Природним середовищем називається все, що оточує організми та прямо чи опосередковано впливає на їх стан, розвиток, можливості виживання та розмноження.
Для живих організмів важливим є не тільки хімічний склад середовища, але й його фізичний стан (температура, тиск, радіаційні умови, рухливість частинок, іонізація розчинів, електричний стан тощо). До складу середовища входять й усі інші організми свого чи інших видів, що прямо чи опосередковано контактують з певним видом.
Від середовища організм одержує необхідні речовини, йому віддає продукти метаболізму. Одержання і віддача речовин та енергії повинні бути хоча б відносно збалансовані, інакше порушується гомеостаз організму, й під загрозою стає саме його існування.
Постійним чи тимчасовим середовищем існування організмів є повітря (тропосфера), вода та кора вивітрювання літосфери (в ній інтенсивно заселений ґрунт, що є конгломератом трьох фаз – газоподібної, рідкої та твердої).
Середовище для паразитів – організм господаря, для сапрофітів – мертва органічна речовина: деякі нематоди успішно існують навіть в оцті, а личинки мух Psilopa – у нафті, живлячись мікроорганізмами.
Різні види, навіть існуючи поряд, використовують середовище по-різному: споживають різну їжу, відрізняються особливостями газового, водного, мінерального обміну та різним ставленням до температури, вологості, освітленості тощо.
У цьому змісті говорять про те, що кожний вид має „своє власне середовище” (Г.Нікольський, 1955; Боденгаймер), у сучасному розумінні – видоспецифічну екологічну нішу.
Так, зовсім по-різному живляться птахи-дуплогнізники лісів середньої смуги Європи. Строкаті дятли – насінням деревних порід та личинками комах – ксилофагів, що живуть у стовбурах дерев. Синиці – збирають комах, їх личинок та яйця з поверхні стовбурів та великих гілок або дрібних гілочок та чагарників (Parus major); гаїчки Parus montanus та Parus palustris, довгохвоста синиця Aegithalos caudatus споживають дрібне насіння дерев та трав; мухоловки ловлять переважно літаючих комах (метеликів, мух).
Серед степових та пустельних гризунів сліпаки, цокори, сліпачки живляться корінням, кореневищами, цибулинами та іншими підземними частинами рослин; ховрахи живуть за рахунок цибулин, зелених вегетативних органів та охоче поїдають комах. Ще більше комах у раціоні тушканчиків та хом’яків.
Така ж відмінність спостерігається стосовно клімату. Наприклад, багато видів тварин живе в природних чи штучних сховищах (норах, дуплах тощо), інші тримаються відкритих просторів; одні активні вдень, інші – вночі, треті – цілодобово. Усі вони, хоча й живуть поряд, практично існують у зовсім різних кліматичних умовах.
Не все, що оточує організм, необхідне для його існування та впливає на нього в однаковій мірі.
Однак, для певного виду тварин елементи середовища можуть відігравати важливу роль і тим самим опосередковано впливати й на решту видів.
Фактори середовища, або екологічні фактори, можуть визначати можливість і успіх розмноження, росту, виживання. Їх ще називають умовами існування.
До них належать:
- доступні для організму запаси речовин, що забезпечують метаболізм;
- сприятливі радіаційні умови та температура для утворення білків та нуклеїнових кислот і перебігу пов’язаних з ними біохімічних реакцій (діапазон таких умов невеликий у порівнянні з відомими коливаннями їх на Землі);
- необхідні густина та тиск середовища, що забезпечують збереження форми тіла організму та можливість його пересування;
- видалення шкідливих продуктів метаболізму шляхом їх транспортування середовищем, або нейтралізації іншими способами та поглинання згубних для організму променів з довжиною хвилі в 2860 А0 та менше („озоновий екран”).
Як відомо, фактори діють на організм не ізольовано, а завжди у невід’ємному зв’язку один з одним, комплексно. Але цей факт не виключає певної самостійності та специфічності дії кожного з них.
Сукупність взаємодіючих факторів (їх констеляція) утворює, зокрема, такі добре відомі явища, як посухи, суховії, дощі, приморозки, заметілі тощо, тобто те, що може відігравати величезну роль в екології окремих видів тварин.
Завданням кожного екологічного дослідження повинно бути з’ясуванняння:
· які з факторів середовища, в якому поєднанні та при яких кількісних показниках необхідні для здійснення певного основного процесу чи життєвого циклу в цілому, тобто визначають не тільки його кількісну, але й якісну сторону, а тому є провідними факторами;
· які поєднання факторів та їх кількісні значення визначають інтенсивність процесу (розмноження, росту), тобто переважно його кількісну сторону;
· які фактори є лише нейтральним фоном, на відбувається перебіг явища, тобто є для нього байдужими.
Роль окремих факторів змінюється в залежності від їх поєднання з іншими. Так, добовий ритм активності комарів, мокреців, мошок у теплих південних районах визначається режимом освітлення, а на півночі – змінами температури, тому що вона в зазначених регіонах близька до порогу розвитку та життєдіяльності цих тварин.
Загальновідомою є класифікація факторів на: абіотичні, біотичні, антропічні.
Для тварин одним із найважливіших крім фізико-хімічних, що забезпечують метаболізм, є такий фактор, як їжа – міжвидовий біотичний фактор. Нагадаємо, що тварини живляться лише готовими органічними речовинами, тобто є типовими гетеротрофами.
Інші форми міжвидових та внутрішньовидових стосунків (хижаки для жертв, паразити для господарів, конкуренція, мутуалізм, альтруїзм) можуть відігравати важливу й навіть вирішальну роль у житті виду чи його окремих популяцій, але не мають обов’язкового значення для окремо взятої особини, тому що можуть ніколи не зустрітися в її житті. Це ще раз підкреслює відносність поділу факторів на провідні та другорядні. Певного значення вони набувають лише в залежності від конкретних обставин.
Мінливість середовища
Неорганічне та органічне середовище, в якому існують тварини, не залишається постійним.В основі його змін лежать космічні фактори, що визначають сезонну, місячну та добову циклічність, та неперіодичні, у більшості необоротні, зміни живої та неживої природи в процесі її історичного розвитку.
Сумуючись, циклічні та неперіодичні коливання разом з необоротними змінами дають складну картину динаміки майже всіх елементів середовища.
За характером дії фактори поділяють на (А.С. Мочадський, 1958):
- Стабільні, що не змінюються протягом тривалих відрізків часу і тому не викликають змін чисельності та географічного поширення тварин (сила тяжіння, сонячне світло, склад атмосфери, гідросфери, рельєф).
- Змінні фактори.
- закономірно-періодичні (добові, сезонні, річні). Вони визначають добові, сезонні та інші біологічні цикли у тварин, сезонну динаміку чисельності, межі ареалу; впливають майже непомітно на багаторічний хід змін чисельності через свою жорстку циклічність;
- без закономірної періодичності (температура, вітер, опади, вологість, їжа, хвороби, паразити, хижаки тощо).
Ці фактори мало впливають на особливості сезонних біологічних циклів, але викликають зміни чисельності популяцій у різні роки та розподіл тварин всередині ареалу.
Навіть за жорсткої періодичності добові та сезонні цикли ніколи не бувають повним повторенням один одного тому, що відрізняються станом погоди та іншими умовами. Існують і зональні особливості цих циклів, по-різному виражені у високих та низьких широтах Земної кулі.
Періодичні коливання більшої тривалості мають ще меншу регулярність. Вони пов’язані із змінами на великих відрізках часу клімату та інших умов існування під впливом космічних причин, тектонічних явищ (орогенез).
Виявлено більш-менш правильне чергування теплих та холодних, сухих та вологих періодів тривалістю приблизно 3-4, 6-7, 11, 35 та 80-100 років.
Короткотривалі періоди (3-7 років) виражені слабко, їх значення вивчене погано, але коливання чисельності гризунів, особливо дрібних, повторюються місцями приблизно з такою ж частотою.
Більш відома 11-річна періодичність змін кількості сонячних плям. Зменшення їх кількості в результаті злиття супроводжується зростанням площі активних областей поверхні Сонця і, відповідно, збільшує його радіоактивність.
За цих умов молекули О2 високих шарів атмосфери у більшій кількості перетворюються на О3 та затримують теплове випромінювання Землі, що може підвищувати температуру її поверхні.
Із змінами середовища пов’язані певні пристосування тварин. Такою є добова періодичність фізіологічних процесів (чергування періодів спокою та діяльності, а також міграції, зміна місць проживання тварин).
До сезонних змін пристосування у тварин набагато ширші та різноманітніші.
Сезонними морфологічними пристосуваннями є поліморфізм, цикломорфоз, або сезонна зміна поколінь та зміна їх форми; сезонна линька покривів тощо.
Сезонні фізіологічні пристосування – це зміни обміну речовин та стану обміну енергії тварин. Саме вони лежать в основі періодичності розмноження, нагулу жиру, сплячки, запасання їжі, міграцій, змін поведінки – поодинокий спосіб життя замінюється на зграйний, або гуртовий; осілий спосіб життя - на кочовий, або номадний. У результаті зростає чи скорочується чисельність окремих видів, змінюються їх стосунки один з одним, склад та структура всього угрупування.
Нарешті, у різні сезони змінюється спадковий склад популяцій, генетична різноманітність яких підтримується сезонною різноманітністю умов існування й пов’язаною з цим неоднаковою в різні періоди загибеллю окремих спадкових ліній. Наприклад, у степах південної України після посушливих років чисельність мишака лісового Sylvaemus sylvaticus та нориці польової Microtus arvalis знижується, домінуючими стають гризуни -„сухолюби” – нориця гуртова Microtus socialis та строкатка степова Lagurus lagurus.
