Среды обитания и экологические факторы

Под экологической средой, или средой обитания, понимают всю совокупность тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. В земных условиях существуют четыре типа среды обитания живых организмов: водная, наземно-воздушная, почвенная и организменная – тело другого организма, используемое паразитами [29]. Среды обитания сильно различаются по условиям жизни.

Водная среда самая древняя. Освещенность в ней убывает с глубиной, поэтому растительные организмы могут существовать только в верхних горизонтах водной толщи. При погружении на каждые 10 м давление возрастает на одну атмосферу. Глубоководные обитатели способны переносить давление, которое в тысячи раз больше наземного. В водной среде по сравнению с сушей более мягкий температурный режим, но имеется дефицит кислорода, растворимость которого в воде невелика и уменьшается при загрязнении и нагревании воды. Очень важна степень солености воды, которая возрастает при переходе от пресных вод к морским и океаническим. Водная среда относительно однородна (гомогенна) в пространстве и стабильна во времени.

Наземно-воздушная среда отличается другим набором особенностей. В ней много кислорода, света, более резкие изменения температуры, значительно слабее перепады давления и часто возникает дефицит влаги. У наземных обитателей очень разнообразны приспособления, связанные с обеспечением себя водой, особенно в засушливых условиях. Воздух имеет гораздо меньшую плотность, чем вода, поэтому постоянная жизнь в воздухе невозможна. Хотя многие виды умеют летать, питание и размножение организмов происходит на поверхности земли. Наземно-воздушная среда неоднородна (гетерогенна) в пространстве и очень динамична во времени.

Почвенная среда создана живыми организмами. Это гетерогенная среда, состоящая из трех фаз. Твердые частицы пронизаны в почве порами и полостями, заполненными частично водой, а частично воздухом, поэтому почву населяют мелкие как водные, так и воздуходышащие организмы. Воздух в почвенных полостях обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной. Имеется дефицит света или полное его отсутствие. Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества, в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для организмов, поэтому почва – это самая насыщенная жизнью среда. Ее скрытый от глаз мир очень богат и разнообразен. В почвенной среде обитания условия более постоянны, чем в наземно-воздушной среде, но более динамичны, чем в водной и организменной.

Организменная среда – клетки тела, кровь, лимфа, ткани, органы хозяина. Паразиты живут в условиях практически неограниченного запаса пищи. Организм хозяина служит им также защитой от внешних воздействий. Им не грозит высыхание, а колебания температуры или смягчены, или почти отсутствуют. Для организменной среды характерно наибольшее постоянство во времени из всех сред обитания.

Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.

Экологический фактор – это любой элемент среды обитания, способный прямо или косвенно влиять на живой организм. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. Экологические факторы делят на три группы: абиотические, биотические и антропогенные [15 –17, 19,24].

Абиотические факторы – факторы неживой (косной) природы. К ним относят следующие факторы: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников и др.), топографические (рельеф местности), эдафические, или почвенно-грунтовые (плотность, структура, рН, гранулометрический состав, химический состав и др.), гидрологические (вода, течение, соленость и др.). К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное) и радиоактивное излучение. Иначе абиотические факторы делят на физические, химические и эдафические.

Биотические факторы – факторы живой природы, воздействие живых организмов друг на друга. В зависимости от воздействующего организма различают биотические факторы фитогенные (влияние растений), зоогенные (влияние животных) и микробогенные (влияние микробов). Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми и межвидовыми взаимодействиями, которые могут быть как положительными, так и отрицательными. Взаимодействие может быть положительным для обоих видов (мутуализм), положительным для одного и отрицательным для другого (хищничество, паразитизм), отрицательным для обоих видов (конкуренция), положительным для одного и безразличным для другого (комменсализм), отрицательным для одного и безразличным для другого (аменсализм).

Мутуализм – широко распространенная форма взаимовыгодных отношений между организмами. Классическим примером мутуализма служат лишайники, в которых симбионты – гриб и водоросль – физиологически дополняют друг друга. Многие травы и деревья нормально существуют лишь в сожительстве с почвенными грибами, поселяющимися на их корнях. Грибы способствуют проникновению воды и минеральных веществ из почвы в корни растений, а сами из корней растений получают углеводы и другие органические вещества, необходимые для их существования. Примерами мутуализма являются взаимовыгодные отношения между цветковыми растениями и опыляющими их насекомыми; между тлями и «пасущими» их муравьями; между бобовыми растениями и поселяющимися на их корнях азотфиксирующими бактериями.

Хищничество и паразитизм. В этих взаимодействиях соединяются и противостоят благоприятствование и угнетение. Хищник умерщвляет жертву и использует ее в качестве пищи, например, олень – растения, волк – оленя. Паразит использует другой организм (хозяина) как среду обитания и источник питания, причиняя ему вред, но, как правило, не уничтожая его. Паразитизм широко распространен в природе. Существует 60 – 65 тыс. видов, ведущих паразитический образ жизни, что составляет 6 – 7 % от общего числа видов, живущих на Земле. Нет ни одного вида многоклеточных животных или растений, которые не имели бы своих паразитов. Они обнаруживаются даже у бактерий. Взаимоотношения «хищник – жертва» и «паразит – хозяин» являются пищевыми отношениями, которыми обусловлены последовательности цепей питания и трофических уровней. Именно пищевые отношения определяют соотношение численностей и биомасс организмов.

Конкуренция – взаимоотношения, возникающие между организмами одного вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межвидовая конкуренция) в одинаковых условиях среды или в условиях со сходными экологическими требованиями. Организмы могут конкурировать за пищевые ресурсы, убежище, свет и т.д. Конкуренция – единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Двустороннее угнетение имеет место всегда, когда совпадают экологические ниши и ограничена емкость среды. Обычно, если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытесняет другого, который переселяется в другое место, переключается на другую пищу или вымирает. Этот экологическое правило было сформулировано Г.Ф. Гаузе и получило название «принципконкурентного исключения» [9]. Конкуренция приводит к естественному отбору в направлении увеличения экологических различий между конкурирующими видами, образованию ими разных экологических ниш.

Комменсализм – взаимоотношения, при которых один из партнеров получает пользу от сожительства, используя другого в качестве жилища (квартирантство) или источника питания (нахлебничество), которому присутствие первого безразлично. Например, комменсалами крупных акул являются сопровождающие их рыбы-прилипалы; тропические рыбки укрываются от нападения хищников среди щупалец актиний; падальщики (грифы, гиены, шакалы) питаются останками жертв, частично съеденных крупными хищниками и т. д.

Аменсализм – взаимоотношения, при которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких влияний со стороны подавляемого. Например, затемнение елью растущих под ней светолюбивых трав; подавляющее действие на один организм продуктов жизнедеятельности другого организма (это явление называется аллелопатия), так, гриб-пеницилл продуцирует вещества, подавляющие жизнедеятельность бактерий.

Антропогенные факторы – факторы, связанные с деятельностью человека, которая меняет режимы природных экологических факторов и создает новые, изменяя среду обитания организмов. Часть антропогенных факторов связана с хозяйственным изъятием природных ресурсов, нарушением естественных ландшафтов: вырубкой лесов, распашкой степей, осушением болот, промыслом растений и животных. Другая часть обусловлена загрязнением природной среды (воздуха, водоемов, почвы) отходами производства и потребления.