3.1 Общие законы зависимости организмов от факторов среды

Любые свойства или компоненты внешней среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами. Свет, тепло, концентрация солей в воде или почве, ветер, град, враги и возбудители болезней — все это экологические факторы, перечень которых может быть очень большим. Среди них различают абиотические, относящиеся к неживой природе, и биотические, связанные с влиянием организмов друг на друга. Экологические факторы чрезвычайно разнообразны, и каждый вид, испытывая их влияние, отвечает на него по-разному. Тем не менее, есть некоторые общие законы, которым подчиняются ответные реакции организмов на любой фактор среды. Главный из них — закон оптимума. Он отражает то, как переносят живые организмы разную силу действия экологических факторов. Закон оптимума выражается в том, что любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. При отклонении от этих пределов знак воздействия меняется на проти­воположный. На графике он выражается симметричной кривой, показывающей, как изменяется жизнедеятельность вида при постепенном увеличении воздействия фак­тора (рис. 9). В центре под кривой — зона оптимума.

Рис. 9 Схема действия факторов среды на живые организмы. 1, 2 – критические точки

При оптимальных значени­ях фактора организмы активно растут, питаются, размножаются. Чем больше отклоняется значение фактора вправо или влево, т. е. в сторону уменьшения или увеличения силы действия, тем менее благоприятно это для организмов.

Для понимания связи видов со средой не менее важен закон ограничивающего фактора. Закон ограничивающего фактора гласит, что наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений. Именно от него и зависит в данный конкретный период выживание особей. С законами оптимума и ограничивающего фактора постоянно сталкивается практика сельского и охотничьего хозяйств. Например, рост и развитие пшеницы, следовательно, и получение урожая постоянно ограничиваются то критическими температурами, то недостатком или избытком влаги, то нехваткой минеральных удобрений, а иногда и такими катастрофическими воздействиями, как град и бури. Высокий и продолжительный по срокам залегания снежный покров ограничивает передвижение и распространение копытных зверей (рис. 2в).

Вопросы: Что называется экологическими факторами?

Какие пределы действия факторов заложены в основе закона оптимума? Приведите примеры.

Какой экологический смысл заложен в основе закона, ограничивающего фактора? Приведите примеры.

3.2 Основные пути приспособления организмов к среде

Многие организмы в течение жизни периодически испытывают влияние факторов, сильно удаляющихся от оптимума. Им приходится переносить и сильную жару, и сильные морозы, и летние засухи, и пересыхание водоемов, и нехватку пищи. Как приспосабливаются они к таким экстремальным ситуациям, когда нормальная жизнь сильно затруднена? При ухудшении условий среды многие виды способны приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние скрытой жизни. Глубокий анабиоз — это практически полная остановка обмена веществ. В отличие от смерти организмы могут при этом возвращаться к активной жизни. Переход в состояние анабиоза чрезвычайно расширяет возможности выживания организмов в самых суровых условиях.

Рис. 10 Летучая мышь ушан и суслик в состоянии зимней спячки

Замедление обмена веществ и понижение жизнедеятельности в неблагоприятных условиях — явление широко распространенное. Клетки тела при этом частично обезвоживаются, происходит также и другая перестройка их состава. В состоянии пониженного обмена веществ организмы резко повышают свою устойчивость и очень экономно тратят энергию.

К явлениям скрытой жизни относятся оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных (рис. 10), сохранение семян и спор в почве, а мелких обитателей — в пересыхающих водоемах. Скрытая жизнь — очень важное экологическое приспособление. Это возможность переживать неблагоприятные изменения среды, обитания. При восстановлении необходимых условий организмы, вновь переходят к активной жизни; избегание неблагоприятных условий и активный поиск других, более благоприятных местообитаний. Этот путь приспособлений доступен только подвижным животным, которые могут перемещаться в пространстве (рис. 11-13).

Рис. 11 Кочёвки северных оленей: 1 – северная граница лесотундры; 2 – северная граница тайги; 3 – места зимовок

Рис. 13 Гнездовой ареал и популяционные арены (а) кряквы (б)

Рис. 12 Гнёзда и норы животных. Разрез гнезда обыкновенной белки; гнездо мышималютки: летняя (1) и зимняя (2) норы полуденных песчанок

Например, зимующие тетерева и рябчики на большую часть суток зарываются в снег, где гораздо теплее. Многие животные устраивают жилища — норы и гнезда, защищающие их от внешних воздействий. Это тоже путь избегания неблагоприятных факторов. Ярким примером избегания зимней бескормицы и холодов являются дальние перелёты птиц.

Вопросы: Приведите примеры избегания организмами неблагоприятных условий среды, в чём проявляется здесь связь с факторами среды?