Поняття про середовище існування і екологічні фактори

Екологія синтезує аналітичні дані багатьох галузей біологічної науки і розглядає життя організмів в їх взаємозв'язку з навколишнім середовищем і між собою.

В екології під навколишнім середовищем розуміють сукупність усіх умов, в яких існують організми. Екологічні фактори, що діють у навколишньому середовищі можна поділити на три типи:

1) Фактори неживої природи (абіотичні) - хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів); фізичні, або кліматичні (сонячна енергія, температура, вологість, освітленість, атмосферний тиск, аерація, фізичні поля, радіаційний режим); топографічні (характер рельєфу, висота над рівнем моря, експозиція схилу) та едафічні (механічний склад ґрунту, вологоємність, щільність альбедо) фактори впливу зовнішнього неорганічного середовища на живі організми.

2) Фактори живої природи (біотичні) - сукупність живих організмів, які своєю життєдіяльністю впливають на інші організми.

3) Антропогенні (антропічні) фактори - внесені в природу людською діяльністю зміни, що впливають на органічний світ. Дію екологічних факторів на живі організми вивчає факторіальна екологія.

Важливим класифікаційним показником є часова динаміка екологічних факторів, особливо наявність або відсутність її періодичності (добової, сезонної, багаторічної та ін.). Фактори, зміни яких у часі повторюються регулярно, називають періодичними (наприклад, кліматичні, припливи і відпливи, океанські течії та ін.), а фактори, які виникають спорадично і діють катастрофічно - неперіодичними (виверження вулкана, напад хижака, зараження патогенними мікроорганізмами та ін.). Для нормального існування організмів у середовищі повинні діяти тільки періодичні фактори.

Кожний екологічний фактор може діяти на організм з різною інтенсивністю. Нормальна життєдіяльність популяції можлива лише зa умови життєвого оптимуму екологічного фактора для конкретного виду, тобто сприятливого впливу фактора, який забезпечує найкращі (оптимальні) умови для життєдіяльності особин даного виду. Чим більшим є відхилення екологічного фактора від зони оптимуму (фактор діє в зоні песимуму), тим сильніше пригнічується їх життєдіяльність. Мінімальні і максимальні значення екологічного фактора є критичними - за їх межами життя вже неможливе.

Чим більше відхиляється інтенсивність дії того чи іншого екологічного фактора від оптимального, тим більше пригнічується діяльність деяких організмів. Межі, за якими існування організмів стає неможливим, називаються межами витривалості. Фактори, які виходять за межі витривалості (тобто за межі мак симуму чи мінімуму), називаються лімітуючими або обмежуючими.

Лімітуючим може бути будь-який екологічний фактор. Так, при оптимальній вологості підвищується витривалість проти несприятливої температури і нестачі їжі. 3 іншого боку, достатня кількість їжі збільшує стійкість організму проти несприятливих кліматичних умов. Проте така взаємна компенсація завжди обмежена, і жодний із необхідних для життя факторів не може замінитися іншим. Найбільш повно і в найбільш загальному вигляді всю складність впливу на організм екологічних факторів відбиває закон толерантності В. Шелфорда. Толерантність – це здатність організму переносити несприятливий вплив того чи іншого фактора середовища. Здатність організму витримувати певну амплітуду коливання фактора називають іноді ще екологічною валентністю. Для життя організмів велике значення має не тільки абсолютна величина фактора, але й швидкість його зміни.

Організми за ставленням до характеру впливу екологічних факторів називають стенобіонтами і еврибіонтами. Стенобіонти - організми, що можуть жити лише в певних умовах середовища при дуже незначному коливанні його факторів. Еврибіонти — організми, що можуть жити в досить різноманітних умовах на¬вколишнього середовища або при значних їх змінах. Відповідно стенобіонтні організми є більш чутливими до антропогенного тиску на навколишнє середовище.

Під впливом багатьох динамічних екологічних факторів у живих організмів виробляються адаптації. Адаптації можуть бути морфологічними, які виражені в пристосуванні будови (форми) організмів до факторів середовища, фізіологічними — пристосування травного тракту до складу їжі й екологічними - пристосування поведінки тварин до температурних умов, вологості та ін.

Види, які мають широке географічне розповсюдження, утворюють адаптовані до конкретних місць існування своєрідні популяції, які називаються екотипом, межі толерантності якої відповідають місцевим умовам. За більш глибоких адаптаційних процесів тут можуть з'явитися і генетичні раси.

Популяція — сукупність організмів, що займають обмежений ареал (територія поширення якогось об'єкта або явища), мають спільне походження за фенотипом та географічно ізольовані від інших популяцій даного виду. Ріст популяції — співвідношення між народжуваністю і смертністю.

В еволюційній теорії популяція — група особин, здатна до більш-менш сталого самовідтворення (як статевого, так і безстатевого). Вона відособлена (зазвичай географічно) від інших груп, з представниками яких (при статевій репродукції) потенційно можливий генетичний обмін. З точки зору популяційної генетики популяція — це група особин, в межах якої ймовірність схрещування у багато разів перевершує ймовірність схрещування з представниками інших подібних груп. Зазвичай говорять про популяції як про групи в складі виду або підвиду.

В сучасних еволюційних теоріях (наприклад, в синтетичній теорії еволюції) популяція вважається елементарною одиницею еволюційного процесу.

Популяції притаманні:

• спільність еволюційної долі;

• здатність до невизначено тривалого (в еволюційному масштабі часу) існування;

• наявність займаної території;

• Формування генетичної системи, що характеризується вільним, заснованим на випадковому, рівноможливому поєднанні всіх типів гамет, схрещування особин всередині популяції (панміксія), значна ізольованість від інших популяцій;

• адаптивне реагування на зовнішні впливи як цілого;

• наявність специфічного екологічного гіперпростору (екологічної ніші).

Популяція, як і будь-яка складна система, характеризується динамікою, структурою і системними (груповими) властивостями — характеристиками.

Кожне угруповання особин, що належить до одного виду, має окреслену генетичну структуру, яка виражена в певних морфологічних особливостях виду. Одночасно для популяції характерна певна екологічна структура, яка є результатом відмінності демографічного типу, наприклад, вікова структура, народжуваність, смертність.

В залежності від розмірів займаної території, розрізняють 3 типи популяцій:

1. Елементарна (локальна) популяція — сукупність особин виду, що займають невелику ділянку однорідної території. В залежності від характеру умов у біогеоценозібудь-який вид розпадається на кілька елементарних популяцій. Чим одноманітніші умови, тим менша кількість елементарних популяцій у кожного виду. У природі особини елементарних популяцій часто змішуються, тому кордони між ними стираються.

2. Екологічна популяція — сукупність елементарних популяцій, приурочених до конкретних біогеоценозів. Наприклад, білка заселяє різні типи лісу, тому виділяють декілька її екологічних популяцій — соснові, ялицево-смерекові тощо. Ці популяції слабко ізольовані одна від одної і обмін генетичною інформацією між ними відбувається досить часто, але рідше, ніж між елементарними популяціями.

3. Географічна популяція — сукупність екологічних популяцій, що охоплює групи особин одного виду, які заселяють територію з географічно однорідними умовами. Чітко розмежовані одна від одної і відносно ізольовані. Вони різняться між собою плодовитістю, розмірами особин, екологічними, фізіологічними, поведінковими та іншими особливостями. Наприклад, популяції білки в заєнісейській тайзі і змішаних лісах України, степова і тундрова популяції вузькочерепної полівки. У природі межі і розміри популяцій визначаються не стільки особливостями територій, скільки властивостями особин однієї популяції.

Для практичної зручності досліджень було прийняте поняття ценопопуляції, або сукупності особин одного виду в межах ценозу. Зокрема, цей напрямок розпрацьовувався російськими геоботанічними школами Т.Работнова ^[1] та О.Уранова ^[2]. Цей підхід значною мірою поширився в Україні та дав результати в оцінці структури і динаміки популяцій рослин, в т.ч. під антропогенним навантаженням.

ОСНОВНІ ОСОБЛИВОСТІ ПОПУЛЯЦІЇ ЯК БІОЛОГІЧНОЇ СИСТЕМИ 1. Це генетична система (генофонд у всіх популяцій одного виду один і той же, а алелофонд — різний). Тому популяція — унікальна. 2. Це цілісна система. Реагує як єдине ціле на дію різних факторів. 3. Це не гомогенне утворення, а складна структурована система (бо можна говорити про генетичну, екологічну, етологічну, фізіологічну структуру тощо). 4. Структура й межі популяції рухомі, динамічні. 5. Це найменша група особин, яка є одиницею еволюції. Популяційна біологія вивчає ознаки життя на рівні популяції, структуру й динаміку окремих популяцій.