1. Экологические факторы среды.
2. Особенности адаптации организмов к факторам среды.
3. Экологические группы организмов.
4. Лимитирующие факторы. Законы минимума, максимума, толерантности.
1. Экологические факторы среды.
Среда обитания организма – это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливаться к этим изменениям
Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи ещё часто выделяют четвёртую среду жизни – сами живые организмы, заселённые паразитами и симбионтами.
Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.
Рис. 1 Классификация Экологических факторов (по Ю. Одуму, 1975).
| Абиотические факторы | Природная среда | Биотические факторы | ||||||
| а | температура | а | а | Факторы взаимодействия между особями одного и того же вида | а | а | групповой и массовый эффект | а |
| свет | внутривидовая конкуренция | |||||||
| вода | Физические и химические факторы | нейтрализм | ||||||
| влажность | межвидоваяконкуренция | |||||||
| биогенныевещества | мутуализм | |||||||
| атмосферные газы | Факторы взаимодействия между особями различных видов | симбиоз | ||||||
| течения иветры | комменсализм | |||||||
| пожары | аменсализм | |||||||
| почвы | Эдафические факторы | паразитизм | ||||||
| экологическиефакторы почв | хищничество |
Экологические факторы – это определённые условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 1).
Абиотическими фактораминазывают всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают физические, химические и эдафические.
Физические факторы – это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая – будет ожог, если очень низкая – обмораживание. На действие температуры могут повлиять и другие факторы: в воде – течение, на суше – ветер и влажность, и т.п.
Химические факторы – это те, которые происходят от химического состава среды. Например, солёность воды, если она высокая, жизнь в водоёме может вовсе отсутствовать (Мёртвое море), но в то же время в пресной воде не могут жить большинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т.п.
Эдафические факторы, т.е. почвенные, - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, т.е. для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известны влияния химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т.п. на рост и развитие растений.
Однако не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определёнными пастбищами или территорией охоты, т.е. вступать в конкретную борьбу между собой. При этом проявляются хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.
Биотические факторы – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания. В последнем случае речь идёт о способности самих организмов в определённой степени влиять на условия обитания.
Например, в лесу под влиянием растительного покрова создаётся особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создаётся свой температурно-влажностной режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом – прохладнее и влажнее. Особая микросреда создаётся также в дуплах деревьев, в норах, в пещерах и т.п.
Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эффективно при толщине не менее 50-70 см, в его основании, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для них здесь благоприятны (от 0 до -2 0С). Благодаря этому же эффекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков – ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные животные.
Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эффекты – термины, предложенные Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоящее время чаще всего эти эффекты называютсядемографическими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в основе которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в корне отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в территориальном поведении животных, которые защищают места своих гнездовий и известную площадь в округе. Таковы многие птицы и рыбы.
Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны. Два живущих рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможны типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:
нейтрализм– оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга;
конкуренция – каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие;
мутуализм – виды не могут существовать друг без друга;
протокооперация (содружество) – оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;
комменсализм – один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства, а другой вид – хозяин не имеет никакой выгоды (взаимная терпимость);
аменсализм– один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножения;
паразитизм – паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель;
хищничество– хищный вид питается своей жертвой.
Межвидовые отношения лежат в основе существования биотических сообществ (биоценозов).
Антропогенные факторы – факторы, порождённые человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т.д.).
Среди абиотических факторов довольно часто выделяют климатические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические – факторы водной среды (вода, течение, солёность и др.).
Большинство факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические – в течение суток, сезона, по годам ( температура, освещённость и др.).
Факторы, изменение которых во времени повторяются регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические – приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника и т.п.) называются непериодическими
Подразделение факторов на периодические и непериодические имеет очень важное значение при изучении приспособленности организмов к условиям жизни.
2.Особенности адаптации организмов к факторам среды.
Адаптация (лат. «приспособление») – приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трёх основных факторов – изменчивости, наследственности и естественного отбора (равно как и искусственного – осуществляемого человеком).
Основные адаптации организмов к факторам внешней среды наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.
Первичные – это те факторы, которые существовали на Земле ещё до возникновения жизни: температура, освещённость, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя и наиболее совершенная.
Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от изменения температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к ним не всегда чётко выражена.
Непериодические факторы обычно воздействуют катастрофически: могут вызвать болезни или даже смерть живого организма. Человек использовал это в своих интересах, искусственно вводя непериодические факторы: введением химической отравы уничтожает вредные для него организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бактерий, вирусов и т.п. Но оказалось, что длительное воздействие этого фактора также может вызвать к нему адаптацию: насекомые адаптировались к ДДТ, бактерии и вирусы – к антибиотикам, и.т.д.