Організм і середовище. Дві групи біотичних факторів

Будь-який організм вступає в численні відносини з навколишнім світом. При цьому компоненти навколишнього середовища і процеси, що йдуть в ній, роблять на нього різноманітне вплив. Цей вплив може бути позитивним чи негативним, короткочасним або постійно діючим, проте в будь-якому випадку воно для нього не байдуже. В екології розроблені уявлення про фактори середовища та умовах існування. Якщо вважати, що будь-який вплив на організм є фактором середовища, то число таких факторів вкрай велике. Вони відрізняються специфікою дії.

Найбільш часті класифікації факторів середовища, в яких окремо розглядаються фактори абіотичні (неживої природи) і фактори біотичні (пов’язані з впливом організмів один на одного). Серед абіотичних виділяють кліматичні чинники, які в свою чергу можуть бути розділені на вплив світла, температури, вологості повітря або хімізму (частіше для водного середовища). Інша група об’єднує чинники неживої середовища, які називаються едафічними (едафос – грунт, грунт), їх дія визначається властивостями грунтів чи грунтів (механічний і хімічний склади, товщина гумусового шару, потужність самого грунтового шару і т.п.). Для водних організмів істотні хімічний склад води, товщина водного шару, течії, кількість кисню, освітленість, яка різна на різних глибинах, тиск і т.п.

Біотичні фактори зазвичай ділять на дві великі групи:

– Пов’язані з внутрішньовидовими відносинами;

– Діючі у відносинах між видами.

При внутрішньовидових відносинах розрізняють фактори взаємодопомоги, конкуренції та ієрархії. Прикладом взаємодопомоги можуть служити колонії птахів, ситуації, в яких вони або попереджають один одного про небезпеку, або спільними зусиллями відбиваються від ворога. Якщо ворони помітили хижого птаха, то кілька пар, як правило, безперервно її атакують до тих пір, поки вона не відлетить подалі. Навіть крихітні ластівки-береговушки відважно атакують кішку, яка намагається дістатися до їх нір, розташованих на крутому обриві. У результаті хижак воліє поступитися. Відомі спільні полювання деяких хижих звірів (вовчих зграй, левових прайдов і т.п.). Конкуренція може виникати в боротьбі за місце (співаючі самці дрібних птахів навесні голосом визначають межі своїх гніздових ділянок, ведмеді мітять кігтями кору дерев, також позначаючи свої володіння, в будь-якому випадку прибульцю належить витримати жорстокий бій, якщо він спробує захопити чужу територію). Навіть у псів домашніх собак як рудимента залишилася звичка мітити свою територію, зрошуючи стовпчики, підстави дерев, паркан і т.п. Жорстка конкуренція виникає у багатьох тварин в боротьбі за їжу, при цьому в некормние роки більш слабкі особини гинуть в першу чергу. Нарешті, серйозну боротьбу ведуть тварини за право брати участь в розмноженні (згадайте бої копитних, бійки між самцями хижих звірів, нарешті, струму ряду видів птахів). Призом переможця є можливість залишити на Землі нащадків. Слід, щоправда, зазначити, що якщо активна боротьба самців за самку (1-я форма статевого відбору, за Ч. Дарвіном) відбирає самців за силою і життєздатності, то при активному виборі самками самців (2-я форма статевого відбору) самці-виробники відбираються і за іншими ознаками. Так, кулики-турухтани також токують, але при цьому виграє не той, хто сильніший, а той, комірець якого, «з погляду самок» найкрасивіший (практично окрас і пишність комірця у всіх самців неоднакові). Саме до такого самцеві можуть підлетіти кілька самок, до іншого ж – жодної.

Ієрархія (супідрядність) – специфічна форма відносин між особинами одного виду. У кожній групі особин одного виду та статі мається особина, пануюча над іншими. Таку особину називають зазвичай першою літерою грецького алфавіту – альфою. Є особина, яка домінує над усіма, але підпорядковується альфі, це – бета, гамма підпорядковується альфі і беті, але пригнічує всіх інших. Ієрархія може бути дуже жорсткою, у деяких видів у присутності альфи підлеглі особини не можуть не тільки розмножуватися, але навіть їсти або пити. Спочатку явище ієрархії було виявлено у видів, провідних груповий (зграєвий, стадний тощо) спосіб життя. Однак згодом було виявлено, що навіть у видів, що живуть поодиноко, явище ієрархії є. Так, якщо зустрічаються два цвіркуна, то сильніша особина особливим чином ворушить вусиками, після чого особина більш низького рангу ретирується. Ієрархія виявлена ​​у всіх видів тварин, які вивчалися з метою її встановлення. Слід зазначити, що протягом життя особина змінює свій ранг. Так, молоді гірські барани спочатку тримаються на краю стада, але в міру дорослішання пересуваються ближче до центру, який зайнятий ватажком (альфою). Якщо ватажок постарів, ослаб, то він може втратити своє лідируюче становище або взагалі бути вигнаним з стада. В описаному прикладі найцінніша з погляду відтворення потомства особина займає найбезпечніше місце, менш цінні особини частіше виявляються жертвами хижаків. Якщо одну і ту ж особина помістити в різні групи, то в кожній групі вона буде займати своє специфічне місце. Так, досліди з домашніми курми показали, що одна і та ж курка в одній зграйці може бути альфою, в іншій займати більш низькі ієрархічні сходинки. Легко бачити, що ієрархія в кінцевому підсумку сприяє виживанню всього виду за рахунок лімітування менш цінних (в біологічному відношенні) особин.

Фактори, які визначаються міжвидовими відносинами, можуть бути розділені на чотири групи: антібіоз, симбіоз, нейтрализм і міжвидова ієрархія.

Антибиоз (ворожість життя) включає в себе всі види конкуренції (за їжу, за місце і т.д.), паразитизму, хижацтва, до цієї ж групи належать шкідливі впливи, які пов’язані з виділенням неприємних для якихось видів хімічних виділень інших видів .

Симбіоз (відносини взаємовигідного існування) також досить різноманітні. Так, рак-відлюдник може посадити на раковину хижу актинію, яка не тільки дає йому додатковий захист, але і можливість підбирати «крихти зі свого столу». Акулу супроводжують прилипали, які прикріплюються до поверхні тіла і використовують залишки її бенкетів. Симбионтами цієї риби є і рибки-лоцмани, навідні акулу на жертву, а потім користуються залишками їжі. Супутниками великих хижаків-левів виявляються шакали. Іноді використовуються не тільки залишки їжі або поверхню тіла, а й нори. Так, строката качка-пеганка може оселитися в норі лисиці. Лисиця не чіпає співмешканку, а качка в разі небезпеки своїм «зміїним» шипінням відлякує непроханих гостей. Ступінь вираженості симбіотичних відносин різна, але в кожному разі симбіоз вигідний (хоча б одному з співмешканців) і нікому не завдає шкоди.

Нейтрализм – відсутність будь-яких відносин між особинами різних видів. Так, ластівка видобуває свою їжу (безхребетних) в повітрі вдень, а кажани ловлять інших безхребетних вночі. При цьому ластівки і кажани не заважають і не допомагають один одному, тобто видимих ​​зв’язків між ними немає.

Міжвидова ієрархія спостерігається в тих випадках, коли тварини різних видів утворюють змішані групи. Так, в стайках різних видів синиць, які кочують по зимовим російським лісам, зазвичай зустрічаються повзики, пищухи, при цьому кожна особина чітко знає своє місце в змішаному ієрархічному ряді. Змішані стада жуйних тварин саван, в які входять різні види антилоп та інших копитних, також дозволяють констатувати явище міжвидової ієрархії.

Зі збільшенням масштабів своєї діяльності людина чинить все більший вплив на природу. Тому більшість екологів виділяють особливу група не абіотичних і в той же час не біотичних факторів. Йдеться про антропічний факторах. Різні види діяльності людини специфічні за своїм впливом на природу. Однак можна розділити ці фактори впливу на дві великі групи:

а) деструкційні,

б) трансформаційні.

Деструкція природних комплексів означає їх руйнування, знищення. Прикладом деструкционная впливу може бути лісова пожежа, вирубка лісу, знищення степових співтовариств при распашке земель тощо

Трансформація не знищує екосистему, а лише в більшій чи меншій мірі змінює її вигляд. При цьому загальний вигляд екосистеми залишається приблизно схожим з початковою. Так, якщо лісоруб знищує лісову екосистему (деструкція), то мисливець або грибник вилучає з екосистеми деяке число організмів, не зачіпаючи її основні структури. У ході трансформації можуть змінюватися деякі умови існування. Наприклад, туристи можуть витоптувати (ущільнювати) грунт, яка стає менш сприятливою для проживання ряду видів рослин.

Легко зрозуміти, що між деструкционная і трансформаційними впливами немає чіткої межі. Так, слабке забруднення повітря трохи погіршить умови життя організмів в екосистемі. У той же час ми знаємо, що надзвичайний забруднення може зруйнувати екосистему в цілому.

Описана вище класифікація, однак, носить емпіричний характер і не охоплює всього різноманіття різних впливів на організм. Тому нами була розроблена класифікація, яка включає всі можливі фактори.

У філософії є ​​уявлення про форми матерії, їх співпідпорядкованості і розвитку, саме вони стали методологічною основою нашою класифікацією.

Слід виділяти такі групи чинників:

I. Абіотичні –

1) механічні (вплив вітру, тиску тощо);

2) фізичні (все, що пов’язано з отриманням або втратою енергії у всіх її видах);

3) хімічні (все, що пов’язане з втратою або придбанням речовини);

4) геологічні (вулканізм, зміна нахилу земної осі, горотворення, сейсмічність, рухливість і стабільність земної кори);

5) географічні (комплексний вплив природних систем або екосистем, простір, власний час екосистем).

II. Біотичні –

6) внутрішньовидових відносин;

7) міжвидових відносин.

III. Антропічний –

8) деструкційні;

9) трансформаційні.

Слід зазначити «включає характер» дії послідовно ускладнюються груп факторів (від абіотичних до антропічний). Так, в дії біотичних факторів завжди міститься комплекс більш простих (механічних, хімічних, фізичних). При цьому більшість факторів роблять на організм не тільки пряме, а й непрямий вплив. Так, хімізм повітря пов’язаний з його вологістю, вітер впливає на вологість повітря; людина може відстріляти білку або вирубати ліс, і в тому і в іншому випадку білок в даній місцевості не буде і т.п.

Дія факторів на організм підпорядковується багатьом закономірностям, однак, серед них можна виділити найістотніші. На наш погляд, найбільше значення мають дві з них. Н. Ф. Реймерс (1990) запропонував їх називати «законами».

1. Закон сукупної дії природних факторів (Е. Мітчерліха – А. Тінемана – Баулі): сформульований Н. Ф. Реймерсом у двох визначеннях:

а) величина врожаю залежить не від окремого, нехай навіть лімітує, фактора, але від усієї сукупності екологічних факторів одночасно;

б) той з необхідних факторів навколишнього природного середовища визначає щільність популяції біологічного виду (від нуля до максимальної чисельності), який діє на стадію (фазу) розвитку організмів, має найменшу екологічну валентність, притому впливає в кількості і з інтенсивністю, найбільш далеко віддаленими від оптимуму , необхідного увазі на даній стадії. У такому формулюванні закон справедливий лише за умови, що організми самі активно не обирають необхідне їм з навколишнього середовища і не здатні змінювати її.

Лімітуючий фактор – синонім терміна «умова існування». Розуміється як кількість фактора (наприклад, температури), необхідне для забезпечення життя і повного розвитку організмів, включаючи можливість розмноження. Якщо уявити вплив температури на організм, то для багатьох видів наших широт оптимальні температурні умови будуть лежати між 10 – 25 градусами тепла (для людини ці межі рівні 18 – 23 градусам), якщо температура буде нижче або вище, то організм виявляється в несприятливій пессимальной зоні , а температури нижче -60 і більше 100 градусів не дозволяють вижити організмам взагалі. Такі значення температур називаються летальними. Приблизно так само, як температура, діють на організм всі інші фактори, т. Е. Є оптимальна зона кількості фактора, дві пессімальной зони і дві летальних кордону. Як правило, в пессімальной зонах розвиток і розмноження організмів придушене.

Екологічна валентність – здатність видів переносити коливання дії факторів. Чим більше екологічна валентність, тим більші коливання умов середовища здатний переносити організм. Класифікації умов існування, природно, аналогічні таким для факторів середовища.

2. Закон мінімуму (сформульований Ю. Лібіх в 1840 р) – витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб, тобто життєві можливості лімітують екологічні фактори, кількість і якість яких близькі до мінімуму, необхідного організму чи екосистемі: подальше їх зниження веде до загибелі організму або деструкції екосистеми. Додаткове правило взаємодії факторів: організм певною мірою здатний замінити дефіцитну речовина або інший діючий фактор іншим функціонально близьким речовиною або фактором (наприклад, одна речовина замінити іншим, функціонально близьким), що, втім, далеко не завжди позитивно для організму. Так, витіснення в кістках тварин кальцію радіоактивним стронцієм різко підвищує їх крихкість, тобто чим більше стронцію, тим більше переломів. У той же час правило взаємодії факторів дозволяє раціонально замінювати дефіцитні речовини і впливу, що важливо для раціональної експлуатації живих ресурсів; з’ясування ж слабкої ланки ланцюга надзвичайно важливо в екологічному прогнозуванні, плануванні та експертизі проектів.

Слід мати на увазі, що надмірна кількість фактора також несприятливо для організмів. Ця закономірність була сформульована в середині ХХ ст. В. Шелфорд у вигляді правила чи закону толерантності. Діапазон між мінімумом і максимумом екологічного впливу визначає величину витривалості (толерантності) організму до цього фактору. Н. Ф. Реймерс (1990) пише: «Сенс закону толерантності очевидний: грубо кажучи, погано і недогодувати, і перегодувати, все добре в міру». На рис. 4.1 графічно відображена схема витривалості видів у зв’язку з інтенсивністю факторів.

З факторів, сукупна дія яких на організми особливо велике, слід виділити вологість середовища і її температурний режім.Совокупность цих умов життя фактично визначає розподіл біоценозів на нашій планеті. Це послужило основою для розробки вчення про природних зонах, що пов’язують з іменами В. В. Докучаєва, Л. С. Берга і їх послідовників. Розвиваючи ці погляди, Ю. Н. Куражсковскій ще в 1976р. розробив уявлення про періодичній системі екологічних умов суші (табл.4.1), а Н. Ф. Реймерс (1990) слідом за А. А. Григор’євим і М. І. Будико пише про періодичний закон географічної зональності.

Посилання на основну публікацію