Биогеные вещества как экологические факторы

Биогенные соли и элементы, как это показал еще Ю. Либих в XIX в., являются лимитирующими факторами (фактор, который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов) и ресурсами среды для организмов. Одни из элементов требуются организмам в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами, другие тоже жизненно необходимы организмам, но в очень малых, как говорят, следовых количествах — их называют биогенными микроэлементами: растения получают их, как правило, из почвы, реже — из воды, а животные и человек — с пищей.

Биогенные макроэлементы

Первостепенное значение среди них имеют фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор — это важнейший и необходимый элемент протоплазмы, а азот входит во все белковые молекулы.

Основной источник азота — атмосферный воздух, а фосфора — лишь горные породы и отмершие организмы. Азот фиксируется большинством растительных и гетеротрофных организмов и включается в биологический круговорот. Фосфора в организме содержится в процентном отношении больше, чем в исходных природных источниках, и именно поэтому так велика его лимитирующая роль. Недостаток фосфора по своему влиянию на продуктивность биоты стоит на втором месте после воды.

Лишь немногим по своему значению этим элементам уступают калий, кальций, сера и магний. Калий входит в состав клеток, играет важнейшую роль в осмотических процессах, в работе нервной системы животных и человека, способствует росту растений, и т. д. Кальций является составной частью раковин и костей животных, необходим растениям. Сера входит в состав некоторых аминокислот, коферментов, витаминов, обеспечивает хемосинтез. Магний — необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных.

Биогенные микроэлементы

Биогенные микроэлементы входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь необходимы: железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий и кобальт. Если в этом наборе, например, нехватка Mn, Fe, CI, Zn и V, то не будет полноценным процесс фотосинтеза, а если не будет Мо, В, Со и Fe, то нарушится азотный обмен. Эти же микроэлементы необходимы животным и человеку. Их недостаток (или избыток при загрязнении) вызывает болезни.

Естественные геофизические поля как экологические факторы
Свойство геофизических полей литосферы оказывает влияние на состояние биоты (включая человека) отражают геофизическую экологическую функцию литосферы. Геофизические ритмы воздействовали на живые организмы на протяжении всей истории существования биоты, т. е они являются первичными периодическими экологическими факторами. Адаптации к таким факторам организмов весьма совершенны, и поэтому «жизненные процессы в биоте оказались целиком подчиненными этим ритмам».

В настоящее время благодаря космическим полетам уже хорошо известно о влиянии гравитационного поля на организмы. При значительном увеличении силы тяжести уменьшается двигательная активность, снижается количество выводимой из организма жидкости, содержание азота и калия, и в тоже время возрастает содержание в организме воды, натрия, кальция и фосфора. При изменении знака гравитационного поля все изменения в организме происходят в обратном порядке. На земной поверхности на протяжении всего геологического времени существования биосферы средняя температура температурного поля Земли поддерживалась в пределах от 0 до 40°С. Можно указанные цифры считать пределами толерантности биоты Земли. Тем не менее даже понижение или повышение существующей сейчас средней температуры на поверхности Земли всего на 3—4°С, может привести в первом случае —- к оледенению и резкому сокращению количества свободной воды, во втором — к затоплению огромных пространств и сокращению места проживания биоты, которая приспособлена к сухопутной» жизни.

В приземной части атмосферы природное электромагнитное поле содержит так называемое электростатическое поле, которое в значительной части генерируется литосферой. Оно влияет на содержание положительных и отрицательных ионов воздуха (аэроионов), оказывающих на организмы физиологическое воздействие. При оптимальных дозах отрицательных аэроионов (ионов кислорода воздуха) обычен положительный эффект, например, увеличивается прорастание семян растений, усиливается жизнедеятельность всех других организмов. Положительные аэроионы обычно оказывают негативное влияние на организм.

Электромагнитные поля являются универсальным носителем информации в биосфере. По сравнению с звуковой, световой или химической информацией, они распространяются при любой погоде и на любые расстояния, на них реагируют любые биосистемы, они могут поступать из Космоса на Землю. С усложнением биосистем у них появляется способность накапливать слабые сигналы и воспринимать ту информацию, которую они несут.

Естественное радиоактивное поле Земли, или поле ионизирующего излучения, наблюдается на поверхности и в приповерхностной части литосферы и образуется за счет излучения радионуклидов, входящих в состав горных пород, и радиоактивными газами — радоном-222 и радоном-220 (тороном). В разных частях поверхности Земли естественный фон варьирует в пределах от 2 до 20 мЗв. Радиационное излучение выше указанного уровня может рассматриваться как мутагенный фактор.