Экология (стр. 3 )

1.7.4 Экологическая экспертиза

Важным является раздел об экологической экспертизе. Законодательно закреплена ее обязательность. Положительный вывод государственной экологической экспертизы является основанием для открытия финансирования за всеми проектами и программами, реализация которых без такого вывода запрещается. Кроме государственной, Закон предусматривает другие формы экологической экспертизы - общественную, научную, которые проводятся независимо от государственной. Государственные стандарты в области охраны окружающей среды провозглашаются обязательными.

Определена система экологических нормативов: предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в окружающей среде, предельно допустимые и временно согласованные выбросы и сбросы загрязняющих веществ; предельно допустимые равные шума, электромагнитного излучения и других вредных влияний, а также нормы и правила радиационной безопасности; нормы и правила природопользование, которые устанавливаются и вводятся в действие Министерством здравоохранения и Минэкобезопасности Украины.

Закон предусматривает, что в Украине гражданам гарантируется право общего использования естественных ресурсов для удовлетворения жизненно необходимых потребностей (эстетичных, оздоровительных, рекреационных, материальных и т. п.)

Природные ресурсы делятся на республиканские (общегосударственные) и местные. К республиканским природным ресурсам отнесены территориальные воды, естественные ресурсы континентального шельфа и экономической (морской) зоны и поверхностные воды, которые расположенные или используются на территории более, чем одной области; лесные ресурсы; виды растений и животных, занесенные в Красную книгу Украины; естественные ресурсы в границах объектов природно-заповедного фонда республиканского значения; полезные ископаемые, за исключением общераспространенных.

Законом предусмотрено, что Украина присоединяется ко всем видам международного сотрудничества в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов, которое осуществляется путем заключения договоров, соглашений, а также участие в природоохранной деятельности ООН, других правительственных и неправительственных организаций.

1.7.5 Экономический механизм охраны окружающей среды

Экономический механизм обеспечения охраны окружающей среды лимитируется Законом Украины об охране окружающей природной среды.

Экономические способы обеспечения охраны окружающей среды предусматривают: взаимосвязь всей управленческой, научно-технической и хозяйственной деятельности предприятий, управлений и организаций с рациональным использованием природных ресурсов и эффективностью способов по охране окружающей природной среды на основе экономических равновесий; определение источников средств финансирования для охраны окружающей природной среды; установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и на образование и размещение отходов; установление нормативов сбора и размеров сборов за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду на образование и размещение отходов, и другие виды вредного влияния; предоставление предприятиям, организациям, а также гражданам, налоговых, кредитных и других льгот при внедрении ими малоотходных, энерго - и ресурсосберегающих технологий и нетрадиционных видов энергии, осуществлении других эффективных средств охраны окружающей природной среды; возмещение в установленном порядке убытков, причиненных нарушением законодательства об охране окружающей природной среды.

В Украине финансирование средств охраны ОПС осуществляется за счет государственного бюджета Украины, местных бюджетов, средств предприятий, организаций, фондов охраны ОПС, добровольных вложений и других средств.

Сбор за специальное использование природных ресурсов устанавливается на основе нормативов сборов и лимитов их использования.

Сбор за загрязнение ОПС устанавливается на основе лимитов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в ОПС и размещения отходов. Сборы с предприятий, организаций, а также граждан за сбросы и выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду, размещение отходов и другие виды вредного влияния в пределах лимитов относятся на затраты производства, но не более 0.15% валовых затрат; а за превышение лимитов взимаются с прибыли, которая остается в распоряжении предприятия.

Порядок установления нормативов сбора за ухудшение качества природных ресурсов определяется Кабинетом Министров Украины.

Сборы за использование природных ресурсов поступают в местные бюджеты, республиканского бюджета АРК и госбюджета Украины и направляются на выполнение работ по восстановлению, поддержанию этих ресурсов в надлежащем состоянии. Средства от сбора за загрязнение природных ресурсов распределяется между местными, областными и республиканским АРК, а также Государственными фондами охраны ОПС, в соотношении 20, 30%, а между Киевским, Севастопольским местным и Государственными фондами ОПС – в соотношении 70 и 30%.

Для финансирования мероприятий по охране ОПС образуются Государственными, республиканский и местные фонды охраны ОПС. Фонды образуются в составе бюджетов по месту нанесения экологического вреда за счет:

- сборов за загрязнение ОПС;

- части денежных взысканий за нарушение норм и правил охраны ОПС;

- целевых и других добровольных вложений предприятий и др.

Государственный фонд охраны ОПС образуется за счет: отчислений из местных фондов охраны ОПС; добровольных вложений предприятий; части сборов за использование природных ресурсов.

В Украине осуществляется стимулирование рационального использования природных ресурсов, охраны ОПС путем: предоставления льгот при налогообложении предприятий, организаций и граждан в случае реализации ими мероприятий охраны ОПС и рационального использования природных ресурсов; предоставление на льготных условиях краткосрочных и долгосрочных займов для реализации мероприятий по обеспечению рационального использования природных ресурсов и охраны ОПС; освобождение от налогообложения фондов охраны ОПС; установление повышенных норм амортизации основных производственных природоохранных фондов; передачи части средств фондов охраны ОПС на договорных условиях предприятиям, организациям, гражданам на мероприятия для гарантированного снижения выбросов и сбросов загрязняющих веществ и уменьшения вредных физических, химических и биологических влияний на состояние ОПС; предоставление возможности получения природных ресурсов под залог; стимулирование в установленном Кабинетом Министров Украины порядка работников специально уполномоченных государственных органов в отрасли охраны ОПС и использования природных ресурсов, кроме лиц, которые имеют статус государственных служащих и гражданских инспекторов по охране ОПС, которые выявили нарушение природоохранного законодательства и приняли необходимые меры для привлечения виновных к ответственности.

В Украине осуществляется добровольное, обязательное государственное и другие виды страхования граждан и их имущества на случай вреда, осуществленного в результате загрязнения окружающей природной среды. Порядок экологического страхования устанавливается законодательством Украины.

Тема 2 Основы теоретической экологии

2 1 Определение экосистемы

Термин экосистема был предложен А. Тенсли в 1935 году, который считал, что экосистема - это единая открытая функциональная система, образованная организмами и средой их обитания с которой они активно взаимодействуют.

Так как все экосистемы, включая биосферу, являются открытыми, то для своего функционирования, они должны получать и отдавать энергию, т. е. реальная функционирующая экосистема должна иметь вход и выход переработанной энергии. Энергия солнечного света поступает в экосистему, где фотоавтотрофными организмами превращается в химическую энергию, используемую для синтеза органических веществ из неорганических. В экосистеме поток энергии направлен в одну сторону: часть поступающей энергии солнца, преобразуется растениями и переходит на качественно более высокую ступень, превращаясь в органическое вещество, которое представляет собой более концентрированную форму энергии. Большая часть солнечной энергии приходит через экосистемы и покидает ее. В отличие от энергии, вода и элементы питания, необходимые для жизни, могут использоваться многократно (после отмирания органические вещества превращаются в неорганические). В состав экосистемы входит два компонента: сообщество живых организмом или биоценоз (биотический компонент) и физико-химическая среда или биотоп (абиотический компонент).

Рис.1 - Функциональная схема экосистемы.

Таким образом, экосистему можно представить как единое целое, в котором биогенные вещества из абиотического компонента включаются в биотический и обратно, т. е. происходит постоянный круговорот веществ с участием биотического и абиотического компонентов.

Любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды (закон развития природной системы за счет окружающей среды).

2.1.1 Структура экосистемы: энергетическая, вещественная, информационная, пространственная, динамическая

Структурой экосистемы принято называть совокупность ее системообразующих связей. Учитывая характер взаимодействий между биотическим и абиотическим компонентами, можно выделить несколько аспектов единой внутренней структуры экосистемы:

- энергетическую (совокупность энергетических потоков в экосистеме);

- вещественную (совокупность потоков вещества);

- информационную (совокупность внутриэкосистемных информационных потоков);

- пространственную (характеризующую пространственное распределение потоков энергии, вещества и информации внутри экосистемы);

- динамическую (определяющую изменение внутриэкосистемных потоков во времени).

Среди различных аспектов структуры экосистемы на первый план выступает именно энергетическая структура, так как поток энергии в значительной степени определяет и характер потоков вещества и особенности информационных взаимодействий, и пространственно-динамические закономерности.

2.1.2 Передача энергии в экосистеме

Согласно закону максимизации энергии (Г. и Э. Одумов, 1972) выживает та экосистема, которая обеспечивает максимальное поступление и наиболее эффективное использование энергии.

Поток энергии в экосистемах осуществляется через сложный механизм, включающий процессы ассимиляции, накопления, транспорт и высвобождение энергии. Важнейший этап в этом механизме - ассимиляция энергии, которая представляет собой превращение кинетической энергии фотонов в биологически доступную потенциальную энергию химических связей в органических соединениях. По способности к ассимиляции энергии организмы делятся на два типа:

- автотрофы (продуценты) - организмы, самостоятельно синтезирующие органические вещества, поглощая минеральные вещества и энергию, поступающую из вне;

- гетеротрофы (консументы и редуценты) – организмы, получающие необходимые органические вещества и энергию с пищей, представляющую собой живую или мертвую биомассу.

К автотрофам относятся зеленые растения и некоторые виды бактерий. Гетеротрофами являются все животные, грибы, подавляющее большинство бактерий, некоторые водоросли и бесхлорофилльные высшие растения.

2.1.3 Трофические цепи и сети

Транспорт энергии в экосистемах осуществляется через пищевые цепи. Пищевая цепь – это перенос энергии в форме пищи от ее источника (автотрофа) через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими. Обычно различают два типа пищевых цепей:

- пастбищная цепь, начинающаяся живыми растениями (продуцентами), живой тканью которых питаются растительноядные животные (фитофаги);

- детритная цепь, начинающаяся мертвым органическим веществом (детритом), потребляемым мертвоядными организмами (детритофагами).

Рис. 2 - Y-образная модель потока энергии, показывающая связь между пастбищной и детритной пищевыми цепями (Ю. Одум, 1986)

Различают два типа пищевых цепей (рис. 2).

Цепи выедания (или пастбищные) — пищевые цепи, начинающиеся с живых фотосинтезирующих организмов. Например, фитопланктон —» зоопланктон—> рыбы микрофаги —» рыбы макрофаги —> птицы ихтиофаги.

Цепи разложения (или детритные) — пищевые цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных. Например, детрит —» детритофаги —> хищники микрофаги —» хищники макрофаги. Таким образом, поток энергии, проходящий через экосистему, разбивается как бы на два основных направления. Энергия к консументам поступает через живые ткани растений или через запасы мертвого органического вещества. Цепи выедания преобладают в водных экосистемах, цепи разложения — в экосистемах суши.

Передача энергии по пищевой цепи подчиняется второму закону термодинамики, согласно которому процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что часть этой энергии рассеивается в форме тепла. В связи с этим, в каждом звене пищевой цепи теряется значительная доля (80-95%) энергии, заключенной в доступной пище.

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. С одной стороны, каждый трофический уровень представлен многими популяциями разных видов, с другой стороны, многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. В результате благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида часто не нарушает равновесия в экосистеме.

2.1.4 Трофические уровни

Каждое звено цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень — продуценты (автотрофные организмы, преимущественно зеленые растения). Второй трофический уровень - консументы первого порядка (растительноядные животные). Третий трофический уровень — консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными). Четвертый трофический уровень — консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными). В пищевой цепи редко бывает больше 4—5 трофических уровней. Последний трофический уровень — редуценты (сапротрофные бактерии и грибы). Они осуществляют минерализацию — превращение органических остатков в неорганические вещества.

Границы между трофическими уровнями нерезкие. Многие животные потребляют энергию более чем с одного трофического уровня, т. е. используют любую пищу, которая подходит им по размеру и другим признакам. На каждый последующий трофический уровень поступает в среднем не более 10% доступной энергии (правило 10%).

Зеленые растения ассимилируют от 1 до 5% получаемой солнечной энергии, а так как при дыхании растений разрушается до 80% синтезируемых углеводов, эффективность фотосинтеза составляет не более 1,5%. Фитофаги для образования своей биомассы используют в среднем всего 1% энергии, содержащейся в поедаемых ими растениях. На других трофических уровнях эффективность усвоения доходит до 10% (иногда даже больше).

Из «правила десяти процентов» вытекают важные следствия.

· Чем ближе организм находится к началу пищевой цепи, тем большим количеством доступной энергии он располагает.

· Пищевые цепи, включающие более 4-5 трофических уровней, встречаются крайне редко.

2.1.5 Экологические пирамиды

Закономерности транспорта энергии в пищевых цепях удобно изображать графически с помощью диаграмм, которые называются «экологические пирамиды». Они представляют собой соотношение численности организмов, их биомасс, эквивалентных этим биомассам энергий или продукции организмов на различных трофических уровнях пищевой цепи.

Существует три основных типа пирамид

-пирамида чисел - показывает численность отдельных организмов;

-пирамида биомассы - характеризует общий сухой вес, калорийность или другую меру общей численности живого вещества;

-пирамида энергии отвечает величине потока энергии или продуктивности на последовательных трофических уровнях.

Рис 3 - Пирамиды чисел (а), биомасс (б) и энергии (в), представляющие упрощенную экосистему: люцерна — телята — мальчик 12 лет (по Ю. Одуму, 1959)

Пирамиды чисел и биомассы могут быть обратными, т. е. основа может быть меньшей, чем один или несколько верхних уровней. Так бывает когда средние размеры продуцентов меньше чем размеры консументов. Пирамида энергии всегда сужается к верху при условии, что будут учтены все источники питания в системе.

2.1.6 Продукция и продуктивность экосистем

Продуктивность экосистемы тесно связанна с потоком энергии, проходящим через нее. В каждой экосистеме только часть поступающей энергии накопляется в виде органических соединений. Скорость ассимиляции энергии называется продукцией, а величина продукции, отношение к единице площади экосистемы называется продуктивностью.

Общая скорость, с которой энергия усваивается продуцентами и накапливается в форме органического вещества, называется валовой первичной продукцией. Чистая первичная продукция – это скорость накопления органического вещества в растительных тканях за вычетом расхода энергии на жизнеобеспечение организма. Вторичная продукция создается гетеротрофами.

Величина продукции, отнесенная к единице площади экосистемы, носит название продуктивности. Так как в экосистемах только растения ассимилируют солнечную энергию, трансформируя ее в органическое вещество, а остальные только ее потребляют, поэтому продукция экосистемы в целом зависит от соотношения расхода энергии растениями на фотосинтез и дыхание. В неблагоприятных условиях, при стрессовых нагрузках расходы на дыхание организмов увеличивается, и продукция экосистемы снижается.

Мировое распределение первичной биологической продуктивности неравномерно. Уиттекер в 1979 году предложил классифицировать сообщества по продуктивности на 4 класса:

1 класс - сообщества высшей продуктивности 3г/м2 в год к таким сообществам относятся тропические леса, посевы риса и сок тростника. Запас биомассы в этом классе сообществ превышает 50 кг/м2 в местных сообществах равно продуктивности однолетних сельскохозяйственных культур.

2 класс - сообщества высокой продуктивности 2000 – 1000 г/м2 гол листопадные леса умеренной зоны, луга при применении удобрений, посевы кукурузы, так биологически приближаются к биомассе 1 класса. Минимальная биомасса равна чистой биологической продуктивности однолетних культур.

3 класс - сообщества умеренной продуктивности от 1000 до 250 г м2/год. К таким сообществам относятся основная масса сельхоз культур, кустарники, степи. Биомасса степей изменяется от 0,2 до 5 кг/м2.

4 класс - сообщества с низкой производительностью пустыни, полупустыни, тундры.

Общегодовая продуктивность сухого органического вещества на земле составляет 150-200 млн. т. 2/3 производится на суше и 1/3 приходится на океан. Практически вся первичная продукция служит для поддержания жизни гетеротрофных организмов. Питание людей обеспечивает в основном сельскохозяйственные культуры, которые занимают 10% всей площади суши. Годовой прирост культурных растений равен 16% от всей продукции суши. Половина урожая идет на питание людей, остальное на корм домашних животных и отходы. Всего человечество потребляет 0,2 % первичной продукции. Ресурсы, имеющиеся на земле, включая продукцию животноводства и рез промысла, на суше и на море могут обеспечить только 50 % потребности современного населения земли.

2.2 Экологические факторы, их классификация

Экологические факторы — это отдельные элементы среды обитания, которые воздействуют на организмы. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. Экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы — компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.), орографические (рельеф местности), эдафические, или почвенно-грунтовые (плотность, структура, рН, гранулометрический состав, химический состав и др.), гидрологические (вода, течение, соленость, давление и др.). Иначе абиотические факторы делят на физические, химические и эдафические.

Биотические факторы — воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимоотношения могут быть внутривидовыми (взаимодействия между особями одного вида) и межвидовыми (между особями разных видов). По типу взаимодействия различают протокооперацию (симбиоз), мутуализм, комменсализм, внутривидовую и межвидовую конкуренции, паразитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных) и микробогенные (микроорганизмов).

Антропогенные факторы — деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и др.). При этом различается воздействие человека как биологического организма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

Первичные факторы — это те, которые существовали до появления жизни: температура, освещенность, приливы и отливы и др. К этим факторам адаптация наиболее совершенна.

Вторичные факторы — это следствие изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений и др. В нормальных условиях в местообитании должны присутствовать только периодические факторы, а непериодические — должны отсутствовать.

Непериодические факторы воздействуют катастрофически, вызывая болезни или даже смерть живых организмов. Человек, чтобы уничтожить вредные для него организмы, например, насекомых, вводит непериодические факторы — химическую отраву. Но источником адаптации являются мутации генов, которые могут произойти и под воздействием искусственных факторов. Это приводит, например, к приспособлению тех же насекомых даже к отравляющим веществам, которые на них перестают действовать.

2.2.1 Общие принципы действия экологических факторов

Экологические факторы могут оказывать на организм прямое действие и косвенное. Косвенное воздействие осуществляется через другие экологические факторы. Например, высокая температура может вызвать ожог (прямое действие), а может привести к обезвоживанию организма (косвенное воздействие).

Разные экологические факторы обладают различной изменчивостью в пространстве и во времени. Одни из них относительно постоянны (например, сила тяготения, солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (например, температура и влажность воздуха, сила ветра).

Изменения факторов среды могут быть периодическими и непериодическими. Периодические факторы регулярно повторяются во времени (например, изменение температуры воздуха и освещенности в течение суток или года). Непериодические факторы не имеют периодичности (например, извержение вулкана, нападение хищника).

Периодические факторы делят на первичные и вторичные. Первичные периодические факторы связаны с космическими причинами (освещенность, приливы, отливы и др.). Вторичные периодические факторы возникают как следствие действия первичных факторов (температура, количество осадков, биомасса, продуктивность и др.).

Экологические факторы оказывают на живые организмы различные воздействия: ограничивающее, раздражающее, модифицирующее, сигнальное. Ограничивающее воздействие делает невозможным существование в данных условиях. Раздражительное воздействие вызывает биохимические и физиологические адаптации. Модификациионное воздействие вызывает морфологические и анатомические изменения организмов. Сигнальное воздействие информирует об изменениях других факторов среды.

В природе экологические факторы действуют совместно, т. е. комплексно. Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называются условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

2.2.2 Адаптации живых организмов к экологическим факторам

Адаптации — различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции. Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи: от молекулярного до биоценотического. Способность к адаптации — одно из основных свойств живой материи, обеспечивающее возможность ее существования. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор. Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь — усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.

Пассивный путь — подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т. д.).

Избегание неблагоприятных воздействий — выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации. Адаптации можно разделить на три типа: морфологические, физиологические и этологические.

Морфологические адаптации сопровождаются изменением в строении организма (например, видоизменение листа у растений пустынь). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм.

Физиологические адаптации — изменения в физиологии организмов (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира).

Этологические адаптации — изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период). Этологические адаптации характерны для животных.

Свет - один из основных экологических факторов. При прохождении солнечной радиации через атмосферу около 19 % поглощается облаками, водяными парами и т. д., 34 % отражается обратно в космос, 47 % достигает земной поверхности, из них 24 % - прямая радиация и 23 % - отраженные лучи. В спектре солнечного света выделяют области, различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи - основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи - основной источник тепловой энергии. Для растений солнечный свет необходим, прежде всего, как источник энергии для фотосинтеза. По отношению к условиям освещенности растения делят на следующие экологические группы.

Гелиофиты (светолюбивые) - растения, обитающие в условиях хорошего осве­щения. Они имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, значительное количество пигментов в листьях и др.

Сциофиты (тенелюбивые) — растения, плохо переносящие прямые солнечные лучи. Для них характерны крупные, тонкие листья, расположенные горизонтально, с меньшим количеством устьиц.

Факультативные гелиофиты (теневыносливые) - растения, способные обитать как в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения. Имеют переходные черты.

Для животных свет — это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни. По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт).

Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов. Изменение длины дня тесно связано с годовым ходом температуры, но в отличие от последней не подвержено случайным колебаниям. Фотопериодизм обусловливает такие сезонные явления как листопад, перелеты птиц и т. п.

Температура — один из основных экологических факторов. От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до +50°С, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является °С (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним — минус °С (переносят споры, семена, сперматозоиды).

По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитаю­щих в условиях высоких температур).

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ).

В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных.

Пойкилотермные организмы - организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные. Температура их тела обычно на 1 - 2°С выше температуры окружающей среды или равна ей.

Гомойотермные организмы - организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие. Если речь идет только о животных, то их еще называют холоднокровными и теплокровными соответственно. Среди гомойотермных организмов выделяют группу гетеротермных организмов - организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами ее понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши и др.).

У живых организмов различают три механизма терморегуляции. Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения величины теплопродукции за счет изменения интенсивности обмена веществ. Физическая терморегуляция связана с изменением величины теплоотдачи. Этологическая (или поведенческая) терморегуляция заключается в избегании условий с неблагоприятными температурами.

Вода - обеспечивает протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной (95 % всей воды клетки) и связанной (4—5 % связаны с белками).

Наиболее важные функции и свойства воды следующие.

Вода как растворитель является лучшим из известных растворителей, в ней растворяется больше веществ, чем в любой другой жидкости. Многие химические реакции в клетке являются ионными, поэтому протекают только в водной среде.

Вода как реагент участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза. Вода как термостабилизатор и терморегулятор. Эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоемкость - смягчает влияние на организм значительных перепадов температуры в окружающей среде; высокая теплопроводность - позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме; высокая теплота испарения - используется для охлаждения организма при потоотделении у млекопитающих и транспирации у растений. Транспортная функция воды осуществляется при передвижении по организму вместе с водой растворенных в ней веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов из организма.

Структурная функция состоит в том, что цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды, и именно она придает клеткам их нормальную форму. У растений вода поддерживает тургор (упругость эндоплазматической мембраны), у некоторых животных служит гидростатическим скелетом (медузы).

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофиллы (промежуточная группа). В частности среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов.

Гигрофиты - растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. К ним, в частности, относятся водные растения — гидрофиты и гидатофиты. Гидатофиты - водные растения, целиком или большей своей частью, погруженные в воду (например, рдест, кув­шинка). Гидрофиты - водные растения, прикрепленные к грунту и погруженные в воду только нижними частями (например, тростник).

Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. К ним относятся суккуленты и склерофиты. Суккуленты - ксерофитные растения с сочными, мясистыми листьями (например, алоэ) или стеблями (например, кактусовые), в которых развита водозапасающая ткань. Склерофиты - ксерофитные растения с жесткими побегами, благодаря чему при водном дефиците у них не наблюдается внешней картины увядания (например, ковыли, саксаул).

Мезофиты - растения умеренно увлажненных местообитаний; промежуточная группа между гидрофитами и ксерофитами.

Почва - одна из сред обитания живых организмов. Важнейшими экологическими факторами, характеризующими почву как среду обитания, являются кислотность, содержание питательных элементов, содержание органических веществ, структура, плотность, засоленность, гранулометрический состав и др.

По отношению к кислотности почвы растения делят на следующие экологические группы: ацидофилы (растут на почвах с рН<6,7); нейтрофилы (рН=6,7 - 7,0); базофилы (рН>7,0); индифферентные виды (могут обитать на почвах с разным значением рН).

По отношению к содержанию питательных элементов в почве среди растений различают олиготрофов (растения, довольствующиеся малым количеством зольных элементов), эвтрофов (нуждаются в большом количестве зольных элементов) и мезотрофов (требуют умеренного количества зольных элементов).