Поняття про середовище існування

Одним з найважливіших понять екології є середовище проживання.

Навколишнє середовище - це сукупність факторів і елементів, які впливають на організм в місці його проживання.

Будь-яка жива істота живе в складному, постійно мінливому світі, пристосовуючись до нього і регулюючи свою життєдіяльність відповідно до його змінами.

Живі організми існують як відкриті, рухливі системи, стійкі при припливі до них енергії і інформації з навколишнього середовища.

На нашій планеті живі організми освоїли чотири основні середовища проживання, кожна з яких відрізняється сукупністю специфічних факторів і елементів, які впливають на організм.

Життя виникла і поширилася в водному середовищі. Згодом, з появою фотосинтезу, а отже, і вільного кисню, спочатку у воді, а потім і в атмосфері живі організми "вийшли" на сушу. Потім вони оволоділи повітряним середовищем, заселили грунт.

З появою біосфери як цілісної оболонки Землі, населеній живими організмами, вона стала ще однією середовищем з певним поєднанням специфічних - біотичних факторів, що впливають на кожен організм.

Процес пристосування організмів до впливу чинників навколишнього середовища називається адаптацією. Здатність до адаптації - одне з найважливіших властивостей живого. Виживають лише організми, які отримують в процесі еволюції ознаки, корисні для життя. Ці ознаки закріплюються в поколіннях завдяки здатності організмів до розмноження.

Адаптація до факторів середовища проявляється на різних рівнях: клітинному, тканинному, органному, організмовому, популяційному, популяційно-видовому, биоценотическом і глобальному, тобто на рівні біосфери в цілому.

Адаптація - це процес пристосування будови і функцій організмів (особин, популяцій, видів) до мінливих умов середовища.

З плином часу будь-які умови існування змінюються в різному ступені. Виділяють три основні типи змін середовища проживання:

■ циклічні зміни, періодично повторювані; наприклад, при зміні пір року, припливи і відливи, почерговому настанні темного і світлого часу доби;

■ спрямовані зміни, при яких зміни залишаються стабільно односпрямованим протягом часу, іноді перевищує за тривалістю життєвий цикл організмів; прикладом може служити прогресуюча ерозія берегів, накопичення донних опадів;

■ хаотичні зміни з відсутністю певного напряму, аритмические зміни; наприклад, непередбачувано виникають циклони, шквали, урагани, пожежі, повені.

У будь-якому випадку організми відповідають змінами на зміну умов або реагують на якийсь сигнальний фактор, що передбачає зміну умов.

У всьому розмаїтті пристосування живих організмів до несприятливих умов можна виділити наступні основні способи.

Активний шлях - це посилення опірності, активізація регуляторних процесів, що дозволяють здійснювати всі фізіологічні функції, незважаючи па відхилення якихось чинників від оптимальних величин. Наприклад, по відношенню до температури цей шлях більш розвинений у гомойотермних (теплокровних) тварин в порівнянні з пойкілотермнимі (холоднокровними).

Пасивний шлях - підпорядкування життєвих функцій організму зміни факторів середовища. Наприклад, при нестачі тепла це призводить до пригнічення життєдіяльності, зниження рівня обміну речовин, більш економного витрачання енергії. Компенсаторно підвищується стійкість клітин і тканин організму. Пасивний шлях адаптації властивий всім рослинам і холоднокровним тваринам. Серед ссавців і птахів пасивні пристосування в несприятливі періоди року використовують види, що впадають в заціпеніння, сплячку, зимовий сон. Це виражається в деякому зниженні температури тіла,

зниженні рівня обміну речовин, уповільнення темпів зростання і розвитку, що дозволяє більш економно витрачати ресурси. Пасивне підпорядкування водного режиму середовища властиво рослинам і тваринам, здатним виносити висихання: напочвенним водоростям, лишайникам, нематодам і т.д.

Уникнення негативного впливу - це спільний шлях для всіх груп організмів, що полягає у виробленні таких життєвих циклів, при яких найбільш вразливі стадії розвитку завершуються в найсприятливіші за температурними та іншими умовами періоди року. Для тварин основним способом уникнення несприятливих чинників є форми поведінки. У рослин екологічним аналогом поведінки тварин є зміна процесів росту; наприклад, карликовість тундрових рослин допомагає використовувати тепло приземного шару. Уникнення, відхід від дії несприятливих чинників властивий організмам при активному і при пасивному шляху адаптації до середовища. Найчастіше пристосування до змін середовища здійснюється поєднанням всіх можливих шляхів адаптації.

Ступінь пристосовності живих організмів до мінливих умов середовища характеризується величиною екологічної валентності. Екологічна валентність визначає здатність виду освоювати різні середовища проживання. Кількісно екологічна валентність виражається діапазоном змін середовища, в яких вид зберігає нормальну життєдіяльність. Екологічна валентність може розглядатися як відносно реакції виду на окремі фактори середовища, так і по відношенню до комплексу чинників. Види з широкою екологічною валентністю (евритопних) здатні заселяти різні місця існування і переносити значні відхилення факторів від оптимальних величин. Такі види легше розселяються на території, виживають і розмножуються в різних умовах, найчастіше мають більшу область поширення.

Види з низькою екологічною валентністю (стенотопние) здатні виносити лише невеликі відхилення екологічних чинників від оптимальних величин. Відповідно, вони важче освоюють середу і мають зазвичай менше поширення.

Місце існування формують чинники, які називаються екологічними.

Екологічний фактор - це елемент середовища, який надає прямий вплив на живий організм хоча б на одній зі стадій індивідуального розвитку. Всі екологічні фактори умовно поділяються на біотичні, абіотичні і антропогенні.

Біотичні фактори - це всілякі впливу, які відчуває живий організм з боку оточуючих його живих істот. Кожен організм постійно відчуває на собі прямий або опосередкований вплив інших істот, вступає в зв'язок з представниками свого виду і інших видів - рослинами, тваринами, мікроорганізмами, залежить від них і сам робить на них вплив. Наприклад, рослини виділяють кисень, необхідний для дихання тварин, а тварини забезпечують надходження в атмосферу вуглекислого газу, без якого рослини не можуть здійснювати фотосинтез. Дія біотичних факторів може бути як прямим, так і непрямим, виражаючись в зміні умов навколишнього середовища, наприклад, зміна складу ґрунту під впливом бактерій або зміна мікроклімату в лісі. Навколишній органічний світ - складова частина середовища проживання для кожної живої істоти.

Взаємні зв'язки між окремими видами організмів лежать в основі існування популяцій, біоценозів і біосфери в цілому.

Абіотичні фактори - це все що впливають на організм елементи неживої природи (температура, світло, вологість, склад повітря, води, грунту, природний радіаційний фон Землі, рельєф місцевості та ін.).

Найважливішим абиотическим фактором є сонячне випромінювання, що породжує фотосинтез, створення біомаси рослинами, від наявності якої залежить життя на Землі.

Вода також є найважливішим абіотичних чинником. Для нормальної життєдіяльності рослин і тварин повинен постійно підтримуватися баланс між споживанням води та її випаровуванням.

Антропогенні фактори визначаються активним впливом людини на природу.

Діяльність людини може надавати на природу як пряме, так і непряме вплив. До прямого впливу відносять споживання, розмноження і розселення людиною як окремих видів тварин і рослин, так і створення цілих біоценозів. Непряме вплив здійснюється шляхом зміни середовища проживання організмів: клімату, режиму річок, стану земель і т.д. У міру зростання народонаселення і технічної озброєності людства питома вага антропогенних екологічних чинників неухильно зростає.

Екологічні фактори мінливі в часі і просторі, деякі фактори середовища залишаються відносно незмінними протягом тривалих періодів часу в еволюції видів. Наприклад, сила тяжіння, сонячна радіація, сольовий склад океану. Більшість екологічних факторів - температура повітря, вологість, швидкість руху повітря - дуже мінливі в просторі і в часі.

Відповідно до цього згідно з іншою класифікації розрізняють первинні і вторинні періодичні і неперіодичні фактори. До первинних відносять температуру, зміна положення Землі по відношенню до Сонця. Завдяки їм в еволюції виникли добова, сезонна, річна періодичність багатьох біологічних процесів. Вторинні періодичні фактори є похідними первинних, наприклад, рівень вологості залежить від температури, тому в холодних областях планети повітря містить менше водяної пари. Неперіодичні фактори діють на організм або популяцію раптово, епізодично. До них відносять стихійні сили природи - виверження вулканів, ураган, удар блискавки, повінь та ін.

Будь-яка особина, популяція, співтовариство відчувають на собі дію багатьох чинників. Кожен екологічний фактор має на організм певним чином впливати. Це можуть бути дратівливі дії, що викликають пристосувальні зміни фізіологічних і біологічних функцій; обмежувачі, що обумовлюють неможливість існування в даних умовах; модифікатори, що викликають анатомічні та морфологічні зміни організмів.

Але лише деякі з екологічних факторів є життєво важливими. Такі фактори називаються лімітуючими або обмежуючими. Відсутність цих факторів або їх концентрація вище або нижче критичних рівнів унеможливлює освоєння середовища особинами певного виду. Обмежуючі фактори визначають географічний ареал виду. Природа цих факторів може бути різною. Так, просування рослин на північ обмежується недоліком тепла, просування рослин на південь - недостатньою кількістю вологи. Обмежують можуть бути і біотичні чинники, наприклад зайнятість території більш сильним конкурентом або відсутність запилювачів рослин.

Відповідно до цього для кожного біологічного виду існують оптимум фактора (величина, найбільш сприятлива для розвитку і існування) і межі витривалості.

Величина екологічного чинника, найбільш сприятлива для існування і розвитку виду, називається оптимумом.

Як недостатнє, так і надмірне значення фактора позначається на життєдіяльності особин. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражено гальмівну дію даного чинника на організми. Максимально і мінімально стерпні значення чинника - це критичні точки, за межами яких неможливе існування виду.

Види, що переживають значні відхилення факторів від оптимальної величини, називаються шірокопріспособленнимі, або евритопних. Види, що переживають лише незначні відхилення екологічних чинників від оптимальної величини, називаються узкопріспособленнимі, або стенотопние.

Здатність видів освоювати різні середовища проживання характеризується, як ми вже говорили, величиною екологічної валентності. Для більшості видів екологічний оптимум обмежений. Збереження належного рівня біологічної активності, незважаючи на коливання інтенсивності екологічних факторів, забезпечується гомеостатическими механізмами на рівні особини або популяції. Графік, що ілюструє здатність видів до виживання, наведено на рис. 1.2.

Ступінь витривалості, критичні точки, зона оптимуму не збігаються для окремих особин навіть одного виду. Це визначається мінливістю (спадкової і модификационной), статевими, віковими і фізіологічними відмінностями особин, тобто екологічна валентність виду завжди ширше екологічної валентності особин.

Ступінь витривалості до якого-небудь фактору не збігається з екологічною валентністю виду до інших факторів. Наприклад, види, що переживають значні коливання температури, можуть виявитися не пристосованими до широких змін вологості або хімічного складу середовища.

Виживання видів залежно від дії екологічного чинника

Мал. 1.2. Виживання видів залежно від дії екологічного чинника

Оптимальна зона і межі витривалості організмів по відношенню до одного фактору середовища можуть змінюватися в залежності від сили впливу сукупності інших факторів. Ця закономірність отримала назву закон взаємодії факторів. Наприклад, спека легше переноситься при низькій вологості повітря, низькі температури - в безвітряну, суху погоду і т.д.

Людина в навколишньому середовищі, з одного боку, є об'єктом впливу екологічних факторів, з іншого - сам впливає на середу. З цієї точки зору для людини і людства в цілому мають місце принципові особливості взаємин із середовищем проживання і біосферою в цілому.

Головна риса людини як свого роду екологічного чинника полягає в усвідомленості, цілеспрямованості і масажуванні впливу на природу.

Будь-який біологічний вид має обмежені енергетичні ресурси, що, в свою чергу, обмежує його вплив на середовище. Наприклад, зелені рослини - продуценти використовують енергію Сонця, консументи - частина енергії органічних речовин, що утворюються організмами попереднього трофічного рівня. Людство в процесі трудової та інтелектуальної діяльності розширює свої можливості споживання енергії, аж до використання ядерних і термоядерних реакцій. Це дозволяє людству подолати природні обмеження зростання його чисельності.

Приріст народонаселення, а разом з тим його енергозабезпечення, технічної озброєності створює передумови для заселення будь-яких екологічних ніш. Людство являє собою єдиний на Землі вид зі всесвітнє поширення. Це перетворює людину на екологічний фактор з глобальним впливом на біосферу. Особливістю людини як екологічного фактора є також активний, творчий характер його діяльності. Енергія, яку використовує людина, звертається на зміну місця існування. Екологічний оптимум людини як істоти біологічного обмежений, у зв'язку з чим можливість існування в різних середовищах існування досягається не шляхом зміни власних біологічних можливостей, а шляхом зміни навколишнього середовища.

Людина в результаті трудової діяльності створює навколо себе штучне середовище проживання. Природні екосистеми витісняються антропогенними екосистемами, домінуючим екологічним фактором, в яких є людина. В результаті людської діяльності відбуваються зміни фізичного середовища - газового складу повітря, якості води та їжі, клімату, потоку сонячної енергії та інших факторів, які позначаються на здоров'ї і працездатності людей. У відхиляються екстремальних умовах витрачається багато сил і коштів на штучне створення і підтримання оптимальних умов середовища. Масштаби взаємодії сучасного суспільства з природою визначаються не біологічними потребами людини, а безперервно наростаючим рівнем технічного і соціального розвитку. Технічна міць людини досягла масштабів, порівнянних з біосферними процесами. Наприклад, будівельна та гірничодобувна техніка щорічно переміщує на поверхню Землі більше матеріалу, ніж зноситься в море усіма річками світу в результаті водної ерозії.

В. І. Вернадський в першій половині XX ст. передбачав перетворення біосфери в ноосферу - сферу розуму. Визначаючи сьогоднішній етап у розвитку біосфери і людського суспільства, можна сказати, що технологічні та антропогенні процеси відіграють дедалі більшу роль.

У складній ієрархічній організації живої природи закладені величезні резерви саморегуляції. Для розкриття і розуміння цих резервів необхідно грамотне втручання в процеси, що протікають в біосфері. Стратегію такого втручання може визначити екологія, яка спирається на досягнення природничих і соціальних наук. Відсутність глибоких екологічних знань та розуміння екологічних закономірностей взаємодії людської цивілізації і природного середовища характерні для такого поняття, як екологічний волюнтаризм.

Екологічний волюнтаризм - це результат відсутності екологічного мислення, який заперечуючи необхідність врахування еколого-економічсскіх обмежень у розвитку господарства, призводить до локальних, регіональних, а потім і глобальним екологічних криз типу всихання Аральського моря, порушення екологічної рівноваги в деяких регіонах, деградації чорноземів, розширенні " озонових дір ".

Розуміння глибинних процесів впливу на природу, прогнозування "зворотних зв'язків", планування та встановлення оптимального навантаження на навколишнє середовище з боку господарської діяльності, дотримання принципу збереження навколишнього середовища, укладаються в концепцію екологічного реалізму.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >