2.4 Экологическое значение основных абиотических факторов

Из многообразия экологических факторов наибольшее значение имеют такие климатические факторы, как температура, свет, тепло, течения, ветры и атмосферное давление, а также вода.

1.    Температура. Диапазон температуры, в котором может существовать жизнь, примерно составляет 300⁰С: от -200⁰С до +100⁰С. Большинство видов, конечно, живут в более узких диапазонах температур: примерно от +88⁰С до -50⁰С. От температуры зависит сезонная и суточная активность растений и животных. Для человека температура также лимитирующий и регулирующий фактор. С учетом состояния нижнего слоя атмосферы разработаны семь классов погоды (в ⁰С): комфортная (+16 …+27,9), прохладная (+4 … +11,9), холодная (нижний предел: от -35,9 (при скорости ветра менее 2 м/с) и до -11,9 (при любой скорости ветра)…+4), суровая (-70…-35,9), теплая (+28…+33), засушливая (+33…+40), жаркая (+33…+44).

2.     Свет. В отношении света организмы стоят перед дилеммой: с одной стороны, прямое воздействие света на протоплазму смертельно для организма, с другой – свет – первичный источник энергии, без которого невозможна жизнь. В спектре солнечного излучения выделяются три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная. Ультрафиолетовые лучи (0,005…04 мкм) глазом человека не воспринимаются, обладают ярко выраженным химическим действием. Лучи с длиной волн до 0,29 мкм губительны для всего живого. Жизнь на Земле возможна потому, что эти лучи сильно поглощаются атмосферой, и у поверхности Земли их сравнительно немного. Ультрафиолетовые лучи убивают бактерии, вызывают загар. Видимые лучи (0,4…0,75 мкм) – воспринимаемая человеческим глазом область спектра, на долю которых приходится почти половина достигающего поверхности Земли солнечного излучения, и они имеют неоценимое значение для организмов. Зеленые растения синтезируют органические вещества и создают пищу для всех остальных организмов за счет энергии этой части спектра. Для фотосинтеза наиболее важное значение имеет синий и красный свет, так как они наиболее сильно поглощаются растениями. Инфракрасные лучи (0,76…350 мкм) также не воспринимаются глазом человека и обладают ярко выраженным тепловым действием. Инфракрасное излучение Земли уносит энергию в мировое пространство, что способствует охлаждению поверхности земли. Данное излучение, поглощаясь тканями организмов, вызывает их нагревание. В градостроительной экологии важна не только правильная ориентация жилых домов и общественных зданий к солнечным лучам, но и оптимальное планирование улиц и транспортных магистралей. Нужно проектировать и открытые, освещенные солнцем территории, и затененные участки для отдыха. Проектировщики и строители обязаны обеспечить обязательную инсоляцию жилых помещений и территории не менее 3 часов непрерывного солнечного облучения. Уровень солнечной радиации напрямую зависит от степени загрязнения воздуха: загрязняющие вещества (особенно твердые частицы) поглощают солнечный свет.

3.    Тепло. Это один из энергетических компонентов экосистем и лимитирующий фактор. Тепловое излучение исходит от поверхности тел, температура которых выше абсолютного нуля. Тепло излучают почва, вода, растения, облака, живые организмы. Большое экологическое значение имеют суточные и сезонные колебания тепловой энергии. Огромное количество тепловой энергии расходуется на испарение воды, образование тепловых потоков воздуха, рассеивается в мировом пространстве. Любой фактор, замедляющий выход энергии в космос, может привести к парниковому эффекту и повышению температуры биосферы. Тепловая энергия поддерживает температуру, влияет на почву, приводит в движение круговорот воды.

4.     Течение. В гидросфере редко и недолго бывает полный покой. Водные течения влияют не только на концентрацию газов и питательных веществ, но и непосредственно действуют как лимитирующие факторы как на видовом уровне, так и на уровне сообществ. Стоячая вода создает стрессовые условия для экосистемы, а проточная и сезонно затапливающая действует как дополнительный источник энергии, повышающий продуктивность.

5.     Ветер. Он оказывает лимитирующее воздействие на активность и распределение организмов на суше. Ветер способен менять внешний вид растений. Движение воздуха, как и течение воды, благоприятно влияет на увеличение продуктивности; ураган способен переносить животных и растения на большие расстояния и изменять состав сообществ. В сухих районах ветер является важным лимитирующим фактором для растений, поскольку он увеличивает скорость испарения и потери влаги. При проектировании городов полагается изучить ветровой режим, господствующие направления и силу ветра, периодичность его по временам года для учета при выборе места строительства, определенной планировочной структуры застройки, направления улиц и т.д. В городе, как и в квартире, важно хорошее проветривание, так как в его отсутствии возникает риск образования смога - скопления загрязняющих веществ у поверхности земли. В условиях непродуваемости воздушного бассейна города имеет важное значение внедрение малоотходной технологии, установка пылегазоуловителей, дополнительная очистка вредных выбросов и другие меры, направленные на сохранение чистоты атмосферного воздуха.

6.     Давление. Атмосферное давление не является лимитирующим фактором непосредственного действия, хотя животные и люди, несомненно, реагируют на его изменения. Однако давление имеет прямое отношение к погоде и климату, которые являются лимитирующими факторами. В океане гидростатическое давление играет огромную роль. С погружением в воду на каждые 10 м давление повышается на 1 атмосферу. В горах, наоборот, на каждые 10 м высоты давление падает на 1 атмосферу.

7.   Атмосферные газы. Концентрация углекислого газа (0,03% по объему) и кислорода (21% по объему) в современной атмосфере является лимитирующей для организмов. Увеличение концентрации углекислого газа, как и недостаток кислорода смертельно для живых организмов.

8.    Вода. С экологической точки зрения также является лимитирующим фактором. Количество осадков, влажность, доступный запас поверхностных вод относятся к основным показателям этого фактора. Распределение осадков по временам года – очень важный лимитирующий фактор для организмов. Равномерное выпадение их в течение года или выпадение этого же количества за один сезон имеет большое значение. Под влажностью понимают количество содержащихся водяных паров в воздухе. В природе существует суточный режим влажности (ночью повышается, днем понижается) и колебания ее показателей по вертикали и горизонтали. Это обстоятельство, наряду со светом и температурой, также играет важную роль в регулировании активности организмов и их распространении. Доступный запас поверхностных вод прежде всего зависит от количества атмосферных осадков. Однако запасы эти могут пополняться за счет подземных источников. Иногда дождевая вода сразу же становиться недоступной для организмов из-за быстрого просачивания сквозь пористую почву. Истощение запасов и загрязнение источников воды также вскоре могут оказаться лимитирующими факторами.

Рассмотрение в отдельности каждого лимитирующего фактора не должно создавать впечатления об их независимости и изолированности друг от друга. Экологические лимитирующие факторы тесто взаимосвязаны между собой. Например, температура оказывает более выраженное лимитирующее влияние на организмы, если условия влажности близки к критическим, т.е. если влажность очень велика или очень мала.