Аутоэкология, или факторальная экология, исследует совокупность экологических факторов, действующих на изолированную особь, и ответные реакции особи на их действие.
Экологическими факторами называют любые компоненты окружающей среды, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Процессы управления жизнедеятельностью организмов, природных систем, качеством окружающей среды требуют точного измерения, оценки уровней воздействия и ответных реакций. В биологической экологии поступающие к живому организму сигналы, называют факторами.
Экологические факторы могут быть необходимы или вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы являются движущей силой каких-либо процессов или условием, влияющим на какой-нибудь организм. В течение своей жизни каждый организм находится под воздействием множества экологических факторов, которые отличаются между собой режимом воздействия (происхождением, качеством, количеством, временем воздействия и т. п.). Окружающая среда, в этом понимании, - это набор экологических факторов, воздействующих на организм.
По своим особенностям экологические факторы весьма разнообразны, имеют различную природу и специфику действия. Они делятся на три группы:
1. абиотические (факторы неживой среды, химические, физические, климатические и пр.),
2. биотические (связанные с влиянием живых существ, совокупность воздействия жизнедеятельности одних организмов на другие) и
3. антропогенные (связанные с деятельностью человека).
Введем некоторые термины и дадим их определение, что необходимо сделать для дальнейшего изложения и понимания материала.
Условия существования - совокупность экологических факторов, обеспечивающих рост, развитие и воспроизводство организмов. Все многообразие взаимоотношений организмов подразделяют:
- на антагонистические и
- неантагонистические.
При антагонистических один организм подавляет другой; формы существования: хищничество, паразитизм, конкуренция.
Несмотря на это, многие виды в природе могут спокойно уживаться друг с другом, поскольку каждый вид обладает своей собственной экологической нишей.
Экологическая ниша - совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида: пища, условия размножения и т. д.
Окружающая среда в биологии - это тела, явления и процессы, с которыми непосредственно взаимодействует организм.
Организм получает из окружающей среды информацию в виде определённых сигналов, имеющих материальную природу, и реагирует на эти сигналы. При помощи таких сигналов осуществляется управление жизнедеятельностью организма. Можно предположить, что процессы передачи, восприятия, переработки информации есть количественные процессы.
Функционирование экосистем обеспечивается взаимодействием трех основных составляющих: сообщества, потока энергии, круговорота веществ.
С точки зрения пространственной структуры в природных системах выделяют два яруса:
- верхний - автотрофный или "зеленый" пояс Земли, который включает зеленые растения или их части;
- нижний - гетеротрофный, или "коричневый" пояс Земли, который включает почвы или донные осадки, где преобладают разложения мертвых органических остатков растений и животных.
Среда обитания. 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. Животные вступают с ними во временные (укрытие, переправа), но не обязательные отношения.
Различные организмы по-разному реагируют на одни и те же экологические факторы. Адаптация (лат. аdaptatio - приспособление) к существованию в различных условиях выработалась у организмов исторически.
Факторы как первой, так и второй группы по своему происхождению могут быть природными или антропогенными, то есть каким-то образом связанными с влиянием человека. В свою очередь, человек в процессе своей деятельности не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создаёт новые (синтезируя, например, новые химические соединения).
Каждый экологический фактор, в отличие от окружающей среды, можно измерить как во времени, так и в пространстве;
- сравнить с определённым эталоном;
- смоделировать;
- спрогнозировать и т. п.
Любой экологический фактор, в принципе, можно изменить в заданном направлении.
Взаимодействия между живыми организмами классифицируют с точки зрения их взаимных реакций.
Различают гомотипические реакции, т. е. взаимодействия между особями и группами особей одного и того же вида, и гетеротипипческие взаимодействия между представителями разных видов.
Приведенное выше 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.
Содержание водяного пара в воздухе (влажность воздуха) зависит от температуры последнего: при каждой конкретной температуре существует определённый предел насыщения воздуха парами воды, называемый максимальным насыщением. Обычно содержание паров воды в воздухе не достигает возможного максимума. Важнейшим экологическим показателем является дефицит влажности (разница между максимально возможным и данным конкретным насыщением). Важными показателями также являются абсолютная (фактическое содержание водяных паров в воздухе в данный момент времени) и относительная (процентное отношение к максимально возможному) влажности.
Каждый живой организм существует и размножается только в определенной области значений факторов среды. Например, пальма дает плоды только при температуре от 26 до 41°С, щука не переносит соленой воды, а тунец — пресной. Человек существует при определенных верхних и нижних значениях температуры, давления и т. д. В экономике превалирует понятие прожиточного минимума, а экология требует введения понятия прожиточного максимума.
Область количественных значений какого-либо фактора, в пределах которых могут существовать представители данного вида или данный организм, называют биоинтервалом. Если построить зависимость биологической активности от градиента фактора среды (рис. 5.1), то обнаруживается, что в ней всегда есть максимум. Вершина диаграммы выживания совпадает с областью биологического оптимума, ее минимальные значения указывают пределы выживания.
В общем числе факторов, влияющих на выживание, выделяются преобладающие (например, пища, вода, тепло). К наиболее важным экологическим факторам, обеспечивающим жизнедеятельность человека, следует отнести энергию, климат, воду, кислород, почву.
Рис. 5.1. Градиент фактора среды
Любой экологический фактор, приближающийся к верхней или нижней границе диаграммы выживания, называется лимитирующим. Лимитирующие факторы (например, количество пищи) контролируют условия существования экологических систем. Основное свойство организма - приспособляемость к изменению окружающей среды. В живой природе существует и действует система компенсации экологических факторов - стремление организмов ослабить лимитирующее действие физических, биотических и антропогенных влияний (например, самоочищение водоема, приспособление растений и животных к температурным воздействиям и пр.). Основное воздействие человека на живую природу - воздействие на компенсационные механизмы (ядовитые отходы, глобальное уничтожение лесов, тотальное загрязнение воды и пр.), что приводит к вредным последствиям для природы.
