Основы аутэкологии

Общая характеристика действия экологических факторов. Современное распространение организмов определяется в первую очередь условиями среды, в которой они обитают.

Среда обитания – это часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. К окружающей среде относится вся природная среда и техногенная среда (т.е. созданная человеком).

Окружающая среда – это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние и функции (развитие, рост, выживаемость, размножение и т.д.). Среда, обеспечивающая возможность жизни организмов на земле, очень разнообразна. На нашей планете можно выделить четыре качественно отличительные среды жизни:водную, наземно-воздушную, почву и живой организм.

Элементы среды, воздействующие на живой организм, называются экологическими факторами.

Экологический фактор – это любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития.

• Нерасчленяемость на более простые элементы среды (t, освещенность, давление, соленость действуют одновременно);
• Опосредованное действие (действие через разные причинно-следственные связи).

Классификация экологических факторов

Традиционно выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы. Они имеют разную природу и специфику действия.

Абиотические факторы – это комплекс условий окружающей среды, влияющих на живой организм (температура, свет, радиоактивность, давление, влажность, рН среды, ветер, рельеф местности и т.п.).

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие (конкуренция, хищничество, паразитизм и др.).

Антропогенные факторы – это совокупность влияний деятельности человека на окружающую среду (выбросы вредных веществ в атмосферу, разрушение почвенного слоя, нарушения природных ландшафтов) и др.

Конечно, данная классическая классификация условна, поэтому могут существовать и другие, например, по степени адаптивности реакции организмов.

Любой организм должен быть определенным образом приспособлен к воздействию специфических экологических факторов. Разнообразные приспособления организмов называются адаптации. Благодаря разнообразию адаптаций возможно распределение выживаемости организмов в зависимости от интенсивности действия экологического фактора.

Значения экологического фактора, которые наиболее благоприятны для данного вида, называются оптимальными, или просто экологическим оптимумом. Те же значения фактора, которые неблагоприятны для данного вида, называются пессимальными, или просто экологическим пессимумом. Существует закон экологического оптимума, согласно которому выживаемость организмов достигает максимума при значениях данного экологического фактора, близких к его среднему значению.

В большинстве случаев зависимость выживаемости от действия одного фактора описывается уравнениями нормального распределения, которым соответствуют кривые нормального распределения. В качестве примера рассмотрим зависимость плотности (выживаемости) некоторой популяции растений от кислотности почвы.

Видно, что популяции данного вида растений достигают максимальной плотности при значениях рН, близких к 6,5 (слабокислые почвы). Значения рН приблизительно от 5,5 до 7,5 образуют для данного вида зону экологического оптимума, или зону нормальной жизнедеятельности. При уменьшении или повышении рН плотность популяции постепенно уменьшается. Значения рН меньше 5,5 и больше 7,5 образуют две зоны экологического пессимума, или зоны угнетения. Значения рН меньше 3,5 и больше 9,5 образуют зоны гибели, в которых организмы данного вида существовать не могут.

Различают аутэкологический оптимум и синэкологический оптимум. Аутэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов без учета его взаимодействия с другими видами (обычно игнорируется конкуренция). Синэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов с учетом межвидовых взаимодействий в данном сообществе (обычно учитывается конкуренция).

Пределы изменчивости значения экологического фактора, в которых возможно существование данного вида, называются экологической валентностью. Организмы, которые характеризуются широкой экологической валентностью, называются эврибионты. Иначе, эврибионты – это организмы, способные существовать при различных значениях данного экологического фактора. Однако большинство организмов является стенобионтами. Стенобионты – это организмы, которые способны существовать в сравнительно узком интервале значений фактора. По различиям в экологической валентности по отношению к различным факторам среды выделяют различные группы организмов, например:

Экологические факторы среды могут оказывать на живые организмы воздействия разного рода:

• как раздражители, вызывающие приспособительные изменения;
• как ограничители, невозможность существования в данных условиях;
• как модификаторы изменения анатомии и морфологии организма;
• как сигнал, т.е. изменение других факторов среды.

Несмотря на такое разнообразие, действие экологических факторов на организм в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей:

• экологическая пластичность (или экологическая валентность) — свойство организмов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды;
• закон ограничивающего фактора (Ю. Либих) или закон минимума. Если все условия оказываются благоприятными, за исключением одного, которое приобретает решающее значение для жизни (недостаток или избыточность), он называется законом ограничивающего фактора;
• закон толерантности (В. Шелфорд) — диапазон выносливости действия экологических факторов;
• законы оптимума (благоприятные воздействия выживаемости) минимума и максимума – переносимые значения фактора – это критические точки, ограничивающие степень выносимости для выживания.