3.2. Экологические факторы и типы реакций организмов на внешние воздействия

Отдельные свойства, или элементы, среды, воздействующие на организм (организмы), именуются экологическими факторами. К экологическим факторам относятся элементы окружающей среды, оказывающие положительное или негативное влияние на живые организмы на протяжении хотя бы одной из индивидуальных фаз их развития.

По А.С. Мончадскому, экологическим фактором является не только изменяющийся элемент окружающей среды, вызывающий у организмов при своих повторных изменениях ответные реакции, но и изменения, наследственно закрепляющиеся в процессе эволюции.

По Б.А. Быкову, экологические факторы – это внешние и внутренние силы, определяющие направление и скорость протекающих процессов, совершающихся в организмах и экосистемах. У организмов согласно концепции экологического фактора можно отметить следующие типы реакций в зависимости от особенностей внешних воздействий.

Самая простая форма реакции ─ это изменение положения организма в пространстве по отношению к источнику воздействия (перемещение организма для сохранения исходного состояния уровня жизнедеятельности). Более сложными реакциями считаются количественные изменения в уровне жизнедеятельности, в частности, изменение обмена веществ в организме без изменения его характера (изменения в скорости течения жизненных процессов, также как ответные реакции на внешние воздействия). Приспособительное значение реакций этого типа заключается в сохранении исходного состояния организма в тех случаях, когда в ответ на внешние воздействия организм не может изменить свое положение в пространстве. Наиболее сложным типом ответных реакций являются изменения характера жизнедеятельности и обмена веществ, к которым относят явления диапаузы, спячки, анабиоза, фотопериодические реакции и другие качественные изменения жизненного цикла, явления иммунитета и т.д. Данные реакции наступают под влиянием внешних воздействий большой длительности или интенсивности (например, смена сезонов, воздействие паразитов, поллютантов и т.д.). Выживание организма в таких условиях определяется не сохранением энергетического баланса, а наоборот, приспособлением к изменяющимся условиям среды.

Изменения экологических факторов среды по времени могут быть регулярно-периодическими, меняющимися в силу воздействия и в зависимости от времени суток, сезона года, ритма приливов и отливов в Мировом океане. Эти изменения экологических факторов делят на регулярно-первичные и регулярно-вторичные. К регулярно-первичным относят температуру, освещенность, морские приливы и отливы и другие факторы, зависящие от вращения Земли вокруг Солнца. Вторично-периодические факторы являются следствием первичных. К данным факторам относятся: влажность атмосферного воздуха, которая зависит от температуры окружающей среды; наличие растительной пищи, зависящее от роста и развития растений (те факторы, к которым приспосабливаются травоядные животные, паразиты и хищники); биотические внутривидовые влияния, которые непосредственно связаны с годовыми циклами. Непериодические и нерегулярные изменения экологических факторов проявляются неожиданно, без ярко выраженной периодичности (ливни, смерчи, землетрясения, вулканы и т.д.), к ним также относятся воздействия паразитов и другие межвидовые биотические влияния, в том числе все формы антропогенного воздействия.

Принята следующая классификация экологических факторов:

─ по происхождению (космические, абиотические, биотические, природно-антропогенные, антропогенные);

─ среде возникновения (атмосферные, водные, орографические или геоморфологические, эдафические, физиологические, популяционные, экосистемные, биосферные);

─ степени воздействия (летальные, экстремальные, лимитирующие, беспокоящие, мутагенные, терратогенные);

─ времени (эволюционные, исторические, действующие);

─ характеру действия (географические, геофизические, биогенные, биотические, эволюционные).

В лесном и сельском хозяйстве широко используют классификацию экологических факторов по происхождению: абиотические, биотические, антропогенные.

Абиотические факторы  это факторы неживой природы. К абиотическим факторам наземных систем относятся:

• климатические ─ свет, тепло, состав воздуха и движение воздушных масс, влагу, осадки и влажность воздуха;

• почвенно-грунтовые ─ гранулометрический состав почв и грунтов, физические свойства почв;

• орографические (условия рельефа местности).

На водные организмы оказывает влияние комплекс гидрологических факторов: гидрофизические, гидрохимические и т. д.

В местностях, для которых характерны сухой климат и хорошо развитый растительный покров, многие растения в процессе эволюции приспособились к огневому воздействию и постепенно сформировали пирофитную (огнелюбивую) флору. Растения-пирофиты (дуб, белый ракитник и др.) обладают уникальными особенностями: у них наблюдается быстрый рост и раннее плодоношение; твёрдая и прочная кожура семян; высокая огнестойкость коры стволов; высоко поднятая крона; высокая регенерационная способность корневых систем и т.д.

Абиотические факторы оказывают косвенное или прямое воздействие на живые организмы. Так, например, температура окружающей среды, действуя непосредственно на организм животного, определяет его тепловой баланс и течение физиологических процессов в нём. Однако температура может оказать на животное и косвенное влияние. Температура, обеспечивая условия для роста и развития растений, являющихся пищей для животных-фитофагов, может повлиять на жизнедеятельность последних (нехватка или изобилие пищи). Основные абиотические факторы, оказывающие решающее влияние на жизнеспособность организмов – климатические (свет, тепло, влажность воздуха и почвы). Два абиотических фактора – количество осадков и температура окружающей среды – во многом определяют рассредоточение основных наземных экосистем. Специфика климатических условий определяет развитие того или иного биома (крупного системно-географического подразделения в пределах природно-климатической зоны). Влага является важнейшим экологическим фактором, от количества содержания которой экосистемы делятся на следующие типы: лесные, степные и пустынные. Например, предел устойчивости большинства древесных растений составляет примерно 7500 – 8000 м³ (750 – 800 мм) воды в год, у злаковых растений – около 2500 ─ 3000 м³, а кактусы, например, произрастают при годовом количестве осадков 500 м³ воды в год на 1 га. Важным условием изменчивости живых организмов и их зонального размещения на земле служит изменчивость химического состава окружающей среды. Биогеохимические провинции характеризуются зональностью химического состава почв, а также климатической, фитогеографической и геохимической регионами.

Биогеохимические провинции ─ это области на поверхности Земли, различающиеся по содержанию (в водах и почвах) химических соединений, с которыми связаны биологические реакции аборигенной флоры и фауны.

Биотические факторы представляют собой воздействие живых организмов друг на друга, что является основой существования популяций и биоценозов. В связи с этим в этой группе факторов выделяют:

• Во-первых, генетическую информацию на уровне организмов и популяций;

• Во-вторых, факторы биоценотической сферы, определяющие развитие биоты экосистем. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других организмов, вступая в связь с представителями своего и других видов, эта связь зависит от них самих, но организм и сам оказывает некоторое воздействие на среду, что служит основанием для выделения его как отдельного биотического фактора. Фитогенные факторы воздействуют на растение как прямо, так и косвенно. К прямому воздействию относятся механические контакты, симбиоз, паразитизм и т. д. Например, на некоторых бобовых культурах паразитирует клеверная повилика, а на ризосфере этих же бобовых поселяются азотфиксирующие бактерии (симбиоз). Косвенное влияние выражается в благоприятных и неблагоприятных для данного вида изменениях экологических факторов (свет, тепло, влага, питательные вещества). Зоогенные биотические факторы представляют собой воздействие животных на растение (поедание, вытаптывание и т.д.). Использование насекомых - паразитов против вредителей культурных растений.

Антропогенные факторы отражают влияние хозяйственной деятельности человека на окружающую природную среду. При осуществлении непродуманной хозяйственной деятельности были уничтожены многие виды животного, растительного мира и их биоценозов. Разрушение экосистем связано чаще всего с непосредственным влиянием на них пирогенных воздействий, изменений почвенного покрова и гидрологического режима почвы, загрязнением её различными поллютантами, коренными превращениями экосистем в культурные агроэкосистемы.