Розділ 2 АУТЕКОЛОГІЯ (ФАКТОРІАЛЬНА ЕКОЛОГІЯ)

Поняття середовища існування. Водне, ґрунтове, повітряне середовище

Екологічний фактор. Класифікація екологічних факторів, їх вплив на живі організми

Лімітуючі фактори. "Закон мінімуму" Лібіха

Взаємодія екологічних факторів. "Закон толерантності" Шелфорда

Біотичні фактори. Форми біотичних відносин

Антропогенні фактори

2.1. Поняття середовища існування. Водне, ґрунтове, повітряне середовище

Водне середовище

Вода, в якій розпочалося життя на Землі, — це важливий екологічний фактор, що визначається її фізичними властивостями, зокрема прозорістю, щільністю, теплопровідністю і теплоємністю, а також текучістю. Остання зумовлює циркуляцію в озерах і ставках. Водне середовище однофазне — в ньому різко переважає рідка фаза. Одночасно природна вода, яка утворює гідросферу, становить складну полідисперсну систему, що складається з водних розчинів і зависі частинок неорганічних і органічних речовин, а також із живих органічних тіл, котрі втримуються в системі за рахунок різниці співвідношень маси, постійного перемішування і переміщення водних мас або активної протидії силі тяжіння з боку живих організмів. В поняття гідросфери включають і дно водоймища (тверда фаза), і приводний шар повітря (газоподібна фаза). Велике значення мають площини контактів цих фаз: дно — вода, вода — повітря. Це складні біогоризонти, насичені живими організмами. Відомо, що основну масу гідросфери Землі утворюють води Світового океану (95,5% за об'ємом), які містять величезну кількість органічної речовини, в тому числі незначну частку живих організмів — не більше 3 млрд тонн, або 0,15%.

Головним джерелом тепла, яке надходить у водні шари, є сонячна енергія. Сонячне проміння, проникаючи крізь водну поверхню, поглинається і розсіюється водою, розчиненими в ній речовинами і зваженими частинками. Поширення радіації у воді підпорядковується загальному закону послаблення радіації. Сонячне тепло, завдяки малій теплопровідності води, майже не досягає глибини. Переміщення теплих мас з поверхні на глибину відбувається за рахунок вертикального переміщення (вітрового, конвективного, турбулентного у прісних порівняно мілководних водоймищах), а також за рахунок глибинних течій у морських водах. Прогрівання шарів води, як у внутрішніх водоймах, так і в морях, має сезонний характер. Важливими фізичними властивостями води є її висока щільність, яка послаблює земне тяжіння, що дає змогу гідробіонтам мікроскопічних розмірів перебувати у зваженому стані. Більші за розміром гідробіонти для полегшення плавання знижують свою щільність, вбираючи в себе велику кількість води (медузи), жирових крапель (діатомові водорості), повітря (ламінарії і молюск наутілус), а також утворюючи різні відростки. Водне середовище сформувало планктонні організми з характерною формою тіла, що дає можливість їм легко утримуватись "на плаву" або "ширяти" у водному просторі (медузи, лангусти, молюски). Цьому також сприяє розмір організмів: невеликі тіла зоопланктону мають теж здатність "ширяння" у водній товщі.

До прісних вод належать стоячі та проточні води. Рух води приводить до вирівнювання температури у всій її товщі, а також до збагачення киснем. Текучі води в процесі адаптації формували тіло риб: наприклад, у форелі, в поперечному розрізі, воно округле, тоді як у риб стоячих вод (ставків, озер) воно плоске (короп, карась, окунь). Своєрідним для тварин швидкоплинних вод є екологічне пристосування — реотропізм: тварини приймають певне положення відносно течії і намагаються подолати її. У воді в розчиненому стані присутні гази і мінеральні солі. Велике екологічне значення має кількість розчиненого у воді кисню. У солоній воді розчинність кисню на 20% нижча, ніж у прісній. Перенасиченість киснем можна спостерігати у водах озер і ставків, багатих на рослинність, що містить хлорофіл.

Залежно від кількісного вмісту і розподілу у воді стоячих водойм кисню, а також характеру і чисельності організмів, що населяють їх, водойми поділяють на три групи:

оліготрофні (небагаті на корм) — глибоководні озера з низькою температурою в нижніх шарах водяної товщі, багатої на кисень. У цій воді добре розвиваються лососеві, форель (озера — Пісочне на Поліссі, Синевир у Карпатах). Тут повільніше розкладається органічний відпад і вода в них голуба і прозора;

еутрофні (багаті на корм) — неглибокі, придонні води мають вищу температуру, ніж оліготрофні. Тут швидко розвиваються різноманітні організми, а також добре перебігають процеси їх відпаду і розпаду. Вода в таких водоймах зелена. Риби тут задовольняються невеликою кількістю кисню;

дистрофні (бідні на корм). В їх водах нагромадилась велика кількість гумінових кислот, що робить їх кислими і коричнюватими (Янівське озеро поблизу Львова).

У прісній і особливо морській воді значно більша кількість вуглекислого газу. Наприклад, у морській воді його міститься від 40—50 см3/л (у вільній або зв'язаній формі, що в 150 разів перевищує його концентрацію в атмосферному повітрі). Вуглекислий газ відіграє значну роль у забезпеченні процесу фотосинтезу водяних зелених рослин, а також формуванні вапняних утворень (раковин, панцирів) безхребетних. У природних водах концентрація солей різна. Наприклад, у прісних водах вища карбонатність (близько 80%), у морських — більше хлоридів (у Чорному морі їх 80,7%), а в Аральському і Каспійському морях, крім хлоридів (близько 60%), наявні сульфати (30% ). Важливою складовою прісних вод є кальцій, який часто відіграє роль обмежуючого фактора. Розрізняють води "м'які" (кальцію 9 мг/л) і "жорсткі" (понад 25 мг/л).

Ґрунтове середовище

Ґрунт, як жодне інше середовище, — густо заселений різними тваринами і мікроорганізмами, залишається при цьому основним життєвим субстратом для рослин. Ґрунтова фауна, або едафон, включає представників багатьох найвищих за ранґом таксонів. Відомо, що близько 90% видів комах на тих чи інших стадіях свого онтогенезу пов'язані з ґрунтом. В особливо сприятливих для життя умовах на 1 м2 шару ґрунту і підстилки налічується до 1,5 більйона найпростіших, до 20 млн нематод. Ґрунт став місцем проживання не лише безхребетних. У земляних сховищах багато хребетних навіть виводять нове потомство. Серед них і земноводні, і птахи, і ссавці. На окремих лісових ділянках порожнини нір крота становлять до 15% площі. Кроти, утворюючи в ґрунті численні ходи, спушують ґрунт, поліпшують його фізичні й водні властивості. В земляних нірках гніздяться берегові ластівки, рибалочки, бджолоїдки. Різноманітний і багатий органічний світ ґрунту відіграє важливу роль у його трансформації. Прискорюючи розклад і загальний кругообіг речовин, ґрунтові редуценти, тобто тварини, які живляться мертвими органічними речовинами, що розкладаються, збагачують ґрунт органічними сполуками, поліпшують його фізичні властивості: структуру, водопроникність, аерацію, а отже, умови мінерального і водного живлення, росту і кореневого дихання рослин. За хімічним складом ґрунт суттєво відрізняється від своєї материнської породи. Він складається з мінеральних, органічних і органо-мінеральних речовин. Головною особливістю хімічного складу ґрунту с наявність у ньому специфічної групи органічних речовин — гумусових. Визначальним для генезису ґрунтів та їх родючості є ґрунтовий розчин, який бере участь у процесах перетворення (руйнування і синтез) мінеральних і органічних речовин, переміщення вертикальними профілями різноманітних продуктів ґрунтоутворення, а головне — у живленні рослин. Тому дуже важливо знати його склад та властивості (реакцію, буферність, осмотичний тиск) і динаміку.

Повітряне середовище