Абиотические факторы среды

Вопрос № 5. Абиотические факторы среды

Абиотические факторы среды — это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Естественно, что эти факторы действуют одновременно и значит, что все живые организмы попадают под их влияние. Степень присутствия или отсутствия каждого из них существенно отражается на жизнеспособности организмов, причем на разные их виды неодинаково. Надо отметить, что это очень сильно влияет на всю экосистему в целом, на ее устойчивость.

Факторы среды как по отдельности, так и в комплексе при воздействии на живые организмы заставляют их изменяться, адаптироваться к этим факторам. Эта способность носит название экологической валентности или пластичности. Пластичность, или экологическая валентность, каждого вида различна и по-разному сказывается на способности живых организмов выживать в условиях меняющихся факторов среды. Если к биотическим факторам организмы не только приспосабливаются, но и могут на них воздействовать, изменяя другие живые организмы, то с абиотическими факторами среды это невозможно: организм может к ним приспособиться, но не в состоянии оказать на них сколько-нибудь значимое обратное влияние.

Абиотическими факторами среды называются условия, напрямую не связанные с жизнедеятельностью организмов. К числу наиболее важных абиотических факторов можно отнести температуру, свет, воду, состав атмосферных газов, структуру почвы, состав биогенных элементов в ней, рельеф местности и т. п. Эти факторы могут воздействовать на организмы как непосредственно, например свет или тепло, так и косвенно, например рельеф местности, обусловливающий действие прямых факторов, света, ветра, влаги и пр. Совсем недавно было открыто влияние изменений солнечной активности на биосферные процессы.

Абиотическими факторами среды называется совокупность условий неорганической среды, влияющих на организмы. Абиотические факторы делятся на химические (химический состав атмосферы, морских и пресных вод, почвы или донных отложений) и физические или климатические (температура и влажность воздуха, осадки, снежный покров, барометрическое давление, ветер, лучистая и тепловая энергия Солнца и др.).

АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ - это компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди них главенствующую роль играют климатические (солнечная радиация, световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, давление и др.); затем идут эдафические (почвенные), важные для обитающих в почве животных; и ,наконец, гидрографические, или факторы водной среды. Солнечная радиация является основным источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы. Так, суммарная солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, в направлении от экватора к полюсам уменьшается примерно в 2,5 раза (от 180-220 до 60-80 ккал/см2 -год). На основе радиационного режима и характера циркуляции атмосферы выделяются на поверхности Земли климатические пояса. Однако солнечная радиация в свою очередь служит и важнейшим экологическим фактором, влияющим на физиологию и морфологию живых организмов. Существование на поверхности нашей планеты крупных зональных типов растительности (тундра, тайга, степи, пустыни, саванны, влажные тропические леса и др.) обусловлено в основном климатическими причинами; причем они тесно связаны с климатической зональностью.

Многие абиотические  факторы " играют" как и свет, дополнительную роль в жизни разных видов — сигнальную. Так, атмосферное давление и температура воздуха у некоторых видав перелетных птиц влияют на точное время прилета к местам гнездования. Даже такой редко регистрируемый фактор, как инфразвук, может выступать в роли сигнального фактора: некоторые морские животные, например медузы, чувствуют инфра-звуковые колебания воды, порождаемые волнением в зоне приближающегося шторма, и опускаются из поверхностных слоев воды на глубины, слабо подверженные влиянию поверхностных волн- Таким образом, каждый вид растений и животных, каждая экосистема постоянно находятся под воздействием сложного комплекса абиотических факторов среды обитания. Роль и «вес» разных факторов различны для видов, которые в разной степени достигли в течение своей эволюции большей или меньшей независимости от •отдельных факторов среды.

Если изменения среды имеют необратимый характер или отмечена устойчивая тенденция к приобретению средой именно такого характера, то происходит направленная смена типов сообществ. В целом регулируется смена уровня стабилизации биоценотической системы. Особенно точно это прослеживается при оценках в масштабах геологического времени, что нами уже отмечалось при описаниях изменения таких абиотических факторов среды, как климат, параметры рельефа, трансгрессии моря и его гидрологические режимы на протяжении таких значительных отрезков истории Земли, как геологические периоды и даже эры. Влияние этих факторов на динамику типов биоценотических сообществ уже достаточно точно установлено палеонтологическими и палинологическими исследованиями и подтверждает его наличие уже в весьма отдаленные геологические эпохи. В частности, показано, что специализированная охота палеолитического населения на крупных травоядных млекопитающих (слоны, мамонты, носороги и др.) стала причиной резкого снижения их численности и при наложившихся факторах потепления климата в межледниковьях привела к почти полному их исчезновению. Это послужило причиной коренного изменения общего облика фитоценозов. В плейстоцене крупные травоядные выступали в качестве эдификаторов (основателей) биоценозов, создавая мозаичность растительного покрова путем постоянного повреждения сомкнутых древостоев и сплошных массовых кустарников и поддержания на их месте ассоциаций злаков и разнотравья. С гибелью мамонтовой и подобной фауны сомкнутые древостой стали широко распространяться, и растительный покров Земли принял близкий к современному зональный облик (С.П. Маслов и др., 1995).

Человек по отношению к абиотическим факторам среды — ярко выраженный эврибионт. Широта приспособления к разным условиям и широкое расселение человека по планете достигнуты за счет умения технологически кондиционировать окружающую среду. Однако в биологическом смысле, по крайней мере в отношении температурного фактора, человек, лишенный минимальных средств защиты от холода (убежища, одежды, огня) и не располагающий шерстным покровом, — настоящий стенотерм: примат тропического происхождения.

Наряду с термином «экологический фактор» в экологической и биогеоценотической литературе используют термины «экологическое условие», «экологический ресурс». Термином «экологические ресурсы» обозначают средообразующие компоненты, которые могут быть использованы организмами в процессе их жизнедеятельности. Так, например, экологическим ресурсом для растений (особи, популяции, фитоценоза — природного или аграрного) служат элементы минерального питания в почве (азот, калий, фосфор, бор, кобальт и др.). Пастбищная трава — кормовой ресурс для пасущихся животных (особи, стада, зооценоза). Под экологическим условием подразумевают абиотический фактор среды обитания организма, например температуру, относительную влажность воздуха. В отличие от ресурсов экологические условия организмами не расходуются. Экологические условия неисчерпаемы. Ни один вид растений или животных не способен сделать их недоступными для других организмов.

Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя тем самым, так называемые, экологические системы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории. Растительный компонент биоценоза называют фитоценозом, животный — зооценозом, микробный — микробоценозом. Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз. Биотоп — определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва). Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа. Экосистема (экологическая система) — система совместно обитающих живых организмов и условий их существования, связанных потоком энергии и круговоротом веществ. Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

Оказывая прямое повреждающее действие на рыб, абиотические факторы среды вызывают гипоксию или асфиксию (замор), газопузырьковую болезнь, температурный шоки простудные явления, незаразный некроз жабр. При кормлении рыб неполноценными и недоброкачественными кормами в условиях индустриального рыбоводства часто наблюдаются гиповитаминозы, болезни обмена веществ, дистрофия печени, алиментарные токсикозы и др.

Порой довольно трудно провести границу между Б.ф. и абиотическими факторами. Так, содержание кислорода в водной среде, с формальной точки зрения,— абиотический фактор, но на самом деле оно во многом зависит от деятельности организмов (прежде всего различных бактерий), потребляющих кислород при разложении органического вещества. БИОТОП (Б.) — однородное по абиотическим и биотическим факторам местообитание, занятое одним и тем же сообществом (на суше — биогеоценозом). В Б. абиотические факторы среды преобразованы влиянием организмов (из материнской породы сформирована почва, изменен режим освещения, температуры, потребление ресурсов ограничено конкуренцией с организмами со сходным типом питания и т. д.). Примеры Б.: склон оврага, городской лесопарк, небольшое озеро (или часть большого озера с однородными условиями — прибрежная отмель, глубоководная часть).

Биотоп — определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва).

БИОТ0П [био... +гр. topos местность] — 1) относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом-, 2) синоним местообитания вида.

Также существенную роль в жизни организмов играют и почвенные факторы, в частности разнообразие и видовой состав растений определяется такими свойствами почв, как структура и состав, кислотность (pH), содержание гумуса, наличие определенных химических элементов и пр. Основные составляющие абиотических факторов среды более подробно будут рассмотрены ниже.

Важную роль в регуляции численности популяций играют не только абиотические факторы среды, но и взаимоотношения между живыми организмами в сообществе, т. е. биотические факторы.

САМООЧИЩЕНИЕ ВОДЫ (почвы и т. д.) — ликвидация загрязнений природными абиотическими факторами среды и в ходе жизнедеятельности организмов, естественно обитающих в ней.

НИША (ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ) — совокупность связей организма с биотическими и абиотическими факторами среды его обитания.

При бассейновом содержании рыбы обязательны систематические наблюдения за абиотическими факторами среды и состоянием зимующей рыбы. Необходим ежедневный контроль за содержанием растворенного в воде кислорода, углекислотой, показателями окисляемости и pH среды в водоподающей системе и в бассейнах. Нужно постоянно удалять из бассейнов погибших рыб. При загрязнении воды органическими веществами, повышенном содержании нитратов и нитритов, содержании кислорода ниже 50..40 % насыщения проводят полную очистку бассейнов. Для этого воду в бассейне сбрасывают до слоя 50...60 см и создают усиленную проточность (за 30...60 мин должна произойти полная смена воды в бассейне), а рыбу пересаживают в заранее приготовленный чистый и продезинфицированный бассейн.

Самоочищающаяся способность водоемов, почвы и т. д.—ликвидация загрязнений абиотическими факторами среды в ходе жизнедеятельности природных организмов. Длительность самоочищения резко меняется в зависимости от географического места; в маргинальных зонах и на Севере оно идет очень медленно. Для многих стойких загрязнителей самоочистительная способность природы равна пулю.

СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ — способность экосистемы противостоять внутренним абиотическим факторам среды и антропогенным воздействиям.

Поскольку биоценозы исторически сложились на отдельных участках территории путем приспособлений организмов к абиотическим факторам среды и друг к другу, в биотопах идет совместная эволюция всего комплекса организмов. Все же взаимные приспособления организмов (к о а д а и т а ц и и) относительны и противоречивы. Это проявляется прежде всего в колебаниях относительной численности особей отдельных видов. Всякое равновесие лишь относительно и временно».

Иначе говоря, присутствие или отсутствие каждого вида диатомовых водорослей напрямую связано с конкретным набором абиотических факторов среды. Если бы диатомовые водоросли создавали устойчивые межвидовые симбиотические связи, то виды, принадлежащие, например, к чистоводному комплексу, могли бы "удерживаться" в этом биотопе за счет встроенности в сообщество диатомовых водорослей, даже при повышении уровня загрязнения. Однако это не происходит. При изменении "набора" абиотических факторов в негативную (для конкретного вида) сторону последний практически мгновенно "выпадает" из комплекса, а его место занимают другие виды, для которых подобный "набор" оптимален.

Физическое загрязнение связано с отклонением за пределы нормального диапазона колебаний параметров (уровня) физических абиотических факторов среды обитания. Теоретически это относится абсолютно ко всем климатическим и топографическим экологическим факторам. Реально в наше время ощущается антропогенное воздействие на такие физические факторы, как температура, уровень звука и вибрации, интенсивность различных электромагнитных излучений, включая ионизирующее и световое. Это воздействие стало столь значительно, что соответствующие физические загрязнения выходят за рамки локальных и ощущаются на глобальном уровне.

При изучении размножения редких видов в природных условиях следует выделять в специальный раздел исследование сопутствующих абиотических факторов среды - температуры, влажности, длины светового дня и т.д. Эта информация крайне нужна при моделировании условий и режимов при искусственном разведении редких видов в зоопитомниках и зоопарках.

Экологическая ниша — положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.

Однако следует отметить, что перифитонные комплексы, распространенные на большей глубине (0,8 м), несколько "запаздывают" в своей реакции на изменение абиотических факторов среды по сравнению с приповерхностными (0,2 м) комплексами. Кроме того, сезон вегетационной активности первых заканчивается раньше.

Иначе говоря, "видовые множества" в группах частично пересекались. Это делалось для сопоставления и уточнения частоты совместной встречаемости видов под воздействием абиотических факторов среды антропогенного генезиса.

Динамика плотности популяций отражает сложные закономерности взаимоотношений между различными животными, между животными и растениями, поскольку все они являются экологическими факторами по отношению друг к другу. Кроме того (и в первую очередь), плотность может меняться в зависимости от колебаний абиотических факторов среды.