Фактори середовища, загальні закономірності їх дії на живі організми

Навколишнє середовище - це та частина природи, яка оточує живий організм і з якою він безпосередньо взаємодіє. Складові частини і властивості середовища різноманітні і мінливі. Будь-яка жива істота живе в складному і мінливому світі, постійно пристосовуючись до нього і регулюючи свою життєдіяльність відповідно до його змінами.

На нашій планеті живі організми освоїли чотири основні середовища проживання, сильно розрізняються за специфікою умов. Водне середовище була першою, в якій виникла і поширилася життя. В подальшому живі організми оволоділи наземно-повітряним середовищем, створили і заселили грунт. Четвертої специфічної середовищем життя стали самі живі організми, кожен з яких представляє собою цілий світ для населяють його паразитів або симбіонтів.

Пристосування організмів до середовища носять назву адаптації. Здатність до адаптації - одне з основних властивостей життя взагалі, так як забезпечує саму можливість її існування, можливість організмів виживати і розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях: від біохімії кліток та поведінки окремих організмів до будови і функціонування спільнот і екологічних систем. Адаптації виникають і ізме-ються в ході еволюції видів.

Окремі властивості або елементи середовища, які впливають на організми, називаються екологічними факторами. Фактори середовища різноманітні. Вони можуть бути необхідні або, навпаки, шкідливі для живих істот, сприяти чи перешкоджати виживанню і розмноженню. Екологічні фактори мають різну природу і специфіку дії. Екологічні чинники діляться на абіотичні і біотичні, антропогенні.

Абіотичні фактори - температура, світло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря, сольовий склад води, вітер, течії, рельєф місцевості - це все властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми.

Біотичні фактори - це форми впливу живих істот один на одного. Кожен організм постійно відчуває на собі прямий або опосередкований вплив інших істот, вступає в зв'язок з представниками свого виду та інших видів - рослинами, тваринами, мікроорганізмами, залежить від них і сам чинить на них вплив. Навколишній органічний світ - складова частина середовища кожної живої істоти.

Взаємні зв'язку організмів - основа існування біоценозів і популяцій; розгляд їх відноситься до області сінеко-логії.

Антропогенні фактори - це форми діяльності людського суспільства, які призводять до зміни природи як середовища проживання інших видів або безпосередньо позначаються на їхньому житті. В ході історії людства розвиток спочатку полювання, а потім сільського господарства, промисловості, транспорту сильно змінило природу нашої планети. Значення антропогенних впливів на весь живий світ Землі продовжує стрімко зростати.

Хоча людина впливає на живу природу через зміну абіотичних факторів і біотичних зв'язків видів, діяльність людей на планеті слід виділяти в особливу силу, яка не лягала в рамки цієї класифікації. В даний час практично вся доля живого покриву Землі і всіх видів організмів знаходиться в руках людського суспільства, залежить від антропогенного впливу на природу.

Один і той же фактор середовища має різне значення в житті спільно мешкають організмів різних видів. Наприклад, сильний вітер взимку несприятливий для великих, що мешкають відкрито тварин, але не діє на більш дрібних, які вкриваю 1ся в норах або під снігом. Сольовий склад грунту важливий для живлення рослин, але байдужий для більшості наземних тварин і т. П.

Деякі властивості середовища залишаються відносно незмінними протягом тривалих періодів часу в еволюції видів. Такі сила тяжіння, сонячна стала, сольовий склад океану, властивості атмосфери. Більшість екологічних чинників-температура, вологість, вітер, опади, наявність укриттів, їжі, хижаки, паразити, конкуренти і т. Д дуже мінливе в просторі і часі. Ступінь мінливості кожного з цих факторів залежить від особливостей середовища проживання. Наприклад, температура сильно варіює на поверхні суші, але майже постійна на дні океану або в глибині печер. Паразити ссавців живуть в умовах надлишку їжі, тоді як для свободножі-вущіх хижаків її запаси весь час змінюються слідом за зміною чисельності жертв.

Зміни факторів середовища в часі можуть бути: 1) регулярно-періодичними, міняють силу впливу в зв'язку з часом доби або сезоном року або ритмом припливів і відливів в океані; 2) нерегулярними, без чіткої періодичності, наприклад зміни погодних умов в різні роки, явища катастрофічного характеру - бурі, зливи, обвали і т. П .; 3) спрямованими протягом відомих, іноді тривалих, відрізків часу, наприклад при похолоданні або потеплінні клімату, заростання водойм, постійному випасі худоби на одному і тому ж ділянці і т. П.

Екологічні фактори середовища надають на живі організми різноманітні впливи, т. Е. Можуть впливати як подразники, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних і біохімічних функцій; як обмежувачі, що обумовлюють неможливість існування в даних умовах; як модифікатори, що викликають анатомічні та морфологічні зміни організмів; як сигнали, що свідчать про зміни інших факторів середовища.

Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, в характері їх впливу на організми і в відповідних реакціях живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.

1. Закон оптимуму. Кожен фактор має лише певні межі позитивного впливу на організми. Результат дії змінного фактора залежить насамперед від сили його прояву. Як недостатнє, так і надмірне дію фактора негативно позначається на життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного чинника або просто оптимумом для організмів даного виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражено гальмівну дію даного чинника на організми (зона пессімума). Максимально і мінімально стерпні значення чинника - це критичні точки, за межами яких існування вже неможливо, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічною валентністю живих істот по відношенню до конкретного фактору середовища.

Фактори середовища, загальні закономірності їх дії на живі організми

Представники різних ал-дов сильно відрізняються один від одного як за положенням оптимуму, так і з екологічної валентності. Так, наприклад песці з тундрі можуть переносити коливання температури повітря в діапазоні око то 80 ° С (від +30 до -55 ° С), тоді як тепловодні рачки Сepilia mirabilis витримують зміни температури води в інтервалі не більше 6 ° С (від 23 до 29C). Одна і та ж сила прояву чинника може бути оптимальною для одного виду, пессимальной-іншому й виходити за межі витривалості для третього.

Широку екологічну валентність виду по відношенню до абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви чинника приставки «Еврі». Еврітермние види - виносять значні коливання температури, еврібатние - широкий діапазон тиску, евригалінні - різний ступінь засолення середовища.

Нездатність переносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою «стіно» -стенотермние, стенобатние, стеногалінние види і т. Д. У більш широкому сенсі слова види, для існування яких необхідні суворо визначені екологічні умови, називають стенобіонтних, а ті, які здатні пристосовуватися до різної екологічної обстановці, - Еврібіонтность.

2. Неоднозначність дії фактора на різні функції. Кожен фактор неоднаково впливає на різні функції організму. Оптимум для одних процесів може бути песимум для інших. Так, температура повітря від 40 до 45 ° С у холоднокровних тварин сильно збільшує швидкість обмінних процесів в організмі, але гальмує рухову активність, і тварини впадають в теплове заціпеніння. Для багатьох риб температура води, оптимальна для дозрівання статевих продуктів, несприятлива для ікрометання, яке відбувається при іншому температурному інтервалі.

Життєвий цикл, в якому в певні періоди організм здійснює переважно ті чи інші функції (харчування, зростання, розмноження, розселення і т. П.), Завжди узгоджений із сезонними змінами комплексу чинників середовища. Рухливі організми можуть також змінювати місця проживання для успішного здійснення всіх своїх життєвих функцій.

Фактори середовища, загальні закономірності їх дії на живі організми

3. Мінливість, варіабельність та різноманіття відповідних реакцій на дію факторів середовища у окремих особин виду. Ступінь витривалості, критичні точки, оптимальна і Песси-формальні зони окремих індивідуумів не збігаються. Ця мінливість визначається як спадковими якостями особин, так і статевими, віковими і фізіологічними відмінностями. Наприклад, у метелика млинової вогнівки - одного з шкідників борошна і зернових продуктів-"критична мінімальна температура для гусениць -7 ° С, для дорослих форм - 22 ° С, а для яєць -27 ° С. Мороз в 10 ° С губить гусениць, але не небезпечний для імаго і яєць цього шкідника. Отже, екологічна валентність виду завжди ширше екологічної валентності кожної окремої особини.

4. До кожного з факторів середовища види пристосовуються відносно незалежним шляхом. Ступінь витривалості до якого-небудь фактору не означає відповідної екологічної валентності виду по відношенню до решти чинників. Наприклад, види, що переносять широкі зміни температури, зовсім не обов'язково повинні також бути пристосованими до широких коливань вологості або сольового режиму. Еврітермние види можуть бути стеногалінние, стенобатние або навпаки. Екологічні валентності виду по відношенню до різних факторів можуть бути дуже різноманітними. Це створює надзвичайне різноманіття адаптації в природі. Набір екологічних валентностей по відношенню до різних факторів середовища становить екологічний спектр виду.

5. Розбіжність екологічних спектрів окремих видів. Кожен вид специфічний за своїми екологічними можливостями. Навіть у близьких за способами адаптації до середовища видів існують відмінності у ставленні до будь-яким окремим факторам.

Правило екологічної індивідуальності видів сформулював російський ботанік Л. Г. Раменський (1924) стосовно до рослин, а потім широко було підтверджено і зоологічними дослідженнями.

Фактори середовища, загальні закономірності їх дії на живі організми

6. Взаємодія факторів. Оптимальна зона і межі витривалості організмів по відношенню до будь-якого фактору середовища можуть зміщуватися в залежності від того, з якою силою і в якому поєднанні діють одночасно інші фактори. Ця закономірність отримала назву взаємодії факторів. Наприклад, спеку легше переносити в сухому, а не у вологому повітрі. Загроза замерзання значно вище при морозі з сильним вітром, ніж в безвітряну погоду. Таким чином, один і той же фактор в поєднанні з іншими надає неоднаковий екологічний вплив. Навпаки, один і той же екологічний результат може бути по-

одержанні різними шляхами. Наприклад, в'янення рослин можна призупинити шляхом як збільшення кількості вологи в грунті, так і зниження температури повітря, що зменшує випаровування. Створюється ефект часткового взаимозамещения факторів.

Разом з тим взаємна компенсація дії факторів середовища має певні межі, і повністю замінити один з них іншим не можна. Повна відсутність води або хоча б одного з основних елементів мінерального живлення робить життя рослини неможливим, незважаючи на найсприятливіші поєднання інших умов. Крайній дефіцит тепла в полярних пустелях не можна заповнити ні великою кількістю вологи, ні цілодобової освітленістю.

З огляду на в сільськогосподарській практиці закономірності взаємодії екологічних факторів, можна вміло підтримувати оптимальні умови життєдіяльності культурних рослин і домашніх тварин.

7. Правило обмежуючих факторів. Фактори середовища, найбільш віддаляються від оптимуму, особливо ускладнюють можливість існування виду в даних умовах. Якщо хоча б один з екологічних факторів наближається або виходить за межі критичних величин, то, незважаючи на оптимальне поєднання інших умов, особинам загрожує загибель. Такі сильно ухиляються від оптимуму фактори набувають першорядного значення в житті виду або окремих його представників в кожен конкретний відрізок часу.

Обмежуючі фактори середовища визначають географічний ареал виду. Природа цих факторів може бути різною. Так, просування виду на північ може лімітувати недоліком тепла, в арідні райони - недостатньою кількістю вологи або занадто високими температурами. Обмежує розповсюдження фактором можуть служити і біотичні відносини, наприклад зайнятість території більш сильним конкурентом або недолік запилювачів для рослин. Так, запилення інжиру повністю залежить від єдиного виду комах - оси Blastophaga psenes. Батьківщина цього дерева - Середземномор'я. Завезений до Каліфорнії, інжир не плодоносять до тих пір, поки туди не завезли ос-запилювачів. Поширення бобових в Арктиці обмежується розподілом запилюють їх джмелів. На острові Діксон, де немає джмелів, не зустрічаються і бобові, хоча за температурними умовами існування там цих рослин ще допустимо.

Щоб визначити, чи зможе вид існувати в даному географічному районі, потрібно в першу чергу з'ясувати, чи не виходять будь-які фактори середовища за межі його екологічної валентності, особливо в найбільш уразливий період розвитку.

Виявлення обмежуючих факторів дуже важливо в практиці сільського господарства, так як, направивши основні зусилля на їх усунення, можна швидко і ефективно підвищити врожайність рослин або продуктивність тварин. Так, на сильно кислих .почвах урожай пшениці можна дещо збільшити, застосовуючи різні агрономічні впливу, але найкращий ефект буде отриманий тільки в результаті вапнування, яке зніме обмежують дії кислотності. Знання обмежуючих факторів, таким чином, ключ до управління жізнедеятель-ністю організмів. У різні періоди життя особин в якості обмежуючих виступають різні фактори середовища, тому потрібне вміле і постійне регулювання умов життя вирощуваних рослин і тварин.