Среда обитания и условия существования

Среда обитания живых организмов слагается из множества неоргани­ческих и органических компонентов, включая привносимые человеком. При этом некоторые из них, такие как питательные вещества и энергия, жизненно необходи­мы организмам, другие не играют существенной роли в их жизни. Так, например, заяц, волк, лиса и любое другое живот­ное в лесу взаимосвязаны с огромным количеством элементов. Без воздуха, воды, пищи, определенной температуры они обой­тись не могут. Валун, ствол упавшего дерева, пень, кочка, канав­ка - элементы среды, к которым они безразличны. Животные вступают с ними во временные (укрытие, переправа), но не обязательные отношения.

Экологическими факторами называются важные для жизни организма компоненты окружающей среды.

Экологические факторы могут быть необходимы или вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выжива­нию и размножению.

Среда обитания - это все природное окружение живого организма.

Условия существования - это совокупность экологических факторов, обусловливающих рост, развитие, выживание и воспроиз­водство организмов.

Различные организмы по-разному реагируют на одни и те же экологические факторы. Адаптация (лат. adaptation - приспособление) к суще­ствованию в различных условиях выработалась у организмов истори­чески. Все многообразие экологических факторов обычно подразде­ляют на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Экологическая ниша подразумевает комплекс всех абиоти­ческих и биотических экологических факторов среды, необходимых организмам для жизни, роста и размножения в данной экосистеме. Некоторые авторы вместо термина «экологическая ниша» используют термин «местооби­тание». Последний включает лишь пространство обитания, а экологическая ниша, кроме того, определяет функцию, которую выполняет вид. П. Агесс (1982) так определяет экологическую нишу и местообитание: место­обитание - адрес, по которо­му проживает организм, ниша - это еще и его профес­сия, род занятий и стиль жиз­ни.

Экологическая ниша - это совокупность территориаль­ных и функциональных характеристик среды обита­ния, соответствующих требованиям данного вида.

В зависимости от источников питания, размеров территории, температуры и других физико-химических факторов экологичес­кие ниши делят на специализированные и общие.

Специализированные экологические ниши занимают расте­ния и животные, которые могут существовать лишь в узком диапа­зоне экологических факторов и питаться ограниченным набо­ром растений или животных. Например, гигантская панда, живу­щая в Китае, на 99% питается побегами бамбука. Уничтоже­ние бамбука в некоторых районах Китая поставило это живот­ное на грань вымирания.

Во влажных тропических лесах много специализированных ниш, в которых обитают разнообразные живые организмы. Вы­рубка этих лесов обречет на вымирание миллионы видов расте­ний и животных, способных жить только в этих условиях.

Общие экологические ниши занимают организмы, которые легко приспосабливаются к изменениям условий. Они могут оби­тать в разнообразных местах, потреблять разную пищу и выдер­живать широкий диапазон колебаний экологических факторов. Поэтому им меньше грозит опасность вымирания, чем видам, занимающим специализированную нишу. Общими экологически­ми нишами характеризуются, например, мухи, тараканы, крысы, люди.

Однако близкородственные организмы, имеющие сходные требования к среде обитания, не живут, как правило, в одних и тех же условиях. Если они и живут в одном месте, то либо используют разные ресурсы, либо имеют другие различия в фун­кциях. Например, разные виды дятлов одинаково питаются насеко­мыми и гнездятся в дуплах деревьев, но имеют как бы разную специализацию. Большой пестрый дятел добывает пищу в стволах деревьев, средний пестрый - в крупных верхних ветвях, малый пестрый - в тонких веточках, зеленый дятел охотится на муравьев на земле, а трехпалый выискивает мертвые и обгоревшие стволы деревьев, т. е. разные виды дятлов имеют разные экологические ниши. Ястребы и совы питаются одними и теми же животными, но ястребы охотятся за своими жертвами днем, а совы - ночью.

Наблюдения показывают, что два вида, сосуществующие на одной территории, не могут иметь совершенно одинаковые требо­вания к условиям жизни. Иначе один из них вытеснит другой.

Теоретически эта закономерность может быть описана уравне­ниями Лотки - Вольтерры, которые предложили их независимо друг от друга в 1925 и 1926 гг.:

dN₁/dt = r₁N₁(K₁ – N₁ – a₁N₂)/K₁;

dN₂/dt = r₂N₂(K₂ – N₂ – a₂N₁)/K₂,

где N₁ и N₂ - численности двух конкурирующих видов 1 и 2; r₁ и r₂ - скорости их роста; K₁ и K₂ - предельные плотности численности; a₁ - коэффициент конкуренции, характеризую­щий подавляющее действие вида 2 на вид 1; а₂ - коэффициент конкуренции, характе­ризующий воздействие вида 1 на вид 2.

В отсутствие убежищ или других возможностей распределе­ния функций вид, который сильнее, рано или поздно обязатель­но вытеснит своего партнера.

Эта закономерность экспериментально была подтверждена российским ученым Г. Ф. Гаузе (1934), который проводил опы­ты с родственными видами инфузорий – Paramecium caudatum и Paramaecium aurelia, поместив их культуры вместе в богатую пищей среду, как бы в одну экологическую нишу (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Конкуренции между родственными видами инфузорий (опыт Г.Ф. Гаузе)

Через 18 сут в среде обнаружили практически один вид инфузории - Paramaecium aurelia. При этом ни один из орга­низмов не нападал на другой и не выделял токсичных веществ. Просто Paramaecium aurelia отличается более высокой скорос­тью роста и размножения и побеждает второй вид. Эта законо­мерность получила название правила Гаузе.

Правило Гаузе формулируется так: два вида, обитаю­щие на одной и той же территории, не могут иметь совер­шенно одинаковую экологическую нишу.

Два близких вида избегают конкуренции каким-либо спосо­бом: имеют различия в суточной или сезонной активности, в пище и др., Так, большой и хохлатый бакланы кормятся в одних и тех же водах. Но большой баклан добывает пищу у дна (камбалы и креветки), а хохлатый ловит планктонную рыбу в верхних слоях воды. Если львы и леопарды живут на одной территории, то львы охотятся на крупных животных, а леопарды - на мелких.

Близкородственные виды со сходными потребностями часто обитают в разных географических областях. Вероятно, действие естественного отбора в процессе эволюции направлено на пре­дотвращение конфронтации видов со сходным образом жизни.

Организмы воздействуют друг на друга и косвенно: бактерии формируют химический состав почв, воды; растения влияют на микроклимат и прочие физические факторы и т.д. При вымира­нии каких-то видов могут перестать существовать зависящие от них другие виды.

Информация об экологических нишах позволяет управлять домашними и дикими видами растений и животных как источни­ками пищевых и иных ресурсов. Кроме того, она помогает прогнозировать последствия изъятия или внедрения того или ино­го вида в экосистемы.

Антропогенные факторы - это совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу. Только самим своим физическим существованием люди оказывают за­метное влияние на среду обитания: в процессе дыхания они ежегодно выделяют в атмосферу 1•10¹² кг СО₂, а с пищей потребляют свыше 5•10¹⁵ ккал. В значительно большей степени на биосферу влияет производственная деятельность людей. В результате нее изменяются рельеф, состав земной коры и ат­мосферы, климат, происходит перераспределение пресной воды, исчезают естественные экосистемы и создаются искусственные агро- и техноэкосистемы, возделываются культурные растения, одомашниваются животные и т.д.

Воздействие человека может быть прямым и косвенным. Напри­мер, вырубка и раскорчевка леса оказывают не только прямое действие, но и опосредованное - изменяются условия существова­ния птиц и зверей. Подсчитано, что с 1600 г. человеком уничто­жено 162 вида птиц, свыше 100 видов млекопитающих и множе­ство других видов растений и животных. Но, с другой стороны, он создает новые сорта растений и породы животных, увеличивает их урожайность и продуктивность. Искусственное переселение расте­ний и животных также оказывает влияние на жизнь экосистем. Так, кролики, завезенные в Австралию, размножились настолько, что причинили огромный ущерб сельскому хозяйству.

Наиболее очевидное проявление антропогенного влияния на биосферу - загрязнение окружающей среды.

Значение антропогенных факторов постоянно растет, по мере того как человек все больше подчиняет себе природу. Воздействие их так велико, что породило новую дисциплину - «Охрана окру­жающей среды», экологические принципы которой рассматриваются во второй части учебника - «Основы прикладной экологии».

Приведенное разделение экологических факторов на три группы, конечно, условно. Оно не может охватить всю сложность взаимо­отношений организмов между собой и с окружающей средой.

Предложены и другие классификации экологических факто­ров. По мнению А.С. Мончадского (1962), например, экологи­ческие факторы следует подразделять на две группы: изменяю­щиеся закономерно, периодически и изменяющиеся без каких-либо закономерностей.

Дата добавления: 2014-11-18