1) Интенсивности факторов внешней cреды;

2) Диапазона толерантности самих организмов по отношению к

этим факторам.

3. Основные абиотические факторы воздушно-наземной среды обитания: освещенность, температура, влажность воздуха, эдафические факторы. Группы живых организмов по отношению к этим факторам.

По отношению к свету как экологическому фактору различают следующие группы растений: гелиофиты (от греч. helios - солнце, phyton - растение), сциофиты (от греч. skia - тень) и теневыносливые растения (факультативные гелиофиты).

• Световые растения (гелиофиты) - обитают на открытых местах с хорошей освещенностью и в лесной зоне встречаются редко. Процесс фотосинтеза начинает преобладать над процессом дыхания только при высокой освещенности (пшеница, сосна, лиственница). Цветки таких светолюбивых растений, как подсолнечник, козлобородник, череда, поворачиваются за солнцем.

• Теневые растения (сциофиты) - не выносят сильного освещения и живут под пологом леса в постоянной тени (это в основном лесные травы, папоротники, мхи, кислица). На вырубках при сильном освещении они проявляют явные признаки угнетения и часто погибают.

• Теневыносливые растения (факультативные гелиофиты) - могут жить при хорошем освещении, но легко переносят и затемненные места (большинство растений лесов, луговые растения, лесные травы и кустарники).

• В отношении света организмы стоят перед дилеммой: с одной стороны, прямое воздействие света на клетку может быть смертельно для организма, с другой - свет служит первичным источником энергии, без которого невозможна жизнь.

• Видимый свет оказывает на организмы смешанное действие: красные лучи - тепловое воздействие; синие и фиолетовые лучи - изменяют скорость и направление биохимических реакций. В целом свет влияет на скорость роста и развития растений, на интенсивность фотосинтеза, на активность животных, вызывает изменение влажности и температуры среды, является важным фактором, обеспечивающим суточные и сезонные биологические циклы. Каждое местообитание характеризуется определенным световым режимом, определяемым интенсивностью (силой), количеством и качеством света.

• Интенсивность (сила) света измеряется энергией, приходящейся на единицу площади в единицу времени: Дж/м2Чс; Дж/см2Чс. На этот фактор сильно влияют особенности рельефа. Самым интенсивным является прямой свет, однако более полно растениями используется рассеянный свет.

• Количество света определяется суммарной радиацией. От полюсов к экватору количество света увеличивается. Для определения светового режима необходимо учитывать и количество отраженного света, так называемое альбедо. Альбедо (от лат. albus - белый) - отражающая способность поверхностей различных тел - выражается в процентах от общей радиации и зависит от угла падения лучей и свойств отражающей поверхности. Например, альбедо чистого снега - 85%, загрязненного - 40-50%, черноземной почвы - 5-14%, светлого песка - 35-45%, полога леса - 10-18%, зеленых листьев клена - 10%, осенних пожелтевших листьев - 28%. По отношению к свету как экологическому фактору различают следующие группы растений: гелиофиты (от греч. helios - солнце, phyton - растение), сциофиты (от греч. skia - тень) и теневыносливые растения (факультативные гелиофиты).

• Температура. Одним из наиболее важных факторов, определяющих существование, развитие и распространение организмов по земному шару, является температура. Важно не только абсолютное количество тепла, но и его временнoе распределение, т. е. тепловой режим. Растения не обладают собственной температурой тела: их анатомо-морфологические и физиологические механизмы термо-  регуляции направлены на защиту организма от вредного воздействия неблагоприятных температур.

• В зоне высоких температур при пониженной влажности (тропические и субтропические пустыни) исторически сформировался своеобразный морфологический тип растений с незначительной листовой поверхностью или с полным отсутствием листьев. У многих пустынных растений образуется беловатое опушение, способствующее отражению солнечных лучей и предохраняющее их от перегрева (акация песчаная, лох узколистный).

•  зависимости от вида теплообмена различают два экологических типа животных: пойкилотермные и гомойотермные.

• Пойкилотермные организмы (от греч. poikilos - разнообразный) - животные с неустойчивым уровнем обмена веществ, непостоянной температурой тела и почти полным отсутствием механизмов теплорегуляции (холоднокровные). К ним относятся беспозвоночные, рыбы, пресмыкающиеся, земноводные, т. е. большинство животных, за исключением птиц и млекопитающих.

• Температура тела у них изменяется с изменением температуры окружающей среды.

• Гомойотермные организмы (от греч. homoios - одинаковый) - животные с более высоким и устойчивым уровнем обмена веществ, в процессе которого осуществляется терморегуляция и обеспечивается относительно постоянная температура тела (теплокровные). К ним относятся птицы и млекопитающие. Температура тела поддерживается на относительно постоянном уровне.

• В свою очередь, пойкилотермных животных можно разделить на эвритермных, ведущих активный образ жизни в сравнительно широком температурном диапазоне, и стенотермных, не переносящих значительных колебаний температур.

• У пойкилотермных животных интенсивность обмена веществ прямо пропорциональна внешней температуре, у гомойотермных - наоборот, при ее понижении возрастают потери тепла и в ответ активизируются обменные процессы, повышается теплопродукция. Интенсивность метаболизма (обменных процессов) при гомойотермии обратно пропорциональна внешним температурам. Однако такая закономерность прослеживается лишь в определенных пределах. Повышение или понижение температуры относительно порогового значения вызывает перегрев или переохлаждение животного и в итоге его гибель.

• Промежуточное положение между пойкилотермными и гомойотермными занимают гетеротермные животные. У них в активном состоянии поддерживается относительно высокая и постоянная температура тела, а в неактивном - температура тела мало отличается от внешней. У этих животных во время спячки или глубокого сна уровень обмена веществ падает, и температура тела лишь незначительно превышает температуру среды. Типичными представителями гетеротермных животных являются суслики, ежи, летучие мыши, медведи, стрижи, утконосы, ехидны, кенгуру.

• Влажность. Вода является важнейшим экологическим фактором в жизни живых организмов и их постоянной составной частью. Все живое Земли включает воду, например, медузы содержат 95-99% воды, кукуруза 70%, зерновые злаки 87%. Даже в амбарном долгоносике, питающемся сухим зерном, содержится 46% воды. В эмбрионе человека 97% воды, после его рождения - 64-77%. У мужчин в возрасте от 18 до 50 лет в организме содержится ~ 61% воды, у женщин 54%.

• За свою жизнь человек выпивает до 50-77 м3 воды (за сутки ~ 2,5-

При разных температурах дефицит насыщения воздуха водяными парами неодинаков при одной и той же влажности. Чем выше температура, тем воздух суше, и тем интенсивнее в нем происходит транспирация (испарение воды листьями и другими частями растений).

Сезонное распределение влаги в течение года, а также ее суточное колебание тоже исключительно важно для жизнедеятельности организмов.

По отношению к водному режиму выделяют следующие экологические группы растений и животных: влаголюбивые, сухолюбивые и предпочитающие умеренную влажность. Среди растений различают:

• 

  Верблюжья колючка (Alhagi pseudoalhagi) - типичный склерофит

   Гидатофиты (от греч. hydor, hydatos - вода), - водные растения, целиком или большей своей частью погруженные в воду (ряска, элодея, кувшинка и др.).

• Гидрофиты (от греч. hydor - вода) - наземно-водные растения, погруженные в воду только нижними частями, например стрелолист, частуха и др.

• Гигрофиты (от греч. hygros - влажный) - наземные растения, приспособленные к обитанию в условиях избыточной влажности, преимущественно в сырых лесах (папоротники, кислица), на болотах (гелофиты - болотные растения, от греч. helos - болото), на берегах водоемов и в других подобных местах.

• Мезофиты (от греч. mesos - средний, промежуточный) - растения умеренно увлажненных местообитаний. К ним относятся луговые травы, многие лесные травы, лиственные деревья, большинство сельскохозяйственных культур и сорняков.

• Ксерофиты (от греч. xeros - сухой) - растения сухих местообитаний, делятся на суккулентов и склерофитов.

• Суккуленты (от лат. succulentus - сочный) - растения, способные накапливать в тканях большое количество воды (кактусы, алоэ, агава).

• Склерофиты (от греч. skleros - сухой, твердый) - засухоустойчивые растения с жесткими, кожистыми листьями и стеблями, эффективно задерживающие испарение воды (саксаул, верблюжья колючка, полынь, ковыль). Они низкорослы, но обладают мощной корневой системой. Корни либо поверхностные, широко разветвленные и хорошо улавливающие атмосферные осадки, либо стержневые, проникающие на большую глубину до грунтовой воды. Листья у многих склерофитов мелкие, сухие, часто в виде игл, колючек, чешуй, покрытые препятствующей испарению кутикулой.

 

Среди наземных животных различают:

• Гидрофилы - влаголюбивые животные (мокрицы, ногохвостки, комары, наземные планарии, наземные моллюски и амфибии).

• Мезофилы - обитают в районах с умеренной влажностью (озимая совка, многие насекомые, птицы, млекопитающие).

• Ксерофилы - это сухолюбивые животные, не переносящие высокой влажности (верблюды, пустынные грызуны и пресмыкающиеся).

Например, слоновая черепаха запасает воду в мочевом пузыре, некоторые млекопитающие избегают дефицита влаги путем отложения жиров, при окислении которых образуется метаболическая вода. За счет метаболической воды живут многие насекомые, верблюды, курдючные овцы, жирнохвостые тушканчики и др.

К эдафическим факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы. Они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Особенно зависят от эдафических факторов растения.

К основным свойствам почвы, сказывающимся на жизни организмов, относятся ее физическая структура, т.е. наклон, глубина и гранулометрия, химический состав самой почвы и циркулирующих в ней веществ - газов (при этом необходимо выяснить условия ее аэрации), воды, органических и минеральных веществ, находящихся в форме ионов.

Основной характеристикой почвы, имеющий большое значение как для растений, так и для роющих животных, является размер ее частиц.

Наземные почвенные условия определяются климатическими факторами. Даже на незначительной глубине в почве царит полная темнота, и это свойство - характерная черта местообитания тех видов, которые избегают света. По мере погружения в почву колебания температуры становятся все менее значительными: за суточные изменения быстро затухают, а начиная с известной глубины сглаживаются и ее сезоны различия. Суточные температурные различия исчезают уже на глубине 50 см. По мере погружения в почву содержание кислорода в ней уменьшается, а СО₂увеличивается. На значительной глубине условия приближаются к анаэробным, где и обитают некоторые анаэробные бактерии. Уже дождевые черви предпочитают среду с более высоким, чем в атмосфере, содержанием СО₂ .

Влажность почвы чрезвычайно важная характеристика, особенно для произрастающих на ней растений. Она зависит от многочисленных факторов: режима дождей, глубины залегания слоя, а также физических и химических свойств почвы, частицы которой в зависимости от их размера, содержания органического вещества и т.п. Флора сухих и влажных почв неодинакова и на этих почвах нельзя разводить одни и те же культуры. Фауна почвы также весьма чувствительная к ее влажности и, как правило не переносит слишком большой сухости. Общеизвестным примером служат дождевые черви и термиты. Последние иногда вынуждены снабжать водой свои колонии, проделывая подземные галереи на большой глубине. Однако слишком высокое содержание воды в почве убивает личинки насекомых в больших количествах.

Минеральные вещества, необходимые для питания растений, находятся в почве в виде растворенных в воде ионов. В почве можно обнаружить по крайней мере следы свыше 60 химических элементов. С0₂ и азот содержатся в большом количестве; содержание других, например никеля или кобальта, крайне незначительно. Некоторые ионы являются для растений ядом, другие, наоборот жизненно необходимым. Концентрация в почве ионов водорода - рН - в среднем близка к нейтральному значению. Флора таких почв особенно богата видами. Известковые и засоленные почвы имеют щелочной рН порядка 8-9; на сфагнумных торфяниках кислый рН может падать до 4.

Некоторые ионы имеют большое экологическое значение. Они могут вызвать элиминацию многих видов и, наоборот, способствовать развитию весьма своеобразных форм. Почвы, залегающие на известняках, очень богаты ионом Са⁺²; на них развивается специфическая растительность, называемая кальцефитной (в горах эдельвейс; многие виды орхидей). В отличие от этой растительности существует кальцефобная растительность. К ней относятся каштан, папоротник орляк, большинство вересковых. Такую растительность называют иногда кремневой, поскольку земли, бедные кальцием, содержат соответственно больше кремния. Фактически эта растительность не отдает предпочтение непосредственно кремнию, а просто избегает кальция. Некоторые животные испытывают органическую потребность в кальции. Известно, что куры перестают нести яйца в твердой скорлупе, если курятник расположен в местности, почва которой бедна кальцием. Зона известняков обильно заселена раковинными брюхоногими моллюсками (улитками), которые широко представлены здесь в видовом отношении, но они почти полностью исчезают на гранитных массивах.

На почвах, богатых ионом 0₃ , также развивается специфическая флора, называемая нитрофильной. Часто встречающиеся на них органические остатки, содержащие азот, разлагаются бактериями сначала до аммонийных солей, затем до нитратов и, наконец до нитратов. Растения этого типа образуют, например, густые заросли в горах возле выгонов для скота.

В почве содержатся также органические вещества, образующиеся при разложении мертвых растений и животных. Содержание этих веществ с увеличением глубины падает. В лесу, например, важным источником их поступления является подстилка из опавших листьев, причем подстилка от лиственных пород в этом отношении богаче хвойной. Ею питаются организмы деструкторы - растения сапрофиты и животные сапрофаги. Сапрофиты представлены в основном бактериями и грибами, но среди них можно встретить и высшие растения, утратившие хлорофилл в качестве вторичного приспособления. Таковы, например, орхидеи.

4. Основные абиотические факторы водной среды обитания: температура, освещенность, соленость, содержание растворенных газов, содержание биогенных элементов, водородный показатель. Особенности водной среды обитания: большая плотность и вязкость, температурная стратификация.

Абиотические факторы водной среды.

Водная оболочка Земли называется гидросферой – включает океан, моря, реки, озера, болота, подземные воды.

Благодаря подвижности воды происходит постоянное перемешивание воды в пространстве. Гидросфера тесно связана с атмосферой при испарении воды и с литосферой с помощью осадков, поверхностного стока и подземных вод.

Вода обладает целым рядом особенностей, которые оказывают влияние на строение и жизнедеятельность населяющих ее организмов:

Температурная стратификация – изменение температуры по глубине водного объекта, характеризуется понижением температуры с глубиной в теплое время года и повышением – в холодное время года.

Периодическое изменение температуры – суточное, сезонное, годовое.

Прозрачность воды – определяет световой режим под ее поверхностью. От нее зависит фотосинтез водной растительности, а следовательно накопление органического вещества, обогащение глубинных вод кислородом.

Соленость воды – содержание в ней растворимых солей. Главными естественными источниками солей в водных объектах являются подземные и поверхностные воды, которые выносят растворенные минералы из горных пород и почв.

Соленость является одним из основных факторов в распределении живых организмов, продуктивности водоемов, многие организмы очень чувствительны к незначительным ее изменениям. Соленость вод может изменяться в больших пределах.

Единицей измерения солености является промилля – ^о/_оо (1 грамм солей в 1 дм³ воды).

Пресные воды содержат солей до 1^о/_оо; средняя океаническая соленость составляет около 35^о/_оо; Азовского моря – 9 – 10^о/_оо; Балтийского моря –

6 – 8^о/_оо.

Содержание растворенного кислорода. Основными источниками поступления кислорода в водную среду являются атмосфера при ветровом волнообразовани и перемешивании водных масс, дождевые и снеговые осадки, продуцирование кислорода при фотосинтезе водной растительности.

Кислород расходуется на окисление органических и минеральных веществ, дыхание живых организмов.

При сбросе большого количества загрязняющих веществ в водные объекты, может произойти истощение кислорода и массовая гибель живых организмов.

Водородный показатель (рН) имеет большое значение для химических и биологических процессов, протекающих в природных водах. От рН зависит жизнедеятельность живых организмов, которые очень чувствительны к этому показателю и при изменении его, они погибают или заменяются другими видами.