4.3. Закономерности биотических воздействий

Возможные комбинации взаимодействий в природе:

Нейтрализм (0,0) – полное отсутствие зависимости (на первый взгляд); лев – антилопа; белки –клесты.

Аменсализм (-,0) – одностороннее угнетение (антибиотики и микроорганизмы, ель и травы под ней, «цветение» воды и гибель гидробионтов).

Комменсализм (+,0) –одностороннее благоприятствование (птицы в дуплах деревьев, грифы-падальщики, рыбы-прилипалы, животные, транспортирующие пыльцу и семена.

Конкуренция (-,-) один из главных мехнанимов регулирования численности организимов в природе. Совпадение ниш – внутривидовая конкуренция, которая хорошо выражена во многих популяциях растений и животных. Предмет конкуренции – пространство и пища.

Межвидовая конкуренция идет по пути конкурентного исключения либо замещения, которые сопровождаются пространственным разобщением или территориальным вытеснением. Взаимное угнетение видов, которое приводит к установлению конкурирующего равновесия.

Ресурс – эксплуататор (+,-), соединяются и противостоят благоприятствование и угнетение (растение и растительноядное животное, жертва и хищник, организм хозяина и паразит. Этими отношениями обусловлены цепи питания и трофические уровни.

Мутуализм (+,+) – взаимное положительное воздействие, широко распространено (лишайник – симбиоз гриба и водоросли, цветковые инасекомые-опылители, тли и пастухи-муравьи, бобовые и нитрификаторы.

4.4. Ресурсы биосферы

Краткие характеристики важных экологических факторов ресурсов экосистем и биосферы с точки зрения приспособления к ним живых организмов.

Энергия. Главный источник – солнечный свет и пища, является практически неисчерпаемым ресурсом. Ее доступность обусловлена солнечной постоянной и климатом, первичной продукцией биосферы.

Солнечная радиация. Плотность потока солнечного излучения, достигающих атмосферы, составляет 1360 Вт/м², эта величина называется солнечной постоянной. Часть энергии отражается атмосферой, другая часть поглощается ей и идет на ее нагревание.

Около 56% радиации идет на испарение воды, 44% расходуется на нагрев воздуха, воды, земли; менее 1% поглощается при фотохимических реакциях.

При прохождении солнечного излучения через атмосферу озоновым слоем поглощается коротковолновое ультрафиолетовое излучение, облачным покровом – инфракрасное.

Для биосферы радиационный баланс, сложившийся за млн лет является необходимым условием жизни.

Свет. Свет – источник энергии для фотосинтеза. Растения приспособлены к определенной освещенности, которая зависит от сезонной и годовой суммы радиационного баланса.

Продолжительность светлого времени суток – фотопериодизм в высоких широтах 14…15 час, в тропиках 10…11 час. Фотопериод и температура обуславливают волны жизни.

Пища. Она – источник энергии и материал для построения и обновления клеток, для продукции и размножения. Количество пищи определяется чистой первичной продукцией растений. Это 140 млрд т в год сухого вещества фитомассы, в которой заключено 2,3 10²¹ Дж энергии. Все это количество используют гетеротрофы, биомасса их на 2 порядка меньше.

Климатические факторы. Теплофизические процессы в атмосфере реализуются в виде климата. В эколого-климатическую характеристику местности входят колебания температуры, количество осадков, испаряемость, сила и направление ветров, влажность, солнечная радиация.

Температура. Имеет наибольшее экологическое значеие, оказывая большое влияние на энергетику биоты. Диапазон на Земле от -88,3 (ст. Восток, Антарктида0 до +58,7 (Ливия). Средняя годовая температура воздуха (без Антарктиды) +15,7⁰С, средняя температура гидросферы +3,3⁰С.

Максимальный температурный диапазон активной жизни для большинства – от 0 до 50⁰С, в горячих источниках микроорганизмы – до 85⁰С.

Диапазон неактивного состояния длительное время от 0 до 400⁰К (криобиоз). Это семена, споры, свободные клетки, низшие беспозвоночные, рыбы, амфибии. Используется в восстановительной хирургии, создании генных и репродукционных банков.

Адаптации к температуре. Эктотермы – подчиненные внешней температуре; эндотермы – поддерживают постоянную высокую температуру тела, песец, полярная сова, белый гусь могут поддерживать разность температур тела и среды в 100⁰ и более.

Приспособление к высокой температуре ограничено, разница на единицы градусов.

Вода. Преобладающее большинство живых существ нуждается в пресной воде, суммарный мгновенный объем около 180 тыс км3 это 0,013% общего количества воды на планете. Ресурсы распределены крайне неравномерно, годовое количество осадков – от 0 до 12 500 мм. Более 66% площади суши занимают территории с отрицательным водным балансом, где испарение превышает выпадение осадков.

Все организмы так или иначе несут в себе отпечаток водного происхождения жизни. Особенности водной среды вырабатывают у ее обитателей разнообразные приспособления к температурному, газовому, солевому составу и перемещению в плотной среде, давлению. У кальмаров, рыб, китообразных настолько совершенны средства передвижения в водной среде (морфология, энергетика мышц, колебательная кинематика тела, плавников, водореактивные движители, что их до сих пор не могут превзойти технические средства ни по энергетической эффективности, ни по скорости.

Кислород. Важное физиологическое значение. Концентрация в воздухе – 21%, в почве и глубоких норах – до 15%. Мощные механизмы адаптации у ныряющих животных, морские черепахи в воде 6 час, змеи – 2,5 час, кашалоты 2 час, глубина погружения до 1000 м. Самые ранние формы были анаэробами.

Почва значительно менее динамична. По Вернадскому – биокостное вещество (4 фазы). Почвы неустойчивы, сильно зависит от связанного с ней сообществ и восстанавливается намного медленнее, чем другие биологические ресурсы.