Предмет: біологія, рівень
Біологія: ОРГАНІЗМ І СЕРЕДА.
Загальні закони дії факторів середовища на організми
Ніна Михайлівна Чернова; Олександра Михайлівна Билов «Загальна екологія»
(Не дивлячись на велику різноманітність екологічних факторів, в характері їх впливу на організми і в відповідних реакціях живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей).
Кожен фактор має певні межі позитивного впливу на організми (рис. 1). Результат дії змінного фактора залежить насамперед від сили його прояву. Як недостатнє, так і надмірне дію фактора негативно позначається на життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного чинника або просто оптимумом для організмів даного виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражено гальмівну дію даного чинника на організми (зона пессімума). Максимально і мінімально стерпні значення чинника - це критичні точки, за межами яких існування вже неможливо, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічною валентністю живих істот по відношенню до конкретного фактору середовища.
Мал. 1. Схема дії факторів середовища на живі організми
Представники різних видів сильно відрізняються один від одного як за положенням оптимуму, так і з екологічної валентності. Так, наприклад, песці в тундрі можуть переносити коливання температури повітря в діапазоні понад 80 ° C (від +30 до -55 ° C), тоді як тепловодні рачки Copilia mirabilis витримують зміни температури води в інтервалі не більше 6 ° C (від +23 до +29 ° C). Одна і та ж сила прояву чинника може бути оптимальною для одного виду, пессимальной - для іншого і виходити за межі витривалості для третього (рис. 2).
Широку екологічну валентність виду по відношенню до абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви чинника приставки «Еврі». Еврітермние види - виносять значні коливання температури, еврібатние - широкий діапазон тиску, евригалінні - різний ступінь засолення середовища.
Мал. 2. Положення кривих оптимуму на температурній шкалі для різних видів:
1, 2 - стенотермні види, кріофіли;
3-7 - евритермні види;
8, 9 - стенотермні види, термофіли
Нездатність переносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою «стіно» - стенотермні, стенобатние, стеногалінние види і т. Д. У більш широкому сенсі слова види, для існування яких необхідні суворо визначені екологічні умови, називають стенобіонтних, а ті, які здатні пристосовуватися до різної екологічної обстановці, - Еврібіонтность.
Умови, що наближаються по одному або відразу декільком факторам до критичних точках, називають екстремальними.
Положення оптимуму і критичних точок на градієнті фактора може бути в певних межах зрушено дією умов середовища. Це регулярно відбувається у багатьох видів при зміні сезонів року. Взимку, наприклад, горобці витримують сильні морози, а влітку гинуть від охолодження при температурі трохи нижче нуля. Явище зсуву оптимуму по відношенню до будь-якого фактору носить назву аклімації. Відносно температури це добре відомий процес теплової гарту організму. Для температурної аклімації необхідний значний період часу. Механізмом є зміна в клітинах ферментів, які каталізують одні і ті ж реакції, але при різних температурах (так звані ізоферменти). Кожен фермент кодується своїм геном, отже, необхідно виключення одних генів і активація інших, транскрипція, трансляція, збірка достатньої кількості нового білка і т. П. Загальний процес займає в середньому близько двох тижнів і стимулюється змінами у навколишньому середовищі. Аклімації, або гарт, - важлива адаптація організмів, відбувається при поступово насуваються несприятливих умовах або при попаданні на території з іншим кліматом. Вона є в цих випадках складовою частиною загального процесу акліматизації.
2. Правило обмежуючих факторів. Можливості існування організмів в першу чергу обмежують ті фактори середовища, які найбільш віддаляються від оптимуму. Якщо хоча б один з екологічних факторів наближається або виходить за межі критичних величин, то, незважаючи на оптимальне поєднання інших умов, особинам загрожує загибель. Будь-які сильно ухиляються від оптимуму фактори набувають першорядного значення в житті виду або окремих його представників в конкретні відрізки часу.
Обмежуючі фактори середовища визначають географічний ареал виду. Природа цих факторів може бути різною (рис. 6). Так, просування виду на північ може лімітувати недоліком тепла, в арідні райони - недостатньою кількістю вологи або занадто високими температурами. Обмежує розповсюдження фактором можуть служити і біотичні відносини, наприклад зайнятість території більш сильним конкурентом або недолік запилювачів для рослин. Так, запилення інжиру повністю залежить від єдиного виду комах - оси Blastophaga psenes. Батьківщина цього дерева - Середземномор'я. Завезений до Каліфорнії інжир не плодоносять до тих пір, поки туди не завезли ос-запилювачів. Поширення бобових в Арктиці обмежується розподілом запилюють їх джмелів. На острові Діксон, де немає джмелів, не зустрічаються і бобові, хоча за температурними умовами існування там цих рослин ще допустимо.
Мал. 6. Глибокий сніговий покрив - фактор, що лімітує в поширенні оленів (по Г. А. Новікову, 1981)
Щоб визначити, чи зможе вид існувати в даному географічному районі, потрібно в першу чергу з'ясувати, чи не виходять будь-які фактори середовища за межі його екологічної валентності, особливо в найбільш уразливий період розвитку.
Виявлення обмежуючих факторів дуже важливо в практиці сільського господарства, так як, направивши основні зусилля на їх усунення, можна швидко і ефективно підвищити врожайність рослин або продуктивність тварин. Так, на сильно кислих ґрунтах урожай пшениці можна дещо збільшити, застосовуючи різні агрономічні впливу, але найкращий ефект буде отриманий тільки в результаті вапнування, яке зніме обмежують дії кислотності. Знання обмежуючих факторів, таким чином, ключ до управління життєдіяльністю організмів. У різні періоди життя особин в якості обмежуючих виступають різні фактори середовища, тому потрібне вміле і постійне регулювання умов життя вирощуваних рослин і тварин.