§ 40. Влияние экологических факторов на организмы

Определения и обозначения

Экологический фактор — любое свойство среды, которое прямо или косвенно влияет на организм. Это может быть температура, наличие пищи, соседство с другими видами или деятельность человека. Понятие помогает перечислять не только условия жизни, но и причины изменений в организме.

Абиотические факторы — факторы неживой природы: температура, свет, вода, влажность, состав почвы и другие. Они определяют, сможет ли организм получать энергию, воду и минеральные вещества. По ним объясняют, почему разные виды обитают в разных местах.

Биотические факторы — влияния живых организмов друг на друга. К ним относятся конкуренция, хищничество, паразитизм, симбиоз и другие связи. Это понятие показывает, что условия жизни создаются не только климатом и почвой, но и соседями организма.

Антропогенные факторы — воздействия деятельности человека на организмы и среду их обитания. Примерами служат загрязнение, вырубка лесов, создание заповедников и восстановление популяций. Выделение этой группы позволяет оценивать последствия хозяйственной деятельности и планировать охрану природы.

Как это устроено

Экологические факторы необходимы организму, потому что обеспечивают его энергией, веществами и подходящими условиями для обмена веществ. Однако любой фактор действует благоприятно лишь в определённом диапазоне. При недостатке или избытке нарушается работа клеток, поэтому рост, развитие и размножение замедляются.

Абиотические факторы действуют через физические и химические процессы в организме. Температура влияет на скорость реакций обмена веществ, свет даёт растениям энергию для фотосинтеза, а вода нужна для растворения и переноса веществ. Разные виды имеют разные пределы выносливости, потому что их строение и обмен веществ приспособлены к неодинаковым условиям.

Организмы влияют друг на друга, изменяя доступ к пище, пространству и другим ресурсам. При конкуренции участники используют один ограниченный ресурс, хищник получает пищу за счёт жертвы, а паразит — за счёт хозяина. При симбиозе взаимодействие может быть взаимовыгодным, поскольку каждый участник получает пользу от совместной жизни.

Человек меняет среду быстрее и масштабнее, чем многие природные процессы. Загрязнение, осушение болот или разрушение местообитаний обычно ухудшают условия и сокращают численность видов. Но создание охраняемых территорий, посадка лесов и очистка воды могут улучшать среду и помогать восстановлению организмов.

Действие одного фактора зависит от сочетания с другими, потому что организм одновременно испытывает несколько воздействий. Например, растению может хватать света, но при недостатке воды фотосинтез всё равно ослабевает. Фактор, который сильнее всего сдерживает жизнедеятельность в данных условиях, называют ограничивающим; его находят, сравнивая реакцию организма при последовательном изменении условий.

Основные группы экологических факторов

Таблица помогает определить группу фактора по источнику воздействия и спрогнозировать его результат. Если причиной является неживая природа, фактор относят к абиотическим, если другой организм — к биотическим, а если деятельность человека — к антропогенным. Недостаток или избыток может стать ограничивающим условием независимо от самой группы.

Разбор задач

Задача 1

Распределите по группам освещённость, деятельность бобров, загрязнение воздуха, температуру и паразитирование клеща. В каждом случае сначала нужно определить источник воздействия. Затем фактор сравнивают с тремя группами экологических факторов.

1. Освещённость и температура относятся к условиям неживой природы, поэтому это абиотические факторы.
2. Деятельность бобров является влиянием живого организма на среду и соседние виды, поэтому её относят к биотическим факторам.
3. Загрязнение воздуха связано с деятельностью человека, значит, это антропогенный фактор.
4. Паразитирование клеща — взаимодействие двух живых организмов, поэтому оно является биотическим фактором.

Ответ: абиотические — освещённость и температура; биотические — деятельность бобров и паразитирование клеща; антропогенные — загрязнение воздуха. Определяющим признаком во всех случаях был источник воздействия.

Задача 2

Растение в тени развивается медленно, а при недостатке воды увядает, хотя остальные условия благоприятны. Нужно объяснить оба результата через потребности растения и действие ограничивающего фактора. Нельзя считать, что хорошая почва или подходящая температура полностью компенсируют нехватку света либо воды.

1. При слабом освещении растение получает меньше энергии для фотосинтеза, поэтому образуется меньше органических веществ и рост замедляется.
2. При недостатке воды клетки теряют тургор, то есть внутреннее давление, поддерживающее упругость тканей, поэтому растение увядает.
3. В первом случае ограничивающим фактором является свет, а во втором — вода, потому что именно их недостаток сильнее всего нарушает процесс.

Ответ: благоприятность остальных условий не устраняет влияние фактора, которого не хватает. Свет ограничивает образование органических веществ, а вода поддерживает тургор и обмен веществ.

Задача 3

В теплице повысили температуру, увеличили освещённость и полив, после чего рост сначала ускорился. При дальнейшем повышении температуры растения начали увядать. Требуется учесть совместное действие факторов, существование благоприятного диапазона и вред избытка.

1. Сначала температура, свет и вода приблизились к значениям, при которых фотосинтез и обмен веществ идут активнее, поэтому рост ускорился.
2. После превышения благоприятной температуры усилилась потеря воды и нарушилась работа клеток, из-за чего возникло увядание.
3. Чтобы найти главный ограничивающий фактор, поочерёдно изменяют температуру, освещённость и полив, оставляя остальные условия одинаковыми, и сравнивают рост растений.

Ответ: ускорение сменилось угнетением из-за избытка температуры. Ограничивающий фактор определяют последовательным изменением каждого условия и наблюдением, какое из них сильнее всего меняет результат.

Типичные ошибки

Ошибка — считать экологическими факторами только неживые условия среды. Её допускают, потому что температура и свет легче заметить, чем влияние соседних организмов. Проверить себя можно вопросом: связано ли изменение с другим организмом или с деятельностью человека.

Ошибка — думать, что усиление любого фактора всегда улучшает состояние организма. Причина в том, что забывают о благоприятном диапазоне и вреде избытка. Нужно установить, не перешло ли значение фактора верхний предел выносливости.

Ошибка — путать биотическое и антропогенное воздействие. Влияние бобра, хищника или паразита является биотическим, а воздействие человека — антропогенным, даже если оно направлено на живой организм. Для проверки определите, кто именно является источником воздействия.

Ошибка — называть самым важным самый заметный фактор. Его допускают, когда не сравнивают реальное влияние условий на рост и развитие. Самопроверка состоит в последовательном изменении факторов и поиске того, который сильнее ограничивает жизнедеятельность.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живой природы, условиях существования и формах взаимодействия организмов. Эти сведения помогают отличать свойства среды от реакций организма и правильно определять источник воздействия.

Экологические факторы связаны с изучением популяций, экосистем и цепей питания. Они объясняют численность видов, отношения между организмами и закономерности их распространения.

Знания о факторах необходимы при оценке хозяйственной деятельности человека. С их помощью объясняют последствия загрязнения и выбирают меры охраны природы, например создание заповедников и восстановление местообитаний.

Что запомнить

• Экологические факторы — свойства среды, влияющие на организмы.
• Факторы делятся на абиотические, биотические и антропогенные.
• Один и тот же фактор может быть полезным в определённом диапазоне и вредным при недостатке или избытке.
• Организмы по-разному реагируют на один и тот же фактор.
• Взаимодействие организмов относится к биотическим факторам.
• Деятельность человека может как улучшать, так и ухудшать условия жизни организмов.
• Ограничивающим является фактор, который сильнее всего сдерживает жизнедеятельность организма в конкретных условиях.