Взаимоотношения организма и среды. Основы экологии. Экологические факторы. Абиотические факторы. Привет студент Выдержка из работы

Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.

Приспособления организмов к среде носят название адаптаций. Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы делятся на абиотические и биотические, антропогенные.

В комплексе действия факторов можно выделить некоторые закономерности, которые являются в значительной мере универсальными (общими) по отношению к организмам. К таким закономерностям относятся правило оптимума, правило взаимодействия факторов, правило лимитирующих факторов и некоторые другие.

Правило оптимума. В соответствии с этим правилом для организма или определённой стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность организма. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование организма уже невозможно.

К зоне оптимума обычно приурочена максимальная плотность популяции. Зоны оптимума для различных организмов неодинаковы. Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, т.е. толерантность к тому или иному фактору (от лат. толерация – терпение). Организмы с широкой амплитудой устойчивости относятся к группе эврибионтов (греч. эури – широкий, биос – жизнь). Организмы с узким диапазоном адаптации к факторам называются стенобионтами (греч. стенос – узкий). Важно подчеркнуть, что зоны оптимума по отношению к различным факторам различаются, и поэтому организмы полностью проявляют свои потенциальные возможности в том случае, если существуют в условиях всего спектра факторов с оптимальными значениями.

Правило взаимодействия факторов . Сущность его заключается в том, что одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов. Например, избыток тепла может в какой-то мере смягчаться пониженной влажностью воздуха, недостаток света для фотосинтеза растений – компенсироваться повышенным содержанием углекислого газа в воздухе и т.п. Из этого, однако, не следует, что факторы могут взаимозаменяться. Они не взаимозаменяемы.

Правило лимитирующих факторов. Сущность этого правила заключается в том, что фактор, находящийся в недостатке или избытке (вблизи критических точек), отрицательно влияет на организмы и, кроме того, ограничивает возможность проявления силы действия других факторов, в том числе и находящихся в оптимуме. Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы распространения видов, их ареалы. От них зависит продуктивность организмов.

Человек своей деятельностью часто нарушает практически все из перечисленных закономерностей действия факторов. Особенно это относится к лимитирующим факторам (разрушение местообитаний, нарушение режима водного и минерального питания и т.п.).

Понятие о среде обитания и экологических факторах

Среда обитания организма - это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям.

Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.

Экологические факторы - это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 2.1).

Абиотические факторы - вся совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают физические, химические и эдафические.

Физические факторы - это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая - будет ожог, если очень низкая - обмораживание. На действие температуры могут повлиять и другие факторы: в воде - течение, на суше - ветер и влажность, и т. п.

Химические факторы - это те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, если она высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мертвое море), но в то же время в пресной воде не могут жить большинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т. п.

Эдафические факторы, т. е. почвенные, - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, т. е. для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известны влияния химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

Биотические факторы - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. В последнем случае речь идет о способности самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно-влажностной режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом - прохладнее и влажнее. Особая микросреда создается также в дуплах деревьев, в норах, в пещерах и т. п.

Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эффективно при его толщине не менее 50-70 см, в его основании, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для них здесь благоприятны (от 0 до -2 °С). Благодаря этому же эффекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков - ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные животные - олени, лоси, волки, лисицы, зайцы и др. - ложась в снег для отдыха.

Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эффекты - термины, предложенные Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоящее время чаще всего эти эффекты называются демографическими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в основе которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в корне отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в территориальном поведении животных, которые защищают места своих гнездовий и известную площадь в округе. Таковы многие птицы и рыбы.

Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны. Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможные типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:

нейтрализм - оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга;

конкуренция - каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие;

мутуализм - виды не могут существовать друг без друга;

протока операция (содружество) - оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;

комменсализм - один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства, а другой вид - хозяин не имеет никакой выгоды (взаимная терпимость);

аменсализм - один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения;

хищничество - хищный вид питается своей жертвой.

Межвидовые отношения лежат в основе существования биотических сообществ (биоценозов).

Антропогенные факторы - факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т. д.), рассматриваются в прикладной экологии.

Среди абиотических факторов довольно часто выделяют климатические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические - факторы водной среды (вода, течение, соленость и др.).

Большинство факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические - в течение суток, сезона, по годам (температура, освещенность и др.).

Факторы, изменение которых во времени повторяются регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические.- приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника и т. п.) называются непериодическими.

Подразделение факторов на периодические и непериодические (Мончадский, 1958) имеет очень важное значение при изучении приспособленности организмов к условиям жизни.

Лекция 9

Основные представления об адаптациях организмов

Адаптация (лат. «приспособление» ) - приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех основных факторов - изменчивости, наследственности и естественного отбора (равно как и искусственного - осуществляемого человеком).

Основные адаптации организмов к факторам внешней среды наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

Первичные - это те факторы, которые существовали на Земле еще до возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя и наиболее совершенная.

Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к ним не всегда четко выражена.

В нормальных условиях в местообитании должны действовать только периодические факторы, непериодические - отсутствовать.

Источником адаптации являются генетические изменения в организме - мутации, возникающие как под влиянием естественных факторов на историко-эволюционном этапе, так и в результате искусственного влияния на организм. Мутации разнообразны и их накопление может даже привести к дезинтеграционным явлениям, но благодаря отбору мутации и их комбинирование приобретают значение «ведущего творческого фактора адаптивной организации живых форм» (БСЭ, т. 1, 1970).

На историко-эволюционном пути развития на организмы действуют абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные адаптации организмов к этому комплексу факторов, так и «безуспешные», т. е. вместо адаптации вид вымирает.

Лекция №6

1. Биотические факторы

1.1. Понятие, виды биотических факторов.

1.2. Биотические факторы наземной и водной среды, почв

1.3. Биологически активные вещества живых организмов

1.4. Антропогенные факторы

2. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

2.1. Понятие лимитирующего фактора. Закон минимума Либиха, закон Шелфорда

2.2. Специфика воздействия антропогенных факторов на организм

2.3. Классификация организмов по отношению к экологическим факторам

Биотические факторы

Опосредованные взаимодействия заключаются в том, что одни организмы являются средообразователями по отношению к другим, причем приоритетная значимость здесь принадлежит, безусловно, растениям-фотосинтетикам. Хорошо известна, например, локальная и глобальная средообразующая функция лесов, в том числе их почво- и полезащитная и водоохранная роль. Непосредственно в условиях леса создается своеобразный микроклимат, который зависит от морфологических особенностей деревьев и позволяет обитать именно здесь специфическим лесным животным, травянистым растениям, мхам и др. Условия ковыльных степей представляют совершенно иные режимы абиотических факторов. В водоемах и водотоках растения - основной источник такого важнейшего абиотического компонента среды, как кислород.

Одновременно растения служат непосредственным местом обитания для других организмов. Например, в тканях дерева (в древесине, лубе, коре) развиваются многие грибы, плодовые тела которых (трутовики) можно видеть на поверхности ствола; внутри листьев, плодов, стеблей травянистых и древесных растений живет множество насекомых и других беспозвоночных, а дупла деревьев - обычное место обитания ряда млекопитающих и птиц. Для многих видов скрытноживущих животных место питания совмещено с местом обитания.

Взаимодействия между живыми организмами в наземной и водной среде

Взаимодействия между живимыми организмами (преимущественно животными) классифицируют с точки зрения их взаимных реакции.

Различают гомотипические (от греч. гомос - одинаковый) реакции, т. е. взаимодействия между особями и группами особей одного и того же вида, и гетеротипические (от греч. гетерос - иной, разный) - взаимодействия между представителями разных видов. Среди животных существуют виды, способные питаться только одним видом пищи (монофаги), на более или менее ограниченном круге источников пищи (узкие или широкие олигофаги), или на многих видах, используя в пищу не только растительные, но и животные ткани (полифаги). К числу последних принадлежат, например, многие птицы, способные поедать как насекомых, так и семена растений, или такой известный вид, как медведь - по природе своей хищник, но охотно поедает ягоды, мед.

Наиболее распространенный тип гетеротипических взаимодействий между животными - хищничество, т. е. непосредственное преследование и поедание одних видов другими, например насекомых - птицами, травоядных копытных -плотоядными хищниками, мелких рыб - более крупными и т. п. Хищничество широко распространено между беспозвоночными животными - насекомыми, паукообразными, червями и др.

Из других форм взаимодействий между организмами можно назвать хорошо известное опыление растений животными (насекомыми); форезию, т.е. перенос одними видами других (например, семян растений птицами и млекопитающими); комменсализм (сотрапезничество), когда одни организмы питаются остатками пищи или выделениями других, примером чего являются гиены и грифы, пожирающие остатки пищи львов; синойкию (сожительство), например использование одними животными мест обитания (нор, гнезд) других животных; нейтрализм, т. е. взаимонезависимость разных видов, обитающих на общей территории.

Одним из важных типов взаимодействия между организмами считается конкуренция, которую определяют как стремление двух видов (или индивидуумов одного вида) обладать одним и тем же ресурсом. Таким образом, выделяют внутривидовую и межвидовую конкуренцию. Конкуренцию межвидовую рассматривают, кроме того, как стремление одного вида вытеснить другой вид (конкурента) из данного места обитания.

Однако реальные доказательства конкуренции в природных (а не в экспериментальных) условиях найти трудно. Конечно, две разные особи одного вида могут пытаться отнять друг у друга куски мяса или иной пищи, но подобные явления объясняются разнокачественностью самих особей, их разной приспособленностью к одним и тем же экологическим факторам. Любой вид организма приспособлен не к одному какому-либо фактору, а к их комплексу, причем требования двух разных (пусть даже близких) видов не совпадают. Поэтому один из двух окажется вытесненным в природной среде не в силу конкурентных стремлений" другого, а просто потому, что он хуже адаптирован к другим факторам. Характерный пример - "конкуренция" за свет между хвойными и лиственными древесными породами в молодняках.

Лиственные (осина, береза) опережают в росте сосну или ель, но это нельзя считать конкуренцией между ними: просто первые лучше адаптированы к условиям вырубок и гарей, чем вторые. Многолетние работы по уничтожению лиственных "сорняков" при помощи гербицидов и арборицидов (химических препаратов для уничтожения травянистых и кустарниковых растений), как правило, не приводили к "победе" хвойных, поскольку далеко не только световое довольствие, но и многие другие факторы (как биотические, так и абиотические) не отвечали их требованиям.

Все эти обстоятельства человек должен учитывать при управлении живой природой, при эксплуатации животных и растений, т. е. при промысле или проведении таких хозяйственных мероприятий, как защита растений в сельском хозяйстве.

Биотические факторы почвы

Как уже упоминалось выше, почва - биокосное тело. В процессах ее образования и функционирования важнейшую роль играют живые организмы. К ним относятся, в первую очередь, зеленые растения, извлекающие из почвы питательные химические вещества и возвращающие их обратно вместе с отмирающими тканями.

Но в процессах почвообразования решающую роль играют населяющие почву живые организмы (педобионты): микробы, беспозвоночные и др. Микроорганизмам принадлежит ведущая роль в трансформации химических соединений, миграции химических элементов, питании растений.

Первичное разрушение мертвой органики осуществляют беспозвоночные животные (черви, моллюски, насекомые и др.) в процессе питания и выделения в почву продуктов пищеварения. Фотосинтетическое связывание углерода в почве осуществляют в некоторых типах почв микроскопические зеленые и синезеленые водоросли.

Почвенные микроорганизмы осуществляют основное разрушение минералов и приводят к образованию органических и минеральных кислот, щелочей, выделяют синтезированные ими ферменты, полисахариды, фенольные соединения.

Важнейшим звеном в биогеохимическом цикле азота является азотфиксация, которую осуществляют азотфиксирующие бактерии. Известно, что общая продукция фиксации азота микробами составляет 160-170 млн. т/год. Необходимо также упомянуть что фиксация азота, как правило, является симбиотической (совместной с растениями), осуществляемой клубеньковыми бактериями, располагающимися на корнях растений.

Биологически активные вещества живых организмов

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, активные продуцируемые живыми организмами. Таковы в частности, фитонциды – образуемые организмов растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост. К ним относятся гликозиды, терпеноиды, фенолы, дубильные и многие другие вещества. Например, 1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ в сутки, хвойного - до 5 кг, можжевелового - около 30 кг. Поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека. Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Растения способны вырабатывать защитные вещества в ответ на заражение их патогенными грибами.

Летучие вещества одних растений могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путем выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией (от греч. аллелон - взаимно, патос - страдание).

Органические вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие способностью убивать микробов (или препятствовать их росту), называются антибиотиками; характерным примером является пенициллин. К антибиотикам относятся также антибактериальные вещества, содержащиеся в растительных и животных клетках.

Опасные алкалоиды, оказывающие отравляющее и психотропное действие, содержатся во многих грибах, высших растениях. Сильнейшая головная боль, тошнота вплоть до потери сознания может возникнуть в результате долгого пребывания человека на багульниковом болоте.

Свойствами вырабатывать и выделять отпугивающие, привлекающие, сигнальные, убивающие вещества обладают позвоночные и беспозвоночные животные. В их числе можно назвать многих паукообразных (скорпион, каракурт, тарантул и др.), пресмыкающихся. Человек широко использует яды животных и растений в лечебных целях.

Совместная эволюция животных и растений выработала у них сложнейшие информационно-химические взаимоотношения. Приведем лишь один пример: многие насекомые по запаху различают свои кормовые породы, жуки-короеды, в частности, прилетают только к умирающему дереву, распознавая его по составу летучих терпенов живицы.

Антропогенные экологические факторы

Вся история научно-технического прогресса, представляет собой совокупность преобразования человеком в своих целях природных экологических факторов и создания новых, ранее в природе не существовавших.

Выплавка металлов из руд и производство оборудования невозможны без создания высоких температур, давлений, мощных электромагнитных полей. Получение и сохранение высоких урожаев сельскохозяйственных культур требует производства удобрений и средств химической защиты растений от вредителей и возбудителей заболеваний. Современное здравоохранение немыслимо без средств хемо- и физиотерапии. Эти примеры можно умножить.

Достижения научно-технического прогресса стали использоваться в политических и экономических целях, что крайним образом проявилось в создании специальных поражающих человека и его имущество экологических факторов: от огнестрельного оружия до средств массового физического, химического и биологического воздействия. В данном случае можно прямо говорить о совокупности антропотропных (т. е. направленных на человеческий организм) и, в частности, антропоцидных экологических факторов, вызывающих загрязнение окружающей среды.

С другой стороны, кроме таких факторов целенаправленного назначения, в процессе эксплуатации и переработки природных ресурсов неизбежно образуются побочные химические соединения и зоны высоких уровней физических факторов. В ряде случаев эти процессы могут носить скачкообразный характер (в условиях аварий и катастроф) с тяжелыми экологическими и материальными последствиями. Отсюда и потребовалось создавать способы и средства защиты человека от опасных и вредных факторов, что реализовалось в настоящее время в упомянутую выше систему - безопасность жизнедеятельности.

В упрощенной форме ориентировочная классификация антропогенных экологических факторов представлена на рис. 1.

Рис. 1. Классификация антропогенных экологических факторов

Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

Любой экологический фактор динамичен, изменчив во времени и пространстве.

Теплое время года с правильной периодичностью сменяется холодным; в течение суток наблюдаются более или менее широкие колебания температуры, освещенности, влажности, силы ветра и т. п. Все это - природные, колебания экологических факторов, однако воздействовать на них способен и человек. Влияние антропогенной деятельности на окружающую среду проявляется в общем случае в изменении режимов (абсолютных значений и динамики) экологических факторов, а также - состава факторов, например при внесении ксенобиотиков в природные системы в процессе производства или специальных мероприятий - таких, как защита растений при помощи ядохимикатов или внесение органических и минеральных удобрений в почву.

Однако каждому живому организму требуются строго определенные уровни, количества (дозы) экологических факторов, а также определенные пределы их колебаний. Если режимы всех экологических факторов соответствуют наследственно закрепленным требованиям организма (т. е. его генотипу), то он способен выживать и давать жизнеспособное потомство. Требования и устойчивость того или иного вида организма к экологическим факторам определяют границы географической зоны, в пределах которой он может обитать, т. е. его ареал. Факторы окружающей среды определяют также амплитуду колебаний численности того или иного вида во времени и пространстве, которая никогда не остается постоянной, а изменяется в более или менее широких пределах.

Закон лимитирующего фактора

Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических, факторов - как биотических, так и абиотических, причем каждый фактор требуется организму в определенных количествах или дозах. Растения нуждаются в значительных количествах влаги, питательных веществ (азот, фосфор, калий), но другие вещества, например бор или молибден, требуются в ничтожных количествах. Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэлемента) отрицательно сказывается на состоянии организма, даже если все остальные присутствуют в требуемых количествах. Один из основоположников агрохимии - немецкий ученый Юстус Либих (1803-1873) сформулировал теорию минерального питания растений. Он установил, что развитие растения или его состояние зависят не от тех химических элементов (или веществ), то есть факторов, которые присутствуют в почве в достаточных количествах, а от тех, которых не хватает. Например, достаточное для растения содержание азота или фосфора в почве не может компенсировать недостаток железа, бора или калия. Если любого (хотя бы одного) из элементов питания в почве меньше, чем требуется данному растению, то оно будет развиваться ненормально, замедленно или иметь патологические отклонения. Результаты своих исследований Ю. Либих сформулировал в виде фундаментального закона минимума.

МБОУ « Шумячская СШ им. В.Ф.Алешина»

Итоговый проект на тему: «Закономерности взаимоотношений организмов и среды».

Работу выполнил:

ученик 9 класса «А»

Сидоренков Егор

Учитель: Василенкова

Ольга Владимировна

пгт. Шумячи

Паспорт проекта

Название проекта	Закономерности взаимоотношений организмов и среды.
Образовательная организация	МБОУ «Шумячская СШ им. В.Ф.Алешина»
Разработчики	Учитель биологии МБОУ «Шумячская СШ им. В.Ф.Алешина»-Василенкова О.В. Ученик 9 «А» класса МБОУ «Шумячская СШ им. В.Ф.Алешина»-Сидоренков Егор
Актуальность	В настоящее время большое внимание уделяется сохранению здоровья школьников. Одной из проблем является, по нашему убеждению, отсутствие у детей осознанного отношения к своему здоровью. Мы считаем, что главное - помочь школьникам выработать собственные жизненные ориентиры в выборе здорового образа жизни, научить оценивать свои физические возможности, видеть перспективы их развития, осознать ответственность за свое здоровье.
Цель проекта	Изучение влияния древесных пород на воздушную среду и здоровье учащихся.
Задачи проекта
Методы	анализ литературы, метод практических действий, индивидуальная работа.
Этапы работы над проектом	Исследование проводилось в три этапа. На первом этапе я изучил проблему, определил цель и задачи теоретической и экспериментальной работы, отобрал наиболее оптимальные диагностические способы оценки здоровья. На втором этапе на основе данных медицинского работника школы, изучил состояние здоровья учащихся по видам заболеваний и уровень физической подготовленности по отношению к группе здоровья. На третьем этапе исследования обработал данные, обобщил результаты и сделал выводы.
Реализация проекта	Для реализации проекта были определены следующие направления: повышение уровня профессиональной компетентности педагогов, взаимодействие с родителями. Данный проект реализуется посредством внедрения в работу проектного метода обучения.
Предполагаемые результаты
Продукты проекта	Исследовательская работа, сопровождающаяся презентацией.
Приложение	Фотографии.

Пояснительная записка

В настоящее время большое внимание уделяется сохранению здоровья школьников. Правительством Российской Федерации разработана и утверждена Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа». Одним из направлений работы является сохранение и укрепление здоровья детей.

Концепция школьного образования гласит, в школьном возрасте закладывается фундамент здоровья, происходит созревание и совершенствование жизненных систем и функций организма, повышается устойчивость к внешним воздействиям, формируются движения, осанка, приобретаются привычки.представления, черты характера, без которых невозможен здоровый образ жизни.

Значимость данной проблемы рассматривается и в Федеральной программе развития образования, Концепции модернизации образования, в Конвенции о правах ребенка. В Законе «Об образовании» статья 51 п.1 говорится, что образовательное учреждение создает условия, гарантирующие охрану и укрепление здоровья воспитанников.

Одной из проблем является, по нашему убеждению, отсутствие у детей осознанного отношения к своему здоровью. Мы считаем, что главное - помочь школьникам выработать собственные жизненные ориентиры в выборе здорового образа жизни, научить оценивать свои физические возможности, видеть перспективы их развития, осознать ответственность за свое здоровье.

В современномшкольном учреждении необходим поиск новых подходов к оздоровлению детей, базирующихся на мониторинге состояния здоровья каждого ребёнка, учёте и использовании особенностей его организма, индивидуализации оздоровительных мероприятий, создании определённых условий.

Одним из перспективных методов, способствующих решению этой проблемы, является метод проектной деятельности. Основываясь на личностно-ориентированном подходе к обучению и воспитанию, он развивает познавательный интерес, любознательность к различным областям знаний, формирует навыки сотрудничества, практические умения. В проекте можно объединить содержание образования из различных областей знаний, кроме того, открываются большие возможности в организации совместной познавательно-поисковой деятельности школьников, педагогов и родителей.

Школьники испытывают потребность в общении с природой. Они учатся любить ее, наблюдать, сопереживать, понимать, что наша Земля не может существовать без растений, так как они не только помогают нам дышать, но и лечат от разных болезней. Мы должны беречь и сохранять их, уметь правильно пользоваться их лечебными свойствами.

Формируя гуманное отношение к природе, необходимо, чтобы школьник понял, что человек и природа взаимосвязаны, поэтому забота о природе, есть забота о человеке, его будущем.

Гипотеза: Эффективность формирования основ здорового образа жизни у школьников обеспечивается следующими педагогическими условиями: информацией об основах здорового образа жизни; обогащение предметно-пространственной среды путем подбора целебных растений для арома и фитотерапии;

Обоснование актуальности проекта

Чтобы активно влиять на позицию ребенка по отношению к собственному здоровью, необходимо знать, прежде всего, что сам термин «здоровье» определяется неоднозначно.

Понятие “здоровье” имеет множество определений. Но самым популярным, и, пожалуй, наиболее емким следует признать определение, данное Всемирной организацией здравоохранения: “Здоровье - это состояние полного физического, психического и социального благополучия, а не просто отсутствие болезней или физических дефектов”.

Предполагаемые результаты

Развитие исследовательских умений и навыков;

Формирование у детей осознанного отношения к своему здоровью;

Обогащение предметно-пространственной среды путем подбора целебных растений для арома и фитотерапии;

Цели:

Формирование у детей осознанного отношения к своему здоровью и обеспечение максимальной активности детей в процессе познания мира.

Изучение влияния древесных пород на воздушную среду и здоровье учащихся.

Задачи:

Привлечь внимание к проблеме формирования у учащихся культуры сохранения собственного здоровья.

Изучить вопрос влияния древесных пород на воздушную среду, опираясь на научную литературу; фитонцидные свойства древесных пород.

Осуществить отбор древесных пород, исходя из их фитонцидных

	Введение
	Литературный обзор
	География Шумячского района
	Результаты исследования
	Изучение планировки пришкольной территории
	Изучение видового состава древесных пород
	Изучение зеленой защитной полосы пришкольного участка
	Санитарно – гигиеническая оценка древесных пород
	Изучение лечебного действия деревьев и кустарников
	Анализ состояния здоровья учащихся школы
	Школьные болезни
	Группы здоровья
	Диагностика здоровья учащихся в режиме школы
	Диагностика больных учащихся в режиме школы
	Выводы и заключение
	Список литературы
	Приложение

1. Введение

Вопросам климата пришкольной территории (участка) в последние годы уделяется большое внимание, поскольку состояние учебных, воспитательно - образовательных, общественных и других типов учреждений напрямую связано со здоровьем человека.

Создание ограждений, визуально расширяющего границы участка и создающего эффект уединения является создание насаждений из деревьев и кустарников.

Характеризуя полезные функции насаждений, можно отметить их существенную роль в защите территории от пыли, вредных для человека газообразных соединений. Насаждения в значительной степени снижают концентрацию вредных газообразных веществ в атмосфере. В этом отношении эффективны кустарники, а именно кизильник, боярышник, калина, из деревьев – тополь. Это растения, имеющие опушенные или выделяющие клейкие вещества листья.

Всему растительному миру присущи фитонцидные свойства, однако степень антимикробной активности летучих выделений тех или иных видов различна. Так, фитонциды убивают вредные микроорганизмы у черемухи обыкновенной – за 15 минут, лимонного дерева – за 5 минут, у черной смородины – за 10 минут, но стоит помнить, что в воздухе микробы не размножаются, но могут сохранять свою жизнеспособность и болезнетворные свойства длительное время.

Актуальность проекта: в настоящее время большое внимание уделяется сохранению здоровья школьников. Одной из проблем является, по нашему убеждению, отсутствие у детей осознанного отношения к своему здоровью. Мы считаем, что главное - помочь школьникам выработать собственные жизненные ориентиры в выборе здорового образа жизни, научить оценивать свои физические возможности, видеть перспективы их развития, осознать ответственность за свое здоровье.

Одним из перспективных методов, способствующих решению этой проблемы, является метод проектной деятельности.

Фитонциды убивают вредные микроорганизмы - это способствует улучшению здоровья человека.

Объектом исследования стала воздушная среда пришкольного участка и состояние здоровья учащихся школы.

Цель исследования:

- изучение влияния древесных пород на воздушную среду и здоровье учащихся.

Задачи:

Привлечь внимание к проблеме формирования у учащихся культуры сохранения собственного здоровья.

Осуществить отбор древесных пород, исходя из их фитонцидных свойств.

Методы исследования:

анализ литературы,

объяснительно-иллюстративный метод,

метод практических действий,

индивидуальная работа.

Методика исследования:

Исследование проводилось в три этапа. На первом этапе я изучил проблему, определил цель и задачи теоретической и экспериментальной работы, отобрал наиболее оптимальные диагностические способы оценки здоровья.

На втором этапе на основе данных медицинского работника школы, изучил состояние здоровья учащихся по видам заболеваний и уровень физической подготовленности по отношению к группе здоровья.

На третьем этапе исследования обработал данные, обобщил результаты и сделал выводы.

2.Литературный обзор

В этом проекте были использованы книги не только непосредственно по данной теме, но и дополнительные книги по географическому положению объекта исследования, природным условиям на данной территории.

Разные книги содержат различную информацию: одни делают упор на местообитания и область определения растений, другие – на биологические особенности вида. Поэтому в проекте я не выделял какую-либо одну книгу, на которую опиралась и полностью основывалась на ней; все имеющиеся книги были одинаково полезны.

В целом все книги помогли мне правильно исследовать территорию окрестностей школы. На основе данных из многих книг я смог правильно сформулировать цель и задачи исследования, а также четко сделать вывод.

3. География Шумячского района

Растительность

Климат

Климат умеренно-континентальный. Средняя температура января −9 C, июля +17 C. Относится к избыточно увлажняемым территориям, осадков от 630 до 730 мм в год, больше в северо-западной части - где чаще проходят циклоны, максимум летом . Среднегодовое количество дней с осадками от 170 до 190. Вегетационный период 129-143 дня. Период с положительной среднесуточной температурой воздуха продолжается 213-224 дня. Средняя продолжительность безморозного периода 125-148 дней. Для района характерна значительная изменчивость циркуляции атмосферы в течение года, что приводит к весьма заметным отклонениям температуры и осадков. Распределение осадков в течение года также неравномерно. Наибольшее количество их выпадает летом (порядка 225-250 мм). За год в целом преобладают ветры западного, юго-западного и южного направлений. Также Шумячский район характеризуется высокой облачностью (наибольшее количество ясных дней весной - до 10%)

Почвы

Преобладающими типами почв являются дерново-подзолистые (78 % площади) и супесчаные. Реже встречаются типичные подзолы , дерновые, различные виды болотных и пойменных почв. Отмечается низкое содержание гумуса и деградация плодородия, а в результате прекращения мелиорации местами развивается водная эрозия почв.

4.Результаты исследований

4.1. Изучение планировки пришкольной территории

Школа является многофункциональным учреждением. В течение учебного года учащиеся не только обучаются, а также отдыхают, занимаются спортом и гуляют на территории пришкольного участка. Поэтому каждому ребенку на территории должно быть не только комфортно, но и безопасно.

Для этого была проведена оценка пришкольной территории по наличию и расположению рядом с ней основных функциональных зон.

Таблица №1

Оценка пришкольной территории по наличию и расположению рядом с ней основных функциональных зон

Измерения		Результаты
Расстояние от границ школы до предприятий быта, промышленного предприятия	не менее 50	Рядом со школой отсутствуют промышленные предприятия.
Расстояние до ближайшего жилого дома	не менее 10
Расстояние от школы до дороги с нерегулярным движением автотранспорта
Расстояние от школы до дороги с регулярным движением автотранспорта

Вывод: в расположении основных функциональных зон выдержаны все санитарно-гигиенические нормы.

4.2. Изучение видового состава древесных пород на территории пришкольного участка МБОУ « Шумячская СШ им. В.Ф. Алешина»

Был определен основной видовой состав деревьев и кустарников. Всего 17 видов деревьев и 2 вида кустарников.

По результатам исследования было выяснено, что на территории пришкольного участка встречаются древесные породы, обладающие фитонцидными свойствами (береза, липа, рябина, сирень и т.д.) и они размещены со стороны автодороги, защищая школу от копоти, пыли и вредных микроорганизмов.

Вывод : большая часть древесных пород правильно высажена на территории участка с учетом главной цели защиты детей от пыли и вредных микроорганизмов.

4.3. Изучение зеленой защитной полосы пришкольного участка

Озелененную часть пришкольной территории не зря называют «зеленой защитной полосой» Она выполняет функции защиты школьного здания от шума, пыли, нормализует состав воздуха. Поэтому с помощью рулетки были произведены замеры основных показателей, характеризующих зеленую защитную зону, и получены следующие данные

Таблица №2

Зеленая защитная полоса пришкольного участка

Измерения	Санитарно-гигиенические нормы, м	Полученные результаты
Ширина защитной полосы из деревьев и кустарников: на границе территории со стороны магистрали	не менее 1,5 не менее 6
Расстояние от школы до деревьев	не менее 15
Расстояние от школы до кустарников	не менее 5
Ширина между узколиственными деревьями
Ширина между широколиственными деревьями

Вывод : основные показатели, характеризующие зеленую защитную зону соответствуют санитарно-гигиеническим нормам.

4.4. Санитарно – гигиеническая оценка древесных пород

Произведена оценка жизненной устойчивости деревьев.

Результаты исследований сведены в таблицу.

Таблица №3

Санитарно-гигиеническая оценка древесных пород

Название дерева	Санитарно – гигиеническая оценка	Эстетическая оценка

Санитарно-гигиенические функции зеленых насаждений
Снижение запыленности и загазованности воздуха	Клен, сирена, липа
Газозащитная роль зеленых насаждений	Клен, сирень, береза,липа, можжевельник
Ветрозащитная роль
Фитонцидное действие	Береза, сосна, сирень, черемуха, можжевельник и т. д.

4.5. Изучение лечебного действия деревьев и кустарников

Изучены фитонцидные свойства древесных пород и выявлено их влияние на организм человека.

Изучение производилось анализом научной литературы, результаты исследования сведены в таблицу.

Таблица №4

Деревья и кустарники, летучие выделения которых обладают лечебным действием

Семейство, вид	Лечебное действие	Степень антимикробной активности, мин
Береза	Выполняет роль санитара окружающей среды, расправляясь со многими болезнетворными организмами
Ива желтая	Выполняет роль санитара окружающей среды
Клен	Фитонциды увеличивают защитные силы организма
Липа	Вещества оказывают бронхолитическое воздействие
Сосна обыкновенная	Практически все виды, входящие в род сосновых, обладают антимикробными свойствами. Сосновые фитонциды увеличивают защитные силы организма и снижают риск простудных заболеваний
Сирень	Выделяемые вещества обладают антимикробными свойствами
Смородина черная	Фитонциды активны по отношению к золотистому стафилококку, микроскопическим грибам, возбудителям дизентерии, дифтерии
Черемуха	Исключительные антимикробные свойства фитонцидов
Яблоня	Выделяемые вещества активны по отношению к возбудителям дизентерии, золотистого стафилококка, протея, вирусов группы А

Из анализа результатов таблицы, видно, что наибольшими фитонцидными свойствами обладают береза, черная смородина, сирень, сосна – именно эти породы наиболее полезны для человека.

5. Анализ состояния здоровья учащихся школы

Исходя из санитарно - гигиенического состояния пришкольной территории, я решил сделать оценку здоровья учащихся нашей школы.

Школьные болезни

Результаты медосмотров показывают, что на первом месте стоят заболевания дыхательных путей, болезни желудка, нарушение осанки и зрения.

Большую часть времени дети проводят за партой, телевизором, компьютером. Причина нарушения зрения – переутомление глаз от чрезмерной нагрузки и несоблюдением правил ухода за глазами. Данные опроса свидетельствуют, что переутомление происходит не от школьной загруженности, а от образа жизни. Большую часть свободного времени подростки тратят на просмотр сериалов и компьютерные игры.

Группы здоровья

Таблица №5

Учебный год
Всего учащихся

Диагностика здоровья учащихся в режиме школы

Таблица №6

Учебный год	Всего учащихся	Всего здоровых, %

Прослеживается отрицательная динамика здоровья детей по сравнению с каждым предыдущим годом.

Диагностика больных учащихся в режиме школы

Таблица №7

Виды заболеваний
Виды заболеваний	2014/15 уч. г.	2015/16 уч. г.	2016/17 уч. г.
Нарушение зрения
Сердечно-сосудистые заболевания



Нарушение осанки

Из таблиц видно, что здоровыми признаны чуть более 1/3 учащихся школы.

Выводы и заключение:

Говоря об эстетической оценке деревьев, можно сказать, что в основном деревья имеют высокие декоративные качества и проведение санитарных мероприятий не требуется. Но есть и деревья средней декоративности, которым требуются небольшие работы по лечению ран, обрезке сухих ветвей и сучьев с последующей заделкой и декорированием мест повреждения. Такая помощь нужна берёзе.

В ходе работы проанализировано достаточно много материала, проведены исследования, сделаны выводы. Во всех формах организации использовались следующие принципы:

работа для школы должна быть полезной;

работа должна быть направлена на решение вопросов охраны здоровья детей;

работа должна способствовать обретению учащимися дополнительных знаний и умений в области экологической культуры, медицины и сохранения здоровья.

Своим проектом я решил показать свое отношение и обратить внимание других ребят к здоровому образу жизни. Ведь забота о нашем здоровье – задача не только родителей, учителей, но и нас самих.

7. Литература

Андреева Н.Д., Малиновская Н.В. «Биология в школе» №8, 2010.

Артюхова И.С. «Биология в школе» №7, 2008.

Медведев В.А. «Тысяча забытых рецептов», 2005г.

Приложение

Можжевельник

Липы по периметру школы

Сирень

Клён

Волейбольная площадка

Детская площадка

Спортивная площадка

Биотические факторы наземной и водной среды почв Биологически активные вещества живых организмов Антропогенные факторы Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов Понятие лимитирующего фактора. Закон минимума Либиха закон Шелфорда Специфика воздействия антропогенных факторов на организм Классификация организмов по отношению к экологическим факторам 1. Условия ковыльных степей представляют совершенно иные режимы абиотических факторов.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция №7

Биотические факторы
1. Понятие, виды биотических факторов.
2. Биотические факторы наземной и водной среды, почв
3. Антропогенные факторы
Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов
1. Понятие лимитирующего фактора. Закон минимума Либиха, закон Шелфорда

1. Биотические факторы

Взаимодействия между живыми организмами в наземной и водной среде

Различают гомотипические (от греч. гомос - одинаковый) реакции, т. е. взаимодействия между особями и группами особей одного и того же вида, и гетеротипические (от греч. гетерос - иной, разный) - взаимодействия между представителями разных видов. Среди животных существуют виды, способные питаться только одним видом пищи (монофаги), на более или менее ограниченном круге источников пищи (узкие или широкие олигофаги), или на многих видах, используя в пищу не только растительные, но и животные ткани (полифаги). К числу последних принадлежат, например, многие птицы, способные поедать как насекомых, так и семена растений, или такой известный вид, как медведь - по природе своей хищник, но охотно поедает ягоды, мед.

Биотические факторы почвы

Биологически активные вещества живых организмов

К числу экологических факторов биотической природы относятся химические соединения, активные продуцируемые живыми организмами. Таковы в частности, фитонциды образуемые организмов растениями преимущественно летучие вещества, убивающие микроорганизмы или подавляющие их рост. К ним относятся гликозиды, терпеноиды, фенолы, дубильные и многие другие вещества. Например, 1 га лиственного леса выделяет около 2 кг летучих веществ в сутки, хвойного - до 5 кг, можжевелового - около 30 кг. Поэтому воздух лесных экосистем имеет важнейшее санитарно-гигиеническое значение, убивая микроорганизмы, вызывающие опасные заболевания человека. Для растения фитонциды выполняют функцию защиты от бактериальных, грибных инфекций, от простейших. Растения способны вырабатывать защитные вещества в ответ на заражение их патогенными грибами.

Летучие вещества одних растений могут служить средством вытеснения других растений. Взаимное влияние растений путем выделения в окружающую среду физиологически активных веществ называют аллелопатией (от греч. аллелон - взаимно, патос - страдание).

Антропогенные экологические факторы

С другой стороны, кроме таких факторов целенаправленного назначения, в процессе эксплуатации и переработки природных ресурсов неизбежно образуются побочные химические соединения и зоны высоких уровней физических факторов. В ряде случаев эти процессы могут носить скачкообразный характер (в условиях аварий и катастроф) с тяжелыми экологическими и материальными последствиями. Отсюда и потребовалось создавать способы и средства защиты человека от опасных и вредных факторов, что реализовалось в настоящее время в упомянутую выше систему безопасность жизнедеятельности.

Рис. 1. Классификация антропогенных экологических факторов

2. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов

Любой экологический фактор динамичен, изменчив во времени и пространстве.

Закон лимитирующего фактора

Веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай, определяется его величина и стабильность во времени.

Разумеется, закон минимума справедлив не только для растений, но и для всех живых организмов, включая человека. Известно, что в ряде случаев недостаток каких-либо элементов в организме приходится компенсировать употреблением минеральной воды или витаминов.

Некоторые ученые выводят из закона минимума дополнительное следствие, согласно которому организм способен в определенной степени заменить одно дефицитное вещество другим, т. е. компенсировать недостаток одного фактора присутствием другого - функционально или физически близкого. Однако подобные возможности крайне ограничены.

Известно, например, что материнское молоко для грудных детей можно заменить искусственными смесями, но дети-искусственники, не получившие в первые часы жизни материнского молока, как правило, страдают диатезами, проявляющимися в склонности к кожным высыпаниям, воспалениям дыхательных путей и др.

Закон Либиха - один из основополагающих законов экологии.

Однако в начале XX века американский ученый В Шелфорд показал, что вещество (или любой другой фактор) присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствиям для организма.

Например, даже незначительное отклонение содержания в организме ртути (в принципе - безвредного элемента) от некоторой нормы приводит к тяжелым функциональным расстройствам (известная "болезнь Минамата"). Дефицит влаги в почве делает бесполезными для растения присутствующие в ней питательные вещества, но и избыточное увлажнение ведет к аналогичным последствиям по причинам, например, "задыхания" корней, закисания почвы, возникновения анаэробных процессов. Многие микроорганизмы, в том числе используемые в сооружениях биологической очистки сточных вод, весьма чувствительны к пределам содержания свободных ионов водорода, т. е. к кислотности среды (рН).

Проанализируем, что же происходит с организмом в условиях динамики режима того или иного экологического фактора. Если поместить какое-либо животное или растение в экспериментальную камеру и изменять в ней температуру воздуха, то состояние (все жизненные процессы) организма будет изменяться. При этом выявится некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Топт). при котором его активность (А) будет максимальной (рис.2.). Но если режимы фактора будут отклоняться от оптимума в ту или иную (большую или меньшую) сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого максимального или минимального значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами. В организме произойдут изменения, вызывающие его смерть. Эти уровни окажутся, таким образом, смертельными, или летальными (Тлет и Тлет).

Теоретически сходные, хотя не абсолютно аналогичные результаты можно получить в экспериментах с изменением других факторов: влажности воздуха, содержания различных солей в воде, кислотности среды и др. (см. рис. 2, б). Чем шире амплитуда колебаний фактора, при которой организм может сохранять жизнеспособность, тем выше его устойчивость, т. е. толерантность к тому или иному фактору (от лат. толеранция терпение).

Рис. 2. Воздействие экологического фактора на организм

Отсюда слово "толерантный" переводят как устойчивый, терпимый, а толерантность можно определить как способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.

Из всего изложенного вытекает и закон В. Шелфорда , или так называемый закон толерантности .

Любой живой организм имеет определенные, эволюционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

В такой формулировке закон может быть проиллюстрирован модифицированной кривой (рис. 2, б), где по горизонтальной оси откладываются значения не температуры, а других различных факторов - как физических, так и химических. Для организма имеет значение не только собственно диапазон изменения фактора, но и скорость, с которой фактор изменяется. Известны эксперименты, когда при резком понижении температуры воздуха от +15 до -20 °С гусеницы некоторых бабочек погибали, а при медленном, постепенном охлаждении их удавалось вернуть к жизни после значительно более низких температур. Закон сформулирован так, что он справедлив для любого экологического фактора. В общем это верно. Но возможны и исключения, когда верхнего или нижнего предела устойчивости может и не быть. Конкретный пример такого исключения мы рассмотрим ниже.

Однако закон толерантности имеет и иную интерпретацию. С законом толерантности связаны широко распространенные в экологии представления о лимитирующих факторах. Единой трактовки этого понятия не существует, и разные экологи вкладывают в него совершенно различный смысл.

Считается, например, что экологический фактор играет роль лимитирующего, если он отсутствует или находится выше или ниже критического уровня (Дажо, 1975. С. 22); другая трактовка состоит в том, что лимитирующий фактор - это такой, который ставит рамки для какого-либо процесса, явления или существования организма (Реймерс, 1990. С. 544); это же понятие используется в связи с ресурсами, которые лимитируют рост популяции и могут создавать основу для конкуренции (Риклефс, 1979. С. 255). Согласно Одуму (1975. С. 145), всякое условие, которое приближается к пределам толерантности или выходит за эти пределы, является лимитирующим фактором. Так, для анаэробных организмов лимитирующим фактором считается кислород, для фитопланктона в воде - фосфор и т. п.

Что же фактически следует понимать под данным словосочетанием? Ответ на этот вопрос крайне важен в прикладном отношении и связан с загрязнением окружающей среды. Вернемся к рис. 2, а. Как видим, диапазон между Тлет и Тлет представляет собой пределы выживаемости, после которых наступает смерть. В то же время фактический диапазон устойчивости организма значительно более узок. Если в эксперименте отклонять режим фактора от Топт, то жизненное состояние организма (А) будет снижаться, причем при определенных верхнем или нижнем значении фактора у подопытного организма произойдут необратимые патологические изменения. Организм перейдет в подавленное, пессимальное состояние. Даже если прекратить эксперимент и вернуть фактор к оптимуму, полностью восстановить свое состояние (здоровье) организм уже не сможет, хотя это и не значит, что он обязательно погибнет. Подобные ситуации хорошо известны в медицине: при воздействии на людей в течение рабочего стажа вредных химических веществ, шумов, вибраций и т. п. у них возникают профессиональные заболевания. Таким образом, до того как фактор окажет летальное воздействие на организм, он может оказаться лимитирующим его жизненное состояние.

Любой динамичный во времени и пространстве экологический фактор (физический, химический, биологический) может быть в зависимости от его величины как летальным, так и лимитирующим. Это дает основания сформулировать следующий постулат, имеющий значимость закона.

Любой элемент окружающей среды может выступать в качестве лимитирующего экологического фактора, если его уровень вызывает необратимые патологические изменения у организма и переводит его (организм) в необратимо пессимальное состояние, из которого организм не способен выйти, даже если уровень данного фактора вернется к оптимуму.

Данный постулат имеет непосредственное отношение к санитарной охране окружающей среды и к санитарно-гигиеническому нормированию химических соединений в воздухе, почве, воде, пищевых продуктах.

На рис. 2, а значения фактора, при превышении которых он станет лимитирующим, обозначены Тлим и Тлим.

Фактически закон лимитирующего фактора можно рассматривать в качестве частного случая более общего закона- закона толерантности, и ему можно дать следующую прикладную формулировку.

Любой живой организм имеет верхний и нижний пороги (пределы) устойчивости к любому экологическому фактору, при выходе за которые этот фактор вызывает у организма необратимые, стойкие функциональные отклонения в тех или иных органах и физиологических (биохимических) процессах, не приводя непосредственно к летальному исходу.

Рассмотренные закономерности и иллюстрирующие рисунке 2 а, б представляют собой общую теорию. Но данные, получаемые в реальном эксперименте, как правило, не позволяют построить столь идеально симметричные кривые: фактические темпы ухудшения жизненного состояния организма при отклонении уровня фактора от оптимума в ту или иную сторону не одинаковы.

Организм может быть более устойчив, например, к низким температурам или уровням иных факторов, но менее устойчив к высоким, что показано на рис. 3. Соответственно пессимальные участки кривых толерантности будут более или менее "крутыми". Так, для теплолюбивых организмов даже незначительное понижение температуры среды может иметь неблагоприятные (и необратимые) последствия для их состояния, в то время как повышение температуры даст медленный, постепенный эффект.

Сказанное касается не только температуры среды, но и других факторов, например содержания тех или иных химических веществ в воде, давления, влажности и др. Более того, у видов, развивающихся с превращением (многие земноводные, членистоногие), толерантность к одним и тем же факторам на разных стадиях онтогенеза может быть различной.

Во всех подобных ситуациях речь идет преимущественно о природных факторах, т. е. о тех, динамика которых во времени и пространстве определяла эволюцию, отбор, выработку адаптации.

Специфика воздействия антропогенных факторов на организм

Некоторые антропогенные факторы целенаправленного действия (см. классификацию на рис.1) воздействия преследуют цель преодолеть устойчивость организма, исключить его выживаемость или выработку адаптации.

Таковы, например, пестициды (ядохимикаты), применяемые для уничтожения вредителей растений или сорняков, антибиотики, синтетические яды бытового применения для борьбы с синантропными насекомыми и грызунами. Специфика таких веществ в том, что они не были факторами эволюции и естественного отбора: их просто не существовало в окружающей среде, либо их уровни были неощутимы. Вырабатывать по отношению к ним приспособительные реакции организмам не было необходимости.

Последнее относится и к абиотическим факторам ненаправленного (побочного) воздействия. Так, уровни шума, вибрации, температуры и т. п. в производственных условиях выходят далеко за пределы толерантности организма, однако в данном случае эти факторы экологически значимы лишь тогда, когда их параметры превышают верхние пределы устойчивости организма, т. е. факторы становятся лимитирующими или летальными.

То же самое следует сказать об основном предмете охраны окружающей среды - загрязняющих веществах, рассеиваемых в воздухе, воде, почве. Отсутствие, например, SO 2 или асбестовой пыли в воздухе никакого вредного влияния на организм не оказывает. А их присутствие может вызывать негативные последствия. Поэтому приведенную на рис. 2, б общую схему воздействия экологических факторов на организм (далее мы будет говорить только об организме человека) можно представить в ином виде (рис. 2, в).

По горизонтальной оси отложена концентрация загрязняющего вещества в окружающей среде (С), причем оптимальным для организма является отсутствие этого вещества (С = 0) и оптимум его жизненной активности располагается на оси ординат. Проследим, что может происходить при появлении этого вещества в окружающей среде. В зависимости от индивидуальных особенностей организма (морфологических, физиологических) даже незначительное наличие вредного вещества (С > 0) может вызвать снижение жизненной активности, хотя никаких необратимых изменений в организме не произойдет. Так, жители многих крупных промышленных центров, безусловно, испытывают определенный дискомфорт, а может быть, и недомогание в присутствии тех или иных загрязняющих веществ в воздухе или воде. Понятно, что по мере увеличения содержания этих веществ (С>>0) состояние людей будет ухудшаться, т. е. жизненная активность понизится. Но при этом концентрация загрязняющего вещества может достигнуть такого значения, при котором у организма могут произойти уже необратимые патологические изменения, обнаруживаемые методами современной медицины. Это означает, что организм имеет определенный порог устойчивости (толерантности) к конкретному веществу; фактор, уровень которого превысит данный порог, с точки зрения экологии можно рассматривать как лимитирующий.

С этими отклонениями от нормального жизненного состояния (оптимального) организм может жить долгие годы, но здоровым считаться уже не может. Вспомним общеизвестное понятие "профессиональное заболевание". На рис. 2 в соответствующая точка обозначена двумя символами: на языке экологии как С лим , а на языке токсикологии - как С пор (пороговая концентрация).

Дальнейшее увеличение концентрации вещества в окружающей среде может привести к смерти (С лет ).

Таким образом, если в силу объективных обстоятельств обеспечить нулевое содержание тех или иных примесей нереально, следует ограничивать их концентрации теми значениями, которые не превышают С пор , экспериментально устанавливаемые в опытах на животных или какими-либо иными тестами. Отсюда установленное пороговое значение содержания вещества и будет иметь смысл предельно допустимой концентрации (ПДК). Понятно, что по отношению к экспериментально установленному значению С пор предельно допустимая концентрация принимается с определенным "запасом", т. е. она обычно ниже, чем С пор .

Более подробно этот вопрос рассматривается в лекции «Нормирование антропогенного воздействия на окружающую среду». Здесь же все эти объяснения потребовались лишь для того, чтобы продемонстрировать связь между экологией и санитарной охраной окружающей среды. В основе последней, как видим, лежит экологический закон лимитирующего фактора.

Закон лимитирующего фактора находится и в основе совокупности мероприятий по безопасности жизнедеятельности. Рассмотренные выше антропогенные экологические факторы тем и опасны, что их режимы и уровни выходят за пределы толерантности человеческого организма и становятся лимитирующими.

Из всего сказанного вытекает первое правило охраны окружающей среды, выраженное языком экологии.

Охранять окружающую среду означает обеспечивать состав и режимы экологических факторов в пределах унаследованной толерантности живого (в первую очередь - человеческого) организма, т.е. управлять ею так, чтобы ни один фактор не оказывался лимитирующим по отношению к нему.

Классификация организмов по отношению к экологическим факторам

Требования к амплитудам колебаний факторов (предел толерантности) у разных организмов различны: у одних эти пределы более широкие, у других - более узкие. Например, карп способен обитать только в пресной воде, а всем известная обыкновенная колюшка выносит некоторую засоленность. Растения могут быть гигрофильными (требовательными к воде), мезофильными (предпочитающими умеренную влажность), ксерофильными (сухолюбивыми). Береза хорошо растет как на относительно сухих, так и на умеренно увлажненных почвах, а для ели предпочтительно умеренное проточное увлажнение. Таким образом, каждый вид имеет определенные пределы толерантности к различным экологическим факторам, которые определяют его распространение, обилие и изменение численности во времени и пространстве.

На рис 3. представлены приделы толерантности для различных видов: один из этих видов имеет широкие пределы устойчивости - эвритермный (от греч. эври широкий, разный) и может обитать в условиях большой амплитуды изменения температуры (II ); два других - стенотермные (от греч. стенос - узкий) - имеют гораздо более узкие пределы устойчивости, причем один из них в диапазоне относительно низких, а другой - относительно высоких температур. Однако вид I , адаптированный к низким температурам, является криофильным (от греч. криос - холод), а III - термофильным. Как видим, эвритермный вид способен развиваться и сохранять активность при широких колебаниях фактора, а стенотермные снижают свою активность даже при незначительных отклонениях от оптимума.

Рис. 3. Пределы устойчивости (толерантности) организмов к экологическим факторам на примере температуры и классификация устойчивости организмов

Аналогичные закономерности применимы и к другим факторам. Например, мы уже упоминали о гигрофилах и ксерофилах. По отношению к содержанию солей в среде обитания выделяют эвригалов и стеногалов (от греч. галс - соль), к освещенности - эврифотов и стенофотов, по отношению к кислотности среды - эвриионные и стеноионные виды.

Вполне понятно, что существуют также пределы устойчивости организмов и по отношению к загрязняющим веществам: одни растения или животные более устойчивы к наличию примесей в воздухе или воде, нежели другие.

Используя уже знакомые нам термины, оценивая приспособленность организмов к обитанию в условиях широких и узких амплитуд изменений факторов, можно говорить о видах, способных обитать в разнообразных местах обитания (эвритопных) и о таких, чье распространение ограничивается узкой требовательностью к экологическим факторам (стенотопных).

В условиях постоянного приспособления к меняющимся факторам окружающей среды, у организмов в процессе эволюции и естественного отбора вырабатываются наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в различных экологических условиях, называемые адаптациями . Особи, почему-либо утратившие способность к адаптированию в условиях изменений режимов экологических факторов, обречены на вымирание.

Самыми типичными примерами адаптации являются морфологические адаптации, например, приспособление к быстрому плаванию у водных животных, к выживанию в условиях высоких температур и дефицита влаги - у кактусов и иных суккулентов.

Поведенческие (отологические) адаптации проявляются, например, в сезонных миграциях птиц, впадении в спячку некоторых животных и т.п.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
10640.		Среда обитания, экологические факторы и общие закономерности их действия	345.17 KB
	Для каждого экологического фактора существует благоприятная интенсивность воздействия называемая зоной оптимума. При такой интенсивности действия фактора наблюдаются наилучшие условия для жизнедеятельности организмов. В зависимости от того какой уровень оптимума наиболее приемлем для видов среди них различают тепло и холодолюбивые влаго и сухолюбивые приспособленные к высокой или низкой солености. Чем больше доза фактора отклоняется от оптимальной для данного вида величины тем сильнее угнетается его жизнедеятельность.
16033.		Закономерности формирования силовых и кинематических факторов, необходимых для преодоления автомобилем профильных препятствий	927.96 KB
	Уровень профильной проходимости эксплуатирующихся автомобилей высокой проходимости, за исключением некоторых специальных транспортных средств, создававшихся по специфическим требованиям военного ведомства, обеспечивается только их конструктивными параметрами - схемами размещения осей по базе
6643.		Размножение и развитие организмов	269.28 KB
	Их можно разделить в зависимости от того сколько клеток участвуют в процессе бесполого размножения: бесполое размножение при котором дочернее поколение возникает из одной клетки: деление клетки множественное деление клетки шизогония спорообразование споруляция почкование у одноклеточных дрожжи...
3574.		Взаимодействия мировых финансовых рынков. Цикл взаимодействия финансовых рынков по Мартину Прингу. Межрыночный анализ	187.24 KB
	Межрыночный анализ предполагает одновременное исследование четырех финансовых рынков – валютного, товарного, облигаций и акций. Именно характер взаимодействия этих четырех рынков друг с другом определяет их прогностическую ценность.
6644.		Индивидуальное развитие организмов (онтогенез)	78.69 KB
	Считают что в яйцеклетку животных проникает ядерное содержимое лишь одного сперматозоида. В случае человека а иногда и высших животных период развития до рождения часто называют пренатальным после рождения постнатальным. У большинства многоклеточных животных независимо от сложности их организации стадии эмбрионального развития которые проходит зародыш едины. Характер дробления и типы бластул у разных позвоночных...
21332.		Лимитирующие факторы. Адаптация организмов к факторам	303.8 KB
	Некоторые животные любят сильную жару иные лучше переносят умеренную температуру среды и т. Кроме того живые организмы делят на способных существовать в широком или узком диапазонах изменения какого-либо фактора среды. Если влияние условий среды не достигает предельных значений живые организмы реагируют на него определенными действиями или изменениями своего состояния что в конечном итоге ведет к выживанию вида. Объектом исследования в данной работе являются факторы среды обитания предметом лимитирующие факторы и адаптация организмов к...
12700.		Биологические особенности вредных организмов и меры борьбы с ними	62.79 KB
	Особенно значительные потери урожая происходят в результате присутствия сорных растений которые выносят питательные вещества и влагу из почвы затеняют культурные растения а во многих случаях и загрязняют продукцию ядовитыми веществами и семенами вызывающими отравление человека и животных. Основные направления химизации сельского хозяйства: применение удобрений химических средств защиты растений от вредителей болезней и сорняков использование химических продуктов в животноводстве консервировании сельскохозяйственных продуктов и...
9281.		Система экологических фондов в РФ	14.17 KB
	Создание фондов охраны природы на территории 38 регионов России в ходе проведения эколого-экономического эксперимента, формирование двухуровневой системы фондов: федеральный и региональный. 1 этап - экспериментальный, и включал в себя уточнение методических подходов к определению размеров и порядка взимания платы за загрязнение природной среды с учетом
12741.		Контроль экологических загрязнений	38.19 KB
	Ртуть активно аккумулируется планктонными организмами представляющими пищу для ракообразных а последние поедаются рыбами. Принято считать что уровень ртути в 20 мг кг является для рыб летальным. Ирак закупил у Мексики протравленное метилртутью зерно в качестве посевного материала однако местное население использовало это зерно для выпечки хлеба. Эпидемиологические данные указывают на чрезвычайную опасность кадмия для человека.
13714.		Индивидуальное развитие организмов и их поведение. Онтогенез. Жизненный цикл у растений и животных	9.96 KB
	Онтогенез личность происхождение это индивидуальное развитие организма с момента образования зиготы до его смерти. Гаметы это половые клетки которые несут наследственную информацию и имеют гаплоидный набор. Оплодотворение это процесс слияния мужской и женской половых клеток растений или животных является основой полового процесса. Эмбриональный зародышевый период это период онтогенез от образования зиготы до рождения или выхода из яичных оболочек или прорастания.