2. Классификация экологических факторов и основные закономерности их действия. Основные законы факториальной экологии и их значение для практической деятельности.

Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. На нашей планете организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземную (воздушную), почвенную и тело другого организма, используемое паразитами и полу паразитами.

От понятия «среда обитания» следует отличать понятие «условия существования» - совокупность жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организмы не могут существовать (свет, тепло, влага, воздух, почва).

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. Экологические факторы делятся на биотические, абиотические и антропогенные.

По происхождению и характеру действия экологические факторы подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой, природы), биотические (формы воздействия живых существ друг на друга) и антропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на живую природу).

Абиотические факторы делят на физические, или климатические (свет, температура воздуха и воды, влажность воздуха и почвы, ветер), эдафические, или почвенно-грунтовые (механический состав почв, их химические и физические свойства), топографические, или орографические (особенности рельефа местности), химические (соленость воды, газовый состав воды и воздуха, рН почвы и воды и др.).

Биотические факторы - разнообразные формы влияния одних организмов на жизнедеятельность других. При этом одни организмы могут служить пищей для других (например, растения - для животных, жертва - для хищника), быть средой обитания (например, хозяин - для паразита), способствовать размножению и расселению (например, птицы и насекомые-опылители - для цветковых растений), оказывать механические, химические и другие воздействия.

Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь.

Экологические факторы среды оказывают на живые организмы различные воздействия, т.е. могут влиять: 1) как раздражители, вызывающие приспособитель­ные изменения физиологических и биохимических функций; 2) как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; 3) как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов; 4) как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

В немногих случаях абиотические факторы практически неизменны (например, земная гравитация, солевой состав океана, температура в его глубинах, состав атмосферы). В большинстве случаев они меняют силу своего проявления в пространстве или времени, создавая большое разнообразие условий жизни. По характеру изменчивости они могут быть: 1) регулярно-периодическими; 2) нерегулярными; 3) направленными на протяжении определенных, иногда длительных отрезков времени.

Закономерности. Диапазон действия экологического фактора ограничен соответствующими крайними пороговыми значениями (точки минимума и максимума), при которых еще возможно существование организма. Эти точки называются нижним и верхним пределами выносливости (толерантности) живых существ по отношению к конкретному фактору среды. Точка, соответствующая наилучшим показателям жизнедеятельности организма, означает наиболее благоприятную для организма величину воздействующего фактора - это точка оптимума. Для большинства организмов определить оптимальное значение фактора с достаточной точностью зачастую трудно, поэтому принято говорить о зоне оптимума. Крайние участки кривой, выражающие состояние угнетения организмов при резком недостатке или избытке фактора, называют областями пессимума или стресса. Вблизи критических точек лежат сублетальные величины фактора, а за пределами зоны выживания - летальные.

Способность организмов адаптироваться к определенному диапазону изменчивости факторов среды называют экологической пластичностью. Эта особенность является одним из важнейших свойств всего живого: регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с изменениями условий среды, организмы приобретают возможность выживать и оставлять потомство. Виды с узкой экологической пластичностью, т.е. способные существовать в условиях небольшого отклонения от своего оптимума, узкоспециализированные, называются стенобионтными, виды широко приспособленные, способные существовать при значительных колебаниях факторов – эврибионтные границы, за которыми существование невозможно, называются нижним и верхним пределами выносливости, или экологической валентности.

Экологические факторы воздействуют на живой организм совместно и одновременно. При этом действие одного фактора зависит от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействие факторов. Например, жару или мороз легче переносить при сухом, а не при влажном воздухе. Скорость испарения воды листьями растений (транспирация) значительно выше, если температура воздуха высокая, а погода ветреная.

В некоторых случаях недостаток одного фактора частично компенсируется усилением другого. Явление частичной взаимозаменяемости действия экологических факторов называется эффектом компенсации. Например, увядание растений можно приостановить как увеличением количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшающего транспирацию. Вместе с тем ни один из необходимых организму экологических факторов не может быть полностью заменен другим. Отсутствие света делает жизнь растений невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Поэтому если значение хотя бы одного из жизненно необходимых экологических факторов приближается к критической величине или выходит за ее пределы (ниже минимума или выше максимума), то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель. Такие факторы называются ограничивающими (лимитирующими).

Свет. Спектр света делится на несколько областей: 1) <150 нм – ионизирующая радиация – <0,1%; 2) 150-400 нм – ультрафиолетовая радиация (УФ) – 1-10%; 3) 400-800 нм – видимый свет – £50%; 4) 800-1000 нм – инфракрасная радиация (ИК) – £50%. Прямая и рассеяна радиация. Гелиофиты, сциофиты (теневые), факультативные гелиофиты (теневыносливые). Фотопериодизм.

Тепло. Источник тепла - энергия солнечных лучей, которая в поглощенном виде может превратиться в тепловую. Для большинства видов температурный оптимум находится в пределах 20-25°С. Криофилы (холодолюбивые) и термофилы (теплолюбивые).

Вода. Источниками влаги для растений служат запасы ее в почве и атмосфере (осадки, туманы, конденсаты), для наземных животных – вода в водоемах, водяные пары в атмосфере и сочная пища. По отношению к водному режиму экотопа делятся на влаголюбивые (гигрофиты), сухолюбивые (ксерофиты) и умеренно влаголюбивые (мезофиты). Психрофиты (влажные и холодные места – мхи, в некотором роде багульник болотный, андромеда) и криофиты (сухие и холодные места – лишайники, вересковые кустарнички). Эфемеры (весенние и осенние) – однолетние растения (незабудка песчаная, вероника весенняя).

Почва. По отношению к солям все растения делят на гликофиты, или растения пре­сных местообитаний, не обладающие способностью к произрастанию на засолен­ных почвах, и галофиты - растения засоленных местообитаний. Выделяют три группы галофитов: 1) Эвгалофиты (настоящие галофиты). Это растения с мясистыми стеблями и листьями, накапливающие в клетках большое количество солей. Концентри­рование солей происходит в вакуолях. Галофиты этого типа растут на наиболее засоленных почвах (солерос, сведа). 2) Криптогалофиты (солевыделяющие). Соли погло­щаются корнями, но не накапливаются в клеточном соке. Поглощенные соли выделяются через специальные секретирующие клетки, имеющиеся на всех над­земных органах, благодаря чему листья этих растений обычно покрыты сплош­ным слоем солей. 3) Гликогалофиты (соленепроницаемые). Цитоплазма клеток корня малопроницаема для солей, поэтому они не поступают в растение.