АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ Солнечное излучение Солнечное излучение – основной источник энергии для экосистемы. Оно – великое благо для всего живого и одновременно фактор, устанавливающий жесткие рамки для его существования. Свет ( лучистая энергия)- важнейший абиотический фактор, с которым связана вся жизнь на Земле. В спектре солнечного света выделяют три биологически неравнозначные области: ультрафиолетовая ( 1%), видимая (40- 50%) и инфракрасная ( 40-50%). Губительные для всего живого ультрафиолетовые лучи задерживаются озоновым экраном Земли. Небольшое их количество, достигающее земной поверхности, необходимо для жизни, с ними связан синтез витамина Д в организме человека и животных. Видимые лучи используются растениями для фотосинтеза. Большинство животных хорошо различают эти лучи, без них невозможна ориентировка в пространстве с помощью зрения. Инфракрасные лучи наиболее богаты тепловой энергией. С ними связана интенсивность физиологических процессов у пойкилотермных животных. Характер освещения имеет суточную и сезонную периодичность. Прямое или рассеянное солнечное излучение не требуется лишь небольшой группе живых существ – некоторым видам грибов, глубоководных рыб, почвенных микроорганизмов и т.п. Основу биоценозов средней полосы России, как и большинства наземных экосистем, составляют продуценты. Использование ими солнечного света ограничивается рядом естественных факторов и, в первую очередь, температурными условиями. В связи с этим выработались особые приспособительные реакции в виде ярусности, мозаичности листьев, фенологических различий и т.п. По требовательности к условиям освещения растения делятся на световые или светолюбивые (подсолнечник, подорожник, томат, акация, дыня), теневые или несветолюбивые (лесные травы, мхи) и теневыносливые (щавель, вереск, ревень, малина, ежевика). Растения формируют условия существования других видов живых существ. Именно поэтому так важна их реакция на условия освещения. Загрязнение окружающей среды приводит к изменению освещенности: снижению уровня солнечной инсоляции, уменьшению количества фотосинтетически активной радиации (ФАР-часть солнечной радиации с длиной волны от 380 до 710 нм), изменению спектрального состава света. В итоге это разрушает ценозы, основанные на приходе солнечного излучения в определенных параметрах. Температура. Для естественных экосистем нашей зоны температурный фактор наряду со светообеспечением является определяющим для всех жизненных процессов. Активность популяций зависит от времени года и времени суток, т.к. в каждый из этих периодов свои температурные условия. Особи многих видов не способны поддерживать постоянную температуру тела и в холодное время года или суток снижают уровень жизненных процессов вплоть до анабиоза. В первую очередь это касается растений, микроорганизмов, грибов и пойкилотермных (холоднокровных) животных. Активность сохраняют только гомойотермные ( теплокровные) виды. Гетеротермные организмы, находясь в неактивном состоянии, имеют температуру тела не на много выше температуры внешней среды; в активном состоянии - достаточно высокую ( медведи, ежи, летучие мыши, суслики). Терморегуляция гомойотермных животных обеспечивается особым типом обмена веществ, идущим с выделением в организме животных тепла, наличием теплоизолирующих покровов, размерами, физиологией и т.д. Что же касается растений, то они выработали в процессе эволюции ряд свойств: 1.Холодостойкость – способность переносить длительное время низкие положительные температуры (от О С до +5 С); 2.Зимостойкость – способность многолетних видов переносить комплекс зимних неблагоприятных условий; 3.Морозостойкость – способность переносить длительное время отрицательные температуры; 4.Анабиоз – способность переносить период длительного недостатка экологических факторов в состоянии резкого снижения обмена веществ; 5. Жаростойкость – способность переносить высокие ( св. +38о…+40оС) температуры без существенных нарушений обмена веществ; 6.Эфемерность – сокращение онтогенеза (до 2-6 мес.) у видов, произрастающих в условиях короткого периода благоприятных температурных условий. 7.Устойчивость к перепадам температурных условий. Тепловое загрязнение окружающей среды приводит к сдвигу фенологических фаз развития живых организмов или к аномальным изменениям на определенных этапах онтогенеза. В итоге ряд популяций не успевают или не могут дать полноценное потомство, некоторые не успевают подготовиться к периоду неблагоприятных условий и погибают. Глобальное потепление климата на + 0,5..1,5оС, по мнению большинства специалистов, приведет к катастрофическим последствиям для биосферы. Влажность. Условия влагообеспечения в нашей зоне достаточно благоприятны для существования организмов. Большая часть живых существ на 70-95% состоит из воды. Вода нужна для всех биохимических и физиологических процессов. Поэтому она так важна для биоценозов всех экосистем. Доступность влаги в разные периоды года и суток различна. В процессе эволюции живые организмы приспособились регулировать уровень водопотребления и поддерживать оптимальный состав внутренней среды. По отношению к водному режиму выделяют следующие экологические группы живых существ: 1.Гидробионты – обитатели экосистем, весь жизненный цикл которых проходит в воде; 2.Гигрофиты – растения влажных мест обитания (калужница болотная, купальница европейская, рогоз широколистный); 3.Гигрофилы – животные, обитающие в очень сырых частях экосистем (моллюски, амфибии, комары, мокрицы); 4.Мезофиты – растения умеренно увлажненных мест обитания; 6.Ксерофиты – растения сухих мест обитания (ковыли, полыни, астрогалы); 7.Ксерофилы – обитатели засушливых территорий, не переносящие повышенную увлажненность (некоторые виды пресмыкающихся, насекомых, пустынные грызуны и млекопитающие). 8.Суккуленты – растения наиболее засушливых местообитаний, способные накапливать значительные запасы влаги внутри стебля или листьев (кактусы, алоэ, агава); 9.Склерофиты – растения очень засушливых территорий, способные выдерживать сильную обезвоженность (верблюжья колючка обыкновенная, саксаул, саксагыз); 10. Эфемеры и эфемероиды - однолетние и многолетние травянистые виды, имеющие укороченный цикл, совпадающий с периодом достаточного увлажнения. Влагопотребление растений может быть охарактеризовано следующими показателями: 1.Засухоустойчивость- способность переносить пониженную атмосферную и (или) почвенную засуху; 2.Влагоустойчивость - способность переносить переувлажнения; 3.Коэффициент транспирации - количество воды, расходуемое на образование единицы сухой массы (для капусты белокачанной 500-550, для тыквы-800); 4.Коэффициент суммарного водопотребления – количество воды, расходуемое растением и почвой на создание единицы биомассы (для луговых трав – 350-400 м3 воды на одну тонну биомассы);Нарушение водного режима, загрязнение поверхностных вод опасно, а в некоторых случаях губительно для ценозов. Изменение круговорота воды в биосфере может привести к непредсказуемым последствиям для всех живых организмов. Воздушно-газовый режим Атмосфера Земли имеет достаточно устойчивый состав. 21% кислорода в приземном слое воздуха обеспечивает полноценное дыхание всем организмов в естественных экосистемах. 0,03% диоксида углерода достаточно для фотосинтетических реакций растений. Горизонтальное и вертикальное перемещение воздушных масс создает необходимый воздухообмен для всех обитателей экосистемы – от почвенных микроорганизмов до насекомых и птиц. Воздушно-газовый режим может быть нарушен в естественных условиях очень редко (например, при извержении вулкана), в антропических – достаточно часто. Главные загрязнители воздуха в наших условиях – оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, формальдегид, пыль. Абиотические факторы среды только тогда будут полноценно играть свою экологическую роль, когда последствия жизнедеятельности человека будут в пределах способности биосферы к самоочищению и самовосстановлению.