36. ЗАКОНОМЕРНОСТИ влияния ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОРГАНИЗМЫ

• Что такое экологические факторы?
• Как проявляется действие экологических факторов?

Изменчивость экологических факторов. Некоторые факторы среды на протяжении длительного времени остаются относительно постоянными, например сила тяготения, солевой состав морской воды, газовый состав атмосферы. Большинство же экологических факторов постоянно изменяется во времени и пространстве. Причём эта изменчивость может быть регулярной, периодической (например, смена суточной освещённости, сезонные изменения температуры, приливы и отливы, уменьшение количества кислорода при подъёме в горы и т. д.) или нерегулярной (изменения погоды, наводнение, лесной пожар).

Степень изменчивости каждого экологического фактора зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно колеблется в наземно-воздушной среде, но почти постоянна на дне океана или в глубоких слоях почвы. Паразиты, обитающие внутри тела хозяина, живут в условиях избытка пищи, а свободно живущие хищники периодически испытывают голод. Популяции организмов, обитающие в какой-то определённой среде, приспосабливаются к ней в ходе естественного отбора. У них вырабатываются те или иные морфологические и физиологические особенности, позволяющие существовать именно в этих и ни в каких других условиях.

Влияние экологических факторов на организмы. Область значений фактора, которая наиболее благоприятна для жизнедеятельности, роста и размножения организмов, называют оптимальной или зоной оптимума (рис. 134). Отклонения от зоны оптимума в сторону уменьшения или увеличения снижают жизнеспособность вида. Это зоны угнетения, или стрессовые зоны. И наконец, крайние значения фактора, за которыми условия становятся непригодными для жизни и вызывают гибель организмов, — это пределы выносливости. Весь диапазон изменчивости фактора, в пределах которого возможна жизнедеятельность организмов, называют диапазоном выносливости. Некое растение может чувствовать себя наиболее комфортно при температуре +24 °С (точка оптимума), продолжать активно расти в диапазоне температур от +20 до +28 °С (зона оптимума), испытывать угнетение при дальнейшем изменении температуры в сторону её увеличения или уменьшения и в конце концов погибнуть, если температура опустится ниже +5 °С или поднимется выше +38 °С.

На организм одновременно влияют многочисленные и разнообразные факторы среды, и у каждого вида существуют свои оптимумы, стрессовые зоны и пределы выносливости по отношению к их воздействию. Например, лишайники выдерживают колебания температуры от -70 до +60 °С, а некоторые виды океанических рыб способны существовать только при температуре от —2 до +2 °С. При 0 °С у таких рыб обмен веществ идёт наиболее интенсивно, а при температуре более 2 °С рыбы перестают двигаться и впадают в тепловое оцепенение. Песцы в тундре могут переносить колебания температуры от -55 до +40 °С, а многие тропические растения погибают, если температура опускается до +5... 10 °С. Даже из этих нескольких примеров видно, как сильно отличаются диапазоны выносливости к одному и тому же фактору (в данном случае к температуре) у разных видов организмов. По отношению к отдельным факторам среды различают холодо- и теплолюбивые виды, влаго- и сухолюбивые, светолюбивые и теневыносливые и т. д. (рис. 135).

Организмы с широкими диапазонами выносливости ко всем факторам среды распространены более широко. Однако, если организм имеет широкий диапазон устойчивости по одному фактору, это не значит, что у него и по остальным факторам такие же широкие границы. Например, многие земноводные выдерживают значительные колебания температуры, но не переносят даже кратковременного высыхания кожи.

Организмы, которые способны существовать в разнообразных условиях внешней среды, называют эврибионтными — таков, например бурый медведь, живущий в разных климатических условиях, от Арктики до субтропиков. Стенобионтные организмы приспособлены к обитанию в узком диапазоне условий среды. Например, форель живёт только в чистых горных реках с высоким содержанием кислорода в воде. Молодь ручьевой форели хорошо развивается при концентрации кислорода 2 мг/л; при снижении концентрации до 1,6 мг/л вся форель гибнет.

Взаимодействие факторов среды. Степень воздействия любого фактора на живые организмы зависит не только от его интенсивности, но и от того, как в данный момент действуют остальные факторы. Например, в морозы животные могут замерзать при нехватке корма и чувствовать себя нормально, если пищи достаточно. Влияние жары при высокой влажности воздуха значительно сильнее, чем в сухую погоду, а переносить мороз гораздо легче в безветренную погоду, чем при сильном ветре.

Все факторы среды действуют совместно, поэтому, если интенсивность одного из них отклоняется от оптимальной величины, организмы начинают испытывать угнетение, несмотря на присутствие остальных факторов. Как бы мы ни поливали и ни подкармливали теплолюбивое растение, если температура снизится до О °С, оно погибнет. В данном примере температура является ограничивающим фактором для растения. Впервые на существование ограничивающих, или лимитирующих, факторов обратил внимание немецкий химик Юстус Либих (1803-1873). Он сформулировал закон, который называют законом минимума Либиха: даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию и в пределе — к гибели организма. Именно лимитирующие факторы определяют границы распространения того или иного вида. Выявление таких факторов имеет большое практическое значение. Например, даже при наличии оптимальных температуры, света и влажности урожай пшеницы будет невелик, если её посеяли на кислой почве. Следовательно, в данных условиях лимитирующим фактором для пшеницы служит кислотность почвы, и при внесении в почву извести урожайность повысится.

Все факторы окружающей среды, которые воздействуют на представителей определённого вида, взаимосвязаны между собой, поэтому в процессе эволюции организмы приспосабливаются не к каждому фактору в отдельности, а сразу к целому их комплексу. Совокупность всех факторов, которые требуются для существования вида, определяет его экологическую нишу — место, занимаемое видом в природе, включающее комплекс его связей с другими видами и требований к факторам среды.

Запомнить: зона оптимума, зоны угнетения (стрессовые зоны); пределы выносливости, диапазон выносливости; организмы: стенобионтные, эврибионтные; ограничивающие (лимитирующие) факторы; закон минимума Либиха; экологическая ниша.

Выводы

На организм одновременно влияют многочисленные и разнообразные факторы среды, и у каждого вида существуют свои оптимумы, стрессовые зоны и пределы выносливости по отношению к их воздействию. Даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию и в пределе — к гибели организма. Совокупность всех факторов, которые требуются для существования вида, определяет его экологическую нишу.

Думай, делай выводы, действуй

Проверь свои знания

1. От чего зависит степень изменчивости экологических факторов?
2. Что такое зона оптимума?
3. Как объяснить понятие «диапазон выносливости»?
4. Что такое ограничивающий фактор?
5. Что определяется совокупностью всех факторов, воздействующих на организм?

Выполни задания

1. Приведите примеры ограничивающих факторов, действующих в вашей местности.
2. Сформулируйте закон Либиха.

Обсуди с товарищами

Предложите и обсудите примеры взаимодействия различных групп экологических факторов.

Выскажи мнение

Можно ли считать экологическую нишу, занимаемую организмом, его «профессией» в данном сложившемся «коллективе»?