Среда обитания – это часть природы, непосредственно окружающая живые организмы и оказывающая прямое или косвенное влияние на их состояние, рост, развитие, размножение, выживание и другие процессы жизнедеятельности.
На нашей планете организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и тело другого организма, используемое паразитами. Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. 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).
Элементы окружающей среды, оказывающие постоянное или периодическое, прямое или косвенное влияние на организмы, называют экологическими факторами.
Любой организм в окружающей среде подвергается воздействию огромного числа экологических факторов. Наиболее традиционной классификацией является их деление на абиотические, биотические и антропогенные факторы.
Абиотические факторы – это факторы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Абиотические факторы делят на физические (свет, температура, влажность, ветер, шум, интенсивность солнечного излучения, землетрясения, вулканы), почвенно-грунтовые (механический состав почв, химические и физические свойства почв), орографические (особенности рельефа местности), химические (соленость воды, газовый состав воды, кислотность почвы и др.).
Биотические факторы – разнообразные формы влияния одних организмов на жизнедеятельность других. Одни организмы могут служить пищей для других, быть средой обитания, способствовать размножению и расселению, 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.
Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества. Антропогенные факторы могут быть прямыми или косвенными. Примерами прямого воздействия человека на природу могут служить сведение лесов на значительных территориях, неконтролируемый сбор растений, чрезмерное уничтожение промысловых животных, что приводит к резкому сокращению численности многих видов, а в ряде случаев к их полному исчезновению. Косвенное воздействие антропогенных факторов осуществляется путём изменения ландшафтов, климата, физического состояния и химического состава атмосферы, гидросферы, почв. Загрязнение среды промышленными и бытовыми отходами вызывает серьёзные сдвиги в экологическом равновесии, приводит к деградации сообществ организмов – биоценозов, которые складывались и эволюционировали тысячелетиями. Увеличивая продуктивность земель, человек на месте естественных природных комплексов создал для культурных растений и домашних животных практически новую среду, новые сообщества организмов – агробиоценозы. Неумеренные распашка земель и выпас скота, рубка лесов привели в ряде районов естественные сообщества в тяжёлое состояние, усилили водную и ветровую эрозию почв и обмеление рек. Ныне на Земле трудно найти участки, так или иначе не затронутые деятельностью человека. Мощное по масштабам и возможным последствиям воздействие человека на природу поставило человечество перед необходимостью принятия научно разработанных мер по сохранению и рациональному использованию ресурсов биосферы.
Разные экологические факторы имеют для живых организмов неодинаковую значимость. В XIX веке немецкий ученый Либих, изучая влияние различных микроэлементов на рост растений, установил: рост растений ограничивается элементом, концентрация которого лежит в минимуме. Фактор, находящийся в недостатке, был назван лимитирующим, а наблюдение Либиха – законом минимума. Образно закон минимума помогает представить так называемая «бочка Либиха». Это бочка, деревянные рейки у которой разной высоты. Понятно, что какой бы высоты ни были остальные рейки, налить воды в бочку можно ровно столько, какова высота самой короткой рейки. Так и лимитирующий фактор ограничивает жизнедеятельность организмов, несмотря на уровень (дозу) остальных факторов. Например, если содержание фосфора в почве лишь 20 % от нормы, а кальция – 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора. В соответствии с Законом Либиха внесение какого-либо количества минеральных веществ не даст прироста урожая, пока не будет ликвидирован недостаток элемента, содержащегося в минимальном количестве.
Таким образом, закон минимума Либиха – это один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения.
Через 70 лет после открытия закона минимума американский зоолог Шелфорд сделал дополнение к нему. Согласно Шелфорду, лимитирующим фактором процветания организма (популяции) может быть не только минимум, но и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости организма. Так, для многих растений лимитирующим фактором может стать переувлажнение почвы или внесение избытка удобрений. Распространение организмов в пустыне ограничивается высокой температурой воздуха.
Ценность концепции лимитирующих факторов состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций. Изучая конкретную ситуацию, эколог может выделить слабые звенья и сфокусировать внимание на тех условиях среды, которые с наибольшей вероятностью могут оказаться критическими или лимитирующими.