Деякі положення факторіальної екології

Організм в середовищі свого існування перебуває під впливом екологічних факторів. Екологічний фактор (ЕФ) - це будь-яка умова середовища, що прямо чи опосередковано впливає на організм протягом хоча б однієї з фаз його життя. Комбінацію ЕФ та їхніх режимів в межах однорідної ділянки зовнішнього середовища називають екотопом.

ЕФ класифікуються за такими ознаками [4]: 1)за часом - еволюційні, історичні, нині діючі; 2) за періодичністю - періодичні, неперіодичні;

3) за черговістю виникнення - первинні, вторинні;4) за походженням -космічні, абіогенні, біогенні, природно-антропогенні, антропогенні (у т.ч. техногенні забруднення довкілля), антропичні (у т.ч. фактори неспокою);

5) за середовищем виникнення - атмосферні, водні, геоморфологічні, едафічні, фізіологічні, генетичні, популяційні, біоцентичні, екосистемні, біосферні; 6) за характером - інформаційні, речовинно-енергетичні, фізичні (у т.ч. геофізичні, термічні), хімічний (зокрема, солоності, кислотності тощо), біогенні, комплексні (системотвірні), екологічні, географічні, еволюційні, кліматичні; 7) за об'єктом дії - індивідуальні, групові (у т.ч. етологічні, соціально-психологічні, соціальні, соціально-економічні), видові (у т.ч. людський фактор, фактори життя суспільства);

8) за умовами дії - які залежать від щільності, які не залежить від щільності; 9) за ступенем дії - летальні, екстремальні, лімітуючи (обмежувальні), неспокійні, мутагенні, тератогенні; 10) за спектром дії -вибіркові, загальної дії.

Організм (живий організм) - будь-яка біологічна система, що складається із взаємозалежних елементів, взаємозв'язки яких та особливості обумовлені їхнім функціонуванням як єдиного цілого. Більшість організмів мають клітинну будову (одноклітинні, багатоклітинні). Усі організми поділяють на еукаріотів (вищі організми, клітини яких містять чітко сформовані ядра з оболонками, що відділяють їх від цитоплазми) та прокаріотів (організми, які не мають сформованого клітинного ядра - віруси, бактерії, ціанобактерії).

Середовище - це сума всього, що знаходиться в оточенні якогось живого чи неживого об'єкта, або - сукупність усіх умов, що діють на організм (популяцію, біоценоз), спричинюючи їх відповідну реакцію, забезпечуючи їх існування та обмін речовин і енергії.

Окрім того, розрізняють: 1) середовище абіотичне - неорганічна фізико-хімічна основа середовища; 2) середовище біотичне - сили та явища природи, зобов'язані своїм походженням життєдіяльності організмів, що існують нині (наприклад, для паразитів організм хазяїна);

3) середовище біологічне - живі організми, в системі яких перебуває організм (об'єкт); 4) середовище біогенне - сукупність біологічного та біотичного середовища; 5) середовище антропогенне - природне середовище, певним чином змінене людиною; 6) середовище існування - умови існування (сукупність абіотичних і біотичних факторів) окремого організму або загалом біоценозу, що впливають на їхній ріст і розвиток;

7) середовище функціональне - фактори, які мають вирішальне значення для даного організму або ЕС і т.д.

Наприклад, середовище життя - означає все оточення, в якому відбувається діяльність людини та розвиток живої та неживої матерії. В середовищі людини можна виділити [9]: природні компоненти (повітря, вода, грунт, гірські породи і т.п.); антропогенні компоненти (створені людиною будови та споруди, транспортні магістралі та ін.); соціальні компоненти (включають в себе соціальні, економічні, юридичні та морально-етичні феномени).

Згідно принципу єдності організму і середовища (І.М. Сеченов, 1861), організм являє собою саморегульований, тривало діючий механізм, тісно пов'язаний з оточуючим середовищем завдяки процесу обміну речовин і енергії. Усі ЕФ є мінливими, тому організми змушені весь час пристосуватись до них. Внаслідок цього, в живих організмах виникають специфічні пристосувальні механізми і реакції на зміну ЕФ, які називають адаптацією. Здатність до адаптації - одна із властивостей життя, що забезпечує саму можливість його існування і вона виявляється на всіх рівнях організації живої матерії.

Адаптовані організми реагують на ці ЕФ таким чином, що угруповання організмів немовби пом'якшують їх шкідливий вплив і досягають максимальної ефективності та найбільшої стійкості в даних умовах гомеостазу. Гомеостаз - це стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи, який підтримується регулярним відновленням основних її структур і енергетично-речовинних властивостей, а також постійною функціональною саморегуляцією у всіх її ланках. Першим стикається з акцією середовища конкретний організм, відповідаючи на неї своєю реакцією [7].

Система організм (особина) — середовище є класичним об'єктом факторіальної екології (аутекології, аутоекології). Найпростішого системою є моноцен — поодинокий організм та його безпосереднє середовище (наприклад, поодинокий дуб, що росте посеред степу).

Організми здатні пристосуватись (адаптуватись) до ЕФ. Здатність до адаптації (специфічні пристосувальні механізми і реакції) - одна з властивостей життя. Здатність організму витримувати певну амплітуду коливання фактора називають екологічною валентністю, але для життя організмів значення має не тільки абсолютна величина сили дії фактора, а й швидкість її зміни. За екологічною валентністю розрізняють:

еврибіонти - організми з широкими пристосувальними можливостями, які можуть існувати в широкому інтервалі факторів середовища (температури, сонячної радіації, вологості тощо), наприклад, горобець, кімнатна муха, таргани і т. ін.; стенобіонти організми, які можуть існувати лише відносно сталих умовах середовища (температурі, солоності, вологості, певна їжа тощо), наприклад, ендопаразити, журавель степовий і т. ін. •

Ю. Лібіх (1840) звернув увагу на те, що витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі екологічних потреб. Висунутий ним принцип: «речовиною, що є в мінімумі, керується врожай і визначається величина і стійкість останнього в часі» - суть закону мінімуму. Ю. Одум [3] запропонував обмежувати концепцію мінімуму лише для хімічних речовин (О. Р, СІ, В тощо), які необхідні для росту і розмноження організму.

Як показав Ю. Лібіх, лімітуючим фактором може бути як нестача (мінімум), так і надлишок {максимум) деяких факторів (тепло, світло, вода, поживні речовини).

Закон толерантності - стійкості живих організмів до дії факторів середовища ввів В. Шелфорд (1913). Діапазон між мінімальними і максимальними ЕФ називають межею екологічної толерантності. В основу екологічної характеристики організмів покладена їх реакція на вплив ЕФ. Організм здатний вижити лише в діапазоні мінливості даного ЕФ, який ще називають амплітудою. Як максимальні, так і дуже мінімальні значення даного ЕФ можуть бути згубними для організму. Порогове значення даного ЕФ, вираженого в цифрах, вище або нижче якого організм не може існувати, називають критичною точкою. Між цими критичними значеннями і розташована зона екологічної толерантності. В межах зони екологічної толерантності напруженість ЕФ є різною. Поряд з критичними точками розташовані зони песимуму, в яких життя обмежено дією зовнішніх умов. Далі розташовані зони комфорту, в яких спостерігається чітке зростання екологічних реакцій організму. В центрі знаходиться зона оптимуму, яка є найсприятливішою для функціонування організму. Схематично залежність між реакцію організму і напруженістю ЕФ можна представити таким чином: нижня кардинальна точка (тіп) - песимум - комфорт - оптимум - комфорт -песимум - верхня кардинальна точка (тах).

Різні організми володіють різною мірою стійкості, величиною витривалості до зміни тих або інших факторів. Крім того, для нормального розвитку організмів необхідна наявність різних факторів строго певної якості, кожен з них повинен бути ще і в певній кількості. Згідно із законом толерантності надлишок будь-якої речовини може бути шкідливий, так само як і його недостача (наприклад, урожай зернових може загинути як при дефіциті, так і надлишку вологи). При цьому, згідно із законом мінімуму, недостача якої-небудь однієї речовини не компенсується надлишком всіх інших (наприклад, якщо в грунті багато N. К і інших біогенних елементів, але дефіцит або надлишок Р, то рослини не будуть нормально розвиватися). Фактори, стримуючі розвиток організмів через нестачу або надлишок речовин в порівнянні з потребами, називаються лімітуючими. Лімітуючі фактори, передусім абіотичні, визначають, які саме види краще пристосовані до існуючих умов. Згідно з принципом еколого-географічного максимуму видів для нормального функціонування будь-якої ЕС в ній повинно існувати стільки і таких видів, скільки і яких необхідно для максимального використання енергії, яка надходить і забезпечує кругообіг речовин.

Єдиної класифікації ЕФ немає. Звичайно ЕФ поділяють на абіогенні, біогенні і антропогенні, або на абіотичні (кліматичні, грунтові) та біотичні (хижацтво, конкуренція, паразитизм). В окремих випадках антропогенні фактори виділяють у самостійну групу факторів, підкреслюючи тим самим надзвичайну дію антропогенного фактора. Таким чином, за походженням ЕФ, що діють на організми, прийнято поділяти на абіогенні, біогенні і антропогенні.

Абіогенними називаються фактори неживої природи з їх фізико-хімічними властивостями.

Біогенні фактори створюються сукупністю живих організмів у результаті їх взаємодії. Кожен організм відчуває на собі вплив інших живих істот, сам впливає на них, вступаючи у взаємозв'язки з представниками свого чи інших видів.

Антропогенні фактори виникають внаслідок різних форм людської діяльності, що є причиною змін природного середовища існування живих організмів (абіотичних і біотичних факторів). Існують і інші класифікації ЕФ, огляд яких наводиться у роботі В.П. Кучерявого [7].

Враховуючи важливість ЕФ, можна дати ще одно визначення екології, як науки, яка вивчає умови існування живих організмів під впливом абіогенних, біогенних і антропогенних факторів.