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

Понятие об оптимуме и пессимуме

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

Понятие о толерантности, эврибионты и стенобионты

4. Стенобионты и эврибионты Сахалина

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:

Понятие факторов среды и их классификации;

Определение ограничивающего фактора и закон «минимума» Либиха;

Оптимальные и пессимальные условия для жизнедеятельности организмов;

Выносливость и распределение организмов на стенобионтов и эврибионтов;

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.

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

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.

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).

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.

Эдельвейс антеннариевидный на Сахалине встречается только на Восточном хребте полуострова Шмидта. Высота хребта до 600 м над уровнем моря. Приуроченность данного растения именно к этой территории объясняется тем, что эдельвейс относится к группе холмогорного и низкогорного скально-каменистого комплекса. Тип растительности, окружающий эдельвейс должен быть кустарничково-лишайниковым, благодаря чему это растение получит много света и не будет затенено другими видами. Эдельвейс достаточно светолюбив, поэтому всегда растет на более освещаемых участках. Если рассмотреть карту Сахалина по вероятности ясного неба (рис.7), то можно сказать, что северная часть Сахалина преобладает по этому показателю. Следовательно, распространение эдельвейса определяется как количеством, так и качеством света, то есть при более ясном небе солнечные лучи менее рассеяны.

Можно сделать вывод, что эдельвейс антеннариевидный является стенобионтом севера Сахалина по таким факторам, как свет, то есть данное растение стенофотное. Также ареал эдельвейса приурочен только к холмогорному и низкогорному комплексу с горно-дерновыми почвами с щебнем. Именно северная часть Сахалина обладает наиболее благоприятными условиями для произрастания эдельвейса антеннариевидного.

4.3 Эврибионт Сахалина – сивуч

Систематика: Семейство Ушастые тюлени (Otariidae); род Северные морские львы; вид Сивуч (Eumetopias jubatus Schreber, 1776).

Встречается повсеместно на Курильских островах и Сахалине. Образует 8 береговых репродуктивных лежбищ, в том числе на о. Тюлений. Численность: на Курильских островах – около 6 тыс. голов, в водах Сахалина, включая о. Тюлений, свыше 1000 голов.

Сивуч является эврибионтом Сахалина, чтобы доказать этот факт, рассмотрим его биологическое и экологическое описание, а также ареал этого вида.

Сивуч - наиболее крупный вид семейства ушатых тюленей. Длина тела половозрелых самцов 300—325 см, максимальная до 340 см. Самки, как и у всех видов этого семейства, значительно меньше, чем самцы (до 1 м). Масса взрослого самца около 1000—1120 кг, самок — около 300—350 кг. В отличие от котиков у сивучей ласты оголены не полностью и лишены волос лишь в концевой части. Мех редкий, короткий и жесткий, без подпуши. Окраска меха у взрослых на спине золотисто-соломенная, на брюхе - рыжевато-бурая. Самки несколько темнее самцов. Мощная жировая прослойка обеспечивает выносливость сивуча большого диапазона температур, который на Сахалине колеблется в среднем от +20˚С летом и до -24˚С зимой. Значит сивуч является эвритермным организмом.

В годовом цикле этих животных можно четко выделить чередование 2 периодов жизни: номадного и лежбищного. По завершении номадного периода, когда животные совершают локальные миграции в море и выходят на берег только для отдыха, наступает лежбищный репродуктивный период. Начало его приходится на раннюю весну.

Распространение сивучей меняется по сезонам. Как и другим ушатым тюленям, сивучам характерны береговые лежбища. Они располагаются на скалистых островах, на отдельных камнях, реже — на песчаных и галечных отмелях. Этими геологическими формами прибрежная зона Сахалина обеспечена. Бывают случаи залегания сивучей на скалах, возвышающихся над водой на высоту 20—25 м. С такой большой высоты сивуч бросается в воду без видимого напряжения. Необходимо, чтобы глубина у берега была большой, позволяющей прыгнувшему зверю уйти достаточно глубоко в воду.

Питаются разнообразным кормом: рыбой (навага, камбала, корюшка), головоногими моллюсками (кальмары, осьминоги), редко и молодью тюленей. Следовательно, ареал сивуча довольно широкий, так как виды, которыми он питается - самые распространенные в морях и прибрежной зоне Сахалина.

Можно сделать вывод, что сивуч – это эврибионт Сахалина, то есть организм, приспособившийся к постоянно меняющимся условиям среды и выдерживающий значительный диапазон экологических факторов.

Заключение

Рассмотрев ряд вопросов данного реферата, можно сделать вывод, что каждый организм, являясь самостоятельной биологической системой, постоянно находится в прямых или косвенных отношениях с разнообразными компонентами и явлениями окружающей его среды, влияющими на состояние и свойства организма.

Условия среды, а в частности экологические факторы, постоянно изменяются, живые организмы также претерпевают различные трансформации. Из-за чего появились экологически выносливые и маловыносливые виды.

На примере Сахалинской области были рассмотрены стенобионты юга и севера острова, а также эврибионт. Изучены их адаптации к местам обитания, а также факторы, губительно влияющие на маловыносливые виды, и биологические особенности выносливых организмов.

Следовательно, чтобы сохранить те или иные виды животных или растений, необходимо знать от каких экологических факторов зависит их жизнь, и насколько выносливыми они являются.

Список использованной литературы:

Брем А. Жизнь животных: млекопитающие. Т.4. Санкт-Петербург, 2008. 156 с.

Еремин В.М., Баркалов В.Ю. Красная книга Сахалинской области. Растения. Южно-Сахалинск, 2001. 25 с.

Онищенко Н.И., Нечаев В.А. Красная книга Сахалинской области. Животные. Южно-Сахалинск, 2001. 24 с.

Попов М.Г. Растительный мир Сахалина. М., 1969. 22, 23, 74,77 с.

Степановских А.С. Общая экология. Курган, 1999. 62-72 с.

Фатиева И.Ю. Мир растений, серия «Эрудит». М., 2006. 43 с.

Шлямин Б.А. и др., под ред. Козынюка В.М. География Сахалинской области. Южно-Сахалинск, 1968. 27-30, 42-45 с.