Середовище проживання - Це та частина природи, яка оточує живий організм і з якою він безпосередньо взаємодіє. Складові частини та властивості середовища різноманітні та мінливі. Будь-яка жива істота живе в складному світі, що змінюється, постійно пристосовуючись до нього і регулюючи свою життєдіяльність відповідно до його змін.

Окремі властивості або елементи середовища, що впливають на організми, називаються екологічними факторами Чинники середовища різноманітні. Вони можуть бути необхідні або, навпаки, шкідливі для живих істот, сприяти чи перешкоджати виживанню та розмноженню. Екологічні чинники мають різну природу та специфіку дії. Серед них виділяють абіотичніі біотичні, антропогенні.

Абіотичні фактори – температура, світло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря, сольовий склад води, вітер, течії, рельєф місцевості – це всі властивості неживої природи, які безпосередньо чи опосередковано впливають на живі організми.

Біотичні фактори - Це форми впливу живих істот один на одного. Кожен організм постійно відчуває у собі пряме чи опосередкований вплив інших істот, входить у зв'язку з представниками свого виду та інших видів – рослинами, тваринами, мікроорганізмами, залежить від нього і сам впливає на них. Навколишній органічний світ – складова частина середовища кожної живої істоти.

Взаємні зв'язки організмів – основа існування біоценозів та популяцій; розгляд їх відноситься до галузі син-екології.

Антропогенні фактори – це форми діяльності людського суспільства, які призводять до зміни природи як довкілля інших видів або безпосередньо позначаються на їхньому житті. Під час історії людства розвиток спочатку полювання, та був сільського господарства, промисловості, транспорту сильно змінило природу нашої планети. Значення антропогенних впливів весь живий світ Землі продовжує стрімко зростати.

Хоча людина впливає на живу природу через зміну абіотичних факторів та біотичних зв'язків видів, діяльність людей на планеті слід виділяти в особливу силу, що не вкладається у рамки цієї класифікації. Нині майже доля живого покриву Землі, всіх видів організмів перебуває у руках людського суспільства, залежить від антропогенного на природу.

Один і той самий фактор середовища має різне значення в житті спільно мешкають організмів різних видів. Наприклад, сильний вітер взимку несприятливий для великих тварин, що живуть відкрито, але не діє на дрібніших, які ховаються в норах або під снігом. Сольовий склад грунту важливий харчування рослин, але байдужий більшість наземних тварин тощо.

Зміни факторів середовища в часі можуть бути: 1) регулярно-періодичними, що змінюють силу впливу у зв'язку з часом доби, або сезоном року, або ритмом припливів та відливів в океані; 2) нерегулярними, без чіткої періодичності, наприклад, зміни погодних умов у різні роки, явища катастрофічного характеру – бурі, зливи, обвали тощо; 3) спрямованими протягом відомих, іноді тривалих, відрізків часу, наприклад, при похолоданні або потеплінні клімату, заростанні водойм, постійному випасі худоби на тому самому ділянці тощо.

Серед факторів середовища виділяють ресурси та умови. Ресурси довкілля організми використовують, споживають, тим самим зменшуючи їх кількість. До ресурсів відносять їжу, воду за її дефіциту, притулку, зручні місця для розмноження тощо. Умови – це такі чинники, яких організми змушені пристосовуватися, але вплинути ними зазвичай що неспроможні. Один і той самий фактор середовища може бути ресурсом для одних та умовою для інших видів. Наприклад, світло - життєво необхідний енергетичний ресурс для рослин, а для тварин, що володіють зором, - умова зорової орієнтації. Вода багатьом організмів може бути умовою життя, і ресурсом.

2.2. Адаптації організмів

Пристосування організмів до середовища зветься адаптації. Під адаптаціями розуміються будь-які зміни у структурі та функціях організмів, що підвищують їх шанси на виживання.

Здатність до адаптацій – одне з основних властивостей життя взагалі, оскільки забезпечує і можливість його існування, можливість організмів виживати і розмножуватися. Адаптації проявляються на різних рівнях: від біохімії клітин та поведінки окремих організмів до будови та функціонування угруповань та екологічних систем. Адаптації виникають та розвиваються в ході еволюції видів.

Основні механізми адаптації лише на рівні організму: 1) біохімічні- проявляються у внутрішньоклітинних процесах, як, наприклад, зміна роботи ферментів або зміна їх кількості; 2) фізіологічні- Наприклад, посилення потовиділення при підвищенні температури у ряду видів; 3) морфо-анатомічні– особливості будови та форми тіла, пов'язані з способом життя; 4) поведінкові- Наприклад, пошук тваринами сприятливих місць проживання, створення нір, гнізд тощо; 5) онтогенетичні– прискорення чи уповільнення індивідуального розвитку, що сприяють виживанню при зміні умов.

Екологічні чинники середовища надають живі організми різні впливу, т. е. можуть впливати як подразники,що викликають пристосувальні зміни фізіологічних та біохімічних функцій; як обмежувачі,що обумовлюють неможливість існування в цих умовах; як модифікатори,викликають морфологічні та анатомічні зміни організмів; як сигнали,які свідчать про зміни інших факторів середовища.

2.3. Загальні закони впливу факторів середовища на організми

Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, в характері їх впливу на організми і в реакціях у відповідь живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.

1. Закон оптимуму.

Кожен чинник має певні межі позитивного на організми (рис. 1). Результат дії змінного чинника залежить передусім сили його прояви. Як недостатнє, і надмірне дію чинника негативно б'є по життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного фактора або просто оптимумом для організмів цього виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражена пригнічуюча дія даного фактора на організми. (Зона песимуму). Максимально і мінімально перенесені значення фактора – це критичні точки,замежами яких існування вже неможливе, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічною валентністю живих істот стосовно конкретного чинника середовища.

Мал. 1. Схема дії факторів середовища на живі організми

Представники різних видів сильно відрізняються один від одного як за становищем оптимуму, так і за екологічною валентністю. Так, наприклад, песці в тундрі можуть переносити коливання температури повітря в діапазоні понад 80 ° C (від +30 до -55 ° C), тоді як тепловодні рачки Copilia mirabilis витримують зміни температури води в інтервалі не більше 6 ° C (від +23 до +29 ° C). Одна й та сила прояви чинника може бути оптимальною одного виду, песимальної – іншого і виходити межі витривалості для третього (рис. 2).

Широку екологічну валентність виду стосовно абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви фактора приставки «еврі». Еврітермнівиди – значні коливання температури, що виносять, еврибатні- Широкий діапазон тиску, евригалінні- Різний ступінь засолення середовища.

Мал. 2. Положення кривих оптимуму на температурній шкалі для різних видів:

1, 2 - стенотермні види, кріофіли;

3–7 - Еврітермні види;

8, 9 - стенотермні види, термофіли

Нездатність переносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою «стіно» стенотермні, стенобатні, стеногаліннівиди і т. д. У більш широкому значенні слова види, для існування яких необхідні строго певні екологічні умови, називають стінобіонтними, а ті, що здатні пристосовуватися до різної екологічної обстановки, – еврибіонтними.

Умови, що наближаються по одному або відразу кільком факторам до критичних точок, називають екстремальними.

Положення оптимуму та критичних точок на градієнті фактора може бути в певних межах зрушено дією умов середовища. Це регулярно відбувається у багатьох видів при зміні сезонів року. Взимку, наприклад, горобці витримують сильні морози, а влітку гинуть від охолодження при температурі трохи нижче за нуль. Явище зсуву оптимуму по відношенню до будь-якого фактора зветься акліматизації. Щодо температури це добре відомий процес теплового загартування організму. Для температурної акліматизації потрібен значний період часу. Механізмом є зміна в клітинах ферментів, що каталізують одні й ті самі реакції, але за різних температур (так звані ізоферменти).Кожен фермент кодується своїм геном, отже, необхідне виключення одних генів та активація інших, транскрипція, трансляція, збір достатньої кількості нового білка тощо. Загальний процес займає в середньому близько двох тижнів і стимулюється змінами в навколишньому середовищі. Акліматація, або загартування, - важлива адаптація організмів, відбувається при несприятливих умовах, що поступово насуваються, або при попаданні на території з іншим кліматом. Вона є у випадках складовою загального процесу акліматизації.

2. Неоднозначність впливу чинника різні функції.

Кожен фактор неоднаково впливає різні функції організму (рис. 3). Оптимум для одних процесів може бути песимумом для інших. Так, температура повітря від +40 до +45 °C у холоднокровних тварин сильно збільшує швидкість обмінних процесів в організмі, але гальмує рухову активність, і тварини впадають у теплове заціпеніння. Для багатьох риб температура води, оптимальна для дозрівання статевих продуктів, є несприятливою для ікрометання, яке відбувається при іншому температурному інтервалі.

Мал. 3. Схема залежності фотосинтезу та дихання рослини від температури (за В. Лархером, 1978): t хв, t опт, t макс– температурний мінімум, оптимум та максимум для приросту рослин (заштрихована область)

Життєвий цикл, у якому певні періоди організм здійснює переважно ті чи інші функції (харчування, зростання, розмноження, розселення тощо.), завжди узгоджений із сезонними змінами комплексу чинників середовища. Рухливі організми можуть також змінювати житла для успішного здійснення всіх своїх життєвих функцій.

3. Різноманітність індивідуальних реакцій чинники середовища.Ступінь витривалості, критичні точки, оптимальна та песимальні зони окремих індивідуумів не збігаються. Ця мінливість визначається як спадковими якостями особин, і статевими, віковими і фізіологічними відмінностями. Наприклад, у метелика млинового вогневки – одного зі шкідників борошна та зернових продуктів – критична мінімальна температура для гусениць -7 °C, для дорослих форм –22 °C, а для яєць –27 °C. Мороз -10 °C губить гусениць, але не небезпечний для імаго і яєць цього шкідника. Отже, екологічна валентність виду завжди ширша за екологічну валентність кожної окремої особини.

4. Відносна незалежність пристосування організмів до різних факторів.Ступінь витривалості до якогось фактору не означає відповідної екологічної валентності виду по відношенню до інших факторів. Наприклад, види, що переносять широкі зміни температури, зовсім не обов'язково повинні бути пристосованими до широких коливань вологості або сольового режиму. Евритермні види можуть бути стеногалінними, стенобатними чи навпаки. Екологічні валентності виду стосовно різних факторів можуть бути дуже різноманітними. Це створює надзвичайне різноманіття адаптації у природі. Набір екологічних валентностей по відношенню до різних факторів середовища екологічний діапазон виду.

5. Розбіжність екологічних спектрів окремих видів.Кожен вид специфічний за своїми екологічними можливостями. Навіть у близьких за способами адаптації до середовища видів існують відмінності щодо будь-яких окремих факторів.

Мал. 4. Зміна участі в лучних травостоях окремих видів рослин залежно від зволоження (за Л. Г. Раменським та ін., 1956): 1 - конюшина лучна; 2 – деревій звичайний; 3 - Келерія Делявіна; 4 - тонконіг луговий; 5 - Типчак; 6 - підмаренник справжній; 7 - осока рання; 8 - Таволга звичайна; 9 – герань пагорба; 10 – короставник польовий; 11 - козлобородник коротконосиковий

Правило екологічної індивідуальності видівсформулював російський ботанік Л. Г. Раменський (1924) стосовно рослин (рис. 4), потім воно широко було підтверджено і зоологічними дослідженнями.

6. Взаємодія факторів.Оптимальна зона та межі витривалості організмів стосовно будь-якого фактора середовища можуть зміщуватися залежно від того, з якою силою та в якому поєднанні діють одночасно інші фактори (рис. 5). Ця закономірність отримала назву взаємодії факторів. Наприклад, спеку легше переносити у сухому, а не у вологому повітрі. Загроза замерзання значно вища при морозі з сильним вітром, ніж у безвітряну погоду. Таким чином, той самий фактор у поєднанні з іншими надає неоднаковий екологічний вплив. Навпаки, той самий екологічний результат може бути отриманий різними шляхами. Наприклад, в'янення рослин можна призупинити шляхом збільшення кількості вологи в грунті, так і зниження температури повітря, що зменшує випаровування. Створюється ефект часткового взаємозаміщення чинників.

Мал. 5. Смертність яєць соснового шовкопряда Dendrolimus pini при різних поєднаннях температури та вологості

Разом з тим, взаємна компенсація дії факторів середовища має певні межі, і повністю замінити один з них іншим не можна. Повна відсутність води або хоча б одного з основних елементів мінерального харчування робить життя рослини неможливим, незважаючи на найсприятливіші поєднання інших умов. Крайній дефіцит тепла в полярних пустелях не можна заповнити ні великою кількістю вологи, ні цілодобовою освітленістю.

Враховуючи у сільськогосподарській практиці закономірності взаємодії екологічних факторів, можна вміло підтримувати оптимальні умови життєдіяльності культурних рослин та свійських тварин.

7. Правило обмежуючих факторів.Можливості існування організмів насамперед обмежують ті чинники середовища, які найбільше віддаляються від оптимуму. Якщо хоча б один із екологічних факторів наближається або виходить за межі критичних величин, то, незважаючи на оптимальне поєднання інших умов, особам загрожує загибель. Будь-які фактори, що сильно ухиляються від оптимуму, набувають першорядного значення в житті виду або окремих його представників у конкретні відрізки часу.

Обмежуючі чинники середовища визначають географічний ареал виду. Природа цих чинників може бути різною (рис. 6). Так, просування виду на північ може лімітуватися недоліком тепла, аридні райони – недоліком вологи або занадто високими температурами. Обмежуючим поширення чинником можуть бути і біотичні відносини, наприклад зайнятість території сильнішим конкурентом чи брак запилювачів рослин. Так, запилення інжиру повністю залежить від єдиного виду комах - оси Blastophaga psenes. Батьківщина цього дерева – Середземномор'я. Завезений до Каліфорнії інжир не плодоносив доти, поки туди не завезли ос-запилювачів. Поширення бобових в Арктиці обмежується розподілом джмелів, що запилюють їх. На острові Діксон, де немає джмелів, не зустрічаються і бобові, хоча за температурними умовами існування там цих рослин ще допустиме.

Мал. 6. Глибокий сніговий покрив – лімітуючий чинник у поширенні оленів (за Г. А. Новикову, 1981)

Щоб визначити, чи зможе вид існувати в даному географічному районі, потрібно в першу чергу з'ясувати, чи не виходять будь-які фактори середовища за межі його екологічної валентності, особливо в найуразливіший період розвитку.

Виявлення обмежуючих чинників дуже важливе у практиці сільського господарства, оскільки, спрямувавши основні зусилля з їхньої усунення, можна швидко і ефективно підвищити врожайність рослин чи продуктивність тварин. Так, на сильно кислих ґрунтах урожай пшениці можна дещо збільшити, застосовуючи різні агрономічні дії, але найкращий ефект буде отриманий тільки в результаті вапнування, яке зніме дії кислотності, що обмежують дії. Знання обмежуючих факторів, таким чином, є ключем до управління життєдіяльністю організмів. У різні періоди життя особин обмежують виступають різні чинники середовища, тому потрібно вміле і постійне регулювання умов життя рослин і тварин, що вирощуються.

2.4. Принципи екологічної класифікації організмів

В екології різноманітність і різноплановість способів та шляхів адаптації до середовища створюють необхідність множинних класифікацій. Використовуючи будь-який єдиний критерій, не можна відобразити всі сторони пристосованості організмів до середовища. Екологічні класифікації відображають подібність, що виникає у представників різних груп, якщо вони використовують подібні шляхи адаптації. Наприклад, якщо ми класифікуємо тварин за способами руху, то в екологічну групу видів, що пересуваються у воді реактивним шляхом, потраплять такі різні за систематичним становищем тварини, як медузи, головоногі молюски, деякі інфузорії та джгутикові, личинки ряду бабок та ін. (рис. 7). В основу екологічних класифікацій можуть бути покладені найрізноманітніші критерії: способи харчування, пересування, відношення до температури, вологості, солоності середовища, тискуі т. п. Поділ всіх організмів на еврибіонтних та стенобіонтних за широтою діапазону пристосувань до середовища є прикладом найпростішої екологічної класифікації.

Мал. 7. Представники екологічної групи організмів, що пересуваються у воді реактивним способом (за С. А. Зерновим, 1949):

1 - джгутикове Medusochloris phiale;

2 - Інфузорія Craspedotella pileosus;

3 – медуза Cytaeis vulgaris;

4 - пелагічна голотурія Pelagothuria;

5 - Личинка бабки-коромисла;

6 – восьминіг, що пливе, Octopus vulgaris:

а- Напрямок струменя води;

б– напрямок руху тварини

Інший приклад - поділ організмів на групи характером харчування.Автотрофи- Це організми, які використовують як джерело для побудови свого тіла неорганічні сполуки. Гетеротрофи– всі живі істоти, які потребують їжі органічного походження. У свою чергу, автотрофи поділяються на фототрофіві хемотрофів.Перші синтезу органічних молекул використовують енергію сонячного світла, другі – енергію хімічних зв'язків. Гетеротрофів ділять на сапрофітів,використовують розчини простих органічних сполук, та голозоїв.Голозої мають складний комплекс травних ферментів і можуть вживати в їжу складні органічні сполуки, розкладаючи їх на простіші складові компоненти. Голозої поділяються на сапрофагів(живляться мертвими рослинними залишками), фітофагів(споживачів живих рослин), зоофагів(що потребують живої їжі) і некрофагів(трупоїдних тварин). У свою чергу, кожну з цих груп можна поділити на дрібніші, що мають свою специфіку в характері харчування.

Інакше можна збудувати класифікацію за способом добування їжі.Серед тварин виявляються, наприклад, такі групи, як філ'тратори(дрібні рачки, беззубка, кит та ін.), пасуться форми(копитні, жуки-листоїди), збирачі(Дятли, кроти, землерийки, курячі), мисливці на видобуток, що рухається(вовки, леви, мухи-ктирі і т. п.) і низку інших груп. Так, незважаючи на велику відмінність в організації, однаковий спосіб оволодіння видобутком призводить у левів і мух-ктирів до ряду аналогій у їх мисливських звичках та загальних рисах будови: піджаре тіла, сильному розвитку мускулатури, здатності розвивати короткочасно велику швидкість і т. п.

Екологічні класифікації допомагають виявляти можливі у природі шляхи пристосування організмів до середовища.

2.5. Активне та приховане життя

Обмін речовин – одна з найголовніших якостей життя, що визначає тісний речовинно-енергетичний зв'язок організмів із середовищем. Метаболізм виявляє сильну залежність та умовами існування. У природі ми спостерігаємо два основні стани життя: активну життєдіяльність та спокій. При активній життєдіяльності організми харчуються, ростуть, пересуваються, розвиваються, розмножуються, характеризуючись інтенсивним метаболізмом. Спокій може бути різним за глибиною та тривалістю, багато функцій організму при цьому слабшають або не виконуються зовсім, оскільки рівень обміну речовин падає під впливом зовнішніх та внутрішніх факторів.

У стані глибокого спокою, тобто зниженого речовинно-енергетичного обміну, організми стають менш залежними від середовища, набувають високого ступеня стійкості і здатні переносити умови, які не могли б витримати за активної життєдіяльності. Ці два стани чергуються в житті багатьох видів, будучи адаптацією до місцеперебування з нестабільним кліматом, різкими сезонними змінами, що характерно для більшої частини планети.

При глибокому придушенні обміну речовин організми можуть взагалі виявляти видимих ​​ознак життя. Питання, чи можлива повна зупинка обміну речовин із наступним поверненням до активної життєдіяльності, т. е. свого роду «воскресіння з мертвих», дискутувався у науці понад два століття.

Вперше явище уявної смертібуло виявлено 1702 р. Антоні ван Левенгуком – відкривачем мікроскопічного світу живих істот. «Анімалькулі» (коловертки), які спостерігали за ним, при висиханні краплі води зморщувалися, виглядали мертвими і могли перебувати в такому стані тривалий час (рис. 8). Поміщені знову у воду, вони набухали та переходили до активного життя. Левенгук пояснив це тим, що оболонка «анімалькуль», очевидно, «не дозволяє ні найменшого випаровування» і вони залишаються живими в сухих умовах. Однак через кілька десятиліть дослідники природи вже сперечалися про можливість того, що «життя може бути повністю припинено» і відновлено знову «через 20, 40, 100 років або більше».

У 70-х роках XVIII ст. явище «воскресіння» після висихання було виявлено і підтверджено численними дослідами в інших дрібних організмів – пшеничних вугриць, вільноживучих нематод і тихоходок. Ж. Бюффон, повторивши досліди Дж. Нідгема з вугрицями, стверджував, що «ці організми можна змусити скільки завгодно разів поспіль помирати і знову оживати». Л. Спалланцані вперше звернув увагу на глибокий спокій насіння та суперечку рослин, розцінивши його як збереження їх у часі.

Мал. 8. Коловратка Philidina roseola на різних стадіях висихання (за П. Ю. Шмідтом, 1948):

1 - Активна; 2 - Початківець скорочуватися; 3 - повністю скоротилася перед висиханням; 4 – у стані анабіозу

У ХІХ ст. було переконливо встановлено, що стійкість сухих коловороток, тихоходок і нематод до високих і низьких температур, нестачі або відсутності кисню зростає пропорційно до ступеня їх зневоднення. Однак залишалося відкритим питання, чи відбувається при цьому повне переривання життя або лише його глибоке гноблення. У 1878 р. Клод Бернал висунув поняття «приховане життя»,яку він характеризував припиненням обміну речовин та «перервою відносин між істотою та середовищем».

Остаточно це питання було вирішено лише у першій третині XX століття з розвитком техніки глибокого вакуумного зневоднення. Досліди Г. Рама, П. Беккереля та інших вчених показали можливість повної оборотної зупинки життя.У сухому стані, коли в клітинах залишалося не більше 2 % води в хімічно зв'язаному вигляді, такі організми, як коловратки, тихоходки, дрібні нематоди, насіння та суперечки рослин, суперечки бактерій та грибів витримували перебування в рідкому кисні (-218,4 °C ), рідкому водні (-259,4 °C), рідкому гелії (-269,0 °C), тобто температури, близькі до абсолютного нуля. При цьому вміст клітин твердне, відсутній навіть тепловий рух молекул, і будь-який обмін речовин, звичайно, припинено. Після поміщення у нормальні умови ці організми продовжують розвиток. У деяких видів зупинка обміну речовин при наднизьких температурах можлива і без висушування, за умови замерзання води над кристалічному, а аморфному стані.

Повна тимчасова зупинка життя отримала назву анабіозу. Термін був запропонований В. Прейєром ще в 1891 р. У стані анабіозу організми стають стійкими до найрізноманітніших впливів. Наприклад, тихоходки витримували в експерименті іонізуюче опромінення до 570 тис. рентген протягом 24 годин.

Стан анабіозу набагато розширює межі збереження життя, зокрема й у часі. Наприклад, в товщі льодовика Антарктиди при глибокому бурінні були виявлені мікроорганізми (спори бактерій, грибів і дріжджів), що згодом розвинулися на звичайних живильних середовищах. Вік відповідних горизонтів льоду сягає 10–13 тис. років. Суперечки деяких життєздатних бактерій виділені і з глибших шарів віком сотні тисяч років.

Анабіоз, однак, досить рідкісне явище. Він можливий далеко не для всіх видів і є крайнім станом спокою живої природи. Його необхідна умова – збереження неушкоджених тонких внутрішньоклітинних структур (органел та мембран) при висушуванні чи глибокому охолодженні організмів. Ця умова нездійсненна для більшості видів, що мають складну організацію клітин, тканин та органів.

Здатність до анабіозу виявляється у видів, що мають просту або спрощену будову і що мешкають в умовах різкого коливання вологості (пересихають дрібні водоймища, верхні шари ґрунту, подушки мохів і лишайників тощо).

Набагато ширше поширені у природі інші форми спокою, пов'язані зі станом зниженої життєдіяльності внаслідок часткового гноблення метаболізму. Будь-який ступінь зниження рівня обміну речовин підвищує стійкість організмів і дозволяє більш економно витрачати енергію.

Форми спокою у стані зниженої життєдіяльності ділять на гіпобіоз і криптобіоз, або спокій вимушений і спокій фізіологічний. При гіпобіозі гальмування активності, або заціпеніння виникає під прямим тиском несприятливих умов і припиняється майже відразу після того, як ці умови повертаються до норми (рис. 9). Подібне придушення процесів життєдіяльності може виникати при нестачі тепла, води, кисню, при підвищенні осмотичного тиску і т.п. кріобіоз(при низьких температурах), ангідробіоз(при нестачі води), аноксибіоз(в анаеробних умовах), гіперосмобіоз(При високому вмісті солей у воді) та ін.

Не тільки в арктичних і антарктичних, а й у середніх широтах деякі морозостійкі види членистоногих (колемболи, ряд мух, жужелиці та ін.) зимують у стані заціпеніння, швидко відтаючи і переходячи до активності під променями сонця, а потім знову втрачають рухливість при зниженні температури . Навесні рослини припиняють і відновлюють ріст і розвиток за похолоданням і потеплінням. Після дощу, що випав, голий грунт часто зеленіє за рахунок швидкого розмноження ґрунтових водоростей, що перебували у вимушеному спокої.

Мал. 9. Пагон – шматок льоду з прісноводними мешканцями, що вмерзли в нього (з С. А. Зернова, 1949)

Глибина і тривалість придушення обміну речовин при гіпобіозі залежить від тривалості та інтенсивності дії фактора, що пригнічує. Вимушений спокій настає на будь-якій стадії онтогенезу. Вигоди гіпобіозу – швидке відновлення активної життєдіяльності. Однак цей відносно нестійкий стан організмів і при великій тривалості може бути ушкоджуючим через розбалансованість метаболічних процесів, виснаження енергетичних ресурсів, накопичення недоокислених продуктів обміну та інших несприятливих фізіологічних змін.

Криптобіоз – принципово інший тип спокою. Він пов'язаний із комплексом ендогенних фізіологічних перебудов, які відбуваються заздалегідь, до настання несприятливих сезонних змін, і організми виявляються готові до них. Криптобіоз є адаптацією насамперед до сезонної чи іншої періодичності абіотичних факторів довкілля, їх регулярної циклічності. Він становить частину життєвого циклу організмів, що виникає не на будь-якій, а на певній стадії індивідуального розвитку, присвяченій переживанню критичних періодів року.

Перехід у стан фізіологічного спокою потребує часу. Йому передує накопичення резервних речовин, часткова дегідратація тканин та органів, зменшення інтенсивності окислювальних процесів та ряд інших змін, що знижують загалом тканинний метаболізм. У стані криптобіозу організми стають набагато стійкішими до несприятливих впливів зовнішнього середовища (рис. 10). Основні біохімічні перебудови при цьому є багато в чому загальними для рослин, тварин та мікроорганізмів (наприклад, перемикання метаболізму різною мірою на шлях гліколізу за рахунок резервних вуглеводів тощо). Вихід із криптобіозу також потребує часу та витрат енергії та не може бути здійснений простим припиненням негативної дії фактора. Для цього необхідні особливі умови, різні для різних видів (наприклад, проморожування, присутність крапельно-рідкої води, певна тривалість світлового дня, певна якість світла, обов'язкові коливання температури та ін.).

Криптобіоз як стратегія виживання у періодично несприятливих для активного життя умовах – це продукт тривалої еволюції та природного відбору. Він широко поширений у живій природі. Стан криптобіозу характерний, наприклад, для насіння рослин, цист та суперечка різних мікроорганізмів, грибів, водоростей. Діапауза членистоногих, сплячка ссавців, глибокий спокій рослин – також різні типи криптобіозу.

Мал. 10. Дощовий черв'як у стані діапаузи (за Ст Тішлером, 1971)

Стану гіпобіозу, криптобіозу та анабіозу забезпечують виживання видів у природних умовах різних широт, часто екстремальних, дозволяють зберігати організми протягом тривалих несприятливих періодів, розселятися у просторі та багато в чому розсувають межі можливості та поширення життя в цілому.

ЕКОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ.

Природа, в якій живе живий організм, є середовищем його проживання. Навколишні умови різноманітні та мінливі. Не всі чинники середовища з однаковою силою впливають живі організми. Одні можуть бути потрібні для організмів, інші, навпаки, шкідливі; є такі, які взагалі байдужі для них. Чинники середовища, які впливають організм, називають екологічними чинниками.

Абіотичні фактори- це все чинники неживої природи. До них відносяться фізичні та хімічні характеристики середовища, а також кліматичні та географічні фактори, що мають складну природу: зміна сезонів року, рельєф, напрямок та сила течії чи вітру, лісові пожежі та ін.

Біотичні фактори- Сума впливів живих організмів. Багато живих організмів впливають один на одного безпосередньо. Хижаки поїдають жертв, комахи п'ють нектар і переносять пилок з квітки на квітку, хвороботворні бактерії утворюють отрути, що руйнують клітини тварин. Крім того, організми опосередковано впливають один на одного, змінюючи місце існування. Наприклад, відмерлі листя дерев утворюють опад, який служить місцем проживання та їжею для багатьох організмів.

Антропогенний фактор- вся різноманітна діяльність людини, яка призводить до зміни природи як довкілля всіх живих організмів або безпосередньо позначається на їхньому житті.

Біологічний оптимумЧасто в природі буває так, що одні екологічні фактори перебувають у достатку (наприклад, вода і світло), інші (наприклад, азот) - у недостатніх кількостях. Чинники, що знижують життєздатність організму, називають обмежують (лімітують). Наприклад, струмкова форель живе у воді з вмістом кисню щонайменше 2 мг/л. При вмісті у воді кисню менше 1,6 мг/л форель гине. Кисень – обмежуючий фактор для форелі.

Обмежуючим чинником то, можливо лише його недолік, а й надлишок. Тепло, наприклад, необхідне всім рослинам. Однак якщо тривалий час влітку стоїть висока температура, рослини навіть при зволоженому грунті можуть постраждати через опіки листя.

Отже, для кожного організму існує найбільш відповідне поєднання абіотичних та біотичних факторів, оптимальне для його зростання, розвитку та розмноження. Найкраще поєднання умов називають біологічним оптимумом. Виявлення біологічного оптимуму, знання закономірностей взаємодії екологічних чинників мають велике практичного значення. Вміло підтримуючи оптимальні умови життєдіяльності сільськогосподарських рослин та тварин, можна підвищувати їхню продуктивність.

Вплив основних абіотичних факторів на живі організми.У кожному середовищі діє своя сукупність абіотичних чинників. Деякі з них відіграють важливу роль у всіх трьох основних середовищах (у ґрунті, воді, на суші) або у двох.

Температурата її вплив на біологічні процеси, Температура – ​​один із найважливіших абіотичних факторів. По-перше, вона діє скрізь та постійно. По-друге, температура впливає швидкість багатьох фізичних процесів і хімічних реакцій, зокрема і процеси, які у живих організмах та його клітинах. З підвищенням температури до певної межі швидкість реакції збільшується, а за подальшого підвищення температури різко падає. Саме тому температура впливає швидкості різних фізіологічних процесів, від травлення до проведення нервового імпульсу. Занадто низькі і занадто високі значення температури є згубними для клітин.

Фізіологічніадаптації. На основі фізіологічних процесів багато організмів можуть у певних межах змінювати температуру свого тіла. Ця здатність називається терморегуляцією. Зазвичай терморегуляція зводиться до того що, що температура тіла підтримується більш постійному рівні, ніж температура довкілля. Більш різноманітні за здібностями до терморегуляції тварини. Всі тварини діляться за цією ознакою на холоднокровні та теплокровні.

Температура тіла у холоднокровних тварин змінюється за зміни температури довкілля. Теплокровні тварини завдяки наявності таких ароморфозів, як чотирикамерне серце, механізми терморегуляції (пір'яної та волосяної покриви, жирова тканина та ін.), здатні підтримувати постійну температуру тіла навіть за її сильних коливань.

Вплив вологостіна наземні організми. Усі живі організми відчувають потребу у воді. Біохімічні реакції, що йдуть у клітинах, протікають у рідкому середовищі. Вода для живих організмів є «універсальним розчинником»; у розчиненому вигляді транспортуються поживні речовини, гормони, виводяться шкідливі продукти обміну та ін. Підвищена або знижена зволоженість накладає відбиток на зовнішній вигляд та внутрішню структуру організмів. Так, в умовах недостатнього зволоження (степу, напівпустелі, пустелі) поширені рослини-ксерофіти. Вони виробили пристосування до постійного чи тимчасового нестачі вологи у грунті чи повітрі, що з їх анатомічними, морфологічними і фізіологічними особливостями. Так, багаторічні рослини пустелі мають сильно розвинене коріння, іноді дуже довгі (у верблюжої колючки до 16м), що досягають вологого шару, або надзвичайно розгалужені.

Роль світла у житті гетеротрофів.Для багатьох мікробів і деяких тварин пряме сонячне світло згубне. Гетеротрофи - організми, що споживають готові органічні речовини та не здатні до їх синтезу з неорганічних. У житті більшості тварин світло відіграє важливу роль. Тварини, що орієнтуються з допомогою зору, пристосовані до певної освітленості. Тому практично всі тварини мають виражений добовий ритм активності та зайняті пошуками їжі у певний час доби. Багато комах і птахів, як і людина, здатні запам'ятовувати положення Сонця і використовувати його як орієнтир, що дозволяє знаходити дорогу назад. Для багатьох планктонних тварин зміни освітленості є стимулом, що викликає вертикальні міграції. Зазвичай вночі дрібні планктонні тварини піднімаються у верхні шари, більш теплі та багаті на їжу, а вдень опускаються на глибину.

Фотоперіодизм. У житті більшості організмів важливу роль відіграє зміна пори року. Зі зміною сезонів змінюються багато факторів середовища: температура, кількість опадів та ін. Проте найбільш закономірно змінюється довжина світлового дня. Для багатьох організмів зміна довжини дня є сигналом зміни сезонів. Реагуючи на зміну довжини дня, організми готуються до умов сезону. Ці реакції на зміну довжини дня називають фотоперіодичними реакціями, або фотоперіодизмом. Від довжини дня залежать терміни цвітіння та інші процеси рослин. У багатьох прісноводних тварин скорочення днів восени викликає утворення яєць, що покояться, і цист, що переживають зиму. Для перелітних птахів скорочення світлого часу доби є сигналом до початку міграції. У багатьох ссавців від довжини дня залежить дозрівання статевих залоз та сезонність розмноження. Як показали недавні дослідження, у багатьох людей, які живуть у помірному поясі, короткий фотоперіод у зимовий час викликає нервовий розлад – депресію. Для лікування цього захворювання людини достатньо щодня протягом певного періоду часу висвітлювати яскравим світлом.

1.До топографічних факторів навколишнього середовища відноситься …

висота над рівнем моря щільність популяцій організмів

Рішення:
Топографія (від грецьк. "topos" - місце, місцевість; "grapho" - пишу) - поверхня будь-якої місцевості, взаємне розташування її пунктів, частин. Топографічні фактори, тобто фактори, пов'язані з рельєфом місцевості, іноді називають геоморфологічними. Вплив абіотичних чинників значною мірою залежить від топографічних характеристик місцевості, які можуть сильно змінювати як клімат, і особливості розвитку грунтів. Основний топографічний фактор – висота над рівнем моря. З висотою знижуються середні температури, збільшується добовий перепад температур, зростає кількість опадів, швидкість вітру та інтенсивність радіації, знижується тиск. В результаті в гірській місцевості в міру підйому спостерігається вертикальна зональність розподілу рослинності, що відповідає послідовності зміни широтних зон від екватора до полюсів. Також до топографічних факторів належать крутість схилу, експозиція.

Біотичні абіотичні антропогенні кліматичні

1. До природних абіотичних факторів відноситься …

Пожежа симбіоз інтродукція рекультивація

1. Антропогенні фактори можна поділити на такі групи, як фактори...

прямого та непрямого впливутрофічних та топічних відносин

фітогенних та зоогенних впливів регулярної та нерегулярної періодичності

Кліматичних антропогенних едафічних біотичних

Рішення:
За природою екологічні чинники ділять на абіотичні, біотичні та антропогенні. Абіотичні фактори – компоненти неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на організм. Їх ділять такі групи: кліматичні чинники (світло, температура, вологість, вітер, атмосферний тиск та інших.); геологічні чинники (землетруси, виверження вулканів, рух льодовиків, радіоактивне випромінювання та ін.); орографічні чинники, чи чинники рельєфу (висота місцевості над рівнем моря, крутість місцевості – кут нахилу місцевості до горизонту, експозиція місцевості – становище місцевості стосовно сторонам світла та інших.); едафічні, або ґрунтово-ґрунтові, фактори (гранулометричний склад, хімічний склад, щільність, структура, рН та ін.); гідрологічні фактори (перебіг, солоність, тиск та ін).

Антропогенних фітогенних гідрографічних орографічних

Рішення:
Сукупність впливів людини життя організмів називають антропогенними чинниками. Антропогенні фактори в залежності від наслідків впливу поділяють на позитивні, які покращують життя організмів або збільшують їх чисельність (посадка та підживлення рослин, розведення та охорона тварин тощо), та негативні фактори (вирубування дерев, забруднення навколишнього середовища, руйнування місцеперебування та т.п.), які погіршують життя організмів або знижують їхню чисельність. Залежно від характеру впливів антропогенні чинники поділяються на дві групи: фактори прямого впливу – це безпосередній вплив людини на організм (скошування трави, вирубування лісу, відстріл тварин, вилов риби тощо); фактори непрямого впливу – це вплив людини фактом свого існування (щорічно в процесі дихання людей в атмосферу надходить значна кількість вуглекислого газу та з навколишнього середовища у вигляді їжі вилучається 2,7×10 15 ккал енергії) та через господарську діяльність (сільське господарство, промисловість, транспорт, побутова діяльність тощо).

Первиннихвторинних фітогенних зоогенних

1. За впливом факторів середовища на живі організми виділяють...

подразники, обмежувачі, модифікаторизволожувачі, обігрівачі, освітлювачі

одинарні, подвійні, потрійні

разові, множинні, невизначені

Рішення:
Екологічні чинники діють організми по-різному. Вони можуть виступати як подразники, що спричиняють пристосувальні зміни фізіологічних функцій; як обмежувачі, що зумовлюють неможливість існування тих чи інших організмів у цих умовах; як модифікатори, що визначають морфологічні та анатомічні зміни організмів.

1. Сукупність фізичних та хімічних властивостей ґрунтів, здатних впливати на живі організми, називається _________________ факторами.

Едафічнимикліматичними антропогенними мікробогенними

Рішення:
Ґрунт – продукт фізичного, хімічного та біологічного перетворення (вивітрювання) гірських порід; є трифазним середовищем, що містить тверді, рідкі та газоподібні компоненти. Вона формується внаслідок складних взаємодій клімату, рослин, тварин, мікроорганізмів і розглядається як біокосне тіло, що містить живі та неживі компоненти. Фізичні та хімічні властивості ґрунту в сукупності являють собою едафічні (ґрунтові) фактори.

Внутрішньовидових міжвидових хімічних фізичних

10. Серед ґрунтових факторів найважливішою властивістю, що впливає на зростання та продуктивність рослин, є її ….

Родючістьвологість пористість тиск

11. Річний сумарною сонячною радіацією, станом атмосфери, характером рельєфу тощо. визначається такий абіотичний фактор.

вологість кислотність тиск світло

4. Лімітуючий фактор. Закон мінімуму Лібіха та закон толерантності Шелфорда

1. На малюнку, що ілюструє закон толерантності (на прикладі впливу на організм концентрації певної речовини як екологічного фактора), під цифрою 1) позначено …

оптимум життєвого стану

пік у зоні екологічного стресу песимум існування виду

Рішення:
Живі організми мають певний набір потреб щодо умов проживання. Для кожного виду існує так званий екологічний преферендум до різноманітних екологічних факторів. Наприклад, термопреферендум - бажана температура, біотопічний преферендум - біотопи. Відповідно до закону В. Шелфорда (закону толерантності), будь-який живий організм має певні, еволюційно успадковані верхню та нижню межі стійкості (толерантності) до будь-якого екологічного фактору. Екологічний оптимум для організмів цього виду – це найбільш сприятливий вплив будь-якого фактора (певний діапазон температури, вологості, характер біотопу тощо), тобто оптимум життєвого стану.

2. Закономірність, відповідно до якої дія одного фактора залежить від того, з якою силою та в якому поєднанні діють одночасно інші фактори, одержала назву принципу ____________ факторів.

Взаємодіяпротидії агрегації односпрямованості

3. Здатність організму витримувати відхилення екологічних чинників від оптимальних щодо його життєдіяльності значень називається …

Толерантністюплодючість комфортність мінливість

Рішення:
Чим ширша амплітуда коливань фактора, при якій організм може зберігати життєздатність, тим вища його стійкість, тобто толерантність до того чи іншого фактора (від лат. tolerantia - терпіння). Звідси слово «толерантний» перекладають як стійкий, толерантний, а толерантність можна визначити як здатність організму витримувати відхилення екологічних факторів від оптимальних для його життєдіяльності значень. Толерантні організми – це організми, стійкі до несприятливих змін середовища.

6. Явище часткової взаємозамінності дії екологічних факторів називається ефектом …

Компенсаціїадаптації сумації процвітання

7. Поданий нижче графік ілюструє закон толерантності.

В. Шелфорда Р. Ліндемана Б. Коммонера Ю. Лібіха

Рішення:
Закон толерантності В. Шелфорда – це закон, згідно з яким лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного фактора, діапазон між якими визначає величину толерантності (витривалості) організму до цього фактора.

8. Ю. Одум доповнив закон толерантності положеннями, одна з яких свідчить, що організми з широким діапазоном толерантності щодо всіх екологічних факторів зазвичай …

найпоширеніші найменш адаптовані

більші за розмірами менш продуктивні

Рішення:
Закон толерантності був запропонований американським зоологом В. Шелфордом, але згодом був доповнений Ю. Одумом (1975 р.) такими положеннями:
1) організми можуть мати широкий діапазон толерантності щодо одного екологічного фактора та низький діапазон щодо іншого;
2) організми з широким діапазоном толерантності по відношенню до всіх екологічних факторів зазвичай найбільш поширені;
3) якщо умови по одному екологічному фактору не є оптимальними для виду, то діапазон толерантності може звузитися і щодо інших екологічних факторів.

10. Поєднання умов середовища, найбільш сприятливе для життя та розмноження даного організму, називається його …

Оптимумом песимумом континуумом соціумом

Рішення:
На градієнті будь-якого екологічного чинника поширення виду обмежено межами толерантності. Між цими межами є відрізок, де умови для конкретного виду найбільш сприятливі і тому формується найбільша біомаса та висока густина популяції. Це його екологічний оптимум. Ліворуч і праворуч від оптимуму умови для життя виду менш сприятливі. Це зони песимуму, тобто пригнічення організмів, коли падає щільність популяції і вигляд стає найбільш уразливим до дії несприятливих екологічних чинників (включаючи вплив людини). У зоні оптимуму життя організму найбільш комфортне і він витрачає на його підтримку мінімальну кількість енергії. У зонах песимуму підтримки життєдіяльності доводиться витрачати енергії набагато більше і включати спеціальні «механізми виживання». Наприклад, для зігрівання у холоді теплокровні тварини витрачають енергію, накопичену в жирових тканинах. Рослини в умовах песимуму витрачають більшу частину продуктів фотосинтезу на дихання та повільно зростають.

11. Закон, згідно з яким лімітуючим фактором процвітання може бути як мінімум, так і максимум екологічного фактора, діапазон між якими визначає величину витривалості організму до цього фактора, називається законом.

мінімуму Лібіха екології Коммонера ноосфери Вернадського толерантності Шелфорда

12. Між окремими факторами можуть встановлюватися особливі взаємодії, коли вплив одного фактора певною мірою змінює характер впливу іншого при …

Одиночної активності особи комплексному впливі на організм

Пасивна стійкість організму адаптивна поведінка організму

13. За правилом, встановленому У. У. Альохіним в 1951 р. для рослинності, поширені краєвиди Півдні виростають північних схилах, але в півночі зустрічаються лише з південних. Ця закономірність одержала назву правило …

Попередженняколивань чисельності

Територіальності взаємодії факторів

Рішення:
Правило попередження – це закономірність (відкрита Альохіним і Вальтером у 1951 р.), згідно з якою схили північної експозиції несуть на собі рослинні угруповання, властиві більш північній рослинній зоні (або підзоні), а схили південної експозиції – рослинні угруповання, характерні для південнішої рослинної зони (або підзони). За В. Альохіном, плакорний вид, або плакорний фітоценоз, випереджається на півдні або на півночі у відповідних умовах місцеперебування. Це відхилення від правил зональності пов'язані з кутом падіння сонячних променів.

14. Функціональне місце в екосистемі, яке визначається його біотичним потенціалом і сукупністю факторів зовнішнього середовища, до яких він пристосований, називається екологічним (-ою).

Групою спектром нішоюнормою

15. Види живих організмів, що виносять значні коливання температури, називаються ..

Еврітермнимиеврибіонтними стенотермними стенобіонтними

16. Ступінь пристосовуваності живого організму до змін умов середовища, що називається екологічним

толерантністю до оптимізації самоврядування валентністю

1.3. Взаємини організму та середовища

Середовище проживання - Це природне оточення живого організму. Важливі життя організму компоненти довкілля, з якими він неминуче стикається, називаються екологічними факторами . Ці фактори можуть бути необхідні або шкідливі для живих істот, сприяти чи перешкоджати виживанню та розмноженню.

1.3.1. Типи екологічних взаємодій

Все різноманіття взаємовідносин між організмами можна поділити на два основні типи: антагоністичні і неантагоністичні .

Хижацтво - Форма взаємовідносин організмів різних трофічних рівнів, при якій один вид організмів живе за рахунок іншого, поїдаючи його.

Конкуренція - Форма взаємовідносин, при яких організми одного трофічного рівня борються за їжу та інші умови існування, пригнічуючи один одного.

Основні форми неантагоністичних взаємодій: симбіоз, мутуалізм та комменсалізм.

Симбіоз (Співжиття) - це взаємовигідні, але необов'язкові взаємини різних видів організмів.

Мутуалізм (взаємний) – взаємовигідні та обов'язкові для зростання та виживання відношення організмів різних видів.

Коменсалізм (Сотрапезник) - Взаємини, при яких один з партнерів отримує вигоду, а іншому вони байдужі.

1.3.2. Кругообіг речовин

Великий кругообіг речовин у природі (геологічний) зумовлений взаємодією сонячної енергії з глибинною енергією Землі та перерозподіляє речовини між біосферою та глибшими горизонтами Землі. Деяка кількість речовин може на якийсь час вибувати з біологічного круговороту (осідати на дні океану, морів, випадати в глибини земної кори). Але великий кругообіг - це і кругообіг води між сушею і океаном через атмосферу.

Малий кругообіг речовин у біосфері (біогеохімічний) відбувається лише у межах біосфери.

Сутність його - в утворенні живої речовини з неорганічної в процесі фотосинтезу і перетворення органічної речовини при розкладанні знову в неорганічні сполуки. Хімічні елементи утворюють замкнуту систему (цикл), де атоми використовуються багаторазово. Суть циклу в наступному: хімічні елементи, поглинені організмом, згодом його залишають, йдучи в абіотичне середовище, потім, через якийсь час знову потрапляють в живий організм і т.д. Такі елементи називають

біофільними

[Ананьєва, 2001]. 1.3.3. Екологічні фактори
Екологічні фактори

– рушійна сила, причина будь-якого процесу, явища – будь-який елемент навколишнього середовища, здатний прямо чи опосередковано впливати на живий організм, хоча б на одному з етапів його індивідуального розвитку, називають екологічним фактором.


Екологічні чинники середовища прийнято ділити на дві групи:

Фактори відсталої (неживої) природи - абіотичні або абіогенні; Чинники живої природи – біотичні чи біогенні.

Абіотичні фактори

- це сукупність факторів неорганічного середовища, що впливають на життя та поширення організмів. Їх ділять на фізичні, хімічні та едафічні.

Фізичні фактори - це ті, джерело яких - фізичний стан або явище (механічний, температурний вплив та ін), хімічні походять від хімічного складу середовища (солоність води, вміст кисню та ін), едафічні (грунтові) - це сукупність хімічних, фізичних і механічних властивостей ґрунтів та гірських порід, що впливають як на організми ґрунтової біоти, так і на кореневу систему рослин (вплив вологості, структури ґрунтів, вмісту гумусу тощо на зростання та розвиток рослин).

Все живе, що оточує організм у середовищі, становить біотичне середовище. Біотичні чинники – це сукупність впливів життєдіяльності одних організмів інші. Біотичні фактори здатні впливати на абіотичне середовище, створюючи мікроклімат або мікросередовище: наприклад, у лісі влітку прохолодніше та вологіше, а взимку – тепліше. Але мікросередовище може мати й абіотичну природу: під снігом, в результаті його дії, що отепляє, виживають дрібні тварини (гризуни), зберігаються сходи озимих злаків.

На початку 70-х років XX ст. американський біолог та еколог Баррі Коммонер узагальнив системність в екології у вигляді чотирьох законів. Їх дотримання – обов'язкова умова будь-якої діяльності у природі.

1 закон: Все пов'язано з усім . Будь-яка зміна, що здійснюються людиною в природі, викликає ланцюг наслідків, як правило, несприятливих. 2 закон: Все має кудись подітися . Будь-яке забруднення природи повертається до людини як "екологічного бумеранга". Будь-яке наше втручання у природу повертається до нас підвищеними проблемами. 3 закон: Природа знає краще . Дії людини мають бути спрямовані не на підкорення природи та перетворення її у своїх інтересах, а на адаптацію до неї. 4 закон: Нічого не дається задарма . Якщо ми не хочемо вкладати кошти в охорону природи, то доведеться платити здоров'ям як своїм, так і нащадкам.

Біотичні фактори , що впливають на рослини як первинні продуценти органічної речовини, поділяють на зоогенні та фітогенні.

Живе невідривно від середовища. Середа – одне з основних екологічних понять, яке означає весь спектр оточуючих організм елементів та умов у тій частині простору, де живе організм, усе те, серед чого живе і із чим безпосередньо взаємодіє. При цьому організми, пристосувавшись до певного комплексу конкретних умов, у процесі життєдіяльності самі поступово змінюють ці умови, тобто середовище існування.

Незважаючи на різноманіття екологічних факторів та різну природу їх походження, існують деякі загальні правила та закономірності їхнього впливу на живі організми.

Для життя організмів необхідне певне поєднання умов. Якщо всі умови довкілля сприятливі, крім одного, саме це умова стає вирішальним життя розглянутого організму.

Воно обмежує (лімітує) розвиток організму, тому називається лімітуючим фактором. Спочатку було встановлено, що розвиток живих організмів обмежує нестачу будь-якого компонента, наприклад, мінеральних солей, вологи, світла тощо. У середині XIX століття німецький хімікорганік Юстас Лібіх у 1840 р. першим експериментально довів, що зростання рослини залежить від того елемента живлення, який є у відносно мінімальній кількості. Він назвав це явище законом мінімуму

Однак, як з'ясувалося пізніше, лімітуючим може бути не лише недолік, а й надлишок фактора, наприклад, загибель урожаю через дощі, перенасичення ґрунту добривами тощо.

Поняття про те, що нарівні з мінімумом фактором, що лімітує, може бути і максимум, ввів американський зоолог В. Шелфорд в 1913р., що сформулював закон толерантності :

Сприятливий діапазон дії екологічного фактора називається зоною оптимуму (Нормальної життєдіяльності). Чим значніше відхилення впливу чинника від оптимуму, тим більше цей чинник пригнічує життєдіяльність популяції. Цей діапазон називається зоною пригнічення .

Максимально і мінімально перенесені значення фактора – це критичні точки , за межами яких існування організму чи популяції вже неможливе. Відповідно до закону толерантності будь-який надлишок речовини чи енергії виявляється забрудненим середовищем початком.

Види, існування яких необхідні суворо певні екологічні умови, називають стенобіонтними (форель, орхідея), а види, що пристосовуються до екологічної обстановки з широким діапазоном зміни параметрів – еврібіонтними (миші, щури, таргани).

1.3.4. Склад середовища

Склад водного середовища . Більшість поверхні Землі покрито водою. Поширення та життєдіяльність організмів у водному середовищі значною мірою залежить від її хімічного складу. Проте проблеми, пов'язані з водою, виникають навіть у водних організмів.

Склад повітря . Склад повітря у сучасній атмосфері перебуває у стані динамічного рівноваги, залежить від життєдіяльності живих організмів та геохімічних явищ глобального масштабу.

Склад ґрунтів являє собою продукт фізичного, хімічного та біологічного перетворення гірських порід, що включає тверді, рідкі та газоподібні компоненти.

У процесі історичного поступу живі організми освоїли чотири довкілля . Перша – вода. У воді життя зародилося і розвивалося багато мільйонів років. Друга – наземно-повітряна – на суші та в атмосфері виникли та бурхливо адаптувалися до нових умов рослини та тварини. Поступово перетворюючи верхній шар суші – літосфери, вони створили третю середовище проживання – ґрунт, а самі стали четвертим місцем існування [Акімова, 2001].