Н.В. Гусакова, А.И. Забалуева, В.В. Румянцева
Экология: конспект лекций
Под редакцией А.Н. Королева. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. - 176с.

Лекция 2. Учение об экологическом факторе

Жизнь любого организма зависит от определенного состояния окружающих его веществ и процессов. Эти условия подразделяются на абиотические и биотические экологические факторы.

Абиотические факторы среды – это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди них главную роль играют климатические (солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, давление и др.), затем идут эдафические (почвенные), важные для обитающих в почве животных, и гидрографические, или факторы водной среды. Солнечная радиация является основным источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы. Так, суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, в направлении от экватора к полюсам уменьшается примерно в 2,5 раза (от 220 до 80 ккал/см²).

Абиотические факторы можно разделить на климатические и почвенно-грунтовые.

К климатическим относятся следующие факторы:

1.  Поступающая от солнца энергия и периодическая смена освещенности (по времени суток и года) (фотопериодизм). Видимый спектр солнечных лучей (длина волны 0,4 – 0,3мкм) нас освещает, инфракрасный (длина волны 0,75мкм – 1мм) – согревает, а ультрафиолетовый (длина волны 0,4-0,3 мкм) – кормит, участвуя в фотосинтезе, и в небольших дозах оздоровляет. Однако ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,3 мкм крайне вредны и даже смертельны для живых организмов.

2.  Влажность атмосферного воздуха и количество осадков.

3.  Газовый состав атмосферы, в норме состоящей из смеси азота (78,09 %), кислорода (20,05 %), углекислого газа (0,03%) и других газов, включая озон в верхних слоях. Азот участвует в создании белков, образующих массу тела живых организмов, в которые он попадает в результате деятельности микроорганизмов, способных его усваивать из воздуха и передавать почве и растениям. Кислород входит в состав белков, жиров и углеводов, обеспечивая окисление питательных веществ в клетках, что является источником энергии живых организмов. Углекислый газ участвует в фотосинтезе растений, а также является регулятором солнечного и ответного земного излучения тепловых лучей. Озон является "зонтиком", задерживающим ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,3мкм, смертельные для жизни.

4.  Температура.

5.  Ветер и атмосферное давление.

К почвенно-грунтовым факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почв, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы. Уступая по своему значению климатическим факторам, они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Это, в первую очередь, растения и организмы, обитающие в почве. На состав и разнообразие растений влияют следующие свойства почв: структура и состав, кислотность pH, наличие определенных химических элементов и др. Так, по реакции на кислотность выделяют следующие группы растений:

Ацидофильные – обитают на кислых почвах (при кислотности менее 6,7): карликовая береза, хвощи, плауны, некоторые мхи и др.

Нейтрофильные – предпочитают почву, имеющую нейтральную реакцию (при pH 6,7–7,0): многие культурные растения.

Базифильные – обитают на щелочных почвах (pH более 7,0): большинство степных и пустынных растений (лебеда, полыни, сложноцветные).

Индифферентные – могут произрастать на почвах с различными величинами pH (ландыш, вьюнок полевой, лютик ползучий, земляника лесная и др.).

Животные также реагируют на кислотность почвы: дождевые черви не переносят кислотность ниже 4,4; моллюски предпочитают почвы с кислотностью 7,0 или немного выше.

Некоторые элементы, имеющие экологическое значение, способствуют развитию определенных видов растений:

Кальцефилы – растения, обитающие на почвах, богатых известью; хорошо развиваются на известняках и писчих мелах (дуб, лиственница, ковыль, крапива, василек и др.).

Кальцефобы – обитают на почвах, бедных карбонатом кальция, который оказывает тормозящее влияние на их рост (черника, торфяные мхи, каштан).

Нитрофилы – предпочитают почвы, богатые усвояемыми соединениями азота (пырей, полынь, иван-чай, подорожник и др.).

Под влиянием избытка в почвах некоторых микроэлементов может изменяться окраска листьев, цветков, плодов и других органов растений. Так, почернение хвои сосны в ряде случаев указывает на повышенное содержание в почвах платины.

Присутствие в почвах высоких доз никеля приводит к тому, что у сон-травы на южном Урале околоцветник вместо фиолетового цвета становится белым, а у голубики при обилии в почве соединений урана плоды вместо темно-синих приобретают белую или зеленоватую окраску.

К абиотическим факторам водной среды относится вся совокупность физических и химических свойств воды. Известно, что вода характеризуется рядом специфических свойств: высокая теплоемкость, большая плотность, значительная вязкость, подвижность, прозрачность и др.

На характер распределения водных организмов оказывает влияние плотность, соленость, световой режим, температура и т.д. Так, плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (моллюски, ракообразные, морские звезды), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400 – 500 атм. Кроме того, плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для безскелетных форм, образующих экологическую группу – планктон. Немаловажную роль играет соленость: пресноводные формы не могут жить в морях, а типично морские не переносят опреснения. Однако такие рыбы, как лосось, сельдь, всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки.

Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с физическими свойствами воды, прежде всего с ее высокой удельной теплоемкостью. Например, амплитуда колебаний температуры в верхних слоях вод океана составляет не более 10 – 15^О C, а глубокие слои водной толщи более постоянны, здесь температура колеблется от 3 до 4 ^ОC.

Не менее важную роль в распределении водных организмов играет световой режим. Так, водоросли в океане обитают в освещенной зоне, чаще всего на глубинах до 20 – 40 м, но если прозрачность воды велика, то встречаются до 200 м. Так же закономерно с глубиной меняется окраска животных. Ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной зоны океана. В глубоководной зоне широко распространена красная окраска, это как бы дополнение к сине-фиолетовому свету на этих глубинах. В совокупности окраска животного воспринимается как черная, что позволяет животным скрываться от врагов.

К биотическим факторам относится вся совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Воздействие происходит как внутри видов через половозрастные отношения, совместную охоту и защиту от врагов или, наоборот, борьбу за пищу и территорию, так и между видами. Наиболее распространенным межвидовым отношением является хищничество – пожирание одних видов другими, сопровождающееся гибелью жертвы. Сюда можно отнести и поедание растений, и паразитизм-питание одного животного или растения другими, но без немедленной гибели хозяина. Широко распространенны также отношения комменсализма (сотрудничества), при которых один вид питается остатками пищи другого. Часто при этом "нахлебник" оказывает некоторые услуги "кормильцу" (вспомните мультфильм про то, как птичка Тари чистила зубы крокодилу). В отдельных случаях сотрудничество доходит до мутуализма, или симбиоза, при котором организмы просто не могут существовать друг без друга. Для нас особенно важен симбиоз некоторых растений с азотфиксирующими бактериями, при котором растения создают "жилища" для бактерий – специальные клубеньки на своих корнях – и снабжают их углеводами. Бактерии же обеспечивают растения  нитратами, вырабатываемыми из азота воздуха. В результате растения получают возможность образовывать белок, потребляемый животными и человеком. Очень распространена конкуренция, как между видами, так и внутри видов за пищу, свет, воду, территорию и жилище.

Все виды взаимодействия между организмами необходимы для каждого из них в отдельности и для нормального развития Жизни в целом, так как способствуют естественному отбору сильнейших, наиболее здоровых и приспособленных организмов и поддержанию их количества на уровне, позволяющем всем видам нормально развиваться. В этом смысле хищник так же нужен жертве, как и она ему.

Но существует и такой тип взаимоотношений, как аменсализм, при котором один организм (ингибитор) губит другой организм (аменсал), не получая для себя никакой выгоды. В современную эпоху человек всё больше становится по отношению к другим организмам не только хищником, что биологически оправдано, но и ингибитором. Осваивая все новые территории, загрязняя воздух, воду и почву, человек оказался главной причиной исчезновения многих видов животных и растений, резко ухудшив среду их обитания (табл.1).

Таблица 1

Взаимодействие между видами (по Ф. Дре)

2.1. Лимитирующие факторы. Экологическая ниша