Тема 3. Екологічні фактори
Сучасне поширення живих організмів визначається в першу чергу умовами середовища існування. Воно впливає на організм складовими його елементами (факторами). Серед факторів середовища існування організмів виділяються три основні групи: абіотичні (неживої природи), біотичні (відносини між організмами), антропічні (породжені людиною) (рис. 13).
Абіотичні фактори неживої природи. До числа абіотичних факторів, в першу чергу, належать кліматичні, які впливають на всі організми даної території. Це — вологість повітря і кількість опадів, температура повітря, кількість світла, тривалість дня і ночі, вітровий режим, тиск повітря, газовий склад атмосфери.
Наступну групу абіотичних факторів для наземних організмів складають едафічні або грунтові фактори (хімічні, фізичні й механічні особливості грунтів і земель)
 |
Третя група факторів визначає існування водних організмів (гідрологічні)—зміна прозорості і освітлення, мутності водної товщі, зміна тиску з глибиною і т. п.
До четвертої групи абіотичних факторів належать орографічні (особливості рельєфу) — вплив експозиції, крутизни схилів, висоти над рівнем моря, вилив рельєфу на особливості циркуляції атмосфери, ходу температур.
Із групи абіотичних факторів детальніше розглянемо кліматичні, вплив яких на організми проявляється зонально.
Світло — один із основних кліматичних факторів, який визначає можливості існування організмів. З допомогою світла проходить основний процес створення органічних речовин на планеті — фотосинтез. В залежності від пристосованості рослин до різних рівнів освітленості їх поділяють на:
— світлолюбних;
— тінелюбних;
— тіневитривалих
Рухливі тварини разом з вибором місце існування мають можливість по-різному будувати свою добову активність. Серед них розрізняють:
— денних тварин;
— нічних;
— сумеречних.
Так, значна кількість пустинних тварин проявляє найбільшу активність у ранкові і вечірні часи, а біля полуденний час проводять в норах.
Рухливі організми (тварини) рухаються за напрямом світла. Нерухливі рослини реагують на світло з допомогою зміни свого положення по відношенню до джерела світла.
Частина світла, яка попадає на поверхню рослинних угруповань, відбивається; частина поглинається рослинами, а частина проникає в нижні яруси угруповання або досягає грунту. Найсвітліше під кронами модринового лісу, куди проникає до 20 % від повного денного освітлення, для соснового лісу—10; дубового—3,8; ялинового—3; букового—1,5; самшитового—1; вологого тропічного лісу—0,2 % (Воронов А. Г., 1987 р. с. 64).
У листопадних лісах особливо виражені сезонні зміни освітленості. Весною, коли освітленість грунту значна, в лісі зацвітають світлолюбні рослини трав'яного ярусу.
Крім загальної кількості світла, яку отримують організми, для них особливе значення має характер чергування світлих і темних періодів (дня і ночі) —фотоперіодизм. Фотоперіодизм залежить від широтного положення на поверхні Землі. В високих широтах зосереджені організми довготривалого дня; в тропічних — короткого дня.
У тварин помірного часу (довготривалого дня) осіннє скорочення тривалості дня приводить до припинення процесу розмноження
Одним із найважливіших кліматичних факторів, який визначає розміщення організмів по земній кулі, є температура.
Розрізняють тваринні організми зі сталою внутрішньою температурою тіла; з непостійною температурою тіла, яка визначається температурою середовища; і організми, які в активному стані поділені властивістю терморегуляції, а при впаданні в сплячку втрачають її.
Підтримання постійної внутрішньої температури тіла носить назву гомеотермності (теплокровності). Гомеотермні організми (ссавці, птахи) мають істотну перевагу в боротьбі за існування, і тому вони найбільш широко розселені по Землі.
Всі організми в залежності від температури середовища поділяються на:
еврітермні (існуючі при істотних коливаннях температур); стенотермні (існуючі в умовах незначних коливань температур). Температурний режим змінюється від екватора до полюсів, а також від окраїн материків до їх центру. Особливості температурного режиму визначають можливість існування організмів в кожному конкретному місці.
Розвиток рослин знаходиться в прямій залежності від температури середовища і розпочинається з температури, яка є біологічним нулем для даного виду (нижче якої він розвиватись не зможе).
Вологість — фактор, який не менше температури впливає на загальні риси розподілу організмів. Розрізняють організми, які можуть існувати при різноманітних значеннях вологи, а також: ксерофільні — існуючі в посушливих районах; мезофільні — в умовах середнього зволоження; гігрофільні — при високому забезпеченні вологою. При цьому організми по-різному пристосовуються до одних і тих же умов зволоження.
Так одні організми в умовах сухості клімату завершують свою вегетацію до наступання посухи (однолітні ефемери).
Багатолітні ефемероіди в період посухи не відмирають, а зберігають підземні запасаючі органи — клубні, цибулини, кореневища.
Інші види рослин (сукуленти) запасають вологу на сухий період в стеблах або в листочках (кактуси, алое)
Деякі рослини посушливих районів наділені значною кореневою системою, яка дає змогу збирати вологу або з великої площі, або досягати рівня ґрунтових вод на глибинах 10—18 м.
Інші рослини арідного клімату різко скорочують випаровування з поверхні листків (транспірацію) за рахунок зменшення площі листової пластини.
Різноманітні пристосування і тваринних організмів до умов посушливого клімату.
Одні тварини запасають вологу (черепахи, пустельні жаби). Інші (гризуни і комахи) потребують мінімальну кількість вологи, яка потрапляє в організм з їжею. Треті впадають в літню сплячку, накопичивши достатню кількість жирових запасів (ховрахи). Четверті, запасаючи значну кількість жиру, витрачають його на поповнення запасів в організмі (верблюди).
У гігрофітів пристосування до умов середовища не такі багатогранні, як у ксерофітів. Це пояснюється тим, що зволожені умови середовища є менш екстремальні, ніж сухі.
Істотна роль у поширені насіння і плодів, спор рослин і зачатків тварин належить вітру. Плоди і насінини можуть мати спеціальні пристосування, які полегшують їх перенесення за рахунок зростання парусності. Важливе значення має вітер для запилення квіткових рослин.
Вітер впливає також і на формоутворення рослин, ламаючи гілки дерев. Так, в лісах на місці вирваних ураганними вітрами дерев залишаються прогалини, або вітровальні ділянки, особливо в хвойних, коріння яких не проникає глибоко в землю.
Важливу роль відіграє вітер і в безлісистості тундри за рахунок росту транспірації (випаровування) з поверхні листків і гілок.
Значний вплив на швидкість вітру мають ліси. Швидкість вітру зменшується на підході до нього і швидко падає в самому лісі.
Для оцінки і наочного уявлення впливу основних кліматичних параметрів на життя організмів застосовується метод клімактограм. На них показані як співвідношення температур і опадів, так і тривалість сухого і вологого періодів і деякі інші показники.
Другу групу факторів середовища складають біотичні. Це розмаїття впливу організмів один на одного або відносини між організмами як різних систематичних груп, так і одного виду.
Групу біотичних відносин складають такі їх типи:
— мутуалізм
— коменсалізм
— хижацтво
— паразитизм
— нейтралізм
— антибіоз
Мутуалістичні відносини — це взаємовигідне співіснування різних організмів, від якого виграють обидві сторони. В мурашниках, наприклад, селяться деякі жуки, яких мурахи годують і охороняють. У свою чергу жуки виділяють певні речовини, які споживають мурахи. Або відносини між нільським крокодилом і невеличкою пташкою трохілус, яка забирається до крокодила в пащу і вибирає з-поміж зубів п'явки і залишки їжі.
Коменсалізм — проявляється у вигідному співіснуванні одного виду з іншим без взаємної шкоди, але на користь одного з видів. Прикладом коменсалізму може бути співвідношення зеленої водорості в волосяному покриві лінивців (південноамериканських ссавців), відносини між хижими рибами (акулами) і рибами, що прилипають до них з допомогою спинних плавників і які живляться залишками їжі хижаків. До коменсалів відносяться ліани, яким потрібна опора для підняття до світла в тропічному лісі.
Хижацтво — один з найпоширеніших типів біотичних відносин. По суті, хижаками є консументи всіх порядків як травоїдні, так і ті, котрі споживають тваринну їжу.
Паразитизм — це відносини між видом господарем і видом паразитом, коли другий живиться тканинами господаря. Паразити бувають тимчасовими і постійними, внутрішніми і зовнішніми. До них належать паразитичні комахи (оводи, кліщі, комарі), паразитичні рослини, паразитичні черв'яки (аскариди ..).
Відношення нейтралізму не потребують пояснення.
Явище антибіозу пов'язане з виділенням одними видами якихось токсичних речовин, шкідливих для другого, тільки не для господаря. Сюди можна віднести «цвітіння води» за участю синьо-зелених водоростей, явище «червоного моря» — виділення гігантськими скупченнями мікроорганізмів токсичних речовин, які визивають загибель риб і інших морських тварин. Виділення антибіотиків бактеріями, пліснілими грибами — використовується в медицині.
Однак найбільш всеосяжними в природі є відносини конкуренції (міжвидові, видові). Міжвидова конкуренція виникає між особинами різних видів в їх боротьбі за одні і ті ж ресурси. Конкуренція складає основу процесу природнього добору. Міжвидова конкуренція завжди протікає більш гостро, ніж видова.
До третьої групи факторів належать антропічні — вплив людини на організм. Антропічний вплив в даний період став найбільш потужним з усіх існуючих в природі. Людина може впливати на організми безпосередньо (вирубка лісу, розорення степу, осушення боліт, мисливство, переселення тварин та ін.) і опосередковано, змінюючи умови середовища існування живих організмів.
Безпосередній вплив людини на організми привів до зникнення з лиця Землі багатьох видів рослин і тварин. Серед тварин: дикий бик-тур; дикий кінь-тарпан, Стеллерова корова, безкрила гагарка, стеллерів баклан, багато видів антилоп, тасманійський сумчастий вовк і ряд інших.
Однак найбільш постраждала фауна океанських островів. Так, на Гавайських островах вимерло 26 форм птахів, або 60 % всієї фауни; на Маскаренських островах із 28 місцевих їх видів вимерло 24, або 86 %.
До основних причин вимирання птахів океанічних островів належать, з одного боку, докорінні зміни ландшафтів людиною, а з іншого — конкуренція зі сторони завезених туди тварин (свиней, кроликів, пацюків, кіз, кішок та інших). Вирубка лісів, винищення всієї рослинності кроликами і пацюками, розорення гнізд, поїдання пташенят і дорослих птахів — все це стало фатальним для місцевих птахів.
Стан був настільки критичним, що Міжнародна спілка охорони природи і природних ресурсів (МСОП) опублікувала Червону книгу (червоний колір — колір небезпеки), в яку були включені рідкісні і зникаючі види рослин і тварин світу. Після публікації Всесвітньої Червоної книги були опубліковані Червоні книги окремих держав, в тому числі України. Мета публікації — привернути увагу на серйозну небезпеку, що нависла над багатьма видами рослин і тварин. Збереження тварин і рослин в національних парках, заповідниках, заказниках в якійсь мірі відвернуло небезпеку вимирання ряду видів.
До прямого впливу людини на живі організми необхідно віднести завезення багатьох видів рослин і тварин з одного материка на інший. Особливо багато нових видів було завезено в Америку, Австралію, о-ви Нової Зеландії. Флора і фауна багатьох островів стала дуже подібною завдяки розселенню там супутників людей. Так, завіз на Нову Зеландію ссавців, у тому числі домашніх свиней, привів майже до повного зникнення древнього плазуна — гаттерії і до різкого скорочення чисельності безкрилих птахів — страусоподібної ківі, совиного попугайчика, інших. В Новій Зеландії проживає 31 новий вид птахів і 34 види ссавців, завезених з Європи, Азії, Австралії, Америки, Полінезії, а також декілька видів риб.
За даними А. А. Насімовича (1961) людина переселила 150 видів тварин, з яких парнокопитних (49 видів), гризунів— (36), хижих— (34).
Опосередкований вплив людини проявляється у зміні середовища існування рослин і тварин як за рахунок винищення або різкої зміни тих угруповань, в яких ці рослини чи тварини існують. Так, вирубка лісу докорінно змінює можливості існування тінелюбних рослин нижніх ярусів. Заодно зникає ряд видів птахів, пов'язаних з кронами дерев, які були місцями гніздування і добування їжі.
Докорінні зміни середовища існування відбуваються також за рахунок забруднення ландшафтів атмосферними викидами, а також стічними водами промислових підприємств. Приміром, закислення грунтів в результаті випадання кислотних опадів призводить до зміни РН середовища, вимирання багатьох видів мікроорганізмів і порушення процесу ґрунтоутворення.
В умовах зміненого навколишнього середовища розширюються ареали розселення по земній кулі так званих синантропних видів, приурочених до людських поселень. В результаті склад флори і фауни даних регіонів стає більш одноманітним.
У результаті діяльності людського суспільства сформувались принципово нові антропогенні ландшафти (агрокультурні, промислові, лісокультурні, селищні), яким належить домінуюче положення в навколишньому середовищі. Корінні природні ландшафти збереглись на земній кулі в незначній кількості і займають обмежений простір.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ
1. Поняття екологічного фактору.
2. На які основні групи поділяються фактори середовища?
3. Чому кліматичні фактори відносяться до найважливіших абіотичних факторів?
4. Відносини яких типів складають різноманітність біотичних факторів?
5. Чому антропічні фактори раніше відносили до групи біотичних?
6. Які із трьох груп факторів найбільш істотно проявляються в сучасних умовах чому?