3.1.4. Живые организмы как среда жизни.

В течение всей жизни многие виды гетеротрофных организмов обитают в других живых организмах, тела которых служат для них средой обитания, значительно отличающейся от внешней по своим свойствам. Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания – древнее и широко распространенное явление в природе. Установлено, что бактерии и сине-зеленные водоросли имеют сожителей. У большинства одноклеточных форм (амебы, родномерии т др.) обнаружены внутриклеточные паразиты и симбионты. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Чем выше организация хозяев, тем более разнообразные условия они могут предоставить своим сожителям.

Паразитизм – явление столь всеобщее, что единственные существа, не подверженные нападению паразитов, это те паразиты, которые представляют собой последнее звено длинной цепи питания. Однако чем ниже на эволюционной лестнице находится та или иная группа живых организмов, тем больше она включает видов паразитов. Некоторые группы низших животных, особенно это касается плоских червей, нематод и некоторых членистоногих, состоят исключительно из паразитических форм. У позвоночных паразитизм как способ существования встречается крайне редко. В царстве растений паразиты широко распространены среди грибов.

3.2. Основные системы организмов.

Прокариоты представлены царством так называемых дробянок, к которым относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, в клетках которых нет ядра и ДНК в них не отделяются от цитоплазмы никакой мембраны. Эукариоты представлены тремя царствами: животных, грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, поскольку находится в самом ядре. Грибы выделены в отдельное царство, так как оказалось, что они не только не относятся к растениям, но, вероятно, происходят от амебиодных двужгутиковых простейших, т.е. имеют более тесную связь с животным миром.

Однако такое деление живых организмов на четыре царства еще не легло в основу справочной и учебной литературы, поэтому при дальнейшем изложении материала мы придерживаемся традиционных классификаций, по которым бактерии, сине-зеленые водоросли и грибы являются отделами низших растений.

Всю совокупность растительных организмов данной территории планеты любой детальности (региона, района и т.д.) называют флорой, а совокупность животных организмов – фауной.

Флора и фауна данной территории в совокупности составляют биоту. Но эти термины имеют и гораздо более широкое применение. Например, говорят: флора цветковых растений, флора микроорганизмов (микрофлора), микрофлора почв и т.п. аналогично используется термин «фауна»: фауна млекопитающих, фауна птиц (орнитофауна), микрофауна и т.п. термин «биота» используется, когда хотят оценить взаимодействие всех живых организмов и среды или, скажем, влияние «почвенной биоты» на процессы почвообразования идр.

3.3. Экологические факторы.

Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемые экологическими.

Экологические факторы – это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотическими факторами называют все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы: к ним относятся физические (температура, свет, течения и ветры) и химические.

Экологические факторы.

Абиотические		Биотические
Свет, температура, влага, ветер, воздух, давление, течения, долгота дня и д.р		Влияние растений на других членов биоценоза
Механический состав почвы, ее проницаемость, влагоемкость.		Влияние животных на других членов биоценоза.
Содержание в почве или воде элементов питания, газовый состав, соленость воды		Антропогенные факторы, возникающие в результате деятельности человека.
по времени	по периодичности		по очередности
Эволюционный, исторический	Периодический, непериодический		Вторичный, первичный
по происхождению		по среде возникновения
космический, абиотический (абиогенный), биогенный, биологический: природно-антропогенный, антропогенный в то числе беспокойство.		атмосферный, водный (влажность), геоморфологический, эдафический, физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие, а также на неживую среду обитания.

Влияние, которое оказывают друг на друга два вида, живущие вместе, может быть нейтральным, благоприятным или неблагоприятным.

Влияние 1-го на 2-й	Влияние 2-го на 1-й	Тип взаимодействия	Пример	Примечание
0 - + - + +	0 0 0 - - +	Нейтрализм Аменсализм Комменсвлизм Конкуренция -внутривидовая -межвидовая Хищничество паразитизм Мутуализм -симбиоз -протокооперация	Волк и капуста Трава под елью Лев и гриф-падальщик Овцы и кролики Капуста и коза Цветок и пчела, тля и муравьи	Независимы друг от друга Угнетение Польза от сожительства Не могут друг без друга Могут друг без друга

Антропогенные факторы – факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т.д.

Для разных видов растений и животных условия, в которых они особенно хорошо себя чувствуют, неодинаковы. Например, некоторые растения предпочитают очень влажную почву, другие – относительно сухую. Одни требуют сильной жары, другие лучше переносят более холодную среду и т.д.

Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, называют оптимумом, а дающая наихудший эффект – пессимумом, т.е. условия, при которых жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать. Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. В большинстве случаев это некий диапазон температур, составляющий несколько градусов, поэтому в данном случае целесообразнее говорить о зоне оптимума. Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости) или толерантности (терпение).

Экологическая толерантность – это способность организма переносить отклонения экологических факторов от оптимальных для себя.

Точки, ограничивающие его, т.е. максимальные и минимальные температуры, пригодные для жизни, - это пределы устойчивости. Между зоной оптимума и пределами устойчивости по мере приближения к последним растение испытывает все нарастающий стресс, называются стрессовыми зонами или зонами угнетения.

Этот принцип работает и при влиянии других факторов.

Наибольшее число особей вида в оптимальных для него условиях. Меньше там, где условия менее благоприятны. За пределами устойчивости вида его представители не встречаются.

Рис. 12.

Рис. 13.

Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием «экологическая пластичность» (экологическая валентность) вида. Чем шире диапазон колебаний экологического фактора, в пределах которого данный вид может существовать. тем больше его экологическая пластичность.

Экологически выносливые виды называют эврибионтными (eyros - широкий); маловыносливые – стенобионтными (steno – узкий). Эврибионтность и стенобионтность характеризуют различные типы приспособленности организмов к выживанию. Виды, длительное время развивающиеся в относительно стабильных условиях, утрачивают экологическую пластичность и вырабатывают черты стенобионтности, тогда как виды, существовавшие при значительных колебаниях факторов среды, приобретают повышенную экологическую пластичность и становятся эврибионтными.

Рис. 14.

Отношение организмов к колебаниям того или иного определенного фактора выражается прибавлением приставки эври- или стено- к названию фактора. Например, по отношению к температурам различают эври- и стенотермные организмы, с концентрацией солей эври- и стеногалинные, к свету – эври- и стенофотные и т.д. По отношению ко всем факторам среды эврибионтные организмы встречаются редко. Чаще всего эври- и стебионтность проявляется к одному фактору. Так пресноводные и морские рыбы будут стеногалинными, тогда как ранее названная трехиглая корюшка – типичный эвригалинный представитель. Растения, являясь эвритермными, одновременно могут относиться к стеногигробионтом; т.е. быть менее стойкими относительно колебаний влажности.

Эврибионтность, как правило, способствует широкому распространению видов. Многие простейшие грибы являются космополитами и распространены повсеместно. Стенобионтность обычно ограничено ареолы.

Все факторы среды взаимосвязаны и среди них нет абсолютно безразличных для любого организма. Популяция и вид в целом реагируют на эти факторы, воспринимая их по-разному. Такая избирательность обуславливает и избирательное отношение организмов к заселению той или иной территории.

Экологические факторы обычно действуют не по одиночке, а целым комплексом. Действие одного какого-либо фактора зависит от уровня других, но не заменяется действием другого. И здесь стоит сказать о лимитирующих или ограничивающих факторах.

Лимитирующий фактор – это экологический фактор (свет, температура, почва, биогенные вещества и др.), который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов.

Понятие о лимитирующих факторах было введено в 1840 году немецким агрохимиком Юстусом Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего по времени». Этот принцип известен под названием закона минимума Либиха. В качестве наглядной иллюстрации этого закона часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту. Длина самой короткой доски определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски - лимитирующий фактор для количества воды. Длина других досок уже не имеет значения.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток. Пренебрежение законами «лимитирующего фактора» ведет к двойным потерям – экологическим и экономическим. Если человек, не разобравшись, будет вносить комплексное удобрение, то остальные химические элементы, например, азот, будут потрачены зря, т.к. не дадут никакой прибавки урожая (экономическая потеря). Кроме того, их избыток частично будет впитан, но не усвоен растениями и превратится в отравляющее вещество (например, в нитраты, избыточное количество которых наносит вред человеческому организму при потреблении этих растений), а частично с дождями попадают из почвы в водоемы, разрушая их экосистемы. В этом случае потери будут и экологическими и экономическими.

Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.