Вплив умов середовища на організми

Найбільш значущим в історії досліджень природи був напрям, який американські вчені назвали середовищною фізіологією. На відміну від звичайної фізіології, яка займається дослідженням функціонування організму, середовищна фізіологія вивчає реакції організму як цілого на вплив середовища.
Батьком досліджень у галузі середовищної фізіології був французький вчений Р. Реомюр (1683-1757), який стверджував, що сума денних температур повітря, виміряних у тіні, є сталою для окремих фенологічних періодів (біологічних сезонів). Реомюр порівнює вплив сумарних температур різних регіонів на швидкість дозрівання зернових. Експериментально він довів різницю умов дозрівання зернових культур у Німеччині, Франції, а також в холодніших зонах. Вчений, користуючись результатами багаторічних біокліматичних досліджень, формулює концепцію суми ефективних температур. Сучасник Реомюра Адансон бере до уваги лише суму додатних температур. Вчені доходять висновку, що кожний організм потребує для свого розвитку окреслену кількість тепла. До речі, Реомюр відомий ще як творець однієї з термометричних шкал.
Кетеле (1846) вводить поняття температурного порога, тобто умову пробудження організму із зимового спокою і переходу до активного життя. Він стверджує, що такою є температура, вища від температури замерзання води. Декандоль (1865) запропонував час проходження даної фази розвитку множити на суму температур вище температури проростання. Таким чином, уже перші дослідження привели до уявлення про суму ефективних температур і формулювання температурного нуля.
Слід зазначити роботи англійського вченого-хіміка Р. Бой ля (1621-1691), який експериментальним шляхом довів, що більш витривалими щодо пониження атмосферного тиску є водні птахи (качки), а менш – суходільні (кури). Особливо чутливі до пониження тиску холоднокровні тварини.
Створення в середині XIX ст. першого піранометра дало змогу поряд із виміром температури вимірювати величину сонячного випромінювання. В кінці XIX ст. для досліджень випаровування починають використовувати евапориметр Піх'є.
Дещо пізніше доведено, що на хід вегетації значною мірою впливають азотні сполуки. Вільного азоту в атмосферному повітрі достатньо, на 1 м кв ґрунту припадає близько 8 т, однак він може бути доступним рослинам тільки завдяки бактеріям, які живуть в бульбочках коріння бобових рослин.
Внаслідок дослідження впливів вмісту елементів у ґрунті на розвиток рослин у 1840 р. німецький агрохімік Юстус Лібіх сформулював закон мінімуму, який як фундаментальний екологічний закон чи принцип існує до сьогоднішнього дня.
Дослідження впливу факторів середовища на рослини в XVIII-XIX ст. наближались до фізіологічних, водночас вивчення тварин привело до появи нового, відмінного від фізіології, напряму – аутекології. Це дослідження стосовно впливу кисню і вуглекислого газу на рух протоплазми амеб (Кюне, 1864) або впливу отрути на людину чи тварин (Ерліх, 1891).
Наприкінці XIX ст. встановлено вплив вмісту води в організмі на його існування, а також відкрито явище анабіозу (Преєр, 1889). Грубер (1889) дослідив вплив засолення на водні організми. Так починає свій розвиток екофізіологія.
Від середини до кінця XIX ст. досліджується вплив світла на рослинні і тваринні організми, зокрема, довжини світлових хвиль на інтенсивність фотосинтезу (Сакс, 1864; Пфеффер, 1871). В працях "Спектральний аналіз" (1871;, "Про засвоєння світла рослинністю" (1875) видатний російський ботанік-фізіолог К.А.Тимірязев показав, що фотосинтез відбувається строго відповідно до закону збереження енергії. Дослідження вченим енергетичних закономірностей фотосинтезу мали важливе значення в обгрунтуванні вчення про єдність і зв'язок живої та неживої матерій у процесі кругообігу речовини й енергії в природі.
У 1877 р". Даунс і Блант з'ясували, що ультрафіолетове випромінювання може згубно впливати на організми. Наприкінці XIX ст. встановлено вплив довжини дня на яйценосність кур, на життя і міграції птахів.
Наприкінці 70-х років XIX ст. здійснюються дослідження впливу
летальних температур на нижчі й вищі організми. Встановлено одночасний вплив вологості на температуру повітря.
Завдяки багаторічним експериментальним дослідженням Даллінджера (1887) вдалося описати явище термічної адаптації, її межі для окремих видів організмів коливаються від 23°С до 70°С. У 1877 р. Мобіус дав визначення явища стено- і еврітермізму.
У 80-х роках минулого століття Семпер досліджує механізм і роль охоронного забарвлення тварин. Дещо раніше Мільне-Едвардс (1857) описував механізм дихання тварин. Тоді ж були відкриті явища симбіозу, паразитизму і мутуалізму. Вивчення цих явищ дало змогу пізнати біологічні залежності між організмами.
Дослідження фізіологічних реакцій розвивали аутоекологію як окремий підрозділ екології. Подальші дослідження свідчать, що "закон мінімуму" недостатньо розкриває засади, на які спирається взаємодія організму і середовища. Такі засади пояснює "закон толерантності", сформульований Шелфордом (1913). Наступні дослідження прискорили вивчення впливу комплексу факторів середовища на життєдіяльність організмів.
Розробці фізіологічних основ екології рослин сприяли праці російського вченого М.О. Максимова (1923). Помітний слід у цій галузі залишив український вчений М.Г.Холодний – ботанік і фізіолог рослин.