Абиотические факторы

Определения и обозначения

Абиотические факторы — факторы неживой природы, прямо или косвенно влияющие на организмы. К ним относятся свет, температура, вода, свойства почвы и воздуха. Это понятие помогает отделять влияние среды от взаимодействий между живыми организмами. С его помощью можно описать, какие условия поддерживают жизнь вида.

Экологический оптимум — наиболее благоприятное для организма значение фактора, при котором его жизнедеятельность наиболее успешна. Например, при оптимальной освещённости растение может активно фотосинтезировать. Оптимум нужен, чтобы сравнивать условия среды с потребностями конкретного вида. Он не обязательно совпадает с условиями, подходящими всем другим организмам.

Пределы выносливости — минимальное и максимальное значения фактора, за которыми существование организма невозможно. Между этими границами организм может жить, хотя не каждое значение будет для него одинаково благоприятным. Понятие помогает определить, способен ли вид существовать в конкретной среде. Если значение выходит за предел, организм не может поддерживать жизнедеятельность.

Лимитирующий фактор — фактор, значение которого ограничивает жизнедеятельность или распространение организма, даже если остальные условия благоприятны. Например, нехватка света может сдерживать рост растения при достатке воды. Это понятие помогает найти условие, которое мешает организму использовать остальные подходящие ресурсы. Поэтому при оценке среды рассматривают не только её благоприятные стороны, но и ограничения.

Как это устроено

Абиотические факторы различают по происхождению, потому что разные части неживой среды воздействуют на организм разными способами. Климатические условия связаны с солнечным излучением и атмосферой, поэтому влияют на освещённость, тепло и режим увлажнения. Водные факторы определяются свойствами воды, в которой живут организмы или откуда они получают влагу. Почвенные зависят от состава и состояния почвы: они влияют на доступность воды и минеральных веществ для корней.

Свет необходим растениям для фотосинтеза: его энергия используется для образования органических веществ. Если освещённость недостаточна, фотосинтез ослабевает, и рост может замедлиться; чрезмерное освещение тоже подходит не каждому виду. Свет влияет и на активность животных, поскольку смена дня и ночи служит сигналом для суточных ритмов. Различие в потребности во свете объясняет, почему одни растения лучше растут на открытом месте, а другие переносят затенение.

Температура влияет на скорость химических реакций, от которых зависят обмен веществ, рост и другие процессы организма. При слишком низкой или высокой температуре эти процессы замедляются либо нарушаются, поэтому у каждого вида есть пределы выносливости. Виды приспособлены к разным температурным условиям: один и тот же показатель может быть благоприятным для одного организма и неблагоприятным для другого. Следовательно, температура среды помогает объяснить, где вид способен жить и размножаться.

Вода участвует в обмене веществ и нужна клеткам для протекания жизненных процессов. На суше её доступность зависит от влажности, осадков, испарения и способности организма получать и сохранять влагу. При недостатке воды растения могут уменьшать её потерю, а животные — менять поведение и искать более влажные места. Избыток влаги тоже способен влиять на организм, поэтому значение имеет не просто наличие воды, а соответствие её количества потребностям вида.

Действие фактора зависит от его интенсивности и от сочетания с другими условиями. При приближении к оптимуму жизнедеятельность обычно успешнее, а при удалении от него организм испытывает угнетение; за пределами выносливости существование невозможно. Благоприятные условия по одному показателю не всегда компенсируют неблагоприятные по другому. Поэтому недостаток света, воды или подходящей температуры может стать лимитирующим фактором и ограничить рост либо распространение вида.

Основные абиотические факторы и их влияние на организмы

Сначала выберите фактор, затем проследите, какую функцию он затрагивает: например, фотосинтез, обмен веществ или газообмен. В последнем столбце приведены примеры проявлений и приспособлений, а не универсальные правила для каждого вида. Чтобы объяснить конкретную ситуацию, сравните условия среды с потребностями и пределами выносливости организма.

Разбор задач

Задача 1. Растение выращивают при достаточном поливе и подходящей температуре, но в сильном затенении. Назовите фактор, который может ограничивать его рост. Нужно определить, какое из названных условий отличается от благоприятного и как оно действует на растение.

1. Полив достаточен, поэтому нехватка воды не указана.
2. Температура подходит, значит, именно она не является очевидным ограничением.
3. Сильное затенение уменьшает количество света, необходимого для фотосинтеза; недостаток света способен замедлить образование органических веществ и рост.

Ответ: лимитирующим фактором может быть свет. Остальные условия не устраняют его недостаток, потому что для роста растению необходимы одновременно и вода, и подходящая температура, и освещение. Чтобы проверить предположение, можно сравнить рост этого растения при разной освещённости, сохраняя прочие условия одинаковыми.

Задача 2. Для вида известны нижний и верхний температурные пределы выносливости. Определите, будет ли он способен существовать при температуре ниже нижнего предела. Важно сопоставить заданную температуру не с оптимумом, а с границами существования.

1. Нижний предел обозначает минимальное значение температуры, при котором организм ещё способен существовать.
2. В условии температура ниже этого минимума, то есть находится за пределами диапазона выносливости.
3. По определению, за пределами выносливости существование организма невозможно; благоприятность других условий этого вывода не меняет.

Ответ: нет, при температуре ниже нижнего предела вид не сможет существовать. Это не означает лишь временное ухудшение условий: заданное значение находится за границей возможного существования. Если температура находится внутри пределов, для оценки условий дополнительно выясняют, насколько она близка к оптимуму.

Задача 3. Два вида растений обитают на одном участке: один лучше растёт на открытом месте, другой — в тени. Объясните различие и укажите, какие условия следует сравнить. Нельзя делать вывод только по месту произрастания: нужно связать его с потребностями растений.

1. Открытый участок обычно получает больше света, чем затенённый.
2. Первый вид лучше растёт при более высокой освещённости, а второй способен успешнее развиваться при меньшем количестве света; их экологические оптимумы по освещённости различаются.
3. Следует также сравнить температуру, влажность, свойства почвы и движение воздуха, поскольку совместное действие факторов может влиять на рост.

Ответ: различие объясняется неодинаковой потребностью видов в свете и разными оптимальными условиями. Для точного объяснения сравнивают освещённость, температуру, влажность и почву на открытом и затенённом местах. Если хотят проверить влияние именно света, остальные условия при наблюдении нужно по возможности удерживать одинаковыми.

Типичные ошибки

Ошибка — считать абиотическими только климатические условия. Так думают, потому что свет и температура заметны и часто приводятся в качестве первых примеров. Но свойства воды и почвы тоже относятся к факторам неживой природы. Проверьте себя: если условие связано с неживой средой и влияет на организм, оно может быть абиотическим.

Ошибка — путать экологический оптимум с пределами выносливости. Причина путаницы в том, что оба понятия описывают значения одного и того же фактора. Оптимум — наиболее благоприятное значение, а пределы — границы возможного существования. Для проверки спросите себя: речь идёт о лучшем условии или о крайних значениях?

Ошибка — считать, что каждый фактор действует независимо от остальных. Такой вывод кажется удобным, когда рассматривают свет, воду или температуру по отдельности. В природе условия сочетаются, поэтому нехватка одного фактора может сдерживать организм при благоприятных остальных. Проверяйте объяснение, учитывая весь набор условий, названных в ситуации.

Ошибка — предполагать, что один фактор одинаково влияет на все виды. Её допускают, когда свой опыт переносят на любые организмы и не учитывают различия в потребностях. У видов могут различаться оптимумы и пределы выносливости, поэтому одно условие для них неравноценно. Проверьте себя: уточните, о каком виде идёт речь, и сравните его потребности с условиями среды.

Связь с другими темами

Чтобы понимать действие абиотических факторов, нужно знать, что организмы обмениваются веществом и энергией с окружающей средой и зависят от условий обитания. Различия в потребностях и приспособлениях помогают объяснить экологическую нишу вида и его распространение. Оптимум и лимитирующий фактор пригодятся при изучении популяций и экосистем: условия среды влияют на жизнь организмов и взаимодействия между ними. Те же понятия применяют, когда анализируют действие антропогенных факторов, то есть воздействий, связанных с деятельностью человека.

Что запомнить

• Абиотические факторы — условия неживой природы, влияющие на организмы.
• К основным абиотическим факторам относятся свет, температура, вода, свойства почвы и воздуха.
• У каждого вида есть характерные потребности и пределы выносливости.
• Наиболее благоприятное значение фактора называют экологическим оптимумом.
• За пределами выносливости существование организма невозможно.
• Недостаток одного фактора может ограничивать жизнедеятельность даже при благоприятных остальных условиях.