Взаимодействие и компенсация факторов

В природе экологические факторы взаимодействуют друг с другом. Анализ влияния одного фактора на организм или сообщество не само­цель, а способ оценки сравнительной значимости различных условий, действующих совместно в реальных экосистемах.

I Совместное влияние факторов можно рассмотреть на примере к зависимости смертности личинок крабов от температуры, солёности и присутствия кадмия. При отсутствии кадмия экологический оптимизм (минимальная смертность) наблюдается в интервале температур от 20-28°С и солености от 24 до 34%. Если в воду добавляется токсичный для ракообразных кадмий, то 6 экологический оптимизм смещается: температура смещается в ^интервал 13-26°С, а соленость - от 25 до 29%. Изменяются и if пределы толерантности. Разница между экологическим максиму- 1мом и минимумом для солености после добавки кадмия уменьшается с 11-47% до 14-40%. Предел толерантности для темпера- 8турного фактора, наоборот, расширяется с 9-38°С до 0-42°С.

Температура и влажность — самые важные климатические факторы в Наземных местообитаниях. Взаимодействие этих двух факторов, по суще­ству, формирует 2 основных типа климата: морской и континентальный. Водоемы смягчают климат суши, т. к. вода обладает высокими удельной теплотой и теплоемкостью. Поэтому морскому климату свойственны ме­нее резкие колебания температуры и влажности, чем континентальному.

Воздействие температуры и влажности на организмы также зависит от соотношения их абсолютных значений. Так, температура оказывает более выраженное лимитирующее влияние, если влажность очень велика или очень мала. Каждому известно, что высокие и низкие температуры пере­носятся хуже при высокой влажности, чем при умеренной.

Взаимосвязь температуры и влажности как основных климатических факторов часто изображают в виде графиков - климограмм. позволяющих наглядно сравнить различные годы и районы и прогнозировать продук­цию растений или животных для тех или иных климатических условий.

Организмы приспосабливаются к условиям существования среды и из­меняют их, т. е. компенсируют отрицательное воздействие экологических факторов.

Компенсация экологических факторов - это стремление организмов ослабить лимитирующее действие физических, биотических и антропогенных влияний. Компенсация факторов возможна на уровне организма и вида, но наиболее эффективна на уровне сообщества.

При разных температурах один и тот же вид, имеющий широкое гео­графическое распространение, может приобретать физиологические и мор­фологические особенности, адаптированные к местным условиям. Напри­мер, у животных уши, хвосты, лапы тем короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Эта закономерность называется правилом Аллена (1877), согласно которому выступающие части тела теплокровных жи­вотных увеличиваются по мере продвижения с севера на юг, что связано с адаптацией к поддержанию постоянной температуры тела в различных климатических условиях. Так, у лисиц, живущих в Сахаре, длинные конечности и огром­ные уши; европейская лисица более приземиста, уши у нее на­много короче; а у арктической лисицы (песца) очень малень­кие ушки и короткая морда.

У животных с хорошо развитой моторной активностью компенсация факторов возможна благодаря адаптивному поведению. Так, ящерицы не боятся резких охлаждений, потому что днем они выходят на солнце, а но­чью прячутся под нагретые камни.

Возникающие в процессе адаптации изменения часто генетически за­крепляются. На уровне сообщества компенсация факторов может осуще­ствляться сменой видов по градиенту условий среды; например, при се­зонных изменениях происходит закономерная смена видов растений.

Естественную периодичность изменений экологических факторов ор­ганизмы используют также для распределения функций во времени. Они "программируют" жизненные циклы таким образом, чтобы максимально использовать благоприятные условия.

Наиболее яркий пример поведения организмов в зависимости от дли­ны дня — фотопериод. Амплитуда длины дня возрастает с географиче­ской широтой, что позволяет организмам учитывать не только время го­да, но и широту местности. Фотопериод — это своеобразное "реле времени", или пусковой механизм последовательности физиологических процессов. Он определяет цветение растений, линьку животных, миграцию и раз­множение у птиц и млекопитающих и т. д.

Фотопериод связан с биологическими часами и служит универсальным механизмом регулирования во времени. Биологические часы связывают ритмы экологических факторов с физиологическими ритмами, позволяя орга­низмам приспосабливаться к суточной, сезонной, приливно-отливной и другой динамике факторов.

Изменяя фотопериод, можно вызывать и изменение функций орга­низма. Так, цветоводы, изменяя световой режим в теплицах, получают внесезонное цветение растений. Если после декабря сразу увеличить длину дня, то это может вызвать явления, происходящие весной: цвете­ние растений, линьку у животных и т. д. У многих высших организмов адаптации к фотопериоду закрепляются генетически, т. е. биологические часы могут работать и при отсутствии закономерной суточной или се­зонной динамики.

Таким образом, смысл анализа условий среды заключается в том, что­бы обнаружить функционально важные, лимитирующие факторы и оце­нить, в какой степени состав, структура и функции экосистем зависят от взаимодействия этих факторов.

Только в этом случае удается достоверно прогнозировать результаты изменений и нарушений и управлять экосистемами.

РАЗДЕЛ 4. ЭКОСИСТЕМЫ

Биоценология

Популяции различных видов живых организмов, заселяющих об­щие места обитания, неизбежно вступают в определенные взаи­моотношения в области питания, использования пространства, влияния на особенности микро- и мезоклимата и т. д. Длительное совме­стное существование лежит в основе формирования многовидовых сооб­ществ — биоценозов, в которых подбор видов не случаен, а определяется возможностью непрерывного поддержания круговорота веществ; только на этой основе в принципе оказывается возможным устойчивое существо­вание любой формы жизни.