§ 4.2. Биологический оптимум
Для каждого организма или группы организмов существует комбинация показателей среды, оптимальная для жизнедеятельности и развития. Вне этих диапазонов активность организмов снижается. Со временем условия среды могут измениться так (и в сторону увеличения показателей, и в сторону уменьшения), что организм вовсе не сможет в них существовать. Данные диапазоны характеризуют пределы устойчивости биологической системы. По мере прибли-жения величины показателя к пределам устойчивости, система испытывает все нарастающий стресс. Поэтому говорят о наличии стрессовых зон в пределах каждого диапазона устойчивости.
Данные закономерности справедливы и в отношении распределения наземных систем, и в отношении распределении морских организмов в толще воды. Наглядно отношения биологической системы и среды представляют в виде зависимости биологической активности системы от какого-либо параметра среды (рис. 4.1).
Уровни активности, необходимые для сохранения жизненно важных функ-ций организма (III), существования отдельной особи (II) и биологической системы (популяции) в целом (I) определяют: экстремальные летальные условия – параметры среды, обозначенные сочетанием “Гиб” вне отрезка [с, с1]; пределы выносливости особи – условия отрезка [b, b1]; пределы выносливости популя-ции – условия отрезка [a, a1].
Биологическая
активность
I
II
III
Показатель
Гиб
c b a opt a1 b1
c1 Гиб
Рисунок 4.1 – Зависимость биологической активности системы от к.-л. параметра среды
Кривые, описывающие конкретные взаимодействия в природе, могут быть симметричными, когда на систему действует совокупность равных по силе фак-торов, и ассиметричными, когда среди этих факторов выделяются доминирующие. К примеру, форель предпочитает чистые водоемы с холодной водой, насыщенной кислородом. Поэтому максимумы кривых биологической активности окажутся смещенными в область низких температур и высокого содержания кис-лорода. У карпа или сазана нет особых предпочтений к условиям среды, поэтому их кривые будут симметричными.
Независимо от формы кривой активности, для биологических систем справедливы следующие закономерности, известные как условия толерантности или выносливости.
1. Экстремальные условия среды нарушают биологические функции орга-низма и вызывают его гибель. Для большинства видов летальны температуры ниже 0 град. С и выше +50 град. С.
2. Выживание организмов определяется их способностью сохранять достаточно высокий уровень активности. В условиях диапазонов [с, b] и [с1, b1] организм вынужден снижать уровень общей активности и поддерживать на необходимом уровне лишь важнейшие физиологические функции – движение крови, дыхание и мышечный тонус. В этом состоянии организм может существо-вать относительно недолго за счет энергии жировых накоплений.
3. Популяция сохраняет свою численность в том случае, если рождаемость компенсирует смертность особей. Размножение организмов и выхаживаение потомства требует дополнительных ресурсов. Поэтому диапазон условий, в кото-ром может существовать популяция, уже диапазона, подходящего для отдельной особи.