Биогенные вещества как экологические факторы

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.

Дата добавления: 2015-05-09