Глава 9

Основы экологии

Изучив главу, вы сумеете:

• охарактеризовать особенности четырех сред жизни;

• раскрыть закономерности действия экологических факторов в природе;

• объяснить, почему большинство популяций из года в год сохраняют примерно постоянную численность;

• доказать преимущество многообразия видов в природных экосистемах;

• осознать суть основных законов устойчивости живой природы и «пра­вила 10 процентов».

§ 50 Условия жизни на Земле. Среды жизни и экологические факторы

Жизнь на Земле существует повсюду, кроме жерл действующих вулканов. Все, что окружает живой организм, называют его средой обитания. Изучением взаимодействия организмов с окружающей средой занимается наука экология (от греч. oikos— «жилище», «местопребывание» и logos — «слово», «учение»).

Каждое живое существо тесно связано со своей средой обитания, испы­тывает ее влияние и в свою очередь на нее воздействует. Все свойства среды, влиянию которых подвергаются организмы, называют экологическими факто­рами. Их можно оценить и измерить.

Экологические факторы подразделяют на абиотические и биотические. Абиотические факторы имеют физико-химическую природу. Это свет, темпе­ратура, влажность воздуха, количество и состав солей в воде, давление, ветер и т. п. Биотические факторы — все прямые и косвенные воздействия организ­мов друг на друга и среду обитания. Организмы живут в окружении других ви­дов, испытывают влияние хищников, паразитов, конкурентов, взаимодействуют с представителями своего вида, вступая во множество положительных и отри­цательных связей.

В современном мире практически вся живая природа испытывает силь­нейшее влияние человеческой деятельности. Часто это влияние намного пере­крывает действие природных факторов. Поэтому, кроме абиотических и био­тических, отдельно выделяют и рассматривают антропогенные факторы. К ним относятся всевозможные формы воздействия человека на другие виды и на условия их жизни. Такие воздействия могут специально предусматриваться человеком или выступать как непредвиденные и случайные.

На Земле выделяют четыре основные среды жизни, сильно различающи­еся по свойствам и силе действия отдельных факторов: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (тела других организмов) (рис. 69).

В зависимости от того, в каких средах живут представители разных ви­дов, они испытывают действие разных экологических факторов и вынуждены приспосабливаться к ним.

Водная среда — это Мировой океан, континентальные водоемы и под­земные воды. Разнообразием комплекса условий в разных водах объясняются свойства населяющих их организмов — гидробионтов (от греч. hydor— «вода» и biontos— «живущий»).

Условия жизни в этой среде определяются химическими и физическими свойствами воды: ее плотностью, большой теплоемкостью, высокой теплопро­водностью, растворенными солями и газами, сильным поглощением света. Температурные колебания в водной среде обычно невелики из-за высокой теп­лоемкости воды, что облегчает жизнь ее обитателей.

Одна из сложностей жизни в водоемах — низкое содержание кислорода. В литре воды его растворяется не более 10 мл, т. е. содержится в 21 раз меньше, чем в воз­духе. С повышением температуры и загрязнением воды содержание кислорода сильно падает, поэтому в водоемах могут возникать заморы — массовая гибель рыб и беспозвоночных от удушья. Из-за сильного поглощения водой солнечных лучей фотосинтез у растений может происходить только в ее верхних слоях. Даже в самых чистых водах водоросли обычно не живут глубже 150-200 м, тогда как животные оби­тают и на самых больших глубинах, где вечный мрак.

Наземно-воздушная среда — самая сложная для жизни. Это среда кон­трастов: резких колебаний температур, смены погодных условий, неравномер­ного распределения света и влаги. Отличается обилием воздуха, поэтому орга­низмы, живущие здесь, называются аэробионтами (греч. Aer — «воздух»).

Низкая плотность воздуха плохо поддерживает тело, поэтому наземно-воздушную среду освоили только те группы организмов, которые выработали хорошую ске­летную опору (высшие растения, позвоночные, насекомые). Зато эта среда отли­чается высоким содержанием кислорода и интенсивными потоками солнечного света. Здесь создаются возможности для интенсивного обмена веществ и развития богатой растительности. В наземно-воздушной среде возможно существование как влаго-, так и сухолюбивых видов, как холодо-, так и теплолюбивых, в зависимо­сти от конкретных районов Земли. Значимыми экологическими факторами этой среды являются дожди, снеговой покров, ветер, характер грунта и другие, что со­здает большое разнообразие условий для живых организмов в разных районах земного шара.

Наземно-воздушная среда по своим физико-химическим условиям счи­тается достаточно суровой по отношению ко всему живому. И все же, несмо­тря на суровость условий, жизнь на суше достигла очень высокого уровня как по общей массе органического вещества, так и по разнообразию прояв­ления свойств живой материи.

Почвенная среда представляет собой рыхлый поверхностный слой, пере­работанный деятельностью живых существ и климатических факторов. Эта осо­бая среда обитания пронизана порами, содержащими и влагу, и воздух. В нее постоянно поступают отмершая растительная масса, и трупы мелких и крупных животных, и всевозможные выделения живых организмов, что является бога­тым энергетическим источником для почвенных организмов. Поэтому почвен­ная среда населена множеством видов бактерий, грибов, водорослей, животных. Она пронизана также корнями растений. Почвенный воздух всегда насыщен водяными парами, так что обитателям почвы не грозит высыхание. С глубиной уменьшается размах колебаний температуры, летом в почве прохладнее, а зи­мой — теплее, чем на поверхности.

Виды, населяющие почвенную среду, называют эдафобионтами (греч. edaphos— «почва»).

Организменная среда — это сами живые организмы. Они используются другими видами и как место жизни, и как источник пищевых ресурсов. Орга­низмы, населяющие живые существа, называют эндобионтами (греч. endon — «внутри»). Паразиты, осваивающие тело хозяина, живут в условиях неограни­ченного запаса пищи и защищены от факторов внешней среды. Однако они должны преодолевать защитные реакции хозяина. Кроме того, создаются боль­шие трудности перехода паразита от одного хозяина к другому, осуществляемо­го или через внешнюю среду, или через промежуточных хозяев.

Многие виды живут в других организмах не как паразиты, а как полезные сожители — симбионты. Например, ряд бактерий и одноклеточных простей­ших обитают в пищеварительном тракте травоядных животных, помогая им переваривать клетчатку и находя в хозяине источник пищи и защиту. Есть сре­ди них и хищники, поедающие бактерий и инфузорий (рис. 70).

1. В каких средах жизни обитают растения, грибы, животные?

2. Почему наземно-воздушная среда характеризуется наибольшим разнообразием форм организмов?

3*. Подумайте, к какой группе экологических факторов вы отнесете пожар в лесу.

4*. Понаблюдайте, как антропогенные факторы проявляются в жиз­ни серой вороны.