Навколишнє середовище - Це та частина природи, яка оточує живий організм і з якою він безпосередньо взаємодіє. Складові частини і властивості середовища різноманітні і мінливі. Будь-яка жива істота живе в складному та мінливому світі, постійно пристосовуючись до нього і регулюючи свою життєдіяльність відповідно до його змінами. На нашій планеті живі організми освоїли чотири основні середовища проживання, сильно розрізняються за специфікою умов. Водне середовище була першою, в якій виникла і поширилася життя. У подальшому живі організми оволоділи наземно-повітряним середовищем, створили і заселили грунт. Четвертої специфічної середовищем життя стали самі живі організми, кожен з яких представляє собою цілий світ для населяють його паразитів або симбіонтів.
Пристосування організмів до середовища носять назву адаптацій. Здатність до адаптації - одне з основних властивостей життя взагалі, тому що забезпечує саму можливість її існування, можливість організмів виживати і розмножуватися. Адаптації виявляються на різних рівнях: від біохімії кліток та поведінки окремих організмів до будови і функціонування співтовариств і екологічних систем. Адаптації виникають та змінюються в ході еволюції видів.
Окремі властивості або елементи середовища, що впливають на організми, називаються екологічними факторами. Фактори середовища різноманітні. Вони можуть бути необхідні або, навпаки, шкідливі для живих істот, сприяти або перешкоджати виживанню і розмноженню. Екологічні фактори мають різну природу і специфіку дії. Екологічні чинники діляться наабіотіческіе і біотичні, антропогенні.
Абіотичні фактори - температура, світло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря, сольовий склад води, вітер, течії, рельєф місцевості - це все властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми.
Біотичні фактори - це форми впливу живих істот одна на одну. Кожен організм постійно відчуває на собі прямий або опосередкований вплив інших істот, набуває у зв'язку з представниками свого виду і інших видів, залежить від них і сам чинить на них вплив. Навколишній органічний світ - складова частина середовища кожної живої істоти.
Взаємні зв'язку організмів - основа існування біоценозів та популяцій; розгляд їх відноситься до області сінекологіі.
Антропогенні фактори - Це форми діяльності людського суспільства, які призводять до зміни природи як середовища існування інших видів або безпосередньо позначаються на їхньому житті. Хоча людина впливає на живу природу через зміну абіотичних факторів і біотичних зв'язків видів, антропогенне діяльність слід виділяти в особливу силу, яка не лягала в рамки цієї класифікації. Значення антропогенного впливу на живий світ планети продовжує стрімко зростати.
Один і той же фактор середовища має різне значення в житті спільно мешкають організмів різних видів. Наприклад, сильний вітер взимку несприятливий для великих, що мешкають відкрито тварин, але не діє на більш дрібних, які ховаються в норах або під снігом. Сольовий склад грунту важливий для живлення рослин, але байдужий для більшості наземних тварин і т. л.
Деякі властивості середовища залишаються відносно постійними протягом тривалих періодів часу в еволюції видів. Такі сила тяжіння, сонячна стала, сольовий склад океану, властивості атмосфери. Більшість екологічних факторів - температура, вологість, вітер, опади, наявність укриттів, їжі, хижаки, паразити, конкуренти і т. д. - дуже мінливе у просторі та часі. Ступінь мінливості кожного з цих факторів залежить від особливостей середовища проживання. Наприклад, температура сильно варіює на поверхні суші, але майже постійна на дні океану або в глибині печер. Паразити ссавців живуть в умовах надлишку їжі, тоді як для вільноживучих хижаків її запаси весь час змінюються услід за зміною чисельності жертв.
Зміни факторів середовища в часі можуть бути: 1) регулярно-періодичними, міняють силу впливу у зв'язку з часом доби або сезоном року або ритмом припливів і відливів в океані; 2) нерегулярними, без чіткої періодичності, наприклад зміни погодних умов у різні роки, явища катастрофічного характеру - бурі, зливи, обвали і т. п.; 3) спрямованими протягом відомих, іноді тривалих, відрізків часу, наприклад при похолоданні або потеплінні клімату, заростання водойм, постійному випасі худоби на одному і тому ж ділянці і т. п.
Екологічні фактори середовища чинять на живі організми різноманітні впливи, тобто можуть впливати як подразники, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних і біохімічних функцій; як обмежувачі, що зумовлюють неможливість існування в даних 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, у характері їх впливу на організми і в відповідних реакціях живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.
1.Закон оптимуму. Кожен фактор має лише певні межі позитивного впливу на організми. Результат дії змінного фактора залежить насамперед від сили його прояву. Як недостатня, так і надлишковий дію фактораотріцательно позначається на життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного чинника або просто оптимумом для організмів даного виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражене пригнічуючу дію даного чинника на організми (зона Песимум). Максимально і мінімально Переносимі значення фактора - це критичні точки, за межами яких існування вже неможливо, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічної валентністю (діапазоном толерантності) живих істот стосовно до конкретного фактору середовища.
Представники різних видів сильно відрізняються один від одного як за положенням оптимуму, так і з екологічної валентності. Так, наприклад, песці в тундрі можуть переносити коливання температурири повітря в діапазоні близько 80 ° С (від +30 ° до -55 ° С), тоді як тепловодного 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 велика ефективність досягається на шкоду адаптивності і в співтоваристві збільшується різноманітність.
Одна і та ж сила прояву чинника може бути оптимальною для одного виду, пессімальной - для другого і виходити за межі витривалості для третього.
Широку екологічну валентність виду по відношенню до абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви чинника приставки "Еврі". Еврітермние види - виносять значні коливання температури, еврібатние - широкий діапазон тиску, еврігалінние - різну ступінь засолення середовища.
Нездатність переносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою "стіна" - стенотермние, стенобатние, стеногалінние види і т. д. У більш широкому сенсі слова види, для існування яких необхідні суворо визначені екологічні умови, називають стенобіонтнимі, а ті, які здатні пристосовуватися до різної екологічної обстановці - еврібіонтнимі.
2. Неоднозначність дії фактора на різні функції. Кожен фактор неоднаково впливає на різні функції організму. Оптимум для одних процесів може бути Песимум 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 в теплове заціпеніння. Для багатьох риб температура води, оптимальна для дозрівання статевих продуктів, несприятлива для ікрометання, яке відбувається в іншому температурному інтервалі.
Життєвий цикл, у якому в певні періоди організм здійснює переважно ті або інші функції (живлення, зростання, розмноження, розселення і т. п.), завжди узгоджений із сезонними змінами комплексу чинників середовища. Рухливі організми можуть також змінювати місця проживання для успішного здійснення всіх своїх життєвих функцій.
Період розмноження є зазвичай критичним; в цей період багато факторів середовища часто стають Лімітуючими. Межі толерантності для розмножуються особин, насіння, яєць, ембріонів, проростків і личинок звичайно вже, ніж для неразмножающіхся дорослих рослин або тварин. Так, дорослий кипарис може рости і на сухому нагір'я і зануреним у воду, але розмножується він тільки там, де є волога, але не заливається грунт для розвитку проростків. Багато морські тварини можуть переносити солонувату або прісну воду з високим вмістом хлоридів, тому вони часто заходять до річки вгору за течією. Але їх личинки не можуть жити в таких водах, так що вид не може розмножуватися в річці і не обгрунтовується тут постійно.
3. Мінливість, варіабельність і різноманітність відповідних реакцій на дію факторів середовища в окремих особин виду.
Ступінь витривалості, критичні точки, оптимальна і пессімальние зони окремих індивідуумів не збігаються. Ця мінливість визначається як спадковими якостями особин, так і статевими, віковими і фізіологічними відмінностями. Наприклад, у метелика млинарської вогнівки - одного з шкідників борошна і зернових продуктів - критична мінімальна температура для гусениць -7 ° С, для дорослих форм -22 ° С, а для яєць -27 ° С. Мороз у 10 ° С губить гусінь, але не небезпечний для імаго і яєць цього шкідника. Отже, екологічна валентність виду завжди ширше екологічної валентності кожної окремої особини.
4. До кожного з факторів середовища види пристосовуються щодо незалежним шляхом. Ступінь витривалості до якого-небудь чинника не означає відповідної екологічної валентності виду по відношенню до решти чинників. Наприклад, види, що переносять широкі зміни температури, зовсім не обов'язково повинні також бути пристосованими до широких коливань вологості або сольового режиму. Еврітермние види можуть бути стеногаліннимі, стенобатнимі або навпаки. Екологічні валентності виду по відношенню до різних факторів можуть бути дуже різноманітними. Це створює надзвичайне різноманіття адаптацій в природі. 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 у ставленні до яких-небудь окремими факторами.
6. Взаємодія чинників.
Оптимальна зона і межі витривалості організмів по відношенню до якого-небудь факторусреди можуть зміщуватися в залежності від того, з якою силою і вкаком поєднанні діють одночасно інші фактори. Ця закономірність отримала назву взаємодії факторів. Наприклад, спеку легше переносити в сухому, а не у вологому повітрі. Загроза замерзання значно вища при морозі з сильним вітром, ніж у безвітряну погоду. Таким чином, один і той же фактор у поєднанні з іншими надає неоднакове екологічний вплив. Навпаки, один і той же екологічний результат може бути отриманий різними шляхами. Наприклад, в'янення рослин можна призупинити шляхом як збільшення кількості вологи в грунті, так і зниження температури повітря, що зменшує випаровування. Створюється ефект часткового взаємозаміщення факторів.
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 живлення робить життя рослини неможливим, незважаючи на найсприятливіші поєднання інших умов. Крайній дефіцит тепла в полярних пустелях не можна заповнити ні великою кількістю вологи, ні цілодобової освітленістю.
7. Правило обмежуючих (лімітуючих) чинників. Фактори середовища, найбільш даленіючі від оптимуму, особливо ускладнюють можливість існування виду в даних умовах. Якщо хоча б один з екологічних чинників наближається або виходить за межі критичних величин, то, незважаючи на оптимальне поєднання решти умов, особинам загрожує загибель. Такі сильно ухиляються від оптимуму фактори набувають першорядного значення в житті виду або окремих його представників у кожний конкретний відрізок часу.
Обмежують фактори середовища визначають географічний ареал виду. Природа цих факторів може бути різною. Так, просування виду на північ може лімітувати недоліком тепла, в арідні райони - нестачею вологи або дуже високими температурами. Обмежуючим фактором поширення можуть служити і біотичні відносини, наприклад зайнятість території більш сильним конкурентом або нестача обпилювачів для рослин.
Щоб визначити, чи зможе вид існувати в даному географічному районі, потрібно в першу чергу з'ясувати, чи не виходять які-небудь фактори середовища за межі його екологічної валентності, особливо в найбільш уразливий період розвитку.
Організми із широким діапазоном толерантності до всіх факторів зазвичай найбільш широко поширені.
8. Правило відповідності умов середовища генетичної зумовленості організму. Вид організмів може існувати до тих пір і остільки, оскільки навколишнє його природне середовище відповідає генетичним можливостям пристосування цього виду до її коливань і змін. Кожен вид живого виник в певному середовищі, в тій чи іншій мірі пристосувався до неї і подальше його існування можливе лише в ній або близькою середовищі. Різке і швидка зміна середовища життя може призвести до того, що генетичні можливості виду виявляться недостатніми для пристосування до нових умов.