На Земле организмы встречаются во всех оболочках Земли – от верхних слоёв литосферы и всей гидросферы до верхних слоев атмосферы. Совокупность условий, в которых обитает и с которыми непосредственно взаимодействует организм, называют средой обитания. Физические свойства среды, в которой обитает организм, во многом определяют особенности его морфологические, физиологические, анатомические и поведенческие особенности. Процесс приспособления обитателя к среде его обитания называют адаптацией.
Вода занимает 71 % поверхности планеты, и согласно современным представлениям об эволюции, некогда послужила колыбелью жизни на ней. Такие её свойства, как высокая плотность (обеспечивающая высокую вязкость и ограничивающая светопроводимость), значительная теплоёмкость (обеспечивающая постоянство температурного режима), свойства растворителя (определяющие солёность, минеральный и в целом химический состав), содержание газов (кислорода, углекислого газа), а также наличие поверхностного натяжения определяют и ограничивают обитание в ней живых организмов. В частности, кислород плохо растворяется в воде, и с глубиной количество и спектральный состав света значительно меняются, поэтому поверхностные слои морей и океанов населены куда более густо и разнообразно. Обитателей морских и материковых водоемов называют гидробионтами. По способу передвижения в воде они делятся на несколько экологических групп: планктон – пассивно парят в толще воды (мелкие организмы – бактерии, водоросли, простейшие, рачки, моллюски, мальки рыб, личинки), нектон – активно передвигаются в толще воды (рыбы, млекопитающие, головоногие моллюски), бентос – организмы, живущие на морском и океаническом дне (многощетинковые черви, двустворчатые моллюски и другие), нейстон – обитатели поверхностной плёнки водоемов (водомерки),плейстон–обитающие на поверхности или полупогружённые (актинии, головоногие моллюски). В Мировом океане выделяют такие экологические области, как пелагиаль (толща воды) и бенталь (дно).
Наземно-воздушная среда – самая сложная и разнообразная по экологическим условиям, жизнь на суше требует приспособлений, возможных лишь при высоком уровне организации и развития живых организмов. В отличие от водной среды, размеры организмов здесь существенно ограничены силой тяжести, а особенности их физиологии сильнее зависят от вариабельной температуры среды.
Почва – рыхлый, тонкий поверхностный слой суши, является сложной системой, в которой твёрдые частицы окружены воздухом и водой. Основными характеристиками, влияющими на её обитателей, являются теплоёмкость и теплопроводность почвы, её влагоёмкость и влагопроницаемость, насыщенность воздухом (аэрация), а также кислотность и химический состав. Свет в почву не проникает, поэтому главными источниками энергии в ней являются органические вещества, а главными её продуцентами – организмы-хемосинтетики. Твёрдое вещество почвы аккумулирует органические и минеральные вещества отмерших организмов, являясь своеобразным цехом переработки органического вещества и замыкая циклы круговорота вещества и энергии. Всё это обуславливает высокое разнообразие живых организмов почвы.
Некоторые гетеротротрофные организмы в качестве среды обитания освоили другие живые организмы. Ее особенностями являются обилие и доступность питательных веществ, защищённость от внешней среды, стабильность условий жизни, ограниченность пространства, недостаток кислорода, трудность распространения, а также сопротивление со стороны организма-хозяина (чаще у животных при помощи иммунной системы). В связи с этим, организмы, живущие в этих условиях, обладают высоким потенциалом размножения, вторично упрощённым строением (редукцией нервной системы и органов чувств, иногда пищеварительной системы), сложные жизненные циклы со сменой хозяев и образованием покоящихся форм (цист, спор) вне живых организмов. Вирусы трактуются исследователями как идеально приспособленные к паразитизму, поскольку их строение и жизненный цикл утратили все «лишнее».
Условие среды обитания, прямое или косвенное влияние которого на живой организм вызывает адаптивные реакции, называется экологическим фактором.
| |
Рис. 1. Зависимость между жизнедеятельностью вида и интенсивностью фактора среды |
Экологические факторы подразделяют на: абиотические–факторы неживой природы, и биотические – факторы живой природы. Абиотические факторы по их происхождению делятся на физические (или климатические) – температура, влажность, освещенность, давление, радиационный режим, и химические – химический состав среды обитания. Некоторые ученые отдельно рассматривают орографические факторы – рельеф, высоту над уровнем моря. Группу факторов, связанных с деятельностью человека, либо являющихся ее прямым последствием, называют антропическими.В них выделяют собственно антропогенные –связанные с прямым влиянием человека как живого существа, техногенные – вызванные деятельностью человека по изменению абиотической среды, и агрогенные – вызванные влиянием сельскохозяйственной деятельности человека.
Фактор, недостаток которого определяет выживаемость организма, называется лимитирующим. Это понятие было введено в 1840 году немецким ученым Либихом при исследовании минерального питания растений.
Интенсивность действия фактора, при котором обеспечивается наиболее благоприятное существование организма, называется оптимальным (правило оптимума). Далее следует зона угнетающего (пессимального) действия фактора, затем критическая точка, за которой невозможно существование организма. Между критическими точками находятся пределы выносливости организма (диапазон толерантности).
Присутствие или процветание популяции организмов зависит от комплекса экологических факторов, к каждому из которых у организма существует определенный диапазон толерантности (выносливости). При этом если уровень воздействия одного фактора выходит за пределы диапазона толерантности, сужается и диапазон выносливости к другим факторам. Эту зависимость в результате серии экспериментов предложил в 1913 году В. Шелфорд, и она носит название закон толерантности Шелфорда.Эврибионты имеют широкий диапазон толерантности и могут существовать в разнообразных условиях среды. Стенобионты существуют в узком диапазоне толерантности.
