§ 26. Организм и среда

Определения и обозначения

Среда обитания — совокупность условий и объектов, среди которых живёт организм и с которыми он взаимодействует. Это не то же самое, что место обитания: место — конкретный участок, например берег озера, а среда включает его условия, живые организмы и влияния человека. Различие помогает не сводить жизнь вида только к точке на карте.

Экологический фактор — любое условие среды, воздействующее на организм. Фактор может быть необходимым, благоприятным или неблагоприятным в зависимости от того, как он влияет на жизненные процессы. Это понятие нужно, чтобы описывать и сравнивать воздействия среды.

Пределы выносливости — минимальное и максимальное значения фактора, при которых организм способен существовать. Между этими границами вид может поддерживать жизнедеятельность, хотя условия не всегда одинаково благоприятны. Пределы показывают, где влияние фактора становится несовместимым с существованием организма.

Зона оптимума — значения экологического фактора, наиболее благоприятные для жизнедеятельности конкретного вида. Вблизи оптимума организм обычно успешнее растёт и развивается, чем у границ выносливости. Понятие позволяет отличить просто переносимые условия от наилучших.

Как это устроено

Организм постоянно обменивается веществами и энергией со средой, поэтому его жизнь зависит от внешних условий. Например, растение получает воду и минеральные вещества из почвы, а свет использует для фотосинтеза. При этом воздействие не одностороннее: корни меняют почву, а растения создают тень и влияют на влажность вокруг себя. Поэтому среда и организмы непрерывно взаимодействуют.

Экологические факторы делят по источнику воздействия на три группы. Абиотические факторы связаны с неживой природой: это температура, освещённость, влажность и состав почвы. Биотические факторы возникают во взаимодействиях организмов, например при конкуренции за пищу или нападении хищника. Антропогенные факторы обусловлены деятельностью человека, например вырубкой леса, загрязнением или созданием водохранилища.

Один и тот же фактор может приносить пользу одному виду и мешать другому, потому что потребности и приспособления видов различаются. Даже у представителей одного вида реакция зависит от возраста, здоровья и текущего состояния. Например, недостаток воды особенно опасен для молодого растения, а устойчивость к холоду у организма может меняться в зависимости от сезона. Следовательно, влияние фактора нельзя оценивать отдельно от того, на какой организм и в каком состоянии он действует.

При отклонении фактора от оптимума организму приходится тратить больше ресурсов на поддержание жизненных процессов, поэтому рост или размножение могут замедлиться. Чем ближе значение к пределу выносливости, тем сильнее неблагоприятное влияние и тем меньше вероятность успешного развития. За минимальной или максимальной границей организм не может существовать при данном условии. Именно поэтому пределы выносливости задают рамки возможной жизни вида.

В природе факторы действуют не поодиночке, а одновременно. Если растению не хватает воды, хорошее освещение не всегда компенсирует этот недостаток: без воды нарушаются обмен веществ и рост. Один необходимый фактор может стать ограничивающим и повлиять на развитие и распространение организма, даже когда остальные условия подходят. Поэтому условия среды оценивают в совокупности.

Экологические факторы и их влияние на организмы

Чтобы классифицировать фактор, сначала выясните, откуда исходит воздействие: от неживой природы, другого организма или человека. Затем подумайте, какое изменение жизнедеятельности оно может вызвать. Один фактор способен быть полезным или вредным в зависимости от вида и конкретных условий.

Разбор задач

1. К какой группе относятся температура воздуха, хищничество и вырубка леса?

Задача проверяет, умеем ли мы определять источник воздействия, а не судить о факторе по тому, насколько сильно он влияет. Температура возникает в неживой природе, хищничество связано с взаимодействием живых организмов, а вырубку выполняет человек. Поэтому эти примеры распределяются по трём разным группам.

1. Определяем источник температуры воздуха: это физическое условие неживой природы, значит, фактор абиотический.
2. Выясняем, кто участвует в хищничестве: один организм ловит другого, следовательно, фактор биотический.
3. Устанавливаем причину вырубки: лес удаляется в результате деятельности человека, поэтому фактор антропогенный.

Ответ: температура воздуха — абиотический фактор, хищничество — биотический, вырубка леса — антропогенный.

2. Каковы возможные последствия длительного недостатка света для растения и почему свет — экологический фактор?

Свет необходим растениям для фотосинтеза, в ходе которого образуются органические вещества. Если освещения долго не хватает, растение получает меньше ресурсов для роста, поэтому может ослабнуть и медленнее развиваться. Свет называют экологическим фактором, поскольку это условие среды непосредственно влияет на жизнедеятельность организма.

1. Связываем свет с потребностью растения: он нужен для фотосинтеза.
2. Учитываем длительность недостатка: при продолжительном дефиците образование органических веществ ограничивается.
3. Делаем вывод о последствиях: возможны замедление роста, ослабление растения и нарушения развития.
4. Проверяем определение: раз условие среды влияет на организм, оно является экологическим фактором.

Ответ: длительный недостаток света может ограничить фотосинтез, рост и развитие растения; свет является экологическим фактором, потому что влияет на его жизнедеятельность.

3. Как отметить на графике выживаемости оптимум и пределы выносливости по температуре?

Представьте график, на котором по горизонтали указана температура, а по вертикали — выживаемость вида. Сначала найдите температурный интервал, в котором вид вообще способен существовать: его границы соответствуют минимальному и максимальному пределам. Самая благоприятная область внутри этого интервала, где показатель выживаемости наиболее высок, обозначает зону оптимума.

1. Найдите участки графика, где выживаемость положительна: между крайними значениями организм способен существовать.
2. Отметьте левую границу как минимальный, а правую — как максимальный предел выносливости.
3. Найдите область наибольшей выживаемости и обозначьте её как зону оптимума.
4. Определите температуры за пределами крайних границ: при них существование вида невозможно.

Ответ: зона оптимума находится около максимума графика, пределы выносливости — на границах интервала существования. За этими границами температура несовместима с жизнью данного вида.

Типичные ошибки

Считать средой обитания только неживые условия. Так думают, потому что температуру, свет и воду легко заметить и измерить. Но в среду входят также другие организмы и воздействие человека. Проверьте себя: перечислите, с кем и с чем организм взаимодействует в своём месте обитания.

Путать экологический фактор с его источником. Например, называют фактором группу «абиотические», хотя это классификация по происхождению воздействия. Фактором будет конкретное условие или воздействие, например затенение. Для проверки спросите себя, что именно действует на организм и откуда это воздействие берётся.

Считать оптимум одинаковым для всех видов. Такое предположение возникает, если переносить знакомые человеку условия на другие организмы. Потребности и пределы выносливости видов различаются. Проверяйте, для какого вида и какого фактора задан оптимум.

Думать, что благоприятные условия компенсируют любой неблагоприятный фактор. Остальные условия действительно могут повлиять на результат, но не отменяют пределы выносливости по необходимому фактору. За пределом организм обычно не способен существовать. Проверьте вывод: не вышло ли значение хотя бы одного фактора за границы допустимого для вида диапазона?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать признаки живых организмов и то, что им необходимы вещества, энергия и определённые условия жизни. В экосистемах взаимодействия организмов друг с другом и со средой складываются в более сложную систему — сообщество и экосистему. Представления об экологических факторах помогают объяснять адаптации, то есть приспособления к условиям, а также распространение видов. Эти знания применяют и при обсуждении охраны природы: изменение среды человеком может повлиять на целые популяции и экосистемы.

Что запомнить

• Среда обитания включает условия и объекты, с которыми организм взаимодействует.
• Экологические факторы делятся на абиотические, биотические и антропогенные.
• Один и тот же фактор может по-разному влиять на разные виды.
• Для каждого вида характерны пределы выносливости по отношению к факторам среды.
• Наиболее благоприятные значения фактора образуют зону оптимума.
• Факторы действуют на организм совместно.