Раздел 3. Организмы и окружающая среда

Определения и обозначения

Среда обитания — совокупность условий, в которых живёт организм. Она включает неживые условия и воздействие других организмов, поэтому определяет возможности роста, питания и размножения. Это понятие помогает рассматривать не отдельное условие, а весь комплекс обстоятельств жизни.

Экологический фактор — любое условие среды, воздействующее на организм. Факторы различаются по происхождению: одни связаны с неживой природой, другие — с живыми организмами или деятельностью человека. Такое деление позволяет понять, откуда возникает воздействие и каким может быть его результат.

Лимитирующий фактор — фактор, значение которого ограничивает жизнедеятельность организма или распространение вида. Его влияние может проявляться в замедленном росте, снижении размножения или уменьшении численности. Понятие помогает найти условие, которое сдерживает организм сильнее других.

Диапазон толерантности — пределы значений фактора, в которых организм способен существовать. Внутри диапазона есть зона оптимума, наиболее благоприятная для жизнедеятельности, и зоны угнетения, где она ухудшается. Эти границы нужны, чтобы оценивать, подходит ли конкретное условие данному виду.

Как это устроено

Среда обитания складывается из множества условий, и организм обычно испытывает их воздействие одновременно. Например, растение зависит от света, температуры и влажности почвы, а также от соседних растений и животных. Поэтому состояние организма нельзя объяснить одним условием: факторы могут усиливать или ослаблять действие друг друга.

По происхождению выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы. Абиотические связаны с неживой природой: это температура, освещённость, вода и состав почвы; они влияют, например, на скорость обмена веществ и возможность фотосинтеза. Биотические возникают при взаимодействии живых организмов — конкуренция за пищу, хищничество, опыление; антропогенные обусловлены деятельностью человека, такой как вырубка леса или загрязнение водоёма.

Значение фактора определяет, насколько условия подходят организму. В зоне оптимума его рост и размножение обычно наиболее успешны, потому что потребности вида удовлетворяются лучше всего. При отклонении от оптимума организм может испытывать угнетение, а за пределами диапазона толерантности нормальная жизнедеятельность становится невозможной.

Лимитирующий фактор способен сдерживать популяцию, даже если остальные условия благоприятны. Если пищи и мест для размножения достаточно, но в воде мало кислорода, рыбы могут хуже развиваться и размножаться или погибать. В результате рост численности замедлится; нехватка кислорода станет ограничивающим условием, а при дальнейшем ухудшении его влияние усилится.

Организмы приспосабливаются к условиям, в которых живут: у них возникают особенности строения, физиологии и поведения, повышающие шансы на выживание. Конкретные приспособления связаны с образом жизни и местом обитания, поэтому у разных видов они неодинаковы. При этом приспособленность не означает, что организм выдержит любые условия: у каждого вида сохраняются пределы переносимости.

Экологические факторы и их воздействие на организмы

Чтобы классифицировать фактор, сначала определите источник воздействия, а затем соотнесите его с одной из трёх групп. Один и тот же вид организмов может испытывать факторы всех групп одновременно. Возможное влияние зависит от силы воздействия и особенностей самого вида.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к каким группам относятся освещённость, конкуренция за пищу и вырубка леса. Нужно классифицировать каждое воздействие по его источнику, а не по тому, насколько оно полезно или вредно. Удобно задавать вопрос: связано ли оно с неживой природой, живыми организмами или деятельностью человека?

1. Освещённость возникает как условие неживой природы, значит, это абиотический фактор.
2. Конкуренция за пищу происходит между живыми организмами, поэтому фактор биотический.
3. Вырубка леса является результатом деятельности человека, следовательно, это антропогенный фактор.

Ответ: освещённость — абиотический фактор, конкуренция за пищу — биотический, вырубка леса — антропогенный.

Задача 2. Пределы переносимости температуры для растения составляют от 5 до 35 °C, а оптимум — от 20 до 25 °C. Определите зону при 10 °C и при 22 °C. Сначала проверим, входят ли значения в общий диапазон существования, затем сравним их с оптимумом.

1. Температура 10 °C находится между нижним и верхним пределами 5 и 35 °C, но ниже границ оптимума.
2. Значение 22 °C также входит в диапазон и одновременно находится внутри зоны оптимума 20–25 °C.
3. Следовательно, при 10 °C растение окажется в зоне угнетения, а при 22 °C — в зоне оптимума.

Ответ: 10 °C — зона угнетения; 22 °C — зона оптимума.

Задача 3. В водоёме достаточно пищи и подходящих мест для размножения, но снизилось содержание кислорода. Объясните возможное влияние на численность рыб и назовите лимитирующий фактор. Для решения важно оценить не общее благополучие водоёма, а условие, которое сейчас может ограничить жизнедеятельность.

1. Достаток пищи и мест размножения означает, что эти условия не являются описанным ограничением.
2. Снижение кислорода затрудняет нормальную жизнедеятельность рыб; при сильном дефиците возможны гибель и снижение успешности размножения.
3. Из-за этого рост численности может замедлиться или численность может уменьшиться. Именно содержание кислорода становится лимитирующим фактором.

Ответ: нехватка кислорода может привести к снижению численности рыб; лимитирующий фактор — содержание кислорода в воде.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что любой фактор действует одинаково на все виды. Так думают, когда оценивают условие само по себе и забывают о потребностях организмов. Диапазоны толерантности различаются, поэтому сравните реакцию видов и их пределы переносимости.

Ошибка: называть лимитирующим только неблагоприятный фактор. Ограничивать может не только нехватка, но и избыток фактора: например, слишком высокая температура тоже мешает жизнедеятельности. Проверьте, не отклоняется ли его значение от оптимума в любую сторону.

Ошибка: путать биотические и антропогенные факторы. Это происходит потому, что деятельность человека тоже воздействует на живую природу. Однако при классификации учитывают источник: взаимодействие организмов относят к биотическим факторам, а действия человека выделяют отдельно как антропогенные.

Ошибка: считать, что приспособление позволяет жить при любых условиях. Приспособления помогают организму выживать в определённых условиях, но не отменяют границ переносимости. Чтобы проверить себя, сопоставьте значение фактора с диапазоном толерантности: за его пределами нормальная жизнедеятельность нарушается.

Связь с другими темами

Для изучения экологических факторов нужны знания о признаках живых организмов и об их взаимодействии друг с другом и со средой. Эти представления помогают увидеть, что условия влияют на процессы жизнедеятельности, а организмы сами могут воздействовать друг на друга.

Тема связана с популяциями и экосистемами, потому что факторы среды влияют на численность видов и связи между организмами. Изменение одного условия может повлиять на выживание, размножение и отношения между обитателями экосистемы.

Диапазон толерантности и лимитирующий фактор помогают объяснять, почему виды встречаются не повсюду и как изменения среды отражаются на их распространении. Эти понятия также позволяют оценивать последствия ухудшения условий для организмов и популяций.

Что запомнить

• Среда обитания — совокупность условий жизни организма.
• Экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.
• Действие фактора зависит от его значения и особенностей организма.
• Наиболее благоприятные условия находятся в зоне оптимума.
• За пределами диапазона толерантности жизнедеятельность организма нарушается.
• Лимитирующий фактор может ограничить численность или распространение вида.