Основи загальної біології

 

 

 

Рис. 12.2 Кругообіг вуглецю в біосфері

 

 

 

Рис. 12.3 Кругообіг азоту в біосфері

 

На екоклімат сильно впливає рослинність. При щільному рослинному покриві (поля, лугу, лісу) інтенсивність променевого потоку на його верхній границі така ж, як на голому ґрунті, а визу – часто більш ніж в 10 разів менше. Тому наземна рослинність густого букового лісу асимілює в основному до появи листя на деревах. Оскільки деревний полог гальмує також випромінювання й випар із глибини рослинного покриву, там складається рівний мікроклімат з малими амплітудами коливання температури, підвищеною вологістю повітря й ослабленим його рухом.

Інші розходження в екокліматі визначаються топографією місцевості. Південний схил при сильних розходженнях інсоляції й випромінювання в загальному плані тепліше, сухіше й має більше довгий світловий день, ніж північний схил.

 

12.2.2 Особливості субстрату

Тому що процеси обміну речовин можуть іти тільки у водяних розчинах, організми спочатку змогли заселити одну лише гідросферу. Пізніше вони вийшли й на сушу в тих місцях, де є досить води, а у вільному повітряному просторі організми можуть перебувати лише тимчасово (при добуванні їжі, розселенні й т.п.).

У більшменш великих водоймах є два місцеперебування: вільної водної маси і донна зона. І та й інша підрозділяються на нижній, слабко освітлений поверх, де немає фотосинтезу, і верхній, який пронизаний світлом. Сильні плавці (нектон) пересуваються власними зусиллями, а інші – планктони – переносяться плинами. Багато хто із прикріплених або плазуючих мешканців частину життя проводять як планктонні організми.

Для доставки кисню в глибинні шари, а живильних речовин – у верхні вирішальне значення має перемішування води. Для наземних екосистем вирішальне значення має доступність води. Прісна вода становить усього лише близько 3% загального запасу води на Землі (1300 млн. км3). Приблизно 3/4 наявної прісної води лежить у вигляді льоду, а в атмосфері циркулює тільки 0,35%. При цьому 78% води, що випарувалася, циркулює над морем, 14% над сушею й тільки 8% між морем і сушею. Більша частина води атмосферних опадів відразу затримується в рослинності, так що в ґрунт попадає тільки 1/3 –1/4 опадів, що випали. Евапорація (випар з вільної поверхні) і транспірація (випар рослинними тканинами) повертають воду в атмосферу, причому площі, зайняті рослинністю, особливо лісу, віддають більше, ніж голі ділянки. Вода опадів, що не стекла по поверхні в якенебудь водоймище, просочується у вигляді гравітаційної води в порожнечі ґрунту, де вона в більшому або меншому ступені втримується в капілярах, як плівкова вода (водяна плівка навколо часток ґрунту) або силами когезії як краплинорідинна вода (ґрунтова волога), а частково може проникати в ґрунтові води. Крім ґрунтових вод, у розпорядженні рослин перебуває тільки капілярна вода, що висить у капілярах і тимчасово наповнює порожнечі. 

Ґрунт – зовнішній, розпушений фізичним і хімічним вивітрюванням шар земної кори – є одним з найважливіших субстратів життя. Безліч організмів, в основному дрібні (так званий едафон), живе в ґрунті більшменш постійно. Ці організми вносять вирішальний вклад в утворення ґрунту, механічно розпушуючи й перемішуючи його (дощові черв’яки), сприяючи розчиненню певних речовин (зі звільненням СО2), створюючи запаси відмерлої біомаси й продуктів її розкладу й ремінералізації, у тому числі гумінових речовин. Тому склад і структура ґрунтів – це один з найважливіших факторів, що визначають саме існування як нижчих, так і вищих рослин. 

 

12.3 Організм і середовище

 

Кожен організм має здатність реагувати у відповідності зі своєю генетичною конституцією на навколишнє середовище, використовувати її фактори для свого існування й розвитку або, принаймні, переносити їхній вплив. Ця екологічна потенція визначається спадкоємною нормою реакції стосовно кожного фактора середовища. Норма реакції у кожного виду характеризується певним положенням і діапазоном (широтою) на шкалі інтенсивності даного фактора – екологічної валентності. Екологічна потенція охоплює діапазон від нижньої песимальної межі (мінімуму) до верхньої песимальної межі (максимуму) з оптимумом  десь  посередині  (рис. 12.4).  У  песимумах  здатність 

 

 

Рис. 12.4. Екологічна потенція у зіставленні з областю валентності фактора середовища А. Загальна схема для пойкілотермних і гомойотермних тварин. Б. Різні положення й ширина області потенції (норма реакції)

реагувати знижується до нуля, за ними наступає абсолютне гальмування процесу (реакції), часто навіть необоротне ушкодження організму. Широта екологічної потенції (від мінімуму до максимуму) у еврипотентних видів велика, у стенопотентних мала. Дивлячись на те, де лежить оптимум для стенопотентного виду – у нижній, середній або верхній частині всього діапазону, – розрізняють оліго, мезо і поліпотентні види. Положення й широта норми реакції залежать від віку, статі й фази розвитку та є різними для різних процесів (активності, метаболізму, розвитку й т.д.). Границі екологічної потенції можуть (зазвичай лише ненабагато) зрушуватися в результаті модифікації, тобто індивідуального пристосування (звикання) або мутації, тобто генетичного пристосування.