Основы Экологии

Растительность в процессе эволюции приспособилась к воздействию огня (пожаров), сформировалась даже специфическая флора, отличающаяся твердой и прочной кожурой семян, быстрым ростом и ранним плодоношением, огнестойкостью коры и т. п.

Косвенное экологически значимое воздействие  огня проявляется, прежде всего, в устранении конкуренции для видов, переживших пожар.

После сгорания растительного покрова изменяются и условия среды: освещенность, разница между дневной и ночной температурами, влажность, облегчаются ветровая и дождевая эрозия почвы, ускоряется минерализация гумуса.

При пожарах в атмосферу поступает значительное количество продуктов горения растительной массы и ее обитателей, что существенно сказывается на загазованности среды обитания в соседних районах.

Однако  почва после пожаров обогащается  питательными элементами, такими, как  фосфор, калий, кальций, магний. Животные, получают более полноценное питание. Искусственное предотвращение пожаров нежелательно необходимы периодические выгорания растительности для поддержания естественной среды.

 

• БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

 

Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Все живое, окружающее организм в среде обитания, составляет биотическую среду или биоту.

Взаимоотношения между животными, растениями, микроорганизмами чрезвычайно многообразны.

Различают гомотипические взаимодействие особей одного и того же вида, и гетеротипические - отношения представителей разных видов.

Представители каждого вида способны существовать в таком биотическом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни. Главной формой проявления этих связей служат пищевые взаимоотношения организмов различных категорий. Так же, между растительными и животными организмами возникают также пространственные взаимоотношения.

В результате действия многих факторов разнообразные виды объединяются не в произвольном сочетании, но только при условии приспособленности к совместному обитанию.

 

• Форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекают пользу от другого называется - симбиоз (сожительство).

             Длительное, неразделимое взаимовыгодное сожительство двух и более видов организмов - кооперация

Такая форма связи  как, межвидовая взаимопомощь, заключается, например, в том, что птицы уничтожают личинок-паразитов под кожей буйволов или сороки предупреждают об опасности крупных копытных.

Комменсализм - это взаимодействие между организмами, когда жизнедеятельность одного предоставляет пищу или убежище другому, (гиены, подбирающие остатки недоеденной львами добычи, мальки рыб, прячущиеся под зонтиками крупных медуз, а также некоторые грибы, растущие у корней деревьев).

Взаимополезное сожительство, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них,например сожительство клубеньковых бактерий и бобовых растений, которые могут совместно жить на почвах, бедных азотом, и обогащать им почву, называется мутуализм, а когда оба партнера или один из них испытывают отрицательное влияние, называется антибиозом.

Конкуренция, проявляется наиболее отчетливо на популяционном уровне.

Это - отрицательное воздействие организмов друг на друга в борьбе за пищу, местообитание и другие, необходимые для жизни условия.

Хищничество одновременно полезно для одного и вредно для другого организма.

Отношение между хищником и жертвой, заключающееся в поедании одного организма другим. Так, например, львы поедают растительноядных копытных, птицы - насекомых, крупные рыбы - более мелких. В процессе взаимодействия «хищник - жертва» происходят естественный отбор и важнейшие эволюционные процессы. В естественных условиях ни один вид не стремится привести к уничтожению другого, а исчезновение какого-либо естественного «врага» (хищника) из среды обитания может способствовать вымиранию его жертвы.

            Взаимодействие организмов, при  котором один из них живет за счет другого является паразитизмом. Форма связи паразитизм, с общебиологических позиций также необходима и одному и другому. Исчезновение (или уничтожение) такого «естественного врага» наносит ущерб хозяину, так как слабые, отставшие в развитии или имеющие иные недостатки особи не будут уничтожаться, что способствует постепенной деградации и вымиранию. Паразит использует в пищу тело своего хозяина постепенно, сохраняя ему жизнь до окончания своего жизненного цикла.

            Вид, не имеющий «врагов», обречен на вырождение. Отмеченное обстоятельство имеет особо важное значение в таких случаях, как разработка и применение средств защиты растений в сельском хозяйстве.

  Взаимонезависимость разных видов, обитающих на одной территории, называют нейтрализмом. К примеру, белки и лоси не конкурируют друг с другом, но засуха в лесу сказывается на тех и на других, хотя в разной степени.

 

 

• Биотические факторы, воздействуют и на растения. Как первичные продуценты органического вещества, они подразделяют на зоогенные и фитогенные.

 

• К зоогенным биотическим факторам воздействия животных на растительность прежде всего относится поедание растения целиком или отдельных его органов (частей). Объедание животными ветвей и побегов изменяет форму кроны деревьев. Значительное количество семян идет на питание птиц и грызунов. Растения, повреждаемые животными-фитофагами, приобретают защитные приспособления (колючки, шипы и т. п.), образуют избыточную фитомассу, усиленно наращивают оставшиеся листья и т. п.

            Экологически значимым фактором является и механическое воздействие животных на растения, заключающееся в повреждении всего растения при поедании его частей, а также вытаптывание. Имеется и положительное влияние животных на жизненные процессы растений, например, опыление насекомыми и птицами.

 

• Фитогенные биотические факторы растение, испытывает на себе от многообразного влияния соседних растений. Повсеместно существует переплетение и срастание корней, охлестывание ветвями соседних крон, использование одним растением другого для прикрепления и многие другие формы взаимоотношений между растениями.

Любое растительное сообщество в свою очередь  влияет на совокупность абиотических характеристик среды своего обитания.

 

• В процессах образования и функционирования почвы важнейшую роль играют живые организмы.

            В первую очередь к ним относятся зеленые растения, извлекающие из почвы питательные химические вещества и возвращающие их обратно с отмирающими тканями. В лесах основным материалом подстилки и гумуса служат листва и хвоя деревьев, определяющие кислотность почвы. Растительность создает непрерывный поток зольных элементов из более глубоких слоев почвы к ее поверхности, т. е. их биологическую миграцию.

В почве  постоянно обитает множество  микроорганизмов, червей, мелких членистоногих. В ней живут грызуны, ящерицы, роют норы кролики. Часть жизненного цикла многих беспозвоночных также проходит в почве. Ходы и норы способствуют перемешиванию и аэрации почвы, облегчают рост корней. Проходя через пищеварительный тракт червя, почва измельчается, минеральные и органические компоненты перемешиваются, структура почвы улучшается.

Протекающие в почве процессы синтеза, биосинтеза, разнообразные химические реакции преобразования веществ связаны с жизнедеятельностью бактерий. Некоторые бактерии участвуют только в цикле превращения одного элемента, например серы, другие в циклах превращения нескольких элементов, например, углерода, азота, фосфора и кальция. При отсутствии в почве специализированных групп бактерий эту роль выполняют почвенные животные, которые переводят крупные растительные остатки в микроскопические частицы, таким образом делая органические вещества доступными для микроорганизмов.

Среди почвенных бактерий особую функцию  выполняют азотфиксирующие. Они играют важнейшую роль в круговороте азота в природе.

 

 

• СОСТАВ СРЕДЫ

 

• Большая часть поверхности Земли, около72% покрыто водой. Распространение и жизнедеятельность организмов в водной среде в значительной степени зависят от ее химического состава. Все водные организмы подразделяют на пресноводные и морские в зависимости от солености воды, в которой они обитают. Содержание солей и воде Мертвого моря достигает 26-27%, тогда как концентрация солей в пресных водоемах около 0,05%.

Состав  солей разнообразен, в океанической воде встречаются практически все химические элементы и их изотопы. Главный компонент солей морской воды - хлорид натрия, в пресных водах преобладают карбонаты.

 

Повышение солености воды в среде обитания ведет к потере воды организмом (путем осмоса¹).

Редкие  организмы допускают большие  колебания солености. Обычно они обитают в эстуариях (место впадения пресно водной реки в соленое море или длинный и узкий залив океана) или в маршах (низменная лугово-болотная полоса вдоль морского побережья и у устья рек, заливаемая морской водой лишь при очень высоких приливах).

Соленость воды влияет и на наземные растения. При чрезмерно интенсивном испарении  воды либо ограниченности осадков почва  может засоляться. Такая проблема существует при искусственном орошении.

Любые воды в природных водоемах, помимо растворенных веществ, содержат некоторое  количество взвешенных частиц, наличие  которых характеризует мутность или прозрачность воды, а также световой режим в глубине водоема.

Один  из основных комплексных показателей  химического состава водной среды - кислотность (рН). Одни организмы эволюционно приспособлены к жизни в кислой среде, другие  в щелочной, третьи в нейтральной.

В составе  природной водной среды всегда присутствуют растворенные газы, из которых первоочередное значение имеют кислород и диоксид углерода, участвующие в фотосинтезе и дыхании водных организмов.

 

• Один из главных абиотических факторов наземной (воздушной) среды обитания - состав воздуха.

Воздух, лишенный влаги и взвешенных частиц, имеет на высоте уровня моря практически  одинаковый состав во всех местностях земного шара.

Азот, присутствующий в атмосферном воздухе  в наибольшем количестве, в газообразном состоянии для абсолютного большинства организмов, особенно для животных, является нейтральным. Только для ряда микроорганизмов азот воздуха служит фактором жизнедеятельности. Эти микроорганизмы усваивают молекулярный азот, а после отмирания и минерализации снабжают высшие растения доступными формами этого химического элемента.

Присутствие в воздухе иных газообразных веществ  или аэрозолей  в каких-либо заметных количествах изменяет привычные условия среды обитания, влияет на живые организмы.

 

• Важнейшим звеном, связывающим абиотические и биотические факторы среды обитания, является почва - слой веществ, лежащих на поверхности земной коры. Она представляет собой продукт физического, химического и биологического преобразования горных пород и является трехфазной средой, включающей твердые, жидкие и газообразные компоненты, (минеральная основа обычно 50—60% ,органическое вещество, вода, воздух.)

Горная  порода под действием химических и физических факторов природной  среды постепенно разрушается. Образующиеся части различны по размеру - от валунов и камней до крупных песчинок и мельчайших частиц глины. Механические и химические свойства почвы в основном зависят от мелкого грунта (частицы менее 2 мм), который принято подразделять в зависимости от размера на следующие системы: песок, алеврит (иногда называемый «пылью») и глину.

  «Идеальной» почвой считается состав, содержащий равные количества глины и песка в сочетании с частицами промежуточных размеров. Соответствующие почвы называют суглинками.

Большая часть минеральных компонентов  представлена в почве кристаллическими структурами. Песок и алеврит состоят в основном из инертного минерала - кварца (Si0₂), называемого кремнеземом.

Глинистые минералы в большинстве встречаются  в виде мельчайших плоских кристаллов, состоящих из слоев гидроокиси алюминия или глинозема (А1₂0₃) и слоев силикатов. Удельная поверхность кристаллов очень велика, что способствует удержанию воды и питательных веществ в почве.

В целом  считается, что свыше 50% минерального состава почвы составляет кремнезем (Si0₂), и далее глинозем (А1₂0₃), оксиды железа (Fe₃0₄), оксиды магния, калия, фосфора, кальция (MgO, К₂0, Р₂0₃, СаО).

В сельском хозяйстве почвы делят на тяжелые (глины) и легкие (пески), чем отражают величину усилий, необходимых для  обработки почвы сельскохозяйственными  орудиями.

 

• Необходимый химический элемент вода, требуется всем почвенным организмам, она поглощается корнями растений и принимает участие в процессах разрушения материнской породы, подстилающей почву. Благодаря воде происходит миграция и дифференциация химических элементов в почве.

Общее количество воды, которое может быть удержано почвой, складывается из:

• Гравитационная, такая вода может свободно просачиваться вниз через почву, достигая уровня грунтовых вод, что ведет к вымыванию различных питательных веществ.
• Физически связанная, (гигроскопическая) вода адсорбируется на частицах почвы в виде тонкой прочно связанной пленки. Ее количество зависит от содержания твердых частиц. В глинистых почвах такой воды значительно больше (около 15% веса почвы), чем в песчаных (около 0,5%). Гигроскопическая вода наименее доступна растениям.
• Капиллярная вода удерживается вокруг почвенных частиц за счет сил поверхностного натяжения. При наличии узких пор или канальцев капиллярная вода может подниматься от уровня грунтовых вод вверх, играя центральную роль в регулярном снабжении растений влагой. Глины удерживают больше капиллярной воды, чем пески.
• Химически связанная вода и парообразная практически недоступны корневой системе растений.