Підручник: Екологія. Заняття факторів середовища. Загальні закономірності впливу на організми середовище та умови існування організмів

Від поняття «довкілля» слід відрізняти поняття «умови існування» - сукупність життєво необхідних факторів середовища, без яких живі організми не можуть існувати (світло, тепло, волога, повітря, грунт). На відміну від них інші фактори середовища хоч і істотно впливають на організми, але не є для них життєво необхідними (наприклад, вітер, природне і штучне іонізуюче випромінювання, атмосферне електрику та ін.).

Екологічні чинники. Елементи навколишнього середовища, які викликають у живих організмів та їх угруповань пристосувальні реакції (адаптації), називаються екологічними факторами.

За походженням та характером дії екологічні фактори поділяються на абіотичні (елементи неорганічної, або неживої, природи), біотичні (форми впливу живих істот одна на одну) та антропогенні (всі форми діяльності людини, що впливають на живу природу).

Абіотичні фактори ділять на фізичні, або кліматичні (світло, температура повітря та води, вологість повітря та ґрунту, вітер), едафічні, або ґрунтово-ґрунтові (механічний склад ґрунтів, їх хімічні та фізичні властивості), топографічні, або орографічні (особливості рельєфу місцевості ), хімічні (солоність води, газовий склад води та повітря, рН грунту та води та ін.).

Антропогенні (антропічні) чинники - це всі форми діяльності людського суспільства, що змінюють природу як місце існування живих організмів або безпосередньо впливають на їх життя. Виділення антропогенних чинників в окрему групу обумовлено тим, що в даний час доля рослинного покриву Землі та всіх існуючих видів організмів практично знаходиться в руках людського суспільства.

Один і той же фактор середовища має різне значення в житті організмів, що спільно живуть. Наприклад, сольовий режим ґрунту відіграє першорядну роль при мінеральному харчуванні рослин, але байдужий для більшості наземних тварин. Інтенсивність освітлення та спектральний склад світла винятково важливі у житті фототрофних рослин, а в житті гетеротрофних організмів (грибів та водних тварин) світло не надає помітного впливу на їхню життєдіяльність.

Екологічні чинники діють організми по-різному. Вони можуть виступати як подразники, що спричиняють пристосувальні зміни фізіологічних функцій; як обмежувачі, що зумовлюють неможливість існування тих чи інших організмів у цих умовах; як модифікатори, що визначають морфологічні та анатомічні зміни організмів.

3. ФАКТОРИ СЕРЕДОВИЩА ТА ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ЇХ
ДІЇ НА ОРГАНІЗМИ

3.1. Середовище та умови існування організмів

Розрізняють такі поняття, як середовище та умови існування організмів.

Середа- це частина природи, що оточує живі організми і надає на них пряму чи опосередковану дію. З-поміж середовища організми отримують все необхідне для життя і в неї ж виділяють продукти обміну речовин. Середовище кожного організму складається з безлічі елементів неорганічної та органічної природи та елементів, що привносяться людиною та її виробничою діяльністю. При цьому одні елементи можуть бути частково або повністю байдужі до організму, інші необхідні, а треті надають негативний вплив. Наприклад, заєць-біляк (Lepus timidus) у лісі вступає у певні взаємини з їжею, водою, хімічними сполуками, киснем, без яких він обійтися не може, тоді як стовбур дерева, пень, купина, валун на його життя не надають істотного. впливу. Заєць вступає з ними у тимчасові зв'язки (укриття від ворога, негоди), але не обов'язкові зв'язки.

Умови життя,або умови існування, - це сукупність необхідних організму елементів середовища, із якими перебуває у нерозривному єдності і яких існувати неспроможна.

Пристосування організмів до середовища зветься адаптації.Здатність до адаптацій - одна з основних властивостей життя взагалі, що забезпечує можливість її існування, можливість організмів виживати та розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях - від біохімії клітин та поведінки окремих організмів до будови та функціонування угруповань та екологічних систем. Усі пристосування організмів до існування у різних умовах виробилися історично. В результаті сформувалися специфічні для кожної географічної зони угруповання рослин та тварин.

Окремі властивості або елементи середовища, що впливають на організми, називаються екологічними факторами(Табл. 3.1).

Різноманітність екологічних чинників поділяється на дві великі групи: абіотичні та біотичні.

Абіотичні фактори- це комплекс умов неорганічного середовища, які впливають організм.

Біотичні фактори- це сукупність впливів життєдіяльності одних організмів інші. В окремих випадках

Антропогенні фактори виділяють у самостійну групу факторів поряд з абіотичними та біотичними, підкреслюючи тим самим надзвичайну дію антропогенного фактора. Погоджуючись із вищевказаним, ми все ж таки вважаємо більш правильним класифікувати його як частину факторів біотичного впливу, оскільки поняття "біотичні фактори" охоплює дії всього органічного світу, до якого належить і людина.

Таблиця 3.1

Різні підходи до класифікації екологічних факторів

ЗА ПОХОДЖЕННЯМ	ЗА СЕРЕДОВИЩЕ ВИНИКНЕННЯ
Космічний	Атмосферний
Абіотичний (абіогенний)	Водний (вологості)
Біогенний	Геоморфологічний
Біотичний	Едафічний
Біологічний	Фізіологічний
Природно-антропогенний	Генетичний
Антропогенний (у тому числі	Популяційний
техногенний, забруднення	Біоценотичний
середовища, у тому числі занепокоєння)	Екосистемний
	Біосферний

Сукупність чинників одного роду становить верхній рівень понять. Нижній рівень понять пов'язані з пізнанням окремих екологічних чинників.

Вплив факторів середовища визначається насамперед їх впливом на обмін віш,еств організмів. Звідси всі екологічні чинники з їхньої дії можна поділити на прямо діючі і опосередковані. Ті та інші можуть істотно впливати на життя окремих організмів і на всю спільноту. Екологічні чинники можуть бути то у вигляді прямодіючого, то у вигляді непрямого. Кожен

екологічний фактор характеризується певними кількісними показниками, наприклад силою та діапазоном дії.

Для різних видів рослин і тварин умови, в яких вони особливо добре почуваються, неоднакові. Наприклад, деякі рослини віддають перевагу дуже вологому грунту, інші - відносно сухому. Одні вимагають сильної спеки, інші краще переносять холодніше середовище тощо.

Інтенсивність екологічного фактора, найбільш сприятлива для життєдіяльності організму, називається оптимумом, а дає найгірший ефект.- песимумом,т. е. умови, у яких життєдіяльність організму максимально пригнічується, але ще може існувати. Так, при вирощуванні рослин за різних температур точка, при якій спостерігається максимальне зростання, і буде оптимумом.У більшості випадків це якийсь діапазон температур, що становить кілька градусів, тому краще тут говорити про зоні оптимуму.Весь інтервал температур, від мінімальної до максимальної, за яких ще можливе зростання, називають діапазоном стійкості(витривалості) чи толерантності. Крапки, обмежують його, тобто. максимальна та мінімальна, придатні для життя температури, - це межі стійкості.Між зоною оптимуму і межами стійкості з наближенням до останнім рослина відчуває все наростаючий стрес, тобто. мова йде про стресових зонахабо зонах пригніченняу межах діапазону стійкості (рис. 3.1). У міру віддалення від оптимуму вниз і вгору за шкалою не тільки посилюється стрес, а зрештою після досягнення меж стійкості організму відбувається його загибель.

Подібні експерименти можна провести і для перевірки впливу інших факторів. Результати графічно відповідатимуть кривою подібного типу.

Повторюваність тенденцій, що спостерігаються, дає можливість зробити висновок, що тут йдеться про фундаментальний біологічний принцип. Для кожного виду рослин (тварини) існують оптимум, стресові зони та межі стійкості або витривалості щодо кожного середовищного фактора.

При значенні фактора, близькому до меж витривалості або толерантності, організм може існувати лише нетривалий час. У вужчому інтервалі умов можливе тривале існування та зростання особин. Ще у вужчому діапазоні відбувається розмноження, і вигляд може існувати необмежено довго. Зазвичай десь у середній частині діапазону стійкості є умови, найбільш сприятливі для життєдіяльності, зростання та розмноження. Ці умови називають оптимальними, у яких особини цього виду виявляються найпристосованішими, тобто. залишають найбільше нащадків. Насправді виявити такі умови складно, і зазвичай визначають оптимум окремих показників життєдіяльності - швидкості зростання, виживання тощо.

Властивість видів адаптуватися до того чи іншого діапазону факторів середовища позначається поняттям "екологічна пластичність"(Екологічна валентність) виду. Чим ширший діапазон коливань екологічного чинника, у якого даний вид може існувати, тим більше його екологічна пластичність.

Види, здатні існувати при невеликих відхиленнях від фактора, від оптимальної величини, називаються вузькоспеціалізованими, а значні зміни фактора, що витримують, - широкопристосованими. До вузькоспеціалізованих видів відносяться, наприклад, організми прісних вод, нормальне життя яких зберігається за низького вмісту солей у середовищі. Більшість жителів морів, навпаки, нормальна життєдіяльність зберігається за високої концентрації солей у навколишньому середовищі. Звідси прісноводні і морські види мають невисоку екологічну пластичність по відношенню до солоності. У той самий час, наприклад, триголковій колюшці властива висока екологічна пластичність, оскільки може жити як і прісних, і у солоних водах.

Екологічно витривалі види називають еврібіонтними(eyros - широкий): маловитривалі - стенобіонтними(stenos – вузький). Еврібіонтність та стенобіонтність характеризують різні типи пристосування організмів до виживання. Види, що тривалий час розвиваються в відносно

стабільних умовах, втрачають екологічну пластичність і виробляють риси стенобіонтності, тоді як види, що існували при значних коливаннях факторів середовища, набувають підвищеної екологічної пластичності і стають еврибіонтними (рис. 3.2).

Ставлення організмів до коливань того чи іншого певного фактора виражається додаванням приставки "еврі-" або "стіно-" до назви фактора. Наприклад, по відношенню до температури розрізняють еврі-і стенотермні організми, до концентрації солей - евристеногалинні, до світла - еврі- і стенофотні та ін. Найчастіше еврі-або стенобіонтність проявляється по відношенню до одного фактора. Так, прісноводні та морські риби будуть стіногалінними, тоді як раніше названа триголка колюшка - типовий евригалінний представник. Рослина, будучи евритермним, одночасно може ставитися до стеногигробионтам, тобто. бути менш стійким щодо коливань вологості.

Еврібіонтність, як правило, сприяє широкому поширенню видів. Багато найпростіших грибів (типові еврибіонти) є космополітами і поширені повсюдно. Стенобіонтність зазвичай обмежує ареали. У той же час, нерідко завдяки високій спеціалізованості, стенобионтам належать великі території. Наприклад, рибоїдна птах скопа (Pandion haliaetus) - типовий стенофаг, а по відношенню до інших факторів є еврибіонтом, має здатність у пошуках їжі пересуватися на великі відстані і займає значний ареал.

Всі фактори середовища взаємопов'язані, і серед них немає абсолютно байдужих до будь-якого організму. Населення та вид у

загалом реагують на ці фактори, сприймаючи їх по-різному. Така вибірковість обумовлює і вибіркове ставлення організмів до заселення тієї чи іншої території.

Різні види організмів пред'являють різні вимоги до ґрунтових умов, температури, вологості, світла і т.д. Тому на різних ґрунтах, у різних кліматичних поясах виростають різні рослини. З іншого боку, у рослинних асоціаціях формуються різні умови для тварин. Пристосовуючись до абіотичних чинників середовища проживання і вступаючи у певні біотичні зв'язку друг з одним, рослини, тварини та мікроорганізми розподіляються за різними середовищах і формують різноманітні екосистеми, що об'єднуються у біосферу Землі. Отже, до кожного з факторів середовища особини і популяції, що формуються з них, пристосовуються відносно незалежним шляхом. Екологічна валентність їх по відношенню до різних факторів виявляється неоднаковою. Кожен вид має специфічний екологічний спектр, тобто. сумою екологічних валентностей стосовно чинників середовища.

ЧАСТИНА II

Розділ 3 . ФАКТОРИ СЕРЕДОВИЩА. ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ДІЇ НА ОРГАНІЗМИ

Середовище та умови існування організмів.Необхідно розрізняти такі поняття, як середовище та умови існування організмів.

Середовище – це все, що оточує організм і прямо чи опосередковано впливає його стан, розвиток, зростання, виживання, розмноження тощо. буд. При цьому одні елементи можуть бути необхідні організму, інші майже байдужі для нього, а треті надають шкідливий вплив. Так, наприклад, заєць-біляк (Lepus timidus) у лісі вступає у певні взаємини з їжею, киснем, водою, хімічними сполуками, без яких він обійтися не може. А ось валун, стовбур дерева, пень, купина не мають істотного впливу на його життя: заєць вступає з ними в тимчасові (укриття від негоди, ворога), але не обов'язкові зв'язки.

Умови існування, чи умови життя, – це сукупність необхідних організму елементів середовища, із якими перебуває у нерозривному єдності і яких існувати неспроможна.

Елементи середовища, необхідні організму чи негативно нього впливають, називаються екологічними чинниками. У природі ці чинники діють не ізольовано друг від друга, а вигляді складного комплексу. Комплекс екологічних факторів, без яких організм існувати не може, і є умовами існування, або умовами життя даного організму.

Різні організми по-різному сприймають і неоднаково реагують на одні й самі чинники. З іншого боку, для організмів кожного виду характерні свої умови. Рослини та тварини пустель та напівпустель існують в умовах підвищеної температури та низької вологості. У тундрі живуть рослини та тварини, чутливі до нестачі вологи та здатні переносити низькі температури. Мешканці солоних та прісних вод по-різному сприймають концентрацію мінеральних речовин. Виборче ставляться до тих чи інших факторів тварини та рослини тундри, прісних озер та солоних морів.

Усі пристосування організмів до існування у різних умовах виробилися історично. В результаті сформувалися специфічні для кожної географічної зони угруповання рослин та тварин.

Класифікація факторів. Аналіз величезної різноманітності факторів дозволяє розділити їх більш-менш чітко на три основні групи: абіотичні, біотичні та антропічні.

Абіотичні чинники – це комплекс умов неорганічного середовища, які впливають організм. Вони поділяються на хімічні (хімічний склад атмосфери, морських та прісних вод, ґрунту, донних відкладень) та фізичні, або кліматичні (температура, барометричний тиск, вітер, вологість, радіаційний режим та ін.), фактори. Будова поверхні (рельєф), геологічні та кліматичні відмінності зумовлюють величезну різноманітність абіотичних факторів, що відіграють відповідну роль у житті видів тварин, рослин і мікроорганізмів, що історично пристосувалися до них. Чисельність (біомаса) і розподіл організмів у межах ареалу залежить від лімітуючих чинників, т. е. від чинників, необхідні існування, але представлених у мінімумі. Для мешканців пустель це вода, для багатьох водних організмів – кількість розчиненого у воді кисню.

Антропічні чинники – сукупність впливу діяльності на органічний світ. У міру історичного розвитку людства та виникнення специфічних, властивих лише йому закономірностей, природа збагатилася якісно новими явищами. Вже фактом свого існування люди надають на навколишнє середовище помітний вплив. Наприклад, у процесі дихання в атмосферу щорічно надходить 1,1 10 12 кг вуглекислого газу, а річна потреба людства в їжі оцінюється величиною 2,7 10 15 ккал (11,34 10 15 кДж). Але значно більшою мірою на природу впливає виробнича діяльність людей. В результаті змінюється рельєф і хімічний склад земної поверхні, атмосфера, відбувається перерозподіл прісної води, змінюється клімат планети в цілому, ліквідуються окремі природні біогеоценози, повсюдно створюються штучні агробіогеоценози, експлуатуються корисні і знищуються шкідливі для людини види рослин і тварин, обробляються культур тварини. Значення антропічних чинників, у міру того, як людина все повніше завойовує і підкоряє собі природу, постійно зростає.

При аналізі екологічних факторів слід враховувати їхню необхідність, мінливість, а також пристосувальні реакції організму. У зв'язку з цим у самостійну групу часто виділяють гідроедафічні, або водно-грунтові фактори. А. С. Мончадський поділяє всю їхню сукупність на дві основні групи - що змінюються закономірно і змінюються без закономірної періодичності.

Однак такий поділ факторів на чотири групи є досить штучним. Воно не розкриває всієї сутності взаємовідносин організму із середовищем.

Вплив на організм абіотичних факторів.Абіотичні фактори можуть чинити на організм пряму дію і непряме (опосередковане). Наприклад, температура середовища, діючи безпосередньо на організм тварини або рослини, визначає їх тепловий баланс, перебіг фізіологічних процесів. Разом про те температура як абіотичний чинник може й опосередкований вплив. Так, забезпечуючи ті чи інші умови для розвитку рослин, що є кормом для тварин фітофагів, може вплинути на життєдіяльність останніх.

Ефект впливу екологічних чинників залежить лише від їх характеру, а й від дози, сприйманої організмом (висока чи низька температура, яскраве світло чи темрява). У всіх організмів у процесі еволюції виробилися пристосування до сприйняття факторів у певних кількісних межах. Однак для кожного організму, чи то рослина, тварина чи мікроорганізм, існує конкретна кількість факторів, найбільш сприятлива для нього. Зменшення або збільшення цієї дози щодо меж оптимального діапазону знижує життєдіяльність організму, а при досягненні максимуму чи мінімуму взагалі виключається можливість його існування (рис.2).

Чим більше доза фактора відхиляється від оптимальної для цього виду величини (як у бік підвищення, так і зниження), тим сильніше пригнічується його життєдіяльність. Межі, за якими існування організму неможливе, називаються нижньою та верхньою межами витривалості.

Інтенсивність екологічного фактора, найбільш сприятлива для життєдіяльності організму, називається оптимумом, а що дає найгірший ефект,– песимумом.

Екологічна пластичність організмів.Для кожного організму та в цілому для виду є свій оптимум умов. Як виявилося, він неоднаковий як для різних видів, що у різних умовах, але й окремих стадій розвитку одного організму. Добре відомі, наприклад, оптимальні температури цвітіння, плодоношення, проростання, ікрометання, розмноження багатьох видів. Залежно від того, який рівень оптимуму найбільш прийнятний для видів, серед них розрізняють тепло- та холодолюбні, волого- та сухолюбні, пристосовані до високої чи низької солоності. До кожного виду характерна і ступінь витривалості. Наприклад, рослини та тварини помірного поясу можуть існувати в досить широкому температурному діапазоні, види ж тропічного клімату не витримують значних її коливань.

Властивість видів адаптуватися до того чи іншого діапазону факторів середовища позначається поняттям екологічної пластичності (екологічної валентності) виду.Чим ширший діапазон коливань екологічного чинника, у якого даний вид може існувати, тим більше його екологічна пластичність.

Види, здатні існувати при невеликих відхиленнях фактора від оптимальної величини, називаються вузькоспеціалізованими, а значні зміни фактора, що витримують, – широкопристосованими. До перших належить більшість жителів морів, нормальна життєдіяльність яких зберігається лише за високої концентрації солей у навколишньому середовищі. Організми прісних вод, навпаки, пристосовані до низького вмісту солей у середовищі. Отже, і морські і прісноводні види мають невисоку екологічну пластичність по відношенню до солоності. Однак триголкою колюшкою (Gasterosteus aculeatus), наприклад, властива велика екологічна пластичність, оскільки вона може жити як у прісних, так і в солоних водах.

Екологічно непластичні, тобто маловитривалі види називаються стенобіонтними (stenos – вузький), більш витривалі – еврибіонтними (eyros – широкий). Стенобіонтність і еврибіонтність характеризують різні типи пристосування організмів до виживання. Види, які тривалий час розвивалися в відносно стабільних умовах, втрачають екологічну пластичність і виробляють риси стенобіонтності, тоді як види, що існували при значних коливаннях факторів середовища, набувають підвищеної екологічної пластичності і стають еврибіонтними (рис. 3). Ставлення організмів до коливань того чи іншого певного фактора виражається додаванням приставки еврі-або стінок-назви фактора. Так, по відношенню до температури розрізняють еврі-і стенотермні організми, до концентрації солей – еврі- та стеногалінні, до світла – еврі- та стенофотні і т.д.

По відношенню до всіх факторів середовища (або принаймні до багатьох) Еврібіонтних організмів дуже мало. Найчастіше еврі-або стенобіонтність проявляється по відношенню до одного фактора. Наприклад, морські та прісноводні риби будуть стеногалінними, у той час як згадана триголка колюшка – типовий евригалінний представник; рослина, будучи евритермним, може одночасно ставитися до стеногигробионтам, т. е. бути менш стійким щодо коливань вологості.

Еврібіонтність зазвичай сприяє поширенню видів. Як відомо, багато найпростіших грибів (типові еврибіонти) є космополітами і поширені повсюдно. Стенобіонтність зазвичай обмежує ареали. Однак нерідко завдяки високій спеціалізованості стенобионтам належать великі території. Так, рибоїдна птах скопа (Pandion haliaetus), будучи типовим стенофагом, по відношенню до інших факторів виступає як еврібіонт. Вона має здатність у пошуках їжі пересуватися на великі відстані та займає значний ареал.

Оскільки всі фактори середовища взаємопов'язані і серед них немає абсолютно байдужих для будь-якого організму, кожна популяція та вид загалом реагують на ці фактори, але сприймають їх по-різному. Така виборність обумовлює і вибіркове ставлення організмів до заселення тієї чи іншої території. Поширення організмів залежить від часу та місця їхнього походження, від факторів, до яких вони історично пристосувалися. В результаті якийсь фактор, що перешкоджає поширенню одних видів, може виявитися сприятливим для інших. Так, для адаптованих до прісної води рослин та тварин висока концентрація солей морів та океанів є перешкодою для заселення їх і, навпаки, морські тварини та рослини не здатні існувати у прісних водоймах.

Різні види організмів пред'являють неоднакові вимоги до ґрунтових умов, температури, вологості, світла і т. д. Тому на різних ґрунтах, у різних кліматичних поясах ростуть різні рослини. У свою чергу у рослинних асоціаціях формуються неоднакові умови для тварин. Історично пристосовуючись до абіотичних чинників середовища проживання і вступаючи у певні біотичні зв'язку друг з одним, тварини, рослини та мікроорганізми розподіляються за різними середовищах і формують різноманітні біогеоценози, зрештою об'єднуються у біосферу Землі.

Таким чином, до кожного з факторів середовища особини і популяції, що формуються з них, пристосовуються відносно незалежним шляхом. При цьому екологічна валентність їх по відношенню до різних факторів виявляється неоднаковою. Ось чому кожен вид має специфічний екологічний спектр, тобто сумою екологічних валентностей по відношенню до факторів середовища.

Глава 4. СПІЛЬНА ДІЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ

Обмежує фактор. Усі чинники у природі впливають на організм одночасно. Причому над вигляді простої суми, бо як складне взаємодіє співвідношення. Така сукупність факторів називається їхньою констеляцією. Тому оптимум і межі витривалості організму стосовно якогось одного чинника залежить від інших впливів. Наприклад, при оптимальній температурі зростає витривалість до несприятливої ​​вологості, нестачі харчування. З іншого боку, велика кількість їжі збільшує стійкість організму до змін кількох кліматичних факторів. Однак ця так звана «компенсація» факторів обмежена, і жоден з них не може бути повністю замінений на інший. Ось чому за зміни тієї чи іншої умови життєдіяльність організму (здатність до конкуренції коїться з іншими видами, розмноження тощо. буд.) лімітується тим чинником, який відхиляється від оптимальної виду величини. Якщо кількісному вираженні хоча б із чинників виходить межі витривалості виду, то існування останнього стає неможливим, хоч би якими були сприятливі інші умови. Фактор, рівень якого в якісному чи кількісному відношенні (недолік чи надлишок) виявляється близьким до меж витривалості даного організму, називається обмежуючим.

Розглянемо як обмежуючий фактор температуру. Лось у Скандинавії зустрічається значно північніше, ніж у Сибіру, ​​хоча в останній середня річна температура вища. Причиною, що перешкоджає лосю розширити свій ареал на північ у Сибіру, ​​є низькі зимові температури. Лімітуючим фактором поширення бука в Європі є низька температура січня. Тому північні кордони його ареалу відповідають січневій ізотермі -2°С. Рифоутворюючі корали живуть лише в тропіках при температурі води не нижче 20 °С.

Аналогічним чинником може бути висока температура. Так, південний кордон ареалу метелика капусниці, широко поширеної в Європі та Північно-Західній Африці, знаходиться в Палестині, оскільки влітку там зазвичай надто спекотно.

За змін екологічної обстановки порушується і співвідношення окремих факторів. Ось чому в різних місцевостях фактори, що обмежують розвиток організмів, часто неоднакові: на півночі для певних видів таким може бути нестача тепла, а на півдні для тих самих видів - нестача вологи, їжі, висока температура. Слід також зазначити, що той самий фактор для одного організму деякий час виступає як обмежуючий, а потім стає необмежуючим. Це від стадії розвитку даного організму. Майже всі тварини та рослини в період розмноження більш чутливі до несприятливих умов. Наприклад, вплив кліматичних факторів при географічному розселенні багатьох мисливсько-промислових птахів поширюється лише на яйця та пташенят, але не на дорослих особин.

Екологічні ряди та екологічна індивідуальність. Екологічним рядом називається сукупність рослинних угруповань (фітоценозів), що розташовуються відповідно до наростання або спадання будь-якого фактора (або групи факторів) середовища.Наприклад, на схилі найбільша сухість ґрунту спостерігається у верхній частині, а найменша – у нижній, тому тут відзначаються відмінності у рослинності, пов'язані з вологістю ґрунту. Одні види ростуть тільки у верхній частині схилу, інші в середній, треті в нижній. В результаті чітко виділяється екологічний ряд видів рослин або за зростанням або за спаданням вологості грунту - зверху вниз від більш до менш сухолюбних і, навпаки, знизу вгору, від більш до менш вологолюбним. А екологічний ряд деревних порід по зростаючій тіньовитривалості виглядає наступним чином: модрина – береза ​​– сосна – осика – верба – вільха сіра – липа – дуб – ясен – клен – вільха черпа – ільм – граб – ялина – бук – ялиця.

Аналогічні екологічні ряди складаються і стосовно рослин до теплового режиму, до ступеня засоленості ґрунтів, стійкості до вітру та інших факторів. Так, у заплавах річок південної частини Російської рівнини у разі піднесення місцевості спостерігається зміна рослинності (від зниження на бугор) у такій послідовності: лучно-болотні, лучні, лучно-степові та степові рослинні асоціації. Це екологічний ряд фітоценозів. Іноді у такому ряду виділяють до 10 і більше асоціацій. Кордони їх нерідко дуже важко визначити, оскільки поєднання екологічних умов змінюються у просторі поступово і між ценозами утворюється перехідна, проміжна смуга, в якій поєднуються ознаки сусідніх асоціацій. Пояснюється це екологічною індивідуальністю кожного з видів, у зв'язку з чим їх ареали у співтоваристві не збігаються. Інакше кажучи, різні види по-різному реагують на одні й ті ж фактори.

Взагалі ж екологічна індивідуальність особини - це сукупність специфічних рис її, які полягають у своєрідному поєднанні спадкових та набутих властивостей. Вона складається у процесі розвитку організму (онтогенезу) і виявляється у особливостях генотипу і фенотипу даної особини. У природі немає однакових, тотожних, особин навіть у дуже однорідної популяції. Крім специфічних ознак, кожна особина має і екологічну індивідуальність, що виявляється в різних формах.

Серед великої кількості особин, що складають популяцію, завжди можна виділити індивідууми найбільш або найменш екологічно пластичні по відношенню до того чи іншого чинника. Одні дуже чутливі до зниження температури, інші порівняно витривалі до холоду, деякі не витримують навіть незначної сухості, а є такі, що виживають у посушливий період. Завдяки екологічній індивідуальності в популяції зазвичай перебувають найбільш життєстійкі особини, які переживають дуже несприятливі умови, що зумовлює збереження образу.

Правило попередження.У 1951 р. В. В. Альохін встановив правило попередження для рослин. Відповідно до цього правила, північні вологолюбні рослини в межах південних кордонів ареалу розташовуються на північних схилах і на дні балок, а південні в міру просування на північ переходять на південні схили, що краще прогріваються (рис. 4). Це особливо проявляється на південних та північних кордонах лісової зони. По південних схилах із середньої тайги глибоко в північну проникають ялинники-чорничники та ялинники-кисличники. У Якутії на північних схилах ростуть холодовитривалі ліси даурської модрини (Larix dahurica), а південні покриті сосновими лісами. На південних околицях лісової зони північними схилами зберігаються ліси, але в південних росте вже типова степова рослинність.

Природно, що правило попередження має відносний характер. Менш чітко воно виражене в гористій місцевості, оскільки там відзначається складніша сукупність екологічних чинників. Проте воно має велике значення при проведенні геоботанічних досліджень, оскільки дозволяє передбачати склад рослинності ще не обстежених місць і колишній вигляд там, де вона знищена.

Принцип стадіальної правильності.Під стацією зазвичай розуміють місце проживання виду. У зв'язку з тим, що види та складові їх популяції вибірково ставляться до чинників середовища, вони заселяють строго певні стації з екологічними умовами. Ділянка території, зайнятий населенням виду і характеризується певними екологічними умовами, називається стацией.Поняття «стація» застосовується лише стосовно виду.

Кожен вид має власний набір стацій. Між крайніми показниками вибірковості виду до місцеперебування існує багато переходів. Азіатська сарана, наприклад, живе тільки на болотистих стаціях, а італійська сарана (Calliptamus italicus) пластичніша і заселяє цілинні степові ділянки, залежні землі, пасовища. Шведська і гесенська мухи, пшеничний трипе приурочені до посівів хлібних або лугових злаків, у той час як капустяна совка (Baraihra brassicae) зустрічається на полях не тільки капустяних, але й бурякових, горохових, соняшникових, конюшинних та навіть на плантація. Набір стацій настільки характерний для кожного виду, що може бути не менш істотною ознакою його, ніж морфологічні та інші особливості. Це має практичне значення щодо шкідливих і корисних видів.

Властивість видів вибірково заселяти ті чи інші стації позначається як принцип стаціальної вірності.Цей принцип є важливою екологічною закономірністю.

Правила зміни місцеперебування та ярусів.Принцип стадіальної вірності застосуємо лише за умов обмеженого простору та часу. Закономірна зміна видами своїх місцеперебування в широкому діапазоні простору і часу є правилом зміни місцепроживання.Це було встановлено і сформульовано Г. Я. Бей-Бієнко (1966).

У свою чергу М. С. Гіляров вивів правило зміни ярусів,показавши, що у різних зонах одні й самі види займають неоднакові яруси.Це притаманно трансзональних видів, т. е. для видів, поширених і які у багатьох природних зонах.

У просторі правило зміни місцеперебування виражається в зональній і вертикальній зміні стацій та в зональній зміні ярусів, а в часі – сезонною та річною зміною стацій.

Зональна зміна стацій – це закономірно спрямоване зміна місцеперебуванням при переході виду з однієї природної зони в іншу. Зазвичай при просуванні на північ види обирають сухі відкриті стації, що добре прогріваються сонцем, з розрідженим рослинним покривом. Поширюючись на південь, ці види заселяють більш зволожені і тінисті місця з густою рослинністю. Наприклад, перелітна сарана (Locusta migratoria) у Центральній Європі поселяється на піщаних місцях, а в Середній Азії та Казахстані – на сирих болотистих із густим травостоєм. На вологих луках мурашки-лазії (Lasius niger, L. flavus) виявляють себе як гігрофоби та поселяються на купинах. У більш сухих ареалах, у степу, ці ж мурахи виступають як гігрофіли і вибирають зволожені стації. Як зазначає Бей-Бієнко, зональна зміна стацій є екологічним наслідком закону географічної зональності та пояснюється зміною теплового режиму. Зовнішньо однакові стації на півночі і на півдні різко різняться саме по тепловому режиму, тому при просуванні з півдня на північ види вибирають місце проживання, що наближаються за кількістю тепла до південних.

Вертикальна зміна стацій аналогічна до зональної, але вона характерна для гірських умов. Наприклад, сірий коник (Decticus verrucivorus) у лісах Кавказу заселяє гігрофітні та мезофітні стації, а в альпійському поясі стає ксерофілом.

Зональна зміна ярусів полягає в тому, що багато видів при просуванні на північ переміщаються з вищого рослинного ярусу в нижчий, а деякі порівняно сухі з наземних зон стають ґрунтовими мешканцями. Так, короїд лісовий садівник (Blastophagus piniperda) у центральних районах і на півночі мешкає під корою стовбурів та великих гілок сосни, а на південному сході європейської частини СРСР сягає ґрунту та поселяється на корінні. Личинки жука-оленя (Lucanus cervus) у лісовій зоні розвиваються в гниючих стовбурах та пнях, а в степовій – у гнилих коренях на глибині до 100 см.

Бей-Бієнко вважає, що зональна зміна стацій та ярусів та вертикальна зміна стацій ставлять вигляд у подвійні та суперечливі умови. З одного боку, вид пред'являє до середовища певні вимоги, які з його спадкових фізіологічних властивостей; з іншого - при успішному розселенні він змушений зайняти нові стації або навіть змінити ярус. У результаті змінюється його екологія, а водночас і фізіологія. Отже, зміна стацій стає одним із провідних факторів еволюції.

Сезонна зміна стацій відбувається при коливання мікроклімату протягом одного сезону. Найбільш чітко це виражено в сухому та спекотному кліматі і проявляється у переселенні степових та пустельних видів у період посухи на посіви культурних рослин, на луки, під полог лісу, де зберігаються порівняно висока вологість та зелений рослинний покрив. Такі міграції характерні для багатьох комах та гризунів.

Річна зміна стацій спостерігається за відхилення погодних умов від середньої річної норми. Наприклад, перелітна сарана в Південному Казахстані в сухі роки концентрується на западинах з більш вологим ґрунтом та густим трав'яним покривом, а у вологі – заселяє піднесені місця.

Таким чином, зміна місцепроживання дозволяє видам зберігати свій екологічний стандарт у мінливих умовах.

Принцип стадіальної вірності та її протилежності – правила зміни місцеперебування і ярусів – свідчить про складність взаємовідносин організмів із середовищем. З'ясування сутності цих взаємовідносин дає можливість більш глибоко проникати в екологію того чи іншого виду та розробляти раціональні прийоми боротьби з шкідливими організмами та з охорони та залучення корисних.

Принципи екологічної класифікації організмів.Екологічна класифікація організмів відрізняється від систематики тим, що у останньої головним критерієм служить филогенетическая близькість організмів, т. е. систематика усім щаблях таксономії виходить з єдиному критерії – филогенезе. В екологічній класифікації такого критерію немає, тому вона має дуже багато схем.

Екологічна класифікація організмів може бути проведена відповідно до їх положення в енергетичному або харчовому ланцюзі. По відношенню до органічної речовини виділяються гетеротрофи та автотрофи, за функцією в біогеоценозі – продуценти, консументи та редуценти (деструктори).

В основу екологічної класифікації можуть бути покладені і місця проживання.

Водні організми при цьому поділяються на бентосні, планктонні та нектонні. Їх можна класифікувати і за зонами. При такому підході важливо з'ясувати становище організму у всіх трьох системах класифікації, а також мати на увазі, що багато видів на різних стадіях розвитку ведуть різний спосіб життя (пуголовок і жаба, личинка бабки та доросла комаха).

Особливі труднощі викликає класифікація наземних тварин, оскільки вони становлять величезну різноманітність форм, що з особливостями житла. Вже серед травоїдних є дрібні і дуже великі. Фактично не піддається обліку та екологічної класифікації розмаїтість комах та інших членистоногих, і навіть птахів. Ще складніше класифікувати редуценти. Ґрунтові організми зазвичай класифікують за розмірами, у зв'язку з чим розрізняються мікро-, мезо- та макробіота.

Найбільш поширена екологічна класифікація організмів за життєвими формами, тобто за типом зовнішньої морфології, що відбиває найважливіші моменти способу життя, відношення виду до середовища. Життєві форми визначають пристосованість організмів до комплексу факторів (на відміну від екологічних груп, що характеризують пристосування до окремих факторів), до специфіки місцеперебування.

Дуже різноманітні життєві форми у тварин. Насамперед це групи, які мають схожі еколого-морфологічні пристосування для існування в подібному середовищі. У разі термін «життєві форми» запозичений з ботаніки. Він утвердився в зоології тільки в цьому столітті, хоча тварин здавна поділяли на пірнатів, норників, землеробів і т.д.

Існує багато різних трактувань життєвих форм тварин. Це пов'язано з тим, що за основу класифікації в одних випадках беруться особливості розмноження, в інших способи пересування або добування їжі. Нерідко класифікація базується на приуроченості організмів до певних екологічних ніш, ландшафту, ярусу. Проте аналіз життєвих форм дає можливість судити про особливості довкілля та шляхи вироблення у тварин адаптації до певних умов. Наприклад, Д. Н. Кашкаров (1945) класифікує життєві форми тварин у такий спосіб.

I. Плаваючі форми:

1.Чисто водні: а) нектон; б) планктон; в) бентос;

2.Напівводні: а) пірнаючі, б) непірнаючі, в) видобувають з води лише їжу.

ІІ. Роючі форми:

1. Абсолютні землерої (все життя проводять під землею);

2. Відносні землерої (виходять поверхню землі).

ІІІ. Наземні форми:

1. Не роблять нір: а) ті, що бігають, б) стрибають, в) повзають;

2. Нори, що роблять: а) ті, що бігають, б) стрибають, в) повзають;

3. Тварини скель.

IV. Деревні, що лазять форми: а) не сходять з дерев, б) лише лазять по деревах.

V. Повітряні форми: а) які видобувають їжу повітря, б) що виглядають її з повітря.

Як видно, в основу цієї класифікації покладено пристрої для пересування. По відношенню до вологості повітря Кашкаров виділяє вологолюбні (гігрофільні) та сухолюбні (ксерофільні) форми; з харчування - рослиноїдних, всеїдних, хижих, могильників (трупоїдів); за місцем розмноження – що розмножуються під землею, лежить на поверхні землі, у ярусі трав, у чагарниках, деревах.

Різні категорії життєвих форм комах щодо довкілля (геобіонти, гідробіонти і т. д.) пропонує В. В. Яхонтов. Зонально-ландшафтну категорію життєвих форм розробили орнітологи А. К. Рустамов, Г. П. Дементьєв, С. М. Успенський.

Рослини класифікують на підставі адаптації до навколишніх умов. Серед них виділяються гігрофіти, мезофіти, ксерофіти. Ця класифікація базується на фізіологічних властивостях рослин, а членування рослинності па дерева, чагарники, траву дає характеристику основних наземних угруповань. У зв'язку з різноманіттям умов Землі в рослин виробилося дуже багато життєвих форм. Поняття про життєві форми рослин вперше запровадив у 1806 р. Гумбольдт. Зазвичай виділяють деревні, напівдерев'яні, наземні трав'янисті та водні трав'янисті рослини. Кожна з цих форм може бути представлена ​​дрібнішими групами. Найбільшого поширення набула класифікація життєвих форм рослин, розроблена 1905–1907 гг. датським ботаніком С. Раункієром. За її основу прийнято розташування нирок відновлення та наявність пристроїв для переживання несприятливої ​​пори року. На цій класифікації базується сучасна класифікація, у якій розрізняють шість життєвих форм рослин (рис. 5).

1. Епіфіти* – повітряні рослини, що не мають коріння у ґрунті. Поселяються вони на стовбурах інших великих рослин. У лісах це наствольні лишайники, рідше мохи. З найвищих рослин епіфіти численні у вологих тропічних лісах.

2. Фанерофіти - надземні рослини (дерева, чагарники, ліани, стеблові сукуленти, трав'янисто-стеблові рослини). Нирки поновлення знаходяться у них на вертикально розташованих пагонах високо над землею.

3. Хамефіти - трав'янисті рослини з нирками відновлення, розташованими біля землі. У помірних широтах пагони цих рослин на зиму йдуть під сніг і не відмирають.

4. Гемікриптофіти – дерноутворюючі рослини, у яких нирки відновлення знаходяться на рівні ґрунту або навіть у ньому. Надземні пагони до зими відмирають. Це дуже багато лугових рослин.

5. Криптофіти, або геофіти, - багаторічні трави з надземними частинами, що відмирають. Нирки поновлення розташовуються на підземних органах (полуневі або кореневищні рослини).

6. Терофіти – однорічні рослини. До зими відмирають і надземні та підземні частини їх. Несприятливий період (зиму) переживають на стадії насіння.

У наведеному ряду життєвих форм виразно проявляється зростаюча адаптація до несприятливих умов. У вологих тропічних лісах більшість видів належить до фанерофітів епіфітів. У північних районах переважають рослини із захищеними нирками відновлення.

Існують інші схеми класифікацій життєвих форм. Найбільшого визнання набула класифікація злаків за способом кущіння, розроблена В. Р. Вільямсом. Г. М. Висоцький та Л. І. Казакевич в основу класифікації життєвих форм поклали характер підземних органів та здатність рослин до вегетативного розмноження. Останнім часом вдалу класифікацію покритонасінних рослин запропонував І. Г. Серебряков, зосередивши увагу на структурі та тривалості життя надземних скелетних осей. Він виділяє 4 відділи та 8 типів життєвих форм цих рослин (схема 3). Кожен тип у свою чергу поділяється на форми. Наприклад, у I типі виділяються надземні кронообразующие дерева з прямостоячими стовбурами; кущоподібні, одноствольні з низькими стволами; стланці (з лежачими стволами).

Життєві форми, які домінують у тому чи іншому співтоваристві, можуть бути індикаторами умов проживання. Так, переважання столонообразующих рослин у широколистяних і темнохвойних лісах свідчить про малородючий, пухкий і надмірно зволожений грунт. У спекотному та посушливому кліматі переважають тварини, що мешкають у глибоких норах, а на високородючих та пухких ґрунтах землерої створюють велику кількість ходів.

Глава 5. ВАЖЛИВІ АБІОТИЧНІ ФАКТОРИ ТА АДАПТАЦІЇ ДО НИХ ОРГАНІЗМІВ

У кожного організму, популяції, виду існує місце існування - та частина природи, яка оточує все живе і надає на нього будь-який вплив, пряме або опосередковане. Саме з неї організми беруть все необхідне, щоб існувати, в неї ж виділяють продукти своєї життєдіяльності. Умови довкілля в різних організмів не однакові. Як кажуть, що добре одному, то іншому – смерть. Вона складається з безлічі органічних і неорганічних елементів, які впливають певний вид.

Середовище проживання та умови існування

Умови існування - ті фактори довкілля, які є життєво необхідними для певного виду організмів. Той мінімум, без якого існування неможливе. До них можна віднести, наприклад, повітря, вологу, ґрунт, а також світло та тепло. Це першочергові умови. На відміну від них, є й інші фактори, які не є такими життєво необхідними. Наприклад, вітер чи атмосферний тиск. Таким чином, довкілля та умови існування організмів - поняття різні. Перше - загальне, друге - позначає ті умови, без яких живий організм чи рослина неспроможна існувати.

Екологічні фактори

Це всі ті елементи довкілля, які здатні впливати - пряме чи опосередковане - на ці фактори викликають адаптацію організмів (або пристосувальні реакції). Абіотичні - це вплив неорганічних елементів неживої природи (склад грунту, хімічні властивості, світло, температура, вологість). Біотичні фактори – форми впливу живих організмів один на одного. Одні види є їжею для інших, служать для запилення та розселення, надають інші дії. Антропогенні – діяльність людини, що впливає на живу природу. Виділення цієї групи пов'язується про те, що у наші дні доля всієї біосфери Землі фактично перебуває у руках людини.

Більшість перерахованих вище факторів - умови довкілля. Одні перебувають у процесі зміни, інші постійні. Їхня зміна залежить від часу доби, наприклад, від похолодання та потепління. Багато чинників (одні й самі умови довкілля) грають першорядну роль життя одних організмів, а й у інших - виконують другорядну. Наприклад, ґрунтовий сольовий режим має велике значення в харчуванні мінералами рослин, а у тварин - не так важливий для тієї ж місцевості.

Екологія

Так називають науку, що вивчає умови довкілля організмів та їх взаємозв'язок з нею. Вперше термін було визначено німецьким біологом Геккелем у 1866 році. Проте активно розвиватися наука стала лише до 30 років минулого століття.

Біосфера та ноосфера

Сукупність всіх живих організмів Землі називають біосферою. До неї входить і людина. І не тільки входить, а й активно впливає на саму біосферу, особливо в останні роки. Так здійснюється перехід до ноосфери (за термінологією Вернадського). Ноосфера передбачає як грубе використання природних ресурсів, і науки, а й загальнолюдське співробітництво, спрямоване на охорону нашого спільного будинку - планети Земля.

Умови водного довкілля

Вода вважається колискою життя. Багато тварин, що існували на землі, мали предків, що жили в цьому середовищі. З утворенням суші деякі види виходили з води і ставали спочатку земноводними, та був еволюціонували в сухопутні. Водою вкрита більшість нашої планети. Багато організмів, що живуть в ній - гідрофіли, тобто не потребують будь-якої адаптації до середовища проживання.

Насамперед, одна з найважливіших умов – це хімічний склад водного середовища. У різних водоймах він різний. Наприклад, сольовий режим дрібних озер – 0,001% солей. У прісних великих водоймах – до 0,05%. Морських – 3,5%. У солоних континентальних озерах рівень солі сягає понад 30%. З підвищенням солоності фауна біднішає. Відомі водоймища, де відсутні живі організми.

Важливу роль умовах середовища грає такий чинник, як зміст сірководню. Наприклад, у (нижче 200 метрів) взагалі ніхто не живе, крім сірководневих бактерій. І все через велику кількість вмісту цього газу в середовищі.

Важливими є також і фізичні властивості води: прозорість, тиск, швидкість течій. Одні тварини мешкають лише у прозорій воді, іншим підходить і каламутна. Деякі рослини живуть у стоячій воді, інші воліють подорожувати з течією.

Для глибоководних мешканців відсутність світла та наявність тиску – найважливіші умови існування.

Рослини

Умови довкілля рослин також визначаються багатьма факторами: наявністю освітлення, температурними коливаннями. Якщо рослина водна – умовами водного середовища. З життєво важливих - наявність у ґрунті поживних речовин, природний полив та зрошення (для культурних рослин). Багато рослин прив'язані до певних кліматичних поясів. В інших місцевостях вони не здатні виживати, а тим більше розмножуватись і давати потомство. Декоративні рослини, які звикли до «тепличних» умов, вимагають штучно створеного довкілля. У вуличних умовах вони не можуть вижити.

На землі

Для багатьох рослин і тварин актуальне ґрунтове довкілля. Умови середовища залежить від деяких чинників. До них відносяться кліматичні зони, зміна температурного режиму, хімічний та фізичний склад ґрунту. На землі, як і на воді, для одних добре одне, для інших – інше. Але в цілому ґрунтове місце існування дає притулок багатьом видам рослин і тварин, що мешкають на планеті.

Середа --це частина природи, що оточує живі організми і надає на них пряму чи опосередковану дію. З-поміж середовища організми отримують все необхідне для життя і в неї ж виділяють продукти обміну речовин. Середовище кожного організму складається з безлічі елементів неорганічної та органічної природи та елементів, що привносяться людиною та її виробничою діяльністю. При цьому одні елементи можуть бути частково або повністю байдужі до організму, інші необхідні, а треті надають негативний вплив.

Умови життя,або умови існування, - це сукупність необхідних організму елементів середовища, із якими перебуває у нерозривному єдності і яких існувати неспроможна.

Пристосування організмів до середовища зветься адаптації.Здатність до адаптацій - одна з основних властивостей життя взагалі, що забезпечує можливість її існування, можливість організмів виживати та розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях - від біохімії клітин та поведінки окремих організмів до будови та функціонування спільнот та екологічних систем. Усі пристосування організмів до існування у різних умовах виробилися історично. В результаті сформувалися специфічні для кожної географічної зони угруповання рослин та тварин.

Окремі властивості або елементи середовища, що впливають на організми, називаються екологічними факторами .

Різноманітність екологічних чинників поділяється на дві великі групи: абіотичні та біотичні.

Абіотичні факторице комплекс умов неорганічного середовища, які впливають організм.

Біотичні факторице сукупність впливів життєдіяльності одних організмів інші. В окремих випадках антропогенні фактори виділяють у самостійну групу факторів поряд з абіотичними та біотичними, підкреслюючи цим надзвичайну дію антропогенного фактора.

Вплив чинників середовища визначається передусім їх впливом обмін речовин організмів. Звідси всі екологічні чинники з їхньої дії можна поділити на прямодіючі і опосередковано діючі. Ті та інші можуть істотно впливати на життя окремих організмів і на всю спільноту. Екологічні чинники можуть бути то у вигляді прямодіючого, то у вигляді непрямого. Кожен екологічний фактор характеризується певними кількісними показниками, наприклад силою та діапазоном дії.

Для різних видів рослин і тварин умови, в яких вони особливо добре почуваються, неоднакові. Наприклад, деякі рослини віддають перевагу дуже вологому грунту, інші - відносно сухому. Одні вимагають сильної спеки, інші краще переносять холодніше середовище і т.д.

Інтенсивність екологічного чинника, найбільш сприятлива для життєдіяльності організму, називається оптимумом, а найгірший ефект - песимумом. , т. е. умови, у яких життєдіяльність організму максимально пригнічується, але ще може існувати.

Довкілля? це все, що оточує організм і прямо чи опосередковано впливає його стан і функціонування (розвиток, зростання, виживання, розмноження тощо. буд.). Середовище, що забезпечує можливість існування організмів Землі, дуже різноманітна. На нашій планеті можна виділити чотири якісно відмінні середовища життя: водне, наземно-повітряне, ґрунт і живий організм.

Водне середовище

Вода служить довкіллям багатьох організмів. З води вони отримують всі необхідні для життя речовини: їжу, воду, гази. Тому як би не було високою різноманітністю водних організмів, всі вони повинні бути пристосовані до головних особливостей життя у водному середовищі. Ці особливості визначаються фізичними та хімічними властивостями води.

У товщі води постійно перебуває велика кількість дрібних представників рослин та тварин, які ведуть життя у зваженому стані. Здатність їх до ширяння забезпечується не тільки фізичними властивостями води, що володіє виштовхувальною силою, а й спеціальними пристосуваннями самих організмів. Наприклад, численними виростами і придатками, що значно збільшують поверхню тіла щодо маси і, отже, підвищують тертя навколишню рідину.

До пересування у водному середовищі тварини пристосовані по-різному. Активні плавці (риби, дельфіни та ін) мають характерну обтічну форму тіла і кінцівки у вигляді плавців. Їхнє швидке плавання полегшується також особливостями будови зовнішніх покривів та наявністю спеціального мастила? слизу, що знижує тертя про воду.

У деяких водних жуків випущене з дихаль відпрацьоване повітря затримується між тілом і надкрилами завдяки волоскам, що не змочуються водою. За допомогою такого пристрою водна комаха швидко піднімається на поверхню води, де випускає повітря в атмосферу. Багато найпростіших пересуваються за допомогою вій, що коливаються (інфузорії) або джгутиків (евглена).

Вода має дуже високу теплоємність, тобто властивість накопичувати і утримувати тепло. З цієї причини у воді немає різких коливань температури, які часто трапляються на суші. Води полярних морів можуть бути дуже холодними? близькими до замерзання. Проте сталість температури дозволило розвинутися ряду пристосувань, які забезпечують життя навіть у умовах.

Однією з найважливіших властивостей води є здатність розчиняти в собі інші речовини, які можуть використовуватися водними організмами для дихання та харчування.

Для дихання потрібен кисень. Тому насиченість ним води має дуже велике значення.

Кількість розчиненого у воді кисню зменшується зі збільшенням температури. Причому в морській воді кисень розчиняється гірше, ніж у прісній. Тому води відкритого моря тропічного пояса бідні живими організмами. І навпаки, у полярних водах, де більше кисню, спостерігається велика кількість планктону? дрібних рачків, якими годуються представники багатої фауни, включаючи риб та великих китоподібних.

Дихання водних організмів може відбуватися всією поверхнею тіла чи спеціальними органами? зябрами. Для успішності дихання необхідно, щоб поблизу тіла відбувалося постійне оновлення води. Це досягається різними родами рухами. Для багатьох організмів потрібна підтримка постійного струму води. Це може забезпечуватися рухом самої тварини або особливими пристосуваннями, наприклад війками, що коливаються, або щупальцями, які виробляють біля рота вир, що заганяє в нього харчові частинки.

Дуже важливим життя є сольовий склад води, особливе значення для організмів мають іони Са 2+ . Молюскам та ракоподібним кальцій абсолютно необхідний для побудови раковини чи панцира. Концентрація солей у воді може сильно змінюватись. Вода вважається прісною, якщо в ній міститься менше ніж 0,5 г на літр розчинених солей. Морська вода відрізняється сталістю солоності та містить у середньому 35 г солей в одному літрі.

Наземно-повітряне середовище

Наземно-повітряне середовище, освоєне пізніше під час еволюції водної, складніша і різноманітна. Їй властивий вищий рівень організації живого.

Найбільш важливим фактором життя організмів, що знаходяться тут, є властивості і склад навколишніх повітряних мас. Щільність повітря набагато нижча за щільність води, тому у наземних організмів сильно розвинені опорні тканини? внутрішній та зовнішній скелет. Форми руху вкрай різноманітні: бігання, стрибання, повзання, політ і т. д. По повітрю пересуваються птахи та багато комах. Потоки повітря розносять насіння рослин, суперечки, мікроорганізми.

Повітряні маси характеризуються великим обсягом і постійно перебувають у русі. Температура повітря може змінюватись дуже швидко і на великих просторах. Тому організми, що живуть на суші, мають численні пристосування, що дозволяють витримувати різкі зміни температури або уникати їх. Найбільш чудовим пристосуванням є розвиток теплокровності, що виник саме у наземно-повітряному середовищі.

В цілому повітряно-наземне середовище більш різноманітне, ніж водне; умови життя тут сильно змінюються у часі та у просторі. Ці зміни помітні навіть на відстані кілька десятків метрів, наприклад, на межі лісу і поля, на різній висоті в горах, навіть на різних схилах невеликих пагорбів. Водночас тут слабше виражені перепади тиску, але часто виникає нестача вологи. Тому у наземних жителів розвинені пристрої, пов'язані із забезпеченням організму водою, особливо в посушливих умовах. У рослин це потужна коренева система, водонепроникний шар на поверхні листя та стебел, здатність до регуляції випаровування води через продихи. У тварин, крім особливостей будови зовнішніх покривів, це й особливості поведінки, що сприяють підтримці водного балансу, наприклад міграції до водопоїв або уникнення умов, що висушують.

Велике значення для життя наземних організмів має склад повітря (79 % азоту, 21 % кисню та 0,03 % вуглекислого газу), що забезпечує хімічну основу життя. Так, зниження питомої кількості кисню у повітрі залежно від підвищення висоти місцевості визначає верхню межу життя тварин. Люди, наприклад, ніколи не утворювали постійних поселень на висоті понад 6000 м над рівнем моря.

Вуглекислий газ (діоксид вуглецю) є найважливішим сировинним джерелом фотосинтезу. Азот повітря необхідний синтезу білків і нуклеїнових кислот.

Грунт

Грунт як місце існування? верхній шар суші, утворений мінеральними частинками, переробленими діяльністю ґрунтових мешканців. Це важливий і дуже складний компонент біосфери, що тісно пов'язаний з іншими її частинами. Життя грунту надзвичайно багате. Деякі організми проводять у ґрунті все життя, інші – частина життя. Величезну роль грає ґрунт у житті рослин.

Умови життя у ґрунті багато в чому визначаються кліматичними факторами, найважливішим з яких є температура.

Тіла організмів