5) Атмосферные осадки.

Это дождь, снег, град и т.д. Осадки определяют перемещение и распространение вредных веществ в окружающей среде. В общем кругообороте воды наиболее подвижны именно атмосферные осадки, т.к. объем влаги в атмосфере меняется 40 раз за год. Основными условиями возникновения осадков являются: tвоздуха, движение воздуха, рельеф.

Существуют следующие зоны в распределении осадков по земной поверхности:

•Влажная экваториальная. Осадков более 2000мм/год, например, бассейны рек Амазонка, Конго. Максимальное количество осадков – 11684мм/год – о. Кауан (Гавайские о-ва), 350 дней в году дождь. Здесь располагаются влажные экваториальные леса – самый богатый тип растительности (более 50 тысяч видов).

•Сухая зона тропического пояса. Осадков менее 200 мм/год. Пустыня Сахара и т.д. Минимальное количество осадков – 0,8 мм/год – пустыня Атакама (Чили, Южная Америка).

•Влажная зона умеренных широт. Осадков более 500мм/год. Лесная зона Европы и Северная Америка, Сибирь.

• Полярная область. Незначительное количество осадков до 250 мм/год (низкая tвоздуха, низкое испарение). Арктические пустыни с бедной растительностью.

6) Газовый состав атмосферы.

Состав ее практически постоянен и включает: N– 78%, 0– 20,9%, СО, аргон и другие газы, частицы воды, пыль.

7) Движение воздушных масс (ветер).

Максимальная скорость ветра примерно 400 км/час – ураган (штат Нью-Гемпшир, США). Ветровой напор – направление ветра в сторону меньшего давления. Ветер переносит примеси в атмосфере.

8) Давление атмосферы.

760 мм ртутного столба или 10кПа.

Абиотические факторы почвенного покрова.

Почва – это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растений, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой [6].

Важнейшим свойством почвы является плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы. Главная субстанция почвы гумус – органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков, которое накапливается в верхнем слое почвы [21]. Главный источник питания растений. В гумусе также накапливаются микроэлементы. В процессе эксплуатации почв количество гумуса уменьшается, поэтому необходимо вносить различные удобрения.

Состав почвы: твердые частицы, жидкость (вода), газы (воздух – О, СО), растения, животные, микроорганизмы, гумус.

Толщина почвы различная: 0,5м – тундра, горы; 1,5м – на равнинах; 1 см почвы образуется примерно за 100 лет.

На Земле существуют следующие типы почв:

1. Арктические и тундровые (содержание гумуса до 1-3 %)

2. Подзолистые (распространение – хвойные леса, содержание гумуса до 4-5 %).

3. Черноземы (степная зона, содержание гумуса до 10 %).

4. Каштановые (сухие степи, содержание гумуса до 4%).

5. Серо-бурые (пустыни, субтропические пояса, содержание гумуса 1-1,5%).

6. Красноземы (влажный субтропический лес, содержание гумуса до 6 %).

Все почвы характеризуются рядом физических свойств:

1. Механический состав – содержание частиц различного диаметра.

2. Плотность.

3. Теплоёмкость, теплопроводность.

4. Влагоемкость, влагопроницаемость (у песка выше влагопроницаемость, у глины – влагоёмкость).

5. Аэрация – способность насыщения почвы воздухом (рыхление почвы способствует аэрации).

Среди химических свойств почвы можно отметить:

1. Химический состав:

• SiO₂ (самое большое количество до 50%– содержится в кремнеземах);

• Al₂O₃ (в глиноземах может содержаться до 25%);

• до 10% оксидов Fe;

• остальное – оксиды Са, К, Mg, Р и т.д.

2. Кислотность

Она оказывает огромное влияние на растения:

•Обитают на кислых почвах (рН < 6,7) карликовая береза, хвощ, некоторые мхи;

• Нейтральные (рН=6,7-7,0) большинство культурных растений;

•На щелочных почвах (рН> 7,0) степные и пустынные растения (лебеда, полынь);

• Могут расти на любой почве (ландыш, вьюн, земляника лесная).

3. Содержание вредных веществ (пестициды, тяжелые металлы и т.д.)

Абиотические факторы водной среды.

Водная оболочка Земли называется гидросферой, и включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и т. Д (более подробно о гидросфере рассматривается в разделе 3). К абиотическим факторам водной среды относятся физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов.

Физические свойства

–Плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные и т.д.), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400-500 атмосфер. Плотность воды также обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм (планктон).

–Температура и её изменение в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные). Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды. Например, колебания t° верхних слоев океана – 10-15°С, более глубокие слой – 3-4°С.

–Световой режим играет важную роль в распределении водных организмов. Водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на глубине до 40м, если прозрачность воды велика, то и до 200м. У Багамских островов обнаружены водоросли на глубине 265м, а туда доходит всего 5*10^-6 солнечной радиации.

С глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части океана. В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается, как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов. В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция).

– Подвижность – постоянное перемещение водных масс в пространстве.

–Прозрачность, которая зависит от содержания взвешенных частиц. Самое чистое – море Уэддела в Антарктиде, видимость 80м (прозрачность дистиллированной воды).

Среди химических свойств следует отметить следующие:

–Соленость воды – содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов. В океане она составляет 35 г/л солей, а например, в Черном море – 19 г/л. Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские – в реках. Однако, такие рыбы, как лосось, сельдь всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки.

– Количество растворенного СО₂ и О₂ – очень важно для дыхания.

– рН среды (кислая, нейтральная, щелочная среда), все обитатели приспособились к определенным кислотно-щелочным условиям. Их изменение в результате загрязнения может привести к гибели организмов.

Биотические факторы – это прямые или опосредованные воздействия на конкретный организм других организмов, населяющих общую среду обитания [20]. Биотические факторы принято разделять на внутривидовые и межвидовые, антагонистические и неантагонистические.

– Внутривидовые биотические факторы действуют внутри данного вида в популяции. К ним относятся:

а) демографические факторы (численность и плотность популяции, продолжительность жизни особей, плодовитость, смертность и т.п.);

б) этологические факторы, т.е. поведенческие, играющие значительную роль у животных с развитой психикой (контакты между членами семьи, группы, стада, популяции, отношения полов, размножение, уход за потомством, взаимопомощь и защита или, наоборот, возникновение внутривидовой конкуренции, отношений доминирования и подчинения, иерархии в стаде или в популяции и т.п.).

– Межвидовые биотические факторы действуют между представителями разных видов, населяющих одну экосистему.

К ним относятся:

а) антагонистические:

– Хищничество – тип взаимоотношений в одном трофическом уровне, при котором особи одной популяции поедают особей другой популяции [9]. Как правило, хищники никогда не истребляют популяцию жертвы до конца, оказывая мощное регулирующее действие на ее состав. Регуляция этих отношений в естественных экосистемах должна проводится на строго научной основе с учетом интересов всех популяций. Полное истребление хищников приводит к массовому размножению консументов 1 порядка, которые со временем погибают от недостатка корма или эпизоотий – массового распространения какого-либо заболевания, обычно инфекционного характера [9]. В антропогенных экосистемах хищничество редко является необходимым компонентом, т.к. ущерб от него значительно превышает пользу. Наиболее опасно оно в животноводстве. Нападение хищников на человека бывает редко, однако, вероятность его должна быть исключена во всех случаях.

– Паразитизм – форма взаимоотношений, при которой один организм (паразит) использует другой (хозяина) в качестве среды обитания и (или) источника питательных веществ, не приводя в обычных условиях к гибели последнего [9]. Паразитов различают по месту обитания:

• находятся на поверхности хозяина: например, блохи, вши, клещи – на животных; тля, мучнистая роса – на растениях. У паразита имеются специальные приспособления (крючки, присоски и т.п.)

• внутри хозяина: вирусы, бактерии, примитивные грибы – в растениях; глисты – у животных. Наблюдается высокая плодовитость, не приводят к гибели хозяина, но угнетают процессы жизнедеятельности.

У продуцентов нашей зоны паразитами являются грибные заболевания, такие как мучнистая роса, фитофтороз, пероноспороз и т.п. Типичные паразиты древесных пород – грибы – трутовики. У животных к паразитам относятся возбудители всевозможных инфекционных заболеваний, вши, блохи, клещи и т.д.

Наибольшую опасность представляют паразиты для ослабленных особей и популяций в естественных экосистемах, а также для всех организмов в антропогенных экосистемах, вследствие их гомогенности и низкой пластичности.

Еще одна любопытная форма паразитизма – клептопаразитизм, присвоение корма добытого особями одной популяции особями другой [9]. Он часто наблюдается у многих видов птиц, рыб и млекопитающих. Так короткохвостый поморник обеспечивает себя и свое потомство кормом (рыбой), которую он отбирает у типиков, маевок и кайр. Чайки также часто преследуют и нападают на других птиц, заставляя их бросать корм, который подхватывают на лету.

–Конкуренция – тип антагонистических взаимодействий популяций, обусловленный борьбой за ресурсы среды или доминирование в биоценозе [9]. Различают внутривидовую и межвидовую конкуренцию. Если численность популяции невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии. При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции.

Межвидовая конкуренция – взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости. Известен тот факт, что при завозе в Британию из Северной Америки каролинской белки уменьшилась численность обыкновенной белки, т.к. каролинская белка оказалась более конкурентоспособной.

Чем в более родственных отношениях находятся популяции, тем более жесткими являются отношения между ними, т.к. они нуждаются в сходных экологических ресурсах, которых, как правило, не хватает. Результатом конкуренции может быть полное вытеснение одной из популяций из экосистемы или сужение её условий существования до границ, определяемых жизнеспособностью доминирующей популяции.

Также различают конкуренцию прямую и косвенную. Прямая – это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающейся в прямых столкновениях [21]. При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и т.д.).

Косвенная конкуренция – между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии. Тот вид, который обосновался первым, исключает другой тип. Быстро растущие травы с глубокими корнями снижали содержание влаги в почве до уровня непригодного для кустарников. А высокой кустарник затенял травы, не давая им произрастать из-за нехватки света.

б) неантагонистические:

– Симбиоз (от гр. symbiosis – сожительство) – совместное, взаимовыгодное сосуществование особей двух или нескольких популяций (хотя и необязательные взаимоотношения разных видов), без которого их жизнедеятельность была бы крайне затруднена или невозможна [9]. Примерами симбиотических отношений служат сожительство: клубеньковых азотфиксирующих организмов и растений семейства бобовых; водорослей и грибов, образующих тело лишайника; жвачных животных и ресничных, способствующих превращению целлюлозы до соединений, усваиваемых животными. Как правило, разъединенные симбионты погибают.

– Протокооперация – тип взаимоотношений между двумя популяциями, при котором обе получают пользу, носящий необязательный характер, т.е. эти отношения не являются непременным условием выживания данных видов [9]. Например, опыление луговых трав осуществляется многими видами насекомых, в т.ч. пчелами. Результат взаимной деятельности – образование жизнеспособных семян – не зависит от того, какой конкретно вид насекомых переносил пыльцу, лишь бы он ее перенес. Точно так же многим насекомым безразлично, какой конкретно вид растений обеспечит их нектаром и пыльцой, главное, чтобы они получили необходимое питание.

– Мутуализм (от лат. mutuus – взаимный) – взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения организмов разных видов [9];

– Комменсализм (от лат. commensalis – сотрапезник) – взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, не принося другому ни вреда, ни пользы [9]. Ещё можно выделить такой фактор как сотрапезничество – одновременное или последовательное потребление какого-либо ресурса особями популяций разных видов [9]. Оно широко распространено как в естественных, так и в антропогенных экосистемах. В агроценозах, например, внесение органических удобрений на поля предполагает включение сложного механизма их переработки сапрофитными микроорганизмами до минеральных веществ, которые будут впоследствии использованы растениями. Напрямую использовать органические вещества навоза растения не могут.

– Аменсализм – тип нейтрально-вредных отношений между популяциями, когда одна угнетается в результате жизнедеятельности другой, не принося ей ни вреда, ни пользы [9]. Пример аменсализма – произрастание светолюбивых трав под пологом леса. Травы при этом угнетаются, а древесные растения не испытывают значимых негативных или позитивных воздействий вследствие крайне незначительной конкуренции за ресурсы среды.

– Нейтрализм – взаимоотношения, при которых организмы практически не оказывают влияния друг на друга [9]. Чаще всего это касается обитателей разных ярусов или сред обитания, не связанных пищевыми цепями. Например, грибы и птицы в лесу не оказывают друг на друга прямого влияния. Этот тип взаимоотношений отмечается редко, достаточно условен, т.к. все популяции связаны друг с другом, если не непосредственно, то косвенно, через среду обитания или систему биотических связей. Есть несколько форм проявления этих взаимоотношений: 1) квартиранство – форма отношений, при которой особи какой-либо популяции используют в качестве укрытий или местожительства жилища или тела особей других популяций. Так, некоторые орхидеи, обитая на стволах деревьев, не приносят им ни вреда, ни пользы, и вместе с тем оказываются в условиях благоприятного освещения и влагообеспеченности. Рыба горчак откладывает икру в мантию моллюска, обеспечивая себе полноценное потомство, не нанося вред и не помогая при этом чем-либо моллюску. 2) нахлебничество – потребление остатков ресурсов одной популяцией после другой. Недоеденные остатки пищи льва или тигра используются гиенами, способными, в принципе, на самостоятельную охоту. В городских экосистемах питаются отходами пищи человека целый ряд видов, в т.ч. в последнее время чайки, способные также на самостоятельную охоту [17].

Наряду с трофическими связями мощной формой биотических отношений между видами являются топические связи, возникающие в случае физико-химического изменения условий существования какого-либо вида в результате жизнедеятельности другого [9].

Так, почвенные микроорганизмы формируют почву – среду обитания многих видов растений и животных, улучшая ее структуру и обогащая химический состав. Водные зеленые растения (водоросли, фитопланктон) выделяют в воду кислород, создавая условия существования консументам. Лесные древесные растения создают возможность существования многим видам насекомых, птиц, животных, не только обеспечивая их кормом, но и создавая особый микроклимат, места для поселения, охоты, защиты и т.п.

Все популяции экосистемы в первую очередь доминирующие формируют экоклимат – совокупность температурных, световых, влажностных и иных параметров экотопа, и, одновременно, зависят от него, т.е. находятся друг с другом в прямых или косвенных топических связях [20].

Особой формой топических взаимодействий является аллелолопатия [8]. Она основана на изменении химических характеристик среды, путем выделения или стимулирования жизнедеятельности отдельных популяций или половозрастных групп. Так, корневые выделения капусты подавляют рост и развитие виноградной лозы.

К топическим связям относится, по-видимому, и взаимодействие между биологическими объектами посредством биологических полей, которые рассматриваются как «результат определенной интеграции физических полей» живых организмов. Так, при наличии в фитоценозе леса двух разных видов наблюдаются морфологические изменения в строении кроны, их ориентации относительно друг друга [9].

В некоторых биоценозах задействована достаточно сложная система поочередного использования экологических ресурсов, благодаря наличию фенологических различий. Указанными типами связей и взаимоотношений многообразие форм взаимодействия популяций не исчерпываются. Не всегда можно провести четкую границу между ними. Очевидно одно – изумительная синхронизация жизнедеятельности всех видов живых существ друг с другом и окружающей средой.

►Вопросы для самоконтроля

1. Что такое экологические факторы?

2. Классификация экологических факторов по расположению источника фактора и по изменению во времени.

3. Чем отличаются абиотические факторы от биотических факторов?

4. На какие факторы в соответствии со структурой биотопа разделяются абиотические факторы?

5. Назовите наиболее важные абиотические факторы наземной среды.

6. Каковы абиотические факторы почвенного покрова и водной среды?

7. Классификация биотических факторов.

8. Какие антагонистические взаимоотношения живых организмов существуют, приведите примеры.

9. Виды неантагонистических отношений живых организмов, их отличие.

10. В результате чего возникают топические связи?

11. Как называется особая форма топических взаимодействий?