Активная
деятельность живых организмов охватывает относительно небольшой слой
поверхностных оболочек нашей планеты. Его границы определяются комплексом
условий и ресурсов, допускающих устойчивое существование сообществ живых
организмов. Условия и ресурсы среды –
взаимосвязанные понятия. Они характеризуют среду обитания организмов. Условия
среды обычно определяют как экологические
факторы, оказывающие влияние (положительное или отрицательное) на
существование и географическое распространение живых существ.
Экологические факторы очень многообразны как по
своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы
среды подразделяются на три основные группы – абиотические, биотические и
антропогенные. Все имеющиеся в природе экологические факторы воздействуют на
жизнь организмов по-разному и имеют различную степень важности для разных
видов. В то же время набор факторов и их значимость для живых организмов
зависят от среды обитания.
На Земле существуют четыре основные среды обитания, освоенные и заселенные
организмами. Это – водная среда, наземно-воздушная, почвенная и, наконец,
среда, образуемая самими живыми организмами. Понятно, что каждая из этих сред
имеет свои специфические условия жизни.
Так, в водной среде большое значение имеют такие
факторы, как плотность воды, солевой режим, скорость течения, содержание
органических веществ, свойства грунта, поглощение света и насыщенность
кислородом. Обитателей водной среды называют гидробионтами.
Наземно-воздушная
среда, освоенная в ходе эволюции позже водной, более сложна и требует более
высокого уровня организации живого. Здесь существенную роль играют температура
воздуха, содержание кислорода, влажность, погода, интенсивность света (что
особенно важно для растений).
Почва, как среда обитания множества организмов[1], а также корней растений имеет свои
экологические особенности. В почве первостепенное значение имеют такие факторы,
как структура, химический состав, влажность, но свет или резкие колебания
температуры практически не играют роли (кроме самых верхних слоев). Обитателей
почвенной среды называют эдафобионтами
или геобионтами.
Тела многих организмов служат жизненной средой
для других организмов (паразитов[2], симбионтов[3]). Главную роль здесь играют обилие пищи,
относительная стабильность условий, защищенность от неблагоприятных внешних
факторов, а также активное сопротивление организма-хозяина.
Рассмотрим теперь некоторые основные
экологические факторы.
Абиотические факторы среды – это компоненты и явления
неживой, неорганической природы, прямо или косвенно действующие на живые
организмы. Среди них главенствующую роль играют климатические (солнечная
радиация, световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер,
давление и др.), затем идут эдафические (почвенные), и наконец,
гидрографические (факторы водной среды).
Солнечная радиация является основным источником
энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы. Так,
суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, в направлении
от экватора к полюсам уменьшается примерно в 2,5 раза (от 180–220 до 60–80
ккал/см×год). Солнечная радиация служит важнейшим экологическим фактором,
влияющим на физиологию и морфологию живых организмов. На основе радиационного
режима и характера циркуляции атмосферы выделяются на поверхности Земли
климатические пояса. Существование на поверхности нашей планеты крупных
зональных типов растительности (тундра, тайга, степи, пустыни, саванны, влажные
тропические леса и др.) обусловлено в основном климатическими причинами, т.е.
тесно связано с климатической зональностью.
Одним из ведущих абиотических факторов,
определяющих особенности распределения и изменения интенсивности солнечной
радиации, поступающей к природным экосистемам, является световой режим.
Световой режим любого местообитания определяется не только солнечной радиацией,
но и другими географическими факторами (состояние атмосферы, величина альбедо
земной поверхности, характер рельефа и т.п.). Особенно необходим свет для
зеленых растений, в частности для образования хлорофилла; световой режим
регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию,
стимулирует биосинтез белков, определяет сроки цветения и плодоношения
растений.
Другим очень важным абиотическим фактором внешней
среды, прямо или косвенно влияющим на живые организмы, является температура.
Температурные условия среды непосредственно влияют на жизнедеятельность растений
и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных
ситуациях. Особенно заметное влияние оказывает температура на фотосинтез, обмен
веществ, потребление пищи, двигательную активность и размножение.
В зависимости от характера теплообмена с внешней
средой организмы делятся на пойкилотермные и гомойотермные. Пойкилотермные – это организмы,
температура тела которых меняется в зависимости от температуры окружающей
среды; в них отсутствуют эффективные механизмы терморегуляции. К ним относятся
все растения и большая часть животных (беспозвоночные, рыбы, рептилии и др.). У
растений большую роль в регулировании температуры тела играет транспирация, так
как испарение воды связано со значительными затратами тепла. Гомойотермные – это организмы, способные
поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры
окружающей среды. У этих теплокровных организмов (млекопитающие и птицы)
постоянство температуры связано с более высоким по сравнению с пойкилотермным
уровнем (темпом) обмена веществ. Кроме того, у них всегда существует термоизоляционный
слой (оперение, мех, жир). Температура их относительно высока: у млекопитающих
она составляет 36–37°С, а у птиц – до 40°С.
Особую группу составляют гетеротермные животные (суслики, сурки, ежи, барсуки, медведи,
летучие мыши и др.), которые в период активности обладают постоянной
температурой, а в период отдыха, особенно зимней спячки, температура их тела
значительно понижается. Гетеротермия представляет собой специальную форму
физиолого-экологической адаптации организмов, обеспечивающей высокий уровень
обмена веществ в период активности животных и низкие потери энергии в период
зимней спячки.
Биотические факторы среды – совокупность влияний
жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на
неживую среду обитания. Они подразделяются на внутривидовые и межвидовые.
Внутривидовые факторы: демографические, этологические (факторы поведения),
конкуренция и др. Межвидовые биотические факторы весьма разнообразны на
популяционном уровне. Причем они могут быть как отрицательными взаимодействиями
(конкуренция[4], аменсализм[5]), так и положительными (комменсализм[6], протокооперация[7], мутуализм[8], квартиранстство[9]), имеются также взаимодействия (хищничество[10], паразитизм), которые могут быть отнесены к
обеим группам.
Взаимоотношения между животными, растениями и
микроорганизмами чрезвычайно разнообразны. Они подразделяются на прямые,
связанные с непосредственным воздействием одних организмов на другие (например,
в случае хищничества или паразитизма), и на косвенные, когда организмы своим
присутствием изменяют режим абиотических факторов среды для других растений и
животных.
Так, возле мелких растений чабреца (из
губоцветных) не могут развиваться экземпляры подорожника. Некоторые брюхоногие
моллюски выделяют через спинную стенку тела вещество, которое в воде быстро
убивает мелких ветвистоусых рачков. Эти биотические связи получили название аллелопатия – химическое взаимовлияние
одних растений на другие при помощи продуктов метаболизма (эфирных масел,
гликозидов, фитонцидов).
В свою очередь организмы сами могут оказывать
влияние на условия своего существования. Например, наличие растительного
покрова смягчает суточные колебания температуры вблизи поверхности земли (под
пологом леса или травы), что делает более благоприятными условия существования
самих этих растений.
Антропогенные факторы – это все те формы деятельности
человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия
обитания живых организмов, или непосредственно влияют на отдельные виды растений
и животных. Эти факторы, возникшие относительно недавно, имеют, к сожалению,
все большее значение.
Одни из них – это загрязнение окружающей среды
побочными, часто ядовитыми продуктами, образующимися в результате деятельности
человека. Двуокись серы, летящая из труб заводов и теплоэлектростанций;
соединения металлов (меди, цинка, свинца), сбрасываемые возле рудников или
образующиеся в выхлопных газах автомашин, остатки нефтепродуктов, попадающие в
водоемы при промывании танков нефтеналивных судов, – вот лишь некоторые из загрязняющих
веществ, ограничивающих жизнь и распространение организмов (особенно растений).
В промышленных районах концентрации этих и других
вредных веществ достигают подчас пороговых, то есть смертельных для многих
организмов, значений. Однако, несмотря ни на что, почти всегда найдется хотя бы
несколько особей нескольких видов, способных выжить в таких условиях. Причина
состоит в том, что даже в природных популяциях изредка попадаются устойчивые
особи. С повышением уровня загрязнений устойчивые особи могут оказаться
единственными выжившими. Более того, они могут стать основателями устойчивой
популяции, унаследовавшей невосприимчивость к данному виду загрязнения. По этой
причине загрязнение дает нам возможность как бы наблюдать эволюцию в действии.
Разумеется, свойством противостоять загрязнению, пусть даже в лице единичных
особей, наделена далеко не каждая популяция.
Таким образом, действие любого загрязняющего
вещества двояко. Если это вещество появилось недавно или содержится в очень
высоких концентрациях, то каждый вид, ранее встречавшийся на загрязненном
участке, бывает обычно представлен лишь несколькими экземплярами – именно теми,
что в силу естественной изменчивости обладали изначальной устойчивостью, – или
их ближайшими потомками.
Впоследствии, однако, загрязненный участок может
оказаться заселенным намного плотнее, но, как правило, куда меньшим числом
видов, чем если бы загрязнения не было. Такие вновь возникшие сообщества с
обедненным видовым составом стали уже неотъемлемой частью среды обитания человека.
Более подробно влияние антропогенного фактора мы рассмотрим позже.
[1] В зависимости от из размеров выделяют микро-, мезо- и макроорганизмы:
[2] Паразитизм – форма взаимоотношений между организмами
(растениями, животными, микроорганизмами), относящимися к разным видам, из
которых один (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и
источника пищи, возлагая при этом (частично или полностью) на хозяина регуляцию
своих отношений с внешней средой. Паразиты часто (но не всегда) приносят более
или менее существенный вред хозяину и вызывают различные заболевания человека,
животных и растений.
[3] Симбиоз – (от греч. symbíosis
– сожительство) такое сожительство особей двух видов, при котором оба партнера
вступают в непосредственное взаимодействие с внешней средой; регуляция
отношений с последней осуществляется совместно усилиями, сочетанной деятельностью
обоих организмов. Примеры: среди растений – микориза – сожительство
мицелия гриба с корнями высшего растения (некоторые орхидеи не могут расти без
микоризы); между раками-отшельниками и актиниями (актинии поселяются на
раковине, в которую прячет свое брюшко рак-отшельник, стрекательные клетки
щупалец актиний – надежная защита обоих симбионтов, питается актиния за счет
остатков пищи, добываемой раком); симбиоз животных (и человека) с
микроорганизмами (образующими нормальную кишечную
флору).
[4] Конкуренция – соревнование,
взаимоотношения между организмами одного и того же или разных видов, в ходе
которых они соревнуются за одни и те же средства существования и условия
размножения.
[5] Аменсализм – (от
греч. а – отрицательная частица и лат. mensa – стол, трапеза), форма
взаимоотношений между организмами, полезная для одного вида, но вредная для
другого. Например, обитающие в норах сусликов и кротов клещи, блохи и др. могут
служить источником распространения среди грызунов инфекционных заболеваний;
«нахлебники» хищника могут навлечь на него врага или затруднить охоту
(например, вороны, подбирающие остатки трапезы волка, своим криком привлекают
внимание охотника).
[6] Комменсализм – сотрапезничество,
нахлебничество, сожительство животных разных видов, когда один из них
(комменсал) постоянно или временно живет за счет другого, не причиняя ему
вреда.
[7] Протокооперация – форма симбиоза, при которой
совместное существование выгодно, но не обязательно для сожителей.
[8] Мутуализм (от
лат. mutuus – взаимный), то же, что симбиоз.
[9] Квартирантство – сожительство животных разных видов,
основанное на пространственных, а не пищевых связях. При наименее тесном
сожительстве – синойкии – квартирант поселяется в жилище хозяина; например, в
норах грызунов и др. роющих животных, в гнездах птиц, муравейниках и ульях пчел
обитает иногда большое число квартирантов. При более тесном сожительстве – эпиойкии
– квартиранты поселяются на теле хозяина; например, некоторые питающиеся
планктонными организмами усоногие рачки, прикрепляясь к акулам и китам,
используют их как средство передвижения.
[10] Хищничество – форма
взаимоотношений между организмами разных видов, из которых один (хищник)
поедает другого (жертву, добычу), обычно предварительно убив его.
Комментариев нет:
Отправить комментарий