2.5.2. Абиотические факторы
Абиотические факторы (количество осадков, влажность, температура и т.д.) – это свойства среды, которые, так или иначе, влияют на биоту. Для организма требуются определенные условия и, если хотя бы одно из них не выполняется, то именно это условие становится решающим для жизни организма.
Немецкий биохимик Ю. Либих первым показал, что фактором, лимитирующим рост растения, может являться элемент питания, который присутствует в ограниченном количестве:
выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.
Спустя 70 лет американский зоолог В. Шелфорд дал обобщенную формулировку, которая получила название правило толерантности:
лимитирующим фактором процветания популяции может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) организма к данному фактору.
Это правило хорошо знакомо людям, связанным с сельским хозяйством, так как на урожай пагубно влияют как избыток влаги, так и ее недостаток.
Из правила толерантности следуют важные выводы:
вид может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменения;
организмы с широким диапазоном толерантности наиболее распространены.
поскольку экологические факторы могут ослаблять или усиливать действие друг друга, в критические периоды жизни организма многие факторы могут стать лимитирующими.
2.5.3. Биотические факторы
Виды, представленные в экосистеме взаимосвязаны. В силу этого они формируют биотические факторы, или иначе, биотическую среду обитания.
Главной и наиболее универсальной формой отношений организмов является конкуренция, которая возникает, когда две популяции либо две особи воздействуют друг на друга отрицательно. Формы конкуренции разнообразны, но можно их разделить на два типа: пищевые и непищевые. В основные пищевых (трофических) отношений чаще всего лежит хищничество (один вид живет за счет другого) и паразитизм (в отличие от хищников паразиты живут на хозяине или внутри него). Непищевые формы более разнообразны. Это может быть соперничество за право продолжения рода, борьба за территорию и многое другое.
При нехватке ресурсов конкуренция обостряется. Стабилизация экосистемы сопровождается уменьшением конкуренции и ростом отношений, способствующих выживаемости видов.
Примерами неконкурентных отношений являются аменсализм – один вид причиняет вред другому, не извлекая пользы, нейтрализм – ни одна популяция не оказывает влияния на другую, симбиозм – два вида тесно взаимодействуют и не могут существовать отдельно, так для размножения многих растений необходимы насекомые, которые сами питаются нектаром цветков.
2.6. Действие экологических факторов на экосистемы
Действие энергетических, абиотических и биотических факторов на биоту проявляется в изменении численности организмов. При высоких уровнях воздействия может произойти вымирание доминирующих видов и перестройка экосистемы.
В. И. Вернадский назвал эту закономерность экологической корреляцией.
В экосистеме, как и в любой другой системе, все виды живого и абиотические компоненты экосистемы функционально отвечают друг другу. Выпадение одной части (вида) неминуемо приводит к выключению связанных с нею других частей и функциональным изменениям экосистемы.
Одним из следствий экологической корреляции является принцип конкурентного исключения Гаузе.
Два вида не могут существовать в одной и той же местности, если они занимают одну и ту же экологическую нишу.
Из принципа Гаузе следует, что конкурирующие в сфере использования природных ресурсов отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу.
Несмотря разнообразие ЭФ, для оценки их воздействия на экосистему можно применить единый критерий – изменение численности вида в зависимости от дозы или уровня фактора. По степени воздействия на популяцию выделяют дозы:
оптимальные, при которых численность вида сохраняется постоянной;
критические, при которых происходит уменьшение численности вида;
летальные (за пределами min - max), приводящие к гибели вида.
Рис. 9. Зависимость численности популяции от дозы фактора
Рассматривая экосистему, так же можно выделить:
зону оптимума, при которой доза фактора для всех популяций оптимальна. Это соответствует гомеостазу системы;
критические области, при которых доза фактора достигает критических значений, по крайней мере, для одной из популяций. Начинается снижение численности соответствующего вида и заполнение освобождающейся экологической ниши другими. Это зона сукцессии;
зону кризиса, отвечающую условиям, при которых доза фактора превышает критическую величину для одного из видов. Он постепенно исчезает. Изменения экосистемы становятся необратимыми.
Воздействие ЭФ проявляются на фоне конкретных физико‑географических и биотических условий, которые усиливают (синергетическое действие) или ослабляют (антагонистическое действие) последствия. Возможно и суммирование эффекта (аддитивное действие). Почему важно знать о взаимодействии экологических факторов? Не редко уровень большинства загрязнителей в атмосфере города находится в пределах норм, а Госсанэпиднадзор констатирует повышенный уровень респираторных заболеваний. Объяснение может быть таким. Загрязнители обладают сходным эффектом – провоцируют респираторные заболевания, а их совместное действие дает аддитивный или синергетический эффект.
Другой пример связан с воздействием разливов нефти на морские экосистемы. В теплых морях нефтепродукты разлагаются бактериями, и это снижает опасность загрязнения. При температуре воды ниже 5° разложение не происходит и опасность загрязнения многократно возрастает.
Учет взаимодействия ЭФ – важная научная проблема, которая находится в стадии разработки. Большинство допустимых доз разработано без учета взаимодействия факторов.