Документы

Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  icon

Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

НазваниеОсновы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан
страница3/9
Дата07.09.2013
Размер2.26 Mb.
ТипУчебное пособие
источник
1   2   3   4   5   6   7   8   9
1. /Экология (кулланма.).docОсновы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан
Глава 2. Основные факторы экологии

2.1. Общее представление об экологических факторах


Факторы среды- это разнообразные элементы влияющие на жизнедеятельность организмов, то есть это комплекс окружающих условий. То, что окружает организм и влияет на его жизнедеятельность, носит название «среда обитания». Приспособление организма к среде обитания носит название «адаптация». В природе адаптации организмов всегда развивается под воздействием трёх основных факторов: изменчивость, наследственность и естественного отбора. Адаптации могут проявляться на разных уровнях существования живой материи – от клеточного и организменного до уровня организации сообществ и экосистем.

Под факторами среды понимают экологические факторы, т.е. воздействие условий среды, на которые живое реагирует приспособительными реакциями. Экологический фактор– это воздействие любого элемента природной среды, оказывающего прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их развития.

Существующее многообразие экологических факторов делится на две группы. Одна группа включает компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Такие проявления свойств неживой природы называются абиотическими факторами. Среди множества абиотических факторов главную роль играют климатические, эдафические (почвенные), орографические (рельеф), гидрографические (водная среда), химические. (табл.2.1).


Таблица 2.1

Экологических факторов среды


Абиотические факторы

Климатические:

Солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др. Эдафические:

Механическая структура и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.

Орографические:

Рельеф, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот, высота над уровнем моря.

Гидрографические:

Факторы водной среды - прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и т.п.

Химические:

Газовый состав атмосферы, солевой состав воды

Биотические факторы

Фитогенные:

Влияние растений друг на друга и на окружающую среду Зоогенные:


Влияние животных друг на друга и на окружающую среду



Однако не только окружающая среда влияет на рост и развитие организмов. Сами живые организмы находятся в постоянных взаимоотношениях между собой. Совокупность таких взаимоотношений, взаимовлияний одних организмов на жизнедеятельность других, а также и на неживую среду обитания, носит название биотических факторов. К таким факторам можно отнести фитогенные (от греч. «фитон»- растение) и зоогенные (от греч. «зоон»- животное). К этой же группе биотических факторов можно отнести и интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. Такие факторы воздействия на окружающую среду носят название антропогенные ( от греч. «антропос»- человек).

Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, и их отношения друг к другу как к компонентам окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва того или иного типа формируется в значительной мере под влиянием леса. Подобно этому, температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся в результате определённых климатических условий, в свою очередь, влияют на сообщество обитающих здесь организмов.

Большинство геологов выделяют антропогенные факторы в отдельную группу, так как считают, что воздействие человека на окружающую среду стало мощной преобразующей силой и достигло глобального размаха. Человек видоизменяет живую и неживую природу, то есть выполняет геохимическую роль. Он извлекает из недр Земли полезные ископаемые например, уголь и нефть, и в последующей своей деятельности преобразует, содержащийся углерод в углекислый газ тем самым изменяя газовый баланс биосферы. В.И.Вернадский по этому поводу говорил, что воздействие человека становится мощнейшим геологическим фактором.

Таким образом, все экологические факторы делятся на следующие группы:

абиотические– влияние элементов неживой природы;

биотические– влияние живых организмов;

антропогенные– влияние человека.

Воздействие экологических факторов может быть как прямым, так и опосредованным. Например, влияние температуры, солнечной радиации на живые существа чаще всего рассматриваются как прямое воздействие факторов. В то же время в природе немаловажную роль играют факторы, непосредственно не действующие на организмы, но тем не менее оказывающие значительное влияние на их жизнедеятельность.


2.2. Биотические факторы


Формами воздействия живых существ, друг на друга являют­ся биотические факторы. Орга­низмы не только испытывают на себе прямое или косвенное влияние других организмов, но и сами изменяют окружаю­щую абиотическую среду.

Выделяют две группы биотических факторов: фитогенные и зоогенные.

К фитогенным относят факторы воздействия (влияния) растений друг на друга и окружающую среду. Формы взаимо­отношений между растениями многообразны. Среди них мож­но выделить следующие группы:

прямые (контактные) механические- охлестывание вет­вями, эпифитизм, давление и сцепление стволов и корней;

физиологические- симбиоз, паразитизм и полупарази­тизм, срастание корней;

косвенные трансбиотические- через животных и микро­организмов;

косвенные трансабиотические– средообразующие влияния, конкуренции, аллелопатия (химические взаимовлияния между растениями).

Примером прямых взаимодействий является повреждение ели и сосны в смешанных лесах от охлестывающего действия березы. Раскачиваясь от ветра, тонкие и хлесткие ветви бере­зы ранят кору и хвою ели, сбивают мягкие молодые иглы.

В жизни деревьев тропического леса губительным зачас­тую является разрастание лиан, приводящее к обламыванию ветвей. К тому же в результате сдавливающего действия их вьющихся стеблей или корней на стволы деревьев, происхо­дит усыхание последних.

К форме механических контактов относится и так называ­емый эпифитизм – использование одним растени­ем другого растения в качестве среды обитания. Растения, жи­вущие на других растениях (на ветвях, стволах деревьев), без связи с почвой называются эпифиты, а поселяющиеся на листьях- эпифиллы. Ученые полагают, что около 10% всех видов растений ведет эпифитный образ жизни. Особенно бо­гаты ими тропические леса.

К физиологическим контактам относят такие взаимоот­ношения между растениями, как паразитизм, симбиоз, сраста­ние корней и др.

Наиболее характерный пример прямых физиологических воздействий одного растения на другое- паразитизм. Например, повилика, питающаяся соками клевера или крапивы, уг­нетает и заметно задерживает их рост. В дальнейшем опутывая растения, повилика не дает им распрямиться.

Луговое растение- полупаразит погремок присасывается своими корнями к корням других растений и пополняет за их счет свое питание.

К физиологическим контактам можно отнести и симбиоз между растениями- их взаимовыгодное сожительство. При­мером может служить взаимодействия между клубеньковыми бактериями- азотфиксаторами и большинством растений се­мейства бобовых. Бактерии из рода Rhizobium, живут в клу­беньках на корнях бобовых (клевер, фасоль, соя, люпин). Обеспечиваются пищей (сахаром) и местообитанием, а расте­ния получают от них взамен доступную форму азота.

Часто биотические отношения между растениями при­водят к срастанию корней близко растущих древесных пород одного или разных видов. Это явление не столь редкое в при­роде. К примеру, в густых насаждениях ели (Picea abies) срастаются корнями около 30% всех деревьев. Между сросшими­ся корнями осуществляется обмен в виде переноса питатель­ных веществ и воды.

Физиологическими контактами следует считать также процесс в мире растений, как опыление с помощью ветра- анемофилия. В данном случае контактирующие между собой растения могут находиться на значительном расстоянии друг от друга.

Встречаются в природе и косвенные трансбиотические взаимо­отношения между растениями. Посредником здесь являются животные и микроорганизмы. Например, опыле­ние растений насекомыми, которое получило название энтомофилии. Насекомые, участвующие в опылении, переносят пыльцу от одного растения к другому, осуществляя контакты между ни­ми. В процессе опыления могут участвовать также и птицы. Такой процесс называется орнитофилия. Он особенно рас­пространен в тропических и субтропических областях южно­го полушария. Известно около 2 тыс. птиц, которые опыляют цветки в поисках нектара или при ловле насекомых, ищущих убежище в их венчиках.

В косвенных трансбиотических взаимоотношениях часто участвуют микроорганизмы. Например, корневая система многих деревьев (дуба, березы, ели) сильно изменяет окружающую почвенную среду (состав, рыхлость, кислотность). Все это создает благоприятные условия для поселения там раз­личных бактерий, которые питаются выделениями корней дуба и органическими остатками. Поселяясь рядом с корня­ми дуба, бактерии образуют своеобразную «оборонительную линию», препятствуя проникновению в корни болезнетвор­ных грибов. Барьер создается при помощи антибиотиков, выделяемых бактериями. Такое участие микроорганизмов сказывается положительно на состоянии растений, особенно молодых.

Косвенные трансабиотические взаимоотношения между растениями выражаются в изменении растениями окружаю­щей среды. Примером может служить взаимовлияние расте­ний через изменение факторов микроклимата (ослабление солнечной радиации при затенении почвы, перехват осадков кронами деревьев и др.). Так, ель затеняя почву, вытесняет из- под своего полога светолюбивые виды, формируя среду для поселения теневых и тенеустойчивых видов.

Посредником при косвенных трансабиотических взаи­моотношениях часто выступает лесная подстилка, которая порой может достигать нескольких сантиметров. Подстил­ка препятствует проникновению и прорастанию семян, ко­торые большей частью гибнут от высыхания раньше, чем корни проростков достигнут почвы. Если же семена достиг­нут почвы и прорастут, то подстилка может являться се­рьезным механическим препятствием на пути ростков к свету.

Еще один путь взаимовлияния растений- взаимодейс­твие между ними посредством различных химических вы­делений. Растения в результате жизнедеятельности выде­ляют в окружающую среду различные химические вещес­тва, воздействие которых по-разному сказываются на дру­гие растения. Такие химические взаимовлияния получили название аллелопатии (от греч. «аллелон»- взаимный и «патос»- страдание). К основным аллелопатическим ве­ществам относятся выделения высших растений (колины и фитонциды) и вещества, выделяемые микроорганизмами (антибиотики). Например, выделения фасоли отрицатель­но сказываются на рост яровой пшеницы. Корневые выде­ления пырея воздействуют на растущие вблизи другие тра­вянистые растения и даже деревья. Благодаря выделению корнями токсических веществ ястребинка волосистая (Hiеracium pilosella) из семейства сложноцветных вытесняет многие однолетние растения и нередко образует обширные чистые заросли. Фитонциды, выделяемые листьями чере­мухи, убивают различные виды бактерий, отпугивают мух. Большое количество летучих веществ, токсичных для мно­гих микроорганизмов, выделяют можжевельник, сосна, то­поль, эвкалипт. Некоторые грибы и бактерии синтезируют антибиотики, которые тормозят рост других бактерий.

Разные виды растений по различному воздействуют на среду. Влияние отдельных из них настолько велико, что они активно и глубоко преобразуют ее. Примером может служить ель, образующая древостой со своим господством. Она сильно затеняет почву, обедняет ее питательными веществами, опада­ющие иголки создают более кислую среду. Все это определяет специфичность обитания организмов в ельнике. Виды, кото­рые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени созда­ют среду, определяют специфичность местообитания, называ­ют эдификаторами (от греч. «эдос»- местопребывание и лат. «фацере»- делать).

Сильной эдификаторной способностью обладает береза, поселяясь на вырубках хвойных лесов. Поглощая минераль­ные вещества из почвы, она многие из них возвращает в ви­де опада (листья, кусочки коры, ветки и т.п.). Особенно ин­тенсивно она вовлекает в круговорот азот и зольные элемен­ты. В почве усиливаются процессы нитрификации. Она обо­гащается гумусом, улучшает структуру, изменяет окраску, становится более рыхлой, повышается ее биологическая ак­тивность, оживляется деятельность почвенной фауны и флоры.

Такой же сильной эдификаторной деятельностью облада­ют такие древесные породы, как ель, ольха, осина, дуб. Среди трав можно назвать бобовые, мать-и-мачеху (Tussilago farfa-га), виды рода полынь (Artemisia), распространенного сорняка огородов мокрицу (Stellaria media) и др.

Зоогенные факторы- это воздействие животных друг на друга и на окружающую среду. К зоогенным факторам также относится потребление животными растительной пищи. Та­кие животные носят название фитофаги (от греч. «фитон»- растение и «фагос»- пожирающий). Фитофагами могут быть крупные животные (лоси, олени, косули, кабаны), мелкие зверьки (зайцы, белки, мышевидные грызуны), разнообразные птицы (рябчик, тетерев, глухарь), многочисленные представители насекомых- вредителей и др.

Контактируя с растениями или употребляя их в пищу, жи­вотные способствуют распространению их семян. В одних случаях семена и плоды распространяются путем случайного прикрепления к животным (к шерсти, перьям, лапам, клювам и т.п.). Нередко распространение семян связано с поеданием животными плодов. При этом значительная часть семян гиб­нет, проходя через пищеварительный тракт, но некоторые не повреждаются и, попав в землю, прорастают. Например, после прохождения растительной массы через пищеварительный тракт крупного рогатого скота, сохраняют способность прорастать более половины семян подорожника ланцетолистного (Plantago Innceolata) и более четверти семян ромашки непаху­чей (Matricaria inodora).

Животные, воздействуя на растения, наносят им серьезные повреждения. Лоси и олени, помимо обдирания коры на дере­вьях, уничтожают молодую древесную поросль объедая вер­хушки кустарников и древесного подроста. Бобры, питаясь древесиной осины, довольно быстро изреживают ее насажде­ния. Глухари, ощипывая хвою и почки сосны и ели, тем самым замедляют их рост.

К зоогенным факторам относится воздействие насекомых на листовую поверхность древесных пород и травянистых растений. Насекомые (тли, клопы) не только отсасывают у растений питательные вещества, но и переносят возбудителей их заболеваний.

Большой вреда растениям наносят землерои (кроты, сусли­ки). Они поедают не только надземные части растений, клубни, луковицы, корневища. Среднеазиатский суслик в те­чение вегетационного периода уничтожает до 60% побегов осоки вздутой (Carex inflaia), которая является там основным компонентом растительного покрова.

Воздействие животных на растения довольно многообраз­ны и сказываются на регулировании численности видов в природных сообществах.

Действие зоогенных факторов непосредственно в среде животных, то есть воздействие животных друг на друга проявляется в виде паразитизма


2.3. Абиотические факторы


Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия, и они неодинаково влияют на различные функции организма.

Действие экологических факторов может приводить: к устранению некоторых видов с территории , что влечет за собой изменение их географического распространения; изменению плодовитости и смертности разных видов путем воздействия на развития каждого из них и вызывая миграции, т.е. влияя на плотность популяций; появлению адаптивных модификаций: количественных изменений обмена веществ и таких качественных изменений как, диапауза, зимняя и летняя спячки, фотопериодические реакции и т. д.

Кратко рассмотрим основные абиотические факторы, воздействующие на живой организм.


а. Климатические


Климат конкретной местности определяется как характерный многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, ее преобразованиями в деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов. Основными климатическими характеристиками, имеющими значение в экологии являются: число дней солнечного сияния, суммарная солнечная радиация, радиационный баланс; среднегодовые величины и сезонные или месячные колебания температуры воздуха, ее суточный ход, ее абсолютные минимумы и максимумы; сроки перехода температуры через 0 С и 10 С; количество осадков, испаряемость влаги; сила и направление ветров; влажность воздуха.


б.Свет


Свет как экологический фактор имеет важнейшее значение, так как является источником энергии для процесса фотосинтеза. Без последней невозможна жизнь вообще, поскольку зеленые растения имеют способность продуцировать необходимый для жизни живых существ кислород. Кроме того, свет является единственным источником тепла на планете Земля.

Однако есть и другие аспекты воздействия света на живые организмы. Тот факт, что растениям необходим свет, существенно влияет на структуру сообществ. Распространение водных растений, океанических животных и планктона ограничено областью проникновения солнечных лучей.

В экологии под термином «свет» подразумевается весь диапазон солнечного излучения, достигающего земной поверхности, представляющий собой поток энергии в пределах длин волн от 0,05 до 3000 нм1 и более. Солнце излучает в космическое пространство громадное количество электромагнитных волн разной длины и частоты. Около половины солнечной энергии излучается в инфракрасной области, 40%- в видимой и 10%- в ультрафиолетовой и рентгеновской областях. Земная атмосфера, включая озоновый слой, селективно, т.е. избирательно по частотным диапазонам, поглощает энергию электромагнитного излучения с длиной волны от 0,3 до 3 мкм.

Для живого вещества важны качественные признаки света – длина волны, интенсивность и продолжительность воздействия. Излучения воспринимаемое нашим глазом, - это лишь часть спектра электромагнитных колебаний. Эта область охватывает диапазон волн длиной 0,39- 0,76 мкм. Электромагнитные волны большей длины лежат в инфракрасной области спектра (0,76- 4,0 мкм). Они воспринимаются человеком как тепло. Более короткие ультрафиолетовые волны (менее 0,4 мкм) наши органы чувств непосредственно не воспринимают. Другие живые существа, в частности насекомые, наоборот, воспринимают инфракрасные и ультрафиолетовые излучения, недоступные человеку (рис.2.1).

Известно, что животные и растения реагируют на изменения длины волны света. Цветовое зрение развито в разных группах животных по-разному. Оно хорошо развито у некоторых видов членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но у других видов тех же групп может отсутствовать. На рис.3 показано восприятие цветочного луга человеком и пчелой. Обитание в условиях полной темноты связано с редукцией органов зрения. Это свойственно видам, обитающим в пещерах, а также многим почвенным животным. У последних, светочувствительные органы, хотя и в редуцированном виде, все же сохраняются и используются для получения информации о выходе на освещенную поверхность.

В океане интенсивность освещения падает с глубиной. Параллельно изменяется и спектральный состав света: глубже всего проникает её коротковолновая часть- синие и голубые лучи.

Известно, что на глубине 800- 950м интенсивность света составляет около 1% полдневного освещения на поверхности. Этого ещё достаточно для светоощущения: порог зрительной чувствительности некоторых организмов приближается к 10-10 полуденного освещения. Дальнейшее увеличение глубины связано у одних видов с редукцией органов зрения, а у других– с развитием гипертрофированных глаз, способных воспринимать очень слабый свет. Последнее, в значительной степени определяется наличием на больших глубинах светящихся организмов. Некоторые из них способны создавать освещение порядка 10-2 Вт/см2,что выше порога световой чувствительности животных. Свечение голубое (длина волны 400- 500 нм),что соответствует «настройке и органов зрения глубоководных животных. Биологическое свечение используют и рыбы, образуя симбиотические связи с микроорганизмами и формируя специальные органы, свет которых используется для подманивания добычи, взаимного опознавания, различения полов и т.п.


Рис. 2.1 Спектр электромагнитного излучения Солнца


Часть солнечных лучей, преодолев огромное расстояние, достигает поверхности Земли, освещает и обогревает ее. Подсчитано, что на нашу планету поступает около одной двухмиллиардной части солнечной энергии, а из этого количества лишь 0,1- 0,2% используется зелеными растениями на создание органического вещества.

Солнечная энергия, которые зеленые растения поглощают и используют, называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). В этом спектральном диапазоне (0,38- 0,71мкм) в живых организмах совершаются важнейшие фотобиологические процессы. Это процесс фотосинтеза. В процессе фотосинтеза свет выступает как источник энергии, которая используется пигментной системой (хлорофилл).В результате происходит расщепление молекулы воды с выделением газообразного кислорода, а энергия, полученная фотохимической системой, утилизируется для преобразования диоксида углерода в углеводы (Шилов,1998):





Способностьиспользовать лучистую энергию у хлорофилла и у зрительных пигментов животных очень близка; поэтому в спектре солнечного излучения область фотосинтетически активной радиации (ФАР) практически совпадает с диапазоном видимой части спектра с длиной волны порядка 400- 700 нм.

Некоторые бактерии, имеющие бактериохлорофиллы, способны поглощать свет в длинноволновой части спектра (максимум в области 800-1000нм). Зелённый лист поглощает в среднем 75% падающей на него лучистой энергии. Но коэффициент использования её на фотосинтез невысок: около 10% при низкой освещенности и лишь 1- 2%- при высокой. Остальная энергия переходит в тепловую и затрачивается на транспирацию, и другие процессы.

Наиболее важные внешние факторы, влияющие на уровень фотосинтеза- температура, свет, диоксид углерода и кислород. На уровне самого растения на этот процесс влияют содержание хлорофилла и воды, особенности анатомии листа, концентрации ферментов.

Показатели ФАР очень изменчивы. Интенсивность фотосинтеза варьирует с изменением длины волны света. Например, при прохождении света через воду красная и синяя части спектра отфильтровываются и получающийся зеленоватый свет слабо поглощается хлорофиллом. Однако красные водоросли имеют дополнительные пигменты (фикоэритрины), позволяющие им использовать эту энергию и жить на большей глубине, чем зеленые водоросли.

Для растений наиболее продуктивными являются не прямые солнечные лучи, которые падают перпендикулярно на зеленую поверхность листьев, а рассеянные. Прямая радиация Солнца в зависимости от высоты светила над горизонтом содержит 28- 43% ФАР. Рассеянная радиация при солнечном свете составляет 50- 60%, рассеянная радиация при ясном небе– до 90% ФАР.

Световой фактор играет для растений важную роль: от интенсивности солнечного освещения зависит продуктивность, производительность растений. Однако световой режим на Земле довольно разнообразен. В лесу он иной, чем на лугу. Освещение в лиственном и темнохвойном еловом лесу заметно различается. Растения стремятся как можно полнее использовать ту солнечную радиацию, которая достигает Землю.

Растения приспосабливаются к условиям различной освещенности в природе с помощью естественного отбора, благодаря которому возникли различные приспособления, позволяющие растениям жить в разнообразных условиях. По отношению к освещенности в естественных местообитаниях растения можно разбить на несколько групп. Отметим, что места, куда свет проникает в очень малых количествах,- это неблагоприятные условия существования для любых организмов и растений. Тень– неблагоприятный фактор для их развития. И поэтому, каждое растение старается «ухватить» как можно больше солнечного света для успешного обеспечения фотосинтетического процесса. Однако не всегда желания совпадают с возможностями, и по отношению к фактору освещенности в мире растений происходит жесткая конкуренция. Виды, уже приспособившиеся жить в комфортных условиях, не допускают других, которые в конкурентном отношении менее сильны. Такие виды и оттесняются в места с неблагоприятным световым режимом. В итоге одни растения остаются в слабой тени, другие же вынуждены отступить в еще большую тень. Эволюционным путем такие группы растений приспосабливаются жить в сильной тени, где конкурентов у них уже нет. Но это не значит, что они не любят свет. Они просто вынуждены терпеть эволюционно сложившиеся фитоценотические отношения. В процессе длительной эволюции фотосинтетический аппарат у них приспособился к проявлению предельной интенсивности фотосинтеза в условиях малой освещенности. Это есть то приспособление, благодаря которому им удалось уцелеть в условиях жесткой конкуренции. Все растения по отношению к свету делят на следующие группы:

растения теневые– сциофиты (от греч. «сциа»- тень и «фитон»- растение);

растения теневыносливые;

растения светолюбивые– гелиофиты (от греч. «гелиос»- солнце и «фитон»- растение).

Места обитания сциофитов– нижние затемненные ярусы; обитатели глубоких слоев водоемов. Это растения, находящиеся под пологом леса (кислица, костяника, сныть).

Признаки характеризующие сциофиты:

листья крупные, нежные; листья темно- зеленого цвета; листья подвижные;

характерна так называемая листовая мозаика (т.е. особое расположение листьев, при котором они максимально не заслоняют друг друга).

Для сциофитов зоной оптимума служат затененные места, при сильной освещенности они чувствуют себя плохо. Растения этой группы адаптировались к этим условиям сильного затенения темнохвойных таежных, широколиственных и тропических влажных лесов. Обычно адаптация к условиям недостаточной освещенности сочетается у них с высокой потребностью в водоснабжении. В условиях сильной освещенности сциофиты не могут эффективно регулировать транспирацию и обычно высыхают. Типичные представители темных местообитаний– это зеленые мхи, плауны, кислица обыкновенная (Oxalis acetosella), копытень европейский (Asarum europaeum), барвинок малый (Vinca minor), майник двулистный (Majanthemum bifolium) и др.

Теневыносливые растения способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света. Например, ель обыкновенный (Picea abies), клен остролистный (Aser platanоides), граб обыкновенный (Caprinus betulus); кустарники– лещину (Corilus avellana), боярышник (Crataegus monogyna); травы– земляника (Fragaria veska), герань полевая (Geranium pretense); многие комнатные растения.

Признаками характеризующие гелиофиты:

мелкие размеры листьев; встречается сезонный диморфизм: весной листья мелкие, летом– крупнее;

листья располагаются под большим углом, иногда почти вертикально;

листовая пластинка блестящая или густо опушенная;

образуют разряженные насаждения.


Гелиофиты либо совсем не переносят, либо плохо переносят даже незначительное затенение. К этой группе относятся степные и луговые злаки, растения тундр, ранневесенние растения, сорняки. Подорожник обыкновенный (Plantago major), иван-чай (Chamaerion angustifolium), вейник тростниковидный (Calamagrostis arundinacea) и др.


в .Вода и минеральные соли


Физико-химические особенности воды. Вода медленно нагревается и медленно остывает. Нужны большие затраты энергии для превращения льда в жидкость и жидкой воды в пар. Эти свойства определяют роль воды как аккумулятора энергии и главного регулятора климата на Земле.

Максимальная плотность воды приходится на температуру +4°С. У других жидкостей максимальная плотность соответствует температуре плавления. При температурах выше и ниже +4°С вода имеет меньшую плотность, т.е. она расширяется. Поэтому лед не тонет в собственном расплаве. Благодаря этому водоемы замерзают с поверхности и образовавшаяся ледяная корка защищает их от полного промерзания, а живые организмы от гибели.

Вода- инертный и универсальный растворитель. Газы достаточно хорошо растворяются в ней, если способны вступать в химическое взаимодействие (аммиак, сероводород, сернистый газ, диоксид углерода). Прочие газы в ней мало растворимы. При понижении давления и повышении температуры растворимость газов уменьшается.

В природных условиях вода не может сохранить «химическую чистоту». Постоянно соприкасаясь со всевозможными веществами, она фактически всегда представляет собой раствор различного, зачастую очень сложного свойства. В пресной воде содержание растворенных веществ обычно превышает 1 г/л. От нескольких единиц до десятков граммов на литр колеблется содержание солей в морской воде: например в Балтийском море их всего 5г/л, в Черном– 18, а в Красном море– даже 41 г/л.

Вода может значительно переохлаждаться т.е. может оставаться в жидком состоянии ниже температуры плавления (даже при -30°С). Ее удельная теплоемкость, удельная теплота плавления и кипения аномально высоки по сравнению с другими веществами, причем удельная теплоемкость воды минимальна при 40°С. Теплоемкость воды принята за 1. Теплоемкость песка, например, составляет 0,2, а железа– лишь 0,107 теплоемкости воды. Способность воды накапливать большие запасы тепловой энергии позволяет сглаживать резкие температурные колебания на прибрежных участках Земли в различные времена года и в различную пору суток: вода выступает как бы регулятором температуры на всей нашей планете.

Большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Плотность воды примерно в 1300 раз , а вязкость примерно в 55 раз выше, чем у воздуха. Вязкость с ростом давления уменьшается, а не повышается, как следовало бы ожидать по аналогии с другими жидкостями. Сжимаемость воды крайне не велика, причем с ростом температуры уменьшается. Удельная масса воды соизмерима с удельной массой тела живых организмов.

Из-за высокой плотности воды водные организмы (особенно активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по это причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивление, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

По сравнению с почвой и воздухом вода отличается гораздо большей термостабильностью, что благоприятно для существования жизни. Когда вода начинает нагреваться, возрастает испарение, вследствие чего повышение температуры замедляется. При охлаждении воды ниже 0°С и образовании льда, выделяющееся тепло тормозит дальнейшее понижение температуры. По сравнению с воздухом, вода гораздо менее прозрачна, и падающий в нее свет довольно быстро поглощается и рассеивается.

Уникальные свойства воды предопределяют особую ее миссию в формировании лика планеты Земля, ее физической и химической среды, а также в появлении и поддержании удивительного явления– жизни. Напомним, что человек почти на 65- 70% состоит из воды, в литрах это будет 40- 50 л. в человеке среднего возраста и среднего веса. Мышцы человека состоят из воды на 75%, печень– на 70, мозг– на 79, почки– на 83%.

Для поддержания водного баланса медики рекомендуют выпивать в сутки 2 л. воды. При этом считается все: соки, кисели, супы, компоты и т.п. Еда на самом деле состоит в основном из воды. Даже в засушенной корочки черного хлеба ее около 5%, в молоке– 87, в помидорах– 85, в мясе– 50- 70%.

Суточная же потребность в воде составляет для взрослого человека 9-10 л., т.е. около 15% веса тела. Это означает, что здоровый человек должен пить по ведру воды. Дело в том, что 7- 8 литров воды наши ткани создают сами. Эта так называемая эндогенная жидкость рождается в организме при сжигании питательных веществ кислородом, строительстве молекул, их переделке. И эту воду непрерывно «выпивают» ткани. Перераспределение ее идет через желудочно-кишечный тракт. Например, человек глотает со слюной 1,5 л. воды, столько же дает желудок в виде желудочного сока, 3 л. соков выделяет кишечник, 0,7 л.– поджелудочная железа и 0,5 л. образуется в желчи.

Но «приток» эндогенной влаги меньше, чем ее потери через почки, кожу, легкие, и поэтому 2 л. воды человек должен получить извне– либо в чистом виде, либо с различной пищей. За несколькими исключениями это правило распространяется и на животных.

Первый признак того, что организму не хватает воды– усталость. При потере всего 5% из положенного организму количества жидкости пульс тут же учащается, а температура повышается. Если воду заменить на чай, кофе, вино, то эффект будет обратный. Все это мочегонное, поэтому жидкость в таких случаях теряется гораздо больше, чем выпивается. Если обезвоживание произойдет на 20%, то надо срочно пить воду.

Тела животных содержат, как правило, не менее 50% воды. Упоминавшийся великан из мира животных– слон– на 70% состоит из воды; столько же ее в теле утки-кряквы; гусеницы, поедающей листья растений, состоят из воды на 85- 90%; у медуз воды более 98%. Из животных наиболее «сухой» амбарный долгоносик (Sithophilus granarus). В его теле содержится всего 46% воды.

Сочные плоды растений также содержат большое количество воды: в картофеле ее 80%, в помидоре– 95%.

Организмы теряют воду в процессе метаболизма; теряется она и при испарении с поверхности тела. Для поддержания жизнедеятельности животным приходится восполнять ее недостаток. Вода и растворенные в ней соли проникают в тела животных различными путями. Животные, обитающие в водной среде, получают ее через наружные покровы. Насекомые, моллюски, черви, амфибии адсорбируют влагу из воздуха. Поэтому лягушкам пить совсем не обязательно. Для многих животных основной источник воды– пища. Бабочки питаются главным образом жидким кормом, комары довольствуются капельками росы.

Количество воды, которое может потерять живой организм без ущерба для себя, колеблется в широких пределах. Для млекопитающих эти величины составляют 10- 15% от их веса. Исключением среди млекопитающих является верблюд, который способен возместить потерю воды до 30% веса (выпивая сразу 10-15 ведер воды верблюд в четверть часа восстанавливает свой прежний вид), и домовая мышь, выдерживая до 40% воды. Такая устойчивость к «высыханию» позволяет мышам селится в жилищах человека.

Современное распространение жизни на Земле напрямую связано с осадками. Влажность в разных точках земного шара не одинакова. Больше всего осадков выпадает в экваториальной зоне и особенно много– в верхнем течении реки Амазонки и на островах Малайского архипелага. Количество их в отдельных районах достигает 12 тыс. мм/г. Для сравнения в тундре и пустынях выпадает менее 250 мм/г. Как видим, разница значительная.

Животные по-разному относятся к влаге. Вода как физико-химическое тело оказывает непрерывное воздействие на жизнь гидробионтов (водных организмов). Она не только удовлетворяет физиологические потребности организмов, но и служит им опорой, доставляет кислород и пищу, и уносит метаболиты, переносит половые продукты и самих гидроби­онтов. Благодаря подвижности воды в гидросфере возможно существование прикрепленных к субстрату животных, кото­рых, как известно, нет на суше. Поэтому свойства воды - важ­нейший фактор абиотической среды водного населения.

Отличаются потребности в воде и в среди растений. Одни растения предпочитают влажную среду- окраи­ны озер, болота, другие прекрасно чувствуют себя при значи­тельном недостатке влаги и способны произрастать чуть ли не на голом песке. Такое отношение растительных организмов к воде выработалось у них за время длительного эволюционно­го процесса.

По отношению к влажности все растения делятся на раз­личные экологические группы. Растения, для которых вода не просто экологический фактор, а среда обитания, составляют группу водных растений.

Гидадофиты (от греч. «гидатос»- вода и «фитон»- рас­тение)- полностью или большей своей частью погруженные в воду растения. К ним относятся такие обычные водные рас­тения, как кувшинка белая (Nymphaea alba), кубышка желтая (Nuphar luted), стрелолист (Sagittaria sagittifolia).

Гидрофиты (от греч. «гидро»- вода)- растения, погру­женные в воду меньшей своей частью. Среди них можно на­звать тростник обыкновенный (Phragmites australis), частуху подорожниковую (Alisma plantago-aquaticd), рогоз узколист­ный (Typha angustifolia) и др.

Растения с надземными частями, не погруженными в воду, разделяются еще на следующие группы.

Гигрофиты (греч. «гигрос»- влажный)- растения, при­уроченные к избыточно увлажненным местообитаниям, где воздух насыщен водяными парами. Это калужница болотная (Caltha palustris), чистяк весенний (Ficaria verna), вахта трех­ листная (Menyanthes trifoliata).

Мезофиты (от греч. «мезос»- средний)- растения умеренно влажных местообитаний. В наших условиях это наибо­лее обширная экологическая группа растений. Здесь и обыч­ные луговые травы (клевер луговой, ползучий, средний (Trifo-lium pratense, Т. repens, T. medium) и большинство лесных трав (ландыш майский (Convallaria majalis), майник двулистный (Majanthemum bifolium), папоротник орляк (Pteridium aquili-пит), почти все лиственные деревья (осина, береза, клен, оль­ха), многие полевые культуры и сорняки.

Ксерофиты (от греч. «ксерос»- сухой)- растения, при­способившиеся к местам с засушливым климатом и способ­ные переносить большой недостаток влаги. К ним относятся такие обитатели сухих песчаных почв, как молодило (Semper-vivum tectorum) и очиток едкий (Sedum acre).

Среди ксерофитов выделяют две группы растений. Одни имеют сочные, мясистые стебли или листья. Эта группа носит название суккулентов (от лат. «суккулентус»- сочный, жир­ный). Все эти растения в процессе эволюции выработали свойство накапливать воду в листьях или стеблях. В зависи­мости от того, в каких частях суккулентов развивается водозапасающая ткань, их делят на стеблевые и листовые. У стебле­вых суккулентов листья чаще всего превращены в колючки или чешуйки. К ним относятся такие популярные у цветово­дов растения, как кактусы. Некоторые кактусы способны кон­центрировать в своих стеблях до 3 тыс. л. воды и экономно рас­ходовать ее в условиях засушливого климата. К листовым сук­кулентам относятся разводимые многими в лечебных целях виды из рода алоэ и бриофиллюм.

Суккуленты встречаются в разных семействах раститель­ного царства и обитают на всех материках земного шара, но больше всего их произрастает в засушливых пустынях и полу­пустынях Африки и Америки.

Вторая группа растений-ксерофитов имеет жесткие ко­жистые листья и стебли, которые эффективно задерживают испарение воды. Они способны без вреда для себя потерять до 20- 25 % содержащейся в них влаги. Эта группа растений носит название склерофиты (от греч. «склерос»- твердый, жесткий). По внешнему виду склерофиты являются полной про­тивоположностью суккулентам. Листья и стебли их не содер­жат запасов воды и кажутся суховатыми. К склерофитам от­носятся ковыли, многие полыни, саксаул, верблюжья колюч­ка, оливковое дерево, пробковый дуб.

Вода имеет первостепенное значение в функционировании живых организмов. Это основная среда биохимических реакции, необходимая составная часть протоплазмы. Питательные вещества циркулируют в организме главным образом в виде водных растворов; в таком же виде транспортируются, а в значительной степени и выносятся из организма продукты диссимиляции. Вода составляет основную массу организмов растений и животных; её относительное содержание в тканях колеблется в пределах 50- 80%,а у ряда видов и значительно выше. Так, в теле медуз содержится около 95% воды, в тканях многих моллюсков- до 92. От количества воды и растворенных в ней солей в значительной мере зависят внутриклеточный и межклеточный обмен, а у гидробионтов- осмотические взаимоотношения с внешней средой. Газообмен у животных возможен только при наличии влажных поверхностей. У наземных организмов испарение влаги участвует в формирование теплового баланса со средой.

Водный обмен организма со средой складывается из двух противоположных процессов: поступление воды в организм и отдача ее во внешнюю среду. У высших растений этот процесс представлен высасыванием воды из почвы корневой системой, проведением её (вместе с растворенными веществами) к отдельным органам и клеткам, и выведением в процессе транспирации.

Жизнь формировалось в морской воде, что наложило свой отпечаток на основные физико-химические показатели живых организмов. У большинства обитателей морских водоемов концентрация солей в организме близка к таковой окружающей среды, а благодаря проницаемости покровов любые изменения солености немедленно уравновешиваются осмотическим током воды. Такие организмы принято называть пайкилоосмотическими (гайкилогидрические). Животные, способные к активной регуляции осмотического давления жидкостей тела, поддерживают относительное постоянство этого параметра внутренней среды независимо от окружающей среды; таких животных называют гомойосмотическими, или осморегуляторами.

Первичноводные морские беспозвоночные в большинстве относятся к осмоконформерам. Осмотическое давление жидкостей их тела близко к таковому морской воды и изменяется параллельно изменениям внешней солености. Таких животных называют изотоничными. Способность изотоничных животных переносить некоторые изменения солености среды определяется главным образом механизмами клеточной устойчивости к обводнению или деградации.

Среди пресноводных организмов изотоничных форм быть не может; концентрация жидкостей в их клетках и тканях всегда выше, чем в окружающей среде. Другими словами, пресноводные организмы гипертонычны, в силу чего внутрь организма направлен постоянный осмотический поток воды. Поэтому пресноводные гидробионты должны активно поддерживать осмотическое давление внутренний среды организма. Они относятся к гомойосмотическим формами.

Широко распространенным механизмом в поддержании осмотического давления в организме является активное выведение избытка воды. В разных таксонах животного мира эта функция ложится на свойственные им органы выделения. Напряженность их работы прямо зависит от разницы осмотического давления вне и внутри организма.

г.Температура


Теплота– основа кинетики химических реакций, из которых складывается жизнедеятельность организма. Поэтому температурные условия оказываются одним из важнейших экологических факторов, влияющих на интенсивность обменных процессов. Температура относится к числу постоянно действующих факторов; количественное её выражение характеризуется широкими географическими, сезонными и суточными различиями.

Так, температура на поверхности песка в пустыне может достигать порядка 600С,а минимальные температуры воздуха в Восточной Сибири 700С ниже нуля. Вообще, диапазон температур от +50до -500С представляет собой фундаментальную характеристику температурных условий в биосфере, хотя имеются и отклонения от этих параметров.

Хорошо выражена разница температурных режимов по климатическим зонам–от полярных пустынь Арктики и Антарктики с суровой и продолжительной зимой и прохладным коротким летом до экваториальной области, отличающейся высокими и относительно устойчивыми температурами. На температурные уловил конкретной местности влияет близость моря, доступность для муссонных и пассатных перемещений воздушных масс, рельеф и ряд других факторов. В прибрежных областях низких широт или во влажных тропиках режим температур отличается большей стабильностью.

В горах хорошо выражены вертикальный градиент температур, зависимость температурного режима от экспозиции склона, его изрезанность и т.п.

Значительно более сглажены температурные условия в почве. Если на её поверхности температурные изменения отражают динамику температуры воздуха, то с глубиной сезонные и иные колебания, уменьшаются и температурный режим становится стабильно благоприятным для живых организмов.

В океанической среде температурный режим отличается меньшими колебаниями: лишь в арктических и антарктических морях на небольших глубинах температура воды может опускаться до -1,80С. Как и в почве, с глубиной постоянство выраженности температурного фактора возрастает. В континентальных водоемах условия более разнообразны. Здесь температура воды не опускается ниже 00С (водоемы пресные), а верхний предел характерен для некоторых термальных источников. Температура воды в них держится около точки кипения и тем не менее там обитают некоторые прокариоты.

Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. Область распространения живого в основном ограничено областью чуть ниже 0°С и до +50°С. И хотя некоторые авторы указывают диапазон температур, при которых возможно существование живых организмов от -200°С до +100°С, большая часть обитающих на Земле видов приспособлена к жизни довольно узкой температурной амплитуде, однако, верхние температурные границы оказываются более критическими, нежели нижние.

Но есть и исключения, когда живые организмы переносили как высокие (некоторые цианобактерии могут существовать при 80- 88°С), так и низкие температуры. Например, одна из жужелиц Аляски (Pterostichus brevicorni) в условиях эксперимента перенесла охлаждение -87°С в течение пяти часов. В исландских термальных (теплых) источниках температура воды обычно держится близ отметки +55°С. Здесь часто можно встретить личинки мушки Scatella. Обычно к высоким температурам приспосабливаются беспозвоночные животные, такие, как мелкая амеба (Amoeba limax), которая выдерживает температуру +54°С (горячие источники Италии). Позвоночные в подавляющем большинстве не в состоянии выдерживать такие экстремально высокие температуры, хотя и здесь есть исключения. Например, рыба карпозубик (Ciprinodon nevadensis) в горячих источниках пустыни штата Невада (США) выносит температуру воды около +42°С.

Критические температуры для растений и животных могут варьировать чрезвычайно широко. Если живущие в пустыне рептилии могут без труда переносить 45-градусную жару, то большинство морских беспозвоночных гибнет при температуре более 30- 32°С. Бабочки– крапивницы и капустницы во взрослом состоянии могут выживать при температурном интервале от 8 до 200°С ниже нуля. И только после падения температуры тела ниже этих величин у них наступает переохлаждение, вызывающее необратимые изменения в организме. А такие организмы, как коловратки при высыхании могут выдерживать падение температуры до – 60°С. После повышения температуры они часто оживают.

Основным источником тепла, как и света, является солнечное излучение. Организм может выживать только в условиях, к которым приспособлен его метаболизм (обмен веществ). Если температура живой клетки падает ниже точки замерзания, клетка обычно физически повреждается и гибнет в результате образования кристаллов льда. Если же температура слишком велика, происходит так называемая денатурация белков. Это происходит при варке куриного яйца.

Воздействие различных температур на живые организмы приводит либо к увеличению, либо к уменьшению скорости обменных процессов и биохимических реакций. Повышение температуры ведет к пропорциональному возрастанию скорости реакции. Величину температурного ускорения химических реакций удобно отражать коэффициентом температурного ускорения Q10.

Q10 = K + 10/K ,

где К – скорость реакции при температуре t.

Данный коэффициент показывает во сколько раз изменяется скорость реакций при изменении температуры на 10°С. Это положение называется правилом Вант- Гоффа и гласит, что подъем температуры на 10°С приводит к 2- 3 кратному ускорению химических процессов, т.е. величина коэффициента равна 2- 3. Отметим, что в реакциях живых организмов коэффициент Q10 может колебаться в довольно широких пределах. Объясняется это тем, что в живых организмах химические процессы протекают с участием сложных ферментативных систем. Их активность зависит от температуры. Однако скорость ферментативных реакций не является линейной функцией температуры. Поэтому для разных организмов, находящихся в специфических условиях среды, коэффициент температурного ускорения различный. Например, зависимость метаболизма рыб и многих водных животных от температуры выражается в изменении величины Q10 от 10,9 до 2,2 в диапазоне температур от 0 до +30°С.

При сильном понижении температуры осуществление жизненных функций организма становится невозможным из- за резкого замедления обмена веществ. При повышении температуры обменные процессы организма резко возрастают, что в большинстве случаев приводит к его гибели. Большинство организмов способно в той или иной мере контролировать температуру своего тела с помощью различных ответных реакций. У подавляющего числа живых существ температура тела может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды. Такие организмы не способны регулировать свою собственную температуру и называются пойкилотермными. Их активность в основном зависит от тепла, поступающего извне. Температура тела пойкилотермных организмов связана со значениями температуры окружающей среды. Пойкилотермия (хладнокровность) свойственна таким группам организмов, как растения, микроорганизмы, беспозвоночные, рыбы, рептилии и др.

Значительно меньшее количество живых существ способно к активному регулированию температуры тела. Это представители двух высших классов позвоночных– птиц и млекопитающие. Вырабатываемое ими тепло является продуктом биохимических реакций и служит существенным источником повышения температуры тела. Такая температура поддерживается на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Организмы, способные поддерживать постоянную оптимальную температуру тела независимо от температуры среды, называются гомойотермные. За счет этого свойства многие виды животных способны жить и размножаться при температуре ниже нуля (северный олень, белый медведь, ластоногие, пингвины). Поддержание постоянной температуры своего тела обеспечивается гомойотермными (теплокровными) животными такими приспособлениями к условиям существования, как хорошая тепловая изоляция, создаваемая шерстяным покровом, плотное оперение, подкожные воздушные полости, толстый слой жировой ткани и т.п.

Частный случай гомойотермии– гетеротермия. Разный уровень температуры тела у гетеротермных организмов зависит от их функциональной активности. В период активности они обладают постоянной температурой тела, а в период отдыха или зимней спячки она значительно понижается. Гетеротермность характерна для сусликов, сурков, барсуков, летучих мышей, ежей, бурых медведей, колибри и др.

д. Почва


Почва представляет собой довольно сложную полидисперсную трехфазную систему, включающую твердую (минеральные частицы), жидкую (почвенная влага) и газообразную фазы. Соотношения этих трех составляющих определяет основные физические свойства почвы как среды обитания живых организмов. Химические же свойства помимо минеральных почвенных элементов сильно зависят от органического вещества, также являющегося неотъемлемой составной частью почвы.

С почвой связана жизнь многих организмов.Здесь существу­ют бок о бок многочисленные мельчайшие, мелкие и более крупные организмы. Она обильно пронизана корнями много­численных растений, которые используют ее как питательную среду. Условия их жизни в первую очередь зависят от особен­ностей и свойств почвы.

Вся совокупность физических и химических свойств поч­вы, оказывающих экологическое воздействие на живые орга­низмы относится к эдафическим факторам (от греч. «эдафос»- основание, земля, почва). К основным эдафическим факторам относятся механический состав (размер частиц, поч­вы), относительная рыхлость, структура, водопроницаемость, аэрируемость, химический состав самой почвы и циркулиру­ющих в ней веществ (газов, воды).

Механический состав почвы определяется содержанием в ней механических элементов(гранулометрический состав). Характер гранулометрического состава почвы может иметь экологическое значение для животных, которые в какой-то период обитают в почве или ведут роющий об­раз жизни. Личинки насекомых, не могут жить в слишком каменистой почве; роющие, перепончатокрылые, откладывающие яйца в подземных ходах, многие саранчевые, зарывающие яйцевые коконы в землю, нуждаются в том, что­бы она была достаточно рыхлой.

По размерам твердые частицы в почве подразделяются на крупные (более 30 мм в диаметре) обломки материнских пород, гальку и хрящ (диаметр 30-3), гравит (3-1), песок (1-0,25), пыль (0,25-0,01) и ил (частицы диаметром менее 0,1мм). Соотношение этих категорий частиц формирует механический состав почв. По этому признаку различают почвы песчаные (содержат более 90% песка), супесчаные(90-80), легкие, средние и тяжелые суглинки (соответственно 80-70, 70-55 и 55-40), глины-легкие (40-30), средние (30-20) и тяжелые (менее 20% песка).

Отдельные минеральные частицы в составе почвы обычно склеиваются друг с другом, образуя более или менее крупные агрегации, пространства между которыми заполнено воздухом (газообразная фраза) и водной (жидкая фаза). Соотношение разных по величине агрегаций минеральных частиц и соответственно размеры пространств между ними (степень пористости или проницаемости почвы) определяют структуру почвы; глыбистая, комковатая, ореховатая, крупнозернистая, мелкозернистая, пылеватая и другие. По степени пористости различают почвы тонкопористые (диаметр пор менее 1 мм), пористые (1-3), губчатые (3-5), ноздреватые (имеются поры диаметром 5-10), ячеистые (более 10 мм), трубчатые (поры или полости соединяются в канальцы).

Механический состав и структура почв ведущий фактор формирования их свойств как среды обитания живых организмов: аэрации почв, их влажности и влагоёмкости, теплоемкости и термического режима, а также условий передвижения в почве животных, распределения корней древесных и травянистых растений и т.п.

Важной характеристикой почвы является ее кислотность. Кислотность среды, определяемая водородным показателем (рН), является величиной, характеризующей концентрацию ионов водорода в растворе, и численно равна отрицательному десятичному логарифму этой концентрации: pH=- lg[H+]. Водные растворы могут иметь рН от 0 до 14. Нейтральные растворы имеют рН 7, кислая среда характеризуется значениями рН меньше 7, а щелочная- больше 7. Кислотность может служить индика­тором скорости общего метаболизма сообщества. Если рН почвенного раствора слишком низка, то в ней содержится ма­ло биогенных элементов, поэтому продуктивность такой поч­вы крайне мала.

По отношению к степени кислотности почвы выде­ляют следующие экологические группы растений:

ацидофильные виды могут расти на кислых почвах с рН почвенного раствора менее 6,7 (это растения сфагновых болот, вереск (Calluna vulgaris), багульник (Ledum palustre), ви­ды родов хвощ (Equisetum), черника (Vaccinium myrtillus), многие мхи);

нейтрофильные виды растут на почвах со значением рН близко к нейтральному (большинство культурных растений, виды клевера {Trifolium), люцерна (Medicago), тимофеев­ка (Phleum), орех (Juglands) и др.);

базифильные виды малочувствительны к щелочной ре­акции и растут при рН более 7 (в основном это растения мело­вых отложений, степей, пустынь и полупустынь);

индифферентные виды могут произрастать на почвах с разным значением рН (ландыш (Convallaria mqjalis), овсяница овечья (Festuca ovina) и др.).

По отношению к плодородию почвы различают следующие экологические группы растений:

олиготрофы (от греч. «олигос»- небольшой и «трофе»-питание)- растения бедных, малоплодородных почв (сосна обыкновенная (Pinus sylvestris);

мезотрофы (от греч. «мезос»- средний)- растения с умеренной потребностью к питательным веществам- боль­шинство лесных растений;

эвтрофы (от греч. «эу»- хорошо)- растения, требова­тельные к содержанию большого количества питательных ве­ществ в почве (дуб (Quercus robw), лещина (Corylus avellana), сныть (Aegopodium podagraria).


е. Орография


На развитие и распространение организмов на земле влияют орографические факторы, такие как особенности эле­ментов рельефа, высота над уровнем моря, экспозиция и кру­тизна склонов.

Макрорельеф (горы, долины, низменности) влияет на рас­пределение растительности в крупных географических мас­штабах. Одним из главных орографических факторов являет­ся высота над уровнем моря. С высотой снижаются средние температуры, увеличивается суточный перепад температур, возрастает количество осадков, скорость ветра и интенсив­ность радиации, понижается атмосферное давление и кон­центрации газов. Все эти факторы влияют на растения и жи­вотных, обуславливая вертикальную зональность в горах ,где на каждые 100м. температура воз­духа понижается в среднем на 0,55°С. Одновременно с этим изменяется влажность, сокращается длительность вегетаци­онного периода. С увеличением высоты местообитания су­щественно изменяется развитие растений и животных. С одной стороны гор может быть сол­нечно и тепло, с другой- влажно и холодно.

Следующий орографический фактор- экспозиция склона. На северных склонах растения образуют теневые формы, на южных- световые. Растительность представлена здесь глав­ным образом засухоустойчивыми кустарниками. Склоны, об­ращенные на юг, получают больше солнечного света, поэтому интенсивность света и температура здесь выше, чем на дне долин и на склонах северной экспозиции. С этим связаны сущес­твенные различия в прогревании воздуха и почвы, скорости таяния снега, иссушения почвы.

Крутизна склона также является орографическим фактором влияющим на среду обитания организмов. Влияние этого показателя на условия жизни организмов сказываются главным образом через особенности почвенной среды, водного и температурного режимов. Для крутых скло­нов характерны быстрый дренаж и смывание почв, поэтому здесь почвы маломощные и более сухие. Если уклон превыша­ет 35°, почва и растительность обычно не образуются, а созда­ются осыпи из рыхлого материала.


2. 4.Антропогенный фактор

Большинство экологов выделяют антропогенные факторы в отдельную группу, так как считают что воздействие человека на окружающую среду стало мощной преобразующей силой и достигло глобального размаха. Человек видоизменяет живую и неживую природу, те есть выполняет геохимическую роль. Он извлекает из недр Земли полезные ископаемые например, уголь и нефть, и в последующей своей деятельности преобразует, содержащийся углерод в углекислый газ, тем самым изменяя газовый баланс биосферы. В.И Вернадский по этому поводу говорил, что воздействие человека становится мощнейшим геологическим фактором.





Рис. 2.2. Антропогенное воздействие на среду обитания (Маврищев,2003)


На рис.2.2 приведена блок диаграмма на которой изображено влияние антропогенного фактора оказываемое человеком и его деятельностью на организмы, биогеоценозы, ландшафты и биосферу.

Воздействия, оказываемые человеком на природную среду, создают для одних видов благоприятные условия для размножения и развития, для других– неблагоприятные. В результате между видами создаются новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, возникают приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде. Действия человека обогащают или обедняют сообщества. Антропогенное воздействие чаще всего ведет к деградации и даже гибели биосистем. Все больше урбанизированных территорий превращаются в зоны экологического бедствия.

Из всех действующих на сегодняшний день экологических факторов наи­более многообразны и существенны антропогенные. Любое воздействие человека на окружающую среду, как непосредственное, так и опосредованное, является антропогенным экологическим. Это то воз­действие, которое оказывает человек своей деятельностью на организмы, биогеоценозы, ландшафты, биосферу.

Выде­ляют следующие группы по направленности действия антропогенного фактора: изменение структуры земной поверхности; изменение состава биосферы, круговорота и баланса вхо­дящего в нее вещества; изменение энергетического и теплового баланса отдель­ных участков и регионов; изменения, вносимые в биоту, то есть исторически сложивший­ся комплекс живых организмов, какой- либо территории.

Влияя на природу и приспосабливая ее к своим пот­ребностям, человек изменяет среду обитания животных и рас­тений, влияя тем самым на их жизнь. Воздействие может быть косвенным и прямым.

Прямое воздействие воспринимается через список истребленных человеком видов растений и животных огромных масштабов. Только за историческое время зарегистрировано исчезновение более 100 видов крупных млекопитающих и примерно такое же количество видов птиц.

Главные причины уничтожения птиц млекопитающих - неумеренная охота и борьба с вредителями. При этих формах воздействия вымирание видов шло главным образом через нарушения механизмов воспроизводства популяций из-за резкого снижения их численности и плотности населения.

Однако не меньше и число видов исчезло с лица земли по чисто экологическим причинам, таким как коренное изменение свойственных виду биотопов, нарушение биоценотических связей в виде появления новых хищников, возбудителей болезней и.т.п.

Косвенное воздействие осуществляется путем изменения ландшафтов, климата, физического состояния и химизма ат­мосферы и водоемов, строения поверхности земли, почв, рас­тительности и животного населения. Человек сознательно и бессознательно уничтожает, истребляет или вытесняет одни виды расте­ний и животных, создавая другие и благоприятные условия для них, в результате образовалось новая среда, многократно увеличив продуктивность освоенных зе­мель. Но это привело к исчезновению многих других видов.


Вопросы для контроля

  1. Что такое аутэкология и синэкология?

  2. Что понимается под экологическими факторами?

  3. Дайте классификацию экологических факторов.

  4. Что вы знаете о биотических факторах?

  5. Какие организмы называют эдификаторами?

  6. Расскажите об абиотических факторах и их значение в жизни организмов?

  7. Что вы знаете об эдафическом факторе?

  8. Дайте характеристику влияния антропогенного фактора на среду обитания?


1   2   3   4   5   6   7   8   9



Похожие:

Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconМинистерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан министерство здравоохранения республики узбекистан
Государственных программ «Год молодёжи», «Год гармонично развитого поколения», соответствующих приказов Министерства высшего и среднего...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconМинистерство образования и науки российской федерации министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconСовместный приказ Министра обороны и Министра высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан №412/151
Министра обороны и Министра высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан №412/151
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconСеминар проекта темпус для вузов ферганской долины
Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан, Национальный офис Темпус Узбекистана, Ферганский...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconПостановление Президент а республики узбекистан 20. 06. 2006 г. N пп-381 об организации информационно-библиотечного обеспечения населения республики
Министерства по делам культуры и спорта, Министерства высшего и среднего специального образования, Министерства народного образования...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconПостановление Кабинета министров республики узбекистан "16" января 2002 й г. №22 Тошкент ш г. Ташкент об организации международного вестминстерского университета в г. Ташкенте
Министерства иностранных дел, Министерства высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан, Британского Совета...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconПорядок приема и регистрации информационно-образовательных ресурсов для последующего размещения на портале общественно-образовательной сети Ziyonet
Министерства народного образования и Министерства высшего и среднего специального образования, а также другими организациями Республики...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconЗарегистрировано министерством юстиции республики узбекистан 25. 06. 2010 г. N 2117 постановление
Кабинета Министров Республики Узбекистан от 13 мая 1998 года n 203 "Об организации общего среднего образования в Республике Узбекистан"...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconЭлектронную конференцию вступительным словом открыли Заместитель Спикера Законодательной палаты Олий Мажлиса Республики Узбекистан, руководитель фракции сдпу «Адолат» Исмаил Саифназаров
Сдпу «Адолат» в Законодательной палате Олий Мажлиса Республики Узбекистан совместно с Министерством высшего и среднего специального...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconПресс-релиз VI республиканский дискуссионный форум «дилемма»
Министерство высшего и среднего специального образования руз и Представительство Британского совета в Узбекистане, представляет собой...
Основы экологии (для специалистов географического направленияa) Ташкент-2007 г. Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан  iconСанитарные правила и нормы, гигиенические нормативы республики узбекистан
Гигиенические требования к изданиям учебным для общего среднего и среднего специального, профессионального образования
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©uz.denemetr.com 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку.
обратиться к администрации