Свет. Главный источник энергии на Земле – солнечная радиация. По длине световой волны спектр солнечной радиации делится на: ультрафиолет – его большие дозы вредны, потому что он обладает высокой энергией и фотохимической активностью, способствует синтезу витамина D. Губительному действию ультрафиолета препятствует озоновый слой, поглощающий и преобразующий большую его часть; видимый свет – используется в качестве источника энергии при фотосинтезе, являясь первичным источником энергии большинства природных биогеоценозов; инфракрасное излучение – тепловое, обеспечивает нагрев атмосферы, воды, поверхности почвы, холоднокровных организмов. Организмы по отношению к свету организмы бывают: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые. Фотопериодизм – реакция организмов на суточный ритм освещения, то есть на соотношение длины дня и ночи, и выражающаяся в изменениях процессов роста и развития; свет выступает как регулирующий фактор. От этого соотношения зависит время зацветания растений, эффективность и скорость адаптации к замерзанию, засухе у растений, и сезонная половая активность, осенние и весенние линьки, миграции у животных.

Рис. 1. Слои атмосферы и поглощение ультрафиолета

Температура. Живые организмы существуют в температурных пределах от –30 ºС (бактерии вечной мерзлоты) до +90 ºС (термофильные бактерии из гейзеров). Животные, которые способны поддерживать постоянную температуру тела, называются гомойотермными. Это все без исключения представители классов Птицы и Млекопитающие. Температура пойкилотермных животных меняется с температурой окружающей среды (беспозвоночные; рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Приспособления к её колебаниям можно разделить на: поведенческие (сезонные миграции животных, впадение в спячку вплоть до анабиоза, рытье нор и убежищ другого типа), физиологические (развитие подкожной жировой клетчатки, особый тип расположения кровеносной системы, структура и тип покровов, способность к дрожанию, изменение водного баланса тканей) и биохимические (связывание воды, препятствующее образованию кристаллов льда, накопление в тканях сахаров, антифризов и криопротекторов различной природы).

Экологическое правило Бергмана для гомойотермных организмов гласит: из двух близких видов более крупный обитает в более холодном климате. Дополняет его правило Аллена: в Северном полушарии у многих птиц и млекопитающих относительные размеры конечностей и выступающих частей тела увеличиваются к югу (это объясняется необходимостью регулировать площадь теплоотдачи).

Вода. Её недостаток/избыток (на суше), температура, солёность (в водоёме, грунтовых водах) ограничивают пригодность в качестве среды обитания. Обитателей морских и материковых водоемов называют гидробионтами. Гидрофиты (гидрофилы) – собственно водные растения (животные): водоросли, рыбы, морские млекопитающие, головоногие моллюски), гигрофит(л)ы обитают в условиях избыточного увлажнения (обитатели заболоченных территорий, влажных лесов, пойм рек берегов озер и почвы – дождевые черви), мезофит(л)ы обитают в условиях умеренного увлажнения, ксерофит(л)ы – в условиях недостаточного увлажнения. Растения-ксерофиты делятся на склерофиты – организмы, избравшие стратегией выживания в условиях недостатка воды иссушение органов и тканей с их практической редукцией в наиболее засушливые сезоны (саксаул, верблюжья колючка), и суккуленты – накапливающие влагу в органах (кактусы).

Эвтрофизация – процесс резкого обогащения закрытого водоёма питательными веществами. Загрязнение пресных водоемов смываемыми с полей удобрениями приводит к бурному размножению ряда видов водорослей и цианобактерий, в результате чего может происходить обеднение воды кислородом и замор рыб, в долгосрочной перспективе – превращение озера в болото.

Воздух – смесь кислорода (около 21 %), азота (около 78 %), инертных газов (около 1,5 %), углекислого газа, а также незначительных количеств метана, аммиака и других газов. Организмы, для которых наличие кислорода в среде обитания является метаболически обязательным, называются аэробными. Анаэробы (Л. Пастер, 1861 г.) в нем необходимости не испытывают; источниками энергии для них являются брожение и анаэробное дыхание (маслянокислые бактерии, дрожжи, некоторые болезнетворные стрептококки). Азот воздуха (78 %) усваивается только клубеньковыми бактериями – симбионтами растений из семейства бобовых (люпина, гороха). Углекислый газ (0,03 %) необходим для фотосинтеза, а также, растворяясь, определяет кислотность водоёмов.

Рис. 2. Матрица биотических отношений

Биотические факторы проявляются во взаимодействиях живых организмов друг с другом. Взаимосвязи организмов подразделяют (по В. М. Беклемишеву) на:

• Трофические (питание особей одного вида особями другого, а также их остатками и продуктами жизнедеятельности):хищничество, паразитизм, комменсализм.
• Топические (выражающиеся в изменении среды обитания):конкуренция, симбиоз (мутуализм), так, сфагнум закисляет почву и делает ее благоприятной для росянки.
• Фабрические (связанные с предоставлением среды или убежища): синойкия – сожительство, при котором партнёр использует другого только как жилище; дятел делает дупла в сосне, а блохи живут в шерсти у собаки.
• Форические (перенос особями одних видов особей других).

Некоторые физиологические, биохимические либо этологические процессы живых организмов обладают выраженной цикличностью, то есть определенные состояния их процессов, органов и систем повторяются с неким постоянным периодом. Это так называемые биологические ритмы. По отношению к длине суток они подразделяются на инфрадианные (с периодом меньше суток), циркадианные (с периодом в сутки) и ультрадианные (с периодом больше суток). Инфрадианные ритмы – это ритмы головного мозга человека, электрическая активность сердечной мышцы, смена фаз во время сна. Примерами циркадианных ритмов является повышение и понижение температуры тела у человека, вылет пчёл из ульев в одно и то же время каждый день. Ультрадианные ритмы – менструальный цикл у женщин, впадение в спячку у зимующих животных, листопад. Для ритмов с периодом около года (вегетация и размножение растений умеренного пояса, размножение у птиц и млекопитающих) регулирующим фактором является изменение продолжительности светлого времени суток (фотопериодизм).