Изменчивость экологических факторов

Один и тот же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно обитающих организмов разных видов.

Некоторые свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов эволюции видов. Таковы сила притяжения, солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы и т.п. Однако большинство экологических факторов – температура, влажность, ветер, осадки, наличие или отсутствие укрытий, пищи, хищников, паразитов, конкурентов и т.д. очень изменчиво в пространстве и во времени. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для свободно живущих хищников ее запасы все время меняются вслед за изменением численности жертв.

Изменения факторов среды во времени могут быть:

периодическими, меняющимися во времени, меняющими силу воздействия в связи со временем суток или сезоном года или ритмом приливов и отливов океана;

нерегулярными, без четкой периодичности (ураган, дожди и т.п.);

направленными на протяжении известных, иногда длительных, отрезков времени, например при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов и т.д.

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

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов, в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.

1. Закон оптимума. Каждый фактор положительно влияет на организмы лишь в определенных пределах. Рассмотрим некоторые их них. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Благоприятная зона воздействия называется зоной оптимума, или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называются экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Представители разных видов сильно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по экологической валентности. Одна и та же степень проявления фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого и выходить за пределы выносливости для третьего.

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию приставки «эври» (например, эвритермальные факторы означают способность выносить значительные колебания температуры, эврибатные – давления, эвригалинные – засоления среды). Неспособность переносить значительные колебания фактора, или узкая экологическая валентность, характеризуется приставкой «стено» (стенотермные, стенобатные, стеногалинные и т.п.). В более широком смысле слова виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называются стенобионтными, а те, которые способны приспособляться к разной экологической обстановке – эврибионтными.

2. Неоднородность действия факторов на разные функции организмов. Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Жизненный цикл, в котором в определенные периоды организм осуществляет преимущественно те или иные функции (питание, рост, размножение, расселение и т.п.), всегда связан с сезонными изменениями комплекса факторов среды. Подвижные организмы могут также менять места обитания для успешного осуществления всех своих жизненных функций.

3. Изменчивость, вариабельность и разнообразие реакций на действие факторов среды отдельных особей вида. Степень выносливости, критические точки, оптимальная и пессимальная зоны отдельных индивидуумов не совпадают. Это объясняется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными и физиологическими различиями. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире валентности каждой отдельной особи.

4. Приспосабливаемость видов к каждому из факторов среды относительно независимым путем. Степень выносливости какого-нибудь фактора не означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к другим факторам. Экологические валентности вида по отношению к разным факторам могут быть очень разнообразными. Это создает чрезвычайное многообразие адаптаций в природе. Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида.

5. Несовпадение экологических спектров отдельных видов.Каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям. Даже у близких по способам адаптации к среде видов существуют различия в отношении к каким-либо отдельным факторам.

6. Взаимодействие факторов.Оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо одному фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие (например, сочетание параметров микроклимата). Наоборот, один и тот же экологический результат может быть получен различными путями, т.е. существует эффект частичного взаимозамещения факторов.

Взаимная компенсация действия факторов среды имеет определенные пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя.

7. Закон лимитирующих факторов Ю. Лимиха.Факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов приближается к критической величине или выходит за ее пределы, то даже при оптимальном сочетании остальных условий особям грозит гибель.

Географический ареал распространения вида определяются ограничивающими факторами среды.