3.6. Абиотические факторы и их характеристика

Абиотические факторы- это совокупность условий неорганической среды, каким-либо образом воздействующих на организм и их сообщества. В экологии они рассматриваются как непременные и важные факторы обеспечивающие жизнь и развитие растений, животных и микроорганизмов, они могут влиять на организмы каждый в отдельности, одновременно или взаимодействуя друг с другом. К абиотическим относятся климатические, эдафические, топографические, гидрофизические и гидрохимические факторы.

Избыток или недостаток любого абиотического фактора может повлечь за собой ограничение или остановку роста популяции видов в экосистеме, даже если все другие факторы близки к оптимальному диапазону толерантности для этих видов живых организмов. Примерами лимитирующих факторов наземных экосистем являются температура, вода, свет и почвенные питательные вещества.

Распространение организмов от одной экосистемы к другой и от одной части экосистемы к ее другой части лимитируется различными факторами. Причиной того, что организмы не могут быть распространены повсюду, является то, что виды и отдельные организмы различных видов имеют определенный диапазон толерантности по отношению к колебанию химических и физических факторов окружающей среды, таких, как температура. Например, такое древесное растение, как магнолия, которая погибает при низкой температуре, не может быть обнаружено в северных районах. Вы также не найдете влаголюбивых растений в пустынях.

Диапазон толерантности описывает оптимальную амплитуду колебания факторов, которая обусловливает наиболее полноценное существование и процветание популяции. Этот диапазон также включает значения абиотических факторов, немного отклоняющихся от оптимального уровня, что позволяет выжить меньшей по численности популяции. Когда предел толерантности превышается, выживают лишь несколько организмов конкретных видов или гибнет вся популяция.

Некоторые живые организмы выживают только в узком температурном диапазоне. Например, такие тропические рыбы, как морской ангел (Squatina squatina), погибают, если температура окружающей их воды опустится ниже 16 ^оС. Другие виды рыб могут существовать в более широком диапазоне температур, но не переносят резких температурных скачков. Например, золотистый карась (Carassiw auratus) может жить при температуре около 24 ^оС. Он также выживает в воде, близкой к замерзанию, в случае, если температура понижается постепенно.

Результаты этих наблюдений обобщены в законе толерантности: существование, распространенность и распределение видов живых организмов в экосистеме определяются тем, может ли уровень одного или нескольких физических и химических факторов быть выше или ниже уровней толерантности этих видов.

Отдельные особи большой популяции видов могут иметь несколько различающиеся диапазоны толерантности из-за некоторых различий в генетическом строении. Например, надо поднять немного выше температуру или иметь немного больше яда, чтобы убить данную конкретную лягушку, а не другую. Именно поэтому уровень толерантности отражает реакцию популяции, представленной многими отдельными особями, на изменение одного из факторов окружающей среды, например, температуры.

Обычно изменения диапазона толерантности по отношению к определенным стрессовым факторам связаны с физическими условиями и жизненным циклом особей, составляющих популяцию. Особи, ослабленные болезнями, обычно более подвержены стрессам, чем здоровые организмы. Как правило, уровни толерантности для большинства видов животных намного ниже в юном возрасте (когда защитные силы организма еще недостаточно развиты), чем у взрослых особей.

Многие типы организмов способны менять толерантность к физическим факторам, таким, как температура, если условия будут изменяться постепенно. Например, Вы можете привыкнуть к высокой температуре воды, если залезете в ванну с теплой водой, а потом будете постепенно добавлять все более и более горячую воду.

Такая адаптация к медленному изменению условий, или акклиматизация, является полезным защитным средством, но она может быть и опасной. С каждым следующим изменением организм приближается к предельному уровню толерантности. Наступает так называемый пороговый эффект. Неожиданно, без каких бы то ни было предупреждающих сигналов, следующее, даже небольшое изменение может оказаться критическим. Превышение уровня толерантности способно повлечь за собой болезненную реакцию или даже фатальный исход, так же как, например, добавление соломинки влечет за собой перелом уже перегруженной спины верблюда.

Пороговый (критический) эффект частично объясняет, почему многие проблемы окружающей среды возникают неожиданно, хотя на самом деле они копились долгое время. Например, в каких-то лесах начинается массовая гибель деревьев после длительного воздействия на них многочисленных загрязнителей воздуха. Как правило, мы замечаем возникшую проблему только тогда, когда погибнет весь лес, как это произошло в некоторых районах Европы и Северной Америки. К тому времени мы опоздали на 10-20 лет, чтобы предотвратить трагедию.

Некоторые виды проживают в постоянно изменяющейся окружающей среде, например на территории суши, где происходит смена времен года, или в эстуариях, где изменяются уровни и температура воды. Обычно эти виды приспосабливаются к широкому диапазону физических и химических условий. С другой стороны, живые организмы, проживающие при достаточно постоянных условиях окружающей среды, например во влажных тропических лесах или в глубоких морях, как правило, могут существовать только при узких диапазонах физических и химических условий.