Биогенные вещества как экологические факторы

Биогенные соли и элементы являются лимитирующими факторами и ресурсами среды для организмов. Одни из элементов требуются организмам в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами, другие тоже жизненно необходимы, но в очень малых количествах; их называют микроэлементами. Растения получают их, как правило, из почвы, реже  из воды, а животные и человек  с пищей.

Первостепенное значение среди биогенных макроэлементов имеют фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор  это важнейший элемент протоплазмы клеток, а азот входит во все белковые молекулы. Основной источник азота  атмосферный воздух, а фосфора  лишь горные породы и отмершие организмы. Азот фиксируется большинством растительных и гетеротрофных организмов и включается в биологический круговорот. Фосфора в организме содержится в процентном отношении больше, чем в исходных природных источниках, и именно поэтому так велика его лимитирующая роль. Недостаток фосфора по своему влиянию на продуктивность биоты стоит на втором месте после воды.

Лишь немногим по своему значению этим элементам уступают калий, кальций, сера и магний. Калий входит в состав клеток, играет важнейшую роль в осмотических процессах, в работе нервной системы животных и человека, способствует росту растений и т.д. Кальций является составной частью раковин и костей животных, и также необходим растениям. Сера входит в состав некоторых аминокислот, коферментов, витаминов, обеспечивает хемосинтез и др. Магний  необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных и т.д.

Биогенные микроэлементы входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь необходимы железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Если в этом наборе не хватает марганца, железа, хлора, цинка и ванадия, то не будет полноценным процесс фотосинтеза, а в случае недостатка молибдена, бора, кобальта и железа нарушается азотный обмен и т.п. Эти же микроэлементы необходимы животным и человеку. Их недостаток (или избыток при загрязнении) вызывает заболевания.

Граница между макро- и микроэлементами довольно условна: например, натрия животным требуется во много раз больше, чем растениям, для которых натрий часть вносят в группу микроэлементов.

Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты

Эдафическими факторами называют почвенные условия произрастания растений. Делятся на химические  реакция, солевой режим и химический состав почвы, обменная способность и состав обменных катионов; физические  водный, воздушный и тепловой режимы, плотность и мощность почвы, ее гранулометрический состав и т.д.; биологические  растительные и животные организмы, населяющие почву. Важнейшими экологическими факторами являются влажность, температура, структура и пористость, реакция почвенной среды, засоленность.

Почва  это образование, возникшее в результате изменения поверхностного слоя литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и живых организмов. Специфическим признаком почвы является ее плодородие, обусловленное содержащимися в почве макро- и микроэлементами и разложившейся органикой.

Твердая компонента преобладает в почве и представлена минеральной и органической частями. К минеральной части относятся первичные минералы, оставшиеся от исходной, материнской породы, а также вторичные  глинистые минералы коллоидных размеров, а также карбонаты, сульфаты, галоиды и т.д., выпадающие в осадок из почвенных вод. Процентное содержание в почве способных легко растворяться в воде минералов-солей характеризует ее степень засоления. Органическая часть представлена гумусом  сложным органическим веществом, образовавшимся в результате разложения отмершей органики. Содержание гумуса в почвах колеблется от десятых долей процента до 20 22%. Самыми богатыми гумусом почвами являются черноземы; поэтому они наиболее плодородны.

Почвенная биота представлена фауной и флорой. Фауна: дождевые черви, мокрицы, нематоды и др., перераспределяют гумус и биогенные элементы, повышая плодородие почвы. Огромную роль играют дождевые черви, суммарный вес которых на один гектар может превышать вес пасущегося скота (количество дождевых червей составляет до 5 миллионов на гектар черноземной пашни). За несколько лет они пропускают через свой кишечник весь пахотный слой. Флора (грибы, бактерии, водоросли) перерабатывает органику до исходных неорганических составляющих (деструкторы).

Вода является жидкой компонентой почв. Отношение массы всей воды в почве к массе ее твердой компоненты, выраженное в процентах, называют влажностью почвы. Всю жидкую компоненту почв называют почвенным раствором. Он может содержать нитраты, бикарбонаты, фосфаты сульфаты и другие соли, а также водорастворимые органические кислоты, их соли, сахара.

Состав и концентрация почвенного раствора определяют реакцию среды, показателем которой является величина pH. Наиболее благоприятной для растений и почвенных животных является нейтральная среда (pH=7).

Структура и пористость определяют доступность для растений и животных питательных веществ. Частицы почв, связанные между собой силами молекулярной природы, образуют структуру почвы. Между ними образуются пустоты  поры.

Почвообразование происходит сверху вниз с постепенным затуханием интенсивности процесса. Толщина почвенного слоя, в котором происходят процессы почвообразования, называется мощностью почв.

Температура почвы зависит от внешней температуры, но, благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим довольно стабилен и уже на глубине около 30 см амплитуда температурных колебаний не превышает 2  3С, что важно для почвенных животных. Летом температура в почве ниже, а зимой  выше температуры приземного атмосферного воздуха.

Реакция среды  важный фактор для многих животных и растений. В сухом климате преобладают нейтральные и щелочные почвы, во влажных районах  кислые. Многие злаки дают лучший урожай на нейтральных и слабо щелочных почвах.

Засоленными называют почвы с избыточным содержанием водорастворимых солей. Они возникают вследствие вторичного засоления почв при испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до почвенных горизонтов. Эти почвы являются щелочными; их показатель реакции среды pH равен 8 или 9.