Под одиноко стоящим среди луга деревом создаются разные условия, порождаемые в основном отбрасываемой им тенью.
Легко обнаружить, что некоторые произрастающие под ним растения развиты сильнее, другие слабее (и таких больше), чем на остальной части луга. Наконец, отдельные растения растут только под деревом, тогда как других здесь не встретишь. Уже одним своим присутствием дерево изменило луг, создав особый микроклимат, более или менее благоприятный для некоторых видов. В случае, когда причиной такого изменения является дерево, данный эффект выступает совершенно четко; в случае других организмов он может быть выражен слабее, но всегда имеется налицо. Любой организм в той или иной степени изменяет свою среду обитания — одновременно в физическом и химическом отношении.
Высшие растения, подобно только что рассмотренному в качестве примера дереву, оказывают совершенно очевидное физическое воздействие, снижая освещенность и задерживая часть выпадающих осадков на занимаемой ими площади. Разумеется, это воздействие проявляется далеко не в одинаковой степени: низкорослое травянистое растение не в состоянии дать много тени, тогда как в буковом лесу почти весь свет задерживается густой кроной; в его темном подлеске могут расти лишь немногие виды, составляющие теневыносливую флору. Менее заметно действие корневой системы растений. Вдоль участков почвы, где она пробуравлена корнями и менее плотна, сильнее циркуляция воздуха и воды. Зато наблюдается и обратное явление: мелкие корневые волоски удерживают частицы почвы и сплачивают их, препятствуя эрозии ветром и текучими водами. Со времен Бремонтье для закрепления почвы песчаных дюн используют корабельную сосну. Оказываемое ею действие предваряется другими, менее требовательными растениями типа песчаного колосняка.
Физические изменения среды, вызываемые животными, отмечаются значительно реже. В основном они касаются почвы. Самое большое воздействие на почву оказывают дождевые черви, заселяющие ее очень плотными популяциями. Заглатывая частицы почвы, они интенсивно передвигаются, проникая на большую глубину. Затем после ассимиляции содержащихся в них органических остатков частицы почвы выбрасываются из пищеварительного канала наружу. Тем самым дождевые черви способствуют лучшей аэрации почвы, проникновению в нее воды и перемешиванию, что делает ее более пригодной для возделывания. Значительность этого воздействия определяется высокой численностью червей. В отдельных случаях, по грубой оценке, на одном гектаре пашни насчитывалось свыше 300 000 дождевых червей, а на одном гектаре огорода в 10 раз больше. По массе эти количества соответственно составляют 100 кг и 1 т. Считают, что масса земли, пропускаемой одним червем за год, превышает его собственную массу в 100 раз, составляя соответственно 10 и 100 т/га. Отсюда понятна огромная роль червей в перемешивании почвы.
Но черви далеко не единственные преобразователи почвы. Аналогичную работу выполняют многие роющие животные, относящиеся к самым различным зоологическим группам — от муравьев до кроликов. Садоводы часто уничтожают кротов, портящих внешний вид газонов выбросами земли (кротовинами), хотя их деятельность очень полезна в другом отношении. Наоборот, крупные стада копытных, обитающих в саваннах, причиняют почве большой вред. Своими копытами они превращают ее в пыль, способствуя ветровой и водной эрозии. Недавно это явление было замечено в африканских заповедниках, где чрезмерно возросло поголовье слонов: кустарниковая саванна была превращена ими почти в пустыню.
Химическое воздействие, оказываемое растениями на среду, намного сильнее физического. Напомним еще раз, что хлорофиллсодержащие растения играют в биосфере первостепенную роль, поддерживая на постоянном уровне содержание в атмосфере кислорода, без которого животные и бесхлорофилльные растения не могли бы существовать. Иногда в пресных водах, обильно заселенных водной растительностью, кислород, выделяемый растениями в большом количестве, насыщает воду и пузырьками поднимается на поверхность. Лес подобен сложному химическому предприятию: зеленые части растения, главным образом листья, в процессе ассимиляции поглощают углекислый газ, выделяют кислород и синтезируют новые органические вещества. Опадающие осенью (в странах умеренного пояса) листья образуют подстилку, богатую органическими веществами, которой питаются организмы-деструкторы — животные, грибы, бактерии, разлагая ее до минеральных веществ. Последние, попадая в почву, усваиваются корнями деревьев и вступают в новый круговорот. Свойства подстилки зависят от состава древесных пород. В хвойном лесу она гораздо беднее органическими веществами, чем в лиственном, и спустя некоторое время почва оказывается неспособной обеспечить существование лиственного леса. Заинтересованность в посадках хвойного леса, дающего больше древесины, вполне понятна, но следует учитывать, что потом на этом участке бывает очень трудно восстановить лиственный лес.
С давних времен ботаникам известна совершенно особая форма изменения среды растениями, связанная с выделением ими продуктов обмена веществ. Эти продукты, выделяемые у высших растений главным образом корнями, могут быть ингибиторами или даже токсичным веществами для других растений, растущих по соседству. Впрочем, именно благодаря такому действию и было установлено их существование. Так, полынь Artemisia absinthium мешает росту купыря Anthriscus silvestris (зонтичные). Возле мелких растений тимьяна, или чабреца Thymus serpyllum, — самого распространенного представителя губоцветных — не может развиваться подорожник Plantago arenaria.
В некоторых случаях удалось установить химическую природу этих продуктов. Самым показательным примером служат, конечно, антибиотики, производимые грибами. Они оказывают тормозящее воздействие на рост некоторых бактерий. Часто антибиотики имеют достаточно простое строение и удается наладить их химический синтез. Это гораздо удобнее, чем экстрагировать их из культуры плесневых грибов.
Продукты, выделяемые растениями, могут иногда оказывать воздействие на фауну. Так, большие скопления перидиниевых водорослей в море и синезеленых в пресных водах выделяют токсичные вещества, которые вызывают массовую гибель животных. Эти вещества действуют избирательно: они убивают некоторые группы животных, не оказывая никакого влияния на другие. Токсический эффект определяется также видовой принадлежностью растения.
Животные оказывают химическое воздействие на среду гораздо реже, и их влияние, как правило, не так заметно. Широко известным примером наиболее значительного влияния могут служить дождевые черви. Их пищеварительные ферменты придают поглощаемой ими почве способность удерживать больше воды и минеральных веществ.
Подобно растениям, некоторые животные выделяют вещества, токсичные для других видов. Водные легочные брюхоногие моллюски, например катушки, выделяют через спинную стенку тела вещество, которое, диффундируя в воду, быстро убивает мелких ветвистоусых рачков Chydorus sphaericus. Некоторые продукты обмена оказывают, наоборот, стимулирующее влияние на другие виды. Простейшее Colpidium campylum выделяет в культуральную среду во время деления вещество сложного состава, основу которого составляет РНК. Если несколько капель этой среды внести в среду с другим простейшим — Tetrahymena pyriformis, то скорость его деления увеличивается вдвое.