169274 (Факторы среды. Стенобионты юга и севера Сахалина. Эврибионты Сахалина)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

РЕФЕРАТ

«ФАКТОРЫ СРЕДЫ. СТЕНОБИОНТЫ ЮГА И СЕВЕРА САХАЛИНА. ЭВРИБИОНТЫ САХАЛИНА»

Студентка II курса, 211 группы,

специальность «Экология» Михайлова К.Э.

Научный руководитель,

д. б. н., профессор кафедры

экологии и природопользования Ефанов В. Н.

Проверил:

зав. Кафедрой экологии и Оценка__________

природопользования,

д.б.н., профессор кафедры Дата_____________

экологии и природопользования

Южно-Сахалинск

2010

Содержание

1. Введение

2. Факторы среды и их классификации

3. Общие закономерности совместного действия факторов на организмы

1. Понятие об оптимуме и пессимуме

2. Закон Либиха, или «закон минимума», или закон ограничивающего фактора

3. Понятие о толерантности, эврибионты и стенобионты

4. Стенобионты и эврибионты Сахалина

1. Стенобионт юга Сахалина – тиллея водяная

4.2 Стенобионт севера Сахалина – эдельвейс антеннариевидный

4.3 Эврибионт Сахалина – сивуч

Заключение

Список цитируемых источников

1. Введение

Организмы – это реальные носители жизни, самостоятельные «ячейки» обмена веществ. Они потребляют из окружающей среды необходимые вещества и выделяют в нее ненужные им – продукты обмена, которые, в свою очередь, могут быть использованы другими организмами. И не только продукты обмена, но и сами организмы, как в жизни, так и после смерти, тоже становятся пищей для других живых существ.

Все эти процессы обмена протекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, так как находятся под постоянным воздействием комплекса факторов. Совокупность этих факторов составляют условия жизни организма. Одной из главных задач экологии является изучение адаптаций организмов и экосистем к условиям жизни.

Для того чтобы наиболее точно изучить влияние факторов среды на живые организмы необходимо рассмотреть следующие вопросы:

1. Понятие факторов среды и их классификации;

2. Определение ограничивающего фактора и закон «минимума» Либиха;

3. Оптимальные и пессимальные условия для жизнедеятельности организмов;

4. Выносливость и распределение организмов на стенобионтов и эврибионтов;

5. Привести примеры стенобионтов и эврибионтов Сахалина.

Тема данного реферата достаточно актуальна, так как изучение живых организмов это главный вопрос в экологии, следовательно, необходимо знать и влияние на их жизнедеятельность комплекса факторов, с которыми живые организмы находятся в постоянном взаимодействии. Для этого рассмотрим также стенобионтов и эврибионтов Сахалина, чтобы понять как живые организмы приспосабливаются к постоянно меняющимся условиям среды.

2. Факторы среды и их классификации

Любая наука характеризуется определенным набором понятий, составляющих ее основу. В экологии такими понятиями являются «экологический фактор», «среда обитания», «условия обитания» и т.д.

Экологическими факторами называются отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы.

Многообразие экологических факторов еще в 1840 г. русский ученый Э.А. Эверсман в работе "Естественная история Оренбургской области" разделил на абиотические и биотические.

Абиотические факторы – это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организмы. Это такие факторы, как свет, температура, влага, ветер, воздух и т.д. Также механический состав почвы, ее проницаемость и многие другие.

Биотические факторы – это совокупность влияний одних организмов на другие в процессе их жизнедеятельности (опыление растений, затенение верхними ярусами нижних, поедание одних особей другими). В широком смысле это внутри- и межвидовые отношения организмов. К биотическим факторам относятся и антропические, роль которых год от году возрастает. Антропические факторы чаще называют антропогенными. Различия между ними заключаются в том, что антропогенные факторы управляют процессами формирования человека и не имеют отношения к влиянию на другие организмы или среду.

Важнейшие классификации экологических факторов:

• По действию их можно разделить на прямодействующие и косвенно-действующие (опосредованные, модифицирующие). Прямодействующие: свет, тепло, плодородие почв, влага (на растения), косвеннодействующие – они же, но через цепи питания – на животных.

• По происхождению - космический, абиотический, биогенный, биотический, биологический, природно-антропогенный, антропогенный (в т.ч. техногенный, загрязнение среды, в т.ч. беспокойство).

• По среде возникновения – атмосферный, водный (по влажности), геоморфологический, эдафический, физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный.

• По времени – эволюционный и исторический.

• По очередности – первичный, вторичный и т.д.

Все экологические факторы имеют единицы измерения и определенный диапазон действия. В рамках этого диапазона и осуществляется жизнедеятельность организмов и биосистем.

3. Общие закономерности совместного действия факторов на организмы

3.1 Понятие об оптимуме и пессимуме

Каждый организм, каждая экосистема развивается при определенном сочетании факторов: влаги, света, тепла, наличия и состава питательных ресурсов.

Рис. 1 Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности

Все факторы действуют на живые существа одновременно. Для каждого организма, популяции, экосистемы существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости или выносливости в отношении каждого средового фактора (рис.1).

В процессе эволюции у организмов сформировались определенные требования к условиям среды. Дозы факторов, при которых организм, популяция или биоценоз достигают наилучшего развития и максимальной продуктивности, соответствует оптимуму условий. С изменением этой дозы в сторону уменьшения или увеличения происходит угнетение организма и чем сильнее отклонение значения факторов от оптимума, тем снижение жизнеспособности больше, вплоть до гибели организма или разрушения биоценоза. Условия, при которых жизнедеятельность максимально угнетена, но организм и биоценоз еще существуют, называются пессимальными.

1. Закон Либиха, или «закон минимума», или закон ограничивающего фактора

В природе нет такого места, где бы на организм действовал один фактор. Все факторы действуют одновременно, а совокупность этих действий называется констелляцией. Значения факторов не всегда равнозначны. Они могут быть все недостаточны, и тогда наблюдается общее угнетение биоты, но чаще одни из них в достатке, даже в оптимуме, а другие – в дефиците.

Однако компенсаторные возможности у факторов ограничены. Нельзя ни один фактор полностью заменить другим.

В середине 19 века (1846 г.) немецкий агрохимик Либих вывел «закон минимума». В опыте с минеральными удобрениями он установил, что наибольшее влияние на выносливость растений оказывают те факторы, которые в данном местообитании находятся в минимуме. Он писал в 1955 г.: «Элементы, полностью отсутствующие или не находящиеся в нужном количестве, препятствуют прочим питательным соединениям произвести эффект или уменьшают их питательное действие». Это справедливо не только к элементам питания, но и к другим жизненно важным факторам. Закон Либиха применим только в условиях стационарного состояния экосистемы, т.е. когда приток вещества и энергии в систему уравновешивается их оттоком. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту (рис. 2).

Рис. 2 «Бочка Либиха»

Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски — лимитирующий фактор для количества воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения.

Фактор, уровень которого близок к пределам выносливости конкретного организма, вида и пр. компонентов биоты, называется ограничивающим. И именно к этому фактору организм приспосабливается (вырабатывает адаптации) в первую очередь. Закон ограничивающих, или лимитирующих, факторов распространяется не только на ситуацию, когда эти факторы в «минимуме», но и в «максимуме», то есть выходит за верхний предел выносливости организма (экосистемы).

В пессимальных условиях ограничивающих факторов несколько и их общее подавляющее влияние может быть выше суммарного подавляющего эффекта отдельно взятых факторов.

3.3 Понятие о толерантности, эврибионты и стенобионты

Для разных видов растений и животных пределы условий, в которых они себя хорошо чувствуют неодинаковы. Например, одни растения предпочитают очень высокую влажность, другие предпочитают засушливые местообитания. Одни виды птиц улетают в теплые края, другие – клесты, кедровки - птенцов выводят зимой. Чем шире количественные пределы условий среды обитания, при которых тот или иной организм, вид и экосистема могут существовать, тем выше степень их выносливости, или толерантности. Свойство видов адаптироваться к условиям среды называется экологической пластичностью (рис.3), а по амплитуде переносимых популяциями естественных колебаний фактора судят об экологической валентности вида.

Рис.3 Экологическая пластичность видов (по Одуму, 1975)

Виды с узкой экологической пластичностью, т.е. способные существовать в условиях небольшого отклонения от своего оптимума называются стенобионтными (stenos – узкий). Для некоторых стенобионтов ограничивающим может быть какой-либо один фактор внешней среды (например, характер пищи). Так, некоторые виды южноамериканской колибри питаются нектаром цветков определенного вида растений, и область их распространения ограничивается узким ареалом данного растения. Для других стенобионтов возможность их существования и распространения ограничена одновременно несколькими факторами. Стенобионтность ограничивает возможность расселения и обусловливает локальное распространение видов (узкие ареалы).

Виды широко приспособленные, способные существовать при значительных колебаниях факторов – эврибионтные (eurys – широкий). Границы, за которыми существование невозможно, называются нижним и верхним пределами выносливости, или экологической валентности. Так, например, обитатели морской литорали переносят регулярное осушение во время отлива, летом — сильное прогревание, а зимой — охлаждение, а иногда и промерзание (эвритермные животные). Многие наземные обитатели умеренных широт способны выдерживать большие сезонные колебания температуры. Эврибионтность вида увеличивается способностью переносить неблагоприятные условия в состоянии анабиоза (многие бактерии, споры и семена многих растений, взрослые многолетние растения холодных и умеренных широт, зимующие почки пресноводных губок и мшанок, яйца жаброногих ракообразных, взрослые тихоходки и некоторые коловратки и др.) или спячки (некоторые млекопитающие).

4. Стенобионты и эврибионты Сахалина

4.1 Стенобионт юга Сахалина – тиллея водяная

Рис. 4 Распространение тиллеи водяной на Сахалине

Систематика: Семейство Толстянковые (Crassulaceae), вид Тиллея водяная (Tillaea aquatica).

Растение специфических местообитаний. Отмечен только на самом юге Сахалина – в Корсаковском районе (рис. 4). Является стеногигробионтным растением, то есть для нормальной жизнедеятельности этого растения необходима постоянно высокая влажность среды. Поэтому тиллея произрастает в мелких лужах, на сырых лугах, на морских берегах. Это однолетнее растение с хорошо развитой корневой системой и слабыми побегами, прямостоячими в воде, но полегающими в ее отсутствии, 3-7 см высотой. Листья голые, толстоватые, сидячие, 4-6 мм длиной, острые, цельнокрайные.

Цветки мелкие, почти сидячие, по 1-2 в пазухах листьев. Чашелистиков, лепестков, тычинок и пестиков по четыре. Лепестки продолговато-яйцевидные, беловатые, с сиреневым оттенком, Плод - овальная листовка с коротким носиком. Семена многочисленные, мелкие. Цветет в июле-августе, плодоносит в августе-сентябре.

Изучив биологию этого растения можно сказать, что оно является стенобионтом по некоторым факторам среды. Во-первых, для размножения этого растения необходимо много воды. Так, как плодоносит и цветет тиллея в июле – августе, то наиболее благоприятный для этого водный режим присутствует именно на юге Сахалина. Условия, присущие ареалу тиллеи – Корсаковскому району, являются самыми оптимальными. В климатограмме г. Корсакова (рис. 5) показано, что наибольшее количество осадков приходится именно на месяцы июль-сентябрь.

Рис. 5 Климатограмма г. Корсаков

Также на физической карте Сахалина хорошо видно, что ареал тиллеи снабжен достаточно большим количеством водоемов – озер, мелких рек, лагуна. Почвенные условия этого района соответствуют требованиям тиллеи водяной. Для неё характерно произрастание на болотных и лесных почвах в сочетании с дерново-луговыми. Также температурный режим юга Сахалина намного мягче, по сравнению с таковым на севере. Тиллея не выносит в период вегетации низких температур. Следовательно, можно сделать вывод, что тиллея водяная является стенобионтом по таким факторам, как влажность, температура воздуха и почвенные условия. Именно Корсаковский район располагает оптимальным комплексом факторов для данного растения, поэтому тиллея водяная является стенобионтом юга Сахалина.

4.2 Стенобионт севера Сахалина – эдельвейс антеннариевидный

Систематика: Семейство Астровые или Сложноцветные (Asteraceae); вид Эдельвейс антеннариевидный (Leontopodium antennarioides).

Рис.6 Распространение эдельвейса антеннариевидного на Сахалине

В Сахалинской области встречается только на северной оконечности острова Сахалин и известен всего из двух местонахождений на полуострове Шмидта в Охинском районе (рис.6). Произрастает на территории заказника "Северный".

Многолетнее короткокорневищное травянистое растение до 20 см высотой, с беловатым опушением. Образует плотные дерновники из многочисленных укороченных вегетативных побегов и 2-4 стеблей. Прикорневые листья в розетке, от обратноланцетных или продолговатых до продолговато-обратнояйцевидных, до 2 см длиной и 0,5 см шириной, короткозаостренные.

Стеблевые листья в числе 3-10, сходные с прикорневыми листьями, но мельче их. Корзинки в числе 2-5, полушаровидные, центральная из которых немного крупнее боковых, собраны в компактное головчатое или щитковидное общее соцветие, окруженное 3-5 прицветными листьями, образующими мало, и неравно-лучевую "звезду" 1-3 см в диаметре. Семянки продолговатые, 1-1,5 мм длиной, голые или вверху рассеянно-волосистые, на верхушке с желтоватым хохолком. Цветет в конце июля - начале августа, плодоносит в августе.

Произрастает на щебнистых, кустарничково-лишайниковых участках по горным вершинам; на высоте около 300 м над уровнем моря.