|
Все условия живой и неживой природы, которые
окружают организм и прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие,
выживание, размножение входят в понятие среды обитания организма.
Концепция «окружающей среды» положила начало
экспериментальным исследованиям взаимоотношений организмов со средой их
обитания.
Окружающая среда – это пища и вода, воздух для
дыхания, климатические факторы, субстрат, почва, растительные и животные
организмы и всё другое, без чего не может существовать данный организм.
Отдельные элементы среды, действующие на организм,
называют экологическими факторами. Различают две группы факторов абиотические и
биотические, то есть факторы неживой и живой природы.
Абиотические факторы – это свойства неживой природы,
которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы – это все формы воздействия живых
организмов друг на друга.
Огромное значение среди абиотических (физических)
факторов среды отводится климату. Климат определяется многими показателями,
важнейшие из которых: свет, температура и влажность. Кроме того, во многих
местообитаниях организмы сильно зависят от кислотности и солёности среды
обитания, от влияния воздушных и водных течений, от содержания кислорода в
среде и др.
Взаимоотношения живых организмов друг с другом и
составляют биотические факторы окружающей среды.
Для жизни и процветания организмов необходимо наличие
определённой совокупности условий. Если все условия оказываются благоприятными,
за исключением одного, проявленного недостаточно или в слишком большом избытке,
то в этом случае это последнее условие, называемое лимитирующим
(ограничивающим) фактором, приобретает решающее значение для жизни.
В 1840 году немецкий физиолог Ю.Либих показал, что
урожай сельскохозяйственных культур лимитируется не теми элементами питания,
которые требуются в больших количествах и обычно присутствуют в среде в
изобилии (например, СО2 и Н2О), а теми, которые требуются в ничтожнейших
количествах, но которых в среде очень мало (например, Zn).
Вывод Либиха о том, что «рост и развитие организма
ограничивается нехваткой единственного элемента, который присутствует в
минимальном количестве» стал известен как закон минимума. Закон минимума
гласит, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его
экологических потребностей.
Отметим, что лимитирующим (ограничивающим) фактором
может быть недостаток или избыток тепла, света, воды… Это понятие ввел американский
зоолог В.Шелфорд, который сформулировал закон толерантности. Что лимитирующим
фактором процветания организма может быть как минимум так максимум
экологического воздействия, а диапозон между ними определяет величину
выносливости (предел толератности). Следовательно, организмы можно
охарактеризовать экологическим минимумом и экологическим максимумом, диапазон
между этими двумя величинами составляет пределы его толерантности
(устойчивости).
Дополнения к этому закону толерантности:
1.
Организмы могут иметь
широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий – в отношении
другого.
2.
Организмы с широким
диапазоном толерантности ко всем факторам наиболее широко распространены.
3.
Если условия по одному
экологическому признаку не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон
толерантности к другим экологическим факторам.
4.
Пределы толерантности у
организмов в период размножения обычно уже, чем у взрослых растений или
животных.
Чтобы выразить относительную степень толерантности, в
экологии существует ряд терминов, в которых используются приставки стено-
(узкий) и эври- (широкий).
Живые организмы, которым требуются условия,
ограниченные узкими пределами, носят название – стеноэков (стенотермные
организмы, стеногалинные и др.). Другие организмы, наоборот, приспосабливаются
к гораздо более изменчивым условиям (диапазон их толерантности гораздо шире),
такие менее требовательные организмы называются эвриэками (эвритермные,
эвригалинные и др.).
Икра гольца Salvelinus развивается при температурах
0-12 0С с оптимумом около 4 0С. Икра лягушки Rana pipiens
развивается при 0-30 0С с оптимумом около 22 0С.
Следовательно, икра гольца стенотермна и толерантна к низкой температуре, а
икра лягушки по сравнению с ней эвритермна и толерантна к высокой температуре.
Экологическая толерантность организма определяет его
способность заселять разнообразные по условиям обитания среды. У стеноэков она
незначительна, а у эвриэков наоборот, высока.
Кроме климата, во многих местообитаниях организмы
сильно зависят от кислотности и солёности среды обитания, от влияния воздушных
и водных течений, от содержания кислорода в среде и др.
В свою очередь жизнедеятельность организмов оказывает
влияние на физическую среду. Организмы постоянно изменяют физическую и
химическую природу веществ, отдавая в среду новые соединения и источники
энергии. Так, состав морской воды и донных илов в значительной мере
определяется активностью морских организмов.
Организмы контролируют даже состав атмосферы. Сейчас
большая часть водорода первичной атмосферы улетучилась в космическое
пространство, углерод, входивший в состав метана, и азот аммиака
ассимилировались растениями, и их место в атмосфере частично занял кислород,
высвобождающийся в процессе фотосинтеза.
Существенно влияют организмы и на свойства почвы.
Корни растений проникают в трещинки, и даже самые маленькие из них способствуют
измельчению породы. Бактерии и грибы ускоряют выветривание горных пород. Грибы
выделяют кислоты, растворяющие минеральные вещества, которые затем вымываются из
породы, ослабляя её кристаллическую структуру и ускоряя разрушение. Животные
также участвуют в процессе почвообразования, прорывая в земле норы и ходы,
вытаптывая её, а также внося в неё свои экскременты.
Растения оказывают влияние на движение воды. Дело в
том, что часть выпадающей в виде осадков воды стекает по поверхности почвы или
просачивается сквозь лежащую под ней породу в реки, озера, океан, остальная
вода испаряется главным образом растениями и гораздо меньше – поверхностью
почвы (на каждый гектар лесной поверхности почвы приходится 4 гектара листовой
поверхности). Уничтожение лесов приводит к увеличению паводков, усилению эрозии
и отложению ила, а также к вымыванию минеральных веществ из обнажённой почвы.
Кроме того, испарение воды с листьев растений способствует удержанию влаги в
данной местности, так как большая часть водяных паров быстро конденсируется и
выпадает поблизости в виде дождя. Уничтожение лесов на больших площадях в
сельскохозяйственных целях привело в ряде мест к значительному усилению
засушливости климата и усилению процесса образования пустынь.
Таким образом, ясно, что сообщества организмов и их
среда обитания развиваются как единое целое.
Распространение биологического контроля (контроля
живых организмов) на глобальный уровень стало основой гипотезы Геи (Гея –
богиня Земли в Греческой мифологии), созданной Д.Лавлоком (James Lovelock) и
Л.Маргулис (Lynn Margulis). Согласно гипотезе, именно организмы играют основную
роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них. Сложная
сеть живых организмов – тонкая регулирующая система, которая поддерживает на
Земле пригодные для жизни условия. Эта регулирующая система («Гея») делает нашу
планету сложной, но единой кибернетической системой… Всё это весьма
гипотетично. Но «поиски Геи» и должны быть долгими и трудными, поскольку во
взаимосвязанном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни
разных процессов.
Предложенная Лавлоком гипотеза указывает на важность
изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере
приспособиться по крайней мере к некоторому количеству загрязнений.
Соответственно человек должен не только стремиться всеми силами снизить уровень
загрязнения, но также и сохранять целостность и масштабность буферной
(защитной) системы жизнеобеспечения нашей планеты.
|