Если мы отправимся на прогулку в лес, поле или на поляну, если мы нырнём в озеро или реку, мы никогда не увидим там один-единственный живой организм. В одиночку животных можно увидеть только в зоопарке. Да и то это только так кажется. На теле зверей и птиц всегда обитают паразиты, в углах вольера прячутся мыши с целью добыть немного объедков, через решётку залетают воробьи, да и посетители зоопарка значительно влияют на жизнь его обитателей.

Природа же представляет собой перенаселённую коммунальную квартиру, огромный дом с множеством жильцов. Эти обитатели могут помогать друг другу или мешать, ссориться или мириться, могут даже время от времени убивать друг друга, но всё равно никому из них не удаётся прожить в одиночку. Для изучения взаимоотношений различных видов организмов между собой и с окружающими их факторами неживой природы существует наука, называемая экологией (от греч. «ойкос» – дом, жилище). В целом экология исследует отношения организмов и их сообществ с окружающими условиями. Сам термин «экология» был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем (1834–1919) в 1866 г. В настоящее время этот термин получил широкое распространение, часто не имеющее никакого отношения к его первоначальному значению. Под экологией стали понимать нечто связанное с чистотой, здоровьем, благоприятностью условий жизни – в общем, скорее всё то, что принято обозначать понятием «гигиена».

Появились совершенно бессмысленные выражения, такие как «экологически чистые продукты», «экология духовности» или «в этом городе плохая экология». Следует знать, что экология – это наука и плохой она может быть только в том случае, если в местном университете её плохо преподают, точно так же как «плохой» может быть химия или математика. Продукты же могут содержать или не содержать вредные вещества, но к экологии это в любом случае отношения не имеет.

Другое дело, что в последнее время в связи с интенсивной сельскохозяйственной и промышленной деятельностью человека многие экологические факторы, остававшиеся неизменными на протяжении тысячелетий, внезапно претерпели резкие изменения. В связи с этим экологии пришлось столкнуться с новыми, ранее не существовавшими проблемами, такими как исчезновение природных ландшафтов, изменение химического состава природных водоёмов, вымирание или резкое снижение численности многих видов и пр. Поэтому экологические знания необходимы для того, чтобы учитывать воздействия со стороны человечества на природную среду и оценить, насколько можно уменьшать их последствия.

Обстановку, в которой рождаются, развиваются и обитают живые организмы, называют их средой обитания. Очевидно, что эта среда определяет условия жизни находящихся в ней живых существ. Эти условия называют экологическими факторами. Обычно рассматривают три вида этих факторов.

Абиотические факторы включают те виды воздействий, которые не связаны с деятельностью живых организмов. К ним относят температуру, освещённость, влажность, силу и направление ветра, рельеф местности, солёность и пр. Наиболее важными абиотическими факторами на суше являются свет, температура и вода (осадки), а в море – свет, температура и солёность.

Биотические факторы связаны с влиянием живых организмов друг на друга, например, хищничество, конкуренция, опыление растений насекомыми и пр. Впоследствии мы поговорим о них подробнее.

Антропогенные факторы возникают в результате деятельности человека, изменяющего среду обитания организмов или непосредственно воздействующего на некоторые виды живых существ.

Элементарной единицей, обычно рассматриваемой в экологии, является популяция, т. е. группа особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой, обитающая на определённой территории и относительно изолированная от других популяций того же вида.

Интенсивность каждого экологического фактора влияет на условия существования данной популяции, а следовательно, на её численность. Само собой разумеется, что недостаток пищи, воды или слишком низкая температура будут способствовать снижению численности популяции и в конце концов приведут к её гибели. Тот экологический фактор, значение которого в данный период времени представляет наибольшую опасность для существования популяции, называют лимитирующим. Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток таких, например, факторов, как тепло, свет или вода. Следовательно, организмам свойственны как экологические минимумы, так и экологические максимумы действующих факторов, а диапазон между этими величинами принято называть диапазоном устойчивости. Эти диапазоны для каждой популяции для разных факторов могут быть различными. Так, некоторые виды могут хорошо переносить значительные изменения температуры среды, но быть очень чувствительными к недостатку или избытку воды.

Где-то в середине между крайними значениями экологического фактора находится величина, при которой условия существования для данной популяции оптимальны, а значит, её численность достигает максимально возможного значения. Эта точка биологический оптимум для данной популяции (рис. 115). При отклонении от оптимума в ту или другую сторону численность популяции снижается.

Как правило, особенно критическим для популяции является период размножения, в это время многие факторы среды становятся лимитирующими. Диапазон устойчивости для образующегося потомства (семян, яиц, эмбрионов или личинок) обычно значительно уже, чем для взрослых растений или животных. Поэтому, например, географическое распространение многих птиц часто зависит от влияния климата на яйца или птенцов, а не на взрослых животных.

Не следует, однако, думать, что организмы являются рабами физических влияний среды, они приспосабливаются сами и изменяют условия среды так, чтобы ослабить лимитирующее влияние температуры, света, воды и других факторов среды. Процесс приспособления организмов к условиям окружающей их среды называют адаптацией.

Рис. 115. Действие экологического фактора на организм

Приспособление организмов заключается и в том, что они используют естественную периодичность природных явлении для изменения ритмов своей жизнедеятельности. Одним из важных факторов, повторяющихся со строгой периодичностью, является длина светового дня. В средних широтах она может колебаться от 16 часов в июле до 8 часов в декабре. В зависимости от продолжительности светлого времени суток изменяются сроки цветения многих растений, сроки миграции, размножения и наступления состояния покоя у животных. Снижение и даже полное прекращение активности могут происходить и у млекопитающих. Некоторые звери, например суслики или сурки, впадают в состояние анабиоза, при котором жизненные функции настолько снижаются, что становятся практически незаметными. Другие, такие как барсуки и медведи, могут частично сохранять активность (медведи даже размножаются в период зимней спячки), но перестают питаться и почти не покидают своих убежищ. На сезонные изменения, такие как перелёты птиц, время листопада, распускания листьев и цветения у растений, влияет также температура окружающей среды, которая, в отличие от длины светового дня, может меняться от года к году.

1. Что изучает экология?

2. Какие типы экологических факторов вы знаете? Как вы думаете, действие каких экологических факторов в настоящее время усиливается и почему?

3. Что такое лимитирующие факторы?

4. Какую роль играет адаптация в жизни организмов? Приведите примеры адаптации.

1. Назовите и оцените экологические факторы, которые действуют на вас в настоящий момент. Какие из них находятся в зоне оптимума?

2. Возьмите два горшка с комнатными растениями одного вида. Один поставьте на ярко освещённое место, а другой – в затенённое. Фиксируйте возникающие различия в размерах и строении этих растений в течение последующих недель. Сделайте выводы.