Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и разнообразных форм жизнедеятельности.

Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.

1.Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других важных органических веществ.

2. Клеточный. Клетка – важнейшая структурная и функциональная единица размножения и развития живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т.к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций.

4.Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы.

Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

6.Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество - совокупность всех живых организмов, неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва).

Развитие и существование живых организмов происходит под влиянием разнообразных факторов окружающей среды. Компоненты окружающей среды, влияющие на состояние или свойства организма, популяции, природного сообщества и вызывающие приспособительные реакции (адаптации), называются экологическими факторами. Все многообразие данных факторов можно условно разделить на три группы: абиотические (факторы неорганической, или неживой, природы), биотические (обусловленные живыми организмами) и антропогенные (любые формы деятельности, которые воздействуют на природные сообщества).

Абиотические факторы среды – это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Различают следующие абиотические факторы:

- климатические, которые воздействуют на все организмы данной местности. Это - влажность воздуха и количество осадков, интенсивность солнечной радиации, световой режим, продолжительность дня и ночи, температура воздуха, ветровой режим, атмосферное давление, газовый состав атмосферы и другие;

- атмосферные – газовый и аэроионный состав атмосферы, давление;

- почвенные (эдафические) – химические, механические, физические особенности грунта и почв;

- гидрологические – состав воды, изменение прозрачности и освещения, изменение температуры и давления с глубиной и другие;

- особенности рельефа (орографические) – крутизна склонов, высота над уровнем моря, влияние рельефа на особенности циркуляции атмосферы, изменения температуры;

- геологические факторы – материнские породы, их состав, подвижность элементов (растворимость, миграция и т.д.), землетрясения, извержения вулканов и т.д.

Большинство абиотических факторов количественно и качественно изменяются во времени. Например, климатические условия меняются в течение суток, сезона, по годам (температура, освещенность и т.д.).

Факторы, изменение которых во времени повторяются регулярно, называются периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические – приливы и отливы, некоторые океанические течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулканов, нападение хищника и т.п.) называются непериодическими.

Среди абиотических факторов главенствующую роль играют климатические. Солнечная радиация является основным источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы. Солнце снабжает Землю теплом, необходимым для поддержания ее температуры в подходящем диапазоне, не нагревает ее чрезмерно. Земная атмосфера играет чрезвычайно важную роль в поддержании температуры в допустимых пределах. Она действует как одеяло, не допуская сильного повышения температуры днем и чрезмерного понижения температуры ночью. Так, суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, в направлении от экватора к полюсам уменьшается примерно в 2,5 раза (от 180-220 ккал/см^2.год до 60-80 ккал/см^2.год). На основе солнечного радиационного режима и характера глобальной циркуляции атмосферы на поверхности Земли формируются климатические зоны и пояса. Солнечная радиация служит важнейшим экологическим фактором, влияющим на физиологию и морфологию живых организмов. Существование на поверхности планеты зональных типов растительности (тропические леса, саванны, пустыни, степи, тайга, тундра и др.) обусловлено в основном климатическими причинами.

Помимо солнечной радиации непосредственно на климат оказывают влияние атмосферная циркуляция, характер подстилающей поверхности, рельеф и другие природные факторы.

Атмосфера защищает нас от огромного количества метеорных тел, непрерывно бомбардирующих Землю из космического пространства. Большинство этих тел быстро испаряются в атмосфере из-за сопротивления воздуха. Но некоторые из них, наиболее массивные, способны достичь поверхности Земли и вызвать разрушения. Большой метеоритный кратер диаметром больше 1 км в Аризоне (США) образовался около 24000 лет назад при взрыве громадного тела. Тунгусский метеорит 1908 г взорвался с такой силой, что деревья были повалены на расстоянии до 30 км от места взрыва. Исчезновение динозавров в конце мелового периода 65 млн. лет назад могло быть обусловлено падением метеорита размером с астероид, что привело к резкому изменению абиотических условий на Земле. В результате нарушения процессов фотосинтеза, разрыва пищевых цепей от голода вымерли все позвоночные массой более 20 кг, исчезла половина всех видов живых организмов.

Атмосфера защищает нас не только от метеоритов, но и, благодаря наличию озонового слоя, защищаете от смертоносной космической радиации.

Эдафические (почвенные) факторы особенно важны для обитающих в почве животных и растений.

Каждый фактор окружающей среды имеет определенные пределы позитивного влияния на организмы. Результат воздействия фактора зависит, прежде всего, от силы его проявления. Как избыточное, так и недостаточное действие факторов воздействует на живые организмы (Рис. 2).

Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем сильнее угнетающее действие данного фактора на организм (зона пессимума). Максимальное и минимальное переносимое значение фактора – это критические точки, за пределами которого существование данного организма невозможно, и в результате наступает смерть. Пространство между критическими точками называется экологической валентностью.

В зависимости от способности живых организмов существовать в различных условиях, выделяют эврибиотические (от греч. эври – широкий) и стенобиотические (от греч. стено - узкий) организмы, то есть организмы способные существовать в широком и узком диапазоне изменения факторов окружающей среды.

Активность

              Min Opt    Max          Opt    Min       Opt Max

Рис. 2. Относительные пределы устойчивости (толерантности) организмов к экологическим факторам на примере температуры (1,3 – стенотермные, 2 – эвритермные организмы).

Экологические факторы воздействуют на организм по разному. В наиболее простом случае может наблюдаться прямое воздействие. Так, солнечные лучи освещают неподвижно лежащую ящерицу и тело ее нагревается. Довольно часто экологические факторы влияют опосредовано, в частности через множество промежуточных звеньев. Например, воздействие высокой температуры воздуха и низкой влажности и отсутствие дождей приводит к засухе. Иногда это приобретает катастрофический характер (выгорает растительность, травоядные животные мигрируют или погибают). Таким образом, одни и те же климатические факторы на одни организмы действуют непосредственно (растения), а на другие (животных) – преимущественно опосредованно через 2-3 промежуточных звена. Результаты влияния экологических факторов могут очень сильно отличаться, в зависимости от того, как – отдельно или в виде констеляции (совместно) они воздействуют.

Примерами реакции живых организмов на абиотические факторы могут быть следующие экологические правила.

Правило Бергмана (1847) – в пределах биологического вида наиболее крупные по размерам животные встречаются в более холодных областях, что отражает адаптацию животных к поддержанию температуры тела в разных климатических условиях (чем крупнее животное, тем ему легче сохранять тепло). Так, белый медведь имеет массу до 1000 кг, бурый до 750 кг, а малайский медведь (живет в теплом климате) – всего до 65 кг.

Правило Алена (1877) – выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши, спинной гребень и др.) тем короче, а тело тем массивней, чем холоднее климат.

Правило Уоллеса (1859) – по мере продвижения на юг происходит увеличение видового разнообразия сообществ организмов.

Правило Глогера (1833) – виды, обитающие в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела, чем обитатели теплых областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла.

В природной среде на организм воздействуют не только абиотические факторы, но и живые организмы как неотъемлемая часть окружающей среды. Действие биотических факторов на организм может быть прямым (питание животных, опыление насекомыми, паразитирование одних организмов на других), так и непрямым (изменение абиотических факторов среды). Представители каждого вида способны существовать в таком биологическом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни. Основной формой этих связей являются трофические (пищевые) взаимоотношения, на базе которых формируются звенья и цепочки питания. Кроме пищевых, у растений и животных возникают пространственные связи. Все это является базой формирования биотических комплексов, в которых разнообразные виды объединяются не в беспорядочное сообщество, а только при условии приспособления к совместному проживанию.

Биологические факторы, которые воздействуют на растительные организмы как первичные продуценты органического вещества, классифицируют на зоогенные и фитогенные.

Зоогенные факторы.

Непосредственной и ощутимой формой влияния представителей животного мира на растения является использование растительной массы для питания (фитофагия). Практически все классы животных имеют представителей, которые относятся к типичным фитофагам. Среди фитофагов выделяют: крупные животные – лоси, олени, косули, кабаны; мелкие животные – зайцы, белки, мыши; разнообразные птицы; многочисленные насекомые и другие.

По характеру использования растительной массы в питании фитофаги делятся на монофагов, олигофагов и полифагов. Монофаги – растительноядные животные, которые питаются только определенными растениями (колорадский жук, тутовый шелкопряд и др.). Олигофаги употребляют для питания группу близких видов растений. Полифаги поедают растительную массу многих растений (копытные, грызуны, грибы-паразиты и др.).

Большое значение имеет механическое воздействие животных на растения. Наиболее заметно это проявляется в разрушении и повреждении растений при поедании их копытными, грызунами, а также при вытаптывании.

Зоогенные факторы могут оказывать положительное влияние на растения. Насекомые, собирая нектар, участвуют в опылении растений, птицы поедая косточковые плоды способствуют распространению растений на новые территории.

Зоогенные факторы в животном мире имеют огромное значение во внутривидовых и межвидовых взаимоотношениях, которые могут быть симбиотическими, антагонистическими, нейтральными.

Фитогенные факторы.

Растения, которые входят в состав растительных сообществ, подвергаются действию соседних растений и при этом воздействуют на них. Формы взаимодействия очень разнообразные и зависят от способа и степени контактов растительных организмов, разнообразных факторов.

Взаимодействие растительных и животных организмов может быть как полезным, так и вредным, антагонистичным. Динамические саморегулирующие процессы, в основе которых лежит взаимодействие организмов и является, как правило, ответственным за динамическое равновесие с окружающей средой.

Антропогенные факторы.

Антропогенные факторы в момент их возникновения в биосфере значительно уступали природным факторам. Вместе с тем они длительное время имеют глубокое воздействие на живую природу и условия обитания человека. Экологическая роль человека возросла с развитием его трудовой деятельности. Человек стал мощным и разнообразным фактором, который воздействует на биосферу, растения и животных, среду обитания. Главное отличие антропогенного фактора в том, что живые организмы приспосабливаются к действию факторов окружающей среды, а человек обладает способностью изменять, приспосабливать факторы внешней среды для своих потребностей.

Основное воздействие человека на растительный мир это прямое действие (в том числе и связанное с трудовой деятельностью): рубка древесины, сбор растений, скашивание, вытаптывание.

Антропогенное воздействие на животный мир связано с промысловым изъятием животных, изменением условий проживания разнообразных животных, что может приводить к полному их исчезновению.