В основе проявления жизни на всех уровнях ее организации лежит деятельность отдельных организмов, их обмен со средой, а также адаптация к средовым факторам. В экологии широко применяются методы физиологии для того, чтобы выявить критерии реакции организма на внешние условия. При этом физиологические процессы рассматриваются как механизмы, обеспечивающие непрерывную и оптимальную жизнедеятельность в сложной и динамичной среде. Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определенное воздействие.

Живые организмы освоили водную, наземную, воздушную, почвенную и организменную среды благодаря адаптациям различного характера. Выделяют морфологические адаптации (основанные на структурных особенностях организма, например, обтекаемая форма тела у рыб), физиологические адаптации (специфические формы функционального ответа организма на действия среды, например, замедление физиологических процессов у бурундука при впадении в спячку) и этологические или поведенческие адаптации (различные приспособительные формы поведения, например миграции перелетных птиц при наступлении холодов).

Все факторы среды можно разделить на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы среды включают компоненты неживой природы:

· климатические (свет, температуру, влажность, ветер, давление);

· геологические (землетрясения, извержение вулканов, радиоактивное излучение);

· орографические (рельеф местности);

· эдафические (структуру и состав почв);

· гидрологические (водный режим, соленость, давление, течение).

Биотические факторы среды включают компоненты живой природы, т.е. все особенности воздействия живых организмов друг на друга. В зависимости от воздействия организма выделяют фитогенные, зоогенные и микробогенные факторы. При этом существуют внутривидовые (особи в популяциях) и межвидовые (популяции и особи в биоценозах) взаимоотношения.

Антропогенные факторы среды – деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на организмы, либо к изменению их среды обитания. Выделяют собственно антропогенные (воздействие человека как биологического организма) и техногенные факторы (воздействие хозяйственной деятельности человека).

Действие факторов разнообразно:

· постоянное (например, температура) или дискретное (например, извержение вулкана);

· прямое (высокая температура вызывает ожоги) или косвенное (высокая температура вызывает обезвоживание организма);

· модифицирующее (косвенно влияет на жизнедеятельности организма), сигнальное (информирует об изменении других факторов среды) и прочее.

Следует отметить, что в природе экологические факторы действуют на биологические системы комплексно. Степень воздействия того или иного фактора на систему в каждом случае выявляется отдельно. Факторы среды имеют количественное выражение (рис. 2.1).

По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (угнетение жизнедеятельности), и пределы выносливости организма. За пределами выносливости существование организма невозможно.

Действие экономических факторов определяется двумя основными законами:

1) жизненные возможности ограничиваются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму. Снижение их ведет к гибели организма или к деструкции экосистемы (закон Ю. Либиха);

2) лимитирующим фактором для экосистемы может быть как недостаток фактора (свет, тепло, ионы Са²⁺), так и его избыток. Диапазон между этими величинами – пределы толерантности экосистемы (организма) (закон В. Шелфорда).

Толерантность или экологическая валентность – это степень, в которой организмы способны переносить колебания факторов. Например, человек выдерживает колебания температуры от -70 до +60 ºС. Это будет пределами его толерантности в отношении температуры.

Виды с широкой экологические валентностью обозначаются приставкой «эври-»:

· эврибионты (обитают везде), например, серая крыса;

· эврифаги (едят все), например, бурый медведь;

· эвритермные (обитают при любой температуре), например, карась.

Виды с узкой экологической валентностью обозначаются приставкой «стено-»:

· стенобионты (имеют узкие пределы распространения), например, панда;

· стенофаги (питаются только определенной пищей), например, коала;

· стенотермные (выживают при определенной температуре), например, форель.

Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Распространение вида ограничивают лимитирующие факторы.