CON, Sa eccetera).

Le piante utilizzano i minerali del suolo per costruire steli o tronchi, rami e foglie. Le perdite di minerali del suolo sono generalmente compensate da fertilizzanti minerali. Le piante possono utilizzare questi fertilizzanti solo dopo che i microbi li hanno convertiti in una forma biologicamente accessibile. Il maggior numero di microrganismi si trova negli strati del terreno fino a una profondità di 40 cm.

Nell'industria, il suolo viene utilizzato per il trattamento delle acque reflue nei campi di irrigazione e di filtrazione. Le sostanze organiche nocive vengono ossidate con la partecipazione attiva della flora e della fauna del suolo.

4. Fattori abiotici dell'ambiente acquatico. Si tratta di densità, viscosità, mobilità, concentrazione di ossigeno disciolto, stratificazione della temperatura, ovvero variazione di temperatura con la profondità. La temperatura dell'acqua varia in un intervallo relativamente ristretto da 2 a 37 °C. La dinamica delle fluttuazioni della temperatura dell'acqua è molto inferiore a quella dell'aria.

Un fattore importante è la salinità dell'acqua. Nell'acqua dolce i sali si presentano sotto forma di carbonati, nell'acqua di mare - cloruri e in parte solfati. Il contenuto di sale nell'oceano aperto è di 35 g per 1 litro d'acqua, nel Mar Nero - 19 g/l, nel Mar Caspio - 14 g/l. L'inquinamento dell'acqua causato dagli effluenti industriali modifica il pH dell'acqua, il che porta alla morte degli organismi acquatici (organismi acquatici) o alla sostituzione di alcune specie con altre.

Sotto fattori ambientali comprendere quegli impatti, le proprietà dei componenti dell'ecosistema e le caratteristiche del suo ambiente esterno che hanno un impatto diretto sulla natura e l'intensità dei processi che si verificano nell'ecosistema.

Il numero dei vari fattori ambientali sembra potenzialmente illimitato, quindi classificarli è una questione difficile. Per la classificazione vengono utilizzati vari criteri che tengono conto sia della diversità di questi fattori che delle loro proprietà.

In relazione all'ecosistema, i fattori ambientali sono suddivisi in esterno (esogeno o entopico) ed interno (endogeno). Nonostante la certa convenzione di tale divisione, si ritiene che i fattori esterni che agiscono sull'ecosistema non siano essi stessi soggetti o quasi non soggetti alla sua influenza. Questi includono la radiazione solare, le precipitazioni, la pressione atmosferica, la velocità del vento e della corrente, ecc. I fattori interni sono correlati alle proprietà dell'ecosistema stesso e lo formano, cioè fanno parte della sua composizione. Questo è il numero e la biomassa delle popolazioni, la quantità di varie sostanze chimiche, le caratteristiche dell'acqua o della massa del suolo, ecc.

Tale divisione dipende in pratica dalla formulazione del problema di ricerca. Quindi, ad esempio, se si analizza la dipendenza dello sviluppo di qualsiasi biogeocenosi dalla temperatura del suolo, questo fattore (temperatura) sarà considerato esterno. Se si analizza la dinamica degli inquinanti in una biogeocenosi, la temperatura del suolo sarà un fattore interno rispetto alla biogeocenosi, ma esterno rispetto ai processi che determinano il comportamento dell'inquinante in essa.

I fattori ambientali possono essere di origine naturale o antropica. I fattori naturali si dividono in due categorie: fattori di natura inanimata - abiotico e fattori della natura vivente - biotico. Molto spesso si distinguono tre gruppi uguali. Questa classificazione dei fattori ambientali è presentata nella Figura 2.5.

Figura 2.5. Classificazione dei fattori ambientali.

A abiotico I fattori includono un insieme di fattori nell'ambiente inorganico che influenzano la vita e la distribuzione degli organismi. Evidenziare fisico(la cui fonte è una condizione o fenomeno fisico), chimico(provengono dalla composizione chimica dell'ambiente (salinità dell'acqua, contenuto di ossigeno)), edafico(suolo - un insieme di proprietà meccaniche e di altro tipo del suolo che influenzano gli organismi del biota del suolo e il sistema radicale delle piante (l'effetto dell'umidità, della struttura del suolo, del contenuto di humus)), idrologico.

Sotto biotico fattori comprendere la totalità dell'influenza dell'attività vitale di alcuni organismi su altri (interazioni intraspecifiche e interspecifiche). Le interazioni intraspecifiche si sviluppano come risultato della competizione in condizioni di numero crescente e densità di popolazione per i siti di nidificazione e le risorse alimentari. Quelli interspecifici sono molto più diversificati. Sono la base per l'esistenza delle comunità biotiche. I fattori biotici hanno la capacità di influenzare l'ambiente abiotico, creando un microclima o microambiente in cui vivono gli organismi viventi.

Assegnare separatamente antropogenico fattori derivanti dall’attività umana. Questi, ad esempio, includono l'inquinamento ambientale, l'erosione del suolo, la distruzione delle foreste, ecc. Alcuni tipi di impatto umano sull'ambiente saranno discussi più dettagliatamente nella sezione 2.3.

Esistono altre classificazioni dei fattori ambientali. Ad esempio, possono avere un effetto sul corpo diretto E indiretto sviluppo. Gli impatti indiretti si manifestano attraverso altri fattori ambientali.

Fattori i cui cambiamenti si ripetono nel tempo - periodico (fattori climatici, flussi e riflussi); e quelli che si presentano inaspettatamente - non periodico .

I fattori ambientali influenzano il corpo in natura in modo complesso. Il complesso di fattori sotto l'influenza dei quali si svolgono tutti i processi vitali fondamentali degli organismi, compreso il normale sviluppo e la riproduzione, è chiamato “ condizioni di vita " Tutti gli organismi viventi ne sono capaci adattamento (dispositivo) alle condizioni ambientali. Si sviluppa sotto l'influenza di tre fattori principali: eredità , variabilità E naturale selezione (e artificiale). Esistono tre modalità principali di adattamento:

- attivo – rafforzamento della resistenza, sviluppo di processi regolatori che consentono all’organismo di svolgere funzioni vitali in mutate condizioni ambientali. Un esempio è mantenere una temperatura corporea costante.

- Passivo – subordinazione delle funzioni vitali dell’organismo ai cambiamenti delle condizioni ambientali. Un esempio è la transizione di molti organismi in uno stato anabolismo.

- Evitare gli effetti avversi – sviluppo da parte dell’organismo di cicli vitali e comportamenti che gli consentono di evitare effetti negativi. Un esempio sono le migrazioni stagionali degli animali.

Gli organismi utilizzano tipicamente una combinazione di tutti e tre i percorsi. L’adattamento può basarsi su tre meccanismi principali, in base ai quali si distinguono le seguenti tipologie:

- Adattamento morfologico accompagnato da cambiamenti nella struttura degli organismi (ad esempio, modifiche fogliari nelle piante del deserto). Sono gli adattamenti morfologici che portano alla formazione di alcune forme di vita nelle piante e negli animali.

- Adattamenti fisiologici – cambiamenti nella fisiologia degli organismi (ad esempio, la capacità di un cammello di fornire umidità al corpo ossidando le riserve di grasso).

- Adattamenti etologici (comportamentali). caratteristico degli animali . Ad esempio, le migrazioni stagionali di mammiferi e uccelli, il letargo.

I fattori ambientali hanno un'espressione quantitativa (vedi Figura 2.6). In relazione a ciascun fattore, si può distinguere zona ottimale (attività di vita normale), zona pessima (oppressione) e limiti di sopportazione del corpo (superiore e inferiore). L'ottimale è la quantità di fattore ambientale alla quale l'intensità dell'attività vitale degli organismi è massima. Nella zona pessima, l'attività vitale degli organismi viene soppressa. Al di là dei limiti della sopportazione, l’esistenza di un organismo è impossibile.

Figura 2.6. Dipendenza dell'azione di un fattore ambientale dalla sua quantità.

Viene chiamata la capacità degli organismi viventi di tollerare le fluttuazioni quantitative nell'azione di un fattore ambientale in un modo o nell'altro tolleranza ambientale (valenza, plasticità, stabilità). Vengono chiamati i valori del fattore ambientale compresi tra i limiti di resistenza superiore e inferiore zona (intervallo) di tolleranza. Per indicare i limiti di tolleranza alle condizioni ambientali si utilizzano i termini “ euribionico" - un organismo con un ampio limite di tolleranza - e " stenobionte» – con uno stretto (vedi Figura 2.7). Console ogni- E steno- usato per formare parole che caratterizzano l'influenza di vari fattori ambientali, ad esempio temperatura (stenotermico - euritermico), salinità (stenotermico - eurialino), cibo (stenofago - eurifago), ecc.

Figura 2.7. Valenza ecologica (plasticità) delle specie (secondo Yu. Odum, 1975)

Le zone di tolleranza dei singoli individui non coincidono; in una specie è ovviamente più ampia che in qualsiasi individuo. Viene chiamato un insieme di tali caratteristiche per tutti i fattori ambientali che influenzano il corpo spettro ecologico della specie

Viene chiamato un fattore ecologico, il cui valore quantitativo va oltre la resistenza della specie limitante (limitante). Tale fattore limiterà la diffusione e l’attività vitale della specie anche quando i valori quantitativi di tutti gli altri fattori saranno favorevoli.

Il concetto di “fattore limitante” fu introdotto per la prima volta nel 1840 da J. Liebig, che stabilì “ legge del minimo" : Le capacità vitali di un ecosistema sono limitate da quei fattori ambientali la cui quantità e qualità sono vicine al minimo richiesto dall'ecosistema; la loro riduzione porta alla morte dell'organismo o alla distruzione dell'ecosistema;

L'idea dell'influenza limitante del massimo, insieme al minimo, fu introdotta da W. Shelford nel 1913, che formulò questo principio come « legge della tolleranza" : Il fattore limitante nella prosperità di un organismo (specie) può essere un impatto ambientale minimo o massimo, il cui intervallo determina la quantità di resistenza (tolleranza) dell'organismo in relazione a questo fattore.

Ora la legge di tolleranza, formulata da V. Shelford, è stata ampliata con una serie di disposizioni aggiuntive:

1. gli organismi possono avere un ampio intervallo di tolleranza per un fattore e un intervallo ristretto per altri;

2. gli organismi con un ampio range di tolleranza sono i più diffusi;

3. l'intervallo di tolleranza per un fattore ambientale può dipendere dagli intervalli di tolleranza di altri fattori ambientali;

4. se i valori di uno dei fattori ambientali non sono ottimali per l'organismo, ciò influisce anche sull'intervallo di tolleranza per altri fattori ambientali che influenzano l'organismo;

5. i limiti di resistenza dipendono in modo significativo dallo stato del corpo; Pertanto, i limiti di tolleranza per gli organismi durante la stagione riproduttiva o allo stadio larvale sono generalmente più ristretti rispetto a quelli degli adulti;

Si possono identificare diversi modelli di azione congiunta dei fattori ambientali. I più importanti:

1. Legge della relatività dei fattori ambientali – la direzione e l’intensità dell’azione di un fattore ambientale dipendono dalle quantità in cui viene assunto e in combinazione con quali altri fattori agisce. Non esistono fattori ambientali assolutamente benefici o dannosi, tutto dipende dalla quantità: solo i valori ottimali sono favorevoli.

2. Legge di sostituibilità relativa e insostituibilità assoluta dei fattori ambientali – l’assoluta assenza di una qualsiasi delle condizioni obbligatorie della vita non può essere sostituita da altri fattori ambientali, ma la carenza o l’eccesso di alcuni fattori ambientali può essere compensata dall’azione di altri fattori ambientali.

Tutti questi modelli sono importanti nella pratica. Pertanto, un'applicazione eccessiva di fertilizzanti azotati al suolo porta all'accumulo di nitrati nei prodotti agricoli. L'uso diffuso di tensioattivi contenenti fosforo provoca un rapido sviluppo della biomassa algale e una diminuzione della qualità dell'acqua. Molti animali e piante sono molto sensibili ai cambiamenti nei parametri dei fattori ambientali. Il concetto di fattori limitanti ci consente di comprendere molte delle conseguenze negative dell'attività umana associata all'influenza inetta o analfabeta sull'ambiente naturale.

FATTORI AMBIENTALI

Fattori ambientali - queste sono determinate condizioni ed elementi dell'ambiente che hanno un effetto specifico su un organismo vivente. Il corpo reagisce ai fattori ambientali con reazioni adattative. I fattori ambientali determinano le condizioni di vita degli organismi.

Classificazione dei fattori ambientali (per origine)

• 1. I fattori abiotici sono un insieme di fattori inanimati che influenzano la vita e la distribuzione degli organismi viventi. Tra questi ci sono:
• 1.1. Fattori fisici- tali fattori la cui origine è una condizione o fenomeno fisico (ad esempio temperatura, pressione, umidità, movimento dell'aria, ecc.).
• 1.2. Fattori chimici- fattori determinati dalla composizione chimica dell'ambiente (salinità dell'acqua, contenuto di ossigeno nell'aria, ecc.).
• 1.3. Fattori edafici(suolo) - un insieme di proprietà chimiche, fisiche e meccaniche di suoli e rocce che influenzano sia gli organismi per i quali sono un habitat sia il sistema radicale delle piante (umidità, struttura del suolo, contenuto di nutrienti, ecc.).
• 2. Fattori biotici: un insieme di influenze dell'attività vitale di alcuni organismi sull'attività vitale di altri, nonché sulla componente inanimata dell'ambiente.
• 2.1. Interazioni intraspecifiche caratterizzare le relazioni tra organismi a livello di popolazione. Si basano sulla competizione intraspecifica.
• 2.2. Interazioni interspecie caratterizzano le relazioni tra specie diverse, che possono essere favorevoli, sfavorevoli e neutre. Di conseguenza, designiamo la natura dell'impatto come +, - o 0. Quindi sono possibili i seguenti tipi di combinazioni di relazioni interspecifiche:
• 00 neutralismo- entrambe le tipologie sono indipendenti e non hanno alcun effetto l'una sull'altra; Raramente presente in natura (scoiattolo e alce, farfalla e zanzara);

+0 commensalismo- una specie ne trae beneficio, mentre l'altra non ne trae alcun beneficio, né alcun danno; (i grandi mammiferi (cani, cervi) fungono da portatori di frutti e semi di piante (bardana), non ricevendo né danni né benefici);

-0 amensalismo- una specie sperimenta l'inibizione della crescita e della riproduzione da parte di un'altra; (le erbe fotofile che crescono sotto l'abete rosso soffrono di ombreggiatura, ma l'albero stesso non se ne preoccupa);

++ simbiosi- rapporti di reciproco beneficio:

• ? mutualismo- le specie non possono esistere l'una senza l'altra; i fichi e le api che li impollinano; lichene;
• ? protocooperazione- la coesistenza è vantaggiosa per entrambe le specie, ma non è un prerequisito per la sopravvivenza; impollinazione di varie piante da prato da parte delle api;
• - - concorrenza- ciascuna tipologia ha un effetto negativo sull'altra; (le piante competono tra loro per luce e umidità, cioè quando utilizzano le stesse risorse, soprattutto se queste sono insufficienti);

Predazione: una specie predatrice si nutre della sua preda;

• 2.3. Impatto sulla natura inanimata(microclima). Ad esempio, in una foresta, sotto l'influenza della copertura vegetale, si crea uno speciale microclima o microambiente, dove, rispetto a un habitat aperto, si crea il proprio regime di temperatura e umidità: in inverno è parecchi gradi più caldo, in estate è più fresco e più umido. Viene creato anche un microambiente speciale nella chioma degli alberi, nelle tane, nelle caverne, ecc.
• 3. Fattori antropogenici - fattori generati dall'attività umana e che influenzano l'ambiente naturale: impatto umano diretto sugli organismi o impatto sugli organismi attraverso cambiamenti umani nel loro habitat (inquinamento ambientale, erosione del suolo, distruzione delle foreste, desertificazione, riduzione della diversità biologica, cambiamento climatico, ecc.) . Si distinguono i seguenti gruppi di fattori antropogenici:
• 1. cambiamento nella struttura della superficie terrestre;
• 2. cambiamenti nella composizione della biosfera, nel ciclo e nell'equilibrio delle sostanze in essa contenute;
• 3. cambiamenti nel bilancio energetico e termico delle singole aree e regioni;
• 4. modifiche apportate al biota.

Esiste un'altra classificazione dei fattori ambientali. La maggior parte dei fattori cambia qualitativamente e quantitativamente nel tempo. Ad esempio, i fattori climatici (temperatura, illuminazione, ecc.) cambiano durante il giorno, la stagione e l'anno. Vengono chiamati fattori i cui cambiamenti si ripetono regolarmente nel tempo periodico . Questi includono non solo quelli climatici, ma anche alcuni idrografici: flussi e riflussi, alcune correnti oceaniche. Vengono chiamati fattori che si presentano inaspettatamente (eruzione vulcanica, attacco di predatori, ecc.). non periodico .