Биогенные факторы среды

Биогенные вещества как экологические факторы

Биогенные факторы среды

ПОЖАРЫ

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

К физическим факторам воздушной среды относится движение воздушных масс и атмосферное давление. Движение воздушных масс может осуществляться в виде их пассивного перемещения конвективной природы или в виде ветра.

В первом случае обеспечивается расселение спор, пыльцы, семян, микроорганизмов и мелких животных. Всю эту массу организмов называют аэропланктоном.

Во втором случае ветер также переносит аэропланктон, но на значительно большие расстояния; при этом возможен и перенос загрязняющих веществ в новые зоны.

Ветер, подобно водным течениям в реках, может оказывать и прямое воздействие на растения, например, на их рост, а также угнетающе воздействовать на активность животных, например, птиц.

Атмосферное давление оказывает существенное экологическое воздействие в особенности на позвоночных животных, которые не могут жить выше 6 км над уровнем моря.

Химический состав атмосферы весьма однороден: 78,8% азота, 21% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа по объему. По современным данным, концентрации CO2 и O2 в значительной степени являются лимитирующими факторами даже в наземных условиях: содержание CO2 находится примерно в минимуме, а содержание кислорода – в максимуме толерантности растений по этим факторам (Ю. Одум, 1986).

В почвах и подстилающих их породах, вплоть до уровня грунтовых вод (в зоне аэрации) углекислого газа содержится уже 10%, а кислород становится лимитирующим фактором для аэробных редуцентов, что приводит к замедлению разложения отмершей органики.

В воде кислорода в 20 раз меньше, чем в атмосфере, и здесь он является лимитирующим фактором. Источниками кислорода в воде являются диффузия из атмосферного воздуха и фотосинтез водорослей. Лимитирующее действие CO2 в воде выражено не явно, но его высокое содержание может приводить к гибели рыб и других животных.

При растворении CO2 в воде образуется слабая угольная кислота H2CO3 , легко образующая карбонаты и бикарбонаты.

Карбонаты – источник питательных веществ для построения раковин и костной ткани и хороший буфер для поддержания водородного показателя pH водной среды на нейтральном уровне.

Важность последнего обстоятельства состоит в том, что для гидробионтов интервал толерантности по pH столь узок, что даже незначительное отклонение его от оптимума приводит организм к гибели. Это связано с нарушением тонкой системы ферментной регуляции в организме.

Пожары являются своеобразным комплексом физического и химического воздействия на биосферу в наземно-воздушных условиях. Они издавна стали неотъемлемой частью климата, и их надо рассматривать как важный экологический фактор наряду с температурой, атмосферными осадками и почвой. По своему экологическому воздействию пожары делят на верховые и низовые.

Верховые пожары уничтожают всю растительность и большинство животных, так что может пройти несколько десятков лет, прежде чем лес вырастет снова.

Низовые пожары обладают избирательностью, стимулируют разлагающую деятельность бактерий и превращение минеральных веществ в форму, доступную для питания растений нового поколения, ослабляют опасность верховых пожаров, способствуют созданию условий для увеличения видового разнообразия сообществ.

Биогенные соли и элементы являются лимитирующими факторами и ресурсами среды для организмов.

Одни из элементов требуются организмам в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами, другие тоже жизненно необходимы, но в очень малых количествах; их называют микроэлементами. Растения получают их, как правило, из почвы, реже – из воды, а животные и человек – с пищей.

Первостепенное значение среди биогенных макроэлементов имеют фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор – это важнейший элемент протоплазмы клеток, а азот входит во все белковые молекулы. Основной источник азота – атмосферный воздух, а фосфора – лишь горные породы и отмершие организмы.

Азот фиксируется большинством растительных и гетеротрофных организмов и включается в биологический круговорот. Фосфора в организме содержится в процентном отношении больше, чем в исходных природных источниках, и именно поэтому так велика его лимитирующая роль.

Недостаток фосфора по своему влиянию на продуктивность биоты стоит на втором месте после воды.

Лишь немногим по своему значению этим элементам уступают калий, кальций, сера и магний. Калий входит в состав клеток, играет важнейшую роль в осмотических процессах, в работе нервной системы животных и человека, способствует росту растений и т.д.

Кальций является составной частью раковин и костей животных, и также необходим растениям. Сера входит в состав некоторых аминокислот, коферментов, витаминов, обеспечивает хемосинтез и др.

Магний – необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных и т.д.

Биогенные микроэлементы входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь необходимы железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт.

Если в этом наборе не хватает марганца, железа, хлора, цинка и ванадия, то не будет полноценным процесс фотосинтеза, а в случае недостатка молибдена, бора, кобальта и железа нарушается азотный обмен и т.п. Эти же микроэлементы необходимы животным и человеку.

Их недостаток (или избыток при загрязнении) вызывает заболевания.

Граница между макро- и микроэлементами довольно условна: например, натрия животным требуется во много раз больше, чем растениям, для которых натрий часть вносят в группу микроэлементов.

Источник: //studopedia.su/16_61829_biogennie-veshchestva-kak-ekologicheskie-faktori.html

3.5 Биогенные вещества как экологические факторы

Биогенные факторы среды

Биогенныесоли и элементы, как это показал Ю. Либих,являются лимитирующими факторами иресурса­ми среды для организмов.

Однииз элементов требуются орга­низмамв относительно больших количествахна­зывают макроэлементами,другие тоже жизненно необходи­мыорганизмам, но в очень малых, следовыхко­личествахназываютбиогенными микроэлементами.Рас­тения получают их, как правило,из почвы, реже— из воды,а животные и человек— с пищей.

Биогенные макроэлементы Первостепенноезначение среди них имеют фосфор и азотв доступной для организмов форме. Фосфор этоважнейший и,необходимыйэлемент протоплазмы, а азотвходит во все белковые молекулы.Основнойисточник азота— атмосферныйвоздух, а фосфора— лишьгорные породы и отмершие организмы.

Азот фиксируется большинством растительныхи гетеротрофных организмов и включаетсяв биологический круговорот. Фосфора ворганизме содержится в процентномотношении больше, чем в исходныхприродных источниках.

Лишьнемногим по своему значению этимэлементам ус­тупают калий,кальций, сера и магний. Калийвходит в состав клеток, играет важнейшуюроль в осмотических процессах, в работенервной системы животных и человека,способствует росту растений и т. д.Кальцийявляется составной частью ра­ковини костей животных, необходим растениями т. д.

Серавходит всостав некоторых аминокислот, коферментов,вита­минов, обеспечивает хемосинтези др. Магнийнеобходимая часть молекул хлорофилла,входит в состав рибосом растений иживотных и др.Биогенныемикроэлементы Входятв состав ферментов и нередко бываютлимитирую­щими факторами.

Для растенийв первую очередь необходи­мы: железо,марганец, медь, цинк, бор, кремний,молибден, хлор, ванадий и кобальт. Еслив этом наборе, например, не­хватка Mn,Fe,Cl,ZnиV, то небудет полноценным процесс фотосинтеза,а если не будет Мо, В, Со иFe, тонарушится азотный обмен, и т. п. Эти жемикроэлементы необходимы животным ичеловеку.

Их недостаток (или избытокпри загряз­нении) вызывает болезни.

Границамежду макро- и микроэлементами довольноус­ловна: например, натрия животнымтребуется во много раз боль­ше, чемрастениям, для которых натрий частовносят в список микроэлементов.

3.6 Ресурсы живых существ как экологические факторы

Ресурсыживых существ— это попреимуществу веще­ства,из которых состоят их тела, энергия,вовлекаемая в про­цессы.

Зеленоерастение создается из неорганическихмолекул и ионов— вода,углекислый газ, кислород, биогенныевещест­ва— и солнечнойрадиации в результате фотосинтеза.

Неорга­нические компоненты здесьможно рассматривать какпище­войресурс, асвет какресурсэнергетический.

Сами растения являются пищевым ресурсомтравоядных животных, травояд­ные— ресурсдля хищников, те и другие— пищевойресурс для паразитов, а после гибели— длядеструкторов.

КлассификацияресурсовРесурсы живых существ можно разделитьна незаменимые и взаимозаменяемые.Незаменимыересурсы этокогда один не в состоянии заменитьдругой, который, в свою очередь, ста­новитсяжесткимлимитирующим фактором.

Ресурсымогут выступать лимитирующим фактором,по­скольку никто не отменял законатолерантности при использо­ваниикомпонентов среды как ресурсов. Здесьдействует закон независимости факторовВ. Р. Вильямса, причем каждый из ресурсов(СО2,,Н2О,К, S,Р,N и др.)добывается независимо от других и,зачастую, своим особым способом.

Взаимозаменяемыересурсы этокогда любой из двух ре­сурсов можнозаменить другим, при этом они могут бытьи различного качества.

Но взаимозаменяемыересурсы могут быть взаимодополняющими,если при совместном потреб­ленииобоих ресурсов в совокупности ихтребуется меньше, чем при раздельномпотреблении.

При совместном потребле­нииресурсов, для поддержания жизни организмовобоих ре­сурсов расходуется больше,чем при раздельном потреблении. Такиересурсы называются антагонистическими.

Экологическоезначение незаменимых ресурсов Врезультате адапта­ции возникаетсоответствие между организмом и сре­дой,но оно еще не гарантирует выживанияорганизма в этой среде, если он не сможетнайти свое место в сложной цепибиологических взаимодействий как навнутривидовом, так и на межвидовомуровнях. Единственным ресурсом энергиидля зеленых растений яв­ляется свет.Солнечная энергия— этоединственный из ресурсов, которыйдействует в одном направлении, аосталь­ные (вода, углекислый газ,биогенные вещества) используют­сямногократно, вовлекаемые в биологическийкруговорот ве­ществ. Важнейшее значениедля популяций растений имеет рас­пределениеэтой энергии.Количество солнеч­нойэнергии, которое используется растениемна фотосинтез, должно быть пропорциональноосвещенной площади листьев.

Нопри благоприятных условиях, при яркомсолнеч­ном освещении, интенсивностьфотосинтеза может не дости­гатьмаксимума.Максимальные же значе­ния использованиялучистой энергии у растений составляет3—4,5% втропических лесах,0,6—1,2% влесах,0,6% усельхозкультур. На таких значенияхэф­фективности использования световыхресурсов и держится вся энергетикаэкосистемы.

Диоксидуглеродатакже незаменимыи ресурс вфотосинте­зе, но проблем с егонедостатком не возникает. Избыток СО2может интенсифицировать фото­синтездаже при некоторой недостаточнойосвещенности.

Вода этоне только компонент фотосинтеза, но инезаме­нимая составляющая клетки.Для подавляю­щего большинства растенийосновной источник воды— почва.

Во многих случаях вода становитсялимитирующим фактором из-за ограниченныхее количеств в почве, но она может бытьи лимитирующей при максимальномводонасыщении почвы.

Минеральныересурсы этоизвлекаемые растением из почвы биогенныемикро- и макроэлементы. Без них рострас­тений, т, е. образование органическихмолекул, невозможен.

Минеральные ресурсы«добываются» корневой системой расте­ний,их доступность неразрывно связана сдоступностью воды, а наличие иколичественный состав зависят отсодержания био­генных веществ в почве.

Кислородв наземных сообществах не является покалими­тирующим ресурсом, но растворимостьв воде у него значи­тельно меньше, чему углекислого газа, поэтому в воднойсре­де кислород является лимитирующимресурсом. Для всех су­ществ, кромеанаэробов, кислород— незаменимыйресурс.

Пищевыересурсы этосами организмы. Автотрофные (фото- ихемосинтезирующие) организмы становятсяресурса­ми для гетеротрофов, принимаяучастие в пищевой цепи, где каждыйпредшествующий потребитель превращаетсяв пище­вой ресурс для следующегопотребителя.

Важ­нейшееотличие растительной пищи в том, чторастительные клетки окружены стенками,состоящими из целлюлозы,представляющихсобой волокна, неу­свояемые многимиживотными—консументами.

Но наличие этих стенок— основнаяпричина высокого содержания углеро­дав растениях—потенциального источника большихколичеств энергии.

Эта энергия доступналишь животным, способными расщеплятьцеллюлозу: некоторые бактерии, грибы,улитки и др.

Травояднымживотнымдля того, чтобы переварить расти­тельнуюпищу, необходимо ее тщательно пережевывать(жвач­ные животные). Плотояднымже вообще жевать ничего не нужно, таккак в мясе жертвы все компоненты,необходимые им для жизни, содержатся вготовом к усвоению виде, поэтому этоткорм можно и целиком заглотнуть.

Впищеварительном тракте травоядныхживотных,поселяютсямикроорганизмы, обладающие способностьюраз­лагать целлюлозу, которые помогаютим переварить раститель­ный корм.Кроме того, при разложении растениймногие мик­робы извлекают из нихпитательные вещества (азот и др.).

Поэтой же причине животные поедаютрастительный детрит, заселенныймикроорганизмами.

Пространствокак ресурсРастения и животные конкурируютв про­странстве прежде всего заресурсы, а не за площадь, где они могутразмножаться.

Пространство может статьи лими­тирующимресурсом,если при избытке пищи оно не сможетвместить в свои геометрические размерывсе организмы, кото­рые могли быуспешно жить в этом пространстве засчет из­бытка его ресурсов.

Пищевойресурс— любойпотребленный компонент среды, которыйможет быть «отнят» одним орга­низмому другого.Это вызвает внут­ривидовую конкуренцию.Регулируются эти явления уже напопуляционном уровне и изучаются впопуляционной экологии.

Контрольныевопросы:

1.Чтотакое среда, обитания и какие средызаселены орга­низмами? Понятие обэкологических факторах.

2.Какназывают совокупность факторовнеорганической сре­ды? Дайтехарактеристику этим факторам.

3.Какназывают совокупность влиянийжизнедеятельности одних организмов нажизнедеятельность других?

4.Вчем заключаются внутривидовые имежвидовые взаимо­отношения?

5.Какназываются экологические факторы,ограничивающие развитие организма?Законы минимума Ю. Либиха и толе­рантностиВ. Шелфорда.

6.Чтопонимается под диапазоном толерантностиорганиз­ма?

7.Какоезначение имеет свет для жизни на Земле?

Тестыдля самоконтроля:

1.Относительно однородное по абиотическимфакторам среды пространство, занятоебиоценозом называется

а) биотой

b)биотопом

c)экосистемой

d)экотоном

2. К экологическимфакторам не относятся:

а) климат

b)рельеф

c)затмение солнца

d)содержание кислорода в воде

3.Начальным источником энергии почти вовсех экосистемах служит:

а) энергия ветра

b)энергия воды

c)энергия Солнца

d)энергия ископаемого топлива

4. Экологическиефакторы, оказывающие наибольшее влияниена численность современных пресмыкающихся:

а) абиотические

b)биотические

c)агропогенные

d)абиотические и биотические

5.Как называется совокупность областей,где проживает человечество

а) биосфера

b)литосфера

c)гидросфера

d)антропосфера

e)ноосфера

Источник: //studfile.net/preview/5566125/page:7/

Ваш Недуг
Добавить комментарий