Екологічні чинники середовища. Чинники середовища Які екологічні фактори є обмежуючими
Найбільш сприятлива для організму інтенсивність екологічного фактора називається оптимальною або оптимумом.Відхилення від оптимальної дії фактора призводить до гноблення життєдіяльності організму.
Кордон, за межами якого неможливе існування організму, називається межею витривалості.Ці межі різні для різних видів і навіть для різних особин одного виду. Наприклад, поза межами витривалості для багатьох організмів знаходяться верхні шари атмосфери, термальні джерела, крижана пустеля Антарктиди.
Фактор середовища, що виходить за межі витривалості організму, називається обмежує.Він має верхню та нижню межі. Так, для риб обмежуючим фактором є вода. Поза водним середовищем їхнє життя неможливе. Зниження температури води нижче 0 °C є нижньою межею, а підвищенням вище 45 °C – верхньою межею витривалості.
Схема впливу екологічного фактора на організм
Таким чином, оптимум відображає особливості умов проживання. різних видів. Відповідно до рівня найбільш сприятливих факторів організми поділяються на тепло- і холодолюбні, вологолюбні та посухостійкі, світлолюбні та тіньовитривалі, пристосовані до життя в солоній та прісній воді і т. д. Чим ширша межа витривалості, тим пластичніший організм. Причому межа витривалості по відношенню до різних екологічних факторів у організмів неоднакова. Наприклад, вологолюбні рослини можуть переносити великі перепади температур, тоді як відсутність вологи для них згубно. Вузькопристосовані види менш пластичні і мають невелику межу витривалості, широко пристосовані види пластичніші і мають великий діапазон коливання факторів середовища. Для риб, що мешкають у холодних морях Антарктиди та Північного Льодовитого океану, діапазон температур, що переносяться, становить 4–8 °C. З підвищенням температури (понад 10 °C) вони перестають рухатися і впадають у теплове заціпеніння. З іншого боку, риби екваторіальних та помірних широт переносять коливання температури від 10 до 40 °C. Більш широким діапазоном витривалості мають теплокровні тварини. Так, песці у тундрі можуть переносити перепади температури від -50 до 30 °C. Рослини помірних широт витримують коливання температури в межах 60-80 °C, тоді як у тропічних рослин температурний діапазон набагато вже: 30-40 °C. Взаємодія екологічних факторівполягає в тому, що зміна інтенсивності одного з них може звузити межу витривалості до іншого фактора або навпаки збільшити його. Наприклад, оптимальна температура підвищує витривалість до нестачі вологи та їжі. Підвищена вологість значно знижує стійкість організму до перенесення високих температур. Інтенсивність впливу факторів середовища знаходиться у прямій залежності від тривалості цього впливу. Довготривала дія високих або низьких температур згубна для багатьох рослин, тоді як короткочасні перепади рослини переносять нормально. Обмежувальними чинниками для рослин є склад ґрунту, наявність у ньому азоту та інших елементів живлення. Так, конюшина краще росте на ґрунтах, бідних азотом, а кропива – навпаки. Зменшення вмісту азоту у ґрунті призводить до зниження посухостійкості злаків. На солоних ґрунтах рослини ростуть гірше, багато видів взагалі не приживаються. Таким чином, пристосованість організму до окремих факторів середовища є індивідуальною і може мати як широкий, так і вузький діапазон витривалості. Але якщо кількісна зміна хоча б одного з факторів виходить за межі межі витривалості, то, незважаючи на те, що інші умови сприятливі, організм гине.
Сукупність факторів середовища (абіотичних та біотичних), які необхідні для існування виду, називаються екологічної ніші.Екологічна ніша характеризує спосіб життя організму, умови його проживання та харчування. На відміну від ніші поняття місцеперебування позначає територію, де живе організм, тобто його «адресу». Наприклад, травоїдні жителі степів корова і кенгуру займають одну екологічну нішу, але мають різні місця проживання. Навпаки, жителі лісу – білка та лось, що належать також до травоїдних тварин, займають різні екологічні ніші. Екологічна ніша завжди визначає поширення організму та його роль у співтоваристві.
Лекція 5. Лімітуючі фактори
Різні екологічні факторимають для живих організмів неоднакову значимість.
Для життя організмів необхідне певне поєднання умов. Якщо всі умови довкілля сприятливі, крім одного, саме це умова стає вирішальним життя розглянутого організму.
Лімітуючі (обмежуючі) фактори – це
1) будь-які фактори, що гальмують зростання популяції в екосистемі; 2) фактори середовища, значення яких сильно відхиляється від оптимуму.
За наявності оптимальних поєднань безлічі факторів один лімітуючий фактор може призвести до пригнічення та загибелі організмів. Наприклад, теплолюбні рослини гинуть при негативній температурі повітря, незважаючи на оптимальний вміст елементів живлення в ґрунті, оптимальну вологість, освітленість тощо. Лімітуючі чинники є незамінними у разі, якщо де вони взаємодіють коїться з іншими чинниками. Наприклад, нестачу мінерального азоту в ґрунті не можна компенсувати надлишком калію або фосфору.
Лімітуючі фактори для наземних екосистем:
Температура;
Поживні речовини у ґрунті.
Лімітуючі фактори для водних екосистем:
Температура;
Сонячне світло;
Солоність.
Зазвичай ці фактори взаємодіють таким чином, що один процес обмежений одночасно декількома факторами, і зміна будь-якого з них призводить до нової рівноваги. Наприклад, збільшення доступності їжі та зменшення тиску хижаків можуть призвести до зростання чисельності популяції.
Прикладами обмежувальних факторів є: виходи порід, що не розмиваються, базис ерозії, борти долини та ін.
Так, фактором, що обмежує поширення оленів, є глибина снігового покриву; метелики озимої совки (шкідника овочевих та зернових культур) – зимова температура тощо.
Уявлення про лімітуючі фактори ґрунтується на двох законах екології: законі мінімуму та законі толерантності.
У середині 19 століття німецький вчений хімік-органік Лібіх, вивчаючи вплив різних мікроелементів на зростання рослин, перший встановив наступне: зростання рослин обмежується елементом, концентрація і значення якого лежить у мінімумі, тобто є мінімальній кількості. Образно закон мінімуму допомагає уявити так звана «бочка Лібіха».
Це бочка, дерев'яні рейки, у якої різної висоти, як показано на малюнку. Зрозуміло, що якою б висоти не були інші рейки, налити води в бочку можна рівно стільки, якою є висота найкоротшої рейки. Так і лімітуючий фактор обмежує життєдіяльність організмів, незважаючи на рівень (дозу) інших факторів. Наприклад, якщо дріжджі
помістити в холодну водуНизька температура стане лімітуючим фактором їх розмноження. Це знає кожна господиня, а тому залишає дріжджі «набухати» (а насправді розмножуватися) у теплій воді з достатньою кількістю цукру. врожайністю), а висота рейок вказуватиме на ступінь відхилення дози того чи іншого фактора від оптимуму.
Нині закон мінімуму Лібіха трактується ширше. Лімітуючим фактором може бути фактор, що знаходиться не тільки в нестачі, а й надлишку.
Екологічний фактор відіграє роль ЛІМІТУЮЧОГО ФАКТОРУ, якщо даний факторзнаходиться нижче критичного рівня або перевищує максимально виносний рівень.
Лімітуючий фактор зумовлює ареал поширення виду або (за менш суворих умов) позначається на загальному рівніобмін речовин. Наприклад, вміст фосфатів у морській водіє лімітуючим фактором, що визначає розвиток планктону та загалом продуктивність співтовариств.
Поняття "лімітуючий фактор" застосовується не тільки до різних елементів, а й до всіх екологічних факторів. Не рідко як лімітуючий чинник виступають конкурентні відносини.
У кожного організму щодо різних екологічних чинників є межі витривалості. Залежно від того, наскільки широкі чи вузькі ці межі, розрізняють еврибіонтні та стенобіонтні організми. Еврібіонтиздатні виносити широку амплітуду інтенсивності різноманітних екологічних чинників. Скажімо, ареал проживання лисиці - від лісотундри до степів. Стенобіонти, Навпаки, переносять лише дуже вузькі коливання інтенсивності екологічного фактора. Наприклад, практично всі рослини вологих тропічних лісів – стенобіонти.
Закон толерантності
Поняття про те, що нарівні з мінімумом фактором, що лімітує, може бути і максимум, ввів через 70 років у 1913 р. після Лібіха, американський зоолог В.Шелфорд. Він звернув увагу, що обмежувати розвиток живих організмів можуть лише ті екологічні чинники, значення яких мінімальні, а й ті, які характеризуються екологічним максимумом, і сформулював закон толерантності: « лімітуючим фактором процвітання популяції (організму) може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, а діапазон між ними визначає величину витривалості (межа толерантності) або екологічну валентність організму до цього фактора)»
Сприятливий діапазон впливу екологічного чинника називається зоною оптимуму (нормальної життєдіяльності). Чим значніша відхилення дії фактора від оптимуму, тим більше цей фактор пригнічує життєдіяльність популяції. Цей діапазон називається зоною пригнічення чи песимуму. Максимально і мінімально перенесені значення фактора - це критичні точки, за межами яких існування організму чи популяції вже неможливе. Межа толерантності визначає амплітуду коливань факторів, що забезпечує найбільш повноцінне існування популяції. Окремі особини можуть мати дещо інші діапазони толерантності.
Пристосування організмів до середовища звуться адаптацій. Здатність до адаптацій - одна з основних властивостей життя взагалі, оскільки забезпечує можливість її існування, можливість організмів виживати і розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях: від біохімії клітин та поведінки окремих організмів до будови та функціонування угруповань та екологічних систем. Адаптації виникають та змінюються в ході еволюції видів.
Окремі властивості чи елементи середовища, що впливають організми, називаються екологічними чинниками. Чинники середовища різноманітні. Вони можуть бути необхідні або, навпаки, шкідливі для живих істот, сприяти чи перешкоджати виживанню та розмноженню. Екологічні фактори мають різну природута специфіку дії. Екологічні чинники поділяються на абіотичні та біотичні, антропогенні.
Абіотичні чинники – температура, світло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря, сольовий склад води, вітер, течії, рельєф місцевості – це всі властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми.
Біотичні чинники - це форми впливу живих істот один на одного. Кожен організм постійно відчуває у собі прямий чи опосередкований вплив інших істот, входить у зв'язку з представниками свого виду та інших видів, залежить від нього і сам на них впливає. Навколишній органічний світ - складова частина середовища кожної живої істоти. Взаємні зв'язки організмів – основа існування біоценозів та популяцій; розгляд їх відноситься до галузі синекології.
Антропогенні чинники - це форми діяльності людського суспільства, які призводять до зміни природи як довкілля інших видів або безпосередньо позначаються на їхньому житті. Хоча людина впливає на живу природучерез зміну абіотичних факторів та біотичних зв'язків видів, антропогенну діяльність слід виділяти в особливу силу, що не укладається в рамки цієї класифікації. Значення антропогенного впливу живий світ планети продовжує стрімко зростати. Один і той самий фактор середовища має різне значення в житті спільно мешкають організмів різних видів. Наприклад, сильний вітер взимку несприятливий для великих тварин, що живуть відкрито, але не діє на дрібніших, які ховаються в норах або під снігом. Сольовий склад грунту важливий харчування рослин, але байдужий більшість наземних тварин тощо.
Зміни факторів середовища в часі можуть бути: 1) регулярно-періодичними, що змінюють силу дії у зв'язку з часом доби або сезоном року або ритмом припливів та відливів в океані; 2) нерегулярними, без чіткої періодичності, наприклад, зміни погодних умову різні роки, явища катастрофічного характеру – бурі, зливи, обвали тощо; 3) спрямованими протягом відомих, іноді тривалих, відрізків часу, наприклад при похолоданні або потеплінні клімату, заростанні водойм, постійному випасі худоби на тому самому ділянці і т.п. Екологічні чинники середовища надають живі організми різні впливу, тобто. можуть впливати як подразники, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних та біохімічних функцій; як обмежувачі, що зумовлюють неможливість існування в цих умовах; як модифікатори, що викликають анатомічні та морфологічні зміни організмів; як сигнали, що свідчать про зміни інших факторів середовища.
Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, в характері їх впливу на організми і в реакціях у відповідь живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.
1. Закон оптимуму. Кожен фактор має лише певні межі позитивного впливу на організми. Результат дії змінного чинника залежить передусім від сили його прояви. Як недостатнє, і надмірне дію чинника негативно позначається життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного чинника чи просто оптимумом для організмів цього виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражена пригнічуюча дія даного фактора на організми (зона песимуму). Максимально і мінімально перенесені значення чинника - це критичні точки, поза яких існування вже неможливо, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічною валентністю (діапазоном толерантності) живих істот стосовно конкретного чинника середовища.
Представники різних видів сильно відрізняються один від одного як за становищем оптимуму, так і за екологічною валентністю. Так, наприклад, песці в тундрі можуть переносити коливання температури повітря в діапазоні близько 80 ° С (від +30 ° до -55 ° С), тоді як тепловодні рачки Copilia mirabilis витримують зміни температури води в інтервалі не більше 6 ° С (від 23 ° до 29 ° С). Поява в еволюції вузьких діапазонів толерантності можна розглядати як форму спеціалізації, в результаті якої більша ефективність досягається на шкоду адаптивності та у співтоваристві збільшується різноманітність.
Одна й та сила прояви чинника може бути оптимальною одного виду, песимальної - іншого й виходити межі витривалості для третього.
Широку екологічну валентність виду стосовно абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви фактора приставки "еврі". Еврітермні види - значні коливання температури, що виносять, еврибатні - широкий діапазон тиску, евригалінні - різний ступінь засолення середовища.
Нездатність переносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою "стіно" - стенотермні, стенобатние, стеногалинные види тощо. буд. які здатні пристосовуватися до різної екологічної обстановки – еврибіонтними.
2. Неоднозначність впливу чинника різні функції. Кожен фактор неоднаково впливає різні функції організму. Оптимум для одних процесів може бути песимумом для інших. Так, температура повітря від 40 ° до 45 ° С у холоднокровних тварин сильно збільшує швидкість обмінних процесів в організмі, але гальмує рухову активність, і тварини впадають у теплове заціпеніння. Для багатьох риб температура води, оптимальна для дозрівання статевих продуктів, є несприятливою для ікрометання, яке відбувається в іншому температурному інтервалі.
Життєвий цикл, в якому в певні періодиорганізм здійснює переважно ті чи інші функції (харчування, зростання, розмноження, розселення тощо), завжди узгоджений із сезонними змінами комплексу факторів середовища. Рухливі організми можуть також змінювати житла для успішного здійснення всіх своїх життєвих функцій. Період розмноження зазвичай є критичним; у цей період багато факторів середовища часто стають лімітуючими. Межі толерантності для особин, що розмножуються, насіння, яєць, ембріонів, проростків і личинок зазвичай вже, ніж для нерозмножуються дорослих рослин або тварин. Так, дорослий кипарис може рости і на сухому нагір'ї і зануреним у воду, але розмножується він тільки там, де є вологий, але не грунт, що заливається для розвитку проростків. Багато морських тварин можуть переносити солону або прісну воду з високим вмістом хлоридів, тому вони часто заходять у річки вгору за течією. Але їх личинки не можуть жити в таких водах, тому вид не може розмножуватися в річці і не обґрунтовується тут постійно.
3. Мінливість, варіабельність і різноманітність реакцій у відповідь на дію факторів середовища в окремих особин виду.
Ступінь витривалості, критичні точки, оптимальна та песимальні зони окремих індивідуумів не збігаються. Ця мінливість визначається як спадковими якостями особин, і статевими, віковими і фізіологічними відмінностями. Наприклад, у метелика млинового вогнівки - одного зі шкідників борошна та зернових продуктів - критична мінімальна температура для гусениць -7°С, для дорослих форм -22°С, а для яєць -27°С. Мороз в 10 ° С губить гусениць, але не небезпечний для імаго і яєць цього шкідника. Отже, екологічна валентність виду завжди ширша за екологічну валентність кожної окремої особини.
4. До кожного із чинників середовища види пристосовуються щодо незалежним шляхом. Ступінь витривалості до якогось фактору не означає відповідної екологічної валентності виду по відношенню до інших факторів. Наприклад, види, що переносять широкі зміни температури, зовсім не обов'язково повинні бути пристосованими до широких коливань вологості або сольового режиму. Евритермні види можуть бути стеногалінними, стенобатними чи навпаки. Екологічні валентності виду стосовно різних факторів можуть бути дуже різноманітними. Це створює надзвичайне різноманіття адаптацій у природі. p align="justify"> Набір екологічних валентностей по відношенню до різних факторів середовища становить екологічний спектр виду.
5. Розбіжність екологічних спектрів окремих видів. Кожен вид специфічний за своїми екологічними можливостями. Навіть у близьких за способами адаптації до середовища видів існують відмінності щодо будь-яких окремих факторів.
6. Взаємодія факторів.
Оптимальна зона та межі витривалості організмів стосовно будь-якого фактора середовища можуть зміщуватися залежно від того, з якою силою та в якому поєднанні діють одночасно інші фактори. Ця закономірність отримала назву взаємодії чинників. Наприклад, спеку легше переносити у сухому, а не у вологому повітрі. Загроза замерзання значно вища при морозі з сильним вітром, ніж у безвітряну погоду. Таким чином, той самий фактор у поєднанні з іншими надає неоднаковий екологічний вплив. Навпаки, той самий екологічний результат може бути отриманий різними шляхами. Наприклад, в'янення рослин можна призупинити шляхом збільшення кількості вологи в грунті, так і зниження температури повітря, що зменшує випаровування. Створюється ефект часткового взаємозаміщення чинників.
Разом з тим, взаємна компенсація дії факторів середовища має певні межі, і повністю замінити один з них іншим не можна. Повна відсутність води або хоча б одного з основних елементів мінерального харчування робить життя рослини неможливим, незважаючи на найсприятливіші поєднання інших умов. Крайній дефіцит тепла в полярних пустелях не можна заповнити ні великою кількістю вологи, ні цілодобовою освітленістю.
7. Правило обмежувальних (лімітуючих) факторів. Фактори середовища, що найбільш віддаляються від оптимуму, особливо ускладнюють можливість існування виду в цих умовах. Якщо хоча б один із екологічних факторів наближається або виходить за межі критичних величин, то, незважаючи на оптимальне поєднання інших умов, особам загрожує загибель. Такі фактори, що сильно ухиляються від оптимуму, набувають першорядного значення в житті виду або окремих його представників у кожний конкретний відрізок часу.
Обмежуючі чинники середовища визначають географічний ареал виду. Природа цих чинників може бути різною. Так, просування виду на північ може лімітуватися недоліком тепла, в аридні райони - недоліком вологи або надто високими температурами. Обмежуючим поширення чинником можуть бути і біотичні відносини, наприклад зайнятість території сильнішим конкурентом чи брак запилювачів рослин.
Щоб визначити, чи зможе вид існувати в даному географічному районі, потрібно насамперед з'ясувати, чи не виходять будь-які фактори середовища за межі його екологічної валентності, особливо в найуразливіший період розвитку.
Організми з широким діапазоном толерантності до всіх факторів зазвичай найпоширеніші.
8. Правило відповідності умов середовища генетичної зумовленості організму. Вид організмів може існувати до тих пір і остільки, оскільки навколишнє природне середовище відповідає генетичним можливостям пристосування цього виду до її коливань і змін. Кожен вид живого виник у певному середовищі, тією чи іншою мірою пристосувався до неї і подальше його існування можливе лише в ньому чи близькому середовищі. Різка та швидка зміна середовища життя може призвести до того, що генетичні можливості виду виявляться недостатніми для пристосування до нових умов.
На організм одночасно впливають численні різноманітні та різноспрямовані фактори середовища. У природі поєднання всіх впливів у їх оптимальних, найбільш сприятливих значеннях практично неможливе. Тому навіть у місцях проживання, де найбільш сприятливо поєднуються всі (або провідні) екологічні фактори, кожен із них найчастіше дещо відхиляється від оптимуму. Для характеристики дії факторів зовнішнього середовищана тварин і рослини суттєво, що до одних факторів організми мають широкий діапазон витривалості і витримують значні відхилення інтенсивності фактора від оптимальної величини.
До інших факторів організми пристосовані лише у вузькому діапазоні їх змін та витримують лише невеликі відхилення від оптимуму. Наприклад, для деяких антарктичних видів риб, адаптованих до холоду, діапазон температур, що переносяться, становить всього 4 °С (від -2 до +2 °С). З підвищенням температури до О °С активність обміну речовин зростає, але за її збільшення інтенсивність метаболізму падає і за +1,9 °С риби перестають рухатися, впадаючи в теплове заціпеніння. Широкий діапазон витривалості до коливань температури мають тварини, що мешкають у високих широтах. Так, песці в тундрі можуть переносити коливання температури не більше 80 °З (від +30 до -55 °З). Стійкі до холодів сибірські рослини. Наприклад, даурська модрина поблизу Верхоянська витримує зимові морози до -70 °С. Рослини ж тропічних лісів можуть існувати у досить вузьких межах зміни температури: її зниження до +5...+8 °С має на них згубну дію.
По відношенню до факторів середовища розрізняють види теплолюбні та холодолюбні, волого- та сухолюбні, пристосовані до високої або низької солоності води. Для водних тварин велике значеннямає концентрацію кисню у воді. Деякі види можуть існувати лише у вузьких межах коливань вмісту кисню. Молодь річкової форелі добре розвивається за концентрації кисню 2 мг/л; за її зниження до 1,6 мг/л вся форель гине. Інші види риб - сом, короп, пристосовані до проживання в застійних водах, добре переносять низький вміст кисню.
На різних етапах онтогенезу організми можуть виявляти неоднакову витривалість того чи іншого чинника. Наприклад, у метелика млинового вогневки - одного зі шкідників борошна та зернових продуктів - критична мінімальна температура для гусениць -7 °С, для дорослих форм -22 °С, а для яєць -27 °С. Мороз - 10 ° С загубить гусениць, але буде нешкідливим для яєць і дорослих форм.
Відхилення інтенсивності одного будь-якого фактора від оптимальної величини може звузити межі стійкості до іншого фактора. Так, при зменшенні вмісту азоту в ґрунті знижується посухостійкість злаків. Фактор, який перебуває в нестачі або надлишку порівняно з оптимальною величиною, називають обмежуючим, оскільки він унеможливлює процвітання виду в цих умовах. Вперше на існування обмежувальних факторів вказав німецький хімік Ю. Лібіх (1840). Природа цих факторів неоднакова: недолік хімічного елементау грунті, нестача тепла чи вологи. Факторами, що обмежують поширення, можуть бути і біотичні відносини: заняття території сильнішим конкурентом або нестача запилювачів для рослин (рис. 25.6). Для поширення видів велике значення мають два показники: температурний поріг розвитку та сума ефективних температур.
Багато факторів стають такими, що обмежують у період розмноження. Межі витривалості для насіння, яєць, ембріонів, личинок зазвичай вже, ніж для дорослих рослин та тварин. Наприклад, багато крабів можуть заходити в річки далеко вгору за течією, але їх личинки в річковій воді не можуть розвиватися. Ареал промислових птахів часто визначається впливом клімату на яйця чи пташенят, а не на дорослих особин.
Виявлення обмежувальних факторів дуже важливе практичному відношенні. Так, пшениця погано росте на кислих ґрунтах, а внесення в ґрунт вапна дозволяє значно підвищити врожайність.
Мал. 25.6. Бочка Лібіха. Фактор, що знаходиться в нестачі (найнижчий отвір),
є обмежуючим
Опорні точки
- З багатьох чинників довкілля, які впливають на організм, лише деякі характеризуються оптимальними для життєдіяльності значеннями.
- Тварини та рослини, гриби та прокаріоти набувають у процесі еволюції пристосування до умов існування.
Запитання та завдання для повторення
- 1. Що називають вузьким та широким діапазоном витривалості організмів?
- 2. Про що свідчать терміни «холодостійкі» та «теплолюбні» організми?
- 3. Що таке сума ефективних температур?
- 4. Поясніть, яким чином може проявитися дія фактора середовища, що обмежує.
- 5. Як ви думаєте, чому пристосування живих організмів до абіотичних умов довкілля не може бути нескінченним?
- 6. На основі знань про взаємодію факторів середовища та про обмежуючий фактор спробуйте створити модель штучного сільськогосподарського виробництва з вирощування культурних рослин протягом усього року.
Чинники довкілля завжди діють на організми у комплексі. Причому результат не є сумою впливу кількох факторів, а є складним процесом їх взаємодії. У цьому змінюється життєздатність організму, виникають специфічні адаптивні властивості, які дозволяють йому вижити за тих чи інших умовах, переносити коливання значень різних чинників.
Вплив екологічних чинників на організм можна як схеми (рис. 94).
Найбільш сприятлива для організму інтенсивність екологічного фактора називається оптимальною або оптимумом.
Відхилення від оптимальної дії фактора призводить до гноблення життєдіяльності організму.
Кордон, за межами якого неможливе існування організму, називається межею витривалості.
Ці межі різні для різних видів і навіть для різних особин одного виду. Наприклад, поза межами витривалості для багатьох організмів знаходяться верхні шари атмосфери, термальні джерела, крижана пустеля Антарктиди.
Фактор середовища, що виходить за межі витривалості організму, називається обмежує.
Він має верхню та нижню межі. Так, для риб обмежуючим фактором є вода. Поза водним середовищем їхнє життя неможливе. Зниження температури води нижче 0 °C є нижньою межею, а підвищенням вище 45 °C – верхньою межею витривалості.
Мал. 94.Схема впливу екологічного фактора на організм
Таким чином, оптимум відображає особливості умов проживання різних видів. Відповідно до рівня найбільш сприятливих факторів організми поділяються на тепло- і холодолюбні, вологолюбні та посухостійкі, світлолюбні та тіньовитривалі, пристосовані до життя в солоній та прісній воді і т. д. Чим ширша межа витривалості, тим пластичніший організм. Причому межа витривалості по відношенню до різних екологічних факторів у організмів неоднакова. Наприклад, вологолюбні рослини можуть переносити великі перепади температур, тоді як відсутність вологи для них згубно. Вузькопристосовані види менш пластичні і мають невелику межу витривалості, широко пристосовані види пластичніші і мають великий діапазон коливання факторів середовища.
Для риб, що мешкають у холодних морях Антарктиди та Північного Льодовитого океану, діапазон температур, що переносяться, становить 4–8 °C. З підвищенням температури (понад 10 °C) вони перестають рухатися і впадають у теплове заціпеніння. З іншого боку, риби екваторіальних та помірних широт переносять коливання температури від 10 до 40 °C. Більш широким діапазоном витривалості мають теплокровні тварини. Так, песці у тундрі можуть переносити перепади температури від -50 до 30 °C.
Рослини помірних широт витримують коливання температури в межах 60-80 °C, тоді як у тропічних рослин температурний діапазон набагато вже: 30-40 °C.
Взаємодія екологічних факторівполягає в тому, що зміна інтенсивності одного з них може звузити межу витривалості до іншого фактора або навпаки збільшити його. Наприклад, оптимальна температура підвищує витривалість до нестачі вологи та їжі. Підвищена вологість значно знижує стійкість організму до перенесення високих температур. Інтенсивність впливу факторів середовища знаходиться у прямій залежності від тривалості цього впливу. Довготривала дія високих або низьких температур згубна для багатьох рослин, тоді як короткочасні перепади рослини переносять нормально. Обмежувальними чинниками для рослин є склад ґрунту, наявність у ньому азоту та інших елементів живлення. Так, конюшина краще росте на ґрунтах, бідних азотом, а кропива – навпаки. Зменшення вмісту азоту у ґрунті призводить до зниження посухостійкості злаків. На солоних ґрунтах рослини ростуть гірше, багато видів взагалі не приживаються. Таким чином, пристосованість організму до окремих факторів середовища є індивідуальною і може мати як широкий, так і вузький діапазон витривалості. Але якщо кількісна зміна хоча б одного з факторів виходить за межі межі витривалості, то, незважаючи на те, що інші умови сприятливі, організм гине.
Сукупність факторів середовища (абіотичних та біотичних), які необхідні для існування виду, називаються екологічної ніші.
Екологічна ніша характеризує спосіб життя організму, умови його проживання та харчування. На відміну від ніші поняття місцеперебування позначає територію, де живе організм, тобто його «адресу». Наприклад, травоїдні жителі степів корова і кенгуру займають одну екологічну нішу, але мають різні місця проживання. Навпаки, жителі лісу – білка та лось, що належать також до травоїдних тварин, займають різні екологічні ніші. Екологічна ніша завжди визначає поширення організму та його роль у співтоваристві.
