Раздел 5. Взаимоотношения организма и среды. Основы экологии

Определения и обозначения

Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Она помогает выяснить, от чего зависят жизнь и распространение видов, а также как изменения природы отражаются на живых существах. Поэтому экологические знания нужны не только учёным, но и людям, которые принимают решения о природопользовании.

Среда обитания — совокупность условий, в которых живёт организм и которые влияют на его жизнедеятельность. Для рыбы это, например, вода с определённой температурой и содержанием кислорода, а для лесного растения — почва, свет и влажность. Понятие среды помогает увидеть, что организм зависит не от одного условия, а от их общего сочетания.

Экологический фактор — отдельный элемент среды, который воздействует на организм. Им может быть температура, наличие пищи, деятельность хищника или вырубка леса. Это понятие позволяет разбирать среду на составляющие и выяснять, какое именно воздействие важно в конкретной ситуации.

Ограничивающий фактор — фактор, значение которого наиболее отклоняется от благоприятного и из-за этого сдерживает жизнедеятельность или распространение организма. Например, засуха может мешать росту растений даже при достатке света и питательных веществ. Поиск такого фактора помогает объяснить, почему организм развивается плохо, хотя некоторые условия выглядят подходящими.

Как это устроено

На организм одновременно действует целый набор условий, а не один изолированный фактор. Температура влияет на процессы в организме, доступность воды — на обмен веществ, а количество света — на фотосинтез растений. Поэтому результат определяется сочетанием воздействий: одно условие может смягчить или усилить действие другого, но не обязательно полностью его отменить.

Факторы различают по источнику воздействия, а не по тому, полезны они или вредны. Абиотические факторы связаны с неживой природой: это температура воздуха, свет, влажность и свойства почвы. Биотические факторы возникают из-за взаимодействия живых организмов, например конкуренции растений за свет или охоты хищника на добычу. Антропогенные факторы связаны с человеком: к ним относятся вырубка лесов, загрязнение водоёмов и выращивание культурных растений.

Для каждого организма подходят не любые значения факторов, а определённый диапазон. В благоприятных условиях жизненные процессы идут успешно: организм может расти, развиваться и размножаться. Неблагоприятные условия затрудняют эти процессы, а слишком сильное отклонение способно сделать существование невозможным. Границы и наиболее подходящие значения у разных видов различаются, потому что их строение и потребности неодинаковы.

Один фактор становится ограничивающим, когда его значение мешает организму, даже если прочие условия подходят. Например, растению нужны свет, вода, подходящая температура и минеральные вещества, но чрезмерная засолённость почвы затрудняет поглощение воды корнями. Тогда избыток света или питательных веществ не устраняет главную трудность. Чтобы объяснить состояние организма, нужно определить, какое воздействие сильнее всего сдерживает его жизнедеятельность.

Организмы могут жить в своей среде благодаря особенностям строения, поведения и жизнедеятельности. У растений строение корней и листьев связано с получением воды и света, а поведение животных может помогать находить пищу или избегать неблагоприятных условий. Такие особенности складывались в ходе приспособления к определённой среде. Поэтому один и тот же фактор способен по-разному влиять на разные виды.

Экологические факторы и их воздействие на организмы

Чтобы классифицировать фактор, сначала выясните, откуда он возникает: из неживой природы, от живых организмов или в результате деятельности человека. Затем соотнесите источник с группой в первом столбце и подумайте о возможном влиянии. Одно и то же воздействие может быть полезным или вредным для разных видов.

Разбор задач

Засуха и молодые растения

Условие. В лесу после продолжительной засухи стало меньше молодых растений. Нужно определить вероятный ограничивающий фактор и объяснить ответ. Рассуждать следует по изменению условий и его связи с жизнедеятельностью растений.

1. Выделяем фактор, который изменился: продолжительное отсутствие дождей уменьшило количество доступной растениям воды.
2. Определяем его группу: вода относится к условиям неживой природы, значит, это абиотический фактор.
3. Связываем изменение с результатом: недостаток воды затрудняет прорастание семян и рост молодых растений, поэтому их становится меньше.

Ответ. Вероятный ограничивающий фактор — недостаток воды, вызванный засухой. Он ограничивает появление и развитие молодых растений, потому что вода необходима им для жизненных процессов. Для окончательного вывода в реальной ситуации учитывали бы и другие возможные изменения среды.

Распределение факторов по группам

Условие. Нужно распределить температуру воздуха, деятельность хищников, вырубку леса и освещённость по группам экологических факторов. Оценивается происхождение воздействия, а не то, насколько оно благоприятно для организма. Поэтому каждый пример сначала нужно связать с его источником.

1. Температура воздуха — условие неживой природы, поэтому это абиотический фактор.
2. Деятельность хищников — влияние живых организмов, следовательно, фактор биотический.
3. Вырубка леса — результат деятельности человека, значит, фактор антропогенный.
4. Освещённость — условие неживой природы, поэтому она также относится к абиотическим факторам.

Ответ. Абиотические: температура воздуха и освещённость; биотические: деятельность хищников; антропогенные: вырубка леса. Классификация основана на источнике каждого воздействия. Например, хищник может быть опасен для добычи, но это не меняет биотическую природу фактора.

Засолённая почва

Условие. На участке достаточно света и питательных веществ, но растения плохо растут из-за высокой засолённости почвы. Нужно объяснить, почему хорошие условия не устраняют проблему. Важно определить воздействие, которое непосредственно сдерживает рост.

1. Сравниваем условия: света и питательных веществ достаточно, однако рост всё равно замедлен.
2. Выделяем неблагоприятное воздействие — высокую засолённость почвы; это абиотический фактор.
3. Объясняем его роль: избыток солей затрудняет поступление воды в растение, поэтому нарушается его жизнедеятельность.

Ответ. Высокая засолённость стала ограничивающим фактором. Достаток света и питательных веществ не отменяет затруднённого поглощения воды, поэтому растение продолжает плохо расти. Здесь нужно оценивать не общее количество благоприятных условий, а то, какое воздействие сильнее всего сдерживает организм.

Типичные ошибки

• Учитывать только неживую природу. Ошибка возникает, когда слово «условия» связывают только со светом, водой и температурой. Но на организм воздействуют другие организмы и деятельность человека. Проверьте себя: назвали ли вы для ситуации биотические и антропогенные воздействия, если они есть?
• Путать абиотические и антропогенные факторы. Их могут смешивать, потому что деятельность человека тоже меняет природные условия. Однако абиотический фактор — условие неживой природы, а антропогенный связан с действиями людей. Проверка простая: выясните, возникло ли воздействие без участия человека.
• Называть ограничивающим любой фактор среды. Факторов вокруг организма много, но не каждый из них сдерживает его жизнедеятельность. Такую роль играет фактор, значение которого неблагоприятно и ограничивает рост, развитие или распространение. Проверьте ответ: объяснили ли вы, как именно этот фактор мешает организму?
• Считать, что условия одинаково влияют на все виды. Так думают, когда забывают о разных потребностях организмов и их приспособлениях. Одни и те же значения фактора могут подходить одному виду и вредить другому. Проверьте себя: учли ли вы, о каком организме идёт речь?

Связь с другими темами

Для изучения экологии нужно знать, чем живые организмы отличаются от неживых объектов и какие условия необходимы для их жизнедеятельности. Это позволяет различать организм, его среду и отдельные воздействия среды. Такие знания связывают тему с изучением строения и процессов жизнедеятельности живых существ.

Понимание экологических факторов пригодится при изучении экосистем и пищевых связей: оно помогает объяснять, почему виды живут рядом и как зависят друг от друга. Та же основа нужна для разбора приспособленности организмов и последствий деятельности человека. Изменение среды может повлиять сразу на множество организмов и связей между ними.

Что запомнить

• Экология изучает отношения организмов между собой и со средой.
• Среда обитания включает совокупность условий, влияющих на организм.
• Экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.
• Действие факторов зависит от их сочетания и особенностей организма.
• Ограничивающий фактор может сдерживать жизнедеятельность даже при благоприятных остальных условиях.
• Организмы приспособлены к определённым условиям среды.