Экологически ниши Понятие экологическая ниша ввел американский

Экологически ниши.

Понятие «экологическая ниша» ввел американский зоолог Джозеф Гриннел (1914 г. ), но под нишей он понимал положение видовой популяции в пространстве, т. е. как «адрес» популяции – это аутэкологический подход к обоснованию понятия «экологическая ниша» . Чарлз Элтон (1927 г. ) представил концепцию, согласно которой экологическая ниша – это место вида в трофических цепях. Это современная трактовка данного понятия.

Джордж Хатчинсон (1957 г. ) сформулировал понятие экологической ниши, как всей суммы связей организмов данного вида с абиотическими условиями среды и с другими видами живых организмов. Это «гиперпространство» вида внутри биоценоза, где каждая ось пространства определяется требованием вида к разным экологическим факторам.

Экологическая ниша Фундаментальная (биологические потребности вида, его требования к среде) Это тоже во многом аутэкологический подход. Перекрывание ниш – совмещение жизненных интересов разных видов, приводящее к конкурентным отношениям. Реализованная (реальное положение вида в биоценозе, обычно меньше фундаментальной) = «экологическое пространство вида» - в котором вид не имеет конкурентов

Потенциальная экологическая ниша Фактор 2 (экологический спектр) Потенциальная (фундаментальная) экологическая ниша - совокупность всех условий, в которых потенциально может существовать вид в том случае, если он не ограничен конкуренцией с другими видами Ф ак то р 3 Фактор 1 Пределы толерантности Математическая абстракция: потенциальная ниша вида в экологическом пространстве – n -мерный параллелепипед, все стороны которого представляют собой пределы толерантности вида по соответствующим экологическим факторам

Реализованная экологическая ниша Положение вида, которое занимает в общей системе биоценоза в зависимости от его требований к абиотическим факторам (потенциальной ниши) и в условиях биотических ограничений (конкуренции) Chthamalus Balanus Потенциальная Реализованная Океан Потенциальная и реализиванная экологические ниши для двух видов усоногих рачков в зоне прилива

Экологические факторы.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР КОМПОНЕНТ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЙ (ВЛИЯЮЩИЙ) НА ОРГАНИЗМ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОРГАНИЗМ Факторы неживой природы (АБИОТИЧЕСКИЕ) ь температура, ь свет, ь влажность, ь концентрация солей, ь давление, ь осадки, ь рельеф, ь движение воздушных масс Факторы живой природы (БИОТИЧЕСКИЕ) Факторы, связанные с воздействием человека на природу (АНТРОПОГЕННЫЕ) ь влияние организмов или популяций одного вида друг на друга; ь прямое воздействие человека на организмы и популяции, экологические системы; ь взаимодействие особей или популяций разных видов ь воздействие человека на среду обитания различных видов

Действие антропогенных факторов Прямое Косвенное

Влияние экологических факторов Раздражители Ограничители Модификаторы

По продолжительности действия ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Разовые (падение метеорита, снаряда) Постоянные (сила тяготения, состав океана, атмосферы) Изменчивые регулярно-периодические (суточная, сезонная ритмика) нерегулярно-периодические (погодные условия, бури, ливни, обвалы, землетрясения) эпизодические (многие антропогенные) длительно направленные (зарастание водоемов, потепление климата)

Степень благоприятствия Закон оптимума Зона пессимума Зона оптимума Зона пессимума Градиент фактора Пределы толерантности (экологическая валентность)

Экологическая толерантность Tolerantia – (лат. ) – терпение - способность выдерживать изменения условий обитания эврибионты организмы, способные существовать в широком диапазоне природных условий окружающей среды и выдерживать их значительные изменения. стенобионты животные и растения, способные существовать лишь при относительно постоянных условиях окружающей среды (температуры, солености, влажности, наличия определенной пищи и т. д. ). Например, все внутренние паразиты.

Стенобионты и эврибионты Picea abies – эвритермный вид Эврибионтные виды – широкие пределы толерантности Степень благоприятствия Стенобионтные виды – узкие пределы толерантности Тропические орхидеи стенотермные виды Градиент фактора -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 Температура, °C

Кривая толерантности

Неоднозначность действия фактора на разные функции организма то си нт ез Интенсивность процесса Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма Зона роста Фо Д -10 0 10 20 30 е ни а ых 40 50 60 Температура, °C Зависимость фотосинтеза и дыхания от температуры

Закон минимума Закон Ю. ЛИБИХА Жизнедеятельность организма ограничивает фактор, количество и качество которого близко к минимуму Лимитирующие факторы

Лимитирующие факторы • • 1. температура 2. свет 3. наличие воды 4. концентрация О 2 5. давлени 6. рельеф 7. движение воздушных масс

Позднее было установлено (Ф. Блекманом), что не только минимальное, но и максимальное воздействие какого-либо фактора среды действует угнетающе на организмы. Согласно закону лимитирующего фактора, экологические факторы, присутствующие как в недостатке, так и в избытке (по отношению к оптимальным требованиям организма), ограничивают или прекращают его развитие и даже существование.

Закон компенсации экологических факторов сформулирован Э. Рюбелем в 1930 г. : отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов могут быть компенсированы другим близким (аналогичным) фактором. Однако отсутствие фундаментальных факторов (света, воды, биогенных элементов) не может быть заменено другими факторами (закон незаменимости фундаментальных факторов – В. Р. Вильямс, 1949 г. ) Правило взаимодействия и компенсации факторов: все экологические факторы действую совместно, и могут либо усиливать, либо компенсировать действие друга.

Изменение условий обитания во временном (историческом) или пространственном (географическом) аспекте вызывает приспособительные реакции организма (адаптации) Адаптации Поведенческие Морфологические Физиологические

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА (Human Ecology) фундаментальная методологическая область науки, изучающая на популяционном уровне основные биологические закономерности и механизмы взаимодействия окружающей среды и человека (связь «среда – здоровье» )

Важнейшие явления, которые происходят во внутренней среде организма, независимо от его сложности, определяются (по Ю. Н. Куражковскому) рядом эндоэкологических законов. 1. Состояние каждого организма обусловлено совокупностью его генотипа, фенотипа и динамики внешней и внутренней среды. Отметим, что генотип — это совокупность всех генов организма, а фенотип — совокупность всех признаков организма, начиная с внешних и кончая особенностями строения и функционирования клеток и органов. При этом фенотип формируется под влиянием генотипа и внешней среды. Реальное состояние организма непрерывно изменяется под влиянием воздействий как окружающей так и внутренней среды. 2. В динамике внутренней среды организма сочетаются пять видов движения: 1) избирательно поглощаемый поток веществ, энергии и информации; 2) возрастные поступательные изменения; 3) многоступенчатые колебательные изменения; 4) действие импульсов центральной нервной системы; 5) реакции на случайные воздействия внешней среды. 3. Диапазон рациональных реакций внутренней среды организма на внешние воздействия обусловлен эволюционным опытом вида.

Модель влияния среды обитания на здоровье человека

Факторы, определяющие вероятность развития нарушений состояния здоровья человека Генетические факторы Образ жизни и поведение Трудовая деятельность Качество жизни ЗДОРОВЬЕ Экосистемы Окружающая среда

Согласно академику Н. П. Дубинину, главными из возможных преобразований организмов являются: 1) онкогенез, или развитие злокачественных образований; 2) тератогенез (пороки индивидуального развития, а также уродства); 3) мутационный процесс в гаметах или соматических клетках; 4) ингибирование (замедление) или стимулирование биологической продуктивности; 5) некроз (омертвение) тканей; 6) токсикоз. Эти изменения мгут возникать по отдельности или в различных сочетаниях друг с другом.

ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА: РИСКИ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ (по данным экспертной группы 11 «Здоровье и среда обитания человека» ) ► Свыше 60 млн. человек проживают в зонах с неблагоприятной экологической ситуацией, занимающих 15% территории страны ► Свыше 54% городского населения находится под воздействием высокого и очень высокого загрязнения воздуха ► В мегаполисах 100% населения подвергаются высокому и очень высокому загрязнению воздуха ► 2, 4 млн. человек подвергаются воздействию концентраций взвешенных веществ в атмосферном воздухе в 2 и более раз превышающих предельно допустимую концентрацию ► Присутствие в воздухе диоксида азота и серы обусловливает 24 тыс. дополнительных смертельных исходов в год До 15 млн. человек проживает на радоноопасных территориях. ► Повышенное облучение радоном является причиной появления до 4, 0 тыс. новых случаев рака легкого ► Около 40% населения потребляют некачественную воду

Влияние загрязнения среды на организм человека Основные источники загрязнения Тепловые электростанции Металлургические комбинаты Текстильные предприятия Автомобильный транспорт Предприятия по изготовлению резины З а г р я з н и т е л и: пыль, зола, сажа, оксиды азота, серы, мышьяка, углерода, руть, сероводород, аммиак, хлопковая пыль, органические растворители В л и я н и е н а з д о р о в ь е ч е л о в е к а: отравление организма, поражение дыхательных путей, злокачественные опухоли, понижение иммунитета, поражение нервной системы, нарушение процесса кроветворения, аритмии и другие заболевания сердца

Экологически обусловленные болезни №№ п/п Патология Этиологические факторы Природно обусловленные болезни 1 Эндемический зоб Недостаток в окружающей среде йода, необходимого для синтеза тиреоидных гормонов 2 Эндемический флюороз Избыток фтора 4 Кариес Дефицит фтора 5 Эндемический молибденоз Избыток молибдена 6 Гиперселеноз Избыток селена 7 Гемосидероз Избыток железа 8 Метгемоглибинемия Избыток нитратов 9 Болезнь Кашина-Бека Избыток стронция на фоне недостатка кальция. (уровская болезнь) Возможна роль афлатоксинов 10 Болезнь Прасада Дефицит цинка (гипоцинкоз) 11 Болезнь Кишана Дефицит селена

Антропогенные болезни Болезнь Минамата Поражения, связанные с попаданием в организм метилртути Техногенные остеопатии, в Избыток техногенного фтора т. ч. флюороз Молибденовая подагра Избдыток в окружающей среде техногенного молибдена Свинцовая энцефалопатия Избыток техногенного свинца и нефропатия Болезнь Итай-Итай Поражения, связанные с попаданием в организм кадмия Кобальтовая Избыток в окружающей среде техногенного миокардиопатия кобальта Болезнь Юшо Попадание в организм полихлорбифенилов и диоксинов

Экологически зависимые болезни №№ п/п 1 1 2 Патология Ориентировочный перечень факторов окружающей среды в связи с их возможным влиянием на уровень распространенности некоторых классов и групп болезней 2 3 Болезни системы 1. Загрязнение атмосферного воздуха окислами серы, окисью углерода, окислами азота, кровообращения фенолом, бензолом, аммиаком, сернистыми соединениями, сероводородом, этиленом, пропиленом, бутиленом, жирными кислотами, ртутью и др. 2. Шум 3. Жилищные условия 4. Электромагнитные поля 5. Состав питьевой воды: нитраты, хлориды, нитриты, жесткость воды 6. Биогеохимические особенности местности: недостаток или избыток кальция, магния, ванадия, кадмия, цинка, лития, хрома, марганца, кобальта, бария, меди, стронция, железа во внешней среде 7. Загрязнение окружающей среды пестицидами и ядохимикатами 8. Природно-климатические условия: быстрота смены погоды, влажность, барометрическое давление, уровень инсоляции, сила и направление ветра Болезни нервной системы 1. Природно-климатические условия: быстрота смены погоды, влажность, и органов чувств. барометрическое давление, температурный фактор Психические расстройства 2. Биогеохимические особенности: высокая минерализация почвы и воды 3. Жилищные условия 4. Загрязнение атмосферного воздуха окислами серы, окисью углерода, окислами азота, хромом, сероводородом, двуокисью кремния, формальдегидом, ртутью и др. 5. Шум 6. Электромагнитные поля 7. Хлорорганические, фосфорорганические и др. пестициды

1 2 3 5 Болезни крови и 1. Биогеохимические особенности: недостаток или избыток кроветворных хрома, кобальта, редкоземельных металлов во внешней среде органов 2. Загрязнение атмосферного воздуха окислами серы, окисью углерода, окислами азота, углеводородом, азотистоводородной кислотой, этиленом, пропиленом, амиленом, сероводородом и др. 3 Болезни органов 1. Природно-климатические условия: быстрота смены погоды, 3. Электромагнитные поля дыхания влажность 2. Жилищные условия 4. Нитриты и нитраты в питьевой воде 3. Загрязнение атмосферного воздуха пылью, окислами серы, 5. Загрязнение окружающей среды пестицидами ядохимикатами окислами азота, окисью углерода, сернистым ангидридом, фенолом, аммиаком, углеводородом, двуокисью кремния, хлором, 6 Болезни кожи и 1. Уровень инсоляции акролеином, фотооксидантами, ртутью и др. 4. Хлорорганические, фосфорорганические и др. пестициды подкожной 2. Недостаток или избыток микроэлементов во внешней среде 4 Болезни органов 1. Загрязнение окружающей среды пестицидами и ядохимикатами клетчатки 3. Загрязнение атмосферного воздуха пищеварения 2. Недостаток или избыток микроэлементов во внешней среде 3. Жилищные условия 7 Болезни 1. Уровень инсоляции 4. Загрязнение атмосферного воздуха сероуглеродом, эндокринной 2. Избыток или недостаток свинца, йода, бора, кальция ванадия, сероводородом, пылью, окислами азота, хлором, фенолом, двуокисью кремния, фтором и др. системы, брома, хрома, марганца, кобальта, цинка, лития. Меди, бария, 5. Шум 6. Состав питьевой воды, жесткость воды расстройства стронция, железа, урохрома, молибдена во внешней среде питания, 3. Загрязнение атмосферного воздуха нарушения 4. Шум обмена веществ 5. Электромагнитные поля 6. Жесткость питьевой воды

8 Врожденные аномалии 1. Загрязнение атмосферного воздуха 2. Загрязнение окружающей среды пестицидами 3. Шум 4. Электромагнитные поля 9 Болезни мочеполовых 1. Недостаток или избыток цинка, свинца, йода, кальция, марганца, кобальта, меди, органов железа во внешней среде 2. Загрязнение атмосферного воздуха сероуглеродом, двуокисью углерода, углеводородом, сероводородом, этиленом, окисью серы, бутиленом, амиленом, окисью углерода 3. Жесткость питьевой воды 1. Загрязнение атмосферного воздуха В том числе: патология 2. Электромагнитные поля беременности 3. Загрязнение окружающей среды пестицидами и ядохимикатами 4. Недостаток или избыток микроэлементов во внешней среде 10 Новообразования рта, 1. Загрязнения атмосферного воздуха носоглотки, верхних 2. Влажность, уровень инсоляции, температурный фактор, количество дней с дыхательных путей, суховеями и пыльными бурями, барометрическое давление трахеи, бронхов, легких и других органов дыхания 11 Новообразования 1. Загрязнение окружающей среды пестицидами и ядохимикатами пищевода, желудка и 2. Загрязнение атмосферного воздуха канцерогенными веществами, акролеином и других органов другими фотооксидантами (окислами азота, озоном, ПАВ, формальдегидом, пищеварения свободными радикалами, органическими перекисями, мелкодисперсными аэрозолями) 3. Биогеохимические особенности местности: недостаток или избыток магния, марганца, кобальта, цинка, редкоземельных металлов, меди, высокая минерализация почвы

МЕДИЦИНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (Environmental Medicine) – специальная область медицинской науки, направленная на разработку методов диагностики и лечения заболеваний, вызванных или опосредованных воздействием факторов окружающей среды, а также на укрепление здоровья населения.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ РОССИИ • Накоплено > 80 млрд. тонн твердых отходов, из них » 1, 5 млрд. тонн высокотоксичных. • Ежегодно образуется » 30 млн. тонн бытовых отходов (> 200 кг/чел. ) и » 120 млн. тонн промышленных отходов (> 800 кг/чел. ) • Только в г. Москве от животных (около 1 млн. собак) образуется ежедневно до 270 тонн экскрементов. • Доля проб почвы, не отвечающих гигиеническим нормативам по показателям: – санитарно-химическим » 13% – микробиологическим – 17% – гельминтологическим > 20% 5. Число инвазированных паразитами больных » 20 млн. человек. 6. Медицинские отходы характеризуются 3 -мя факторами опасности: биологическими, химическими и физическими