Основы экологии - Людмила Ющенко

Потребность того или иного вида, например, в тепловой или лучистой энергии, расходуемой на процессы жизнедеятельности, должна находиться в строгом соответствии с наличием данного ресурса в данном месте в данное время и поступлением его извне или образованием внутри организма. Нарушение баланса между поступлением и расходованием необходимого ресурса неизбежно ведет к летальным последствиям для организма.

Абиотические факторы действуют на организм разными путями. В самом простом случае имеет место простое влияние: без прямого воздействия солнечного света в зеленом растении прекращается фотосинтез, солнечные лучи действуют на лежащую на камне ящерицу, и ее тело нагревается и т. д. Чаще абиотические факторы влияют на организмы опосредованно или косвенно, причем порой через многие промежуточные звенья. Например, длительное сочетание высокой температуры воздуха с его низкой влажностью и отсутствием осадков приводит к засухе. В результате засухи на обширных пространствах выгорает травянистая растительность, гибнут деревья и кустарники, травоядные животные либо погибают, либо вынуждены мигрировать на значительные расстояния. Это, в свою очередь, сказывается на состоянии популяций хищников и трупоедов, их поведении и образе жизни.

Результаты влияния абиотических факторов могут сильно различаться в зависимости от того, как они действуют – раздельно или в совокупности. Например, зимой даже не очень сильный мороз при высокой влажности воздуха и наличии ветра становится весьма ощутимым, а во многих случаях весьма опасным, так как такое сочетание климатических факторов ведет за собой повышенное излучение теплоты с поверхности тела и может привести к значительному переохлаждению организма вплоть до его гибели. Даже летом во время дождя мелкие хищные животные с интенсивным обменом веществ после полного намокания шерсти нередко погибают от переохлаждения.

Среди абиотических факторов особенно важное значение имеют климатические условия: лучистая энергия, свет, температура, влажность воздуха, осадки, снежный покров, атмосферное давление, газовый состав атмосферы, движение воздуха и ветер, атмосферное электричество.

Климатические факторы оказывают и прямое, и косвенное влияние на живое вещество биосферы. Но, в свою очередь, живое вещество в значительной мере формирует климат нашей планеты. Например, в дубовом лесу умеренной зоны до поверхности земли доходит только 3,5 % количества света, падающего на вершины крон; в вязово-кленовом лесу – лишь 0,4 %, а во влажном тропическом лесу – 0,1–0,2 %. Картофельная ботва на поле задерживает до 97 % световой энергии. Под растительным покровом значительно изменяется и температурный режим. Суточные и сезонные колебания температуры сокращаются, и в целом температурные условия становятся более умеренными, эти различия сказываются и на средних годовых температурах. Так, среднегодовая температура воздуха в плотном лесном массиве в среднем на 4,2–7,3 °С выше, чем в окружающем его открытом пространстве.

Наличие растительного покрова резко снижает скорость ветра. Если на опушке традиционного для нашей республики сосново-березового леса средней сомкнутости скорость ветра принять за 100 %, то уже на расстоянии 70 м от нее скорость ветра составит всего 23 % от первоначальной. Даже на лугу, когда на высоте 1,5 м скорость ветра составляет 7,6 м/с, в травяном покрове она немногим превышает 1 м/с, а в 7–8 см над землей наблюдается полный штиль.

Растительность весьма интенсивно задерживает выпадающие осадки. Это зависит от состава древесных пород, сомкнутости крон, развития ярусов, а также от силы и интенсивности выпадения осадков.

Наряду с разного рода климатическими факторами очень важную роль в формировании биосферы играют почвенно-грунтовые условия, или так называемые эдафические факторы. Почва имеет огромное значение в жизни живых существ на нашей планете. Именно почва явилась той промежуточной средой, которая обеспечила выход жизненных форм из водной среды на сушу и их адаптацию к новым условиям существования. Эдафические факторы деятельно участвовали в эволюции органического мира и одновременно развивались и трансформировались под его воздействием.

По сравнению с другими абиотическими факторами эдафические факторы обладают исключительным своеобразием. Во-первых, в отличие от климатических факторов, они не только прямо или косвенно воздействуют на организмы, но одновременно служат постоянной или временной средой обитания для многих видов живых существ разного уровня организации, т. е. относятся к средообразующим экологическим факторам. Во-вторых, почва представляет продукт динамического взаимодействия между первичными и вторичными горными породами, климатом и органическим миром, а в настоящее время и человеческой деятельностью. В-третьих, в связи с указанными выше обстоятельствами эдафические факторы находятся как бы на грани абиотических факторов с биотическими. Поэтому иногда почву называют биокосным телом. Эдафические факторы изменчивы в пространстве. Это можно проследить по ландшафтным зонам в соответствии с общим законом зональности В. В. Докучаева, а также по эдафическим условиям, которые могут весьма сильно отличаться друг от друга в пределах одной зоны, даже на соседних участках с неодинаковым рельефом, растительностью, микроклиматом. Все эти особенности так или иначе сказываются на органическом мире (на растительности непосредственно, а на животных – и прямо, и косвенно) и в значительной степени формируют биосферу.

3.3.2. Биотические факторы

Согласно определению В. И. Вернадского, живым веществом называется совокупность живых организмов, выраженная в весе (массе), химическом составе, количестве энергии и в характере пространства. «Живое вещество охватывает всю биосферу, ее создает и изменяет… оно является самой большой силой в биосфере и определяет все идущие в ней процессы и развивает огромную свободную энергию…».

Совокупность всех живых организмов нашей планеты образует живую природу, являющуюся наряду с мертвой природой (косным веществом) одной из составляющих биосферы.

Живая природа образована из разного по своему виду и составу живого вещества, которое распределено на поверхности континентов и островов, в пресных и соленых водах и т. д.

Живое вещество биосферы представлено огромным количеством чрезвычайно разнообразных организмов, однако все они могут быть систематизированы, прежде всего, по способу получения и использования энергии, что и определяет их роль и место в биосфере. По этому признаку все живые организмы могут быть либо продуцентами (производителями), либо консументами (потребителями), либо редуцентами (разрушителями).

Кроме того, по способу питания живые организмы подразделяются на автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные организмы – это организмы, способные синтезировать все необходимые им органические вещества из неорганических, используя в качестве источника энергии свет или некоторые неорганические соединения. В зависимости от вида используемой энергии они подразделяются на фото- и хемотрофные организмы.

Основные автотрофы на Земле – это зеленые растения (фототрофы). Они являются основным источником свободного кислорода в атмосфере, и они же создают и наибольшее количество органического вещества, т. е. являются истинными продуцентами.

Хемотрофные организмы – это организмы, которые образуют органическое вещество за счет химической энергии ряда неорганических соединений. К этой группе организмов по своей природе наиболее древних относятся бактерии, микроорганизмы и некоторые простейшие.

Гетеротрофные организмы – это организмы, которые в качестве источника энергии для жизнедеятельности используют разные органические или неорганические соединения. К ним относятся все высшие животные, в том числе и человек. По способу производства и накопления энергии и органического вещества они могут быть консументами или редуцентами.

В естественной среде каждый организм или группа организмов неизбежно подвергается воздействию физико-химических условий, а также обитающих рядом и одновременно с ним других организмов и групп организмов.

Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду.

Существование живых организмов возможно только в такой среде, где связи с другими живыми организмами обеспечивают благоприятные условия для роста, развития и воспроизведения себе подобных. Основной формой проявления связей с другими живыми организмами служат пищевые взаимоотношения, на которых базируется формирование сложных звеньев и цепей питания.