Загальна характеристика екологічних факторів

Усі організми потенційно здатні до необмеженого розмноження і розселення: навіть види, що ведуть прикріплений спосіб життя, мають хоча б одну фазу розвитку, на якій здатні до активного чи пасивного розповсюдження. Але, незважаючи на це, видовий склад організмів, які мешкають у різних кліматичних зонах, майже не змінюється: для кожної з них характерний певний набір видів тварин, рослин і грибів. Це пояснюється тим, що здатність організмів до розмноження і розселення обмежена певними географічними перешкодами (моря, гірські хребти, пустелі тощо), кліматичними факторами (температура, вологість та ін.), а також взаємозв'язками між організмами різних видів.

Усі компоненти середовища існування, які впливають на живі організми та їхні угруповання, називають екологічними факторами. Залежно від природи й особливостей дії на організми їх поділяють на абіотичні, біотичні та антропогенні.

Абіотичні фактори - це компоненти і властивості неживої природи (температура, вологість, освітленість, газовий склад атмосфери, сольовий склад води тощо), які прямо чи опосередковано впливають на окремі організми або їхні угруповання.

Біотичні фактори - це різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупованнях. Вони можуть бути антагоністичними (конкуренція, паразитизм тощо), взаємовигідними (мутуалізм) чи нейтральними. Будь-який організм постійно взаємодіє з особинами свого (внутрішньо-видові зв'язки) чи інших (міжвидові зв'язки) видів.

До окремої групи екологічних факторів належать різні форми господарської діяльності людини - антропогенні фактори, які змінюють стан середовища існування різних видів живих істот, у тому числі й самої людини. За відносно короткий період існування людини як біологічного виду її діяльність докорінно змінила вигляд нашої планети і з кожним роком цей вплив усе більше зростає.

Інтенсивність дії певних екологічних факторів може залишатися відносно постійною протягом значних історичних періодів розвитку біосфери (наприклад, сонячне випромінювання, сила земного тяжіння, газовий склад атмосфери). Але інтенсивність дії більшості з них мінлива (температура, вологість тощо).

Ступінь мінливості кожного з екологічних факторів залежить від особливостей середовища існування організмів. Наприклад, температура на поверхні ґрунту може значно змінюватись залежно від пори року і, навіть, часу доби, тоді як на глибині понад 3 м такі зміни практично відсутні.

Зміни дії екологічних факторів можуть бути:

- періодичними, залежно від часу доби, пори року, положення Місяця відносно Землі тощо;
- неперіодичними, наприклад, виверження вулканів, землетруси, урагани тощо;
- спрямованими протягом значних історичних проміжків часу, наприклад, зміни клімату Землі.

Кожен із живих організмів постійно пристосовується до всього комплексу екологічних факторів, тобто до середовища існування, регулюючи свої процеси життєдіяльності відповідно до їхніх змін. При цьому до дії кожного з них він пристосовується незалежно від інших. Організми, які виявляються нездатними пристосуватись до змін довкілля, зникають із певної екосистеми або з планети взагалі. Пристосування до певного середовища виникають не відразу, а формуються протягом історичного розвитку виду. В цьому і проявляється принцип єдності організмів і середовища їхнього існування: організми пристосовані саме до того середовища, в якому вони мешкають.

Хоча екологічні фактори дуже різноманітні за своєю природою, існують певні закономірності їхнього впливу на живі організми, а також реакцій організмів на дію цих факторів.

Пристосування організмів до умов середовища існування називають адаптаціями (від лат. адаптатіо - пристосування).

Вони виникають на всіх рівнях організації живої матерії: від молекулярного до біогеоценотичного. Але адаптації непостійні: вони змінюються в процесі історичного розвитку виду залежно від змін інтенсивності дії екологічних факторів.

Кожен вид організмів пристосовується до певних умов довкілля особливим чином, тобто не існує двох близьких видів, подібних за своїми адаптаціями {правило екологічної індивідуальності). Наприклад, два видиссавців: кріт (ряд Комахоїдні) і сліпак (ряд Гризуни) пристосовані до існування в ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою передніх кінцівок, а сліпак — різців.

Якщо організм добре пристосований до дії певного екологічного фактора, то це не означає, що він так само пристосований і до дії інших. Наприклад, лишайники можуть оселятись на субстратах, бідних на органіку (наприклад, скелях), і витримувати тривалі періоди посухи, але дуже чутливі до забруднення атмосферного повітря.

Існує і закон оптимуму: кожен з екологічних факторів має лише певні межі позитивного впливу на організми. Межі інтенсивності дії екологічного фактора, сприятливої для організмів певного виду, називають зоною оптимуму.

Чим більше інтенсивність дії екологічного фактора відхилятиметься від оптимуму в той чи інший бік, тим більше буде його пригнічувальна дія на живі організми (зона пригнічення). Значення інтенсивності дії фактора, за якими існування організмів стає взагалі неможливим, називають верхньою та нижньою межами витривалості (або відповідно точками максимуму і мінімуму). Відстань між точками максимуму і мінімуму - це ті межі інтенсивності дії екологічного фактора, в яких можливе існування організмів певного виду.

Оптимум і межі витривалості організмів по відношенню до дії певного фактора залежать від того, з якою інтенсивністю і в якому поєднанні діють інші (явище взаємодії екологічних факторів). Наприклад, низькі температури легше переносити у суху і безвітряну погоду.

Мала інтенсивність дії деяких екологічних факторів може бути частково компенсована іншими подібними факторами (закон взаємокомпенсації екологічних факторів). Так, у місцях, де багато стронцію, молюски під час росту черепашок можуть частково замінювати ним кальцій. Нестачу світла фотосинтезуючі рослини можуть частково компенсувати надлишком двооксиду карбону.

Але взаємокомпенсація екологічних факторів має певні межі й жоден із важливих факторів не може бути повністю замінений іншими. Якщо інтенсивність дії хоча б одного з них виходить за межі витривалості, існування виду стає неможливим, незважаючи на оптимальне поєднання та інтенсивність дії інших. Так, у місцях, де багато стронцію, молюски можуть замінювати ним кальцій під час росту черепашок лише частково; нестача вологи гальмуватиме процес фотосинтезу навіть за оптимальних освітлення і концентрації С02 в атмосфері.

Фактор, інтенсивність дії якого наближується до меж витривалості або виходить за них, називають обмежувальним. Обмежувальні фактори визначають територію розселення виду - його ареал (від лат. ареа - площа, простір). Так, поширення багатьох видів тварин на північ стримується нестачею тепла і світла, на південь - дефіцитом вологи. Отже, можливість існування виду в певних умовах визначається будь-яким фактором, інтенсивність дії якого наближуватиметься до критичних точок мінімуму та максимуму або виходитиме за них (закон толерантності; від лат. толератіо - терпець).