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 — вследствие циклонической деятельности атмосферы Земли. В первом случае обеспечивается расселение спор, пыльцы, семян, микроорганизмов и мелких животных, которые имеют специальные для этого приспособления — анемохоры: очень мелкие размеры, парашютовидные придатки и др. 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. Также к физическим факторам относятся:
1. Поступающая от Солнца лучистая энергия, распространяющаяся в пространстве в виде электромагнитных волн. Преимущественное значение для жизни имеют инфракрасные лучи, а при фотосинтезе наиболее важна оранжево-красная часть видимого спектра и ультрафиолетовые лучи.
2. Освещенность земной поверхности, связанная с лучистой энергией и определяющаяся продолжительность и интенсивностью светового потока. Освещенность играет важнейшую роль для развития живых организмов, практически у всех живых организмов существуют суточные ритмы активности, связанные со сменой дня и ночи.
3. Влажность атмосферного воздуха, связанная с насыщением его водяными парами. Количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от температуры воздуха. Дефицит влажности – важнейший экологический параметр, характеризующий сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее, поэтому повышение дефицита влажности в определенные отрезки вегетационного периода способствует усиленному плодоношению растений.
4. Осадки тесно связаны с влажностью воздуха и являются результатом конденсации водяных паров. Режим осадков – важнейший фактор, определяющий миграцию загрязняющих веществ в биосфере. Осадки – одно из звеньев в круговороте воды на Земле, причем в их выпадении прослеживается резкая неравномерность.
5. Температура на поверхности земного шара определяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излучением.
6. Движение воздушных масс обусловлено деятельностью ветра. Причина возникновения ветра – неодинаковый нагрев земной поверхности, связанный с перепадами давления. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления (туда, где воздух больше прогрет). Ветер – важнейший фактор переноса и распределения примесей в атмосферном воздухе.
7. Давление атмосферы. Нормальным считается давление 1,0 кПа или 760 мм ртутного столба. Периодически возникающие области пониженного давления, характеризующиеся мощными потоками воздуха, стремящегося к перемещению по спирали к центру, носит название циклонов.
Химические факторы воздушной среды.
Химический состав атмосферы весьма однороден: азота — 78,8% кислорода — 21, аргона — 0,9; углекислого газа — 0,03% по объему. По современным данным, концентрации диоксида углерода (С02) и кислорода (02) в значительной степени лимитирующие факторы даже в наземных условиях: содержание С02 находится где-то в минимуме, а кислорода — в максимуме толерантности растений по этим факторам. Тем не менее пока в приземной части атмосферы нет перетока кислорода или избытка диоксида углерода (хотя по С02 есть данные об увеличении его 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. Источники его — диффузия из атмосферного воздуха и фотосинтез водных растений (водорослей), а растворению способствуют понижение температуры, ветер и волнения воды. Лимитирующее действие С02 в воде выражено не явно, но известно, что высокое его содержание ведет к гибели рыб и других животных.
При растворении С02 в воде образуется слабая угольная кислота, легко образующая карбонаты бикарбонаты. Карбонаты — источник питательных веществ для построения раковин и костной ткани и хороший буфер для содержания 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 С02 в воде, то ее измерение позволяет судить о скорости общего метаболизма водной экосистемы (гидроэкосистемы).
В атмосферном воздухе присутствуют как твердые, так и жидкие частицы (вода, различные оксиды, пыль и дымы). В верхних слоях атмосферы содержится озон (О3).