§ 26. Взаимоотношении организма и среды

Определения и обозначения

Среда обитания — совокупность условий, в которых живёт организм. Она включает неживую составляющую: например, воду, воздух, температуру и освещённость, — а также живую: другие организмы и их воздействия. Это понятие помогает учитывать все условия жизни, а не только климат или место, где найден организм.

Экологический фактор — отдельное условие среды, влияющее на организм. Факторы делят на абиотические, связанные с неживой природой, биотические, возникающие во взаимодействиях организмов, и антропогенные, обусловленные деятельностью человека. Такое деление позволяет установить источник воздействия и понять, каким образом оно может повлиять на организм.

Пределы выносливости — диапазон значений фактора, в котором организм способен существовать. Нижняя граница соответствует минимальному переносимому значению, а верхняя — максимальному; за их пределами нормальная жизнедеятельность невозможна. Понятие нужно, чтобы оценивать, подходят ли организму условия конкретного места.

Лимитирующий фактор — условие, которое в определённой ситуации сильнее других ограничивает жизнедеятельность организма. Им может быть нехватка воды, неподходящая температура или чрезмерное воздействие. Выявляя такой фактор, можно объяснить, почему организм не процветает, хотя остальные условия кажутся подходящими.

Как это устроено

Организм непрерывно взаимодействует со средой: получает из неё необходимые вещества и энергию, а также воспринимает изменения условий. Без ресурсов невозможно поддерживать жизненные процессы и размножаться. При этом организм сам влияет на окружение: растения затеняют почву, а животные изменяют состав сообществ и почвы. Поэтому среда — не просто фон, а система взаимных воздействий.

Факторы различают по источнику воздействия. К абиотическим относятся температура, свет, влажность и состав почвы: они возникают благодаря свойствам неживой природы. Биотические факторы связаны с влиянием живых организмов друг на друга, например конкуренцией за пищу или опылением растений. Антропогенные факторы вызваны деятельностью человека: осушение болота меняет водный режим, а загрязнение может ухудшить условия жизни многих видов.

Действие фактора зависит от его интенсивности, потому что организму нужны подходящие, а не просто большие или малые значения. При недостатке света растение может хуже фотосинтезировать, а чрезмерное освещение способно вызвать повреждения. Между неблагоприятными крайними значениями находится область оптимума, где условия наиболее благоприятны. При дальнейшем отклонении от неё жизнедеятельность ослабевает, а за пределами выносливости существование становится невозможным.

У разных видов пределы выносливости неодинаковы: их жизненные процессы и потребности сформировались в разных условиях. Поэтому один и тот же уровень температуры или влажности может быть подходящим для одного вида и неблагоприятным для другого. Строение, поведение и особенности обмена веществ помогают переносить условия среды: например, покровы уменьшают потерю воды, а сезонная активность помогает избегать неблагоприятных периодов. Такие приспособления расширяют возможности вида, но не делают его неуязвимым за пределами выносливости.

Лимитирующий фактор ограничивает организм, если его значение особенно далеко от оптимального или выходит за переносимый диапазон. Благоприятность света и пищи не компенсирует, например, нехватку воды, если вода необходима для жизненных процессов. Из-за этого фактора организм может не заселять территорию или не поддерживать там многочисленную популяцию. Какой именно фактор окажется лимитирующим, зависит от места и времени: при изменении условий ограничение может перейти к другому фактору.

Экологические факторы и их воздействие на организмы

Чтобы классифицировать фактор, сначала выясните, откуда возникает воздействие, и только затем подберите группу. Один и тот же организм может одновременно испытывать влияние нескольких групп факторов. Возможное влияние зависит от силы воздействия и особенностей самого вида.

Разбор задач

Задача 1. Назовите группы факторов среды, к которым относятся температура воздуха, конкуренция растений и осушение болота. Нужно классифицировать каждый пример по источнику воздействия, а не по тому, насколько он важен для организмов.

1. Температура воздуха обусловлена неживой природой, поэтому это абиотический фактор.
2. Конкуренция возникает между живыми организмами, значит, она относится к биотическим факторам.
3. Осушение болота — результат деятельности человека, следовательно, это антропогенный фактор.

Ответ: температура — абиотический фактор, конкуренция растений — биотический, осушение болота — антропогенный.

Задача 2. Вид способен жить при температуре от 5 до 35 °C. Определите, будет ли температура 20 °C оптимальной, а 40 °C — выходящей за пределы выносливости. Сначала сравним каждое значение с заданным диапазоном, а затем учтём, что сам диапазон не указывает точное положение оптимума.

1. Значение 20 °C находится между 5 и 35 °C, то есть внутри пределов выносливости.
2. Из условия неизвестно, при какой именно температуре организм развивается наиболее благоприятно. Поэтому нельзя заключить, что 20 °C — оптимум, только потому, что это значение находится внутри диапазона.
3. Значение 40 °C выше верхней границы 35 °C, значит, оно выходит за пределы выносливости.

Ответ: 20 °C подходит для существования вида, но оптимальность этого значения не установлена; 40 °C выше верхнего предела выносливости.

Задача 3. На участке достаточно света и пищи, но из-за длительной засухи резко сократилась численность земноводных. Какой фактор стал лимитирующим и почему? Нужно определить, какое условие изменилось неблагоприятно, и проверить, достаточно ли объяснения одного только факта его изменения.

1. Света и пищи достаточно, поэтому по условию именно они не объясняют сокращение численности.
2. Длительная засуха означает недостаток воды и изменение влажности среды — абиотических условий.
3. Земноводные зависят от влажной среды; дефицит воды может ухудшать условия их существования, размножения и выживания.

Ответ: лимитирующим фактором стала засуха, то есть недостаток воды и влажности. Она ограничивает земноводных, несмотря на благоприятную обеспеченность светом и пищей.

Типичные ошибки

Считать средой обитания только неживые условия — значит упускать связи организма с другими живыми существами. Так думают, потому что температуру или воду проще заметить и измерить, чем взаимодействия в сообществе. Проверьте себя: входят ли в условия жизни конкуренты, хищники, паразиты или организмы, приносящие пользу? Если да, среда включает и живую составляющую.

Путать группу фактора с конкретным фактором — значит смешивать источник воздействия и само условие. Например, температура является абиотическим фактором, но абиотическая группа включает также свет и влажность. Ошибка возникает, когда названия категорий запоминают без их смысла. Для проверки спросите себя, указывает ли слово на источник воздействия или на конкретное условие.

Предполагать, что чем больше фактор, тем лучше, неверно: организм может страдать как от недостатка, так и от избытка. Обычно это заблуждение связано с тем, что ресурс необходим, и его пользу ошибочно считают неограниченной. Проверьте себя: есть ли у вида оптимум и верхняя граница выносливости? Если избыток выводит условия за благоприятную область, он может вредить.

Считать лимитирующий фактор неизменным для вида — значит игнорировать различия мест и времени. В одном месте популяцию может ограничивать вода, а в другом — температура или доступность пищи. Ошибка появляется, если запомнить один пример как постоянное правило. Проверяйте конкретную ситуацию: какой фактор сейчас сильнее всего препятствует жизнедеятельности?

Связь с другими темами

Чтобы понять взаимоотношения организма и среды, нужно знать, что организм обменивается с окружением веществом и энергией и обладает приспособлениями к условиям жизни. Эти знания помогают объяснить, почему воздействия среды меняют жизнедеятельность, а организмы отвечают на них. Понятия факторов, выносливости и ограничений служат основой для изучения экологической ниши, распространения видов и численности популяций. Они также помогают понять устойчивость экосистем: изменение условий может повлиять на организмы и связи между ними.

Что запомнить

• Среда обитания включает условия неживой природы и взаимодействия с другими организмами.
• Экологические факторы делятся на абиотические, биотические и антропогенные.
• У каждого организма есть пределы выносливости к воздействию факторов.
• Наиболее благоприятное значение фактора соответствует оптимуму.
• Недостаток или избыток фактора может ограничивать жизнедеятельность.
• Лимитирующий фактор способен определять распространение и численность вида.