Вопрос 4. Абиотические факторы. Большая тройка абиотических факторов на суше и в море. Классификация организмов по их отношению к абиотическим факторам.

Абиотические факторы: температура, свет, соленость (в море); температура, свет, влажность (на суше) – это большая тройка. Другие: pH, Eh, гидродинамика, характер грунта, насыщенность кислородом, магнитное поле и др.

Среди абиотических факторов выделяют:

· Климатические (влияние температуры, света и влажности);

· Геологические (землетрясение, извержение вулканов, движение ледников, сход селей и лавин и др.);

· Орографические (особенности рельефа местности, где обитают изучаемые организмы).

Организмы по отношению к абиотическим факторам среды делятся на:

-эврибионты-переносят широкий диапазон изменения абиотических факторов среды

-стенобионты- обитают в определённом диапазоне.В свою очередь делятся на …филов и …фобов,т.е. предпочитают наличие какого-либо фактора, либо боятся его присутствия.

Например,для образования коралловых построек необходим следующий диапазон факторов:

· Глубина до 80м

· t 18-36ْ

· солёность27-40‰

· хорошая освещённость,прозрачность воды

· достаточное количество зооплангтона(биотич. фактор)

· стабильный субстрат

Солнечное излучение

Солнечное излучение – основной источник энергии для экосистемы. Прямое или рассеянное солнечное излучение не требуется лишь небольшой группе живых существ – некоторым видам грибов, глубо-ководных рыб, почвенных микроорганизмов и т.п.

К наиболее важным физиологическим и биохимическим процессам, осуществляемым в живом организме, благодаря наличию света, можно отнести следующие:

Фотосинтез (1-2% падающей на Землю солнечной энергии используется для фотосинтеза), транспирация (около 75 % - для транспирации, обеспечивающей охлаждение растений и движение по ним водных растворов минеральных веществ); фотопериодизм (обеспечивает синхронность жизненных процессов в живых организмах периодически меняющимся условиям среды); движение (фототропизм у растений и фототаксис у животных и микроорганизмов); зрение (одна из главных анализирующих функций животных); прочие процессы (синтез витамина Д у человека на свету, пигментация и т.п.).

Основу биоценозов средней полосы России, как и большинства наземных экосистем, составляют продуценты. Использование ими солнечного света ограничивается рядом естественных факторов и, в первую очередь, температурными условиями. В связи с этим выработались особые приспособительные реакции в виде ярусности, мозаичности листьев, фенологических различий и т.п. По требовательности к условиям освещения растения делятся на световые или светолюбивые (подсолнечник, подорожник, томат, акация, дыня), теневые или несветолюбивые (лесные травы, мхи) и теневыносливые (щавель, вереск, ревень, малина, ежевика).

Температура.

Для естественных экосистем нашей зоны температурный фактор наряду со светообеспечением является определяющим для всех жизненных процессов. Активность популяций зависит от времени года и времени суток, т.к. в каждый из этих периодов свои температурные условия.

Особи многих видов не способны поддерживать постоянную температуру тела и в холодное время года или суток снижают уровень жизненных процессов вплоть до анабиоза. В первую очередь это касается растений, микроорганизмов, грибов и пойкилотермных (холоднокровных) животных. Активность сохраняют только гомойо-термные (теплокровные) виды. Гетеротермные организмы, нахо-дясь в неактивном состоянии, имеют температуру тела не на много выше температуры внешней среды; в активном состоянии - достаточно высокую (медведи, ежи, летучие мыши, суслики).

Терморегуляция гомойотермных животных обеспечивается особым типом обмена веществ, идущим с выделением в организме животных тепла, наличием теплоизолирующих покровов, размерами, физиологией и т.д.

Растения в процессе эволюции выработали ряд свойств:

1.Холодостойкость –способность переносить длительное время низкие положительные температуры (от ОоС до +5оС);

2.Зимостойкость – способность многолетних видов переносить комплекс зимних неблагоприятных условий;

3.Морозостойкость – способность переносить длительное время отрицательные температуры;

4.Анабиоз – способность переносить период длительного недостатка экологических факторов в состоянии резкого снижения обмена веществ;

5. Жаростойкость – способность переносить высокие (св. +38о…+40оС) температуры без существенных нарушений обмена веществ;

6.Эфемерность – сокращение онтогенеза (до 2-6 мес.) у видов, произрастающих в условиях короткого периода благоприятных температурных условий.

7.Устойчивость к перепадам температурных условий.

Тепловое загрязнение окружающей среды приводит к сдвигу фенологических фаз развития живых организмов или к аномальным изменениям на определенных этапах онтогенеза. В итоге ряд популяций не успевают или не могут дать полноценное потомство, некоторые не успевают подготовиться к периоду неблагоприятных условий и погибают. Глобальное потепление климата на + 0,5..1,5оС, по мне-нию большинства специалистов, приведет к катастрофическим по-следствиям для биосферы.

Влажность.

Доступность влаги в разные периоды года и суток различна. В процессе эволюции живые организмы приспособились регулировать уровень водопотребления и поддерживать оптимальный состав внутренней среды.

По отношению к водному режиму выделяют следующие экологические группы живых существ:

1.Гидробионты – обитатели экосистем, весь жизненный цикл которых проходит в воде; 2.Гигрофиты – растения влажных мест обитания (калуженица болотная, купальница европейская, рогоз широколистный); 3.Гигрофилы – животные, обитающие в очень сырых частях экосистем (моллюски, амфибии, комары, мокрицы); 4.Мезофиты – растения умеренно увлажненных мест обитания; 6.Ксерофиты – растения сухих мест обитания (ковыли, полыни, астрогалы); 7.Ксерофилы – обитатели засушливых территорий, не перено-сящие повышенную увлажненность (некоторые виды пресмыкаю-щихся, насекомых, пустынные грызуны и млекопитающие). 8.Суккуленты – растения наиболее засушливых местообитаний, способные накапливать значительные запасы влаги внутри стебля или листьев (кактусы, алоэ, агава); 9.Склерофиты – растения очень засушливых территорий, способные выдерживать сильную обезвоженность (верблюжья колючка обыкновенная, саксаул, саксагыз); 10. Эфемеры и эфемероиды - однолетние и многолетние травянистые виды, имеющие укороченный цикл, совпадающий с периодом достаточного увлажнения.

Влагопотребление растений может быть охарактеризовано следующими показателями:

1.Засухоустойчивость- способность переносить пониженную атмосферную и (или) почвенную засуху; 2.Влагоустойчивость - способность переносить переувлажнения; 3.Коэффициент транспирации - количество воды, расходуемое на образование единицы сухой массы (для капусты белокачанной 500-550, для тыквы-800); 4.Коэффициент суммарного водопотребления – количество воды, расходуемое растением и почвой на создание единицы биомассы (для луговых трав – 350-400 м3 воды на одну тонну биомассы); Нарушение водного режима, загрязнение поверхностных вод опасно, а в некоторых случаях губительно для ценозов. Изменение круговорота воды в биосфере может привести к непредсказуемым последствиям для всех живых организмов

Билет №20

Минералогия скарнов

Скарнообразование относится к контактово-метасоматическим процессам.

Контактово-метасоматические процессы. При внедрении магмы вмещающие породы испытывают прогрев, наиболее сильно тогда, когда магма кристаллизуется и отдает максимальное количество тепла. Прогрев стимулирует многие реакции во вмещающих породах, особенно если вмещающие породы резко отличны по химизму от магматического расплава и продуктов его кристаллизации. Начнется обмен компонентами между вмещающими породами и магмой (а затем магматической породой). Вмещающая порода находится в твердом состоянии => обмен возможен лишь путем метасоматоза – реакцией замещения.

Скарнообразование. Скарны – известково-магнезиально-железистые породы, которые возникают метасоматическим путем на контакте карбонатных вмещающих пород с магматическими, чаще всего кислыми гранитоидными породами (но могут возникнуть и при внедрении основных, ультраосновных и щелочных магм), так как в этом случае проявляется резкая контрастность контактирующих пород. Такой обмен вызывает изменение минерального состава пород в приконтактовой части со стороны гранитного массива (эндоскарн), и в приконтактовой части со стороны вмещающих пород (экзоскарн). Так как происходят замещения обеих пород, то здесь применим термин биметасоматоз.

Считают, что скарны образуются на глубине 3-7 км и их образования способствует возникновение трещин контракции (усадки объема при остывании магматических пород).

1) Магнезиальные скарны. Развиваются на контакте с магнезиальными карбонатным породами – доломитами, доломитовыми мраморами – CaMg(CO3)2 при T 850-650°С.

Характерные минералы:

Форстерит Mg2[SiO4]

Флогопит KMg3[AlSi3O10](OH,F)2

Шпинель MgAl2O4

Диопсид CaMg[Si2O6]

Энстатит Mg2[Si2O6]

Хондродит-гумит Mg2[SiO4]*Mg(F,OH)2 – 4Mg2[SiO4]*Mg(F,OH)2

Тремолит Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2

Иногда: периклаз MgO

Магнезиальный турмалин NaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)3+1

 

2) Известковые скарны. Образуются на контакте с мраморизированными известняками и мраморами при Т 800-400°С. Непосредственно у контакта для обоих типов скарнов при максимальном прогреве температура может подниматься до 1000°С.

Характерные минералы:

Волластонит Ca3[Si3O9]

Гроссуляр-андрадит Ca3Al2[SiO4]3 – Ca3Fe2[SiO4]3

Диопсид-геденбергит CaMg[Si2O6] – CaFe[Si2O6]

Везувиан Ca10(Mg,Fe)2Al4[SiO4][Si2O7]2(OH,F)4

Эпидот Ca2FeAl2[SiO4][Si2O7]O(OH)

Тремолит Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2

 

По мере остывания зоны контакта, вследствие контракции развивается трещиноватость. В трещины начинают поступать сначала пневматолито-гидротермальные, затем гидротермальные растворы, которые отделяются при кристаллизации магматических пород. Растворы изменяют ранние скарновые минералы. Этот этап называется этап гидротермальных наложений на скарн. Этот процесс приводит к перекристаллизации скарновых минералов, замещению раннескарновых минералов позднескарновыми и к отложению в скарнах гидротермальных минералов (шеелит Ca[WO4], молибденит MoS2, минералы Be, Sn, Fe, Co, Pb+Zn, Cu, самородное Au), компоненты которых приносятся растворами из магматического очага.

По характеру рудной специализации скарны делятся на:

1) Железорудные (магнетитовые) – г. Магнитная, Высокая, благодать, Верблюжка (Урал), Соколово-Сорбайское м-ние (Тургайский прогиб), скарны Горной Шории.

2) Меднорудные скарны (с халькопиритом, борнитом, марказитом) – Хакасия.

3) Вольфрамовые скарны (с шеелитом) – Майхура, Чорух-Дайрон, Лянгар и др. (Средняя Азия), Тырныауз (Кавказ).

4) Скарны с полиметаллическим оруденением (сфалерит, галенит) – Тетюхе или Дальнегорское (Приморье).

5) Скарны с кобальтовым оруденением (кобальтин) – Дашкесан (Азербайджан).

6) Золоторудные скарны – Горная Шория и Алтай.

7) Бороносные скарны (с людвигитом (Mg,Fe)2Fe[BO3]O2) – Якутия, Горная Шория.