Экологических факторов

Среды жизни выделяются обычно по фактору или комплексу факторов, которые никогда не бывают в недостатке. Эти факторы являются средообразующими и обусловливают свойства сред.

I. Водная среда –наиболее однородна среди других. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды колебаний факторов также невелики. Разница между максимальными и минимальными значениями температуры здесь обычно не превышает 50°С (в наземно-воздушной среде до 100°С). Среде присуща высокая плотность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см³, для пресных близка к единице. Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу. Лимитирующим фактором часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1% от объема.

Второй лимитирующий фактор – свет. Освещённость быстро уменьшается с глубиной. В идеально чистых водах свет может проникать до глубины 50-60 м, в сильно загрязнённых – только на не сколько сантиметров.

В воде мало теплокровных, или гомойотермных (греч. хомой одинаковый, термо – тепло), организмов. Это результат двух причин: малое колебание температур и дефицит кислорода. Типичные обитатели водной среды имеют переменную температуру тела, напрямую зависящую от температуры среды, и относятся к группе пойкилотермных (греч. пойкиос разнообразный). Появление теплокровности на определенном этапе эволюции – это результат приспособления к изменяющимся температурным условиям среды.

При недостатке света или его отсутствии организмы ориентируются, используя звук. Он в воде распространяется намного быстрее, чем в воздухе. Отраженный звук позволяет обнаруживать препятствия и/или предметы по принципу эхолокации. В жизни многих гидробионтов большую роль играет обоняние. Глубоководные животные зачастую обладают свойством биолюминесценции (самосвечения). Растения (фитопланктон, водоросли) расселяются в воде в вертикальной стратификации. Для живущих на поверхности воды и в верхних ее слоях характерна зеленая окраска, обусловленная хлорофиллом. Растения, обитающие в толще воды, используют в процессе фотосинтеза иные, наиболее глубоко проникающие в воду голубые, синие и сине-фиолетовые лучи. Соответственно и цвет растений меняется с глубиной от зеленого к бурому и красному.

Адекватно адаптационным механизмам выделяются следующие группы гидробионтов:

1) планктон – свободнопарящие микроорганизмы (делится на фито- и зоопланктон). 

2) нектон (греч. нектос плавающий) – активно передвигающиеся в толще воды.

3) бентос (греч. бентос глубина) – обитатели дна.

4) нейстон – обитатели верхней пленки воды (часть тела может быть в воде, часть в воздухе).

II. Наземно-воздушная среда – наиболее сложная как по свойствам, так и по разнообразию условий. Для нее характерна низкая плотность, большие колебания температуры (годовые амплитуды до 100°С), высокая подвижность атмосферы. Лимитирующими факторами чаще всего являются недостаток или избыток тепла и влаги. В отдельных случаях, например под пологом леса, недостаток света.

Большие колебания температуры во времени и ее значительная изменчивость в пространстве, а также хорошая обеспеченность кислородом явились мотивами для появления организмов с постоянной температурой тела(гомойотермных). Гомойотермия позволила обитателям суши существенно расширить места обитания (ареалы видов), но это свойство неизбежно связано с повышенными энергетическими тратами.

Для организмов наземно-воздушной среды типичны три механизма адаптации к температурному фактору:

1) Физический – осуществляется регулированием теплоотдачи.

2) Химический – базируются на поддержании определенной температуры тела. Это требует интенсивного обмена веществ.

3) Поведенческий – осуществляется посредством выбора организмами предпочтительных положений (открытые солнцу или затенённые места, разного вида укрытия).

Адаптации к температуре осуществляются также через размеры и форму тела организмов. Для уменьшения теплоотдачи выгоднее крупные размеры. По этой причине особи одних и тех же видов, обитающие в более холодных условиях (на севере), как правило, крупнее тех, которые обитают в более тёплом климате. Эта закономерность называется правилом Бергмана –чем крупнее тело, тем меньше его поверхность на единицу массы, а следовательно, и теплоотдача.

Регуляция температуры тела осуществляется также через выступающие части (ушные раковины, конечности, органы обоняния). В холодных районах они, как правило, меньше по размерам, чем в более теплых (правило Аллена).

О зависимости теплоотдачи от размеров тела можно судить по количеству кислорода, расходуемого при дыхании на единицу массы различными организмами. Оно тем больше, чем меньше размеры животных. Так, потребление кислорода на 1 кг веса в см³/час составляет у лошади – 220, кролика – 480, мыши – 4100.

Регуляция водного баланса у животных осуществляется тремя путями: 1) морфологически – через форму тела и покровы.

2) физиологически – посредством высвобождения воды из жиров, белков и углеводов (метаболическая вода), через испарение и органы выделения.

3) поведенчески – выбором предпочтительного расположения в пространстве.

III. Почвенная среда имеет свойства, сближающие её с водной и наземно-воздушной средами. Многие мелкие организмы живут здесь как гидробионты в поровых скоплениях свободной воды. Как и в водной среде, в почвах невелики колебания температур. Амплитуды их быстро затухают с глубиной. Существенна вероятность дефицита кислорода, особенно при избытке влаги или углекислоты. Сходство с наземно-воздушной средой проявляется через наличие пор, заполненных воздухом.

К специфическим свойствам, присущим только почве, относится плотное сложение (твёрдая часть или скелет). В почвах обычно выделяют три фазы (части): твердую, жидкую и газообразную. Вернадский В.И. относит почву к биокосным телам, подчеркивая этим большую роль живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в её образовании. Почва –наиболее насыщенная живыми организмами часть биосферы (почвенная пленка жизни).

Поэтому в ней иногда выделяют четвертую фазу – живую. Есть основание рассматривать почву как среду, которая играла промежуточную роль при выходе организмов из воды на сушу (Гиляров, 1990).

Кроме перечисленных выше свойств, сближающих эти среды, в почве организмы находили защиту от жёсткого космического излучения (до появления озонового экрана).

В качестве лимитирующих факторов в почве чаще всего выступает недостаток тепла (особенно при вечной мерзлоте), а также недостаток (степь) или избыток влаги (болото). Реже лимитирующими бывают недостаток кислорода или избыток углекислоты.

IV. Организм как среда обитания – это среда, где реализуются паразитический и симбиотический образ жизни. Эволюционный результат такого образа жизни – упрощение организации вплоть до потери некоторых органов и систем. Лимитирующее звено в жизни паразитов – отсутствие и возможность потери хозяина (при его смерти). По этой причине паразиты, как правило, не убиваютсвоего хозяина («разумный паразитизм») и имеют приспособления,увеличивающие вероятность выживания в случае потери хозяина. Основнойпуть сохранения вида (популяции) в таких условиях – большое число сохраняющихся цист и спор. Этоувеличивает вероятность встречи паразита с хозяином. Часто используются промежуточные хозяева.

Человек может как увеличивать, так и уменьшать численность паразитов, воздействуя как на среду для организмов – хозяев, так и непосредственно на последних. Используются различные методы прямого уничтожения или ограничения численности паразитов.

Примером симбионтов живых организмов может быть кожная микрофлора, служащая защитой от инфекций (за счет конкуренции с болезнетворными агентами), а также кишечная микрофлора, принимающая участие в обмене веществ (расщепление растительной клетчатки, синтез витаминов).