Движущие силы устойчивости состояния биосферы (динамика популяции, сукцессии сообществ, функции живого вещества, биотические круговороты).

Существование биосферы определяется динамическим развитием биоценозов и экосистем. Все организмы в среде своего обитания испытывает воздействие со стороны самых разнообразных экологических факторов.

Любой элемент среды, способный оказывать прямое влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития, называют экологическим фактором.

Экологические факторыподразделяют на несколько групп:

абиотические (климатические, эдафические, геологические);

биотические(факторы питания, хищничество, конкуренция);

антропогенные (загрязнение воздуха, воды, почв, вырубка и выжигание лесов, уничтожение отдельных видов, осушение, орошение и др.).

Диапазон воздействия того или иного фактора зависит от его дозировки или интенсивности. Ответные реакции организмов определяются пределами их выносливости. На рис. 12 показаны различные зоны ответных реакций на максимальное и минимальное воздействие любого экологического фактора, за пределами которых организм погибает.

Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью организмов по отношению к конкретному экологическому фактору среды.

Рис. 12. Ответные реакции организмов на воздействие экологических факторов (Радкевич, 1998)

Климатические факторы проявляются в форме воздействия на организмы температуры, света, влажности. Геологические факторы связаны с крупномасштабными явлениями в течение длительного исторического времени (горообразование, вулканизм, эрозия осадочных пород).

Эдафические (почвенные) факторы представляют собой совокупность физико-химических и биологических свойств почв, связаны с ее плодородием и являются следствием совместного взаимодействия материнских пород, климата, рельефа и живых организмов.

Самыми быстродействующими экологическими факторами являются биотические, которые выражаются в виде хищничества, внутривидовой конкуренции (конкуренция за территорию, пищевые ресурсы, за свет и воду), межвидовой конкуренции (главным образом за пищевые ресурсы). В зависимости от качества и количества пищевых ресурсов изменяются такие признаки и свойства живых организмов, как плодовитость, продолжительность жизни, смертность, морфологические и физиологические адаптации.

Антропогенный фактор наиболее мощный из всех современных экологических факторов. Вырубка лесов, уничтожение животных, птиц, насекомых или интродукция (вселение, внедрение) новых видов животных и растений способствуют быстрой деградации природных экосистем.

Загрязняя все элементы биосферы – атмосферу, гидросферу, почвы, человек оказывает огромное воздействие на функционирование практически всех существующих в биосфере наземных и водных экосистем, разрывает многочисленные трофические связи, обеспечивающие стабильное существование биоценозов, подрывает биотический потенциал биосферы.

В экологии хорошо известен принцип Гаузе, или принцип конкурентного исключения (вытеснения), согласно которому два вида с одинаковыми потребностями не смогут существовать вместе, один из них обязательно будет вытеснен (элиминирован).

Воздействие экологических факторов на организмы выражается в самой разнообразной форме:

некоторые виды устраняются с территории, если они не находят для себя подходящих климатических и физико-химических условий; изменяется географическое распространение видов;

изменяется плодовитость и смертность различных видов путем воздействия на популяционном уровне; происходят миграции (переселение) в новые местообитания;

появляются адаптивные модификации: количественное изменение обмена веществ, качественные изменения в диапаузе (зимние и летние спячки).

Организмы отличаются друг от друга по способности переносить значительные колебания экологических факторов (табл. 13).

Таблица 13

Группы организмов с различными пределами выносливости

Эврибионты – это организмы с высокой степенью приспособленности, выносящие значительные колебания экологических факторов, для них характерна широкая экологическая валентность.

Стенобионты – организмы, нуждающиеся в строго определенных условиях обитания и характеризующиеся узкой экологической валентностью.

Например, для обитателей толщи воды большое значение имеет давление. Среди эврибатных организмов выделяются голотурии, способные существовать на различных глубинах (от 100 до 9000 м). Тогда как стенобатные организмы – морские лилии, погонофоры и многие виды ракообразных обитают только на больших глубинах от 3 000 до 10 000 м.

Давление, как экологический фактор, определяет целый комплекс морфологических и физиологических критериев этих глубоководных организмов. Для них характерно слабое развитие или полное отсутствие известкового скелета, редукция органов зрения, повышенная чувствительность осязательных рецепторов, специфическая окраска.