§ 37. Взаимоотношения организма и среды

Определения и обозначения

Среда обитания — совокупность условий, в которых живёт организм. Она включает неживые компоненты природы, другие организмы и созданные человеком условия. Организм получает из среды ресурсы, воспринимает воздействия и сам влияет на окружающее. Это понятие помогает рассматривать жизнь не отдельно, а во взаимосвязи с условиями существования.

Экологический фактор — отдельное условие среды, которое влияет на организм. Факторы могут быть благоприятными, неблагоприятными или нейтральными для конкретного вида и при конкретной интенсивности. Например, повышение температуры может улучшить жизнедеятельность в холоде, но навредить при чрезмерном нагревании. Понятие нужно, чтобы выделять и сравнивать отдельные причины изменений в организме.

Пределы выносливости — диапазон значений фактора, в котором организм способен существовать. Нижняя граница показывает минимально допустимое значение, верхняя — максимально допустимое. За этими границами организм не может нормально жить, а за пределами диапазона существование невозможно. Пределы позволяют оценивать, подходит ли вид для конкретных условий.

Лимитирующий фактор — фактор, значение которого ограничивает жизнедеятельность или распространение организма, даже если другие условия благоприятны. Им может стать как недостаток, так и избыток воздействия. Например, для рыбы таким ограничением может оказаться слишком низкое содержание кислорода. Это понятие помогает находить главное препятствие, а не перечислять все условия подряд.

Как это устроено

Организм испытывает действие нескольких факторов одновременно, потому что его среда состоит из множества связанных условий. Температура и влажность влияют на обмен веществ, а свет может определять возможность фотосинтеза. Другие организмы становятся источниками пищи, конкуренции или опасности. Деятельность человека тоже меняет условия: загрязнение воды влияет на водных обитателей, а освоение территории разрушает места их обитания.

Действие фактора зависит от его интенсивности, то есть от того, насколько сильно он выражен. При значениях, близких к неблагоприятным границам, жизнедеятельность ухудшается; между ними располагается зона оптимума, где организм действует наиболее успешно. По мере удаления от оптимума условия становятся менее подходящими. За нижним или верхним пределом выносливости существование организма невозможно, поэтому оптимум нельзя путать с границами допустимого диапазона.

Одинаковое значение фактора не означает одинакового воздействия на все виды. Организмы различаются строением, обменом веществ и приспособлениями, поэтому температурный режим, подходящий одному виду, может быть неблагоприятным для другого. Чувствительность может меняться и в течение жизни: семена, молодые растения и взрослые особи не всегда одинаково переносят засуху или холод. Поэтому условия оценивают с учётом конкретного вида и стадии его развития.

Если один необходимый фактор находится за пределами подходящего уровня, он способен сдерживать рост, размножение или распространение организма. Причина в том, что разные потребности организма не всегда можно заменить друг другом: избыток света не восполнит нехватку воды. Такой ограничивающий фактор называют лимитирующим. Чтобы улучшить условия, нужно воздействовать прежде всего на него, а не на факторы, которые уже благоприятны.

Организмы не только приспосабливаются к среде, но и преобразуют её. Растения затеняют почву, задерживают влагу и изменяют условия для других видов, а бобры сооружением плотин меняют течение и уровень воды. Результат может быть разным: изменения создают новые местообитания для одних организмов и ухудшают условия для других. Поэтому воздействие вида на среду способно менять состав и численность сообщества.

Экологические факторы и их действие на организмы

Чтобы воспользоваться таблицей, сначала определите источник воздействия: неживая природа, живые организмы или человек. Затем соотнесите с ним пример и проследите, какой стороне жизни организма он может повредить или помочь. Один фактор способен иметь разные последствия для разных видов.

Разбор задач

Задача: укажите группу факторов, к которой относятся температура воздуха, конкуренция растений и вырубка леса. Нужно классифицировать каждый пример по источнику воздействия, а не по тому, где он наблюдается. Это позволяет не смешивать влияние природы и деятельность человека.

1. Температура воздуха возникает из условий неживой природы, поэтому это абиотический фактор.
2. Конкуренция растений связана с отношениями между живыми организмами, значит, фактор биотический.
3. Вырубка леса — действие человека, поэтому фактор антропогенный.

Ответ: температура воздуха — абиотический фактор, конкуренция растений — биотический, вырубка леса — антропогенный. Проверка проста: для каждого примера нужно спросить, откуда исходит воздействие. Если источник — человек, фактор относят к антропогенным, даже когда его результатом становится изменение природных условий.

Задача: для вида известны нижний и верхний пределы выносливости к температуре. Нужно определить, сможет ли он существовать при заданной температуре и при какой температуре жизнедеятельность будет наибольшей. Конкретные числовые границы не указаны, поэтому решение строится на сравнении значений.

1. Сравните заданную температуру с нижним и верхним пределами. Если она ниже нижней границы или выше верхней, вид существовать не сможет.
2. Если температура находится между пределами, условия входят в диапазон выносливости, и существование возможно.
3. Наибольшую жизнедеятельность ожидают не у границ, а в зоне оптимума — при наиболее благоприятном для вида значении фактора.

Ответ: за пределами диапазона выносливости существование невозможно; внутри него оно возможно, а максимум жизнедеятельности приходится на зону оптимума. Чтобы сделать вывод для конкретного значения, нужно знать не только границы, но и положение оптимума. Нельзя считать, что любая температура внутри диапазона одинаково благоприятна.

Задача: в водоёме достаточно света и пищи, но кислорода меньше, чем требуется рыбе. Нужно объяснить возможную низкую численность и определить, какое изменение условий будет наиболее значимым. В условии уже сказано, что два других ресурса доступны в достаточном количестве.

1. Сопоставьте каждый фактор с потребностями рыбы: свет и пища доступны, а кислорода недостаточно.
2. Нехватка кислорода может ограничивать жизнедеятельность и выживание, поэтому именно она выступает лимитирующим фактором.
3. Наиболее значимо повысить содержание кислорода до подходящего уровня, а не увеличивать количество уже достаточной пищи или света.

Ответ: численность рыбы может оставаться низкой из-за недостатка кислорода; первоочередное изменение — улучшение кислородного режима. Вывод основан на выявлении единственного указанного неблагоприятного условия. Благоприятность остальных факторов не компенсирует нехватку кислорода.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что один фактор одинаково действует на все виды. Её допускают, когда оценивают условия только по собственным ощущениям или по примеру одного организма. Проверьте себя вопросом: одинаковы ли у видов приспособления и потребности; если нет, влияние может различаться.

Ошибка — путать оптимум с пределами выносливости. Оптимум принимают за допустимую границу, потому что оба понятия связаны со значениями фактора. Проверьте формулировку: оптимум — наиболее благоприятная область, а пределы обозначают границы всего диапазона существования.

Ошибка — полагать, что хорошие условия в большинстве случаев компенсируют недостаток одного фактора. Так рассуждают, если воспринимают условия как взаимозаменяемые ресурсы. Проверьте, есть ли фактор, без которого организм не может нормально жить: именно он может ограничивать результат независимо от остальных условий.

Ошибка — думать, что организм только приспосабливается к среде. Это представление возникает, если учитывать воздействие среды на организм, но не обратное влияние. Проверьте себя, назвав пример преобразования условий организмом: растения меняют освещённость и влажность, а бобры — водный режим местности.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живой природы, условиях жизни организмов и различиях между живыми и неживыми компонентами природы. Они помогают определить, откуда исходит воздействие и на каком уровне проявляется его результат. Понятия экологических факторов и выносливости понадобятся при изучении адаптаций, популяций, экосистем и причин распространения видов. Связь с охраной природы особенно важна: изменение среды человеком может повлиять на выживание и численность организмов.

Что запомнить

• На организм одновременно воздействует несколько экологических факторов.
• Экологические факторы делят на абиотические, биотические и антропогенные.
• У каждого вида есть пределы выносливости к действию фактора.
• Наиболее благоприятное значение фактора соответствует зоне оптимума.
• Фактор, ограничивающий жизнедеятельность организма, называют лимитирующим.
• Организмы испытывают влияние среды и сами способны её изменять.