<<
>>

КОМПЛЕКСНОСТЬ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Факторы среды (физические, химические, биотические, информационные и иные) действуют на организмы не изолированно, а в сочетании и во взаимодействии друг с другом.

Множество элементарных биогеоценотических компонентов, процессов, явлений формируют окружающую среду.

Окружающая среда, т. е. среда жизни для растений и животных, — это совокупность разнообразных экологических факторов, их определенные комбинации. Для каждого типа биогеоценоза, тундрового или таежного, степного или какого-то иного, характерна комбинация взаимосвязанных экологических факторов. Биогеоценозы разных типов легко отличаются друг от друга по ряду признаков, в том числе по комплексу экологических факторов, находящихся в определенных соотношениях и сочетаниях. Так, например, для тундровых биогеоценозов характерно сочетание низкой температуры с высокой влажностью, а в пустынных БГЦ, наоборот, высокая температура сочетается с низкой влажностью.

Однако даже в одном и том же биогеоценозе соотношения факторов среды нестабильны, с течением времени они изменяются. Одна комбинация факторов среды сменяется другой в зависимости от смены дня и ночи, времени года и т. д. В средней полосе континентальной части России в весенний период года можно часто наблюдать как в одном и том же биогеоценозе ночная темнота, сочетающаяся с заморозками, сменяется дневным светом и повышением температуры воздуха до положительной. Следовательно, в одном и том же ландшафте происходят суточные изменения комбинации физических (температура) и информационных (продолжительность дня и ночи) факторов среды.

Один из важнейших комплексных экологических факторов, оказывающих определяющее влияние на распределение растений и животных, формирование биоценозов и экологических систем, — климат. По Н. Ф. Реймерсу, это более или менее длительный, обычно многолетний режим погоды, определяемый географической широтой местности, высотой над уровнем моря, удаленностью ее от океана, рельефом суши, характером зеленой поверхности, антропогенными воздействиями и другими факторами.

По пространственной распространенности различают макро-, мезо- и микроклимат.

Макроклимат — это климат обширных пространств, например географических зон. По географическому и орографическому расположению сформировались характерные макроклиматы тундры, тайги, степей, пустынь, влажных тропических лесов.

Макроклимат зависит не только от шарообразности Земли, ее движения вокруг Солнца, но и от других причин, в частности от взаимоотношений материков и крупных водоемов. Моря и океаны значительно смягчают климат суши. Поэтому многие климатологи подразделяют климат на континентальный, характеризующийся крайними значениями температуры и влажности, и морской, которому свойственны менее резкие колебания этих показателей. Вблизи больших озер формируются местные «морские климаты». Примером континентального климата может служить южная часть Западной и Центральной Сибири, морского — запад России (Калининградская обл.).

Классификацию макроклимата, основанную на измерении температуры и влажности, широко используют во многих регионах страны.

Учет региональных особенностей макроклимата необходим для выбора видов (сортов) культурных растений, предназначенных Для возделывания, определения сроков их посева, уборки урожая ит. д.

Климатические условия учитывают как в растениеводстве, так и в животноводстве. В зависимости от особенностей местного климата определяют наиболее рациональную форму содержания животных (пастбищная, стойловая, пастбищно-стойловая), время перегона стад с низинных пастбищ на горные и наоборот.

Мезоклимат — это климат склона горы, леса и т. д. Взаимодействие господствующих ветров с горными образованиями создает условия для формирования мезоклиматов на склонах гор. Горная цепь служит преградой ветрам. Встречая на своем пути гору, воздушные массы устремляются вверх, к ее вершине. Воздух охлаждается, влага конденсируется, и выпадают дожди. Поэтому в предгорье формируется влажный климат (мезоклимат). На другой стороне горной цепи картина иная. Переваливший через гору холодный воздух стекает вниз.

Нагреваясь, он поглощает влагу. Воздушные массы иссушаются, и в загорье образуется зона сухого климата (ме- зоклимата). У большинства гор имеются влажная и сухая стороны, т. е. регионы с влажным и сухим мезоклиматом.

На морских и океанических островах климат, как правило, умеренный. Это объясняется тем, что тепло, накопленное летом, море постепенно отдает и зима становится мягкой. В летнее время море умеряет жару, т. е. нагревается медленнее, чем суша.

Мезоклимат во многом зависит от растительности: в степи он обычно суше, чем в лесу. На него влияют также антропогенные воздействия. Например, при создании водохранилищ мезоклимат становится влажнее.

Учет особенностей мезоклимата разных частей аграрного ландшафта необходим для рационального размещения полей, садов, пастбищ и других сельскохозяйственных экосистем.

Микроклимат — это климат пещеры, норы, кроны дерева, теплицы по выращиванию овощей, хлева или другого животноводческого помещения.

Термином «экоклимат» обозначают микроклимат на уровне организма. Микроклиматические условия особей разных видов растений и животных, живущих в одном и том же БГЦ, неодинаковы. Так, микроклиматы сантиметрового гриба, растущего в подстилке, и трехметрового дуба отличаются так же сильно, как и микроклиматические условия муравья, скрывающегося в почве, и лося, возвышающегося более чем на метр над поверхностью земли.

В посевах пшеницы, ржи, картофеля, кукурузы, свеклы, люцерны проведена комплексная оценка света, тепла, относительной влажности и других эколого-климатических показателей. Разработаны методы создания искусственного микроклимата в теплицах и других экосистемах закрытого грунта.

При изучении микроклимата хлевов, скотных дворов, животноводческих ферм и комплексов установлено негативное влияние на животных повышенной влажности в сочетании с низкой или, наоборот, высокой температурой воздуха. И в том и в другом случае у животных снижаются продуктивность и воспройзводитель- ная способность. Низкая температура при высокой влажности нередко служит причиной простудных заболеваний (воспаление легких и др.).

Другой комплексный экологический фактор, заслуживающий большого внимания, — пищевой (трофический). Пища растений и животных состоит из многих компонентов, каждый из которых при определенных условиях можно рассматривать как самостоятельный экологический фактор. Растения для своего питания используют воду, диоксид углерода, соли азота, калия, фосфора, бора, кобальта, других макро- и микроэлементов. Для обеспечения потребностей организма животных в питательных веществах необходимо, чтобы в их рацион входили протеины, аминокислоты, жиры, углеводы, витамины и другие компоненты.

Любой организм, растительный или животный, без пищи жить не может. Он использует ее для синтеза живого вещества, постоянного обновления, осуществления процессов, связанных с функционированием организма как биологической системы.

В зависимости от типа питания организмы подразделяют на ав- тотрофов и гетеротрофов.

Автотрофы — организмы, способные потреблять С02, воду, соли азота, калия, фосфора, бора, кобальта, другие простые неорганические соединения, синтезировать из них сложные органические вещества своих тел. К автотрофам относят низшие и высшие зеленые растения, некоторые виды микроорганизмов. Зеленые растения называют фотоавтотрофами, так как они в процессе питания и образования органических веществ своих тел используют энергию света. Микроорганизмы, получающие энергию при окислении NH4, S2~, Fe2+, Мп2+ и других неорганических соединений, получили название хемоавтотрофов. Сельскохозяйственные растения / являются автотрофами.

Гетеротрофы — организмы, не способные синтезировать сложные органические вещества своих тел из простых неорганических соединений. Они извлекают из внешней среды и потребляют готовую пищу. В качестве источника питания им служит живая и мертвая масса разных видов организмов, продуктов их жизнедеятельности. К гетеротрофам относят животных, грибы, актиномицеты, некоторые виды бактерий и водорослей, бесхлорофилльные высшие растения. Сельскохозяйственные млекопитающие и птицы — гетеротрофы.

Кроме автотрофов и гетеротрофов существуют организмы со смешанным типом питания. В одних условиях они питаются как автотрофы, а в других — как гетеротрофы. Так, синезеленые водоросли и некоторые виды бактерий при солнечном освещении осуществляют фотосинтез, т. е. ведут себя, как фотоавтотрофы. При отсутствии света они переключаются на гетеротрофное питание, т. е. становятся гетеротрофами.

Разные виды организмов отличаются не только по типу питания (автотрофное, гетеротрофное, смешанное), но и по способу поглощения пищи. Подавляющее число видов растений и микроорганизмов ведет неподвижный образ жизни и поглощает пищу из внешней среды пассивно, всей поверхностью тела или его специализированными частями (диффузионно-осмотический способ питания, осмотрофия). Большинство видов животных, как низших, так и особенно высших форм, ведут активный образ жизни: они передвигаются, отыскивают и потребляют пищевые объекты. Пища, изъятая из внешней среды, перерабатывается в органах пищеварения и усваивается организмом. Характер пищевого поведения сельскохозяйственных животных зависит не только от них самих. Режим кормления и поения сельскохозяйственных млекопитающих и птиц во многом определяет человек.

По особенностям потребляемой пищи гетеротрофные организмы подразделяют на растительноядные (фитофаги), плотоядные (зоофаги) и мертвоядные (детритофаги). У многих видов гете- ротрофов смешанный тип питания. По характеру комбинаций типов питания гетеротрофные организмы бывают плотоядно-растительноядные, мертвоядно-растительноядные и т. д. По характеру потребляемого корма и особенностям комбинаций типов питания сельскохозяйственных (домашних) животных и пушных зверей можно подразделить на фитофагов (лошади, крупный рогатый скот, овцы, козы, куры, индейки, утки, гуси), плотояднорастительноядных (свиньи, собаки), плотоядных (лисы, соболи, норки).

Приведенная классификация сельскохозяйственных животных по типу питания условна, так как в некоторых случаях, как правило в экстремальной обстановке, растительноядные (например, лошади и крупный рогатый скот) могут поедать не только растительную, но и животную пищу, т.

е. выступать в форме растительноплотоядных и даже плотоядных. Всеядность часто проявляется у свиней.

Автотрофы и гетеротрофы трофически связаны между собой. Они формируют пищевые (трофические) цепи — ряды организмов, последовательно извлекающих вещества и энергию из исходного пищевого (кормового) продукта фотосинтетического и хемосин- тетического происхождения. Каждый вид организмов, потреблявших энергию пищи, служит звеном трофической цепи. В классификации по трофическому признаку организмы подразделяют не на виды, а на группы по характеру питания, т. е. по тому, какое звено пищевой цепи они занимают. Первый трофический уровень составляют растения и другие автотрофы, второй — растительноядные животные, третий — хищники, четвертый — хищники второго порядка и т. д. Они формируют трофическую экологическую пирамиду (рис. 10).

При переходе веществ с одного трофического уровня на другой происходит потеря энергии, она превращается в теплсг и теряется.

Рис. 10. Экологическая пирамида (по П. Дювиньо и М. Тангу)

Рис. 10. Экологическая пирамида (по П. Дювиньо и М. Тангу)

Поэтому каждое последующее звено пищевой цепи имеет меньшую биомассу, чем предыдущее. Потери энергии при переносе веществ с одного трофического уровня на другой ограничивают количество звеньев пищевой цепи. Пищевая цепь обычно состоит из четырех-пяти звеньев. В биогеохимии введено понятие биогеохимической пищевой цепи, отражающей миграцию химических элементов из литосферы, педосферы, гидросферы и атмосферы к растениям, от них к растительноядным, затем плотоядным животным {рис. 11).

Пищевая цепь состоит из организмов разных видов. В то же время организмы одного вида могут входить в состав разных пи- Шевых цепей. Поэтому цепи питания переплетаются, образуя сложные пищевые сети, охватывающие все экосистемы планеты. Наземные

жи/отные

корма

Лицевые

Рис. 11. Биогеохимическая пищевая цепь (по В. В. Ковальскому)

Рис. 11. Биогеохимическая пищевая цепь (по В. В. Ковальскому)

Трофические сети представляют собой своеобразные экологические каналы, по которым химические элементы перемещаются из одного пункта биосферы в другой. Химические соединения, вовлеченные в трофическую сеть, в течение длительного времени могут мигрировать в биосфере и оказаться в телах организмов, обитающих в любом пункте земного шара. Так, ДДТ был обнаружен в Антарктиде в организмах пингвинов, т. е. на континенте, куда этот препарат не завозили и где он не применялся.

Экологически важная особенность миграции стойких химических веществ и долгоживущих радионуклидов — возрастание их концентрации в конечных звеньях пищевой цепи. Поэтому вредные химические соединения и долгоживущие радионуклиды, загрязняющие среду, особенно опасны для хищных животных и человека, стоящих на вершине экологической пирамиды. В качестве иллюстрации можно привести пример негативных последствий применения пестицидов против мошек на оз. Клир- Лейк (США). Это озеро обрабатывали ДДЕ в 1949, 1954 и 1957 гг. Препарат распыляли в относительно малой дозировке — 0,014 части на миллион. В планктоне содержание яда увеличилось до 5 частей на миллион. В рыбах, питающихся планктоном, концентрация пестицида стала еще больше. В рыбах, питающихся мелкой рыбешкой, концентрация препарата возросла от 22 до 221 части на миллион в мышцах, от 40 до 240 частей на миллион в жире. Численность гагар снизилась с 1000 до 30 пар, причем уцелевшие птицы оказались бесплодными. В жировых отложениях трупов отравленных гагар содержание ДДЕ достигало от 1500 до 2500 частей на миллион, т. е. концентрация яда увеличилась в 100 000 раз. В природных биогеоценозах, сформировавшихся в процессе длительной эволюции, сложились оптимальные цепи питания. Иная картина в аграрных ландшафтах. В них пищевые цепи вовлечены в сферу деятельности человека. Человек целенаправленно изменяет режим питания культивируемых растений и сельскохозяйственных животных. В результате применения органических и минеральных удобрений улучшаются условия питания растений. Рациональное использование удобрений — один из эффективных методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Человек разработал специальные режимы питания животных, рассчитанные на более эффективное использование кормов. Однако неэкологичное вмешательство человека в пищевые цепи может негативно сказаться на росте и развитии растений и животных, их биологической продуктивности и воспроизводительной способности. Так, необоснованное применение макро- и микроудобрений может стать причиной геохимических заболеваний растений (эпи- фитотий) и животных (эпизоотий).

Компоненты пищи как экологические факторы взаимосвязаны друг с другом. От характера взаимосвязей и взаимодействий пищевых компонентов зависит эффект их трофического воздействия на организмы растений и животных. Взаимодействия между факторами пищи могут носить характер синергизма и антагонизма.

Витаминное питание, особенно применение витамина D, благо - приятно влияет на усвоение организмом солей кальция и фосфора. [Избыток в рационе солей кальция препятствует усвоению живот- . ными фосфорных соединений и наоборот. Установлен антагонизм между кадмием, с одной стороны, кальцием, цинком, железом и селеном — с другой.

Между пищевыми, климатическими, антропогенными и другими факторами отмечены взаимосвязи и взаимодействия. В одних случаях тот или иной фактор усиливает действие другого, в других, наоборот, ослабляет или даже подавляет. Например, солнечная радиация, особенно ультрафиолетовые лучи, делает физиологически активным витамин D. Сочетание D-витаминного питания с ультрафиолетовым облучением — эффективный метод Лечения и профилактики рахита у молодняка, остеодистрофии у взрослых животных. Комбинации антропогенного фактора с климатическими, пищевыми и иными — одна из характерных черт природно-технических систем аграрных ландшафтов. Так, например, человек очень часто создает искусственные условия Микроклимата и питания для растений в теплицах, для животных на фермах.

Взаимосвязи и взаимодействия экологических факторов не Всегда очевидны. Поэтому возникает необходимость их изучения в экспериментальных условиях. Для этого создают специальные . Климатические камеры, которые позволяют в особых, искусственных, условиях выявлять функционально важные экологические факторы. Проводят опыты по исследованию влияния на растительные и животные организмы трофических факторов. Полученные данные используют при решении проблем растениеводства и животноводства.

Контрольные вопросы и задания

1. Что общего и различного в понятиях; экологический фактор, фактор среды, фактор биогеоценоза, экологическое условие, экологический ресурс? 2. По каким принципам классифицируют экологические факторы? 3. Охарактеризуйте лимитирующие факторы. 4. Что такое экотип? 5. Каковы особенности света, ионизирующего излучения и тепла как экологических факторов? 6. Охарактеризуйте воду как экологический фактор. 7. Каковы особенности влияния газового состава и движения воздуха на организмы? 8. Как влияют надорганизменные живые системы на растение, животное? 9. Что такое информационный экологический фактор? В чем его своеобразие? 10. Какова экологическая роль антропогенных факторов?

<< | >>
Источник: Н. А. Уразаев, А. А. Вакулин, А. В. Никитин и др.. Сельскохозяйственная экология— М.: Колос. — 304 с.; ил. — (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений).. 2000

Еще по теме КОМПЛЕКСНОСТЬ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ:

  1. Экологические системы
  2. УНИФИКАЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ Хворостов А.Ю.
  3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
  4. КОМПЛЕКСНОСТЬ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
  5. ФИЛОСОФСКАЯ МЕТОДОЛОГИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ СОЦИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ А.С. Червинский
  6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ АНТРОПОЛОГИЯ
  7. § 3. Образовательная среда и здоровьесберегающие факторы
  8. Глава 3 ИСТОРИЧЕСКИЕ КОРНИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ
  9. Глава 9 КОГНИТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ
  10. ГЛАВА 12 ОСОБЕННОСТИКОЛЛЕКТИВНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ
  11. ГААВА 14 ВЛИЯНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ СРЕДЫ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОЗНАНИЕ
  12. Г л а в а 21 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ И ГЕОЭКОЛОГИЯ
  13. Закономерности, принципы и факторы размещения производств
  14. Глава 2 Закономерности, принципы и факторы размещения производительных сил
  15. § 2. Комплексное использование природных ресурсов
  16. Экологические правила