Электронный учебник экология. 1 Основы общей экологии
 Скачать 1.91 Mb.
|
1.4. Абиотические факторы водной средыВода занимает преобладающую часть биосферы земли (более 71% земной поверхности) и формирует гидросферу, включающую океан, внутренние моря, пресные воды (горные льды, реки, болота, озера, грунтовые воды). Водные условия создают своеобразную среду обитания. Плотность воды в 800 раз, вязкость в 55 раз выше аналогичных показателей воздуха. Вода характеризуется низкой растворимостью в ней кислорода, который может быстро расходоваться на окисление попадающих в воду органических соединений, поступающих в водную среду со сточными водами предприятий, от населения, от животноводческих комплексов. Это легко приводит к гибели аэробных видов организмов (в воде остаются анаэробные, гнилостные виды бактерий). К другим основным свойствам водной среды относятся ее подвижность (течения, перемешивание), соленость и кислотность. Обитатели водной среды приспособлены к соответствующим водно-солевым режимам, и их изменение в результате промышленного загрязнения тоже ведет к гибели гидробионтов. Другими факторами загрязнения, помимо упомянутых выше нарушений кислородного и солевого баланса, являются изменения температурного режима и токсичность сточных вод. Распределение основных солей в различных водоемах показывает разнообразие условий среды по фактору солености и предполагает соответствующее разнообразие жизненных форм организмов:
Прозрачность воды определяет толщину эуфотической (в достаточной мере освещенной) зоны, в которой происходит развитие фотосинтезирующих бактерий и растений, образуется и накапливается органическое вещество. Важной естественной особенностью температурного режима воды является температурная стратификация, т. е. изменение температуры по глубине водного объекта. Высокая удельная теплоемкость, расширение воды при замерзании и наибольшая плотность воды при +4оС создают температурные и конвекционные режимы, особенные для различных по площади и глубине типов водоемов. Водоемы подразделяют на две большие группы: стоячие (лентическая среда) – это озера, пруды, болота и проточные (лотические) – реки и ручьи. В любом лентическом водоеме выделяется три зоны: литоральная – мелководные участки; лимническая – толща воды, глубины которой достигает солнечный свет; компенсационный горизонт – с процессами, обратными биопродуцированию. Как и в любых других экосистемах, в водных трофических цепях различают автотрофные организмы (продуценты), а также разрушителей органического вещества (декомпозеров) – это фаготрофы (макроконсументы), сапрофиты (микроконсументы). В реках и ручьях выделяют две зоны: мелководные перекаты и глубоководные плесы. Каждой из этих зон свойственны свои биоценозы. Движение воды, связанное с ее скоростью, турбулентностью, обусловливает передвижение и локализацию сбрасываемых производственными сточными водами загрязняющих веществ, специфику их осаждения и разложения – т. е. особенности процессов «самоочищения» водоемов. 1.5. Биотические и антропогенные факторы средыБиотические факторы – это совокупность факторов влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Биотические факторы носят самый разнообразный характер и проявляются во взаимоотношениях организмов при совместном обитании. Их можно разделить на прямые и косвенные. Прямые факторы обусловлены непосредственным воздействием одних организмов на другие. Косвенные биотические факторы влияют на жизнедеятельность других видов опосредованно, например, растения своим присутствием изменяют режимы абиотических факторов среды для животных или других растений (изменяя освещенность, влажность и т. п.). С точки зрения классификации воздействия организмов друг на друга выделяют гомотипические реакции – это взаимосвязи между особями одного вида и гетеротипические – взаимоотношения между особями различных видов. В качестве биотических факторов рассматривают и пищевой (или трофический) фактор. Любой вид животного или растения обладает четкой избирательностью к составу пищи: каждому необходим определенный набор минеральных и органических элементов. Животные по типу питания подразделяются на монофагов, способных питаться только одним видом растений или животных, полифагов, поедающих множество видов, и олигофагов, довольствующихся ограниченным ассортиментом кормов. Наиболее распространенный тип взаимоотношений между животными – хищничество, т. е. преследование и поедание одних видов другими. Далее идут:
Рассматривая типы взаимоотношений между организмами, следует отметить, что в естественных условиях ни один вид не стремится (и, за редким исключением, не может) привести к уничтожению другого. С общеэкологических позиций паразиты и хищники, зоофаги и фитофаги являются факторами среды по отношению к своим хозяевам, жертвам, а кормовые растения, в свою очередь, – факторами среды, элементами экологической ниши для них, т. е. все они взаимно необходимы друг другу. Например, в понятия «степь», «лес», «луг» необходимо включать не только растительность, но и животных. В глинистых пустынях чрезвычайно важна роль грызунов – слепушонков, которые выбрасывают на поверхность холмики разрыхленной земли и там прорастают семена растений, не способных пробиться через твердый слой засохшей глины. Постепенно растения покрывают некогда безжизненные пространства, создавая благоприятные условия для других растений и животных. Следовательно, слепушонки изменяют ландшафт, способствуют озеленению такыров. Отмечаются случаи, когда истребление копытных в степях приводило к перерождению там растительности. Оказывается, многие злаки (основные степные растения) успешно развиваются и растут лишь при условии, если копытные их объедают или втаптывают в землю семена. Т. е. между копытными и злаками исторически сложились определенные межвидовые отношения. Такую же роль играют копытные на полупустынных пастбищах, выедая и тем самым омолаживая полынные заросли. С.С. Шварц экспериментально показал, что «максимальная продукция северных травостоев отмечается не тогда, когда она полностью ограждена от потребителей, а тогда, когда пресс консументов достигает определенной нормы. Лишь когда численность грызунов приближается к 1000 на гектар, продукция травостоя опускается ниже «спокойной нормы». Следовательно, травоядные животные – не разрушители естественных фитоценозов, а их созидатели, неотъемлемая составная часть любого ландшафта. Иллюстрируя сказанное на примере лесостепной зоны многих регионов, можно отметить своеобразный характер «выпасных лесов» – парковый вид, лужайки вокруг больших деревьев; перспектива развития такого сообщества без вмешательства других факторов – смена леса луговыми сообществами. Вероятная перспектива пастбища этой зоны с прекращением выпаса – закустаривание и последующее зарастание лесом. Среди животных отношения жертва – хищник изучались многими исследователями. Хищники, уничтожая свои жертвы, влияют на их численность. В свою очередь численность животных-жертв также определяет число хищников. Математические модели Лотки – Вольтерры показали, что модель взаимодействия популяций в системе паразит – хозяин соответствует аналогичной модели хищник – жертва. Истребление особей жертв является функцией численности как хищников, так и самих жертв. По мере возрастания плотности популяции хозяина возрастает плотность популяции паразитов. Повышение плотности паразитов ведет к снижению численности жертв, а это снижает в свою очередь численность хищников. И так волна за волной происходят периодические колебания численности популяций жертва – хищник с небольшими отклонениями от какого-то оптимального уровня. График изменения численности (количества экземпляров) рыси и зайца-беляка в Канаде, регистрируемой в разные годы, иллюстрирует (К.Вилли, 1966; цит. по: Радкевич, 1998), что чаще всего пики численности рыси много меньше и несколько отстают от пиков численности зайцев, хотя бывают годы их совпадения и во времени, и по численности:  Бывают случаи, когда паразиты или хищники полностью подавляют популяцию жертвы, а затем сами начинают деградировать. В этом случае ситуация не соответствует моделям Лотки – Вольтерры, так как эти модели описывают упрощенные случаи, почти не встречающиеся в природе. Тем не менее эти модели имеют важное значение, так как показывают, что взаимоотношения хищник – жертва сами по себе способны возбудить колебания численности обеих популяций. Г.Ф. Гаузе, решив проверить положения Лотки – Вольтерры, провел эксперименты в упрощенной системе инфузории (хищник) – дрожжи (жертва). Он выяснил, что отношения популяций могут развиваться по трем сценариям:
Таким образом, в упрощенных системах устойчивое взаимоотношение популяций хищник – жертва встречается очень редко: упрощенные системы неустойчивы и склонны к деградации. В природе такие упрощенные взаимоотношения маловероятны: хищник питается не одним видом, жертва преследуется не одним хищником, поэтому строго циклических математически выверенных колебаний численности никогда не наблюдается. Примерами относительно упрощенных и, следовательно, относительно неустойчивых экологических систем являются антропоценозы. Антропические факторы представляют собой совокупность вносимых в природу человеческой деятельностью изменений органического мира. Их влияние также бывает прямое и косвенное. Примеры прямого влияния – вырубка деревьев, лов рыбы, отстрел животных и т. п. Косвенное воздействие антропогенной деятельности проявляется в том, что человек в процессе производственной деятельности преобразует ландшафты, изменяет геохимические круговороты веществ. В результате меняются климатические условия, физическое состояние и химизм атмосферы и водных ресурсов, почвы, строение поверхности Земли. |