Общая характеристика экосистем
ше, чем на суше.
Таким образом, температура является важным и очень часто лимитирующим
фактором. Температурные ритмы в значительной степени контролируют сезонную
и суточную активность растений и животных.
Количество осадков и влажность - основные величины, измеряемые при
изучении этого фактора. Количество осадков зависит в основном от путей и
характера больших перемещений воздушных масс. Например, ветры, дующие с
океана, оставляют большую часть влаги на обращенных к океану склонах, в
результате чего за горами остается "дождевая тень", способствующая
формированию пустыни. Двигаясь в глубь суши, воздух аккумулирует некоторое
количество влаги, и количество осадков опять увеличивается. Пустыни, как
правило, расположены за высокими горными хребтами или вдоль тех берегов,
где ветры дуют из обширных внутренних сухих районов, а не с океана,
например, пустыня Нами в Юго-Западной Африке. Распределение осадков по
временам года - крайне важный лимитирующий фактор для организмов.
Влажность - параметр, характеризующий содержание водяного пара в
воздухе. Абсолютной влажностью называют количество водяного пара в единице
объема воздуха. В связи с зависимостью количества пара, удерживаемого
воздухом, от температуры и давления, введено понятие относительной
влажности - это отношение пара, содержащегося в воздухе, к насыщающему пару
при данных температуре и давлении. Так как в природе существуют суточный
ритм влажности - повышение ночью и снижение днем, и колебание ее по
вертикали и горизонтали, этот фактор наряду со светом и температурой играет
важную роль в регулировании активности организмов. Доступный живым
организмам запас поверхностной воды зависит от количества осадков в данном
районе, но эти величины не всегда совпадают. Так, пользуясь подземными
источниками, куда вода поступает из других районов, животные и растения
могут получать больше воды, чем от поступления ее с осадками. И наоборот,
дождевая вода иногда сразу же становится недоступной для организмов.
Излучение Солнца представляет собой электромагнитные волны различной
длины. Оно совершенно необходимо живой природе, так как является основным
внешним источником энергии. Надо иметь в виду то, что спектр
электромагнитного излучения Солнца весьма широк и его частотные диапазоны
различным образом воздействуют на живое вещество.
Для живого вещества важны качественные признаки света - длина волны,
интенсивность и продолжительность воздействия.
Ионизирующее излучение выбивает электроны из атомов и присоединяет их к
другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Его
источником служат радиоактивные вещества, содержащиеся в горных породах,
кроме того, оно поступает из космоса.
Разные виды живых организмов сильно отличаются по своим способностям
выдерживать большие дозы радиационного облучения. Как показывают данные
большей части исследований, наиболее чувствительны к облучению быстро
делящиеся клетки.
У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо
пропорциональна размеру клеточного ядра, а точнее объему хромосом или
содержанию ДНК.
Газовый состав атмосферы также является важным климатическим фактором.
Примерно 3-3,5 млрд. лет назад атмосфера содержала азот, аммиак, водород,
метан и водяной пар, а свободный кислород в ней отсутствовал. Состав
атмосферы в значительной степени определялся вулканическими газами. Из-за
отсутствия кислорода не существовало озонового экрана, задерживающего
ультрафиолетовое излучение Солнца. С течением времени за счет абиотических
процессов в атмосфере планеты стал накапливаться кислород, началось
формирование озонового слоя.
Ветер способен даже изменять внешний вид растений, особенно в тех
местообитаниях, например в альпийских зонах, где лимитирующее воздействие
оказывают другие факторы. Экспериментально показано, что в открытых горных
местообитаниях ветер лимитирует рост растений: когда построили стену,
защищавшую растения от ветра, высота растений увеличилась. Большое значение
имеют бури, хотя их действие сугубо локально. Ураганы и обычные ветры
способны переносить животных и растения на большие расстояния и тем самым
изменять состав сообществ.
Атмосферное давление, по-видимому, не является лимитирующим фактором
непосредственного действия, однако оно имеет прямое отношение к погоде и
климату, которые оказывают непосредственное лимитирующее воздействие.
Рассмотрим далее факторы водной среды.
Водные условия создают своеобразную среду обитания организмов,
отличающуюся от наземной прежде всего плотностью и вязкостью. Плотность
воды примерно в 800 раз, а вязкость примерно в 55 раз выше, чем у воздуха.
Вместе с плотностью и вязкостью важнейшими физико-химическими свойствами
водной среды являются: температурная стратификация, то есть изменение
температуры по глубине водного объекта и периодические изменения
температуры во времени, а также прозрачность воды, определяющая световой
режим под ее поверхностью: от прозрачности зависит фотосинтез зеленых и
пурпурных водорослей, фитопланктона, высших растений.
Как и в атмосфере, важную роль играет газовый состав водной среды. В
водных местообитаниях количество кислорода, углекислого газа и других
газов, растворенных в воде и потому доступных организмам, сильно
варьируется во времени. В водоемах с высоким содержанием органических
веществ кислород является лимитирующим фактором первостепенной важности.
Кислотность - концентрация водородных ионов (рН) - тесно связана с
карбонатной системой. Значение рН изменяется в диапазоне от 0 рН до 14:
при рН=7 среда нейтральная, при рН<7 - кислая, при рН>7 - щелочная. Если
кислотность не приближается к крайним значениям, то сообщества способны
компенсировать изменения этого фактора - толерантность сообщества к
диапазону рН весьма значительна. В водах с низким рН содержится мало
биогенных элементов, поэтому продуктивность здесь крайне мала.
Соленость - содержание карбонатов, сульфатов, хлоридов и т.д. -
является еще одним значимым абиотическим фактором в водных объектах. В
пресных водах солей мало, из них около 80 % приходится на карбонаты.
Содержание минеральных веществ в мировом океане составляет в среднем 35
г/л. Организмы открытого океана обычно стеногалинные, тогда как организмы
прибрежных солоноватых вод в общем эвригалинные. Концентрация солей в
жидкостях тела и тканях большинства морских организмов изотонична
концентрации солей в морской воде, так что здесь не возникает проблем с
осморегуляцией.
Течение не только сильно влияет на концентрацию газов и питательных
веществ, но и прямо действует как лимитирующий фактор. Многие речные
растения и животные морфологически и физиологически особым образом
приспособлены к сохранению своего положения в потоке: у них есть вполне
определенные пределы толерантности к фактору течения.
Гидростатическое давление в океане имеет большое значение. С
погружением в воду на 10 м давление возрастает на 1 атм. (105 Па) . В самой
глубокой части океана давление достигает 1000 атм. (108 Па) . Многие
животные способны переносить резкие колебания давления, особенно, если у
них в теле нет свободного воздуха. В противном случае возможно развитие
газовой эмболии. Высокие давления, характерные для больших глубин, как
правило, угнетают процессы жизнедеятельности.
Почва.
Почвой называют слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры.
Русский ученый - естествоиспытатель Василий Васильевич Докучаев в 1870 году
первым рассмотрел почву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал,
что почва постоянно изменяется и развивается, а в ее активной зоне идут
химические, физические и биологические процессы. Почва формируется в
результате сложного взаимодействия климата, растений, животных и
микроорганизмов. В состав почвы входят четыре основных структурных
компонента: минеральная основа (обычно 50-60 % общего состава почвы),
органическое вещество (до 10 %), воздух (15-25 %) и вода (25-30 %).
Минеральный скелет почвы - это неорганический компонент, который
образовался из материнской породы в результате ее выветривания.
Органическое вещество почвы образуется при разложении мертвых
организмов, их частей и экскрементов. Не полностью разложившиеся
органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения -
аморфное вещество, в котором уже невозможно распознать первоначальный
материал, - называется гумусом. Благодаря своим физическим и химическим
свойствам гумус улучшает структуру почвы и ее аэрацию, а также повышает
способность удерживать воду и питательные вещества.
В почве обитает множество видов растительных и животных организмов,
влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы
или простейшие одноклеточные, черви и членистоногие. Биомасса их в
различных почвах равна (кг/га): бактерий 1000-7000, микроскопических грибов
- 100-1000, водорослей 100-300, членистоногих - 1000, червей 350-1000.
Главным топографическим фактором является высота над уровнем моря. С
высотой снижаются средние температуры, увеличивается суточный перепад
температур, возрастают количество осадков, скорость ветра и интенсивность
радиации, понижаются атмосферное давление и концентрации газов. Все эти
факторы влияют на растения и животных, обуславливая
| |  скачать работу |
Общая характеристика экосистем |
