Загальні закони дії факторів середовища на організми

Багато екологічні біди виникають через неусвідомленого порушення людиною найелементарніших природних законів. Ці закони відбивають різноманітні сторони дії факторів середовища на організми. Факторів середовища – безліч, і представники різних видів реагують на них по-різному, проте можна виявити ряд загальних законів дії факторів середовища на організми.

Закон оптимуму (лат. Optimum – «найкраще») відображає реакцію видів на зміну сили дії будь-якого фактора. Є певні межі дії кожного фактора, в межах яких життєздатність організмів зростає. Це зона оптимуму. При відхиленнях від даної зони в бік зменшення або збільшення сили впливу фактора життєздатність організмів падає. Це зона гноблення, або пессімума (лат. Pessimus – «дуже поганий»). Якщо дія фактора виходить за певні, мінімально або максимально можливі для виду межі, організми гинуть. Згубний значення фактора називають критичною точкою (рис. 71).

Закон оптимуму має велике практичне значення. Ні цілком позитивних чи негативних чинників, все залежить від їх дозування. Всі форми впливу середовища на організми мають суто кількісне вираження. Щоб управляти життєдіяльністю виду, слід насамперед не допускати виходу різних екологічних факторів за їх критичні значення і намагатися витримувати зону оптимуму. Це дуже важливо для рослинництва, тваринництва, лісового господарства і взагалі всіх областей взаємин людини з живою природою. Це ж правило відноситься і до самої людини, особливо в галузі медицини.

Використання закону оптимуму ускладнюється тим, що для кожного виду оптимальні дозування факторів різні. Те, що добре для одного виду, може бути песимум або виходити за критичні межі для іншого. Наприклад, при температурі 20 ° С тропічна мавпа тремтить від холоду, а північний мешканець – песець – знемагає від спеки. Метелики зимової п’ядуна ще пурхають у листопаді (при температурі 6 ° С), коли більшість інших комах впадають в заціпеніння. Рис вирощують на полях, залитих водою, а пшениця в таких умовах вимокает і гине.

Закон екологічної індивідуальності видів відображає різноманіття відносин організмів із середовищем. Він свідчить, що в природі немає двох видів з повним збігом оптимумів (ОПТ) і критичних точок по відношенню до набору факторів середовища. Якщо види збігаються по стійкості до одного фактору, то обов’язково розійдуться по стійкості до іншого (рис. 72).

Види з вузьким діапазоном стійкості відносять до розряду спеціалізованих. Зазвичай вони живуть в таких умовах, де фактори середовища варіюють дуже слабо. Наприклад, глибоководні риби – при постійній температурі води, степові рослини – при постійній яскравого освітлення. Види з широким діапазоном стійкості здатні жити в умовах, де фактори середовища варіюють дуже сильно.

Незнання закону екологічної індивідуальності видів, наприклад у сільськогосподарському виробництві, може призвести до загибелі організмів. При використанні мінеральних або недостатньо перероблених органічних добрив, отрутохімікатів ці речовини часто вносять в надмірних кількостях, не рахуючись з індивідуальними потребами рослин.

Закон мінімуму Лібіха тісно пов’язаний з законом оптимуму і випливає з нього. В навколишньому середовищу немає цілком негативних чи позитивних факторів: все залежить від сили їх дії. На живі істоти одночасно діє безліч факторів, і до того ж більшість з них мінливе. Але в кожний конкретний період часу можна виділити найголовніший фактор, від якого найбільшою мірою залежить життя. Ним виявляється той фактор середовища, який найсильніше відхиляється від оптимуму, т. Е. Обмежує життєдіяльність організмів в даний період.

Будь-який чинник, що впливає на організми, може стати або оптимальним, або обмежуючим залежно від сили свого впливу.

Закон спільної дії факторів говорить: результат впливу будь-якого екологічного чинника на життєдіяльність організмів багато в чому залежить від того, в якій комбінації і з якою силою діють в даний момент інші.

Так, кожен знає, що переносити мороз у безвітряну погоду значно легше, ніж при сильному вітрі. Вплив 30-градусної спеки значно сильніше за високої вологості повітря, ніж в суху погоду, і т. П. Тому, якщо немає можливості змінити обмежує фактор, часто можна домогтися пом’якшення його дії, змінюючи інші. У сільському господарстві ці прийоми входять в норми агротехніки. Наприклад, додаткове розпушування грунту знижує випаровування грунтової вологи, оскільки порушує мережу дрібних пір, з яких випаровується волога.

Закон незамінності факторів свідчить, що повністю замінити один фактор іншим не можна. Але нерідко при комплексному впливі факторів можна бачити ефект заміщення. Наприклад, світло не може бути замінений надлишком тепла або вуглекислого газу, але, діючи змінами температури, можна підсилити фотосинтез у рослин. Однак це не заміщення одного фактора іншим, а прояв східного біологічного ефекту, викликаного змінами кількісних показників спільної дії факторів. Це явище широко використовується в сільському господарстві. Наприклад, в теплицях для отримання продукції створюють підвищений вміст вуглекислого газу і вологи в повітрі, підігрів і тим почасти компенсують нестачу світла в осінній і зимовий час.

У дії екологічних факторів на планеті спостерігається періодичність, пов’язана з часом доби, сезонами року, морськими приливами і фазами Місяця. Ця періодичність обумовлена космічними причинами – рухом Землі навколо своєї осі, навколо Сонця і взаємодією з Місяцем. Життя на Землі пристосована до цієї постійно існуючої ритміці, що проявляється у змінах стану та поведінки організмів.

Вегетація рослин, листопад, зимовий спокій, розмноження тварин, їх міграції, сплячки, нагулювання жирів – приклади явищ, обумовлених сезоном року. Зміною дня і ночі викликаються зміни активності у тварин, швидкості фотосинтезу у рослин і т. П.

Пристосованість до періодичних змін зовнішнього середовища виражається не тільки в безпосередній реакції на зміну ряду факторів, а й в спадково закріплених внутрішніх добових і сезонних ритмах.

Внутрішні сезонні ритми перебудовуються з великими труднощами і часто лише через кілька поколінь. Наприклад, тварини Південної півкулі, перевезені в наші зоопарки, розмножуються зазвичай восени, під зиму, коли на їхній батьківщині весна.

У сезонних перебудовах життєдіяльності у більшості видів важливе значення має довжина світлового дня, т. Е. Співвідношення світлого і темного періодів доби. Реакцію організмів на зміну довжини дня називають фотоперіодизмом (від грец. Photos – «світло» і periodos- «круговорот», «чергування»).

Довжина світлового дня є єдиним точним сигналом наближення зими або весни, т. Е. Зміни всього комплексу факторів зовнішнього середовища. Погодні ж умови оманливі. Тому рослини, наприклад, реагуючи на довжину дня, не розпускають листя в зимові відлиги і не переходять до листопаду при короткострокових літніх заморозках. Зацвітають рослини теж при певній довжині дня. Цвітіння рослин є одним із проявів фотоперіодизму. З цим часто стикаються Рослинники. Тому серед рослин важливо розрізняти короткодневние і довгоденні види або сорти. Довгоденні рослини поширені в основному в помірних і приполярних широтах, а короткодневние – в областях ближче до екватора. Здатність сприймати довжину дня і реагувати на неї особливо широко проявляється у тваринному світі. У тварин фотопериодизм контролює плодючість, терміни шлюбного періоду, міграції, перехід до зимової сплячки.

У явищах фотоперіодизму виражається не безпосередня дія фактора світла на організми, а його сигнальне значення. Співвідношення світлого і темного періодів доби в різні сезони року як сигнальний фактор попереджає про майбутні зміни в природі, підготовка до яких вимагає часу. Тому необхідні фізіологічні перебудови у тварин і рослин встигають відбутися заздалегідь.

Посилання на основну публікацію