Индивидуальное домашнее задание

по дисциплине:

Экология

Томск – 2014

1. В чем заключается парниковый эффект? Какова степень потепления? Каковы возможные последствия потепления?

Парниковый эффект – это эффект разогрева нижних слоев атмосферы у земной поверхности, вызванный поглощением длинноволнового (инфракрасного) излучения земной поверхности. Главной причиной этого естественного природного процесса служит содержание в атмосфере паров воды, углекислого газа и некоторых других газов (диоксида азота, метана и т. д.), молекулы которых поглощают тепловое излучение. Их называют парниковыми газами.

С конца XIX века по настоящее время наблюдается стремительное изменения климата планеты – отчетливая тенденция повышения средней глобальной температуры атмосферы, т.е. согревание атмосферы. Из 15 последних лет (1981–95 гг.) девять оказались самыми теплыми за всю историю метеорологических наблюдений, начиная с середины XVII века. А 1999 г. – самый теплый за 100 лет наблюдений. За последние 100 лет температура воздуха повысилась приблизительно на + 0, 6 … + 1 º С при средней температуре атмосферы, равной +15 º С. Это немало, если учесть, что увеличение внутренней энергии (теплосодержания) атмосферы очень велико (3 000 ЭДж).

Происходит ли климатическая аномалия под действием естественных причин или является следствием антропогенной деятельности? Эта проблема – одна из крупнейших научных загадок. Климат – это сложная динамическая система. Для его описания необходимо учитывать следующие главные климатообразующие факторы: 1) концентрация парниковых газов; 2) солнечная и вулканическая активность. Если сложить оба этих фактора – техногенный и естественный, то в ближайшие 60–70 лет средняя температура планеты по прогнозам ученых повысится еще на 1 оС. Рассмотрим механизм парникового эффекта – «жизни в парнике» (рис. 23). Солнечная радиация, падающая на Землю, трансформируется: 30 % отражается в космическое пространство, 70 % поглощается поверхностью суши и океана. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается обратно в космос в виде инфракрасных лучей. Чистая атмосфера прозрачна для инфракрасных лучей, загрязненная – поглощает инфракрасные лучи. Благодаря этому воздух нагревается. Парниковые газы выполняют функцию стеклянного покрытия в парнике. Аналогичное явление возникает в автомобиле, оставленном на солнце.

Тенденции глобального потепления придается в мире очень большое значение. В последние годы вопрос о парниковых газах и потеплении стал предметом рассмотрения на многих международных форумах. В Рио-де-Жанейро в 1992 г. на конференции по окружающей среде и развитию была принята международная конвенция, которая предполагает введение квот на выброс парниковых газов и налог на превышение квот. Снизить выброс парниковых газов можно путем использования альтернативной энергетики, снижения общей мощности хозяйства человека. Необходимо также поддерживать страны, которые сохраняют нетронутыми девственные леса, служащие стоком (наряду с океаном) для углекислого газа. Среди ученых существуют две точки зрения по прогнозу потепления климата на Земле.

Первая точка зрения. При существующем уровне выбросов парниковых газов, СО₂, СО, СН₄, NО и др. (за последние 100 лет углекислого газа в атмосфере стало на 10–15 % больше), средняя глобальная температура к концу XXI века может увеличиться на 1.5–3 º С. Максимальный же предел, после которого могут начаться необратимые изменения климата на планете, – 1 º С. Накопление парниковых газов в атмосфере свидетельствует о том, что нарушен естественный механизм регуляции окружающей среды, а следовательно, начался глобальный экологический кризис. Уровень Мирового океана за счет таяния льдов может повыситься к 2050 г. на 30–40 см. Это создаст угрозу затопления значительных прибрежных территорий Австралии и Канады. «Горе от тепла» ждет пляжи морского побережья Испании: при глобальном потеплении климата через 50 лет они будут затоплены. Высохнет также река Нил, пострадают леса в России, Канаде, бассейне реки Амазонки. Штормы и ураганы станут еще разрушительнее, пожары приведут к сокращению лесов и т.д. Низменности превратятся в болота, а площади пустынь увеличатся. Повышение температуры в зоне вечной мерзлоты на 2–3 º С приведет к изменению физико-механических свойств грунтов, что поставит под угрозу различные здания и сооружения.

Существует и противоположная точка зрения на тепличный эффект атмосферы Земли – точка зрения заведующего лабораторией Института океанологии РАН Олега Сорохтина (Красное знамя, ноябрь 1998 г.), Клименко В.В. (1999 г.) и экс-президента Национальной академии наук США Фредерика Зейтца. Они утверждают, глобального потепления не будет и обосновывают это на основе построенной регрессивно-аналитической модели. Классический сценарий «парникового» потепления, считает О. Сорохтин, слишком прост, чтобы соответствовать действительности. Тепло в космос не столько излучается, сколько переносится потоками воздушных масс. Очень меняет ситуацию и наличие в атмосфере облаков. Тенденция к потеплению, обнаружившаяся в конце XIX века, развившаяся в XX веке продлится и в XXI столетии. Однако эти результаты не дают основания для катастрофических климатических прогнозов. Среднегодовая температура Земли будет возрастать в результате накопления парниковых газов в атмосфере. Но естественные факторы, действуя в течение ближайшего столетия в сторону похолодания, будут значительно уменьшать антропогенно обусловленное потепление. Реально ожидаемое повышение температуры к 2100 г. в пределах 0, 3 º С. Это соответствует пределу межгодовой естественной изменчивости климата.

14.

В чем суть биосоциальной адаптации человека к природной среде обитания?

Адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) - это динамический процесс, благодаря которому подвижные системы живых организмов, несмотря на изменчивость условий, поддерживают устойчивость, необходимую для существования, развития и продолжения рода. Именно механизм адаптации, выработанный в результате длительной эволюции, обеспечивает возможность существования организма в постоянно меняющихся условиях среды.

Биологическая адаптация - приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, эпигенетическим разнообразием, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями, коадаптационными характеристиками внутренних органов и другими видовыми особенностями.

Экология человека (или социальная экология) - это область экологии, изучающая взаимодействие человеческого общества и окружающей среды. Она выделилась (сформировалась) в 70-е гг. XX века как самостоятельный раздел общей экологии, главной особенностью которого является междисциплинарный характер, т.к. в нём обобщены социологические, философские, географические, естественно-научные и медико-биологические проблемы.

Экология человека изучает закономерности возникновения, существования и развития антропоэкологических систем. Размеры таких систем различны в зависимости от численности и характера организации человеческих популяций. Это могут быть изоляты, демы, нации, наднациональные ассоциации (различающиеся по способу производства, укладу жизни) и, наконец, человечество в целом.

Большое значение в определении размера антропоэкологической системы имеют природные условия: наиболее многочисленные современные популяции, объединяющие более 80% человечества, обитают на 44% суши в области тропических лесов и саванн. В засушливых зонах (18% суши) обитает лишь 4% населения.

Благодаря биосоциальной природе человека адаптации его к условиям обитания имеют отчасти биологическую, психологическую и социальную природу. В настоящее время преобладающее значение для освоения человеком новых сред обитания и создания лучших условий жизни в уже освоенных средах имеют социально-гигиенические мероприятия, результатом которых служит совершенствование комфорта в местообитаниях людей. Адаптации создаются по отношению к факторам как природной, так и искусственной Среды, поэтому они носят не только экологический, но и социально-экономический характер.

Каждый человек представляет собой индивидуальность, поэтому экологические и социальные адаптации дополняются психологическими. Индивидуальные и групповые адаптации человека в отличие от биологических адаптаций других организмов обеспечивают наряду с выживанием и воспроизведением потомства выполнение им социальных функций, важнейшей из которой является трудовая деятельность.

Социально-гигиенические мероприятия, направленные на оптимизацию условий жизни и производственной деятельности, включают устройство жилищ и других помещений, конструкцию одежды, организацию питания и водоснабжения, рациональный режим труда и отдыха, сознательно направленную тренировку организма и многое другое. При этом исходят из принципа " разумного максимума удобств", при котором поддерживаются высокий уровень работоспособности и сохраняется нормативный уровень здоровья населения.

Важную роль в процессе экологической адаптации человека играет состояние естественных приспособительных и защитных механизмов, составляющих биологическое наследство людей. Достаточно демонстративно эта роль выявляется при переходе в местообитания с экстремальными условиями, которые проявляются благодаря наличию на заселяемой территории экологического фактора или комбинации факторов, оказывающих на здоровье человека выраженное неблагоприятное воздействие.

Таким образом, длительное существование групп людей на территориях, различающихся преобладающими климатическими факторами, привело к образованию воспроизводящихся в ряду поколений комплексов физиологических и психосоматических признаков. Эти комплексы соответствуют экологическим типам людей и обусловливают более высокий уровень приспособленности к проживанию в определенной биогеографической среде за счет адаптивных процессов. Такое положение свидетельствует об относительности понятия экстремальности природных условий в тех или иных регионах планеты. Вместе с тем перед человечеством стоит задача последующего освоения и заселения малокомфортных территорий - пустынь и полупустынь, высокогорных, полярных, тропических районов (на долю которых приходится 69% поверхности), космоса.

Благодаря наиболее высокому уровню организации человека, которого он достиг как биосоциальное, его взаимоотношение со средой обитания имеют существенные особенности.

Во-первых, человек в отличие от животных не только пользуется природными ресурсами, но, действуя на окружающую среду целенаправленно и осознано, господствует над ней, адаптирует условия к своим потребностям. Это достигается благодаря наличию высокоорганизованной психики (психосоматическая адаптация), что позволяет ему заселять самые разнообразные условия обитания.

Во-вторых, человечество представляет собой единственный на Земле вид, обитающий повсеместно, что превращает его в экологический фактор с глобальным распространением влияния. Благодаря воздействию на все главные компоненты биосферы влияние человечества достигается в самых отдаленных экологических зон планеты. Печальным примером этому служит, в частности, обнаружение ДДТ в печени пингвинов и тюленей, отловленных в Антарктиде, где никогда ни один из этих инсектицидов не применялся. Еще одна особенность человека как экологического фактора заключается в активном, целенаправленном, осознанном воздействии на окружающую среду. Сознание человека обращается им на изменение Среды обитания. Экологический оптимум существования человека на основе его биологических и психических процессов ограничен, и возможность широкого расселения достигается не путем изменения людьми их собственной физиологии и психики, а путем создания очеловеченной Среды.

Созданием вокруг себя искусственной среды обусловливается также и специфика человека как объекта действия экологических факторов. Это действие всегда опосредовано результатами производственной деятельности людей. В результате естественные экосистемы вытесняются антропогенными экосистемами, абсолютно доминирующим экологическим фактором которых является сам человек. Среда обитания человека таким образом включает биоприродный и социально-культурный компоненты, или естественную и искусственную Среды. Причем, в естественной и культурной средах человек представлен как биосоциальное существо.

Факторы естественной и искусственной среды оказывают на человека постоянное влияние. Результаты действия природных факторов, различающихся в различных районах обитаемой части планеты, на протяжении истории человечества проявляются в настоящее время в экологической дифференциации населения Земного шара, подразделении его на расы и адаптивные типы. Социальные факторы обусловливают образование и закономерную смену хозяйственно-культурных типов сообщества людей (охотники, рыболовы и т. п.). Биологические характеризуют формирования этносов (народы, нации).

Формирование хозяйственно-культурных типов и этносов зависит от естественной среды обитания людей. Эта зависимость была наиболее сильна на ранних стадиях развития человеческого общества. Однако уже тогда и особенно в более поздние периоды развития человечества зависимость формирования хозяйственно-культурных и этнических типов от природных условий опосредовалась уровнем социально-экономического и культурного развития народа. На всех этапах истории общество осознано приспосабливает окружающую среду к собственным нуждам. Инструментом этого приспособления, связующим звеном между естественной и очеловеченной средой, служит разум и направленная трудовая деятельность людей, в процессе которой человек создает хозяйственную и культурную среду, от которой зависят образ жизни, показатели здоровья, структура заболеваемости.

Среда обитания человека представляет собой переплетение взаимодействующих биологических, социальных и антропогенных экологических факторов, набор которых различается в разных природно-географических и экономических регионах планеты. В таких условиях необходим единый интегральный критерий качества Среды с точки зрения ее пригодности для обитания человека. Согласно Уставу Всемирной организации здравоохранения, принятому в 1968 г., этим критерием служит состояние здоровья населения. В исследования по экологии человека термин " здоровье" используют в широком смысле как показатель полного физического, психического и душевного благополучия.

Главная линия развития экологии человека в настоящее время нацелена на решение проблем управления средой, выработку путей рационального природопользования, оптимизации условий жизни людей в различных антропоэкологических системах.

24. Перечислите основные абиотические факторы. Сформулируйте закон оптимума.

Приведем сведения о наиболее важных абиотических факторах, которые рассматриваются с точки зрения приспособления к ним живых организмов: солнечная радиация, климат, почвенно-грунтовые условия. Главными источниками энергии для живых существ на Земле является солнечный свет и пища, в органических веществах которой аккумулирована солнечная энергия. Ресурс солнечной энергии практически неисчерпаем.

Солнечная радиация. Поступающая от солнца лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью 300 тыс. км в секунду. Солнечная энергия, дошедшая до поверхности Земли в виде прямых лучей, называется прямой солнечной радиацией (Q). Величина, характеризующая отражательную поверхность какого- либо тела, носит название альбедо (А) (белизна). Альбедо равно отношению отраженного потока солнечной радиации (q) к потоку падающей на поверхность Земли радиации (Q), выраженному в процентах: А = q/Q, %; Средние значения альбедо земных поверхностей следующие:

Чистый снег (отражает энергию) – 80–90 %;

Загрязненный снег – 40–50 %;

Почва – 5–10 %.

Альбедо является важным экологическим фактором, так как сильно влияет на межгодовые, сезонные колебания количества поглощаемой поверхностями земли и воды солнечной радиации. От этой величины будет зависеть их температурный режим. Биологическое действие солнечного излучения обусловлено: спектральным составом, его интенсивностью, количеством, суточной и сезонной периодичностью. Спектральный состав солнечного излучения. Ультрафиолетовые волны (длина волны менее 0.38 мкм) губительны для всего живого. Они задерживаются озоновым экраном на высоте 15–20 км. На ультрафиолетовую часть спектра приходится 7 % солнечной энергии. Световые (видимые) волны (длина волны 0.38–0.76 мкм) доходят до Земли и приводят к возникновению у растений и животных важных жизненных приспособлений – образованию хлорофилла и превращению органических веществ из неорганических и наоборот (освещают). На видимую часть спектра приходится 48 % солнечной радиации. Наиболее важную роль для фотосинтеза играют оранжево-красные лучи.

Инфракрасные волны (длина волны более 0.76 мкм) не воспринимаются глазом человека, но являются важным источником тепловой энергии (согревают). На эту часть спектра приходится 45 % солнечной энергии. Интенсивность (сила) света измеряется количеством джоулей, приходящихся на 1см² горизонтальной поверхности в 1 мин. Количество энергии солнечного излучения, падающего на 1 см² верхней границы атмосферы Земли в течение 1 мин, равно 8, 29 Дж/ см². Эту величину называют солнечной постоянной. Но распределение этой энергии по поверхности Земли зависит от широты местности, состояния атмосферы, высоты Солнца над горизонтом и т. д. Самым интенсивным является прямой свет, однако более полно растения используют рассеянный свет. Количество света определяется суммарной (прямой и отраженной) солнечной радиацией. Известно, что от полюса к экватору количество света, падающего на поверхность Земли, увеличивается. Вращение Земли вокруг оси обусловило выработку у организмов режима суточной активности. Соотношение светового дня (длина дня) и темного (длина ночи) называется фотопериодизмом. Изменения фотопериода в средних широтах влияют на время цветения, размножения, впадения в спячку, миграции у насекомых, животных.

Вращение Земли вокруг Солнца вызывает закономерное изменение длины дня и ночи по сезонам года. Например: в ноябре и декабре в средней полосе России самые короткие дни и темные ночи (день сокращается до 7.5 часов). Изменение длины дня и ночи по сезонам года является причиной сезонной ритмичности в жизнедеятельности организмов. Например: птицы и млекопитающие поселяются летом в тундре, где длинный полярный день, а зимой улетают на юг. Главный цикл жизни человека также определяется восходом и заходом солнца. Между 5 и 6 часами утра организм человека также работает в полную силу. Это объясняется генетической привычкой нашего далекого предка. Пик творческой активности человека приходится между 10–12 часами. Земля защищена от воздействия корпускулярной радиации (потоков заряженных частиц) своим электромагнитным полем (если у планеты нет электромагнитного поля, то существование атмосферы и жизни там невозможно). Оно довольно стабильно и неизменно, что обеспечивает существование биосферы.

Вызываемые потоком солнечной энергии теплофизические процессы в атмосфере реализуются в виде различных проявлений климата. В эколого-климатическую характеристику местности входят: температура, влажность атмосферного воздуха, движение воздушных масс (ветер), атмосферное давление и другие показатели. Температура воздуха и температура на поверхности Земли тесно связаны с солнечным излучением. Количество тепла, падающего на горизонтальную поверхность, прямо пропорционально синусу угла стояния Солнца над горизонтом. Поэтому в одних и тех же районах наблюдаются суточные и сезонные колебания температуры. Чем выше широта местности (к северу и югу от экватора), тем больше угол наклона солнечных лучей к поверхности Земли и тем холоднее климат. Температура воздуха – важный экологический фактор, определяющий предпочтительность места обитания, степень активности и жизнедеятельности организмов, длительность их развития, число поколений в году. Температурный диапазон активной жизни для большинства многоклеточных организмов – от 0 до + 50 оС (оптимум +15 – +30 оС). Некоторые моллюски живут в горячих источниках при температуре до + 53о С. Температура воздуха на Земле занимает диапазон от – 88, 3 оС (станция «Восток», Антарктида) до +58, 7 оС (Ливия). Среднегодовая температура приземного слоя воздуха над континентами и океаном (исключая Антарктику) +15, 7 оС. Глубокое охлаждение вызывает у насекомых, некоторых рыб и пре- смыкающихся полную остановку жизни – анабиоз. Так, зимой карась вмерзает в ил, а весной оттаивает и продолжает обычную жизнедеятельность. У животных с постоянной температурой тела, у птиц и млекопитающих, состояние анабиоза не наступает. У птиц в холодное время года отрастает пух, у млекопитающих – густой подшерсток. Теплокровные птицы и млекопитающие могут поддерживать постоянную температуру тела (+ 37 оС) при значительных изменениях температуры окружающей среды. Их называют эндотермами. Например: песец, белый гусь и т. д. Животные, у которых зимой корма недостаточно, впадают в спячку (летучие мыши, суслики, барсуки, медведи).

Температурная стратификация (изменение температуры по высоте водоема) оказывает влияние на размещение организмов в воде, а также на перенос и рассеивание примесей. Она зависит от времени года, географического расположения водоема и прозрачности воды. В летнее время наиболее теплые воды располагаются у поверхности водоема, а холодные – у дна. Зимой наблюдается обратная картина: поверхностные холодные воды с температурой ниже 4 ^оС располагаются над сравни- тельно более теплыми, имеющими, как правило, температуру около 4 ^оС. Это приводит к временному прекращению вертикальной циркуляции воды и позволяет водным организмам выжить в зимнее время. Влажность атмосферного воздуха связана с насыщением его водяными парами. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (1.5–2.0 км), где концентрируется 50 % всей влаги. Чем выше температура воздуха, тем больше влаги он содержит. Однако есть предел. При определенной температуре воздуха существует предел насыщения его парами воды, который называется максимальным. Обычно насыщение воздуха парами воды не достигает максимума. Абсолютная влажность – это масса водяного пара в 1 м³ воздуха. Отношение абсолютной влажности воздуха к максимально возможной влажности при данной температуре называется относительной влажностью; она выражается в процентах. Разность между максимальным и данным насыщением (абсолютная влажность) называется дефицитом влажности. Это важный экологический параметр, так как он характеризует сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее, и наоборот. Известно, что повышение дефицита влажности в определенные отрезки вегетационного периода способствует усиленному плодоношению растений, а у некоторых насекомых приводит к «вспышкам» размножения. Влага – основной фактор, определяющий разделение экосистем на пустынные, степные и лесные. В местах с количеством осадков выше 750 мм/год обычно развиваются леса, от 250 до 750 мм/год – злаковые степи, а там, где выпадает меньше 250 мм/год, преобладает растительность пустынь. Растения пустынь приспосабливаются к экономному расходованию влаги. Они имеют длинные корни и уменьшают поверхность листьев. Пустынные животные способны к быстрому и продолжительному бегу на длинные маршруты при устремлении к водопою. Внутренним источником воды у них служит жир, при окислении 100 г которого образуется 100 г воды. На анализе динамики дефицита влажности основаны способы прогнозирования различных явлений в мире живых организмов.

Например, замечено, что если в середине июня влажная погода и дефицит влажности меньше средней многолетней, то на следующий год деревья ели имеют слабый урожай шишек. С влажностью воздуха тесно связаны осадки. В результате конденсации паров в приземном слое – росы и туманы, в высоких слоях атмосферы – облака и атмосферные осадки. Осадки могут быть в виде дождя, снега, града, мороси и т. д. Суточное и годовое распределение осадков, а также их форма зависят от типа климата в данном регионе. Максимальное количество осадков выпадает в тропиках (до 2000 мм/год), минимальное – в пустыне (до 0, 18 мм/год). Режим осадков – важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в биосфере. Атмосферное давление – также весьма важный фактор абиотического воздействия окружающей среды на живые организмы. Нормальным считается давление 760 мм рт. ст., т.е. 101, 3 кПа. По мере увеличения высоты над земной поверхностью давление уменьшается. На границе вечных снегов в горах оно составляет всего 300 мм рт. ст. На поверхности Земли существуют области нормального, повышенного и пониженного давления. Кроме того, имеются суточные флуктуации давления, максимумы давления наблюдаются в 3–4 и 15–16 часов. Что является причиной возникновения ветра? Неодинаковый нагрев поверхности, связанный с перепадом давления. Куда направлен ветровой поток (рис. 9)? В сторону меньшего давления, т. е. туда, где воздух более прогрет и, следовательно, имеет меньшую плотность. Ветер также является важнейшим фактором переноса и перераспределения примесей в атмосферном воздухе. Куда дует ветер на море ночью и днем? Ночью с суши (С) на море (М), днем с моря на сушу. Почему? Вода, имея большую удельную теплоемкость, медленно нагревается и медленно отдает тепло.

Основными элементами общей циркуляции движения воздушных масс являются циклоны и антициклоны – вихри размером в несколько тысяч километров, которые постоянно возникают в атмосфере Земли. В пределах земного шара существуют постоянные области высокого и низкого давления. Циклон – вихрь с низким давлением в центре и вращением воздуха (в северном полушарии) против часовой стрелки. Теплый воздух резко поднимается вверх и охлаждается, а влага, содержащаяся в нем, высвобождается и образует облака, как следствие – неустойчивая погода, а значит, большое количество осадков. Антициклон – вихрь с высоким давлением в центре и вращением по часовой стрелке. Тѐ плый воздух опускается вниз.

К абиотическим факторам относятся почвенно-грунтовые условия (почва) и рельеф местности. Согласно классификации В.И. Вернадского, почва представляет биокосное вещество. Биотические и биогенные компоненты составляют небольшую, хотя и очень важную часть почвы. Почва – верхний слой земной коры, образовавшийся под влиянием жизнедеятельности растений, животных, микроорганизмов и климата. Жизненно необходимый обмен минеральными веществами между биосферой и неорганическим миром происходит именно в почве.

Основные характеристики почвы как экологической среды: физическая структура, механический и химический состав, рН, содержание органических веществ, увлажненность и т. д. Различное сочетание этих свойств образует множество разновидностей почв. Например, рН – отрицательный логарифм концентрации (г/моль) ионов водорода. Если рН = 7, то почвы нейтральные (наиболее благоприятные для растений); рН = 8–9 – щелочные (известковые и засоленные почвы); рН = 4 – кислые (торфяные почвы). Типы почв: таежные, подзолистые, болотные, чернозем и т.д. Каждый тип почв обладает особым химическим составом. Свыше 50 % минерального состава почвы представлено кремнеземом (SiO2), 1–25 % приходится на глинозем (AI2O3), 1–10 % – на оксиды железа, 0, 1–5, 0 % – оксиды магния, калия, фосфора и кальция. Органические вещества, находящиеся в почве и поступающие в нее, включают углеводы, белки, жиры, а также различные смолы, воск и дубильные вещества. Органические вещества в почве минерализуются с образованием гумуса (плодородного слоя, перегноя) и более простых веществ – воды, СО₂ и др. Большое значение для роста и развития растений имеет содержание микроэлементов в почве (железа, цинка, никеля и других). Каждому типу почв соответствуют определенные типы растительных сообществ: легкие песчаные почвы – сосна, береза; тяжелые суглинистые – ель, пихта, осина. Почва теряет те минеральные элементы, которые растения взяли из нее. В лесах часть питательных веществ вновь возвращается в почву через листопад. Для культурных растений потери минеральных веществ должны восполняться внесением минеральных удобрений (азота, калия, фосфора). Они должны быть трансформированы микроорганизмами в биологически доступную форму. Поскольку почва – очень рыхлое природное образование, она постоянно находится под угрозой нарушения – эрозии – под влиянием потоков воздуха и воды. Там, где почва лишена естественной защиты в результате распашки, культивации, эрозия возрастает, вплоть до случаев полного сноса почвенного слоя и явлений опустынивания.

Рельеф местности оказывает влияние на процессы почвообразования, температуру поверхности, степень увлажнения почвы и воздуха, развитие корневых систем растений. Большое значение имеет ориентировка склонов по отношению к сторонам света, от чего зависит освещенность склонов и видовое разнообразие биоценозов. Рельеф существенно влияет на процессы переноса и рассеяния вредных примесей в атмосферном воздухе. Абиотические факторы водной среды. На долю Мирового океана приходится 71 % земной поверхности. Водная среда отличается от земной плотностью и вязкостью. Плотность воды в 88 раз, а вязкость в 55 раз больше плотности воздуха. Наряду с этим, важнейшими особенностями водной среды являются подвижность, температурная стратификация (распределение слоев воды различной плотности, обусловливающее теплообмен), прозрачность и соленость, от которых зависит фотосинтез бактерий и фитопланктона и своеобразие среды обитания гидробионтов.

Однако в характере воздействия разнообразных экологических факторов на организмы и в их ответных реакциях можно выделить определенные закономерности.

Первая закономерность – закон оптимума.Каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Границы благоприятного воздействия какого-либо фактора на организм называются зоной оптимума или просто оптимумом для данного вида. Чем сильнее отклонение от оптимума в ту или иную сторону, тем больше выражено угнетающее воздействие фактора на организм (рис.).

Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть.

У каждого вида организмов свои оптимальные значения действия факторов среды и свои пределы выносливости. Так, песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха около 80 °C (от +30 до -50 °C), а тепловодные рачки Copilia mirabilis не выдерживают даже незначительных колебаний температуры. Их температурный оптимум лежит в диапазоне от +23 до +29 °C, что составляет всего 6 °C. Более того, внутри вида общая кривая выносливости (кривая оптимума) может незначительно сужаться или расширяться для каждой отдельно взятой особи. Аналогичный пример можно привести относительно другого фактора – солености водоема. Если сравнивать два вида рыб – форель и окуня, то они имеют совершенно разный размах оптимальных значений солености. Форель не выносит даже незначительного ее увеличения, а окунь в этих же условиях чувствует себя прекрасно.