Вчення про екологічні фактори

Зовнішнє середовище (довкілля) – сукупність умов, у яких живуть і з якими взаємодіють організми (популяції, угруповання).

Екологічні фактори – компоненти довкілля, що впливають на живі організми.

Розрізняють:

- абіотичні фактори – компоненти неживої природи, що впливають на організми (температура, освітленість, вологість, тиск, газовий склад повітря, сольовий склад води, склад ґрунту, особливості рельєфу місцевості тощо);

- біотичні фактори – компоненти живої природи, що впливають на організми (різні форми взаємодій – антагоністичні, взаємовигідні, нейтральні – між особинами в популяціях і популяціями в угрупованнях);

- антропогенні фактори – різні форми господарської діяльності людини, що прямо чи опосередковано змінюють стан довкілля.

Інтенсивність дії екологічних факторів може бути:

- відносно стала (сила тяжіння, газовий склад атмосфери);

- мінлива (температура атмосфери, вологість).

Для організмів певного виду інтенсивність дії екологічного фактора може бути:

- сприятлива (визначає зону оптимуму);

- пригнічувальна (визначає зону песимуму);

- критична (визначає верхню і нижню межі витривалості);

- обмежувальна (виходить за межі витривалості – спричиняє загибель організмів; визначає територію розселення виду – ареал).

Закон оптимуму: кожен екологічний фактор позитивно впливає на організм лише у певних межах.

Екологічна валентність виду стосовно певного екологічного фактора – це діапазон інтенсивності дії фактора, в якому можливе існування виду (визначається у проміжку між межами витривалості).

Явище взаємодії екологічних факторів: оптимум та межі витривалості організму стосовно певного чинника залежать від інтенсивності дії інших чинників.

 

Адаптація – пристосування організмів до умов середовища існування.

Правило екологічної індивідуальності: не існує двох близьких видів, подібних за своїми адаптаціями.

Правило відносної незалежності адаптацій: добра пристосованість організму до певного чинника не означає такої самої адаптованості до інших.

Основні середовища існування організмів

І. Наземно-повітряне середовище існування

Провідну роль серед абіотичних факторів мають освітленість, температура, вологість, газовий склад атмосфери.

Освітленість

Спектр сонячного проміння включає 3 частини:

- ультрафіолетову – промені з довжиною хвиль до 0,40 мкм; згубно діють на організми; у невеликих дозах можуть бути корисними для тварин (сприяють синтезу вітаміну D); майже повністю поглинаються озоновим екраном атмосфери;

- видиму – промені з довжиною хвиль від 0,41 до 0,74 мкм; сприймаються органами зору тварин; зумовлюють проходження фотосинтезу;

- інфрачервону – промені з довжиною хвиль понад 0,75 мкм; є джерелом теплової енергії для живих істот.

Відповідно до потреб в освітленості виділяють:

- серед рослин:

o світлолюбні – ростуть на відкритих освітлених місцях (береза, сосна);

o тіньолюбні – ростуть у затінку (плаун, квасениця);

o тіньовитривалі – ростуть і на освітлених місцях, і у затінку (дуб, бузок);

- серед тварин:

o активні вночі – мають добре розвинений слух (сова, кажан);

o активні вдень – мають добре розвинений колірний зір (горобець, лось);

o живуть в умовах відсутності світла – характеризуються редукцією або відсутністю органів зору (кріт, протей).

Фотоперіодизм – реакція організмів на тривалість світлого і темного періодів доби.

Температура

Оптимальні значення температури зовнішнього середовища для більшості організмів знаходяться в межах від +10°С до +30°С. Але в неактивному стані (стані спокою, анабіозу тощо) живі істоти можуть витримувати від –200°С до +100°С.

Стан спокою – стан організму, який характеризується припиненням видимого росту і життєдіяльності (характерний для цист бактерій і найпростіших, яєць і личинок деяких червів, ендоспор бактерій, зигот деяких водоростей, для листопадних дерев і кущів, для бруньок, насіння, видозмінених підземних пагонів рослин тощо).

Анабіоз – стан організму, який характеризується загальмованістю процесів обміну речовин і зниженням вмісту води в клітинах (властивий для холоднокровних тварин).

Відповідно до потреб у певній температурі середовища живі організми поділяють на:

- холодостійкі – оптимальною є низька температура; мають пристосування, що знижують точку замерзання рідин організму (мохи, лишайники, хвойні голонасінні, деякі бактерії, комахи);

- теплолюбні – оптимальною є висока температура (деякі бактерії, ціанобактерії, земноводні, плазуни, тропічні рослини).

Терморегуляція – здатність організму підтримувати стале співвідношення між виробленням або поглинанням тепла та втратами теплової енергії. Розрізняють:

- хімічна терморегуляція – забезпечується збільшенням вироблення тепла при зниженні температури середовища (наприклад, завдяки м’язовим скороченням);

- фізична терморегуляція – забезпечується зміною рівня тепловіддачі при зміні температури середовища (наприклад, зміною діаметру капілярів шкіри, товщини волосяного чи пір’яного покриву, інтенсивності потовиділення чи транспірації).

Залежно від рівня теплопродукції і терморегуляції тварин поділяють на:

- теплокровних (гомойотермних) – у них висока інтенсивність обміну, добре розвинені терморегуляторні механізми, температура тіла стала (птахи, ссавці);

- холоднокровних (пойкілотермних) – у них низька інтенсивність обміну, терморегуляторні механізми розвинені слабо, температура тіла залежить від температури середовища (безхребетні, риби, земноводні, плазуни).

Вологість

Відповідно до потреб у вологості середовища вищі рослини поділяються на:

- гідрофіти (водні) – повністю або частково живуть у водному середовищі (латаття, ряска, елодея, стрілолист); якщо листки лежать на поверхні води, то на верхньому боці листкової пластинки міститься велика кількість продихів;

- гідатофіти (вологолюбні) – живуть в умовах підвищеної вологості (бальзамін, сфагнум, росичка, калюжниця); для них характерна велика кількість продихів;

- мезофіти – живуть в умовах достатньої вологості і можуть витримувати нетривалу посуху (більшість рослин); для багаторічних трав’янистих рослин характерні видозмінені підземні пагони (кореневища, бульби, цибулини), призначені для перенесення несприятливого безводного періоду; дерева і кущі переносять нестачу вологи, скидаючи листя;

- ксерофіти (посухостійкі) – населяють посушливі місця зростання (кактус, ковила, тонконіг, агава); для них характерні ксероморфні пристосування, що зменшують випаровування:

o наявність потовщеної кутикули;

o наявність багатошарової епідерми;

o мала кількість продихів;

o заглибленість продихів у товщу листка;

o велика кількість трихом;

o малі розміри і розсіченість листкових пластинок;

o видозміна листків у колючки чи лусочки;

o запасання води листками чи стеблами;

o проникнення кореневої системи на значну глибину ґрунту.

Відповідно до потреб у вологості середовища тварини поділяються на:

- водні – живуть у водному середовищі (губки, кишковопорожнинні, ракоподібні, риби, більшість молюсків);

- вологолюбні – живуть в умовах підвищеної вологості (земноводні, деякі молюски);

- посухостійкі – живуть в звичайних умовах суші (більшість тварин);

- сухолюбні – живуть в умовах нестачі вологи (плазуни, павукоподібні, деякі комахи, верблюди); для них характерні пристосування, що сприяють утриманню достатньої кількості вологи в організмі:

o наявність рогових лусок і щитків у плазунів;

o наявність кутикули у членистоногих;

o зворотне всмоктування води мальпігієвими судинами у комах;

o утворення метаболічної води шляхом розщеплення жирів;

o здатність тварин впадати в діапаузу (період тимчасового фізіологічного спокою під час посухи).

Газовий склад атмосфери

До складу атмосферного повітря входять: кисень (О₂) – 21%; азот (N₂) – 78%; вуглекислий газ (СО₂) – 0,03%; водяна пара, інертні гази, різні домішки – 0,97%.

Кисень використовується організмами для здійснення процесу тканинного дихання. Відповідно до потреби у кисні живі організми поділяються на:

- аероби – використовують О₂ (більшість живих організмів);

- анаероби – не використовують О₂ (деякі бактерії, паразитичні черви).

Із О₂ в атмосфері утворюється озон (О₃), який формує озоновий екран.

Азот зв’язується азотфіксуючими (бульбочковими) бактеріями і перетворюється у доступну для рослин форму – NО₃^–, NН₄⁺.

Вуглекислий газ використовується рослинами для здійснення процесу фотосинтезу. Підвищений вміст СО₂ в атмосфері утруднює дихання живих організмів, а також зумовлює тепличний (парниковий) ефект (підвищується температура атмосфери).

Домішками можуть бути промислові викиди – метан (СН₄), сірководень (Н₂S), аміак (NН₃), двоокис сірки (SО₂), а також пил, сажа тощо. При взаємодії з водяною парою двоокис сірки утворює сульфітну кислоту: SО₂ + Н₂О → Н₂SО₃ (зумовлює явище кислотного дощу).