Реакция организма на изменение экологических факторов

Организмам, особенно ведущим прикреплённый, как растения, или малоподвижный образ жизни, свойственна пластичность — способность существовать в более или менее широких диапазонах значений экологических факторов. Однако при различных значениях фактора организм ведёт себя неодинаково.

Соответственно выделяют такое его значение, при котором организм будет находиться в наиболее комфортном состоянии — быстро расти, размножаться, проявлять конкурентные способности. По мере увеличения или уменьшения значения фактора относительно наиболее благоприятного, организм начинает испытывать угнетение, что проявляется в ослаблении его жизненных функций и при экстремальных значениях фактора может привести к гибели.

Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны:

· Кардинальные точки:

o точки минимума и максимума — крайние значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма

o точка оптимума — наиболее благоприятное значение фактора

· Зоны:

o зона оптимума — ограничивает диапазон наиболее благоприятных значений фактора

o зоны пессимума (верхнего и нижнего) — диапазоны значений фактора, в которых организм испытывает сильное угнетение

o зона жизнедеятельности — диапазон значений фактора, в котором он активно проявляет свои жизненные функции

o зоны покоя (верхнего и нижнего) — крайне неблагоприятные значения фактора, при которых организм остаётся живым, но переходит в состояние покоя

o зона жизни — диапазон значений фактора, в котором организм остаётся живым

За границами зоны жизни располагаются летальные значения фактора, при которых организм не способен существовать.

Изменения, происходящие с организмом в пределах диапазона пластичности, всегда являются фенотипическими, при этом в генотипе кодируется лишь мера возможных изменений — норма реакции, которая и определяет степень пластичности организма.

На основе индивидуальной кривой жизнедеятельности можно прогнозировать и видовую. Однако, так как вид представляет собой сложную надорганизменную систему, состоящую из множества популяций, расселённых по различным местообитаниям с неодинаковыми условиями среды, при оценке его экологии пользуются обобщёнными данными не по отдельным особям, а по целым популяциям. На градиенте фактора откладываются обобщённые классы его значений, представляющие определённые типы местообитаний, а в качестве экологических реакций чаще всего рассматриваются обилие или частота встречаемости вида. При этом следует говорить уже не о кривой жизнедеятельности, а о кривой распределения обилий или частот.

Примечание: 1 — точка оптимума, 2 — точки минимума и максимума, 3 — летальные точки

Среда обитания — совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид, часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ. Термин часто считается синонимом окружающей среды. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.

Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. Естественные среды обитания в основном делятся на наземно-воздушную, почвенную, водную и внутреорганизменную. Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Все экологические факторы можно разделить на три большие группы:

· Абиотическая среда (факторы среды) — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Свет, температура, ветер, воздух, давление, влажность и т. д.) Например: накопление в почве токсичных и химических элементов, пересыхание водоёмов во время засухи, увеличение продолжительности светового дня, интенсивное ультрафиолетовое излучение.

· Биотическая среда (факторы среды) — это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. (Влияние растений и животных на других членов биогеоценоза) Например: разрушение почвы кабанами и кротами, уменьшение численности белок в неурожайные годы.

· Антропогенные (антропические) факторы — это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Возможно также выделить следующие компоненты среды обитания: естественные тела среды обитания, гидросреду, воздушное пространство среды, антропогенные тела, поле излучений и тяготения среды.

Область обитания живых организмов (арена жизни) может быть разделена на: водную, наземно-воздушную, почвенную и внутриорганизменную.

Поскольку водная среда является достаточно плотной, многие водные организмы имеют приспособления к парению в ее толще (выросты, полости с газом, жировые включения и т.д.). Активно плавающие организмы обычно имеют обтекаемую форму тела и приспособления для отталкивания от воды (плавники, ласты) или реактивного движения. Парящие в толще воды организмы называются планктоном, активно перемещающиеся в ее толще — нектоном, а обитающие на дне водоемов — бентосом. В водной среде преобладает дыхание, а не фотосинтез, и разнообразие животной жизни обычно выше, чем растительной.

Осваивая сушу, наземные организмы были вынуждены приспособиться к особенностям наземно-воздушной среды. В их числе можно назвать: малую плотность воздуха, его достаточно частую сухость, относительно резкие скачки температуры. Водный обмен организмов зависит в первую очередь от влажности. Тепловой поток от солнца намного интенсивнее, чем в других средах, а поскольку воздух отличается малой теплопроводностью, организмы наземно-воздушной среды часто имеют температуру тела, отличающуюся от температуры их окружения. В вертикальном отношении воздушно-наземная среда состоит из двух отчетливо различных частей: воздушной (прозрачной, подвижной среды с высокой доступностью газов и почти полным отсутствием большинства питательных веществ) и наземной (твердой опоры, где нет света, но обычно достаточно много биогенов и других необходимых веществ). Эта противоречивость наглядно проявляется в строении высших растений, имеющих подземную часть, служащую для минерального питания, и надземную, фототрофно питающуюся часть. Многие наземные животные отталкиваются от твердой опоры конечностями при ходьбе или беге, некоторые смогли освоить полет, требующий достаточно глубокого преобразования строения организма.

Почвенная среда обитания характеризуется весьма высокой плотностью. Это сложная, многофазная среда с отчетливым вертикальным градиентом. Для перемещения в ней нужно использовать или имеющиеся пустоты (что доступно для мелких организмов), или обладать органами для разгребания почвы или протискивания между ее слоями. Для крупных организмов обитание в почвенной среде нехарактерно. На водный обмен влияет и влажность (обычно достаточно высокая), и засоленность (соленость почвенного раствора). Динамика климатических факторов в почве сглажена. Наличие в почве водной фазы, а также обогащенность газовой фазы парами воды и углекислотой (при недостаточности кислорода) сближает почвенную среду с водной.

Самая «сложная» для обитания среда — другие организмы как среда обитания. В этой среде обычно достаточно питательных веществ и достаточно благоприятные значения «климатических» факторов, однако сама среда противодействует обитанию в ней организмов.