Живая и неживая природа находятся в постоянном взаимодействии.

Наука экология занимается изучением закономерностей взаимоотношений организмов (популяций, видов, сообществ) между собой и со средой обитания.

Экологические факторы – отдельные элементы среды обитания, взаимодействующие с организмом и создающие условия для его существования.

Принято разделять экологические факторы на три основных вида:

- абиотические

- биотические

- антропогенные.

Рассмотрим каждый вид более подробно.

Абиотические факторы

Абиотические факторы характеризуют влияние на организм окружающей его неживой природы.

К ним относят климатические, температурные условия, показатели влажности, освещенности, характеристики химического состава воды, воздуха и почвы, в которых обитает организм, особенности рельефа, интенсивность естественного радиационного фона, уровень электромагнитного и других видов излучений.

Биотические факторы

Биотические факторы отражают воздействие живой природы на развитие организма.

Организмы вступают друг с другом в различные отношения. С одной стороны, они составляют цепи и сети питания. Их мы будем обсуждать в отдельном уроке. С другой стороны, все виды отношений (не только пищевых) можно разделить на три основных вида. На этой классификации мы остановимся поподробнее.

Итак, один организм может оказывать на другой как положительное, так и отрицательное воздействие. Более того, отношения могут иметь и нейтральный характер. В зависимости от результата взаимодействия особей отношения делят на симбиоз, антибиоз и нейтральные отношения.

1. Если особи находятся в симбиотических отношениях, то хотя бы один из них получает от этой связи пользу, не нанося при этом вреда другому. Симбиоз включает в себя три подвида взаимодействий: мутуализм, кооперацию и комменсализм.

А) мутуализм – пример истинного симбиоза, когда оба организма получают от отношений пользу и не могут существовать без партнера.

Классическими примерами таких отношений являются:

• Взаимодействие животных и обитающих в их кишечнике бактерий (или простейших), которые способствуют нормальному пищеварению, а взамен получают питательные вещества и среду обитания. Например, в кишечнике термитов постоянно обитают простейшие – жгутиконосцы, которые выделяют фермент, расщепляющий сахар. Сами термиты его выделять не могут.
• Сожительство гриба и водоросли в составе лишайника: водоросль, являясь автотрофом, синтезирует органические вещества, а гриб поставляет водоросли воду и минеральные вещества.
• Зависимость некоторых насекомоопыляемых растений от насекомых, под которых «подстроен» их цветок. Насекомые питаются нектаром растения. Перелетая от цветка к цветку, они переносят на своем теле пыльцу, способствуя их размножению и расселению. Некоторые виды цветов, часто из семейства Орхидных, имеют столь замысловатую форму цветка, что они могут опыляться лишь уникальными видами насекомых.

Б) Кооперация – вид взаимовыгодных отношений, который не обязателен для партнеров.

• Примером такого вида отношений является сотрудничество рака-отшельника и актинии.

Рак-отшельник, найдя подходящую актинию, аккуратно подсаживает ее себе на раковину. В дальнейшем они живут вместе. Актиния при этом, будучи кишечнополостным животным и имея стрекательные клетки, способна защитить их союз от нападения хищников. От рака взамен она получает возможность к постоянному передвижении и кусочки пищи, которые остаются от его трапезы. При этом эти организмы могут существовать и по отдельности.

В) Комменсализм – вид отношений, полезный для одного организма и нейтральный для другого.

• Рыба-прилипало с помощью специальной присоски, сформировавшейся на ее спине за время эволюции, прикрепляется к акуле. Таким образом она путешествует вместе со своей хозяйкой по просторам океана, не принося ей существенного дискомфорта. Во время трапезы акулы прилипало отделяется от нее, подхватывает мелкие кусочки, которые остаются от жертвы, и даже сама может поохотиться. После этого она спешит вернуться к акуле, чтобы не потерять такого полезного компаньона.

• К комменсализму также относят отношения между хищниками и падальщиками. Гиены, обитающие неподалеку от прайда львов, часто следят за их перемещениями и «провожают» их на охоту. После того как прайд оставляет пищу, гиены могут насытиться, не приложив для поимки пищи никаких усилий.

2. В случае антибиоза, наоборот, хотя бы один организм получает вред от отношений. К антибиозу относят паразитизм, хищничество и конкуренцию.

А) паразит использует хозяина в качестве среды обитания и источника пищи. При этом хозяин испытывает вредное воздействие, но его уровень недостаточно высок, чтобы стать смертельным.

• Примерами паразитов являются клещи, черви-паразиты (печеночный сосальщик, бычий цепень, человеческая аскарида и тд), болезнетворные бактерии, все вирусы, некоторые растения, грибы (гриб-трутовик, фитофтора, головня, ржавчина).

Б) Отношения хищник-жертва характеризуются использованием одного организма другим в качестве пищи. Жертва при этом погибает.

• Примеров этого типа отношений очень много: плотоядные животные поедают травоядных, некоторые растения (венерина мухоловка, росянка) и грибы также могут быть хищниками.

В) Конкуренция возникает между организмами, соревнующимися за одинаковые ресурсы. Наиболее острая конкуренция происходит между особями одного вида, так как их ресурсы максимально схожи. Внутри вида особи могут конкурировать не только за ресурсы, но и за право на размножение. Могут конкурировать и неблизкие виды: волк и лиса конкурируют за пищу – зайца, растения в лесу, на дне океана конкурируют за свет, на лугу, в степи, в пустыне – за доступ влаги.

3. Нейтральными называют отношения между организмами, когда они не приносят друг другу ни пользы, ни вреда, не используют друг друга в качестве пищи, а просто сосуществуют. Они зависят от состояния сообщества, в котором они обитают, но не зависят друг от друга.

• Пример: белка и лось.

Среда обитания

Совокупность биотических и абиотических факторов среды образуют среду обитания организмов.

Среда обитания – часть природы, в которой живут организмы.

Различают несколько сред обитания:

- водная

- наземно-воздушная

- почвенная

- организменная.

В процессе эволюции особи приобретают определенные приспособления к жизни в той или иной среде.

Например, обитатели водной среды имеют обтекаемую форму тела, облегчающую перемещение в пространстве. Поскольку в воде колебания (вибрации) распространяются достаточно хорошо, у водных животных специфическим образом развиты органы чувств, присутствует активная эхолокация.

Жители почвы имеют характерные органы и типы движения (например, роющие конечности у млекопитающих, способность к изменению формы тела у червей), прочные и гибкие покровы, редуцированные глаза.

Воздушная среда обитания имеет низкую влажность, что определило направление развития организмов при выходе из воды на сушу.

Организмы, которые используют в качестве среды обитания другие организмы, подвержены воздействию относительно постоянных (и порой агрессивных) условий. У червей-паразитов в связи с этим изменились покровы тела: они стали прочными, непроницаемыми для действия пищеварительных соков, также у них появились присоски, позволяющие им закрепиться в организме хозяина. При этом у них редуцировалась пищеварительная система, так как все необходимые питательные вещества они получают уже в растворенном виде из кишечника человека или КРС (паразитоносителя). Таким образом, стратегия их выживания направлена на оставление как можно большего числа потомков, формирование защитных механизмов и приспособлений к распространению. Стоит отметить, что некоторые симбионты, например кишечные бактерии, также постоянно живут в человеческом организме.

Антропогенные факторы

В условиях современности жизнь Земли не происходит без влияния человека – он проник во все ее уголки и воздействует на многие и многие процессы. Воздействие это может быть как положительным, так и отрицательным.

Чаще мы наблюдаем примеры отрицательного воздействия, когда человек, преследуя цель получения экономической выгоды, производит действия, разрушающие окружающую его природу. При этом действия человека могут быть как осознанными, так и бессознательными.

Из положительных моментов необходимо отметить создание заповедников, ботанических садов, различных экобаз, в которых возможно размножение и последующее расселение вымирающих видов растений и животных.

Из негативных моментов наиболее существенное влияние на биосферу оказывает неконтролируемая промышленная деятельность (выброс вредных неочищенных веществ в атмо- и гидросферу, использование химикатов), некорректная сельскохозяйственная деятельность (чрезмерная вспашка земель, вырубание лесов) и тд.

Ограничивающие факторы

Безусловно, стоит изучать развитие организма с точки зрения всех влияющих на него факторов. Не может быть ситуации, когда в один день действует один фактор (например, количество воды), а в другой день он уже перестает действовать.

Приведем пример факторов, которые постоянно и одновременно действуют на зайца.

Интенсивность действия факторов действительно может варьировать: она может достигать максимальных и минимальных значений, создавать оптимальные условия для жизнедеятельности или, наоборот, приводить к смерти организма.

Таким образом, в любой момент времени на любой организм действуют все виды факторов с различной интенсивностью. Для каждого вида существует оптимальная интенсивность действия любого фактора, называемая зоной оптимума экологического фактора(или просто его оптимумом),отклонение от которой в сторону уменьшения или увеличения угнетает жизнедеятельность данного вида. Пограничные значения фактора, за пределами которых наступает гибель организма, называют верхними нижним пределами выносливости.

На организм одновременно влияют многочисленные и разнообразные факторы среды. По отношению к одним организмы обладают широким диапазоном выносливости и выдерживают значительные отклонения интенсивности фактора от оптимальной величины. Другие факторы могут меняться только в узком диапазоне, поскольку организмы выдерживают лишь небольшие отклонения их значений от оптимума. Например, для некоторых антарктических видов рыб, адаптированных к холоду, диапазон переносимых температур составляет всего 4°С (от -2 до 2 °С). С повышением температуры до 0°С активность обмена веществ возрастает, но при дальнейшем ее увеличении интенсивность метаболизма падает, и при 1,9 °С рыбы перестают двигаться, впадая в тепловое оцепенение. В то же время рыбы, обитающие в водоемах пустынь, свободно переносят колебания температур в диапазоне от 10 до 40 °С.

По отношению к факторам среды различают виды теплолюбивые и холодолюбивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой или низкой солености воды. Для водных животных большое значение имеет концентрация кислорода в воде. Некоторые виды могут существовать лишь в узких пределах колебаний содержания О₂.

Отклонение интенсивности одного какого-либо фактора от оптимальной величины может сузить пределы выносливости к другому фактору. Так, например, при уменьшении количества азота в почве снижается засухоустойчивость злаков.

В определенный момент какой-то из факторов может существенно отдалиться от оптимальных значений. В этом случае даже при условии идеального сочетания всех остальных факторов жизнь организма может оказаться под угрозой. Этот фактор принято называть ограничивающим.

Для разных организмов в разные моменты времени он может быть различным: количество воды, света, минеральных веществ, численность хищников и паразитов, количество пищи и так далее.