Файл: Учебное пособие для обучающихся по направлению подготовки 21. 03. 02 Землеустройство и кадастры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.12.2023
Просмотров: 246
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
14 нием жизни на Земле? 11. Дайте определение биогеохимического круговоро- та веществ и раскройте его сущность. 12. Назовите главные круговороты элементов и веществ в биосфере. 13. По каким циклам совершается кругово- рот углерода? 14. Чем обусловлен биотический круговорот углерода? 15. Пе- речислите особенности круговорота азота в биосфере? 16. В чем сущность круговорота фосфора в биосфере? 17. Из каких фаз состоит круговорот воды в экосистемах
?
Глава 2: Организмы и среда
Под окружающей средойследует понимать все, что окружает человека, включая природную среду, искусственно созданные человеком материаль- ные компоненты, явления и процессы. С экологических позиций окружаю- щая среда – все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях.
Природная среда – часть окружающей среды, включающая природные материальные тела, физические, химические, физико-химические и биологи- ческие явления и процессы.
Антропогенная среда – это природная среда, измененная человеком.
Все природные тела и явления следует рассматривать как системы. Сис- темой неживой природы считают кристалл минерала, ассоциацию минера- лов, геологические образования, гидрографическую сеть, рельеф, почвы и т.д., а системой живой материи – клетку, отдельный орган, весь организм,э совокупность живых организмов. Австрийский биолог Людвиг фон Берта- ланффи понимает под системой совокупность и комплекс элементов (компо- нентов), находящихся во взаимодействии. Системы могут быть естественны- ми, искусственными и смешанными. Их характерные свойства: структура
(организация), способность функционировать и развиваться. Структуру сис- темы образуют связи всех ее элементов. Часто система входит в состав более крупной системы в качестве подсистемы, или элемента. Так, дерево – само- стоятельная система из нескольких уровней организаций: клетка, лист (или хвоинка), затем ветка и дерево. Однако дерево является и подсистемой рас- тительной ассоциации как более высокоорганизованной системы.
Каждая система способна функционировать, т.е. отвечать на внешние воздействия (воздействия среды), что приводит к изменению ее внутренних свойств, к саморазвитию. Среду обитания природной системы называют эко- логическими (или физико-географическими) условиями. Для почв внешние воздействия («вход» в систему) – климат, материнские породы, рельеф, рас- тительный и животный мир, возраст (время); для растительности – климат, рельеф, почвы; для травоядных животных – климат и растительность. «Вы- ходом» из почвенной системы будет почвенный профиль, для биогеоценоза – биомасса и т.д.
Среда состоит из определенных факторов, одни из которых по отноше- нию к живым организмам являются вредными, а другие – безразличными.
Факторы, влияющие на организмы, называются экологическими. Отдельные
15 факторы особо важны, незаменимы, поэтому их относят к условиям сущест-
вования.
Экологический фактор – любой элемент среды, способный оказывать влияние на живые организмы. От экологических факторов зависят жизнь и деятельность организмов в биосфере. Все экологические факторы среды, с которыми связаны организмы, делятся на три группы: абиотические, или фи- зико-химические (неживая природа); биотические (живая природа); антропо- генные, обусловленные деятельностью человека. Возможно также деление экологических факторов на внешние (экзогенные) и внутренние (эндоген- ные). Важнейшая роль принадлежит адаптивным факторам, которые харак- теризуют численность, биомассу или плотность популяций, запасы различ- ных форм вещества и энергии. Эти факторы называются ресурсными (ресур- сы тепла, влаги, пищи и т.д.). Наиболее существенные в наземных экосисте- мах факторы – температура и влажность воздуха, интенсивность солнечной радиации, интенсивность атмосферных осадков, скорость заноса спор, семян, притока особей разных видов из других экосистем, антропогенные воздейст- вия. Выделяют факторы первичные периодические (смена времен года, су- точная смена освещенности), вторичные периодические (влажность, темпе- ратура, осадки, динамика пищи и т.д.) и непериодические, т.е. не имеющие правильной цикличности (почвенно-грунтовые факторы, стихийные явления, антропогенные воздействия.
Существуют верхние и нижние границы допустимых колебаний эколо- гических факторов, например температуры, влажности, содержания химиче- ских элементов. Следовательно, для нормального развития, размножения ор- ганизмов требуются определенные факторы в достаточных количествах. Ре- шающее значение для жизни организмов играет лимитирующий (ограничи- вающий) фактор, количество которого близко к необходимому минимуму
(рис.3).
Наиболее существенные абиотические факторы среды – климатические, почвенно-грунтовые. Особое место среди них занимают орографические
(рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона).
Климатические факторы. Важнейшие из климатических факторов лу- чистая энергия Солнца, освещенность земной поверхности, температура и влажность воздуха, осадки, газовый состав атмосферы, ветер, атмосферное давление и электричество.
Температура воздуха – важнейший экологический фактор среды, от ко- торого зависят скорость и интенсивность дыхания, обмена веществ, фотосин- теза, транспирации и других биохимических и физиологических процессов в клетках и тканях. Большинство организмов из-за свойств протоплазмы суще- ствуют в основном при температуре в пределах от 0 до 50ºС. Однако отдель- ные виды бактерий и синезеленые водоросли обнаружены в горячих источ- никах с температурой до 90ºС, а споры бактерий выдерживают 140ºС (верх- ний предел жизни на нашей планете). Брюхоногий моллюск
Hydrobiaaponеnsisспособен выдержать колебания температуры от –1 до
+60ºС. Нижний предел для макрофауны 0º С. В Антарктиде мхи и лишайники
16 переносят сильные морозы. В экспериментальных условиях споры, некото- рые семена, сперматозоиды выдерживают температуру до –200ºС. Жизнен- ные же функции наиболее активно осуществляются в диапазоне 20…30ºС
(зона оптимума, или комфорта, для многих видов).
Организмы имеют различные пределы выносливости. Одни из них, на- зываемые эвритермными, выносят колебания температуры в широких преде- лах (тигр, например, способен переносить тропическую жару и холода Сиби- ри). Другие виды, называемые стенотермными, развиваются в узких диапа- зонах температур (орхидеи). По классификации Раункиера выделены различ- ные морфологические типы растений в зависимости от приспособления их к неблагоприятному сезону: эпифиты, не имеющие корней в почве и растущие на других растениях; фанерофиты, оказывающиеся зимой под снегом, их почки нуждаются в защите покровными чешуйками; хамефиты, существую- щие в виде ползучих или приподнятых стеблей, зимой их почки прикрыты снегом полностью или частично; гемикриптофиты, у которых среди прошло- годней растительности сохранены отдельные почки у поверхности почвы, а зимой их прикрывает снег; криптофиты (геофиты), прячущие свои почки в корневищах, луковицах, клубнях, скрытых в почве; терофиты – однолетники, отмирающие с наступлением неблагоприятного сезона (выживают семена и споры, прорастающие при благоприятных условиях); гидрофиты – водные растения. Морфологические адаптации (процессы приспособления организма к определенным условиям внешней среды) характерны и для животных. В жизни животных большую роль играют и физиологические адаптации (наи- более простая форма – акклиматизация).
Влажность воздуха – один из основных экологических факторов. Она характеризуется следующими показателями: абсолютная влажность (кг/м
3
), удельная влажность (г/кг), упругость водяного пара (Па), относительная влажность (%),дефицит влажности (%).Наиболее богата влагой тропосфера до высоты 2 км. Влажность формируется под влиянием атмосферных осад- ков, физического испарения, транспирации растений, парообразного перено- са влаги, температуры, движения воздушных масс. Атмосферные осадки – основная составляющая режима увлажненности.
Ветер возникает в связи с перепадами давления, движение воздушных масс направлено от большего к меньшему давлению. Ветер в приземном слое сильно влияет на температуру, влажность, испарение, транспирацию растений, сильные ветры снижают фотосинтез, прирост растений, вызывают полегание хлебов, усиливают транспирацию, при недостатке влаги в почвах растения теряют тургор, вянут. Ураганные ветры выворачивают деревья с корнями (ветровал) и ломают их (ветролом). Суховеи (сильные сухие ветры) наносят вред зерновым хлебам, особенно в период цветения и созревания зерна, резко снижая их урожай.
Светром разносятся плоды и семена многих растений, имеют специаль- ные приспособления – хохолки, крылатки. Ветер способствует опылению не- которых растений (рожь, кукуруза и др.), особенно в высокогорьях, где мало
17 насекомых. Ветер влияет на воздушный режим, на тепловой и водный обмен организмов.
Состав воздуха относительно постоянен, %: азот – 78,8, кислород –
20,95, аргон – 0,93, диоксид углерода – 0,03, небольшое количество (около
0,01) других газов (гелий, неон, ксенон, криптон, водород, озон и др.). Кроме того, в воздухе присутствуют водяные пары, пыль, пестициды, удобрения, оксиды серы, оксиды азота, углеводороды и другие соединения, источниками которых являются ГРЭС и теплоэлектроцентрали, транспорт, промышленные предприятия. Для жизнедеятельности организмов особенно важно соотноше- ние СО
2
и О
2
Почвенно-грунтовые (эдафические) факторы. Эти факторы не только воздействуют на живые организмы, но и служат средой обитания для многих микроорганизмов, растений и животных. Почвенные организмы и сами соз- дают свою среду обитания, Эдафические факторы связаны с функционирова- нием почвенного покрова. Мощность почв колеблется от 3…10 см (арктиче- ские дерновые почвы) до 1,5…2,0 м (черноземы степей). Почвы как геомем- брана регулируют взаимодействие атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы. Они пропускают или задерживают различные потоки вещества и энергии, которые поступают из недр Земли на сушу, через гидросферу, из космоса через атмосферу. В почвах аккумулируются химические элементы, необходимые для растений. Благодаря плодородию, т.е. способности удовле- творять потребности растений в элементах питания, влаге и воздухе, почвы обеспечивают постоянное воспроизведение бесконечных поколений живых организмов в цепи зеленые растения – животные – человек – микроорганиз- мы.
В экологическом отношении особый интерес представляют свойства почв, оказывающие влияние на жизнь организмов, – мощность и грануломет- рический состав, влажность и температура почв, валовой химический состав, содержание гумуса, реакция, воздушный и солевой режимы, обеспеченность элементами питания и др.
Мощность почв и их отдельных горизонтов характеризует агрономиче- скую ценность почв. Например, мощный гумусовый горизонт свидетельству- ет о больших запасах питательных элементов, о значительном развитии ак- кумуляции веществ, слабом их вымывании. О бедности подзолистых почв можно судить по наличию элювиального горизонта, из которого вымыты пи- тательные элементы. Мощность тундровых почв лимитируется наличием вечной мерзлоты.
Гранулометрический состав почв влияет в основном косвенно на ор- ганизмы, определяя условия увлажнения, воздушный и тепловой режимы, способность к поглощению минеральных веществ. Песчаные и супесчаные почвы имеют низкую влагоемкость, содержат мало питательных элементов, в них быстро минерализуются органические вещества. Глинистые и тяжело- суглинистые почвы характеризуются плохими водно-физическими свойства- ми (во влажном состоянии они вязкие и липкие, а в сухом – твердые, трещи- новатые), но высокой поглотительной способностью, богаты элементами пи-