2.3. Соответствие между организмами и средой их обитания
Не только живые организмы влияют на среду своего обитания, но и среда также влияет на них. Разнообразие организмов объясняется различием тех условий, в которых они обитают. Способность организмов адаптироваться к изменению среды является важнейшим экологическим свойством, обеспечивающим соответствие между организмами и средой их обитания. Жизненной формой вида называется внешний облик организма, отражающий способ взаимодействия его со средой обитания.
Представители разных видов могут иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни в одной и той же среде. Внешнее сходство, возникающее в процессе эволюции у представителей разных неродственных видов в результате сходного образа жизни, называется конвергенцией (лат. convergere приближаться, сходиться). Например, акула (рыба), пингвин (птица) и дельфин (млекопитающее) имеют сходство внешнего строения в результате обитания в сходных условиях и одинаковой направленности естественного отбора. Напротив, расхождение в ходе эволюции признаков и свойств у первоначально близких организмов в результате обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного отбора называется дивергенцией (лат. divergentia расхождение). Например, температура среды оказывает существенное влияние на жизненную форму животных. Так, у животных с постоянной температурой тела в холодных климатических зонах наблюдается тенденция к уменьшению площади выступающих частей тела, поскольку они отдают в окружающую среду наибольшее количество тепла. Если сравнить размеры ушей экологически близких видов: песца обитателя тундры, лисицы обыкновенной живущей в умеренных широтах и лисицы фенека обитателя пустынь Африки, то самые маленькие, плотно прижатые к телу, уши имеет песец, уши среднего размера лисица обыкновенная, а самые большие фенек. Уши у фенека достигают 15 см в длину и служат не только для улавливания малейших шорохов жертвы, огромная поверхность тонких ушных раковин легко отдает тепло так фенеке охлаждает свое тело. Термины "конвергенция" и "дивергенция" ввел Ч. Дарвин в 1859 г.
2.4. Исторически первые законы экологии, устанавливающие зависимость организмов от факторов среды
Взаимодействие организма со средой является сложным процессом. Испытывая воздействие экологических факторов, каждый биологический вид отвечает на него по-разному. Кроме того, не все экологические факторы одинаково важны для обеспечения основных функций организма и для его успешного выживания. Первостепенное значение имеют так называемые лимитирующие экологические факторы. Ограничивающий или лимитирующий фактор это фактор внешней среды, ограничивающий рост или активность организма (популяции или вида), приводящий к стрессовому состоянию, а в некоторых случаях – к его гибели.
В 1840 г. Ю. Либих, изучая влияние разнообразных факторов на рост растений, сформулировал правило минимума: возможность существования вида и степень его благополучия на определенной территории зависит от факторов, находящихся в минимальном количестве. Дальнейшие исследования влияния факторов на организмы показали, что закон минимума имеет два ограничения:
он относится только к системам, находящимся в стационарном состоянии;
он относится не только к одному фактору, но и к комплексу факторов, воздействующих на организм.
Лимитирующим фактором может быть не только недостаток (минимум), но и избыток (максимум) факторов, на что указал в своих работах Ю. Либих. Более конкретное представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом ввёл В. Шелфорд, сформулировавший в 1913 г. закон оптимума (закон экологического оптимума, закон толерантности): отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только минимумом, но и максимумом экологических факторов ("слишком хорошо – тоже нехорошо").
Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности организма, называется оптимумом, а наименее благоприятная, при которой жизнедеятельность организма максимально угнетается, но он еще может существовать пессимумом. Диапазон экологического фактора между минимумом и максимумом В. Шелфорд назвал пределом или диапазоном толерантности.
На графике (рис 2.) это выражается симметричной кривой, показывающей, например, как изменяется численность особей вида при увеличении силы воздействия фактора.
Pис. 2. Пределы выносливости или диапазон толерантности
(лат. talеrаntia терпение) вида