Материал: 1679

Выделяют следующие основные характеристики почв: механический состав, влагоемкость, плотность и воздухопроницаемость.

Механический состав почв определяется содержанием в ней частиц различной величины. Различают четыре типа почв в зависимости от их механического состава: песок, супесь, суглинок, глина. Механический состав прямо воздействует на растения, на подземные организмы, а через них – на другие организмы. От механического состава зависят влагоемкость (способность удерживать влагу), их плотность и воздухопроницаемость почв.

III. Орографические факторы. К ним относятся высота местности над уровнем моря, ее рельеф и расположение относительно сторон света. Орографические факторы во многом определяют климат данной местности, а также другие биотические и абиотические факторы.

IV. Химические факторы. К ним относится химический состав атмосферы (газовый состав воздуха), литосферы, гидросферы. Для живых организмов большое значение имеет содержание в окружающей среде макро- и микроэлементов.

Макроэлементы – элементы, требующиеся организму в сравнительно больших количествах. Для большинства живых организмов это фосфор, азот, калий, кальций, сера, магний.

Микроэлементы – элементы, требующиеся организму в крайне малых количествах, но входящие в состав жизненно важных ферментов. Микроэлементы необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Наиболее распространенные микроэлементы – металлы, кремний, бор, хлор.

Между макроэлементами и микроэлементами нет четкой границы: то, что для одних организмов – микроэлемент, для другого – макроэлемент.

В группе биотических факторов выделяют фитогенные, зоогенные, микробогенные и антропогенные.

I. Фитогенные факторы характеризуют влияние растительных организмов. Они воздействуют на все абиотические и биотические факторы.

Любое растительное сообщество сильно влияет на окружающую среду, создавая особый микроклимат при испарении и поглощении воды. Растения увлажняют воздух, задерживают движение ветра, изменяют освещенность местности. Тепловой режим в лесу более выровнен, суточные колебания температур меньше, чем на открытом пространстве.

Растения формируют состав почвы, поставляя в нее большое количество органического вещества и извлекая необходимые компоненты.

Продуцируя первичное органическое вещество и изменяя среду обитания, растения воздействуют на всех живых организмов.

II. Зоогенные факторы характеризуют влияние животных. Животные воздействуют на растения (поедая их, используя для жилья, перенося их

семена, пыльцу), на другие биотические факторы. В определенной степени животные влияют на абиотические факторы (на орографический, изменяя рельеф местности, на эдафогенный, разрыхляя почву и т.д.) Например, бобры устраивают крупные плотины, суслики и хомяки при рытье нор формируют микрорельеф местности и изменяют растительный покров. Водные организмы (рачки, рыбы) в процессе питания и дыхания отфильтровывают часть примесей из воды.

III. Микробогенные факторы, характеризуют влияние микроорганизмов. Они воздействуют на абиотические факторы (особенно эдафогенный и химический), на все живые организмы. Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных микроорганизмов. Бактерии

игрибы минерализуют мертвое органическое вещество, замыкая

биологические круговороты. Микроорганизмы принимают активное участие в биогеохимических циклах большинства элементов.

IV. Антропогенные факторы характеризуют влияние человека.

В доисторическую эпоху, когда человек воздействовал на окружающую среду наравне с другими животными, антропогенный фактор можно было отнести к зоогенному. Но в настоящее время производственная деятельность людей радикально преобразовала биосферу, изменив параметры подавляющего большинства экологических факторов. Изменяется состав атмосферы, гидросферы и литосферы, рельеф местности, климат, происходит перераспределение элементов в биосфере, исчезают естественные и создаются искусственные экосистемы. Причем интенсивность антропогенного фактора постоянно растет.

Взаимодействия между всеми живыми организмами можно разделить на две группы: гомотипические и гетеротипические.

Гомотипические реакции – взаимодействия между особями одного вида. Они определяют такие характеристики популяций, как плотность, численность и др. При гомотипическом взаимодействии наблюдается эффект группы и массы.

Эффект группы характеризует влияние группы на поведение, развитие и размножение, а также на строение организма отдельных особей. Так, многие насекомые (сверчки, саранча, тараканы) в группе быстрее растут и развиваются. Стая волков охотится на более крупную добычу, чем единичные особи. Однако бывает и отрицательный эффект группы: рост некоторых организмов (мыши, рыбы, головастики) в группе замедлен.

Таблица 2

Классификация гетеротипических взаимодействий

(по Ю.Одуму, 1986)

Условные обозначения: «+» – благоприятное воздействие; «–» – неблагоприятное; «0» – отсутствие взаимодействия.

Эффект массы наблюдается при увеличении плотности популяции. Его причиной являются изменения в среде обитания при увеличении в ней количества живых организмов (увеличение загрязненности, умень-шение питательных веществ).

Кроме эффектов группы и массы, к гомотипическим реакциям относится внутривидовая конкуренция – выживание более сильных и лучше приспособленных организмов.

Гетерогенные реакции – это взаимодействия между особями разного вида. Взаимодействие видов может быть положительным и отрицательным. Эти взаимодействия очень разнообразны. Некоторые наиболее важные из них сведены в табл. 2.

Для каждого организма существуют свои оптимальные параметры экологических факторов, при которых жизнедеятельность особей протекает нормально. Допустимые диапазоны экологических факторов опреде-

ляются законами минимума и максимума.

Закон минимума открыт в 1840 г. немецким химиком Ю. Либихом. Он установил, что развитие растений ограничивается содержанием того химического вещества, которого недостаточно для нормальной жизнедеятельности. Этим обусловлена потребность в удобрениях, содержащих недостающие растениям компоненты.

Данный закон справедлив для всех экологических факторов и различных организмов. При этом формулировку закона минимума можно расширить следующим образом: рост и развитие организма зависят в первую очередь от тех факторов, значение которых приближается к

экологическому минимуму. Например, нехватка витаминов и питательных веществ в рационе приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности организма.

Закон минимума дополняется законом максимума, выдвинутым ученым-экологом Шелфордом: никакое увеличение интенсивности экологического фактора не может увеличить продуктивность организма сверх существующих пределов, при этом избыток какого-либо фактора может привести к гибели организма. Например, вода необходима растениям, но ее избыток ведет к заболачиванию почвы, корни растений задыхаются. Избыток витаминов и других жизненно важных веществ так же вреден, как их недостаток, и может привести к гибели организма.

Жизнедеятельность организма в большей степени зависит от тех экологических факторов, параметры которых близки к минимальным или максимальным для этих организмов значениям. Факторы, присутствующие как в избытке, так и в недостатке и ограничивающие жизнедеятельность организмов, называются лимитирующими.

Законы о лимитирующих факторах (т.е. закон минимума и максимума) существенно упрощают изучение сложных экологических систем. При этом резко сокращается количество рассматриваемых факторов, так как из бесконечного их множества выбираются лишь те, действие которых определяется законами минимума и максимума. Например, в водных экосистемах, в отличие от наземных, часто наблюдается недостаток кислорода. Поэтому его содержание обязательно определяется при изучении водных экосистем, но чаще всего не определяется при изучении наземных.

При анализе условий среды основное внимание уделяется поиску лимитирующих факторов и оценке их влияния на экосистему.

4.2. Закон толерантности

Закон толерантности суммирует законы максимума и минимума. Его формулировка принадлежит Шелфорду: лимитирующим фактором может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия; диапазон между допустимыми минимумом и максимумом определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору.

Толерантность – это способность организма выносить отклонения экологических факторов от оптимальных значений.

Закон толерантности можно дополнить следующими положениями.

1)организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого;

2)организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех факторов наиболее распространены;

3)если условия по одному фактору неоптимальны, могут сузиться диапазоны толерантности в отношении других факторов;

4)оптимальные значения экологических факторов и пределы толерантности могут быть различны на разных этапах жизни организма.

4.3. Адаптация. Жизненные формы

При постоянном воздействии какого-либо экологического фактора сверх лимитирующих пределов организм должен либо адаптироваться к новым параметрам, либо погибнуть.

Адаптациями называют эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность при колебании уровней экологических факторов.

Таким образом, организм не может изменить параметры экологических факторов и вынужден менять свои внутренние особенности и поведение.

Различают следующие виды адаптаций.

1.Морфологические − изменение строения тела. Например, форма тела глубоководных рыб приспособлена для существования при высоких давлениях. Мелководные рыбы имеют прозрачное тело, что является их средством защиты от хищников.

Существуют определенные закономерности изменения строения тела животных под воздействием различных факторов. Так, в пределах одного вида животные, обитающие в холодных странах, имеют большие размеры (т.е. относительно меньшую поверхность тела), чем животные, обитающие

втеплых странах. Например, белый медведь самый крупный, а бурый – крупнее обитающего южнее гималайского. Кроме того, при продвижении к тропикам у некоторых животных наблюдается удлинение хвостов, ушей, лап, клювов и т.д., что способствует лучшей теплоотдаче.

2.Физиологические адаптации – изменение строения внутренних органов. Например, теплокровные животные за счет слоя жира и теплоизолирующего покрова (меха, пуха, перьев) способны выдерживать

температуры до –50 С. Так, у пингвина постоянная температура тела +37–39 С, у северных оленей – +38–39 С.

3. Поведенческие адаптации − изменение поведения. Примером являются сезонные перелеты птиц, обусловленные их стремлением избежать экстремальных условий. Еще один пример поведенческой адаптации − анабиоз (зимняя спячка), позволяет организмам переносить низкие температуры. При этом меняются параметры всех физиологических процессов. Так, у суслика в состоянии активности обычно около 300