Понятие об экологических факторах и среде обитания

В отношении любого живого организма выделяют понятие среда обитания.

Под средой обитания обычно понимают природные тела и явления, с которыми организм (организмы) находятся в прямых или косвенных взаимоотношениях.

Отдельные элементы среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), носят название факторов.

Экологические факторы – это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм.

Любой организм в окружающей среде подвергается воздействию огромного числа экологических факторов. Наиболее традиционной классификацией экологических факторов является деление их на:

1. Абиотические факторы.

2. Биотические факторы.

3. Антропогенные факторы.

Абиотические факторы — это совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм. Строение поверхности Земли (рельеф), геологические и климатические различия обуславливают большое разнообразие абиотических воздействий. К числу абиотических факторов относятся»: климатические (температура, давление, влажность, освещенность, скорость ветра); химические (состав воды, воздуха и почв), почвенные, или эдафогенные (механические и физические характеристики почвы), и орографические (рельеф местности).

Биотические факторы - это совокупность влияний живых организмов друг на друга.

Все многообразие взаимоотношений между организмами можно разделить на два основных типа: антагонистические и неантагонистические.

К антагонистическим отношениям относятся хищничество, паразитизм, конкуренция, антагонизм. Эти отношения приводят к несовместимости видов. У растений конкуренция просматривается наиболее наглядно: в борьбе за ресурсы среды (например, солнечный свет) происходит самоизреживание молодых лесов, когда часть растений гибнет. У животных в отсутствие убежищ или других возможностей распределения функций вид, который сильнее, подавляет своего партнера и рано или поздно его вытеснит.

Среди неантогонистических отношений между видами различают нейтрализм, взаимовыгодные (симбиоз, мутуализм, протокооперация), односторонние (комменсализм, аменсализм).

Таким образом, действие биотических факторов проявляется в непосредственном влиянии организмов друг на друга.

Неантагонистические отношения:

Нейтрализм, при котором совместно обитающие на одной территории популяции не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно (взаимодействие можно определить как "0"—"0"). Например, бел­ки и лоси в одном лесу не контактируют друг с другом.

Антагонистические отношения:

Вообще, Антагонизм – крайняя степень подавления одной популяции другой, вплоть до того что присутствие одной популяции исключает присутствие другой. Близко­родственные организмы, ведущие сходный образ жизни и обладающие сходной морфологией, не обитают в одних и тех же местах. Если же они живут в одном месте, то часто используют разные ресурсы или активны в разное время. Объяснение эколо­гического разделения близкородственных (или сходных в иных отношениях) видов получило известность как принцип Гаузе, или его еще называют «правилом конкурентного исключения». Звучит оно так: если два вида со сходными требованиями к среде (питанию, поведению, мес­там размножении и т. п.) вступают в конкурентные отношения, то один из них должен погибнуть либо изменить свой образ жизни и занять новую экологическую нишу. Иногда, на­пример, чтобы снять острые конкурентные отношения, одному орга­низму (животному) достаточно изменить время питания, не меняя самого вида пищи (если конкуренция возникает на почве пищевых отношений), или найти новое местообитание (если конкуренция име­ет место на почве данного фактора) и т. п.

Конкуренция (от лат. concurro — стучаться, сталкиваться) — взаимоотношения между орга­низмами одного вида (внутривидовая конкурен­ция) или разных видов (межвидовая конкурен­ция), при которых они используют одни и те же ресурсы окружающей среды при недостатке последних.

Примером конкуренции растений могут служить взаимоотношения лисохвоста лугового (Alopecurus pratensis) и типчака (Festuca sulcata). Эксперименты показали, что типчак может про­израстать во влажной почве, но в сообществе лисохвоста лугового не растет. Он подавляется теневыносливым и быстро растущим лисохво­стом, в более сухих местах типчак подавляет лисохвост.

Хищничество — при котором представители одного вида ловят и поедают представителей другого вида (влияние "+" — "-"). Хищничество встречается во всех крупных группах организмов. Уже у одноклеточных поедание особей одного вида другим видом - обычное явление. У многоклеточных животных во всех системати­ческих группах всегда встречаются хищники. Так, у обитающей на наших болотах росянки насекомые, привлеченные запахом, садятся и прилипают к листу, волоски которого выделяют липкое вещество, а затем лист складывается.

Паразитизм ("+" "-") когда один из видов использует другой (хозяина) в качестве источника пищи, места обитания, защиты от врагов и т.д. Переход к паразитизму резко увеличивает возможность вида выжить в борьбе за существование. Тело хозяина создает для живущих в нем орга­низмов благоприятный и относительно ровный микроклимат, не подверженный значительным колебаниям, которые всегда имеют место в природе.

При тесном контакте паразита с хозяином преимущество получают организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя его к слишком ранней гибели и обеспечивая тем самым наилучшее существование. К числу постоянных парази­тов относятся простейшие (малярийный плазмодий, дизентерий­ная амеба), плоские черви (сосальщики, цепни), круглые черви (аскарида, трихина и многие другие), членистоногие (вши, бло­хи, чесоточный клещ). Паразиты могут поселяться в крови, в тка­нях и полостях тела. Поскольку при постоянном паразитизме орга­низм хозяина — единственное местообитание для паразита, с ги­белью хозяина погибает и паразит.

Симбиотические отношения:

Симбиоз – форма взаимоотношений, при котором оба вида или один из них извлекает пользу от другого, но с элементами паразитизма. Например, лишайники, представляющие симбиоз гриба и водоросли. Водоросль поставляет грибу продукты фотосинтеза, а гриб для водоросли явля­ется поставщиком минеральных веществ и, кроме того, субстратом, на котором она живет, но гриб паразитирует на водоросли.

Аменсализм (лат. аменс – безрассудный, бездумный) – тип взаимоотношений отрицательный для одного организма и безразличный для другого (- 0). Н-р, светолюбивые растения, попавшие под полог леса; черемуха выделяет фитонциды которые убивают бактерии. Встречается не часто. Аменсализм можно рассматривать как крайнюю форму аллелопатии т.е. невозможности существования того или иного вида в присутствии другого в результате интоксикации среды.

Таковы, например, взаимоотношения плесневых грибов с бактериями (плесневые грибы вырабатывают антибиотики, в присутствии которых жизнедеятельность бактерий подавляется или существенно ограничивается.

Комменсализм - тип взаимоотношений, при котором один из двух обитаю­щих совместно видов извлекает пользу из совместного существо­вания, не причиняя вреда другому виду (влияние "+" — "О"). Например, в открытом океане крупных морских животных – акул, дельфинов, черепах – часто сопровождают небольшие рыбы-лоцманы. Лоцманы кормятся остатками пищи животных, которых сопровождают, а также их паразита­ми. Близость к крупным хищникам защищает лоцманов от нападе­ния. Такие отношения межу видами принято называть нахлебничеством. Нахлебничество принимает разные формы. Например, гие­ны подбирают остатки недоеденной львами добычи.

Зачастую тела других организмов или их местообитания слу­жат убежищем. Эта форма взаимоотношений получила название квартирантства. Например, мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз, где находятся под защитой щупалец.Когда поедание пищи комменсалами начинает вредить хозяину, комменсализм переходит в конкуренцию или паразитизм.

Синойкия -

Следующим видом симбиоза является протокооперация — когда совместное существование выгодно обоим видам, но необязатель­но для них ("+" — "+"). Наиболее ярким примером протокооперации является сосуществование актинии и рака-отшельника. Примером взаимовыгодных отношений служит сожительство так называемых клубеньковых бактерий и бобовых растений (го­роха, фасоли, сои, клевера и т.д.). Эти бактерии, способные усва­ивать азот из воздуха и превращать его в аминокислоты, поселя­ются в корнях растений.

Другая форма протокооперации — образование микоризы — симбиотических отношений грибов с корнями высших растений. Подземное тело гриба (мицелий) проникает внутрь корня, срас­тается с ним, при этом на корне не развиваются корневые волос­ки. С помощью гриба растения поглощают воду и минеральные вещества из почвы, а грибы получают от растений-партнеров уг­леводы. Деревья с микоризой растут гораздо лучше, чем без нее.

Наиболее сильная взаимосвязь между организмами возника­ет при мутуализме, когда оба вида не только извлекают пользу из совместного существования, но и не могут жить самостоятельно ("+" — "+"). Примером мутуализма являются отношения микро­организмов, обитающих в желудке жвачных копытных животных. Жвачные питаются растительной пищей, однако у них нет ферментов, расщепляющих целлюлозу. Микроорганизмы вырабатыва­ют такие ферменты, переводя целлюлозу в простые сахара, при этом получают в желудке пищу и условия для размножения. Без микроорганизмов-симбионтов крупные животные могут погибнуть от голода. Аналогичный механизм встречается и у термитов.

Альтруизм -

В современных условиях человек оказывает большое влияние на живые организмы. Поэтому выделяют еще и антропогенный фактор.

Антропогенное влияние может быть как прямым, так и косвенным. К прямому воздействию относится истребление видов, их переселение с одного места обитания на другое. Косвенное воздействие осуществляется путем изменения среды обитания организмов (изменение климата, гидрологического режима, распашка земель и т.д.)

Разные экологические факторы оказывают неодинаковое влияние на организм, кроме того, различные организмы имеют неодинаковое требования у к экологическим факторам. Для любого организма существует конкретное количество фактора, наиболее благоприятное для него. Всегда можно установить зависимость между интенсивностью экологического фактора и степенью его воздействия. Эта зависимость отражена в з-не толерантности (Шелфорда, 1913) Согласно этому закону, лимитирующим фактором процветания организма (вида или экосистемы) может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Лимитирующий экологический фактор – это фактор, который ограничивает развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптимальным значением).

Степень благополучия популяции (или вида) в зависимости от воздействия на нее фактора представляют в виде так называемой кривой толерантности, имеющей обычно колоколообразную форму с максимумом, соответствующим оптимальному зна­чению данного фактора (см. рис.).

Оптимумом, таким образом, являются условия, в которых вид имеет наибольшую жизнеспособ­ность, а данное сообщество получает преимущество перед другими.

 

Для каждого вида существуют свои оптимальные условия по разным параметрам. Вокруг оптимальной зоны существует зона сниженной жизненности, где организмы имеют возможность существовать и размножаться, несмотря на условия окружающей среды, которые в этой зоне не всегда благоприятны. Далее находится зона угнетенной жизненности, где нормальное существование организма подавляется неблагоприятным действием экологического фактора. Эти зоны носят еще одно название – стрессовых зон (стрессом называется неспецифическая реакция организма на любое сильное воздействие, оказываемое на него).

За пределами интервала толерантности лежит зона дистресса (отрицательной реакции организма на внешнее воздействие). Существование организма в этом диапазоне действия фактора невозможно, так как приводит к его гибели.

Верхний и нижний пределы ограничивают зону толерантности (выносливость).

Диапазон толерантности по каж­дому фактору, таким образом, ограничен его минимальными и максимальными значениями, в пределах которых только и может существовать организм.

Вспомогательные принципы закона толерантности.

1. Организм может иметь широкий диапазон выносливости в отношении одного фактора и узкий в отношении другого (н-р, человек и яды).

2. Организм с широким диапазоном выносливости к большинству экологических факторов широко распространен (н-р, популяция воробьев, крысы).

3. Факторы могут оказывать влияние на расширение или сужение выносливости организмов к др. факторам (снижение содержания азота в почве, снижает засухоустойчивость и наоборот).

4. Период размножения является критическим по отношению к экологическим факторам (н-р, рыбы).

По отношению к одним факторам организмы обладают широким диапазоном выносливости и выдерживают значительные отклонения интенсивности действия фактора от оптимальной величины. Другие организмы выдерживают лишь небольшие отклонения от оптимума и поэтому имеют узкий диапазон выносливости. Например, для некоторых антарктических рыб, адаптированных к холоду, диапазон переносимых температур составляет всего 4 "С (от —2 до 2 °С). В то же время рыбы, обитающие в водоемах пустынь, переносят диапазон температур от 10 до 40 °С. Широким диапазоном выносливости к колебаниям температуры обладают животные, обитающие в высоких широтах. Песцы в тундре могут переносить колебания температуры в пределах 80° (от —55 до 30 °С). А древесные растения в Якутии выдерживают зимние морозы до —70 °С.

Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды называется экологической пластичностью (или экологической валентностью).

Экологически непластичные, т. е. маловыносливые, виды на­зываются стенобионтными (от греч. stenos - узкий), более вы­носливые - эврибионтными (от греч. eyros - широкий).

Стенобионтность и эврибионтность характеризуют различные типы приспособления организмов к выживанию. Так, по отношению к температуре различают эври- и стенотермные организмы; к концентрации солей - эври- и стеногалинные; к свету - эври- и стенофотные, к видам пищи - эври- и стенофагные.

Эврибионтность обычно способствует широкому распространению видов. Как известно, многие простейшие, грибы (типичные эврибионты) являются космополитами и распространены повсеместно. Стенобионтность же обычно ограничивает ареалы. Однако нередко благодаря жестким требованиям к среде обитания стенобионтам принадлежат обширные территории. Так, рыбоядная птица скопа, являясь типичным стенофагом, по отношению к другим факторам выступает как эврибионт. Она обладает способностью в поисках пищи передвигаться на большие расстояния и занимает значительный ареал.