Екологічні фактори, їх класифікація та основні закони дії факторів

Особливою ролі для живих організмів відіграє середовище їх існування. Розглядаючи окремий організм як певну систему, найбільш прийнятним є визначення середовища за А.Холлом і Р.Фейджином: “Для даної системи навколишнє середовище є сукупністю усіх об’єктів, зміни властивостей яких впливають на систему, а також тих об’єктів, властивості яких змінюються в результаті поведінки самої системи”. З визначення випливає динамізм взаємодії організму (системи) і середовища й те, що середовище не є для системи чимось абсолютно зовнішнім.

За М.Ф.Реймерсом, навколишнім середовищем, а точніше довкіллям називають сукупність взаємопов’язаних природних, видозмінених природних, штучно утворених та соціальних компонентів в оточенні якої живе організм і з якою він безпосередньо взаємодіє. Довкілля складається з багатьох елементів, умов, явищ, тобто факторів. Одним із завдань загальної екології є вивчення впливу факторів довкілля (екологічних факторів) на живі організми.

Отже, екологічний фактор – це будь-яка умова середовища, що прямо чи опосередковано впливає на організм протягом хоча б однієї з стадій його життя. Усі екологічні фактори є мінливими, тому організми змушені весь час пристосовуватись до них. Внаслідок цього, в живих організмах виникають специфічні пристосувальні механізми і реакції на зміну екологічних факторів, які називають адаптацією. Здатність до адаптації – одна з властивостей життя, що забезпечує саму можливість його існування і вона виявляється на всіх рівнях організації – від біохімічної реакції в організмах і поведінки окремих істот до будови і функціонування екологічних систем.

Іншими словами, адаптація – це засоби, за допомогою яких організм взаємодіє з середовищем для підтримання стану внутрішньої динамічної рівноваги, тобто гомеостаз організму, і забезпечує безперервність його існування в часі через нащадків. На різних рівнях організації живої матерії механізми адаптації є різними.

Залежно від кількості й сили дії, один і той самий фактор може мати протилежне значення для організму, наприклад, вплив температури. Крім того, наявність того чи іншого фактору може бути життєво необхідним для одних видів і не мати ніякого значення для інших, наприклад, вплив світла на рослини та ґрунтових безхребетних. В залежності від сили дії того чи іншого екологічного фактору, умови існування особин виду можуть бути оптимальними, неоптимальними або відповідати проміжному рівню.

Здатність організму витримувати певну амплітуду коливання фактору називають екологічною валентністю, але для життя організмів значення має не тільки абсолютна величина сили дії фактора, а й швидкість її зміни. За екологічною валентністю організми поділяють на еврибіонтних з широкими пристосувальними можливостями, наприклад, сірий пацюк, горобець, кімнатна муха, таргани тощо, і стенобіонтних, які можуть існувати лише у відносно сталих умовах, наприклад, журавель степовий, качкодзьоб тощо. Реакція організму і його адаптаційні можливості до дії фактора, що є основним чинником еволюції видів, залежить від поєднання дії різних факторів, а для нормального існування організму необхідний певний їх набір. Екологічні фактори, що діють на організм, поділяють на внутрішні та зовнішні і зовнішні екологічні фактори, за їх походженням, прийнято поділяти на три основні групи: абіотичні, біотичні та антропогенні (див. рис. 1.3.).

Рис. 1.3. Класифікація і структура екологічних факторів.

Абіотичними називаються фактори неживої природи з їх хімічними і фізичними властивостями.

Біотичні фактори створюються сукупністю організмів у результаті їх взаємодії. Кожен організм відчуває на собі вплив інших живих істот, сам впливає на них, вступаючи у взаємозв’язки з представниками свого чи інших видів.

Антропогенні фактори виникають внаслідок діяльності людини, що є причиною змін середовища життя інших організмів або безпосередньо впливають на них. Для задоволення своїх потреб людина створила промисловість, сільське господарство, транспорт та інші галузі народного господарства, використовуючи для цього природні ресурси.

Існують і інші класифікації екологічних факторів:

· за характером дії (інформаційні, енергетичні, фізичні, хімічні);

· за середовищем виникнення (атмосферні, водні, фізіологічні, генетичні, екосистемні);

· за фактором часу (еволюційні, історичні, діючі);

· за ступенем впливу (летальні, екстремальні, обмежувальні);

· за об’єктом впливу (індивідуальні, групові, видові).

Існує думка (А.С.Манчадський), що пристосувальні реакції організмів залежать від періодичності впливу на них екологічних факторів і, за цією ознакою, виділяють первинні періодичні, вторинні періодичні та неперіодичні фактори.

До першої групи відносять фактори, пов’язані з обертанням Землі навколо Сонця та своєї осі, наприклад, зміна пори року, зміна дня і ночі, тощо. Цим факторам властива встановлена періодичність, вони були ще до виникнення життя на Землі. Організми, що виникли, змушені були відразу адаптуватись до них. Адаптаційні механізми організмів до дії первинних періодичних факторів є спадковими. Вторинні періодичні фактори, наприклад, вологість, температура, тощо, є наслідком первинних періодичних факторів. В процесі життєдіяльності організми змушені до них постійно пристосовуватись. Неперіодичні фактори – це різні стихійні явища, які, в більшості випадків, не проявляють періодичності. До неперіодичних факторів часто відносять і антропогенні фактори, оскільки вони виявляються раптово й нерегулярно. Нерідко рівень такого впливу виходить за межі пристосувальних можливостей організмів.

Більшість екологічних факторів постійно змінюються в просторі і часі, зокрема, температура, вологість, освітленість, тощо, а відносно стійкими протягом певного періоду є сила гравітації, властивості атмосфери, сольовий склад океану, тощо.

Екологічні фактори можуть по-різному впливати на живі організми: як подразники, зумовлюючи пристосувальні зміни функцій організму; як обмежувальні, які унеможливлюють існування організмів за даних умов; як сигнали про зміни інших факторів середовища. У впливі факторів середовища на організми та реакціях останніх на цей вплив виявлені певні закономірності, причому вони стосуються факторів будь-якого походження.

Кожний екологічний фактор впливає на живі організми позитивно чи негативно, залежно від сили прояву його дії. Сприятливу силу впливу фактору, тобто таку, що забезпечує найкращі або оптимальні умови життєдіяльності особин, називають зоною оптимуму екологічного фактору. Будь-яке відхилення від оптимуму негативно впливає на розвиток організмів. Чим більші ці відхилення, тим сильніше пригнічується життєдіяльність організмів. Мінімальні і максимальні значення екологічного фактору є критичними – за їх межами життя вже неможливе. В екології цей принцип названий законом оптимуму (див. рис. 1.4.).

Зона оптимуму і критичні межі витривалості живих істот стосовно якогось екологічного фактора можуть змінюватись залежно від того, з якою силою і в якому поєднанні діють одночасно інші екологічні фактори, наприклад, низька температура і вітер. Цей принцип одержав назву закон взаємодії факторів. Взаємодія екологічних факторів виявляється у їх частковій взаємозамінності, наприклад, в’яненню рослин можна запобігти збільшенням вологості ґрунту і зниженням температури повітря. Проте, взаємна компенсація дії факторів не може бути безмежною і повністю замінити один фактор на інший неможливо.

Якщо хоча б один із екологічних факторів наближається до критичної межі або перевищує її, то, незважаючи на оптимальну дію інших умов середовища, організму загрожує загибель, а цей фактор стає для нього обмежувальним. Лімітуючими можуть бути як абіотичні, наприклад, нестача тепла, вологи або їх надлишок, різка зміна освітленості, тощо, так і біотичні фактори, наприклад, зайнятість території сильнішим конкурентом, нестача запилювачів квітів, тощо.

Гіпотеза про те, що витривалість організму визначається слабкою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб, вперше була висунута і доведена Ю.Лібіхом у 1840 році. Вивчаючи вплив вмісту мікроелементів у ґрунті на ріст рослин він зазначив, що ріст залежить від того елементу, який є в мінімальній кількості. Цей висновок відомий в екології як закон мінімуму. Значення цього закону полягає в тому, що він дає можливість визначити, з чого починати пошук у разі потреби аналізу умов довкілля.

Ю.Одум відзначив два основних обмеження щодо використання закону мінімуму:

- обмежувальний, тобто закон виконується тільки в статичних умовах середовища;

- взаємодії факторів, тобто при зміні інших екологічних факторів, величина сили дії обмежувального фактора може змінюватись, наприклад, якщо рослини живуть в умовах малої освітленості, то вони споживають менше Цинку, тощо.

Рис. 1.4. Оптимальні умови і межі толерантності організмів.

Для нормального існування організмів їм потрібен комплекс факторів і певний їх режим з допустимими коливаннями величини дії в межах витривалості організмів або толерантності. Закон толерантності сформулював В.Шелфорд у 1913 році. Природним обмежувальним чинником розвитку організму може бути як мінімальний, так і максимальний вплив екологічного фактору, діапазон між якими визначає витривалість або толерантність організму до даного чинника. Організми намагаються жити в певних межах близьких до оптимуму і не досягати критичних меж фактора (див. рис. 1.4.). Саме в таких умовах будь-які організми можуть виживати, рости, розмножуватись, тобто підтримувати чисельність.

Сукупність усіх екологічних факторів і ресурсів середовища, в межах якого може існувати вид у природі, називають екологічною нішею. В той же час, екологічна ніша не обмежується життєвим простором. За Ю.Одумом, екологічна ніша – це не тільки фізичний простір, який займає певний вид організмів, але і його функціональна роль в спільноті, тобто його трофічне положення, і його місце відносно градієнтів зовнішніх факторів – температури, вологості тощо. Для характеристики екологічної ніші використовують два основні параметри: ширину ніші та перекриття ніші з сусідніми. На розміри і динаміку екологічної ніші впливають спеціалізація виду за харчуванням, використанням простору, періоду активності тощо.

В одному й тому ж місці існування може бути кілька екологічних ніш, наприклад, ліс, озеро. При вивченні та характеристиці екологічної ніші враховують ряд правил:

- Правило обов’язковості заповнення екологічної ніші. Пуста екологічна ніша завжди буває природно заповненою.

- Принцип винятку Г.Ф.Гаузе (теорема Гаузе) або правило конкурентного виключення. Два види не можуть існувати в одній і тій же місцевості, якщо їх екологічні потреби ідентичні, тобто вони “займають одну і ту ж екологічну нішу”.

Поиск по сайту: