Роль эдафических факторов в распределении растений и животных

Специфические растительные ассоциации, как уже отмечалось, формируются в связи с разнообразием условий мест обитании, включая и почвенные, а также и в связи с избирательностью по отношению к ним растений в определенной ландшафтно-географической зоне. Следует учитывать, что даже в одной зоне в зависимости от ее рельефа, уровня грунтовых вод, экспозиции склона и ряда других факторов создаются неодинаковые почвенные условия, которые отражаются на типе растительности. Так, в ковыльно-типчаковой степи всегда можно обнаружить участки, где доминирует ковыль или, наоборот, типчак. Именно поэтому типы почв являются мощным фактором распределения растений.

На наземных животных эдафические факторы оказывают меньшее влияние. Вместе с тем животные тесно связаны с растительностью, и она играет решающую роль в их распределении. Однако и среди крупных позвоночных легко обнаружить формы, которые приспособлены к конкретным почвам. Это особенно характерно для фауны глинистых почв с твердой поверхностью, сыпучих песков, заболоченных почв и торфяников. В тесной связи с почвенными условиями находятся роющие формы животных. Одни из них приспособлены к более плотным почвам, другие могут разрывать только легкие песчаные почвы. Типичные почвенные животные также приспособлены к различным видам почв. Например, в средней Европе отмечают до 20 родов жуков, которые распространены только на солончаковатых или солонцовых почвах. И в то же время нередко почвенные животные имеют очень широкие ареалы и встречаются в разных почвах. Дождевой червь (Eisenia nordenskioldi) достигает высокой численности в тундровых и таежных почвах, в почвах смешанных лесов и лугов и даже в горах. Это связано с тем, что в распространении почвенных обитателей кроме свойств почвы большое значение имеют их эволюционный уровень и размеры тела. Тенденция к космополитизму отчетливо выражена у мелких форм: бактерий, грибов, простейших, микроартропод (клещей, коллембол), почвенных нематод.

По целому ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между наземной и водной. С воздушной средой почву сближает наличие почвенного воздуха, угроза иссушения в верхних горизонтах, довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев.

С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие в почвенных растворах солей и органических веществ, возможность двигаться в трех измерениях. Как и в воде, в почве сильно развиты химические взаимозависимости и взаимовлияния организмов.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания животных дают возможность сделать заключение, что почва играла особую роль в эволюции животного мира. Например, для многих групп членистоногих в процессе исторического развития почва явилась средой, через которую типично водные организмы смогли перейти к наземному образу жизни и заселить сушу.[7]

Заключение

Почва - стабильная среда обитания, в которой температурный режим и увлажнение всегда изменяются плавно. Почва насыщенна организмами, количество которых огромно, что обусловлено физико-химическими свойствами, механическим составом. Растения, животные, микроорганизмы, обитающие в почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Поэтому, для организмов достаточно незначительного перемещения чтобы найти благоприятные условия обитания. Сложность почвенной среды создает большое разнообразие условий для самых разных организмов. Почва насыщена различными питательными веществами, которые необходимы для развития растений и животных. Она является незаменимым связующим звеном между наземной и водной средой. Биологическая взаимосвязь между почвой и человеком осуществляется главным образом путем обмена веществ. Почва является как бы поставщиком минеральных веществ, необхо-димых для цикла обмена веществ, для роста растений, потребляемых человеком и травоядными животными, съедаемыми в свою очередь человеком и плотоядными животными. Таким об-разом, почва обеспечивает пищей многих представителей расти-тельного и животного мира.

Главная функция почвы - это обеспечение жизни на Земле. Это определяется тем, что именно в почве концентрируются необходимые организмам биогенные элементы в доступных им формам химических соединений. Кроме того, почва обладает способностью аккумулировать необходимые для жизнедеятельности продуцентов биогеоценозов запасов воды, также в доступной им форме, равномерно обеспечивая их водой в течение всего периода вегетации. Наконец, почва служит оптимальной средой для укоренения наземных растений, обитания наземных беспозвоночных и позвоночных животных, разнообразных микроорганизмов. Эта функция и определяет понятие «плодородие почв».

2. Планетные характеристики и планетная среда биосферы. Границы биосферы, ее горизонтальная и вертикальная структура. Типы вещества биосферы по В.И.Вернадскому, их характеристика, функции.

Планетные характеристики(?) Еще Вернадский считал, что наша планета и космос представляются ныне как единая система, в которой жизнь, живое вещество связывают в единое целое процессы, протекающие на Земле, с процессами космического происхождения. В течение всей истории Земли количество живого вещества согласно оценкам Вернадского было практически постоянным. За счет энергии Солнца возникали так называемые геохимические циклы, или круговорот веществ в природе, в который вовлекались все новые и новые массы первичной материи. Начали возникать толщи осадочных пород, которые были преобразованы затем в результате геологических и геохимических процессов.

Эта грандиозная картина общепланетарного развития включала в себя и появление человека – носителя разума, который еще раз многократно ускорил все процессы, протекающие на планете.

Границы биосферы: биосфера включает нижний слой атмосферы – тропосферу, всю гидросферу, верхние слои литосферы, всю совокупность живых организмов. Более точно сегодня судить сложно. Биосфера – область распространения жизни, следовательно, ее границы зависят от факторов среды и устойчивости к ним организмов.

Температура: высокая темп. ведет к свертыванию белков, а низкая – к тому, что «не работают» ферменты. Чемпионы по устойчивости – прокариоты. Они обитают на поверхности снегов Арктики и Антарктиды в лужицах воды; были обнаружены на глубине 420 м в Антарктиде. Установлено, что они выносят темп.–250⁰ C в течение 20 часов. В подводных гейзерах есть прокариоты, способные сохранять жизнеспособность при +250⁰C.

Вода: в живых организмах воды в 5 раз больше, чем в реках суши. В корнях растений половина воды обновляется за несколько минут. На поверхности планеты почти нет участков, где этот фактор ограничивал бы распространение жизни.

Давление: дрожжи выдерживают p=8 000 атм. Есть организмы, выдерживающие 10^-11мм.рт.ст.

Конц-я CO₂: В Гималаях на высоте 6 200 м конц-я подает в 2 раза и это – граница для высших растений, но есть насекомые, пауки.

Радиация: существуют прокариоты, которые обитают в ядерных реакторах. Были обнаружены бактерии, которые накапливают уран.

В тропосфере высшей границей биосферы явл.8-10 км над полюсами и 16-18 км в тропиках.

Вглубь морских илов жизнь проникает не более чем на 1 м, т.к. среда там резко восстановительная. На континентах распространению вглубь литосферы препятствует темп-ра и конц-я солей. Наиболее глубоко проникают анаэробы: 3 км и более.

Иногда в границы биосферы включают область распространения продуктов жизнедеятельности, но тогда границы совершенно неопределенные. Напр., биогенный газ «отрывается» от атм.и «улетает» в космос. Углерод погружается на десятки км вглубь земной коры.

Типы в-ва в биосфере: Вернадский выделяет 7 типов в-ва:

1. живое вво – совокупность живых организмов. Оно постоянно обновляется.

2. биогенное вво – образовалось при участии живых организмов в прошлом биосферы, сейчас роль живого вва в нем ничтожна. Оно богато энергией. Это нефть, кам.уголь и др.

3. косное вво – образовалось без участия организмов: газы, образовавшиеся при распаде радионуклидов.

4. биокосное вво – современные динамичные системы живого и косного вва. Образовались в результате косных процессов и процессов ж/деят-ти. Это сама биосфера, почва, Мир. Ок., атм.

5. вво, находящееся в радиоактивном распаде.

6. вво космического происхождения.

7. рассеянные атомы – их современная наука отвергает.

Осн. Функции живого вещества в биосфере:

1. газовая – все газы атм.образуются биогенным путем.

2. кислородная – продуцирование свободного кислорода.

3. окислительная – окисление живыми организмами соединений, бедных кислородом, напр., окисление железа, серы и др.

4. кальциевая – образование солей кальция, что происходит при образовании карбонатных скелетов.

5. восстановительная – образование сероводорода сульфатредуцирующими бактериями; образование сульфидов.

6. концентрационная – скопление рассеянных элементов за счет жизнедеятельности, напр., азота в верхних горизонтах почвы.

7. разрушение органических соединений – их разложение до CO₂, H₂O и минеральных солей.

8. брожение – в бескислородной среде с образованием аммиака, сероводорода и др.

9. метаболизм и дыхание – характерны для всех аэробов.

Все эти функции могут выполнять прокариоты, следов-но, они существовали с момента появления биосферы. Далее в выполнении этих функций стали принимать участие и др. организмы. Эти функции очень сильно «перекликаются». Наиболее рационально они были рассмотрены Лапо. Он выделил 5 функций:

1. энергетическая – живые организмы привлекают энергию Солнца и делают ее основной энергией биосферных процессов.

2. концентрационная – опирается на способность живых организмов избирательно поглощать химические элементы.

3. деструктивная – проявляется по отношению к органическим и минеральным веществам. Значение функции в возврате элементов из большого геологического круговорота в малый биологический.

4. средообразующая – изменение параметров среды живыми организмами или продуктами ж/деят-ти.

транспортная – неживое вво перемещается под действием силы тяжести, т.е. пассивно. С появлением живых организмов перемещение становится возможным против действия сил.