Место экологии в системе наук

1.

МЕСТО ЭКОЛОГИИ В СИСТЕМЕ НАУК

Обычно экология считается частью биологии. Экология изучает основные фундаментальные закономерности: поток энергии, циркуляцию химических элементов. Но как научная основа для рационального природопользования, охраны живых организмов и окружающей среды приобрела экономическое и политическое звучание. В рамках общей экологии, изучающей наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и среды, сформировались новые направления, которые развились в отдельные науки. Причем часть из них является небиологическими такие как, например, социальная экология, экология личности, экологическое право, экологическая этика и т.д.

В связи с введением понятия о глобальном экологическом кризисе и путях выхода из него, экологизацией всей жизни человека, возникло понятие Мегаэкологии (Всеобщей экологии; Новой экологии, Глобальной экологии, Большой экологии. Под мегаэкологией понимается - область знаний, объединяющая все науки (в том числе и небиологические, например, социальную экологию, экологию личности, правовую экологию и т.д), имеющие дело с экологическими проблемами, включая экономические, политические и правовые механизмы и мероприятия, направленные на решение экологических проблем (например, технологии и приемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов). Мегаэкология, в определенном смысле, - это образ жизни, образ мышления, политика и т.д.

В данном контексте понятно, что наше общественное движение в сфере охраны окружающей среды, называющее себя экологами, не занимается экологией (наукой), а действует в рамках мегаэкологии. В связи с этим некоторые специалисты используют термин экологистика, под которым понимают комплекс научных отраслей и направлений деятельности, так или иначе связанных с решением экологических проблем современности. А лицо, озабоченное экологическими проблемами, вне зависимости от специальности, образования и социальной принадлежности, называют экологистом. На западе подобных людей принято называть "зелеными". С нашей точки зрения это более правильно, так как некорректно называть физиком человека, озабоченного проблемами устойчивости кучи бревен, представляющей опасность для окружающих.

Для более полного восприятия существующей картины, внизу приведена примерная схема взаимосвязи наук, связанных с проблемами экологии и даны определения ряда из них.

Экология

Биологическая экология (Биоэкология) Ecology; Bioecology От греч.Oikos - жилище + Logos - наука.

Экология - наука о составе, структуре, свойствах, функциональных особенностях и эволюции систем надорганизменного уровня, популяционных экосистем и биосферы. Экология изучает основные фундаментальные закономерности: поток энергии, циркуляцию химических элементов. Обычно экология считается частью биологии.

2.

фактор - это элемент среды.

Однако не все факторы одинаково влияют на организм. Есть такие элементы, факторы, которые безразличны для организма. Поэтому необходимо различать средообразующие элементы, или факторы вообще, и экологические факторы, оказывающие определенное воздействие на организм. Например, в водной среде вода — средообразующий фактор, а в наземно-воздушной среде роль средообра- зующего фактора играет воздух. В данном случае вода или воздух определяют саму специфику среды существования. Количественное выражение средообразующего фактора всегда в избытке, а его количественные колебания не ограничивают, не лимитируют жизнедеятельность растения. С другой стороны, вода в сухопутных условиях представляет собой определяющий, лимитирующий жизнедеятельность экологический фактор; то же самое — воздух в почве. Количественное выражение экологических факторов обычно подвержено значительным изменениям — в равные моменты они действуют неоднозначно.

Таким образом, для экологических факторов характерна изменяемость во времени: или закономерная (освещение, теплый и холодный периоды года, суток), или нерегулярная, от года к году. Например, Л. Г. Раменский ввел понятие об обеспеченности и переменности водного режима (изменяемость его по вегетационному сезону), его устойчивости и неустойчивости от года к году. Это относится и к другим факторам. Средообразующие факторы более или менее постоянны.

3.

Амплитуда Экологическая

[лат. amplitudo - величина] - пределы приспособляемости вида или сообщества к изменяющимся условиям среды

4.

Правило лимитирующих факторов. Сущность этого правила заключается в том, что фактор, находящийся в недостатке или избытке (вблизи критических точек) отрицательно влияет на организмы и, кроме того, ограничивает возможность прояв­ления силы действия других факторов, в том числе и нахо­дящихся в оптимуме. Например, если в почве имеются в достат­ке все, кроме одного, необходимые для растения химические эле­менты, то рост и развитие растения будет обусловливаться тем из них, который находится в недостатке. Все другие элементы при этом не проявляют своего действия. Лимитирующие факторы обычно обусловливают границы распространения видов (популяций), их аре­алы. От них зависит продуктивность организмов и сообществ. По­этому крайне важно своевременно выявлять факторы минимально­го и избыточного значения, исключать возможности их проявления (например, для растений - сбалансированным внесением удобрений).

Человек своей деятельностью часто нарушает практически все из перечисленных закономерностей действия факторов. Особенно это относится к лимитирующим факторам (разрушение местообитаний, нарушение режима водного и минерального питания расте­ний и т.п.).

5.

Эврибионты (от греч.???? — «широкий» и греч.???? — «живущий») — организмы, способные существовать в широком диапазоне природных условий окружающей среды и выдерживать их значительные изменения.

Так, например, животные, обитающие в зонах с континентальным климатом способны переносить значительные сезонные колебания температуры, влажности и других природных факторов. Жители литоральных областей регулярно подвергаются колебаниям температуры и солёности окружающей воды, а также осушению.

Эврибионтные организмы, как правило, имеют морфофизиологические механизмы, позволяющие им поддерживать постоянство своей внутренней среды даже при резких колебаниях условий окружающей среды.

Стенобионты

(от греч. stenos — узкий, ограниченный и Бионт

животные и растения, способные существовать лишь при относительно постоянных условиях окружающей среды (т. е. выдерживающие лишь небольшие колебания температуры, солёности, влажности, гидростатического или атмосферного давления и т.п.). Для некоторых С. ограничивающим может быть какой-либо один фактор внешней среды (например, характер пищи). Так, некоторые виды южноамериканской колибри питаются нектаром цветков определенного вида растений, и область их распространения ограничивается узким ареалом данного растения. Австралийский сумчатый медведь коала может жить только на тех видах эвкалиптов, листьями которых он питается. Для других С. возможность их существования и распространения ограничена одновременно несколькими факторами. Например, одна из самых глубоководных рыб Pseudoliparis amblystomopsis известна только с глубин 6—7 км, где она обитает при полном отсутствии света, гидростатическом давлении в 600—700 am, при постоянной низкой температуре и неизменной солёности. К С. относятся многие паразиты и симбионты (см. Паразитизм, Симбиоз), способные существовать только совместно с представителями одного определенного вида, многие животные океанических глубин, обитатели пещер, влажных тропических лесов, высокогорных районов, изолированных океанических островов. Стенобионтность ограничивает возможность расселения и обусловливает локальное распространение видов (узкие ареалы). С. противопоставляют эврибионтам (См. Эврибионты), способным выдерживать колебания факторов внешней среды в широких пределах.

6.

Характеристика света как экологического фактора. Живая природа не может существовать без света, так как солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, является практически единственным источником энергии для поддержания теплового баланса планеты, создания органических веществ фототрофны-ми организмами биосферы, что в итоге обеспечивает формирование среды, способной удовлетворить жизненные потребности всех живых существ.

Биологическое действие солнечного света зависит от его спектрального состава, продолжительности, интенсивности, суточной и сезонной периодичности.

Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от 290 до 3 000 нм. Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) короче 290 им, губительные для живых организмов, поглощаются слоем озона и до Земли не доходят. Земли достигают главным образом инфракрасные (около 50% суммарной радиации) и видимые (45%) лучи спектра. На долю УФЛ, имеющих длину волны 290—380 нм, приходится 5% лучистой энергии. Длинноволновые УФЛ, обладающие большой энергией фотонов, отличаются высокой химической активностью. В небольших дозах они оказывают мощное бактерицидное действие, способствуют синтезу у растений некоторых витаминов, пигментов, а у животных и человека — витамина D; кроме того, у человека они вызывают загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи длиной волны более 710 нм оказывают тепловое действие.

По отношению к свету выделяют следующие экологические группы растений:

гелиофиты (светолюбивые);

сциофиты (тенелюбивые);

теневыносливые (факультативные гелиофиты).

Гелиофиты. Световые растения. Обитатели открытых мест обитания: лугов, степей, верхних ярусов лесов, ранневесенние растения, многие культурные растения.

7.

Фотопериодизм(греч. photos- "свет" и periodos- "круговорот", "чередование") — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).

Реакция на свет (фототропизм)

Реакция растения на свет — это одна из самых удивительных приспособительных реакций, встречающихся в природе. Растение, выращиваемое в ящике, разделенном на несколько «этажей» и имеющем только одно маленькое выходное отверстие, находит это отверстие и «вырывается» на свет, как будто действует сознательно. Однако на самом деле подобные явления обусловлены влиянием ауксинов.

Свет, падающий на верхушку стебля, заставляет ИУК перемещаться в менее освещенную часть. Это усиливает рост клеток на теневой стороне, в результате стебель изгибается к свету. Свет до некоторой степени снижает образование или действие ИУК. Это обусловливает положительный фототропизм, свойственный растениям.

Одним из первых ученых, показавшим в эксперименте фототропизм растении, был Чарльз Дарвин. Опыт Дарвина состоял в следующем:

семена злаков были высеяны в темном помещении; как только они проросли, в 4 м от них была помещена маленькая лампа, которая давала не больше света, чем свеча. Освещение было настолько слабым, что растения едва виднелись, однако в течение нескольких часов все колеоптили изогнулись в сторону источника света. Ряд других опытов на проростках овса привел Дарвина к мысли, что в верхушке колеоптиля вырабатывается какое-то вещество; это вещество спускается вниз по колеоптилю и способствует проявлению реакции растения на свет. Когда Дарвин надел на верхушку колеоптиля маленький черный колпачок, никакой реакции растения на боковое освещение не наблюдалось. Растение со срезанной верхушкой также не реагировало на свет. Вместе с тем, когда ученый завернул весь колеоптиль в черную бумагу, оставив освещенной (сбоку) только верхушку, растение, как всегда, изогнулось в сторону источника света.

Передвижение ауксина в верхушке колеоптиля можно доказать следующим образом: в мякоть верхушки поперек пучка света втыкают маленький кусочек слюды и этим предотвращают переход ауксина с освещенной стороны на теневую. В таком случае изгибания растения в сторону света не происходит.

Известно также, что свет каким-то образом тормозит выработку или действие ИУК. В самом деле, стебли растений, содержащихся в полной темноте, становятся необычайно длинными, вытянутыми; это явление называется этиоляцией. Подобная реакция имеет большое значение в борьбе за существование; благодаря ей проростки, появившиеся в темноте, могут пробиться к свету еще до того, как иссякнут питательные вещества, запасенные в семени.

Фототаксис — двигательная реакция подвижных микроорганизмов в ответ на световой стимул, один из видов таксисов.

Механизм фототаксиса включает три основные стадии:

поглощение света и первичная реакция в фоторецепторе;

преобразование стимула и передача сигнала двигательному аппарату;

изменение движения жгутиков.

Различают:

положительный фототаксис — движение в сторону источника света;

отрицательный фототаксис — движение в сторону от света.

8.

Все физиологические и биохимические процессы идут лишь в определенных температурных границах, которые обычно лежат в довольно узких пределах. Фактор тепла имеет большое значение и в географическом распределении растений. Составляя существенную часть климатических условий, он тем самым определяет северные и южные границы ареалов, зональную структуру растительного покрова.

Известно, что тепло - это форма кинетической энергии, которая может превратиться в другие виды энергии и передаваться от относительно более нагретого тела более холодному. Имеются три способа такого превращения или передачи тепла: радиация, теплообмен, конвекция. Радиацией называется излучение волн разной длины Солнцем (инсоляция) или же телом, нагретым Солнцем. Атмосфера задерживает определенную часть солнечной радиации, или инсоляции, но другая ее часть доходит до почвы, вызывая ее нагрев. Нагретая почва, в свою очередь, отдает часть полученной энергии атмосфере.

Но атмосфера действует как экран, задерживая отраженную энергию, частично направляя ее обратно. Вибрационная активность молекул нагретой Солнцем поверхности почвы передается припочвенным слоям воздуха, и, вследствие такой теплопроводности, происходит теплообмен, передача тепла. Плотность нижних слоев атмосферы при нагревании снижается, и они поднимаются вверх, уступая место более холодным массам воздуха. Кроме того, передача тепловой энергии происходит с потоками воздуха и в горизонтальном направлении, из более теплого в более холодное место. Подобные перемещения тепла при помощи токов в газах называютсяконвекцией. Для теплового режима растений очень важно установить отношение количества отраженной тепловой энергии к количеству падающей на данную поверхность. Такое отношение в процентах называется «альбедо» (этот термин мы будем применять и к световой энергии). Единицей тепловой энергии является джоуль (Дж); одна калория равна 4,186 Дж (1000 калорий составляют килокалорию — ккал, или 4,186-103 Дж). Термин «температура» (степень нагретости тела) употребляется для обозначения уровня молекулярной активности тела, поэтому надо четко отличать «тепло» от «температуры». «Температура» — термин «качественный» (степень молекулярной активности), а «тепло» — «количественный», поскольку для нагрева до одинаковой температуры двух количеств какого-либо вещества меньше энергии надо затратить на меньшую массу.

9.

Пойкилотермные животные (от греч. poikilos — различный, переменчивый и therme — тепло), холоднокровные животные, животные с непостоянной температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К Пойкилотермные животные относятся все беспозвоночные, а из позвоночных — рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Температура тела Пойкилотермные животные обычно всего на 1—2 °С выше температуры окружающей среды или равна ей. Терморегуляция у Пойкилотермные животные несовершенна. Температура тела у многих из них повышается под влиянием поглощения солнечного тепла или мышечной работы. Например, у шмелей в полёте она может достигать 38 и даже 44 °С при температуре воздуха 4—8 °С. Однако после прекращения полёта тело быстро охлаждается до температуры внешней среды. При повышении или понижении температуры внешней среды за пределы оптимума Пойкилотермные животные впадают в оцепенение или гибнут. Многие из них находятся в оцепенении большую часть года (например, степная черепаха активна всего 3 мес в году). Отсутствие совершенных терморегуляционных механизмов у Пойкилотермные животные объясняется относительно слабым развитием их нервной системы, особенно центральной, пониженным уровнем обмена веществ, который примерно в 20—30 раз ниже, чем у гомойотермных животных, и др. особенностями, связанными с более примитивной организацией Пойкилотермные животные по сравнению с птицами и млекопитающими.

Гомойотермные животные (от греч. homoios — сходный, одинаковый и therme— тепло), животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти не зависящей от температуры окружающей среды. К Гомойотермные животные относятся птицы и млекопитающие. Характерная черта Гомойотермные животные — наличие у них механизмов терморегуляции — химической (регуляция продукции тепла в организме) и физической (регуляция отдачи тепла во внешнюю среду).

Гетеротермные животные (от гетеро... и греч. therme — тепло), группа гомойотермных животных, у которых периоды постоянной температуры тела сменяются периодами значительных её колебаний, зависящих от изменений температуры среды, У одних Гетеротермные животные непостоянство температуры тела проявляется во время сна (колибри, летучие мыши), у других — зимоспящих млекопитающих — сезонно, в период спячки.

10.

Вода как экологический фактор

Тело растения на 50—90% состоит из воды. Особенно богата водой цитоплазма (85—90%), много ее и в органеллах клетки. Весьма богаты водой сочные плоды, 1лягкая листва, корни; однако семена, особенно маслянистые, могут содержать незначительные количества воды. Вода имеет первостепенное значение в жизни растений. Все биохимические процессы растения протекают в водной среде. Растворяя почти все питательные вещества вода служит и транспортным средством для них. Процессы водоснабжения растений, тесно связанные с местообитанием, — одна из центральных проблем экологии. Уже незначительные колебания водообеспечения могут иметь далеко идущие последствия и вызывают заметные изменения в растительном покрове.

Вода играет непосредственную роль в обеспечении роста растений, являющегося функцией растяжения клеток. Тургорное давление, производимое изнутри на- молодые оболочки клеток водой, вызывает их растяжение, пока они еще не эластичны. Это способствует увеличению размера клетки. Поэтому сухость замедляет рост, так как клетка полностью не растягивается. С уменьшением пластичности оболочки (при отложении целлюлозы) полного увеличения размера клетки не происходит даже при достаточном обеспечении растения водой. Днем в период недостатка воды стебли растений имеют меньший диаметр, чем ночью, что обусловлено разницей в тургоре. Поэтому рост надземных частей происходит главным образом ночью, когда уменьшается отдача воды через транопирацию и восстанавливается тургесценция. Наиболее чувствительным показателем обеспечения водой растения является продукция сухого вещества. Обеспечение водой накладывает глубокий отпечаток на внешнюю морфологию растений, их анатомическую структуру, положение растения в сообществе, зональное расчленение растительного покрова.

По отношению к водному режиму местообитания выделяют экологические группы растений: гидатофиты – водные растения, целиком или большей своей частью погруженные в воду, гидрофиты— водные растения, прикрепленные к грунту и погруженные в воду своими нижними частями, гигрофиты— растения избыточно увлажненных местообитаний, но таких, где обычно нет воды на поверхности, мезофиты — растения, обитающие в условиях среднего увлажнения, ксерофиты— растения, живущие в условиях резкого дефицита влаги (многие растения степей и пустынь).

11.

Ксерофиты - наземные растения, приспособившиеся к жизни при значительном постоянном или временном недостатке влаги в почве и/или в воздухе.

Название происходит от греческих xeros - сухой и phyton - растение.

В связи с наличием различных путей приспособления к недостатку влаги, которые сказываются на внешнем виде растений, ксерофиты подразделяются на две группы - склерофиты и суккуленты.

Склерофиты - растения с жёсткими побегами, сравнительно небольшими листьями, иногда покрытыми густым опушением или восковым слоем.

Название происходит от греческих scleros - твердый и phyton - растение.

Суккуленты - растения, накапливающие воду в сочных мясистых стеблях и листьях.

Название происходит от латинского succulentus - сочный.

Основной способ преодоления засушливых условий у суккулентов – накопление больших запасов воды в тканях и крайне экономное ее расходование. В условиях жаркого и сухого климата весь водный запас мог бы быть быстро растрачен, но растения имеют защитные приспособления, направленные к сокращению транспирации. Одно из них – своеобразная форма надземных частей суккулентов. В дополнение к этому у многих суккулентов поверхность защищена восковым налетом опушением, хотя есть и суккуленты с тонким не защищенным эпидермисом. Устьица очень немногочисленны, часто погружены в ткань листа или стебля. Днем устьица обычно закрыты, и потеря воды идет в основном через покровные ткани.

12.

Мезофи?ты (от др.-греч.????? (mesos) — средний и????? (phyton) — растение) — наземные растения, которые приспособлены к обитанию в среде с более или менее достаточным, но не избыточным увлажнением почвы. Занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Образцом среды обитания мезофитов может служить сельский луг в умеренной климатической зоне (примеры растений — разнообразные виды из родов полевица, тимофеевка, ромашка, клевер, золотарник и др.). Помимо луговых трав, в умеренном поясе к мезофитам относятся большинство лесных трав (ландыш, медуница и др.) и листопадные деревья и кустарники (например, бук, сирень, лещина). Однако мезофиты составляют наибольшую экологическую группу наземных растений и распространены шире: от умеренного климатического пояса, в котором преобладают, до тропического сухого.

Мезофиты требуют более или менее непрерывного водоснабжения в период вегетации. Они не терпимы к длительной засухе; ксероморфизм у них отсутствует или недостаточно развит; в чрезвычайных условиях быстро теряют влагу и увядают. К непродолжительным периодам засушливой погоды большинство мезофитов легко адаптируются, но периодически повторяющиеся засушливые циклы и длительные периоды обезвоживания могут привести к увяданию, нарушениям на клеточном уровне — плазмолизу и гибели растений. У мезофитов в среднем умеренная потребность в воде, но может широко варьироваться от вида к виду. У категории мезофитов нет признаков специфической морфологической адаптации, однако они обычно имеют хорошо развитую корневую систему с ветвящимися корнями, а также широкие, плоские и зелёные листья, форма которых весьма разнообразна. Лист более тонкий сравнению с ксерофитами, иногда с бо?льшим числом устьиц на нижних сторонах листьев, с тонкой кутикулой, волоски на листьях редкие или отсутствуют. В тканях листа обычно хорошо структурирована однослойная паренхима, также как и слой эпидермиса в верхней и нижней части листа.

Мезофиты лугов, степей и других хорошо освещаемых солнцем местообитаний обладают выраженными чертами светолюбивых растений (гелиофиты); мезофиты нижнего яруса лесов теневыносливы (сциофиты).

К мезофитам также относят большинство эфемеров — однолетних растений, обитающих в полупустынных и пустынных зонах и завершающих свой жизненный цикл за очень короткий промежуток времени (2 — 4 месяца), то есть за зимне-весенний сезон, когда выпадает достаточное количество осадков.

Подавляющее большинство сельскохозяйственных культур, в том числе важнейшие злаковые (кукуруза, пшеница) — мезофиты.

13.

Гигрофи?ты (от др.-греч.????? (hygros) — влажный и????? (phyton) — растение) — растения, обитающие в местах с высокой влажностью воздуха и (или) почвы. Категория гигрофитов выделяется на основе особенностей физиологии и морфологии растений; наиболее характерный признак гигрофитов — отсутствие приспособлений, ограничивающих расходование влаги.

Гигрофиты, как правило, отличаются большими и тонкими листьями с незначительным поверхностным защитным слоем (кутикулой), что приводит к высокой кутикулярной транспирации; незначительным утолщением эпидермиса, слаборазвитой сеткой жилок; устьица у листьев крупные, но их удельное количество на единицу площади невелико. Часто листья на поверхности имеют волоски из живых клеток эпидермиса для увеличения площади листа. За счёт крупных устьиц растения достигают оптимального регулирования транспирации. Морфологической особенностью листьев гигрофитов является наличие специфических устьиц — гидатод, которые способны выделять влагу из листа в капельно-жидкой форме. Это необходимо растению для нормальной жизнедеятельности в условиях атмосферы, перенасыщенной водяными испарениями. Выделение капель воды из листа называется гуттацией.

Среди других морфологических особенностей гигрофитов — слаборазвитая корневая система, наличие длинных стеблей при неразвитости механических тканей, слабое одревеснение стенок сосудов. Подобные особенности приводят к увяданию даже при незначительной нехватке влаги.

Наиболее характерными гигрофитами являются травянистые растения влажных тропических лесов.

Болотные травянистые растения обычно также относят к гигрофитам, однако по ряду морфологических признаков они имеют отличия. В силу постоянного воздействия солнечного света и более сухой атмосферы у них наличествует более толстая кутикула, что приводит к уменьшению кутикулярной транспирации; а листья обычно толще и меньше. Иногда болотные растения выделяют в особую подгруппу — гелофиты (др.-греч.????? (сhelos) — болото).

К гигрофитам близки гидрофиты (водные растения, погружённые в воду нижней частью) и гидатофиты (водные растения, полностью или бо?льшей частью находящиеся в воде). Иногда в силу схожести морфологии и условий жизнеобитания все эти группы рассматривают как одну.

14.

ГАЗОУСТОЙЧИВОСТЬ

устойчивость растений к повышению концентрации вредных для них газов (сероводород, окислы углерода, серы, азота и др.) в воздухе. В результате проникновения газов в растит, клетки в них накапливаются ядовитые вещества, нарушающие процессы обмена веществ. В крупных пром. городах растения способствуют очищению воздуха, к-рое тем эффективнее, чем выше их Г. Обычно это виды растений, образующих большую биомассу и обладающих интенсивным газообменом. Наиб, газоустойчивые растения имеют более мощно развитую покровную ткань листьев (толстые наруж. стенки эпидермиса и кутикулы) и более плотную структуру палисадной и губчатой паренхимы (с небольшим объёмом возд. полостей). Среди травянистых растений — это овсяница, мятлик, райграс, ковыль, а среди древесных и кустарниковых — вяз, лох, клён, жимолость, бересклет. Проблема Г. растений стала особенно актуальной с сер. 20 в. в связи с бурным развитием пром-сти, энергетики и транспорта и необходимости отбора газоустойчивых форм для озеленения городов, создания насаждений около пром. предприятий и т. д.

Газы, входящие в атмосферу, можно разбить на 3 группы:

устойчивые (азот, кислород, аргон др.),

неустойчивые (углекислый газ, метан, водород и др.)

и сильно изменяющиеся (двуокись серы, окись и двуокись азота, аммиак и т.д.)

Группа газов Название Время жизни

Устойчивые Азот Более нескольких тысяч лет

Кислород

Аргон и другие инертные газы

Неустойчивые Углекислый газ Несколько лет

(4 - 25)

Водород

Метан

Закись азота

Сильно изменяющиеся Водяные пары Несколько суток

Двуокись азота

Двуокись серы

15.

Ветер — важнейший фактор распространения на большие расстояния влаги, семян, спор, химических примесей и т. п. Он способствует как снижению околоземной концентрации пыле- и газообразных веществ вблизи места их поступления в атмосферу, так и повышению фоновых концентраций в воз­душной среде вследствие выбросов далеких источников, вклю­чая трансграничный перенос.

Ветер ускоряет транспирацию (испарение влаги наземны­ми частями растений), что особенно ухудшает условия существования при низкой влажности. Кроме того, он косвенно влия­ет на все живые организмы суши, участвуя в процессах вывет­ривания и эрозии.

Подвижность в пространстве и перемешивание водных масс способствуют поддержанию относительной гомогенности (однородности) физических и химических характеристик вод­ных объектов. Средняя скорость поверхностных течений лежит в пределах 0,1—0,2 м/с, достигая местами 1 м/с, у Гольф­стрима — 3 м/с.

16.

Греческое слово «эдафос» означает «земля» или «почва». Экологические факторы, связанные с почвами (для наземных экосистем) или с грунтами водоемов (для водных экосистем), называют эдафическими. Традиционно их рассматривают в составе абиотических, хотя правильнее, как мы увидим, рассматривать как некий переход от факторов абиотических к факторам биотическим

17.

ОРОГРАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

— факторы, обусловленные особенностями рельефа (крутизной и экспозицией склонов, высотой над уровнем моря и т. д.).

18.

Антропогенные факторы— всё множество факторов, связанных с деятельностью человека. К ним относятся физические (использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации и др.), химические (использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта; биологические (продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания), социальные (связанные с отношениями людей и жизнью в обществе) факторы.

19.

Симбиоз - сожительство (от греческого sym - совместно, bios - жизнь) - форма взаимоотношений, при которых оба напарника либо один из них извлекает пользу от другого. Есть несколько форм симбиоза:

Кооперация. Общеизвестное сожительство раков-отшельников с мягкими коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и возит её на себе совместно с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком.

Мутуализм. (От латинского mutuus - взаимный). Форма взаимовыгодных отношений видов - от временного, необязательного контакта до симбиоза - неразделимой полезной связи двух видов.

Комменсализм, нахлебничество (от латинского com - совместно, mensa - трапеза). Одна из форм симбиоза- взаимоотношения, при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. Это одностороннее внедрение одного вида иным без принесения ему вреда.

Квартирантство. Для неких организмов тела животных остальных видов либо их местообитания (постройки) служат убежищами.

20.

Хищничество. Одна из самых распространенных форм, имеющих огромное значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также некие растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Но когда молвят о связях типа “хищник - жертва”, то имеют в виду не лишь таковых классических хищников, как лев либо волк, и их классических жертв вроде антилопы гну либо зайца. Взаимоотношения большой синицы с насекомыми, которыми она выкармливает собственных птенцов, плотвы – с дафниями, которых она поедает, а дафний – с микроскопическими планктонными водорослями также относят к категории “хищник - жертва”. Объекты охоты хищников разнообразны. К примеру, лисы поедают плоды; медведи собирают ягоды и обожают мед лесных пчел. Естественный отбор, работающий в популяции хищников, увеличивает эффективность средств поиска и ловли добычи, вырабатывают сложное поведение, к примеру, согласованные деяния своры волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора тоже совершенствуют средства защиты и избегания хищников.

Паразитизм. Организмы могут употреблять остальные виды не лишь как место обитания, но и как неизменный источник питания. По существу паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями.

понятно несколько десятков тыщ видов паразитических форм, из них около

500 - паразиты человека, поэтому исследование паразитов нужно для предупреждения и исцеления заболеваний.

21.

Конкуренция — это взаимоотношения, возникающие между особями или популяциями одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межвидовая конкуренция), соревнующихся за одни и те же ресурсы среды при их ограниченном количестве. Когда такие популяции обитают совместно, то каждая из них находится в невыгодном положении, поскольку присутствие особей другой популяции уменьшает возможности овладения пищевыми ресурсами, пространством для закрепления на субстрате, убежищами и прочими средствами к существованию (свет, тепло, влага), которыми располагает данное местообитание. Это единственная форма биотических отношений, оказывающая негативное влияние на взаимодействующих партнеров.

22.

Экологи?ческая ни?ша — место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды. Термин введен в 1914 году Дж. Гриннеллом и в 1927 году Чарльзом Элтоном[1].

Экологическая ниша представляет собой сумму факторов существования данного вида, основным из которых является его место в пищевой цепочке. По Хатчинсону[2] экологическая ниша может быть:

фундаментальной — определяемой сочетанием условий и ресурсов, позволяющим виду поддерживать жизнеспособную популяцию;

реализованной — свойства которой обусловлены конкурирующими видами.

23.

Эти способы отражают, каким образом популяция занимает все большее пространство. Среди них выделяются следующие: ане-мохория (ветром), гидрохория (водой), фитохория (растениями), зоохория (животными) и антропохория (человеком). Расселение может быть пассивным или активным.

Передвижения животных, вызванные изменением условий существования или связанные с циклами их развития, называются миграциями. Они могут быть регулярными (суточными и сезонными) и нерегулярными (при засухах, наводнениях, пожарах и т. д.). Классический пример сезонной миграции перелеты птиц. Нерегулярные миграции, как правило, носят хаотический характер в отличие от большей частью организованных, регулярных. Миграции свойственны непаразитирующим животным.

Распространение паразитирующих организмов связано с инвазиями. Инвазия (от лат. invasio — нападение, вторжение) — это заражение растений, животных и человека паразитами животной природы. Источниками инвазий являются организмы носителей паразитов, а также вода и продукты питания. Инвазии приводят к вспышке численности паразитирующих организмов (простейших, червей, клещей и некоторых членистоногих) и поражению большого числа организмов — хозяинов. Среди инвазионных заболеваний человека и животных наиболее известны гельминтозы (возбудители — черви), акарозы (возбудители — клещи) и энтомозы (возбудители— насекомые), а также малярия, лейшманиоз, амебиаз, таксоплазмоз и другие (возбудители — простейшие).

24.

Популяция (populus – от лат. народ. население) – одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Она является первой надорганизменной биологической системой. С экологических позиций четкого определения определение популяции еще не выработано. Наибольшее признание получила трактовка С.С. Шварца, популяция – группировка особей, которая является формой существования вида и способна самостоятельно развиваться неопределенно долгое время.

Для понимания механизмов функционирования и решения вопро­сов использования популяций важное значение имеют сведения об их структуре.

Различают половую, возрастную, территориальную и дру­гие виды структуры. В теоретическом и прикладном планах наи­более важны данные о возрастной структуре, под которой понима­ют соотношение особей (часто объединенных в группы) различ­ных возрастов.

25.

Возрастная структура популяций

Возрастная структура популяции характеризует общее количество представленных в ней возрастных групп и соотношение их численности или общей массы присутствующих в группе организмов (биомассы). Такое соотношение называют обычно возрастным распределением (то есть распределением численности по возрастным группам) или возрастным спектром популяции.

Как это было показано на примере, обсуждавшемся в предыдущем разделе, возрастной спектр связан с интенсивностью смертности организмов. Кроме того, он зависит также и от величины рождаемости, поскольку последней определяется величина приплода.

Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они контролируют процессы и рождаемости, и смертности.

Анализ возрастной структуры популяций и выделение возрастных групп у растений и животных производится по-разному. У растения календарный возраст (число лет) и возрастное состояние (этап развития организма) не тождественны. Также не тождественны они и у некоторых животных, например у насекомых.

В жизненном цикле растений выделяют около десяти возрастных состояний, объединенных в четыре периода: период покоя (семена), вегетативный (молодые неплодоносящие растения), генеративный, или период зрелости (плодоносящие растения) и сенильный, или старческий (отмирающие растения).

26.

Основные особенности популяции

Это генетическая система (генофонд всех популяций одного вида один и тот же, а алелофонд — разный). Поэтому популяция — уникальна.

Это целостная система. Реагирует как единое целое на действие различных факторов.

Это не гомогенное образование, а сложная структурированная система (потому можно говорить о генетической, экологическую, этологическую, физиологическую структуру т.п.).

Структура и границы популяции подвижные, динамичные.

Это наименьшая группа особей, которая является единицей эволюции. Популяционная экология изучает структуру и динамику отдельных популяций.

Главные задачи популяционной экологии — изучить, как меняется численность популяции и выяснить причины этих изменений.

Практическое значение популяционной экологии: регулирование численности популяций различных видов животных и растений.

Известно, что каждый вид на планете занимает определенную территорию, которая называется ареалом. Вид на территории ареала встречается на отдельных участках, составляющих систему популяций.

Число этих участков зависит от следующих факторов:

Неоднородности территории.

Привязанности видов к территории и способности преодолевать пространство территории.

Причины динамики численности. Факторы, вызывающие изменение численности, разнообразны. Их подразделяют на две группы: не зависимые и зависимые от плотности популяции.

К не зависимым от плотности популяции относят преимущественно абиотические факторы. Они действуют на популяцию при любой ее численности. Например, особо суровые зимы вызывают гибель зимующих особей капустной белянки вне зависимости от того, большое или малое количество особей составляет эту популяцию в данный зимний период. Или наоборот, благоприятные условия зимовки могут способствовать повышению численности особей как в малочисленных популяциях, так и в больших. Следовательно, разнообразные абиотические факторы среды могут вызвать значительные колебания численности популяции.

К зависимым от плотности популяции принадлежат биотические факторы — естественные враги (хищники, паразиты, возбудители болезней) и пищевые ресурсы. Их количество изменяется вместе с изменением численности популяции. Установлено, что как только плотность популяции того или иного вида хищников увеличивается, численность популяции его основной жертвы начинает снижаться. Такой же эффект на популяцию хозяина оказывают и паразиты. Как правило, чем выше плотность популяции, тем сильнее влияние этих факторов. Без них численность популяции могла бы неограниченно увеличиваться, что привело бы к полному уничтожению источников корма. Таким образом, особенность действия факторов^ зависящих от плотности, заключается в сглаживании резких колебаний численности, благодаря чему численность популяции поддерживается на определенном оптимальном уровне.

Одним из механизмов регулирования численности является плодовитость. Она снижается при уменьшении пищевой обеспеченности, которое наблюдается при увеличении численности популяции. Снижение плодовитости особей приводит к понижению рождаемости, а следовательно, к замедлению темпов роста популяции (рис. 1.7).

Важную роль в регуляции плотности популяции играют поведенческие факторы, в частности территориальность. Наличие у особей определенного вида своего индивидуального участка, который обозначается разными способами (мочой, секретом пахучих желез, царапинами на деревьях, звуками и др.), ограничивает рост численности их популяций, так как особи, не имеющие собственного участка, не участвуют в размножении.

Таким образом, популяции подвержены воздействию комплекса абиотических и биотических факторов, которые приводят в действие механизмы регуляции их численности. Поэтому в не нарушенных деятельностью человека природных сообществах редко происходит неудержимый рост численности, исчерпание ресурсов и гибель популяций.

Численность естественных популяций не остается постоянной, так ках изменчивы условия окружающей их среды. Диапазон изменчивости численности различен у разных видов. Он обусловлен степенью изменчивости условий среды обитания, а также биологическими особенностями конкретного вида. Выделяют три наиболее часто встречаемых типа динамики численности: сезонный, многолетний периодический и устойчивый. Регуляция численности в природных условиях осуществляется не зависимыми и зависимыми от плотности популяции факторами.

27.

Экосисте?ма, или экологи?ческая систе?ма (от др.-греч.????? — жилище, местопребывание и??????? — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии. Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

Биосфера — экосистема высшего порядка, объединяющая все остальные экосистемы и обеспечивающая существование жизни на Земле. В состав биосферы входят следующие «сферы»[59]:

Атмосфера — это самая лёгкая из оболочек Земли, граничит с космическим пространством; через атмосферу происходит обмен вещества и энергии с космосом (внешним пространством).

Гидросфера — водная оболочка Земли. Почти такая же подвижная, как и атмосфера, она фактически проникает всюду. Вода — соединение с уникальными свойствами, одна из основ жизни, универсальный растворитель[60].

Литосфера — внешняя твёрдая оболочка Земли, состоит из осадочных и магматических пород. На данный момент под земной корой понимается верхний слой твёрдого тела планеты, расположенный выше границы Мохоровичича.

Педосфера — самый верхний слой литосферы, включает почву и процессы почвообразования. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой, в ней замыкаются все циклы вещества и энергии в биосфере[61].

28.

Наиболее общим фактором сохранения видов в природных сообществах является то обстоятельство, что виды, которые лишены какого-то типа буферности, гарантирующего их сохранение, в большинстве своем исчезают.

Некоторые стабильные сообщества имеют доминантами относительно нестабильные (но жизнеспособные) видовые популяции. В других сообществах, таких, как секвойевый лес, преобладают более устойчивые популяции. В них много специфических видов — птиц и трав, которые так же, как и секвойя, могут иметь относительно стабильные популяции, регулируемые фактором зависимости от плотности. Относительная стабильность секвойевого леса есть следствие, во-первых, наличия долголетних и непрерывно возобновляющихся популяций деревьев, которые доминируют в лесу, во-вторых, существования адаптации других видов к этому относительно стабильному сообществу и условиям среды.

Следует упомянуть еще одно мнение о причинах устойчивости сообщества. Относительная нестабильность и явная цикличность флуктуации популяций млекопитающих и птип распространены в некоторых экстремальных условиях окружающей среды, где количество видов мало, и в первую очередь в Арктике. Как мы указали, эти флуктуации не являются циклами Лотки — Вольтерры, хотя они и могут быть устойчивыми в определенных границах циклами. Довольно выравненные пики на рис. 2-16, 5, возникающие при случайных колебаниях среды, вынуждают думать о «цикличности» арктических животных. В некоторых районах более благоприятного климата, где имеется большее количество видов, тем не менее виды имеют более стабильные популяции. Наблюдение наводит на заманчивую мысль: стабильность сообщества — это результат наличия сравнительно большого числа видов, влияющих друг на друга по типу зависимости от плотности. Тогда относительная стабильность в этом случае будет функцией числа видов и сложности их взаимодействия в сообществах.

29.

Поскольку биосфера - часть геологической оболочки Земли, заселенная живыми организмами, ее границы определяются условиями существования жизни, такими, как достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа, благоприятный температурный режим, степень солености воды в водоемах, уровень радиации и др.

Верхняя граница биосферы очерчивается озоновым слоем, который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана: биосфера включает гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в земную кору в среднем на 3-4 км. Поэтому можно сказать, что биосфера - это часть литосферы, атмосферы и гидросферы, заселенная живым веществом.

Биосфера существовала на протяжении практически всей геологической истории, поэтому нижняя граница биосферы сопрягается с областью "былых биосфер" - так В.И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосфер прошлых геологических периодов (накопления известняков, углей, горючих сланцев, осадочных пород).

Былые биосферы - документальное доказательство геологически длительного развития биосферы. По последним данным, в горных породах возрастом около 3,5-3,8 млрд лет уже встречаются остатки организмов разных видов и форм, т.е. возраст биосферы сравним с геологическим возрастом планеты.

Живое вещество распределено в биосфере неравномерно: на суше пространства, густо заселенные живыми организмами (тропики и субтропики), чередуются с менее заселенными территориями (холодные области, пустыни, высокогорья и т.п.). В океане наибольшей концентрацией живого вещества характеризуются шельфовые и прибрежные районы. При этом продуктивность приполярных водоемов (Баренцево, Беренгово, Охотское моря) может быть выше чем в экваториальных областях океана. В.И. Вернадский выделял две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки, занимающие огромные пространства (планктонная и донная пленки морей и океанов), и сгущения жизни, характерные для небольших территорий (небольшие водоемы, прибрежные отмели, рифы). Для остальной территории биосферы характерно "разрежение живого вещества". Однако это не означает, что в пределах биосферы есть совсем безжизненные пространства. В.И. Вернадский подчеркивал, что способность живого вещества к размножению приводит к распространению, "растеканию" живого вещества по поверхности планеты, обусловливает "всюдность жизни" и постоянное "давление жизни" на косную природу. Живое вещество с мгновенной скоростью захватывает все "незанятые", "оголенные" или временно вышедшие из-под "давления жизни" участки биосферы.

30.

Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6?1012 т (в сухом весе) и составляет менее 10?6 массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты».

Живое вещество развивается там, где может существовать жизнь, то есть на пересечении атмосферы, литосферы и гидросферы. В условиях, не благоприятных для существования, живое вещество переходит в состояние анабиоза.

31.

Круговорот веществ в биосфере

Круговорот веществ и превращение энергии как основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз.

32.

Все количество живых организмов Земли образует единое целое — живое вещество планеты. По своему активному воздействию на окружающую среду живое вещество занимает особое место и отличается от других оболочек земного шара так же, как живая материя отличается от мертвой.

Работа живого вещества в биосфере проявляется в двух основных формах: 1) биохимической, связанной с превращением живой материи и выделением во внешнюю среду продуктов метаболизма; 2) механической, выражающейся в процессе прохождения компонентов пищи через желудочный тракт и перемещении самого живого вещества в ходе жизнедеятельности. Еще Ч.Дарвин подсчитал, что почвенный пласт мощностью 1 м дождевые черви пропускают через свой кишечник за 200 лет.

Живое вещество представлено в биосфере в виде дискретных тел —организмов, размеры которых варьируют в необыкновенно широких пределах: от 20 нм (1 нм = 109 м) у вирусов до 100 м у некоторых деревьев. Гигантские растения эвкалипты достигают высоты до 150 м. Наиболее крупные синие киты имеют длину тела до 30 м. Масса такого кита достигает 150 т, что соответствует массе 25 слонов или 150 быков.

Имея в виду все процессы, происходящие с участием и под влиянием живого вещества, В.И.Вернадский писал, что живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая со временем.

33.

Биосфера - глобальная экологическая система с прямыми и обратными связями, обеспечивающими механизмы ее функционирования и устойчивости.

1. Биосфера - централизованная система. Центральным звеном биосферы является живое вещество, что подтверждается его свойствами и функциями.

2. Биосфера - открытая система. Ее существование невозможно без поступления энергии извне.

3. Биосфера - саморегулирующаяся система, характеризующаяся гомеостазом. Гомеостаз биосферы, как и экосистемы, подчиняется принципу ЛеШателье-Брауна: Если на систему действуют силы, выводящие ее из состояния устойчивого равновесия, то равновесие смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

4. Биосфера - это система, характеризующаяся большим разнообразием, которое обусловлено:

разными средами жизни

разнообразием природных зон

наличие регионов, сильно отличающихся от большинства других химическим составом литосферы

объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

Для биосферы, как для глобальной экосистемы, применим закон Эшби.

5. Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.

34.

Структура и основные типы биогеохимических циклов.

Подробное рассмотрение биосферы было необходимо не только для осознания космической роли живого вещества в формировании современного облика планеты, оно важно для понимания того, что в отличие от неисчерпаемого потока солнечной энергии, поток вещества для построения всего живого ограничен пределами биосферы. Ввиду того, что растения и животные могут использовать только те биогенные элементы, которые находятся на поверхности Земли или вблизи нее, для сохранения жизни необходимо, чтобы материалы, ассимилированные какими-либо организмами, в конечном счете становились доступными другим организмам. Единственный механизм, способный обеспечить подобную преемственность - это механизм циркуляции элементов протоплазмы из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. То есть биогенные элементы в отличие от энергии должны удерживаться в экосистеме, где они совершают непрерывный круговорот, в котором участвуют как живые организмы, так и физическая среда.

Известно, что из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе 30?40 требуются живым организмам; некоторые элементы, такие, как углерод, водород, кислород и азот необходимы организмам в больших количествах, другие - в малых или даже в ничтожных количествах.

Какова бы ни была потребность в них, жизненно важные для организмов элементы участвуют в круговоротах. Элементы, не имеющие столь существенного значения, хотя и не так тесно связаны с организмами, но также участвуют в циклическом движении. Часто они движутся теми же путями, что и незаменимые элементы, из-за своего химического родства с последними.

Эти в большей или меньшей степени замкнутые пути получили название биогеохимических циклов. Название четко отражает суть того, что обмен веществ осуществляется между живыми и неживыми компонентами биосферы.

В природе элементы никогда, или почти никогда не распределены равномерно по всей экосистеме и не находятся всюду в одной и той же химической форме.

Например, кислород содержится в атмосфере в газообразной форме - в виде молекулярного кислорода (О2) и в виде диоксида углерода (СО2); в воде кислород содержится в растворенном виде, но, кроме того, он в соединении с водородом входит в состав самой воды (Н2О). В литосфере кислород встречается в форме оксидов (Fе2О3 и др.) и солей (главным образом в виде CаСО3). Скорость перехода элемента из одного неорганического соединения в другое и его доступность в неорганической форме живым организмам сильно варьируют. Самый большой фонд кислорода, в который входит свыше 90% всего кислорода, находящегося у поверхности Земли, - это карбонат кальция осадочных пород, в частности известняков; за исключением небольших количеств, освобождаемых в результате вулканической деятельности, кислород, входящий в состав известняков и других осадочных пород, совершенно недоступен живым организмам. В отличие от кислорода азот встречается, главным образом, в газообразной форме (N2) в атмосфере, однако растения ассимилируют азот в основном из нитратов (NO3-), содержащихся в почве или в воде. Несмотря на свое обилие, атмосферный азот играет незначительную роль в круговороте питательных веществ.......

Дата добавления: 2015-08-29