Физические факторы воздушной среды

К этим факторам относятся движение воздушных масс и атмосферное давление.

Движение воздушных масс может быть в виде их пассивного перемещения конвективной природы или в виде ветра ¾ вследствие циклонической деятельности атмосферы Земли. В первом случае обеспечивается расселение спор, пыльцы, семян, микроорганизмов и мелких животных, которые имеют специальные для этого приспособления ¾ анемохоры: очень мелкие размеры, парашутовидные придатки и др. (рис. 2.6). Всю эту массу организмов называют аэропланктоном. Во втором случае ветер также переносит аэропланктон, но на значительно большие расстояния, при этом может перенести и загрязняющие вещества в новые зоны и т. п.

Рис. 2.6. Плоды, расселяющиеся с помощью ветра, ¾ анемохоры
(по Ю.С. Левину, 1951):

а ¾ семя с хохолком кипрея горного; б ¾ плод валерианы; в ¾ плод двукрылоподобного;
г ¾ плод березы; д ¾ крылатка клена

Ветер, подобно течениям в реках, может оказывать и прямое воздействие на растения, например, на их рост (рис. 2.7), угнетающее действие на активность животных, например, птиц.

Рис. 2.7. Флаговая форма сосны на побережье Балтийского моря близ Ростока
(по Wachs H.)

Низкая сопротивляемость воздуха, в ходе эволюции, была использована для перемещения многими животными, вплоть до рептилий. Сейчас около 75% наземных видов различными способами (мускульные усилия, планирование) приспособлены к полету. Для птиц, летучих мышей полет ¾ это поиск добычи.

Атмосферное давление оказывает весьма существенное экологическое воздействие, в особенности на позвоночных животных, которые из-за этого не могут жить выше 6000 м над уровнем моря.

Химические факторы воздушной среды

Химический состав атмосферы весьма однороден: азота 78,8, кислорода ¾ 21, аргона ¾ 0,9, углекислого газа ¾ 0,03% по объему. По современным данным, концентрации диокосида углерода (CO₂) и кислорода (O₂) ¾ в значительной степени лимитирующие факторы даже в наземных условиях: содержание CO₂ находится где-то в минимуме, а кислорода ¾ в максимуме толерантности растений по этим факторам (Ю. Одум, 1986). Тем не менее, пока в приземной части атмосферы нет перетока кислорода или избытка диоксида углерода (хотя по CO₂ есть данные об увеличении ее содержания).

В почвах и подстилающих их породах, вплоть до уровня грунтовых вод (в зоне аэрации), углекислого газа уже 10%, а кислород становится лимитирующим фактором для аэробов-редуцентов, что приводит к замедлению разложения отмершей органики.

В воде кислорода в 20 раз меньше, чем в атмосфере, и здесь он является лимитирующим фактором. Источниками его являются диффузия из атмосферного воздуха и фотосинтез водных растений (водорослей), а растворению способствуют понижение температуры, ветер и волнения воды. Лимитирующее действие CO₂ в воде не явно выражено, но известно, что высокое его содержание ведет к гибели рыб и других животных.

При растворении CO₂ в воде образуется слабая угольная кислота H₂CO₃, легко образующая карбонаты и бикарбонаты. Карбонаты ¾ источник питательных веществ для построения раковин и костной ткани и хороший буфер для поддержания водородного показателя (рН) водной среды на нейтральном уровне.

Важность последнего обстоятельства состоит в том, что для гидробионтов интервал толерантности по рН столь узок, что даже незначительные отклонения от оптимума приводят организм к гибели. Это связано с нарушением очень тонкой системы ферментной регуляции в организме.

Поскольку величина рН пропорциональна количеству CO₂ в воде, то ее измерение позволяет судить о скорости общего метаболизма водной экосистемы (гидроэкосистемы).

Пожары

Своеобразным комплексом физического и химического воздействия на биоту в наземно-воздушных условиях являются пожары, которые издавна стали неотъемлемой частью климата и их надо рассматривать как важный экологический фактор наряду с температурой, атмосферными осадками и почвой (Ю. Одум, 1975, 1986). Следует различать пожары по своему действию на верховые и низовые.

Верховые пожары уничтожают всю растительность и большинство животных, после них все начинается сначала, и могут пройти многие десятки лет, прежде чем снова вырастет лес. Низовые пожары обладают избирательностью, способствуют развитию адаптирования к огню организмов, стимулируют разлагающую деятельность бактерий и превращение минеральных веществ в форму, доступную для питания растений нового поколения, ослабляют опасность верховых пожаров, способствуют созданию условий для увеличения видового разнообразия сообществ.

Человек использует искусственные палы как фактор управления средой. Они играют большую роль в обновлении и оздоровлении лесов в районах умеренной зоны.