Організмовий рівень функціонування екосистеми

   До найважливіших підрозділів абіотичних чинників належать:

• фізичні  — температура, освітленість, вологість, тиск, вітри, форма і кількість атмосферних опадів, фізичні поля (тяжіння, електричне, магнітне), іонізуюче випромінювання тощо;

• хімічні  — склад повітря, сольовий склад  води, елементні домішки у воді та ґрунті.

   У процесі поглиблення наших знань про біосферу виявилося, що кількість екологічних чинників збільшується. До хімічних агентів біосфери додаються речовини, які з'являються у ній внаслідок діяльності людини. У "чорнобильській зоні" таким новим чинником стали штучні радіонукліди.    Зміна умов іноді викликає такі зміни особин, що останні починають реагувати на чинники, які раніше були для них несуттєвими. Прикладами є хвороблива (алергічна) реакція чимразбільшого відсотка людей на пилок рослин у певну пору року; багато дослідників також  помітили підвищення небезпеки для людей від хвороб, які раніше вважалися порівняно легкими.

   Абіотичні чинники:

   Світло — це важливий фактор середовища, який визначає біологічні ритми (добові, місячні, річні) у житті більшості тварин та здатність їх орієнтації у просторі. Джерелами світла на Землі є Сонце, Місяць, зірки і біолюмінесценція. Важливим аспектом світла, як екологічного фактору, є його інтенсивність та спектр, як у видимому, так і в ультрафіолетовому, й інфрачервоному діапазонах довжин  хвилі.Світло є основним джерелом енергії, яка засвоюється рослинами у вигляді хімічнихзв’язків у цукрах, а ті з рослинною біомасою є їжею для тварин. Сонячна енергія, яку зелені рослини поглинають і використовують у процесі фотосинтезу, називається фізіологічно-активною радіацією (ФАР). Це промені з довжиною хвилі 0,4…071 мкм, протее рослина поглинає енергію в цих межах неоднаково. До того ж, в житті рослини поза якістю світлових променів велике значення має кількість світла, тобто інтенсивність освітлення, яка буває неоднаковою в різні місяці вегетаційного періоду і залежить також від широти місцевості. Рослини на нашій планеті ростуть у різних світлових умовах: від надмірноосвітлених гір, пустель, степів до напівтемних печер та морських глибин. Тому в рослин у процесі природного добору виникли численні пристосування до життя відповідно до того чи іншого світлового режиму. За відношенням до світла рослини поділяються на три основні групи: світлолюбні, абогеліофіти (гр. helios — сонце і phyton), тінелюбні, абосціофіти (гр. skia — тінь і phyton), та тіневитривалі.

    Світло впливає на біологічні ритми тварин, у зв’язку із адаптацією тварин до природних джерел світла на поверхні планети. Добові зміни освітленості відзначаються високою регулярністю, оскільки відбуваються завдяки астрономічним процесам – обертання Землі довкола своєї осі, і спричинюють добові зміни активності поведінки тварин. Так само річні зміни освітленості зумовлені кутом нахилу планети до своє їосі, і зумовлюють виникнення річнихбіоритмів у тварин. Місячні біоритми тварин зумовлені циклічністю зміни фаз Місяця, а відповідно й наростання чи спадання рівня нічної освітленості. Сприйняття тваринами спектральних відмінностей світла називається зором, який може бути монохромним або чорно-білим (наприклад, деякі черви, двостулкові й черевоногі молюски), дихромним або двоколірним – сприймається синє та червоне (наприклад, більшість ссавців), трихромним або триколірним – сприймається синє, жовте і червоне (наприклад, примати і людина) та тетрахромним або чотириколірним – сприймається ультрафіолетове, синє, жовте і червоне (наприклад, більшість комах, птахи, плазуни, риби, головоногі молюски та ін.). Деякі тварини (наприклад, гримучі змії, комарі) сприймають ще й інфрачервоне випромінювання, яке вже є теплом, або тепловим випромінюванням.

   Температура є надзвичайно важливим екологічним фактором, і в першу чергу, через її вплив на швидкість хімічних реакцій у широкому розумінні цього слова. За відношенням до температури виділяють дві екологічні групи рослин: теплолюбні — термофіли (гр. thermos — теплий і philos — люблю); холодолюбні — психрофіли (гр. psychros — холодний і philos). Теплолюбними називають рослини, що добре ростуть і розвиваються в областях тропічного, субтропічного та помірного поясів в умовах високих температур. До них належать види, що живуть у полярних і високогірних областях, або ті, що займають холодні екологічні ніші. Більшість термофільних рослин в умовах тропічного і субтропічного клімату здатні перенести дуже високу температуру. Окремі частини рослини можуть нагріватися до +60…+65°С (інколи протягом тривалого періоду), наприклад, наскальні лишайники. Найвища температура, при якій знайдено живі синьо-зелені водорості в термальних водах, +85 °C, бактерії +88 °C. Вищі рослини в термальних водах відсутні. В природі ж уже при 40 °C більшість видів виявляють ознаки пригніченості. Рослини здатні витримувати і гранично низькі температури до −80 °C (водорості в товщі льоду в Антарктиді), в районах, де живуть вищі рослини, відмічена температура −65 °C (Якутія) — модринові ліси. Для тваринних організмів температурний фактор визначає швидкість протікання біохімічних реакцій та активності ферментів, а відповідно й активності усього організму, особливо в пойкілотермних видів. Температура тіла останніх залежить від температури середовища і чим вища температура середовища, тим активнішими будуть пойкілотермні організми. Проте, зростання температури середовища може призвести до перегріву організму й загибелі тварини, тому нас цікавитимуть три основні аспекти температури як екологічного фактору: загрозливо низькі температури, загрозливо високі та проміжні. Якщо перші два інтервали температур, здебільшого, спричинюють смерть, то проміжне між ними значення вміщує зону оптимуму (закон оптимуму або толерантності Шелфорда), в межах якої при зростанні температури на 10оС, у пойкілотермних тварин, швидкість метаболізму зростає у 2,5 рази. Окрім того температура може виступати як імпульсний або стимулюючий фактор – в розвитку багатьох видів комах помірної або полярної кліматичних зон, змінна температура спричинює прискорення розвитку ембріону, личинки чинімфи, тоді як постійна спричинює сповільнення цих процесів.

   Вода – необхідний компонент клітини, тому кількість її в тих чи інших місцях є обмежуючим фактором для рослин і тварин і визначає характер флори і фауни у даній місцевості. Надлишок води в грунті сприяє розвитку болотної рослинності. У міру зниження вологості грунту (і річної кількості опадів) видовий склад рослинних угрупувань змінюється. Замість широколистяних лісів з’являються дрібнолисті, які, у свою чергу, переходять у лісостеп. При подальшому підвищенні сухості грунту висока трав’яниста рослинність поступається місцем низькорослій. При річній кількості опадів 250 мм і менше розвивається пустельний ландшафт. Нерівномірний поділ опадів протягом року також являє собою важливий обмежуючий чинник для організмів. У короткий період зволоження грунту відбуважться накопичення первинної продукції для угрупування загалом. Саме цим визначається розмір річного запасу їжі для тварин і сапрофагів – організмів, що розкладають органічні рештки.

   У природі, як правило, існують добові коливання вологості повітря, які        поряд зі світлом і температурою регулюють активність організмів. Вологість як екологічний чинник ще й тим, що змінює температурний режим. Дія температури на організм більш виражена, якщо вологість дуже висока або низька. Особливо зростає роль вологості, коли температура близька до межі витривалості даного виду. Організми, що живуть у зонах з достатнім ступенем зволоження, ефективно пристосувалися до несприятливих умов під час посухи. У таких рослин сильно розвинена коренева система, підвищений осмотичний тиск клітинного соку, що сприяє утриманню води в тканинах, стовщена кутикула листка, сильно зменшена або перетворена на колючки листкова пластинка. Деякі рослини (саксаул), не мають листків, а фотосинтез здійснюється зеленими стеблами. З відсутності води рослини припиняють свій ріст, тоді як вологолюбні рослини в таких умовах в’януть і гинуть. Кактуси здатні запасати багато води у тканинах і ощадливо її витрачати.

    Пустельні тварини також мають  ряд фізіологічних адаптацій,  що дозволяють їм переносити  нестачу води. Дрібні тварини  – плазуни та членистоногі  – отримують воду з їжі.  Джерелом води слугує і жир,  що накопичується в деяких  тварин (горб у верблюдів). У жаркий період року багато тварин (гризуни, черепахи) впадають у сплячку, яка триває кілька місяців. До початку літа рослини-ефемери після короткочасного цвітіння скидають листки, іноді в них цілком відмирають наземні частини, до наступного вегетаційного періоду зберігаються тільки цибулини і кореневища.  
 
 
 
 

Біотичні  і антропогенні чинники  середовища

   Під біотичними факторами розуміють різноманітні зв'язки організму з іншими організмами. Отже, біотичні фактори включають в себе весь комплекс впливу на даний живий організм, який виникає в результаті співіснування цього організму з іншими тваринами і рослинами. «Основною формою такого впливу в більшості випадків є харчові зв'язки, на базі яких формуються складні ланцюги і ланки харчування. Крім харчових зв'язків, в угрупованнях рослинних і тваринних організмів виникають просторові зв'язки. Все це є підставою для формування біотичних комплексів.»

   Виділяють різні форми біотичних відносин, які можуть бути найрізноманітнішими — від дуже сприятливих до різко негативних. Між представниками різних видів організмів, що населяють екосистему, крім нейтральних, можуть існувати такі види зв'язків:

   конкуренція — боротьба між представниками різних видів за їжу, повітря, воду, світло, життєвий простір; боротьба тим жорстокіша, чим більш споріднені й близькі за вимогами до умов середовища види організмів, що конкурують;

   мутуалізм — представники двох видів організмів своєю життєдіяльністю сприяють один одному, наприклад комахи, збираючи нектар, запилюють квіти; мурашки, опікаючи попелиць, живляться їхніми солодкими виділеннями;

   коменсалізм — коли від співжиття представників двох видів виграє один вид, не завдаючи шкоди іншому, наприклад, рибка-прилипайко знаходить захист і живиться біля акул (мутуалізм і коменсалізм називають ще симбіозом);

   паразитизм — одні істоти живляться за рахунок споживання живої тканини господарів, наприклад, кліщі, блощиці, воші, глисти, омела, деякі гриби тощо;

  хижацтво — це поїдання одним організмом (хижаком) іншого організму (жертви), причому останній до нападу повинен бути живим, а не мертвим, що відрізняє хижацтво від детритофагії.

  алелопатія — одні організми виділяють речовини, шкідливі для інших, наприклад, фітонциди, що виділяються деякими вищими рослинами, пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів; токсини, що виділяються під час "цвітіння" води у водоймищах, отруйні для риби та інших тварин. 
 

Наведемо  узагальнюючу таблицю зв’язків між  особинами різних видів.

   Щодо взаємин особин одного виду, то тут слід виділити такі поняття, як:

Розмно́ження (відтворення, репродукція) — біологічний процес, за допомогою якого утворюються нові індивідуальні організми. Розмноження — фундаментальна особливість всіх відомих життєвих форм, кожен індивідуальний організм існує в результаті розмноження. Відомі способи розмноження поділяються на два головних типи: статеве і безстатеве (нестатеве).

   Груповий ефект (ефект групи) — це оптимізація фізіологічних процесів, яка веде до підвищення життєздатності під час об'єднання тварин одного виду в групи. Він проявляється як психофізіологічна реакція окремої особини на присутність інших особин свого виду. Наприклад, голуби деяких порід не відкладають яйця, якщо не бачать інших птахів. Досить поставити перед самкою дзеркало, щоб вона почала яйцекладку.

   Масовий ефект (термін запропонував Грассі) – це перенаселення середовища існування особинами одного виду. Масовий ефект має негативні наслідки для тварин. Р. Чепман (США) назвав його ефектом самообмеження.

   Внутрішньовидова конкуренція – це суперництво між особинами одного виду за життєво важливі ресурси. Конкуренція між особинами одного виду може зменшувати виживання і плодючість тварин, вона тим сильніша, чим більша щільність. Конкуруючі особини не рівноцінні, оскільки мають різний генотип. Прикладами конкуренції можуть виступати: взаємне затінення рослин, боротьба за самку, боротьба за територію в територіальних тварин.

Здебільшого взаємодія особин одного й того самого виду є позитивною і сприяє виживанню  всієї популяції. Навіть конкуренція (змагання, сутички чи бійки) забезпечує виникнення і стійкість суспільної ієрархії, нормальну діяльність усього об’єднання, продовження еволюції через відбір під час сутичок найефективніших особин для відтворення життєздатного потомства.