План:

1.          Предмет і завдання екології.

2.          Екологічні фактори.

3.          Середовища існування організмів.

Література: Загальна біологія: Підруч для 11 кл./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 114-126

1. Екологія як самостійна біологічна наука сформувалась у другій половині XIX століття, коли остаточно стало зрозу­мілим, що неможливо вивчати живі організми поза їхнім середовищем існування. Саму назву «екологія» 1866 року запропонував видатний німецький біолог Е. Геккель.

Екологія (від грец. ойкос — дім, житло і логос — вчення) — наука про взаємозв'язки між; організма­ми, їхніми угрупованнями та середовищем існування, про структуру і функціонування надорганізмових систем.

Основні завдання екології:

- з'ясування взаємозв'язків між організмами, їхніми угрупованнями і умовами довкілля;

- вивчення структури і закономірностей функціо­нування угруповань організмів;

- спостереження за змінами в окремих екосистемах і в біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;

- створення бази даних і розробка рекомендацій для екологічно безпечного планування господарсь­кої діяльності людини;

- застосування екологічних знань у справі охоро­ни навколишнього середовища і раціонального ви­користання природних ресурсів.

Отже, предметом вивчення екології є різно­манітність і структура взаємозв'язків між організма­ми, їхніми угрупованнями і середовищем існування; а також склад і закономірності функціонування уг­руповань організмів: популяцій, біоценозів, біогеоценозів, біосфери.

В екології розрізняють такі основні напря­ми: екологію особин, популяційну екологію і біогеоценологію. Якщо перший з них роз­глядає вплив екологічних факторів на окремих осо­бин, то популяційна екологія досліджує популяції організмів як особливий рівень організації живої ма­терії: їхню структуру, стан, механізми саморегуляції. Біогеоценологія — наука про структуру, функціону­вання та саморегуляцію багатовидових угруповань організмів (біогеоценозів) і біосфери в цілому.

До екологічних наук також належать: екологія бак­терій, грибів, рослин, тварин, гідробіологія (наука про угруповання водних організмів), радіоекологія (наука про вплив радіаційного випромінювання на ок­ремі організми та їхні угруповання) та інші науки.

Тож екологія — це комплексна біологічна наука, яка тісно взаємодіє з багатьма іншими біологічними і небіологічними (математика, фізика, хімія тощо) науками. Нині перед загрозою глобальної екологіч­ної кризи як ніколи актуальним є об'єднання зусиль учених різних країн для проведення спільних еко­логічних досліджень. У 1964 році розпочалися ро­боти за Міжнародною біологічною програмою (МБП), завдяки яким вдалося встановити потенцій­ну продуктивність біосфери і ту частину її продукції, яку людина без значної шкоди для довкілля може використовувати для своїх потреб.

Об'єднання зусиль екологів різних країн потрібне і для створення біологічних основ охорони навко­лишнього середовища, адже не буває екологічних ка­тастроф місцевого значення: наслідки подій, які відбулися в одній країні, впливають і на інші, відда­лені від неї. Актуальність цієї проблеми наочно про­демонструвала аварія на Чорнобильській АЕС, що відбулася 1986 року.

На розв'язання проблем раціонального природо­користування, взаємовідносин людського суспільства і природи спрямована й інша міжнародна програма «Людина і біосфера», її мета - розвинути у людей екологічне мислення, щоб практична повсякден­на діяльність людини була підпорядкована законам природи і вимогам охорони навколишнього природ­ного середовища. Лише екологізація суспільства, тобто екологічна грамотність усіх людей, виховання дбайливого ставлення до природи, може допомогти уникнути екологічної катастрофи, здатної знищити життя на нашій планеті.

Екологія є точкою перетину інтересів різних учених: систе­матиків, зоологів, ботаніків, генетиків, фізіологів, біохіміків, географів, фізиків тощо. Тому у своїх до­слідженнях екологи використовують концепції і методи цих та інших наук. Але є і власні методи еко­логічних досліджень.

Методи екологічної індикації дають змогу ви­значити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням чисельності певних, спеціально для цього обраних груп організмів. Еко­логічний моніторинг буває локальним, регіональ­ним або глобальним. Відповідно проводять постійні спостереження за змінами, що відбуваються в певній місцевості (найчастіше на природоохоронних тери­торіях) або регіоні чи біосфері в цілому. Моніторинг дає змогу виявляти зміни в екосистемах (продук­тивності, інтенсивності колообігу речовин, потоків енергії, видового складу, чисельності окремих видів). Для здійснення екологічного моніторингу часто використовують автоматичні та дистанційні прилади, які дають змогу діставати інформацію з тих ділянок, де складно або неможливо проводити без­посередні спостереження (наприклад, зона саркофа­гу Чорнобильської АЕС).

За допомогою математичного моделювання можна вивчати взаємозв'язки організмів в еко­системах (харчові, конкурентні та ін.), встановити залежність змін чисельності популяцій І їхньої про­дуктивності від змін інтенсивності дії екологічних факторів тощо. Математичні моделі дають змогу про­гнозувати можливі варіанти перебігу подій, виділя­ти окремі види взаємозв'язків між організмами, комбінувати їх. Завдяки моделюванню людина, на­приклад, може прогнозувати, яку кількість особин промислових тварин можна вилучити з природних популяцій, щоб не знизити їхню чисельність; мож­ливі спалахи чисельності шкідливих для неї видів, наслідки впливу своєї господарської діяльності на окремі екосистеми і біосферу в цілому.

2. Усі організми потенційно здатні до необмеженого розмноження і розселення: навіть види, що ведуть прикріплений спосіб життя, мають хоча б одну фазу розвитку, на якій здатні до актив­ного чи пасивного розповсюдження. Але, незважаю­чи на це, видовий склад організмів, які мешкають у різних кліматичних зонах, майже не змінюється: для кожної з них характерний певний набір видів тварин, рослин і грибів. Це пояснюється тим, що здатність організмів до розмноження і розселення обмежена певними географічними перешкодами (моря, гірські хребти, пустелі тощо), кліматичними факторами (температура, вологість та ін.), а також взаємозв'язками між організмами різних видів.

Усі компоненти середовища існування, які впли­вають на живі організми та їхні угруповання, на­зивають екологічними факторами. Залежно від природи й особливостей дії на організми їх по­діляють на абіотичні, біотичні та антропогенні.

Абіотичні фактори - це компоненти і власти­вості неживої природи (температура, вологість, освіт­леність, газовий склад атмосфери, сольовий склад води тощо), які прямо чи опосередковано впливають на окремі організми або їхні угруповання.

Біотичні фактори - це різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупованнях. Вони можуть бути антагоністичними (конкуренція, паразитизм тощо), взаємовигідними (мутуалізм) чи нейтральними. Будь-який організм постійно взаємодіє з особинами свого (внутрішньо­видові зв'язки) чи інших (міжвидові зв'язки) видів.

До окремої групи екологічних факторів належать різні форми господарської діяльності людини — ан­тропогенні фактори, які змінюють стан середо­вища існування різних видів живих істот, у тому числі й самої людини. За відносно короткий період існування людини як біологічного виду її діяльність докорінно змінила вигляд нашої планети і з кожним роком цей вплив усе більше зростає.

Інтенсивність дії певних екологічних факторів може залишатися відносно постійною протягом знач­них історичних періодів розвитку біосфери (наприк­лад, сонячне випромінювання, сила земного тяжіння, газовий склад атмосфери). Але інтенсивність дії більшості з них мінлива (температура, вологість тощо).

Ступінь мінливості кожного з екологічних фак­торів залежить від особливостей середовища існуван­ня організмів. Наприклад, температура на поверхні ґрунту може значно змінюватись залежно від пори року і, навіть, часу доби, тоді як на глибині понад 3 м такі зміни практично відсутні.

Зміни дії екологічних факторів можуть бути:

- періодичними, залежно від часу доби, пори року, положення Місяця відносно Землі тощо;

- неперіодичними, наприклад, виверження вул­канів, землетруси, урагани тощо;

- спрямованими протягом значних історичних проміжків часу, наприклад, зміни клімату Землі.

Кожен із живих організмів постійно пристосову­ється до всього комплексу екологічних факторів, тобто до середовища існування, регулюючи свої про­цеси життєдіяльності відповідно до їхніх змін. При цьому до дії кожного з них він пристосовується неза­лежно від інших. Організми, які виявляються не­здатними пристосуватись до змін довкілля, зникають із певної екосистеми або з планети взагалі. Пристосування до певного середовища виникають не відра­зу, а формуються протягом історичного розвитку виду. В цьому і проявляється принцип єдності організмів і середовища їхнього існування: організ­ми пристосовані саме до того середовища, в якому вони мешкають.

Хоча еко­логічні фактори дуже різноманітні за своєю природою, існують певні закономірності їхнього впливу на живі організми, а також реакцій організмів на дію цих факторів. Пристосування організмів до умов середо­вища існування називають адаптаціями (від лат. адаптатіо - пристосування). Вони вини­кають на всіх рівнях організації живої матерії: від молекулярного до біогеоценотичного. Але адаптації непостійні: вони змінюються в процесі історичного розвитку виду залежно від змін інтенсивності дії еко­логічних факторів.

Кожен вид організмів пристосовується до певних умов довкілля особливим чином, тобто не існує двох близьких видів, подібних за своїми адаптаціями (правило екологічної індивідуальності). На­приклад, два види ссавців: кріт (ряд Комахоїдні) і сліпак (ряд Гризуни) пристосовані до існу­вання в ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою пе­редніх кінцівок, а сліпак - різців.

Якщо організм добре пристосований до дії певно­го екологічного фактора, то це не означає, що він так само пристосований і до дії інших. Наприклад, ли­шайники можуть оселятись на субстратах, бідних на органіку (наприклад, скелях), і витримувати тривалі періоди посухи, але дуже чутливі до забруднення атмосферного повітря.

Існує і закон оптимуму: кожен з екологічних факторів має лише певні межі позитивного впливу на організми. Межі інтенсивності дії екологічного фактора, сприятливої для організмів певного виду, називають зоною оптимуму. Чим більше інтенсивність дії екологічного фактора відхиляти­меться від оптимуму в той чи інший бік, тим більше буде його пригнічувальна дія на живі організми (зона пригнічення). Значення інтенсивності дії фактора, за якими існування організмів стає взагалі немож­ливим, називають верхньою та нижньою межами витривалості (або відповідно точками максиму­му і мінімуму). Відстань між точками максимуму і мінімуму — це ті межі інтенсивності дії екологічного  фактора, в яких можливе існування організмів пев­ного виду.

Оптимум і межі витривалості організмів по відно­шенню до дії певного фактора залежать від того, з якою інтенсивністю і в якому поєднанні діють інші (явище взаємодії екологічних факторів). На­приклад, низькі температури легше переносити у суху і безвітряну погоду.

Мала інтенсивність дії деяких екологічних фак­торів може бути частково компенсована іншими по­дібними факторами (закон взаємокомпенсації екологічних факторів). Так, у місцях, де багато стронцію, молюски під час росту черепашок можуть частково замінювати ним кальцій. Нестачу світла фотосинтезуючі рослини можуть частково компен­сувати надлишком двооксиду карбону. Але взаємокомпенсація екологічних факторів має певні межі й жоден із важливих факторів не може бути повністю замінений іншими. Якщо інтенсивність дії хоча б одного з них виходить за межі витривалості, існуван­ня виду стає неможливим, незважаючи на оптималь­не поєднання та інтенсивність дії інших. Так, у місцях, де багато стронцію, молюски можуть замінювати ним кальцій під час росту черепашок лише частково; не­стача вологи гальмуватиме процес фотосинтезу навіть за оптимальних освітлення і концентрації С02 в атмосфері. Фактор, інтенсивність дії якого наближується до меж витривалості або виходить за них, називають обмежувальним. Обмежувальні фактори визнача­ють територію розселення виду — його ареал (від лат. ареа - площа, простір). Так, поширення багатьох видів тварин на північ стримується нестачею тепла і світла, на південь — дефіцитом вологи. Отже, мож­ливість існування виду в певних умовах визнача­ється будь-яким фактором, інтенсивність дії якого наближуватиметься до критичних точок мінімуму та максимуму або виходитиме за них (закон толерант­ності; від лат. толератіо — терпець).

3. Живі організми - мешканці нашої планети - опа­нували чотири основні середовища існування: назем­но-повітряне, водне, ґрунт, а також інші живі організми. Середовище існування — це сукупність умов, у яких мешкають особини, популяції й угру­повання організмів різних видів.

Серед них наземно-повітряне середовище най­різноманітніше за своїми умовами. Провідна роль серед абіотичних факторів тут належить освітленості, температурі, вологості та газовому складу атмо­сфери.

Світло надходить до нашої планети від Сонця. У спектрі сонячного випромінювання виділяють три ділянки, які відрізняються за своєю біологічною дією живі організми: ультрафіолетові, видимі та інфрачервоні промені.

Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль до 0,29 мкм згубно впливають на живу матерію, але їх майже повністю поглинає озоновий екран. Без ньо­го існування організмів на суходолі взагалі було б неможливим. Ультрафіолетові промені з довжиною хвиль 0,29-0,40 мкм у великих дозах також негатив­но впливають на живі організми, спричиняючи не­властиві їм біохімічні процеси і мутації. Проте у невеликих кількостях ці промені потрібні тваринам і людині, бо сприяють утворенню в шкірі вітаміну D.

На частку видимих променів з довжиною хвиль від 0,41 до 0,75 мкм припадає понад 50% сонячного випромінювання, яке досягає поверхні Землі. Саме завдяки цим променям можливий фотосинтез.

Інфрачервоні промені з довжиною хвиль понад 0,75 мкм є джерелом теплової енергії для живих істот. Деякі організми (наприклад, рослини, кома­хи, земноводні, плазуни) використовують їх для підвищення температури тіла.

У тварин світло відіграє важливу роль для орієн­тації в просторі. А реакція на тривалість світлового періоду доби дає їм змогу, як і іншим організмам, регулювати процеси життєдіяльності залежно від пори року.

Серед тварин по відношенню до світла виділяють дві групи: «нічну» (види, активні вночі) і «денну» (види, активні вдень).

Яка роль температури в житті організмів? Температура довкілля відіграє виняткову роль у житті організмів, оскільки впливає на температуру їхнього тіла. У свою чергу, температура тіла впли­ває на швидкість біохімічних реакцій обміну речо­вин: низькі температури їх гальмують, але занадто високі можуть змінити структуру (спричинити дена­турацію) білків, зокрема ферментів.

Для більшості організмів оптимальні значення температури лежать у досить вузьких межах — від +10° С до +30° С. Але в неактивному стані живі орга­нізми можуть витримувати значно ширший діапазон температур (від -200° С до +100° С).

Наприклад, спори деяких бактерій нетривалий період мо­жуть витримувати температуру до +180° С, а цисти най­простіших і коловерток, яйця круглих червів, насіння і пилок рослин, спори прокаріотів після зневод­нення не втрачають життєздатності й при температурі, близькій до абсолютного нуля (- 271,16° С).

Переживати несприятливі умови організми мо­жуть у стані анабіозу. Анабіоз (від грец. анабіозіс — повернення до життя) - стан організмів, за якого непомітні прояви процесів життєдіяльності вна­слідок значного уповільнення процесів обміну речо­вин. Він супроводжується значними втратами води до 75%. Коли ж настають сприятливі умови, організ­ми виходять з анабіозу і процеси життєдіяльності поновлюються.

Види, здатні існувати при низьких температурах, назива­ють холодостійкими (деякі бактерії, лишайники, мохи, членистоногі та ін.). Вони мають певні пристосування для існування в таких умовах. Наприклад, у рослин тундри, ви­сокогір'я стебло низьке, стелиться по землі; їхній клітин­ний сік містить багато цукрів, які знижують температуру замерзання цитоплазми. У комах функцію «антифризу*» виконує гліцерин, який накопичується в їхній гемолімфі. Комахи північних широт часто мають чорне забарвлення, що сприяє кращому поглинанню сонячних променів. Теп­локровні тварини холодних регіонів мають добре розви­нений волосяний або пір'яний покрив, жировий прошарок тіла (у синього кита він може бути завтовшки 50 см), що забезпечує надійну теплоізоляцію.

Є і теплолюбні організми, здатні існувати в умовах підви­щених температур. Наприклад, деякі бактерії, ціанобактерії, членистоногі з гарячих джерел здатні витримувати темпе­ратури до +80° С і вище.

Зберігати активність за певного діапазону темпе­ратур дає змогу терморегуляція. Терморегуляція - (від грец. терме — тепло та регуло — регулюю) — здатність підтримувати постійне співвідношен­ня між утворенням тепла в організмі (тепло­продукцією) або його поглинанням із довкілля і втратами теплової енергії (тепловіддачею).

Важливу роль відіграє вода в забезпеченні біохімічних процесів, утворенні й підтриманні структури молекул певних сполук. Унаслідок пристосування до існування в наземно-повітряному середовищі в живих істот ви­никли адаптації до економного споживання і витра­чання води, що, у свою чергу, підтримує її вміст в організмі на відносно сталому рівні.

Наприклад, у вищих рослин посушливих місць зростання корені здатні проникати на значну гли­бину (сосна звичайна, верблюжа колючка), де розта­шовані підґрунтові води. Коренева система може добре розгалужуватись у верхніх шарах ґрунту (как­туси), забезпечуючи ефективне поглинання води зі значної площі під час короткочасних дощів. У рос­лин посушливих місць зростань також зменшується площа листкових пластинок, які можуть перетворю­ватись на голки; потовщується кутикула, зменшуєть­ся кількість продихів (кактуси, верблюжа колючка тощо). Деякі рослини здатні накопичувати воду в своїх органах (кактуси, алое, молодило), а потім її економне використовувати. Багаторічні трав'янисті рослини можуть переживати посушливий період у вигляді підземних пагонів (кореневищ, цибулин та ін.), тоді як їхня надземна частина на цей період відмирає. Дерева і кущі можуть зменшу­вати випаровування, скидаючи листя.

Тварини дістають вологу: під час водопою, з їжею і при розщепленні органічних сполук, насамперед жирів. В умовах посушливого клімату утримання вологи в тілі забезпечують покриви, які запобігають її випаровуванню (кутикула комах, лусочки плазунів тощо), а також особливі органи виділення наземних членистоногих. До того ж, тварини посушливих місць можуть змінювати періоди своєї активності: вони активніші вночі, коли повітря вологіше і прохолод­ніше, а в період тривалої посухи перебувають у неактивному стані. Великі тварини (анти­лопи, слони) можуть долати значні відстані в пошу­ках джерел води.

Головними компонентами нижніх шарів атмосфери є кисень (приблизно 21%), вуглекислий газ (близько 0,03%) і азот (понад 78%). Кисень необхідний живим істотам для аеробного дихання. За умов нестачі або повної його відсутності можуть виживати лише організми, здатні діставати необхідну їм енергію за рахунок безкисневого розщеплення органічних сполук (ана­еробне дихання).

Підвищення концентрації вуглекислого газу в ат­мосфері гальмує процеси дихання, але до певного ступеня підвищує інтенсивність фотосинтезу. До того ж, вуглекислий газ має високу теплоємність, тому зростання його концентрації підвищує температуру атмосфери.

У повітря разом із викидами промислових підпри­ємств і транспорту потрапляють різні домішки: метан, сірководень, аміак, оксиди сульфуру й нітро­гену, частинки пилу тощо, які негативно впливають на життєдіяльність організмів, насамперед зелених рослин.

Водне середовище існування за своїми умовами значно відрізняється від наземно-повітряного. Вода має високу густину, менший вміст кисню, значні пе­репади тиску. До того ж, водойми різних типів відрізняються концентрацією солей, швидкістю течії тощо. Мешканці водойм — гідробіонти (від грец.хідор — вода та біонтос — той, що живе) — виробили пристосування як до існування у водному середовищі взагалі, так і до певного типу водойм або зони Світо­вого океану. Світовий океан утворе­ний власне океаном та периферичними частинами -морями. Його середня глибина становить 3 760 м, а максимальна - 11 024 м.

Гідробі­онти заселили всі зони Світового океану. Ті з них, які мешкають у товщі води, входять до складу план­ктону або нектону. Планктонні (від грец.планктос — блукаючий) організми (деякі бактерії, ціанобактерії, водорості, найпростіші, медузи, дрібні ракоподібні, личинки риб) не здатні протидіяти те­чіям, тому розносяться ними на великі відстані, їхні пристосування до існування в товщі води пов'язані з забезпеченням плавучості: дрібні розміри, різно­манітні вирости, зменшення щільності тіла (полег­шення скелетних елементів, наявність газових вакуолей, жирових включень тощо).

Нектонні (від грец. нектос — плаваючий) орга­нізми (більшість риб, головоногих молюсків, кито­подібні) здатні активно пересуватись у товщі води, незалежно від напрямку течії. Вони мають обтічну форму тіла і добре розвинені органи руху.

До складу бентосу (від грец. бентос — глибина) входять організми, які мешкають на поверхні або в товщі дна водойм (форамініфери, коралові поліпи, круглі та малощетинкові черви, деякі молюски і ракоподібні, голкошкірі, придонні риби, деякі водо­рості, бактерії). Ці організми мають пристосування для пересування по дну водойм або прикріплення до нього, часто здатні закопуватись у його товщу.

Різні зони Світового океану відрізняються за харак­тером дії екологічних факторів, серед яких провідна роль належить температурі, освітленості, тиску, га­зовому складу і солоності води, рельєфу дна.

Висока теплоємність води на відміну від повітря зумовлює значно менші коливання температури в її поверхневих шарах. Так, протягом року коливання температури в поверхневих шарах Світо­вого океану не перевищує 10—15° С. На великих гли­бинах температура стала: від 1,5° С до 2° С. Але водойми різних типів значно відрізняються за своїм температурним режимом.

Освітленість водойм швидко зменшується зі збільшенням глибини. Як правило, на глибинах по­над 250 м фотосинтезуючі організми існувати не мо­жуть. На максимальній глибині (268 м) виявлено лише червоні водорості, здатні вловлювати розсія­не світло.

На глибини понад 1500 м світло взагалі не прони­кає. Деякі глибоководні організми (кишковопорож­нинні, ракоподібні, молюски, риби) здатні самі виробляти світло за рахунок окиснення певних ліпідів. Це явище називають біолюмінесценцією (від грец. біос - життя і лат. люмен - світло). Світлові сигнали дають змогу глибоководним організмам зби­ратися в табуни, знаходити особин протилежної статі при розмноженні тощо.

Оскільки вода поглинає промені світла, то навіть організми з добре розвиненими органами зору (го­ловоногі молюски, риби, китоподібні) бачать лише на незначній відстані. Тому для спілкування, орієн­тації в просторі, пошуку їжі вони використовують звукові, електричні, хімічні способи передавання та отримання інформації.

Водойми різних типів відрізняються за сольовим складом води. В океанічній воді солоність відносно стала - 34-35 %.

Оскільки вміст солей у воді впливає на їх надхо­дження в організм, то цей чинник обмежує поши­рення гідробіонтів. Якщо мешканці прісних водойм вимушені виводити надлишок води з організму (одноклітинні — за допомогою скоротливих вакуолей, багатоклітинні тварини — органів виділення), то со­лоних — зберігати її (наприклад, завдяки непроник­ним для води покривам). Лише деякі види можуть мешкати в широкому діапазоні солоності води (на­приклад, рачки-артемії).

Кисень, який міститься у воді, надходить туди з атмосферного повітря, а також виділяється фотосинтезуючими організмами, що мешкають у верхніх шарах водойм. Із збільшенням глибини концентра­ція кисню у воді знижується. Тож глибоководні організми пристосувалися до існування в умовах дефіциту кисню.

Густина води — один із провідних факторів водного середовища існування. З нею пов'язаний тиск: при зануренні на кожні 10 м він зростає приблизно на 1 ат­мосферу, на великих глибинах він може перевищу­вати 1 000 атмосфер. Тому гідробіонти пристосовані до існування на певних глибинах і лише окремі види (деякі черви, голкошкірі) здатні існувати від приплив­но-відпливної зони до глибин у кілька тисяч метрів.

На життя гідробіонтів впливає і в'язкість води. Більша в'язкість солоної води порівняно з прісною полегшує ширяння організмів у її товщі.

Пересування водних мас зумовлене положенням Землі відносно Сонця і Місяця відносно Землі (при­пливи і відпливи), земним тяжінням (течія річок), впливом вітру тощо. Рух води забезпечує міграції гідробіонтів і переміщення кормової бази. Організ­ми, які мешкають у припливно-відпливній зоні, ма­ють особливі пристосування. Під час відпливу вони закопуються в пісок, ховаються у черепашках, буди­ночках (кільчасті черви, молюски, вусоногі раки) або мігрують у відкрите море (медузи). Певні пристосу­вання мають і організми, які мешкають у прісних водоймах зі швидкою течією (водорості, райдужна форель, личинки комах).

Організми, які населяють водойми, що періодично пересихають, пристосовані до переживан­ня періодів відсутності води. Як правило, вони мають короткі періоди розвитку, за які здатні значно збільши­ти свою чисельність. Посушливий період вони пере­живають у неактивному стані (фази яйця, цист, спор тощо). Наприклад, яйця рачків-щитнів у висушеному стані можуть не втрачати життєздатності до 8 років.

Під час посушливого періоду деякі організми мо­жуть закопуватись у дно (війчасті та малощетинкові черви, водяні комахи та їхні личинки, деякі риби тощо), іноді утворюючи зовнішню захисну оболонку.

Тривалість переживання гідробіонтами посушли­вого періоду залежить від їхньої здатності утримувати воду в своєму тілі. Втрати води зменшуються завдяки ущільненню покривів, утворенню додатко­вих захисних оболонок тощо. Коли гідробіонти не­здатні зберегти необхідну кількість води в організмі, вони часто переходять у стан анабіозу.

Грунт — це верхній родючий шар твердої оболонки Землі (літосфери), утворений діяльністю живих орга­нізмів. Ґрунт становить собою систему порожнин, заповнених водою або повітрям. Завдяки наявності води умови існування дрібних організмів у ґрунті наближаються до подібних у водоймах. Вологість ґрунту завжди вища, ніж повітря, тому організмам легше переживати періоди посухи в ґрунті.

Іншою характерною особливістю ґрунту як сере­довища існування організмів є порівняно невелика амплітуда добових і сезонних коливань температу­ри (наприклад, на глибині понад 2 м сезонні коли­вання температури майже не відчуваються). Це дає організмам можливість переживати в глибині ґрунту в активному чи неактивному стані періоди ви­соких або низьких температур. Значні запаси орга­нічних речовин ґрунту слугують кормовою базою для різноманітних організмів.

Різні типи ґрунтів відрізняються за розмірами ґрун­тових часток і вмістом органічних сполук. Розміри ґрунтових часток визначають шпаристість ґрунтів: чим вони більші, тим більший діаметр шпар. У свою чер­гу, розміри шпар впливають на властивості ґрунту: в ґрунтах з добре розвиненою шпаристістю легше вглиб проникають розчини солей і повітря, а також легше прокладати ходи тваринам (наприклад, ходи дощо­вих черв'яків виявляли на глибині до 8 м).

Над ґрунтом розташований шар підстилки, який формується здебільшого з рослинного опаду. За учас­тю мешканців підстилки (бактерій, грибів, водоростей, тварин) її органічні речовини активно переробля­ються, перемішуються з мінеральними і надходять у верхній шар ґрунту.

Верхній шар ґрунту - гумусовий. Він темно забар­влений і має високий вміст органічних сполук. Саме цей шар і визначає родючість ґрунту, тобто забезпе­чує рослин водою та елементами живлення. В се­редньому шарі ґрунту осідають і переробляються сполуки, які надійшли з верхнього шару. Нижній шар — це материнська порода, матеріал якої з часом подрібнюється і перетворюється на ґрунт.

Ґрунт — стабільніше середовище існування порівня­но з наземно-повітряним. За допомогою вертикаль­них міграцій мешканці ґрунту (тварини, бактерії) знаходять оптимальні умови існування. Більшість мешканців ґрунту потребують підвищеної вологості, що пов'язано з характером живлення або нездатні­стю покривів утримувати вологу в їхньому тілі.

Склад ґрунтового повітря значно відрізняється від атмосферного: вміст вуглекислого газу в 10—100 разів вищий, а кисню — в декілька разів нижчий. Оскіль­ки кисень надходить у ґрунт переважно з атмосфер­ного повітря, то з глибиною його вміст знижується.

Різ­номанітність умов існування в фунті зумовлює і різно­манітність організмів, які там мешкають. У ґрунті розташовані кореневі системи і видозмінені пагони вищих рослин. На поверхні та у верхніх ша­рах ґрунту мешкають водорості (зелені, діатомові), гриби, лишайники, ціанобактерії. Ґрунтові бактерії дуже різноманітні; в деяких ґрунтах вони можуть проникати вглиб до кількох метрів. Серед них є авто­трофи (переважно хемосинтетики) і гетеротрофи. Ґрунтові гриби трапляються в ґрунтах різних типів, де є запаси органіки.

Серед тварин трапляються як постійні мешканці ґрунту (круглі та малощетинкові черви, деякі кліщі, комахи, кроти, землерийки, сліпаки), так і види, які мешкають у ньому протягом більшої частини свого життєвого циклу (наприклад, личинки хрущів). Деякі види тварин мешкають у ґрунті лише під час несприятливих періодів (зимівлі, посухи): деякі ко­махи, земноводні, плазуни, ссавці.

Тварини мають певні пристосування до життя в ґрунті, насамперед до пересування в ньому. Одні тва­рини активно прокладають ходи за допомогою ско­рочень мускулатури тіла (дощові черв'яки), інші — за допомогою риючих кінцівок (вовчок, кріт). Дрібні тварини (найпростіші, круглі черви, кліщі) пересу­ваються ґрунтовими шпарами. Пристосуванням до низького вмісту кисню в ґрунті є здатність поглина­ти його крізь тонкі покриви (круглі та дощові черви тощо). Нестачу кисню, вологи або, навпаки, перезво­ложений тварини здатні уникати за допомогою вер­тикальних міграцій (круглі та кільчасті черви, кліщі, комахи тощо).

Особливе середовище існування — живі організ­ми — за своїми властивостями значно відрізняється від інших. Воно досить різноманітне. Так, якщо на організми, які мешкають на поверхні інших, факто­ри довкілля впливають безпосередньо, то на ті, що живуть усередині хазяїна, ці фактори діють лише опосередковано. В ролі хазяїв можуть бути будь-які організми - від бактерій до квіткових рослин і ссавців.

Усі форми співіснування різних видів організмів називають симбіозом (від грец. сим — разом і біос — життя). Симбіоз може ґрун­туватись на харчових зв'язках (коли організм хазяї­на, залишки його їжі чи продукти життєдіяльності слугують їжею симбіонту) або просторових (симбіонт оселяється всередині або на поверхні організму ха­зяїна чи організми різних видів спільно використо­вують певні місце існування: нори, черепашки тощо).

Симбіоз може бути обов'язковим або необов'яз­ковим. У першому випадку існування обох орга­нізмів або одного з них неможливе один без іншого (гриби, що входять до складу лишайників, стьожкові черви — паразити хребетних тварин тощо). У друго­му випадку організми можуть існувати разом або окремо один від одного (наприклад, деякі актинії і раки-самітники). Залежно від характеру взаємо­зв'язків розрізняють такі основні типи симбіозу: па­разитизм, коменсалізм і мутуалізм.

Паразитизм (від грец. пара — біля та ситос — живлення) — тип взаємозв'я­зків між організмами різних видів, за яких один із них (паразит) тривалий час використовує іншого (ха­зяїна) як джерело живлення і середовище існуван­ня, частково чи повністю покладаючи на нього регуляцію своїх взаємозв'язків із зовнішнім середо­вищем. Паразитизм трапляється серед різних груп організмів: бактерій, грибів (сажки, борошнисто-росяні, ріжки), тварин (найпростіші, плоскі та круглі черви, членистоногі) і, навіть, рос­лин (повитиця, вовчок). Усі віруси - внутрішньоклі­тинні паразити.

Паразитизм - приклад антагоністичних взаємо­зв'язків між організмами: хазяїн за допомогою імунних та інших захисних реакцій намагається по­збутися паразитів, а ті, у свою чергу, — їх послабити або повністю нейтралізувати. В деяких випадках паразити так впливають на імунну систему хазяїна, що вона не розпізнає їх як чужорідні об'єкти і не ви­робляє проти них захисні реакції.

Протягом спільного історичного розвитку паразит і хазяїн пристосовуються один до одного, і гострота їхніх антагоністичних взаємозв'язків зменшується. Це пояснюється тим, що передчасна загибель хазяї­на може спричинити і загибель паразита. Тому па­разити, в яких зв'язки з організмом хазяїна виникли еволюційно відносно недавно (наприклад, людина і вірус СНІДу) або невластиві йому, як правило, зав­дають більшої шкоди, ніж ті, що пройшли з орга­нізмом хазяїна тривалий шлях спільної еволюції (наприклад, бичачий ціп'як і людина).

Існування в такому специфічному середовищі, як організм хазяїна, зумовлює формування у паразитів особливих пристосувань. Оскільки фактори зовніш­нього середовища впливають на паразитів пере­важно через організм хазяїна, в них спостерігають спрощення або повну втрату певних органів чи їхніх систем (травної, нервової, органів чуттів). Натомість, у паразитів, як правило, добре розвинені органи при­кріплення (присоски, гачки тощо) і статева система (наприклад, у члениках деяких видів стьожкових червів закладається від 2 до 14 наборів чоловічих і жіночих статевих органів). Тому для більшості пара­зитів характерна значна плодючість. Наприклад, самка людської аскариди відкладає за добу до 240 тис. яєць, а бичачий ціп'як протягом усього життя (до 18 років) - понад 10 млрд. Це пояснюється загибеллю великої кількості паразитів ще до завершення їхнього розвитку.

Багатьом паразитам властиві складні життєві цик­ли, які супроводжуються зміною різних поколінь, хазяїв і середовищ життя, що забезпечує їхнє вижи­вання та розповсюдження.

Слід зазначити, що паразити, проникаючи в різні органи й тканини хазяїна, забезпечені чималими запасами їжі. Багато паразитів внутрішніх органів мешкає в умовах нестачі або відсутності вільного кисню, внаслідок чого в них переважають процеси безкисневого розщеплення запасних поживних ре­човин (переважно глікогену).

Роль паразитів у житті людини і культурних рос­лин, звичайно, зрозуміла. Але яка ж їхня роль у при­роді? Безсумнівно, паразити відіграють певну роль у природних угрупованнях організмів. Одні з них, які мало шкідливі для місцевих видів, можуть спри­чиняти тяжкі захворювання особин тих видів, які нехарактерні для даних угруповань. Наприклад, паразитування одноклітинних тварин — трипаносом у крові антилоп не спричиняє тяжких наслідків, але, потрапивши в організм людини, вони призво­дять до смертельно небезпечної сонної хвороби. Так паразити ніби «захищають» екосистеми від проник­нення нових видів. Інші паразити, шкідливі для видів місцевих екосистем, регулюють їхню чисельність, запобігаючи надмірному зростанню густоти попу­ляцій хазяїна (наприклад, збудник чуми в поселен­нях бабаків, чорних пацюків та інших гризунів).

Коменсалізм (від лат. ком - разом і менса - стіл, трапеза) - такий тип взаємозв'язків між організмами різних видів, за якого один із них (коменсал)використовує іншого (хазяїна), його житло, залишки їжі чи про­дукти життєдіяльності, не завдаючи йому помітної шкоди. Проте і користі коменсал організму хазяїна не приносить. Прикладом коменсалізму може слугувати оселення невеликого краба (пінікси) в ман­тійній порожнині двостулкового молюска (гребінця), де він живиться залишками їжі хазяїна.

Коменсалізм може відбуватись у формі квартирантства або нахлібництва. В першому випадку коменсал використовує для оселення організм хазяї­на чи його житло, в другому — живиться залишками його їжі чи продуктами його життєдіяльності.

Прикладом квартирантства слугують орхідеї, які оселяються на стовбурах дерев, а на­хлібництва - інфузорії, що мешкають у шлунку жуй­них парнокопитних і живляться симбіотичними бактеріями. А один із середземноморських крабів (мелія) постійно тримає в клешнях двох актиній, споживаючи частину їхньої здобичі.

Мутуалізм (від лат. мутуус — взаємний) — такий тип співіснування різних видів, від якого вони дістають взаємну користь. Часто види, які перебувають у мутуалістичних взаємозв'язках, не можуть існувати один без одного. Наприклад, деякі одноклітинні джгутикові постійно мешкають у кишеч­нику комах (тарганів, термітів тощо). Джгутикові ви­робляють особливі ферменти, які розщеплюють целюлозу до простих цукрів, що легко засвоюються організмом комахи. Постачаючи хазяїну поживні ре­човини, ці найпростіші знаходять у їхньому кишеч­нику їжу й захист від дії несприятливих умов довкілля. Якщо комах штучно позбавити найпрості­ших, вони загинуть від голоду навіть за достатньої кількості целюлози в їжі, оскільки ферменти, які роз­щеплюють цю сполуку, самі не виробляють.

Іншими прикладами мутуалістичних взаємозв'я­зків слугують відносини актинії і рака-самітника, а також бульбочкових бактерій і корене­вої системи бобових рослин. Так, рак-самітник для актинії є засобом пересування, що краще забезпе­чує її їжею, актинія, завдяки своїм жалким кліти­нам, забезпечує надійний захист рака. Бульбочкові бактерії, які оселяються в клітинах кореневої систе­ми бобових рослин, постачають їм нітроген, тобто пе­ретворюють атмосферний азот на такі хімічні сполуки, які можуть засвоїти рослини. Бактерії, у свою чергу, одержують від рослин синтезовані ними органічні сполуки.