Тема 1.2. Екологічні фактори та їхня класифікація

Середовище, яке оточує живі істоти, складається з багатьох елементів. Вони по-різному впливають на життєдіяльність організмів. Останні неоднаково реагують на різні фактори середовища. Окремі елементи середовища, що взаємодіють з організмами, називають екологічними факторами. Умови існування - це сукупність життєво необхідних факторів середовища, без яких живі організми не можуть існувати. Щодо організмів вони виступають як екологічні фактори.

Класифікація екологічних факторів.

Усі екологічні фактори прийнято класифікувати (розподіляти) на такі основні групи: абіотичні, біотичні таантропічні. Абіотичні (абіогенні) фактори - це фізико-хімічні фактори неживої природи. Біотичні, або біогенні,фактори - це прямий чи опосередкований вплив живих організмів як один на одного, так і на довкілля. Антропічні (антропогенні) фактори в останні роки виділяють у самостійну групу факторів серед біотичних, у зв'язку з їхнім великим значенням. Це фактори прямого або опосередкованого впливу людини та її господарської діяльності на живі організми та середовище.

Абіотичні фактори.

До абіотичних факторів належать усі елементи неживої природи, що діють на живий організм. Види абіотичних факторів подано у табл. 1.2.2.

Таблиця 1.2.2. Основні види абіотичних факторів

Кліматичні або атмосферні	Едафічні (ґрунтові фактори)	Орографічні	Гідрологічні (фактори водного середовища)
сонячна радіація; температура; вологість повітря та опади; газовий склад повітря; атмосферний тиск та течії повітря; атмосферна електрика	структура ґрунту; механічний склад ґрунту; вологість; солоність ґрунту; кислотність ґрунту(показник рН)	фактори рельєфу	освітленість; температура; солоність; газовий режим; тиск

Кліматичні фактори.

Усі абіотичні фактори проявляються та діють у межах трьох геологічних оболонок Землі: атмосфери, гідросферита літосфери. Фактори, що проявляються (діють) в атмосфері та при взаємодії останньої з гідросферою або ж з літосферою, називають кліматичними. їхній прояв залежить від фізико-хімічних властивостей геологічних оболонок Землі, від кількості та розподілу сонячної енергії, що проникає та надходить до них.

Сонячна радіація.

Найбільше значення серед усього різноманіття екологічних факторів має сонячна радіація (сонячне випромінювання). Це безперервний потік елементарних частинок (швидкість 300-1500 км/с) та електромагнітних хвиль (швидкість 300 тис. км/с), що несе до Землі величезну кількість енергії. Сонячна радіація - це основне джерело життя на нашій планеті. Під безперервним потоком сонячного випромінювання на Землі зародилося життя, пройшло довгий шлях своєї еволюції та продовжує існувати і залежати від сонячної енергії. Основні властивості променистої енергії Сонця як екологічного фактора визначається довжиною хвиль. Хвилі, що проходять атмосферу і досягають Землі, вимірюються в межах від 0,3 до 10 мкм.

За характером дії на живі організми цей спектр сонячної радіації поділяють на три частини: ультрафіолетове випромінювання, видиме світло та інфрачервоне випромінювання.

Короткохвильові ультрафіолетові промені майже повністю поглинаються атмосферою, а саме її озоновим екраном. Незначна кількість ультрафіолетових променів проникає до поверхні землі. Довжина їхніх хвиль лежить у межах 0,3-0,4 мкм. На їхню частку припадає 7% енергії сонячної радіації. Короткохвильові промені згубно діють на живі організми. Вони можуть викликати зміни спадкового матеріалу - мутації. Тому в процесі еволюції організми, що тривалий час перебувають під впливом сонячної радіації, виробили пристосування захисту від ультрафіолетових променів. У багатьох з них у покривах виробляється додаткова кількість чорного пігменту - меланіну, що захищає від проникнення небажаних променів. Саме через це люди набувають засмаги, тривалий час перебуваючи на відкритому повітрі. У багатьох індустріальних регіонах спостерігається так званий індустріальний меланізм - потемніння забарвлення тварин. Але це відбувається не під впливом ультрафіолетового випромінювання, а через забруднення сажею, пилом довкілля, елементи якого зазвичай стають темнішими. На такому темному тлі виживають (добре маскуються) більш темні форми організмів.

Видиме світло проявляється в межах довжин хвиль від 0,4 до 0,7 мкм. На його частку припадає 48% енергії сонячної радіації.

Воно теж несприятливо впливає на живі клітини та їхні функції в цілому: змінює в'язкість протоплазми, величину електричного заряду цитоплазми, порушує проникність мембран та змінює рух цитоплазми. Світло впливає на стан колоїдів білків та протікання енергетичних процесів у клітинах. Але незважаючи на це, видиме світло було, є і надалі буде одним із найважливіших джерел енергії для всього живого. Його енергія використовується в процесі фотосинтезу і накопичується у вигляді хімічних зв'язків у продуктах фотосинтезу, а потім передається як їжа усім іншим живим організмам. Загалом можна сказати, що все живе в біосфері, і навіть людина, залежать від сонячної енергії, від фотосинтезу.

Світло для тварин - це необхідна умова сприйняття інформації про навколишнє середовище та його елементи, бачення, зорової орієнтації в просторі. Залежно від умов існування тварини пристосувалися до різного ступеня освітленості. Одні види тварин ведуть денний спосіб життя, інші - найбільш активні в сутінках або ж уночі. Більшість ссавців та птахів, що ведуть сутінковий спосіб життя, погано розрізняють кольори і все бачать у чорно-білому зображенні (собачі, кошачі, хом'яки, сови, дрімлюги та ін.). Життя в сутінках або при недостатній освітленості часто призводить до гіпертрофії очей. Відносно величезні очі, що здатні вловлювати мізерні частки світла, властиві нічним тваринам або ж тим, які мешкають у повній темряві та орієнтуються на органи світіння інших організмів (лемури, мавпи, сови, глибоководні риби та ін.). Якщо ж в умовах повної темноти (в печерах, під землею в норах) немає ніяких інших джерел світла, тоді тварини, що там живуть, як правило, втрачають органи зору (європейський протей, сліпак та ін.).

Температура.

Джерелами створення фактора температури на Землі є сонячна радіація та геотермальні процеси. Хоча ядро нашої планети характеризується надзвичайно високою температурою, вплив його на поверхню планети незначний, крім зон вулканічної діяльності та виходу геотермальних вод (гейзери, фумароли). Отже, основним джерелом тепла в межах біосфери можна вважати сонячну радіацію, а саме, інфрачервоні промені. Ті промені, що досягають поверхні Землі, поглинаються літосферою та гідросферою. Літосфера, як тверде тіло, швидше нагрівається і так само швидко охолоджується. Гідросфера більш теплоємна, ніж літосфера: вона поволі нагрівається і поволі ж остигає, а тому триваліший час утримує тепло. Приземні прошарки тропосфери нагріваються завдяки випромінюванню тепла гідросферою та поверхнею літосфери. Земля поглинає сонячну радіацію та випромінює енергію назад в безповітряний простір. І все ж таки атмосфера Землі сприяє утриманню тепла у приземних прошарках тропосфери. Завдяки її властивостям, атмосфера пропускає короткохвильові інфрачервоні промені і затримує довгохвильові інфрачервоні промені, що випромінюються нагрітою поверхнею Землі. Це явище атмосфери має назвупарникового ефекту. Завдяки саме йому на Землі стало можливим життя. Парниковий ефект сприяє утриманню тепла в приземних прошарках атмосфери (тут зосереджена більшість організмів) та згладжує коливання температури протягом дня і ночі. На Місяці, наприклад, що розміщується майже в тих самих умовах космосу, що й Земля, і на якому немає атмосфери, добові коливання температури на його екваторі проявляються в межах від - 160° С до + 120° С.

Діапазон наявних у навколишньому середовищі температур сягає тисяч градусів (розпечена магма вулканів та максимально низькі температури Антарктиди). Межі, в яких може існувати відоме нам життя, досить вузькі і дорівнюють приблизно 300° С, від -200° С (заморожування в зріджених газах) до + 100° С (точка кипіння води). Насправді, більшість видів та більша частина їхньої активності прив'язана до ще більш вузького діапазону температур. Загальний температурний діапазон активного життя на Землі обмежується такими значеннями температур (табл. 1.2.3):

Таблиця 1.2.3 Температурний діапазон життя на Землі

Температура (° С)	Мінімальна	Максимальна	Амплітуда
На суходолі	-70	+ 55	125
В морі	-3,3	+ 35,6	38,9
У прісних водоймах	0	+ 93	93

Рослини пристосовуються до різноманітних температур і навіть до екстремальних. Ті, що переносять високі температури, називаються жаровитривалими рослинами. Вони здатні переносити перегрівання до 55-65° С (деякі кактуси). Види, що зростають в умовах високих температур, легше їх переносять завдяки значному вкороченню розмірів листків, розвитку повстяного (опушеного) або, навпаки, воскового покриття і т. ін. Рослини, що без шкоди для їхнього розвитку здатні витримувати тривалий вплив низьких температур (від 0 до -10° С), називаються холодостійкими.

Хоча температура є важливим екологічним фактором, що впливає на живі організми, однак її дія сильно залежить від поєднання з іншими абіотичними факторами.

Вологість.

Вологість - це важливий абіотичний фактор, що зумовлюється наявністю води або водяної пари в атмосфері чи літосфері. Сама ж вода є необхідною неорганічною сполукою для життєдіяльності живих організмів.

Вода в атмосфері завжди присутня у вигляді водяної пари. Фактичну масу води на одиницю об'єму повітря називають абсолютною вологістю, а процентний вміст пари відносно максимальної її кількості, яку повітря може утримувати, - відносною вологістю. Температура є основним чинником, що впливає на здатність повітря утримувати водяну пару. Наприклад, при температурі +27°С повітря може утримувати в двічі більше вологи, ніж при температурі +16°С. Це означає, що абсолютна вологість при 27°С у 2 рази більша, ніж при 16°С, у той час коли відносна вологість в обох випадках буде дорівнювати 100%.

Вода як екологічний фактор вкрай необхідна живим організмам, бо без неї не може здійснюватися метаболізм і багато інших пов'язаних з ним процесів. Обмінні процеси організмів проходять при наявності води (у водних розчинах). Усі живі організми є відкритими системами, тому в них постійно спостерігаються втрати води і завжди є потреба у поповненні її запасів. Для нормального існування рослини та тварини повинні підтримувати певний баланс між надходженням води до організму та її втратою. Великі втрати води організмом (дегідратація) призводять до зниження його життєдіяльності, а в подальшому - й до загибелі. Рослини задовольняють свої потреби у воді за рахунок атмосферних опадів, вологості повітря, а тварини - ще й за рахунок їжі. Стійкість організмів до наявності чи відсутності вологи в навколишньому середовищі різна і залежить від пристосованості виду. У зв'язку з цим усі наземні організми поділяють на три групи: гігрофільні (або вологолюбні), мезофільні (або помірно вологолюбні) таксерофільні (або посухолюбні).