Qual è la capacità di un organismo di resistere ai cambiamenti nei fattori abiotici e biotici in un ecosistema?

Come disse Harry Callahan nel film Magnum Force, "Un uomo deve conoscere i suoi limiti". Gli organismi di tutto il mondo potrebbero non farlo sanno, ma spesso possono percepire, la loro tolleranza - i limiti della loro capacità di resistere ai cambiamenti in un ambiente o ecosistema. La capacità di un organismo di tollerare i cambiamenti può influenzare sia la sua capacità di sopravvivere e riprodursi in un ecosistema esistente sia la sua capacità di spostarsi in nuovi ecosistemi.

Tutti gli organismi hanno adattamenti che consentono loro di sopravvivere in determinate condizioni nei loro ambienti o ecosistemi. Alcuni dei fattori abiotici, o non viventi, che influenzano la capacità degli organismi di sopravvivere includono la temperatura, la disponibilità di luce, il suolo tipo, acqua, livelli di salinità del suolo o dell'acqua, ossigeno, acidità/alcalinità (livelli di pH) del suolo o dell'acqua, livelli di nutrienti inorganici, altro sostanze chimiche, radiazioni, temperatura stagionale e cambiamenti climatici, vento, pressione dell'aria o dell'acqua, onde oceaniche, caratteristiche topografiche e altitudine. Nell'oceano, la pressione idrostatica diventa un fattore che limita il tipo di creature che possono sopravvivere a grandi profondità. Nelle aree montuose, la disponibilità di ossigeno nell'atmosfera può essere ridotta, il che si riflette nella fisiologia degli organismi che vi abitano.

I fattori biotici, o viventi, possono anche influenzare la capacità di un organismo di sopravvivere in un ecosistema. Includono disponibilità di cibo, competizione con altri organismi, disponibilità di copertura vegetale, predazione, malattie, parassitismo, affollamento, frammentazione dell'habitat e presenza di popolazioni umane. La mancanza di alberi può influenzare le popolazioni di uccelli o altri organismi arboricoli, che possono fare affidamento sulla copertura arborea per nidificare e nascondersi dai predatori. Alcuni fattori biotici influenzano anche i fattori abiotici, come le piante che crescono più alte delle piante concorrenti e bloccano luce solare, o una mancanza di materia organica in decomposizione o batteri che fissano l'azoto che porta a bassi livelli di azoto nel suolo.

L'intervallo di variazione entro il quale una specie può funzionare e riprodursi è chiamato intervallo di tolleranza. Alcuni organismi possiedono un'ampia gamma di tolleranza per alcune condizioni ambientali, ma la maggior parte sopravvive meglio all'interno di un intervallo più ristretto chiamato intervallo ottimale. Man mano che le condizioni in un ambiente si allontanano dall'intervallo ottimale per una specie, le popolazioni di quella specie tendono a ridursi. Alle specie che tollerano una gamma ristretta di condizioni per uno specifico fattore ambientale può essere assegnato un nome con il prefisso "steno-", come stenohalines, che può tollerare solo una gamma ristretta di salinità. Quegli organismi che tollerano un'ampia gamma di condizioni hanno il prefisso "eury-", come gli euritopici, che possono prosperare in una vasta gamma di ambienti. I pesci negli estuari, dove i livelli di sale nell'acqua possono variare, sono eurialini. Le specie introdotte che superano le specie autoctone potrebbero possedere il vantaggio di una gamma più ampia di tolleranza rispetto alle specie autoctone. Quando le attività umane - compresa la distruzione dell'habitat, la combustione di combustibili fossili e l'inquinamento - alterano un ambiente, possono mettere alla prova i limiti di tolleranza di alcune specie oltre la loro capacità di sopravvivere; ne può derivare la morte o addirittura l'estinzione delle specie.

Alcuni organismi, chiamati estremofili, si sono adattati per sopravvivere in ambienti che la stragrande maggioranza degli altri organismi sulla Terra non potrebbe tollerare. Gli acidofili vivono a pH molto bassi, gli endoliti all'interno delle rocce o nei pori tra i grani minerali, gli alofili ad altissima salinità, gli anaerobi in presenza assenza di ossigeno, psicrofili a temperature di 15 gradi Celsius o inferiori, barofili a pressione idrostatica estremamente elevata e xerofili in luoghi quasi privi di acqua. Abbastanza stranamente, gli estremofili possono avere una gamma ristretta di tolleranza. Ad esempio, gli anaerobi obbligati non possono crescere in un ambiente in cui è presente l'ossigeno e alcuni addirittura moriranno.