Едафічні фактори довкілля. Ґрунти як природне утворення

Ґрунт - це самостійне природне органічно-мінеральне тіло, яке виникло на поверхні Землі внаслідок тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів. Ґрунтом називаються видозмінені під впливом живих організмів, перед усім рослин, поверхневі шари суходолу, які відрізняються від гірських порід складом мінеральної маси, значним вмістом специфічних органічних речовин (гумусу) і мають важливу відмінність - родючість. Родючість - це здатність ґрунтів постачати рослинам для їх життєдіяльності необхідні поживні речовини, воду і повітря. Ґрунти складається з твердих мінеральних і органічних частинок. Залежно від кліматичних, геологічних та географічних умов ґрунти мають товщину від 15-25 см до 2-3 м. Ґрунти утворюються під впливом ґрунтоутворюючих факторів, до яких належать: ґрунтоутворюючі породи, рослинні та тваринні організми, вода, клімат, рельєф місцевості, господарська діяльність людини. Суттєвим фактором ґрунтоутворення є час: один сантиметр ґрунту формується протягом від сотні до кількох тисяч років.

Ґрунти є гігантською екологічною системою, яка надає, поряд із Світовим океаном, визначного впливу на всю біосферу. Обмін речовин між живими організмами і ґрунтом викликаються дією біохімічних факторів. Засновником наукового ґрунтознавства є російський вчений В.В. Докучаєв, який вперше дав визначення "ґрунту", виявив головну його відмінність і розкрив сутність ґрунтоутворюючого процесу. Завдяки ґрунтам найважливішого компоненту біогеоценозів, здійснюється екологічний зв'язок живих організмів з літосферою, гідросферою та атмосферою.

В грунтах виділяють верхній шар - найбільш цінний, який містить гумус (продукти розкладу живих організмів та органічно-мінеральні речовини), середній шар, який включає переважно мінеральні компоненти та нижній шар, який складається із малозмінених продуктів руйнування гірської породи.

Ґрунти є першоджерелом всіх матеріальних благ: харчових продуктів, лісоматеріалів, тощо. Тому грунти являють собою незамінний природний ресурс і головним завданням охорони природи та довкілля людини є підтримка здатності фунтів до самовідновлення в процесі ґрунтоутворення. На використанні ґрунтів базується сільськогосподарська діяльність людини. Орні землі дають до 88% харчової енергії для сучасного людства, до 10% харчової енергії людство одержує з природних пасовищ та лісових угідь і тільки біля 2% - із ресурсів Світового океану. Все це говорить про необхідність захисту грунтів та обережного ставлення до них. На сьогодні виділяють п'ять головних факторів втрати ґрунтів:

1) ерозія - механічне руйнування ґрунтів, яке виникає внаслідок
дії води та повітря;

2) опустелювання - висушування ґрунтів, внаслідок чого вони втрачають природну екосистемну рослинну цілісність;

3) токсикація - накопичення в ґрунтах шкідливих речовин;

4) вторинне засолювання - накопичення солей в ґрунтах;

5) прямі втрати ґрунтів в результаті перетворення їх в міста, промислові підприємства, дороги, тощо.

Все це говорить про те, що ґрунти є вразливими до зовнішніх впливів і тому слід вживати заходи по їх захисту. Важливість цього випливає з того, що всі компоненти навколишнього природного середовища взаємопов'язані і стан ґрунтів буде позначатись на стані повітря та водного середовища.

Вплив едафічних факторів, в першу чергу, проявляється на життєдіяльності рослин, ріст і розвиток яких напряму залежить від властивостей ґрунту. В той же час, не слід забувати, що ґрунти є місцем проживання тварин, в тому числі і мешканців ґрунтів (різноманітних безхребетних, гризунів, тощо). Тому важливу роль відіграє механічний склад ґрунтів, який визначає їх повітря- та водопроникливість, механічну міцність тощо.

Біотичні фактори довкілля

В природних умовах кожен організм живе не ізольовано, а знаходиться у взаємозв'язках з іншими живими істотами. Взаємодіючи між собою, організми вступають один з одним у певні зв'язки, які можуть бути корисними, шкідливими або нейтральними залежно від того, стимулюється чи обмежується життєдіяльність кожного з них. Зв'язки між організмами - необхідна умова існування. З одного боку, вони пом'якшують тиск навколишнього природного середовища, а з другого - завжди становлять певну небезпеку, навіть пряму загрозу існування індивіду.

Безпосереднє живе оточення організму називається біотичним середовищем, а впливи, що виявляються під час взаємодії організмів у ньому - біотичними факторами. Отже, біотичні фактори поєднують усю сукупність впливів живих організмів один на одного, а представники кожного виду можуть жити лише в такому біотичному середовищі, яке забезпечує для них нормальні умови існування.

Основною формою зв'язків між організмами є трофічні взаємовідносини, на базі яких формуються складні ланки і ланцюги харчування. Крім харчових і групованих зв'язків рослин і тварин, виникають просторові зв'язки. Все це є основою формування біотичних комплексів, у яких різноманітні види об'єднуються не в будь-якому поєднанні, а тільки за умови пристосування до спільного проживання.

Взаємозв'язки і взаємовпливи живих істот надзвичайно різноманітні. Вони можуть бути прямими і непрямими. Прямі взаємозв 'язки виявляються у безпосередньому впливі одних організмів на інші, а непрямі - опосередковано, через проміжні ланки, коли, наприклад, тварини змінюють абіотичні фактори середовища інших тварин чи рослин, що може зумовити їх пригнічення або повне знищення. Можливі взаємозв'язки між особинами одного виду, наприклад, боротьба за проживання, за лідерство у зграї, захист території, тощо, та між особинами різних видів. Всі біотичні зв'язки у природі умовно можна поділити на ряд типів і кожна група взаємозв'язків відіграє важливу роль у природі.

Нейтральні біотичні зв'язки. Форма біотичних зв'язків, за якої співіснування двох видів на одній території не викликає для них ні позитивних, ні негативних наслідків, називається нейтралізмом. За таких умов, між видами немає нічого спільного, їм потрібні різні екологічні умови. Наприклад, проживання на одній території зайця і їжака; проростання на одній території волошки і кропиви; взаємодія горобця і орла-беркута, тощо.

Взаємокорисні біотичні зв'язки. Такий тип зв'язків між видами називають симбіотичними, тобто взаємодіючі види мають певний ступінь користі від партнерства або співжиття. Чим більш різноманітніші і міцніші зв'язки, що підтримують спільне існування видів, тим стійкіше їх співжиття. Найпростішою формою симбіотичних зв'язків є протокооперація - "первинна взаємодія". Вона є взаємовигідною для партнерів, проте необов'язковою для їх існування. Наприклад, обпилення бджолами квітів; перенесення птахами насіння рослин, що містилось в плодах, тощо. За умови розриву такого виду взаємозв'язків, партнери можуть існувати ізольовано один від одного. Проте, в деяких випадках, присутність кожного з партнерів стає обов'язковою і такі зв'язки називаються мутуалізмом. Наприклад, терміти та їх кишкові співмешканці - джгутикові. Ці простіші перетворюють целюлозу на цукри, адже терміти не мають ферментів, що здатні розщеплювати целюлозу; лишайники є формою співжиття гриба і водорості. Гриб захищає водорості, постачає воду і мінеральні речовини, а водорості - синтезують органічні речовини, годують гриб. Така взаємозалежність партнерів в мутуалізмі може бути і небажаною. Окремо жоден з видів не може вижити і, загибель одного партнера, викличе загибель іншого. З іншого боку, такі симбіотичні зв'язки підвищують стійкість видів до дії зовнішніх факторів. Прикладом цього можуть бути лишайники, які здатні розвиватись в несприятливих умовах.

Взаємошкідливі біотичні зв'язки. Це така форма біотичних зв'язків, коли взаємодіючі види пригнічують розвиток один одного, тобто такі взаємозв'язки негативно позначаються на партнерах. Такий тип біотичних зв'язків називають конкуренцією. Конкуруючі види (партнери) перебувають у невигідному становищі, оскільки присутність одного обмежує можливості другого в оволодінні ресурсами, простором і навпаки. Розрізняють внутрішньовидову, міжвидову, пряму і непряму конкуренцію. Конкуренція - це активна боротьба між двома або кількома організмами за засоби існування чи спільні фактори середовища.

Внутрішньовидовоює конкуренція між особинами одного виду за одні й ті ж самі природні ресурсі, наприклад, це захист території, боротьба за лідерство у зграї, тощо. Під впливом внутрішньовидової конкуренції проходить ускладнення поведінки організмів, виробляється територіальність поведінки та формується ієрархічна або етологічна структура угрупувань. Територіальність поведінки є надзвичайно важливою для довкілля, адже вона є певною мірою екологічним регулятором заселеності території і запобігає її переселенню або недоселенню.

Міжвидова конкуренція найпоширеніша у природі, оскільки рідко який вид не зазнає пригнічення з боку організмів інших видів. Форми її дуже різноманітні - від жорстокої боротьби до майже мирного співіснування. Конкуренція, що виникає між двома видами, може мати два основних наслідки: або один вид витісняє другого і він мігрує за межі території, або вони розходяться по різних екологічних нішах відповідно до своєї екологічної спеціалізації. Наприклад, види змінюють періоди активності, раціон харчування, тощо. На несумісність існування конкуруючих видів звернув увагу ще Ч. Дарвін, який вважав конкуренцію однією з найважливіших складових частин боротьби за існування, що відіграє велику роль в еволюції видів.

Російський біолог Г.Ф. Гаузе в лабораторних умовах довів, що організми з однаковими або подібними способами життя та подібною будовою тіла не можуть жити в одному й тому самому місці, а якщо і живуть поряд, то використовують різні ресурси і ведуть активний спосіб життя. Таке розділення схожих видів він назвав принципом конкурентного виключення. У конкурентній боротьбі перемагає, як правило, той вид, який за даних екологічних умов має якісь переваги перед другим, тобто більш пристосований до умов середовища, навіть більша плодючість. В той же час, вважати конкуренцію шкідливою не можна, адже саме конкурентна боротьба сприяє природному відбору, запобігає переселенню територій, змінює періоди активності ряду видів тощо.

Корисно-шкідливі біотичні зв'язки. Це зв'язки, за яких один з партнерів має користь, а інший зазнає шкоди. Такий тип біотичних зв'язків називають хижацтвом. Хижацтво виявляється в тому, що один організм (хижак) поїдає іншого (жертву). Внаслідок знищення жертв може збільшитись чисельність хижаків. Зменшення поживи для хижаків, у свою чергу, може зумовити зменшення їх чисельності і зростання кількості жертв. Отже, завдяки зв'язкам хижак-жертва між ними встановлюється динамічна рівновага. У процесі еволюції у хижаків виробляються пристосування до нападу, а у жертв - до захисту. Розрізняють хижаків першого порядку, які живляться травоїдними тваринами, і другого - які нападають на більш слабких хижаків. Хижаки можуть міняти об'єкти свого полювання, що є важливою їх екологічною пристосовуваністю. Характерною особливістю взаємозв'язків хижак-жертва є те, що хижаки частіше нападають на ослаблених та хворих тварин. Хижацтво є поширеною формою біотичних зв'язків.

Особливою формою корисно-шкідливих зв'язків між видами є паразитизм. Це такі взаємозв'язки, коли один вид (паразит, споживач) протягом певного часу живе за рахунок іншого (господаря, живителя). Часто паразити використовують живителів не лише як поживу, а і як місце для свого існування. Паразити, які тимчасово перебувають в організмі живителя, називаються тимчасовими, наприклад, деякі комахи, а ті які живуть в тілі чи на тілі живителя протягом основного періоду життя - стаціонарними, наприклад, глисти, блохи, тощо. Якщо паразити поселяються всередині живителя їх називають ендопаразити, а якщо живуть на поверхні тіла живителя -екзопаразити. В процесі еволюції у паразитів розвинулись специфічні пристосування до умов життя, насамперед це спрощення будови тіла порівняно із їхніми попередниками. Наприклад, у вегетативних органах рослин-паразитів немає хлорофілу; паразити які живуть в органах травлення, мають редуковану систему травлення, тощо. Інші пристосування паразитів забезпечують їх виживання у разі відсутності живителя, це, перед усім, висока плодючість.

Інколи хижаків і паразитів сприймають як природних ворогів жертв, але це не так. Вони потрібні один одному із загально-екологічних міркувань. Саме за рахунок таких відносин відбувається природний відбір і пристосувальна мінливість організмів - найважливіших еволюційних процесів. У природних умовах жоден вид не намагається знищити інший. Більше того, вилучення природного "ворога" з екосистеми може призвести до вимирання того виду, за рахунок якого розвивається цей "ворог". Можливість таких наслідків слід враховувати при плануванні антропогенного втручання в природні комплекси.

Корисно-нейтральні біотичні зв'язки. Однобічне використання одного виду іншим без заподіяння йому шкоди називається коменсалізмом. За таких умов один вид своєю діяльність забезпечує кормом іншого - коменсала або надає йому притулок. Коменсалізм, який грунтується на споживанні залишків корму партнера, називається нахлібництвом або співтрапезництвом. Наприклад, в саванах гієни або грифи живляться залишками корму левів. Поширеним різновидом коменсалізму є квартиранство, при якому один вид використовує інший як місце проживання, розмноження або транспортний засіб. Наприклад, рибка гірчак відкладає ікру в мантію двостулкового молюску не завдаючи йому шкоди; риба-прилипайло пересувається на великі відстані прилипаючи до акул, тощо.

Шкідливо-нейтральні біотичні зв'язки. Такі зв'язки спостерігаються у випадках, коли один із двох взаємодіючих видів пригнічується, а другий не зазнає від цього ні шкоди, ні користі. Такий вид біотичних зв'язків називають аменсалізмом. Наприклад, світлолюбиві рослини пригнічуються від затінення деревом, а дерево . не зазнає ніякого впливу. Особливою формою таких біотичних зв'язків є алелопатія (антибіоз) - хімічний вплив одних видів рослин або тварин на інші за допомогою продуктів метаболізму, наприклад, ефірними маслами, фітонцидами, тощо. Наприклад, біла акація виділяє отруйні речовини в ґрунт, за рахунок чого позбавляється конкурентів; біля полину практично не здатні рости інші рослини, тому що полин виділяє в повітря ефірну олію, яка діє на рослини-сусіди.

Література: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 15.

Питання до самоконтролю

1. Охарактеризуйте рівні організації живого. Покажіть особливості екосистемного рівня.

2. Приведіть класифікацію екологічних факторів. Покажіть роль адаптації живих організмів. Дайте визначення екологічної валентності.

3. Охарактеризуйте основні закони дії факторів на живі організми.

4. В чому виявляються особливості екологічної ніші?

5. В чому полягають особливості гідросфери як середовища існування живих організмів?

6. Охарактеризуйте захисні функції атмосфери та її роль як середовища існування живих організмів.

7. Покажіть особливості едафічних факторів довкілля.

8. Покажіть роль взаємо шкідливих біотичних зв'язків для довкілля. В чому полягає принцип конкурентного виключення?

9. Охарактеризуйте корисно-шкідливі біотичні зв'язки. Покажіть роль хижацтва в еволюції видів.

10. Покажіть особливості взаємо корисних біотичних зв'язків для навколишнього природного середовища.