- •§ 4. Значение физических и химических факторов среды в жизни организмов Влияние температуры на организмы
- •Свет и его роль в жизни организмов
- •Вода в жизни организмов
- •Совместное действие температуры и влажности
- •Водная среда
- •Атмосферные газы как экологический фактор
- •Физические факторы воздушной среды
- •Химические факторы воздушной среды
- •Биогеные вещества как экологические факторы
- •Биогенные макроэлементы
- •Биогенные микроэлементы
- •§ 5. Эдафические факторы и их роль в жизни растений и почвенной биоты
- •Состав и структура почв
- •Строение почв в вертикальном разрезе
- •Важнейшие экологические факторы почв
- •Экологические индикаторы
- •§ 6. Ресурсы живых существ как экологические факторы
- •Классификация ресурсов
- •Экологическое значение незаменимых ресурсов
- •Экологическое значение пищевых ресурсов
- •Ограждение пищевых ресурсов
- •Пространство как ресурс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 популяции
- •§ 1. Статические показатели популяций
- •§ 2. Динамические показатели популяций
- •§ 3. Продолжительность жизни
- •§ 4. Динамика роста численности популяции
- •§ 5. Экологические стратегии выживания
- •§ 6. Регуляция плотности популяции
Физические факторы воздушной среды
К этим факторам относятся движение воздушных масс и атмосферное давление.
Движение воздушных масс может быть в виде их пассивного перемещения конвективной природы или в виде ветра — вследствие циклонической деятельности атмосферы Земли. В первом случае обеспечивается расселение спор, пыльцы, семян, микроорганизмов и мелких животных, которые имеют специальные для этого приспособления — анемохоры: очень мелкие размеры, парашютовидные придатки, и др. (рис. 2.8). Всю эту массу организмов называют аэропланктоном. Во втором случае ветер также переносит аэропланктон, но на значительно большие расстояния, при этом может перенести и загрязняющие вещества в новые зоны, и т. п.
Ветер, подобно течениям в реках, может оказывать и прямое воздействие на растения, например на их рост (рис. 2.9), угнетающее действие на активность животных, например птиц.
Низкая сопротивляемость воздуха движению различных тел, в ходе эволюции, была использована для перемещения многими животными, вплоть до рептилий. Сейчас около 75% наземных видов различными способами (мускульные усилия, планирование) приспособлены к полету. Для птиц, летучих мышей и других полет — это поиск добычи.
Атмосферное давление оказывает весьма существенное экологическое воздействие в особенности на позвоночных животных, которые из-за этого не могут жить выше 6000 м над уровнем моря.
Рис. 2.8. Плоды, расселяющиеся с помощью ветра, — анемохоры (по Ю. С. Левину, 1951). Анемохоры: 1 — семя с хохолком кипрея горного; 2 — плод валерианы; 3 — плод двукрылоподобного; 4 — плод березы; 5 — крылатка клена
Рис. 2.9. Флаговая форма сосны на побережье Балтийского моря близ Ростока (по Н. Wachs)
Химические факторы воздушной среды
Химический состав атмосферы весьма однороден: азота — 78,8% кислорода — 21, аргона — 0,9; углекислого газа — 0,03% по объему. По современным данным, концентрации двуокиси углерода (СО2) и кислорода (О2) в значительной степени лимитирующие факторы даже в наземных условиях: содержание СО2 находится где-то в минимуме, а кислорода — в максимуме толерантности растений по этим факторам (Ю. Одум, 1986). Тем не менее пока в приземной части атмосферы нет перетока кислорода или избытка двуокиси углерода (хотя по СО2 есть данные об увеличении ее содержания).
В почвах и подстилающих их породах, вплоть до уровня грунтовых вод (в зоне аэрации) углекислого газа уже 10%, а кислород становятся лимитирующим фактором для аэробов-редуцентов, что приводит к замедлению разложения отмершей органики.
В воде кислорода в 20 раз меньше, чем в атмосфере, и здесь он является лимитирующим фактором. Источники его — диффузия из атмосферного воздуха и фотосинтез водных растений (водорослей), а растворению способствуют понижение температуры, ветер и волнения воды. Лимитирующее действие СО2 в воде выражено не явно, но известно, что высокое его содержание ведет к гибели рыб и других животных.
При растворении СО2 в воде образуется слабая угольная кислота Н2СО3, легко образующая карбонаты и бикарбонаты. Карбонаты — источник питательных веществ для построения раковин и костной ткани и хороший буфер для поддержания водородного показателя (рН) водной среды на нейтральном уровне.
Важность последнего обстоятельства состоит в том, что для гидробионтов интервал толерантности по рН столь узок, что даже незначительные отклонения от оптимума приводят организм к гибели. Это связано с нарушением очень тонкой системы ферментной регуляции в организме.
Поскольку величина рН пропорциональна количеству СО2 в воде, то ее измерение позволяет судить о скорости общего метаболизма водной экосистемы (гидроэкосистемы).
Пожары
Своеобразным комплексом физического и химического воздействия на биоту в наземно-воздушных условиях являются пожары, которые издавна стали неотъемлемой частью климата и их надо рассматривать как важный экологический фактор наряду с температурой, атмосферными осадками и почвой (Ю. Одум, 1975, 1986). Следует различать пожары по своему экологическому воздействию на верховые и низовые.
Верховые пожары уничтожают всю растительность и большинство животных, после них все начинается сначала, и могут пройти многие десятки лет, прежде чем снова вырастет лес. Низовые пожары обладают избирательностью, способствуют развитию адаптирования к огню организмов, стимулируют разлагающую деятельность бактерий и превращение минеральных веществ в форму, доступную для питания растений нового поколения, ослабляют опасность верховых пожаров, способствуют созданию условий для увеличения видового разнообразия сообществ.
Человек использует искусственные палы как фактор управления средой. Они играют большую роль в обновлении и оздоровлении лесов в районах умеренной зоны.