Основы Экологии

Основы Экологии

 

• 8.    Диапазон действия экологических факторов.

 

Экологический фактор это любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития.

 

Экологические факторы многообразны, но их принято делить на две группы:

 

• факторы косной (неживой) природы — абиотические

                                                                                или абиогенные;

• факторы живой природы — биотические

                                                            или биогенные.

 

             По своему происхождению, и  те и другие бывают как природными, так и антропогенными, т. е. прямо или косвенно связанными с деятельностью человека, который не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создает новые, синтезируя ядохимикаты, удобрения, строительные материалы, лекарства и т. п.

 

• АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

 

В абиотической части среды  обитания (в неживой природе) все факторы прежде всего можно разделить на физические и химические. Однако для понимания сути рассматриваемых явлений и процессов абиотические факторы удобно представить совокупностью климатических,

топографических,

космических факторов,

а также характеристик  состава среды (водной, наземной или  почвенной) и др.

 

• Основные климатические факторы:

 

Энергия Солнца.

Энергия солнца распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн. Для организмов важны длина  волны воспринимаемого излучения, его интенсивность и продолжительность воздействия.

Около 99% всей энергии солнечной  радиации составляют лучи с длиной волны X = 170 ... 4000 нм.

Преимущественное значение для фотосинтеза имеют лучи с X = 380 ... 710 нм. Длинноволновая (дальняя инфракрасная) солнечная радиация (X > 4000 нм) незначительно влияет на процессы жизнедеятельности организмов.

Ультрафиолетовые лучи с X > 320 нм в малых дозах необходимы животным и человеку, так как под их действием в организме образуется витамин D. Излучение с X < 290 нм губительно для живого, но до поверхности Земли оно не доходит, поглощаясь озоновым слоем атмосферы.

При прохождении через  атмосферный воздух солнечный свет  отражается, рассеивается и поглощается. Чистый и загрязненный снег, черноземная почва, сухая светлая почва, хвойные леса, по-разному отражают солнечный свет.  Однако освещенность земной поверхности существенно колеблется в зависимости от времени года и суток, географической широты, экспозиции склона, состояния атмосферы и т. п.

Вследствие вращения Земли  периодически чередуются светлое и  темное время суток. Цветение, прорастание  семян у растений, миграция, зимняя спячка, размножение животных и многое другое в природе связаны с длительностью фотопериода (длиной дня). Необходимость в свете для растений обусловливает быстрый их рост в высоту, ярусную структуру леса.

Водные растения распространяются преимущественно в поверхностных слоях водоемов.

 

Температура.

Температура связана с  солнечным излучением, но в ряде случаев определяется энергией и геотермальных источников.

При температуре ниже точки  замерзания живая клетка физически  повреждается образующимися кристаллами  льда и гибнет, а при высоких  температурах происходит денатурация ферментов. Абсолютное большинство растений и животных не выдерживает отрицательных температур тела.

Значительная часть организмов способна контролировать (поддерживать) температуру тела, причем в первую очередь наиболее жизненно важных органов.

Такие организмы называют теплокровными (от греч. homoios - подобный, therme - теплота), в отличие от холоднокровных (от греч. poikilos - различный, переменчивый, разнообразный), имеющих непостоянную температуру, зависящую от температуры окружающей среды.

Известно, что в регионах, где температура в течение  суток, а также в разные сезоны сильно меняется, разнообразие видов меньше, чем в регионах с более постоянными суточными и годовыми температурами.

В водной среде благодаря  высокой теплоемкости воды изменения температуры менее резкие и условия более стабильные, чем на суше.

Температура, как и интенсивность  света, зависит от географической широты, сезона, времени суток и экспозиции склона.

Изменение температуры по мере подъема в воздушной среде или погружения в водную среду называют температурной стратификацией, влияющей на размещение в воде живых организмов, а также на перенос и рассеивание поступающих примесей.

Подобное явление встречается  и в атмосфере, когда охлажденные слои воздуха смещаются вниз и располагаются под теплыми слоями, т. е. имеет место температурная инверсия, способствующая накоплению загрязняющих веществ в приземном слое воздуха.

Инверсии способствуют некоторые  особенности рельефа, например, котлованы  и долины.

В почвенной среде суточные и сезонные колебания температуры зависят от глубины. Значительный градиент температур (а также влажности) позволяет обитателям почвы обеспечивать себе благоприятную среду путем незначительных перемещений.

Наличие и численность  живых организмов могут влиять на температуру. Например, под пологом  леса или под листьями отдельного растения имеет место иная температура.

 

Осадки, влажность.

В приземном слое воздуха  образуются росы, туманы, а при низких температурах наблюдается кристаллизация влаги - выпадает иней или снег.

Одна из основных физиологических  функций любого организма - поддержание на достаточном уровне количества воды в теле. В процессе эволюции у организмов сформировались разнообразные приспособления к добыванию и экономному расходованию воды, а также к переживанию засушливого периода. Одни животные пустыни получают воду из пищи, другие за счет окисления своевременно запасенных жиров и при этом у них минимальна водопроницаемость наружных покровов тела, и преимущественно ночной образ жизни. 

Малое количество осадков, быстрый  дренаж, интенсивное испарение либо сочетания этих факторов ведут к  иссушению, а избыток влаги - к  переувлажнению и заболачиванию  почв.

Баланс влаги зависит  от разницы между количеством  выпавших осадков и количеством воды, испарившейся с поверхностей почвы и растений (путем транспирации).

Так же, влажность воздуха  как экологический фактор при своих крайних значениях, усиливает воздействие температуры на организм.

Насыщение воздуха парами воды редко достигает максимального значения. Дефицит влажности это разность между максимально возможным и фактически существующим насыщением при данной температуре. Это один из важнейших экологических параметров, поскольку характеризует сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее, и наоборот.

Режим осадков - важнейший  фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в природной среде и вымывание их из атмосферы.

 

Подвижность среды.

Причинами возникновения  движения воздушных масс (ветра) являются в первую очередь перепады давления, вызванные неодинаковым нагревом земной поверхности, а также вращение Земли. 

Ветер - важнейший фактор распространения на большие расстояния влаги, семян, спор и химических примесей, направлен в сторону более  прогретого воздуха. Он способствует как  снижению околоземной концентрации пыле- и газообразных веществ вблизи места их поступления в атмосферу, так и повышению фоновых концентраций в воздушной среде вследствие выбросов далеких источников, включая трансграничный перенос.

Ветер ускоряет транспирацию, что особенно ухудшает условия существования при низкой влажности. Кроме того, он косвенно влияет на все живые организмы суши, участвуя в процессах выветривания и эрозии.

Подвижность в пространстве и перемешивание водных масс способствуют поддержанию относительной гомогенности (однородности) физических и химических характеристик водных объектов.

 

Давление.

Нормальным атмосферным  давлением считается абсолютное давление на уровне поверхности Мирового океана 101,3 кПа, соответствующее 1 атм. В пределах земного шара существуют постоянные области высокого и низкого атмосферного давления, причем в одних и тех же точках наблюдаются сезонные и суточные его колебания. По мере увеличения высоты относительно уровня океана давление уменьшается, снижается парциальное давление кислорода, усиливается транспирация у растений.

Периодически в атмосфере  образуются области пониженного давления (циклоны). Для них характерно большое количество осадков и неустойчивая погода. Противоположные природные явления называют антициклонами. Они характеризуются устойчивой погодой, слабыми ветрами и в ряде случаев температурной инверсией. При антициклонах порой возникают неблагоприятные метеорологические условия, способствующие накоплению в приземном слое атмосферы загрязняющих веществ.

Различают также морское  и континентальное атмосферное давление. Давление в водной среде возрастает по мере погружения.

 

Ионизирующие излучения.

Ионизирующим называют излучение, образующее пары ионов при прохождении через вещество;

фоновым - излучение, создаваемое природными источниками. Оно имеет два основных источника: космическое излучение и радиоактивные изотопы и элементы в минералах земной коры. Главнейшие из них калий, торий и уран. Под воздействием космического излучения в атмосфере постоянно образуются все новые ядра радиоактивных атомов, главные из которых - углерод и тритий.

Радиационный фон ландшафта - одна из непременных составляющих его климата. В формировании фона принимают участие все известные источники ионизирующего излучения, в различной степени, зависит это от конкретной географической точки.

Все живое на Земле подвергается излучению из Космоса на протяжении всей истории существования и  адаптировалось к этому.

Горные ландшафты благодаря  значительной высоте над уровнем  моря характеризуются повышенным вкладом  космического излучения. Ледники, выполняя функцию поглощающего экрана, задерживают в своей массе излучение подстилающих коренных пород. Обнаружены различия в содержании радиоактивных аэрозолей над морем и сушей. Суммарная радиоактивность морского воздуха в сотни и тысячи раз меньше, чем континентального.

 В целом ионизирующее  излучение более губительно воздействует  на высокоразвитые и сложные  организмы, причем человек отличается особой чувствительностью. Некоторые вещества распределяются в организме равномерно, например углерод или тритий, а другие накапливаются в определенных органах. Так, радий, свинец, полоний аккумулируются в костных тканях. Сильное воздействие на легкие оказывает инертный газ радон, порой выделяющийся не только из залежей в литосфере, но и из минералов, добытых человеком и применяемых в качестве строительных материалов.

Радиоактивные вещества могут  накапливаться в воде, почве, осадках или в воздухе, если скорость их поступления превышает скорость радиоактивного распада. В живых организмах накопление радиоактивных веществ происходит при их попадании с пищей.

 

 

• Топографические факторы

 

Влияние абиотических факторов в значительной мере зависит от топографических характеристик местности, которые могут сильно изменять и климат, и особенности развития почв.

Основной топографический фактор - высота над уровнем моря. С высотой снижаются средние температуры, увеличивается суточный перепад температур, возрастает количество осадков, скорость ветра и интенсивность радиации, понижается давление. В результате в горной местности по мере подъема наблюдается вертикальная зональность распределения растительности.

Горные цепи могут служить  климатическими барьерами. Вызывая осадки и снижая абсолютное влагосодержание воздуха, и в тоже время, попадая на другую сторону горной гряды, осушенный воздух способствует снижению интенсивности дождей или снегопада.

Горы могут играть роль изолирующего фактора в процессах видообразования, так как служат барьером для миграции организмов.

Важный топографический  фактор - экспозиция (освещенность) склона. В Северном полушарии теплее на южных склонах, а в Южном полушарии - на северных склонах.

Другой важный фактор - крутизна склона, влияющая на дренаж. Вода стекает со склонов, смывая почву, уменьшая ее слой. Кроме того, под действием силы тяжести почва медленно сползает вниз, что ведет к ее скоплению у основания склонов. Наличие растительности немного сдерживает эти процессы. При отсутствии  растительности обычно создаются осыпи из рыхлого материала.

Рельеф местности - один из главных факторов, влияющих на перенос, рассеивание или накопление примесей в атмосферном воздухе.

 

• Космические факторы

 

            Наукой накоплено множество фактов, подтверждающих влияние Космоса на жизнь Земли.

Наша  планета не изолирована от процессов, протекающих в космическом пространстве. Земля периодически сталкивается с астероидами, сближается с кометами, на нее попадают космическая пыль, метеоритные вещества, разнообразные виды излучений Солнца и звезд.

 

К числу  важных природных абиотических факторов относят пожары, которые при определенном сочетании климатических условий приводят к полному или частичному выгоранию наземной растительности.

Основной  причиной возгораний в естественных условиях являются молнии. По мере развития цивилизации увеличивалось число пожаров, связанных с деятельностью человека: выжигание участков леса для земледелия, небрежное обращение с огнем, аварии, мусор и др.