Наиболее жизненно важными являются вещества, входящие в состав белковых молекул, – углерод, кислород, азот, фосфор и сера. Биогеохимические циклы углерода, кислорода и азота вследствие большого содержания в атмосфере обладают способностью к быстрой саморегуляции. Так, скорость полной замены диоксида углерода в атмосфере – около 300 лет. Главный резерв биологически связанного углерода– леса, содержащие до 500 млрд т данного элемента.
Скорость круговорота кислорода составляет 2 тыс. лет. Основным источником кислорода на нашей планете являются зеленые растения, производящие на суше 53 х 109 т и в океанах – 414 х 109 т кислорода ежегодно.
Круговорот фосфора и серы – осадочный биогеохимический цикл.
Совокупность абиотических и биотических условий жизни организма, называется средой его обитания. Свойства окружающей среды постоянно меняются, и любой организм для того, чтобы выжить, вынужден приспосабливаться к этим условиям. Адаптация влияет на строение и функции организмов и их органов и развивается под действием трех основных факторов – изменчивости, наследственности, естественного и искусственного отбора. Основные виды адаптации организмов к факторам внешней среды обусловлены наследственно, так как он и формировались в процессе эволюции и изменялись вместе с экологическими факторами.
Выделяют следующие основные среды обитания, освоенные живыми организмами:
1) водную;
2) наземно-воздушную;
3) почвенную;
4) собственно живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.
Определенные условия среды, оказывающие
специфическое воздействие на организм, – экологические факторы среды. Эти факторы подразделяют на абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы – совокупность факторов неорганической среды, оказывающие влияние на жизнь и распространение растений и животных. Абиотические факторы включают физические, химические (например, соленость воды) и эдафические факторы.
Биотические факторы – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания
Типы взаимодействий:
1 ) конкуренция – виды оказывают друг на друга негативное воздействие;
2) мутуализм – облигатный симбиоз (виды не могут существовать друг без друга);
3) протокооперация – факультативный симбиоз (виды могут существовать отдельно, но совместное существование приносит им обоим пользу, например, актинии и крабы);
4) комменсализм – один вид извлекает пользу от сожительства, другой вид– нет, например, обитатели нор;
5) нейтрализм – виды не оказывают друг на друга никакого влияния;
6) аменсализм – один вид угнетает рост и размножение другого, например, сосуществование крупных и мелких растений;
7) хищничество – поедание одного вида (жертва) другим видом (хищник);
8) паразитизм – паразит тормозит рост и развитие хозяина.
Антропогенные факторы – факторы, возникающие в результате деятельности человека, например, уничтожение лесов, загрязнение и т. п.
Температура является важнейшим лимитирующим (ограничивающим) фактором. Для любого вида пределами толерантности служат максимальная и минимальная летальные температуры, за их пределами вид погибает от холода или жары.
Живые организмы могут жить при температуре от 0 до 50 °C за некоторым исключением. При оптимальных значениях температуры (оптимальный интервал) организмы чувствуют себя комфортно, размножаются, наблюдается рост численности популяции. В участках температурного предела жизни (пониженной жизнедеятельности) организмы угнетены.
При возрастании жары в пределах верхней границы стойкости и похолодании в пределах нижней границы стойкости организмы попадают в зону смерти и погибают.
Данный пример иллюстрирует общий закон биологической стойкости, который применим к важным лимитирующим факторам. Оптимальный интервал характеризует стойкость организмов (толерантность к этому фактору) или экологическую валентность.
В процессе адаптации по отношению к температуре появились пойкилотермные (температура тела меняется при изменении температуры окружающей среды, например, пресмыкающиеся, насекомые и др.) и гомойотермные (постоянная температура тела, независящая от температуры окружающей среды) животные.
Важными лимитирующими факторами, помимо температуры, являются свет и вода.
