Глава 14. Основы экологии................................................................................................................... 1 § 61. Экология как наука. Экологические факторы среды................................................................. 1 § 62. Абиотические факторы среды: свет и влажность................................................................... 4 § 63.
Мелкие водоемы в летнюю жару интенсивно прогреваются; с повышением температуры содержание кислорода в воде падает, и никакие рыбы там неспособны обитать. «Бочка Либиха» как аналогия ограничивающего фактора: воду можно налить только до высоты наименьшей досочки В особенно жаркие годы в водоемах происходят заморы, аналогичные зимним.
Летние заморы бывают в Балтийском и Азовском морях. Высокая температура, как и плотный ледяной покров, лишает водных обитателей кислорода. При распространении видов животных и растений к северу ограничивающим фактором кроме низкой зимней температуры является и сумма эффективных летних температур. Развитие икры форели происходит при температуре не ниже 0°С – это значение служит порогом развития.
При температуре 2°С мальки покидают оболочку через 205 дней, при 5°С – через 82 дня, а при 10°С – через 41 день. Произведение температуры на дни развития (сумма эффективных температур) остается у мальков примерно постоянной величиной, равной 410. Для зацветания мать-и-мачехи требуется сумма температур 77, для кислицы – 453, а для земляники – 500.
Эти значения ограничивают географическое распространение видов. Для риса и хлопчатника требуется величина 2000-4000, эти культуры не могут расти в средней полосе. Для ячменя достаточно всего 1600-1900, и он благополучно растет в умеренных широтах. Распространение древесной растительности ограничено июльской изотермой 10-12°С, далее лесная зона сменяется тундрой.
В период роста и развития организмы более чувствительны к действию различных факторов. Пределы выносливости для мальков, личинок и яиц обычно уже, чем для взрослых организмов. Лососи благополучно переносят изменения температуры воды от -2°С до +20°С, а их икра развивается только в диапазоне от 0°С до +12°С. Многие виды крабов способны продвигаться по рекам далеко вверх, но их личинки в пресной воде развиваться не могут.
Ареал птиц определяется приемлемым для яиц и птенцов климатом. Взрослые гусеницы озимой совки – вредителя зерновых и овощных культур таежной и степной зон – переносят морозы до -1°С, а гусеницы помладше – лишь до -5°С. Очень низкая или очень высокая влажность почвы – ограничивающий фактор для личинок сельскохозяйственного вредителя жука-щелкуна.
Для борьбы с этим насекомым проводят осушение или сильное увлажнение почвы, вызывающие гибель личинок. Ограничивающими для распространения вида могут быть и биотические факторы, например, наличие более сильных конкурентов у хищных животных или недостаток опылителей у растений. Способность к изменениям в популяциях позволяет организмам несколько сглаживать действие ограничивающих факторов.
Приспособляемость организмов всегда носит интегральный характер, существа адаптируются ко всему комплексу экологических факторов, а не к какому-либо одному. Комплекс факторов, необходимых для существования определенного вида, включая его связи с другими видами в экосистеме, называется экологической нишей. 1. Что изучает экология?
Охарактеризуйте четыре уровня экологических исследований, приведите примеры. 2. Что называют экологическими факторами? Какие группы факторов вам известны? 3. Приведите примеры ограничивающего действия экологических факторов. 4. Что понимают под экологической нишей? § 62. Абиотические факторы среды: свет и влажность Среди абиотических факторов наибольшее значение имеют климатические факторы: свет, влажность и температура. Свет.
Солнечное излучение – основной источник энергии для большинства организмов планеты. Автотрофные растения используют солнечный свет для построения клеток и тканей. Они преобразуют энергию света в энергию химических связей АТФ, используемых для синтеза органических соединений. В дальнейшем энергия зеленых растений перераспределяется между другими организмами в соответствии с пищевыми отношениями.
На синтез биомассы используется до 1% поступающей на Землю солнечной энергии. В солнечном свете важны три спектральных диапазона, различающихся по биологическому воздействию: ультрафиолет, видимый и инфракрасный свет. Ультрафиолет с длиной волны менее 0,29 мкм вызывает интенсивную денатурацию биополимеров и губителен для всего живого. Он задерживается озоновым слоем атмосферы, поверхности земли достигает лишь небольшая часть ультрафиолетовых лучей (0,3-0,4 мкм)
, в небольших количествах полезных животным и человеку. Без них растения приобретают чрезмерно вытянутую форму. Под их воздействием образуется витамин D . Видимый свет состоит из голубых, зеленых, оранжевых и красных лучей (0,4-0,75 мкм) и составляет большую часть лучистой энергии. Зеленые растения осуществляют фотосинтез органических соединений за счет энергии видимой части спектра.
Видимые лучи свободно проходят сквозь облака и воду, поэтому фотосинтез возможен и в пасмурную погоду, и в водоемах на глубине в десятки и сотни метров (у красных водорослей). Наиболее благоприятны оранжево-красные лучи (0,6-0,7 мкм). Сине-фиолетовые лучи (0,4-0,5 мкм) поглощаются хлорофиллом, каротиноидами и другими компонентами клетки, но они вдвое менее эффективны, чем оранжево-красные.
Наименьшую биологическую активность имеют зеленые лучи (0,5-0,6 мкм), они не поглощаются растениями, и большинство растений имеют зеленый цвет. Инфракрасные лучи (более 0,75 мкм) не воспринимаются глазом человека, но на их долю приходится до 40% общего количества лучистой энергии. Они согревают растения и животных, хорошо поглощаются почвой и водой.