Текст книги "Общая экология"

Автор книги: Евгений Гладков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 2 страниц)

Ольга Гладкова, Евгений Гладков
Общая экология

Введение

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Этот термин впервые был введен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1866 году в книге «Всеобщая морфология организмов»; он образован из двух греческих слов: oikos (дом, жилище) и logos (наука).

Экология – наука в первую очередь биологическая, однако имеет междисциплинарный характер. Как самостоятельная биологическая дисциплина она выделилась только с начала 20 века. Наряду с генетикой и физиологией, экология занимает центральное место среди биологических наук и тесно связана с генетикой, этологией (наука о поведении), физиологией, а также с микробиологией, ботаникой, зоологией, анатомией и другими биологическими дисциплинами. Особенно тесно связана экология с теорией эволюции и биогеографией. Большое влияние на экологию оказывают физическая география, медицинские и инженерные науки, а также геология, химия.

В данном учебном пособии использованы материалы лекций, которые были прочитаны в МГУ инженерной экологии для студентов обучающихся по специальности “Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов”.

Глава 1. Экологические факторы

1.1.Организм и среда

Среда обитания – это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует.

Все многообразие экологических факторов принято делить на абиотические (факторы неорганической природы, воздействующие на организм прямо или косвенно, через обмен веществ, которые имеют односторонний характер; организм может к ним приспособиться, но не может оказать на них обратное влияние); и биотические (факторы взаимодействия организмов; организмы влияют друг на друга непосредственно (хищники съедают жертв) или косвенно (изменяют среду обитания).

Выделяют также антропогенные факторы (влияние человека на живые организмы и окружающую среду).

1.2. Адаптация

В экологических исследованиях выделяют два направления – аутэкология и синэкология.

Аутэкология изучает отношение между организмом или популяцией и условиями среды. Синэкология занимается сообществом и средой. Например, изучение отдельной ели в хвойном лесу (или вида, рода ели) является аутэкологическим исследованием, а изучение сообщества хвойного леса синэкологическим.

Главный вопрос аутэкологии – изучение приспособлений (адаптаций) к различным условиям окружающей среды. Адаптация – приспособление организма к различным условиям окружающей среды за счет комплекса условий – морфологических, физиологических, поведенческих.

Различный состав видов в экосистемах объясняется адаптациями к разным экологическим условиям. В результате адаптаций возникают организмы, устойчивые к различным условиям окружающей среды: растения, устойчивые к засухе, засолению, низким температурам, и др.; животные, которые обитают в пустынях, степях и др., ведущие дневной или ночной образ жизни.

Адаптации у различных групп организмов вырабатываются с разной скоростью. У насекомых адаптации могут возникнуть через 10-20 поколений (именно этим объясняются неудачи химических средств против насекомых), выработка адаптаций у растений и птиц – процесс очень медленный требует столетий. Многие наблюдаемые изменения у организмов связаны с предадаптациями.

Предадаптация – открытые признаки, появившиеся из-за действия новых факторов окружающей среды и способствующие повышению устойчивости видов. Предадаптация объясняет повышенную устойчивость некоторых видов растений к действию загрязнений промышленности и транспорта. Однако предадаптативные возможности растений невелики и большинство растений не могут приспособиться к загрязнениям окружающей среды.

1.3. Влияние биотических факторов

(Формы межвидовых взаимоотношений в биоценозах)

Основу существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же экотоп. Классификации биоценотических отношений может основываться на оценке возможного результата контактов двух особей.

1.4. Конкуренция

Конкуренция – взаимодействие двух организмов, стремящихся получить один и тот же ресурс, находящийся в ограниченном количестве. Конкуренция может быть симметричной (конкуренты практически одинаково ограничивают потребление ресурсов) и асимметричной (один вид потребляет больше ресурсов и оказывает на другой большее влияние, асимметричная конкуренция усиливается и ведет к исключению конкурентов).

Конкуренция бывает межвидовой и внутривидовой.

Межвидовая конкуренция – взаимодействия между популяциями, которые отрицательно сказываются на их росте и выживании. (Например, некоторые виды растения подмаренника растут на кислой почве, а другие на щелочной; однако каждый из этих видов хорошо растет как на кислой ,так и на щелочной почве. В конкурентной борьбе побеждает один вид, а другой исчезает. Результат зависит от условий среды, в данном случае от кислотности почвы.). В природе различные виды конкурируют друг с другом: за ресурсы пищи, за жертвы; у растений– за свет, опылители и др.– в результате чего наблюдается значительное снижение численности. Иногда один конкурирующий вид, более приспособленный к данным условиям окружающей среды, исключает другой из определенного местообитания.

Внутривидовая конкуренция приводит к снижению скорости потребления ресурсов в пересчете на одну особь, что часто приводит в конечном результате к снижению выживаемости и (или) уменьшению плодовитости. В большинстве случаев конкурирующие организмы непосредственно не взаимодействуют друг с другом, но реагируют на снижение уровня ресурсов. С увеличением плотности организмов рождаемость со временем снижается, а смертность возрастает. Внутривидовая конкуренция, влияя на рождаемость и смертность, регулирует популяцию, поддерживая ее плотность на стабильном уровне. Экологи выделяют плотность предельного насыщения :– это плотность, характеризующая размер популяции, при которой ресурсы среды поддерживаются уравновешенными. Внутривидовая конкуренция – один из многих факторов влияющих на организм. Ресурсы среды не только влияют на плотность популяции, но и сами зависимы от нее. В тех популяциях, где существует сильная зависимость от плотности, часто возникает цикличность; иногда даже случается изменение численности. В одних случаях внутривидовая конкуренция довольно заметна, в других случаях ее влияние незначительно, из-за влияния различных факторов (например, хищничество).

1.5. Паразитизм

Паразитизм – форма взаимосвязи, при которой паразиты живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина), при этом хозяин не погибает, но чувствует себя угнетенным. Типичное растение-паразит: петров крест, животные-паразиты: клещи, вши. Для паразита важным условием является надежное попадание в организм хозяина: формируются сложные адаптации, учитывая особенности биологии хозяина. Например, некоторые клещи способны голодать до 10 лет, они реагируют на приближение хозяина при помощи обоняния.

1.6. Взаимоотношения хищник-жертва

Хищничество – форма взаимосвязи между организмами разных видов, при которой один организм (хищник) поедает другой (жертву).

Равновесие между хищником и жертвой поддерживается различными механизмами.

Приспособление жертв бывает поведенческими (жертвы могут прятаться в укрытие; убегать; активная оборона (рогатые, травоядные); совместная активная оборона (птицы-жертвы отгоняют хищных птиц); распространение группами, морфологическими (шипы, колючки), физиологическими (продуцирование ядов).

Растения компенсируют влияние травоядных различными способами: при кратковременном воздействии травоядных формируются новые ткани, обеспечивающие фотосинтез; при более сильном воздействии иногда восстановление обеспечивается запасными веществами; иногда инициируется образование химических соединений (у сосны, подвергшейся нападению насекомых-вредителей, изменялся метаболизм фенола, появлялись новые химические защитные вещества). Повторное повреждение насекомыми очень часто приводит к гибели растений.

У животных другие способы защиты.

Хищники чаще всего нападают на ослабленных животных, таким образом происходит отбор, в живых остаются наиболее сильные и приспособленные. Среди хищников выживают лишь те, кто способен поймать жертву и отстоять добычу. Вследствие эволюции происходит прогрессивное развитие и хищника и, жертвы. Для многих животных характерны пищевые предпочтения. Некоторым живым организмам, обычно слабо способным сопротивляться хищникам, свойственно менять окраску. Защитная окраска, свойственная фону, увеличивает выживаемость жертвы. Некоторые животные принимают окраску, предупреждающую хищника о том, что животное ядовито. Другие организмы приняв такую окраску, обеспечивают себе большую безопасность.

Впервые заметил регулярные колебания численности в системе хищник–жертва английский эколог Чарльз Элтон. Подтвердил это мнение русский ученый Г.Ф. Гаузе. Он изучал в пробирке численность двух видов инфузорий– дидиниума (хищник) и туфельки (жертва). Сначала численность жертвы росла быстрее, чем хищника, но, получив хорошую кормовую базу, дидиниум стал быстро размножаться. Вскоре количество туфелек резко сократилось. Через некоторое время начали погибать хищники, и когда они практически перестали влиять на жертвы, рост туфельки снова пошел вверх, а вслед за ними выросло и число хищников. Цикл повторился снова.

Таким образом Гаузе доказал, что взаимодействие хищник– жертва может привести к регулярным циклическим колебаниям численности.

1.7. Нейтрализм, аменсализм

Нейтрализм – тип отношений между видами, при котором они не влияют друг на друга. В природе такие взаимоотношения обнаружить довольно сложно. Например, белка и стрекоза прямо не взаимодействуют, хотя обитают в одном лесу.

Аменсализм – взаимоотношение между организмами, при этом для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой не получает от них ни вреда, ни пользы.

1.8. Симбиоз

Симбиоз – система тесных отношений выгодных для обоих видов (мутуализм) или только для одного (комменсализм).

При мутуализме преимущества бывают разные. Иногда один из партнеров использует другого как пищевой ресурс, другой получает защиту от врагов или благоприятные условия для развития. В других случаях вид, опыляя растения, распространяя семена, либо освобождая партнера от паразита выигрывает в пище. Каждый партнер действует ''эгоистично'' и взаимовыгодные отношения возникают только потому, что польза превышает все затраты. Мутуализм – важнейшее явление, от него зависит образование значительной доли биомассы планеты (например, растения тесно связаны с микоризами грибов; кораллы – сообщество полипов с одноклеточными водорослями. Мутуализм бывает – факультативный (каждый партнер получает пользу от другого, но не зависит от него); облигатный для одного; облигатный для обоих (оба зависят друг от друга); а также когда один вид населяет поверхность другого, или один партнер живет внутри другого.

Примеры мутуализма

Птица медоуказчик тесно связана с млекопитающим капским медоедом, разыскивая пчелиные гнезда и приводя к ним медоеда,она питается остатками меда и личинками пчел,т.к. сама не может вскрыть пчелиные гнезда.

Бабочка из семейства голубянки полностью зависит от присутствия цветущего тимьяна и личинок муравьев (гусеницы бабочки имеют медоносные железы, которые выдаивают муравьи, защищающие гусеницу от хищников. Личинки бабочки похожи на цветки тимьяна, которыми она питается).

Луга, служащие местообитанием для тимьяна и муравьев, быстро исчезают. Бабочка уже исчезла в Великобритании и в Европе находится под угрозой исчезновения.

Микоризные грибы, свойственные большинству растений из цветковых, голосеменных, а также папоротников, хвощей и плаунов, оплетают корень растения и проникают в его ткани, не нанося ему ущерба. Грибы получают органические вещества, а у растений за счет грибных нитей увеличивается всасывающая поверхность корней в сотни раз. Некоторые микоризные грибы выступают в роли редуцентов и разлагают сложные вещества до более простых.

Микроорганизмы азотофиксаторы живут в корне растений образуя клубеньки, и связывают азот (называют симбиотической азотфиксацией). Насекомые, питаясь растениями, переносят пыльцу с одного цветка на другой; широко представлено распространение семян растений с помощью животных.

Лишайники – мутуализм водорослей и гриба. Водоросли обеспечивают гриб органическими веществами, гриб – минеральными элементами и водой.

Комменсализм – взаимоотношение, при котором один из видов живет за счет другого, не причиняя ему вреда. Комменсализм бывает трех видов: сотрапезничество, нахлебничество (клест питается семенами ели, часто роняя еловые шишки, которые очень часто зимой поедаются белками) – оба вида основаны на добывании пищи и квартиранство (например взаимоотношение лианы и дерева-хозяина).

1.9. Абиотические факторы

К этим факторам относят свет, температуру, соленость воды, влажность, ветер, воздух, давление, скорость течения, долгота дня, состав почвы, газовый состав воздуха и др. Абиотические факторы делятся на климатические, эдафические и топографические (условия рельефа). Климатические и эдафические факторы зависят от географического положения биотопа.

1.10. Свет

Экологический фактор необходимый для жизни: источник энергии для фотосинтеза; интенсивность света, длина волны, свет, продолжительность освещения, а также угол падения солнечных лучей на земную поверхность (зависит от широты, сезона, времени дня и экспозиции склона) оказывают различное влияние на различные организмы. По отношению к свету выделяют три группы растений: светолюбивые, теневыносливые и тенелюбивые. Светолюбивые встречаются на открытых местах в условиях полного солнечного освещения (луговые, степные травы, многие культурные растения). Однако фотосинтез у светолюбивых растений подавляется при увеличении освещенности сверхоптимальной. Для тенелюбивых растений экологическим оптимумом является слабая освещенность (виды, обитающие в нижних, сильно затененных ярусах ельников, дубрав и т.п.). Теневыносливые растения растут при полной освещенности, но адаптируются и к слабому свету. Значительную роль в активности живых организмов и их развитии имеет продолжительность освещения (фотопериод). Смена дня и ночи, изменение продолжительности светового периода суток, организмы используют как сигналы для распределения своих функций во времени и используют самые благоприятные условия для создания своих жизненных циклов ( например, ослабление конкуренции за жертву из-за разной активности хищников во времени).

Фотопериодизм – реакция живых организмов на сезонные изменения длины дня. Весной начинают расти и цвести растения, происходит размножение животных. Осенью листопадные деревья сбрасывают листья, некоторые животные впадают в спячку, многие птицы мигрируют. В широтах, где нет значительных сезонных изменений климата, виды не проявляют фотопериодических реакций (у тропических деревьев плодоношение и цветение растянуто во времени).

1.11. Температура

Температура – один из важнейших климатических факторов. Температура оказывает на живые существа не только прямое влияние, но и косвенное. Температурные условия могут изменяться под действием живых организмов, в первую очередь растительных сообществ. Растительные сообщества трансформируют тепловой режим под своим пологом: нет резких колебаний температуры, как на открытых местах (в жаркую погоду прохладней, в холодную теплее).

Температурные пороги

Необратимые нарушения структур белков возникают при температуре 60⁰С, однако отдельные бактерии живут в источниках при температуре 70-90⁰С, а споры бактерий выдерживают до 130-150⁰С. Отрицательное воздействие высоких температур связано с инактивацией, а иногда даже денатурацией ферментов у организмов. Высокие температуры нарушают обмен веществ. У растений например, дыхание осуществляется интенсивнее, чем фотосинтез, т.к. продукты обмена расходуются быстрее, чем образуются.

Влияние температуры зависит от относительной влажности воздуха: чем выше относительная влажность, тем ниже опасность обезвоживания.

Гибель от высоких температур зависит от продолжительности воздействия.

В определенных стадиях организмы обладают повышенной устойчивостью к высокой температуре (покоящиеся структуры, например, семена). Для многих видов оптимальной является температура 20-30⁰С. Нижние температурные пороги иные: диапазон температур очень велик, большинство низших животных выдерживают падение температуры до 0-5⁰С. Насекомые переносят температуру до – 45 ⁰С (некоторые лишь до –20 ⁰С). Тропические растения погибают при температуре немногим выше 0 ⁰С из-за инактивации ферментов и нарушения некоторых метаболических процессов. Растения в Якутии, мхи и лишайники в Антарктиде переносят чрезвычайно низкие температуры. Некоторые организмы погибают при температуре ниже –1 ⁰С, из-за повреждающего действия, связанного с образованием кристаллов льда, прежде всего внутри клеток.

Многие организмы не погибают, потому что имеют физиологические механизмы, предотвращающие образование кристаллов внутри клетки.

Некоторые организмы переносят зиму в виде особо устойчивых, покоящихся стадий организма. Например, к зиме растения приобретают холодоустойчивость (способность переносить сильные морозы), в то время как летом они плохо переносят слабые заморозки.

Семена, споры переносят в экспериментальных условиях даже –273 ⁰С.

От воздействия температуры зависит скорость и интенсивность физико-химических реакций в тканях и клетках организма.

Существуют 2 разных типа адаптации к температуре: пассивный и активный. Для пойкилотермных (от греч. ''изменчивый, меняющийся'') организмов (также называют экзотермными организмами) характерен 1 тип адаптации; к ним относятся все классы органического мира, кроме птиц и млекопитающих. Для пойкилотермных организмов характерна неустойчивость температуры их тела; т.к. их тепловой режим зависит от изменений температуры окружающей среды, у этих организмов благодаря относительно низкому уровню обмена веществ главным источником поступления тепловой энергии является внешнее тепло. Абсолютная экзотермность наблюдается только у маленьких организмов, однако большинство организмов способны к слабой регуляции температуры тела. Активность экзотермных организмов определяется скоростью разогрева организма. Иногда достаточно небольшой дозы прямого солнечного облучения, чтобы вызвать резкое повышение температуры тела (изменение температуры приводит к изменению активности: насекомые, ящерицы и многие другие животные в холодные дни становятся вялыми, мало подвижными.)

К гомойотермным (от греч. устойчивый) организмам относят птиц и млекопитающих, для них характерен активный тип адаптации.

Птицы и млекопитающие менее зависимы от температуры среды, т.к. обладают развитым внутренним источником тепла и совершенной терморегуляцией (способность в определенных пределах сохранять температуру тела), позволяющей поддерживать оптимальный баланс продуцирования и расхода тепловой энергии. Температура тела у них меняется незначительно.

Существует много механизмов, поддерживающих постоянную температуру тела. Главные из них – химическая терморегуляция, за счет выделения тепла (тепло вырабатывается в организме в процессе окислительно-восстановительных реакций метаболизма); физическая терморегуляция, связанная с морфофизиологическими приспособлениями (за счет перьев, волос, которые удерживают вокруг тела слой воздуха, выполняя роль теплоизолятора). Морфофизиологические приспособления дополняются сложными формами приспособительского поведения (экономное расходование энергии на терморегуляцию, снижение напряжения физиологических терморегуляторных функций). Приспособительское поведение особенно эффективно, когда неблагоприятные температуры сочетаются с низкой доступностью кормов (суровая зима) – например, использование особенностей микроклимата (выбор местности, укрытой от ветра, ведет к сокращению энергозатрат на физиологическую терморегуляцию).

Биохимические адаптации к температуре.

Большую роль в приспособлении к неблагоприятным температурам играет теплоустойчивость белков клеточных структур.

Наиболее важны биохимические адаптации для некоторых бактерий и растений, им труднее избежать действия неблагоприятных температур, чем животным (т.к. животные обладают подвижностью и могут покинуть неблагоприятные местообитания).

Морфологические адаптации к температуре.

Важный пример адаптации животных к температуре – правило Бергмана: при продвижении на север средние размеры тела в популяциях теплокровных животных увеличиваются. Среди примеров адаптации к температуре: развитие густого меха у млекопитающих при низких температурах, подушковидные растения в северных широтах.

1.12. Влажность

Вода – необходимый компонент клетки, ее количество определяет флору и фауну местности. У растений пустынь вода составляет лишь 30-65% от общей массы, в дубравах доходит до 85%, в ельниках достигает 90%.

Области, в которых количество испаряемой воды превышает годовую сумму осадков, называют аридными или засушливыми. Области, обеспеченные влагой, называют гумидными (влажными).

Растения выработали различные приспособления к недостатку влажности (длительный период покоя, когда растения переживают неблагоприятный период в виде семян, луковиц, клубней; резкое сокращение вегетационного периода; сильно развитая корневая система).

Растения, приспособившись к условиям водного голодания, сильно сокращают листовую поверхность, ограничивают число устьиц и их способность испарять воду, у некоторых растений листья превращены в иглы или колючки (хвойные деревья, молочаи), опушены листья у многих альпийских растений, некоторые сбрасывают листья при засухе.

По обеспеченности влагой своих территорий растения подразделяются на несколько экологических групп, которые располагаются по степени убывания влажности.

Гидрофиты – растения, для которых необязателен влажный климат. К ним относят пресноводные растения, которые меньше сталкиваются с проблемами осморегуляции .

Галофиты – растения, способные существовать в морской воде (водоросли) и растения, произрастающие на сильно засоленных почвах. Корневая система растений переносит повышенную соленость. Высокое осмотическое давление и транспирация обеспечивают поглощение воды из почвы. Некоторые виды растений способны регулировать содержание в своих тканях солей, выделяя их через железы, расположенные по краям листьев.

Мезофиты – большинство цветковых растений, растущих в местах обеспеченных водой. Цветковые имеют ряд морфологических и физиологических особенностей, помогающих уменьшать потерю воды путем испарения (кутикула (внешняя защитная пленка эпидермиса листьев и стеблей), защищенные устьица, сбрасывание листвы и др.).

Ксерофиты – растения сухих местообитаний (представители пустынь и полупустынь), которые способны переносить продолжительную засуху.

Некоторые растения переживают неблагоприятные условия в виде семян (после дождя быстро прорастают), другие -за месяц вырастают, зацветают и дают семена, третьи – обладают анатомическими и физиологическими приспособлениями, позволяющими им вегетировать во время засухи.

1.13. Состав среды

Соленость

В водной среде содержание солей оказывает влияние на все организмы. Если в окружающей среде соленость больше, чем в клетках, то организму грозит обезвоживание, и ему приходится поглощать воду. Когда вода содержит солей меньше, чем внутри организма, ее приходиться выводить (т.к. вода поступает в тело).

Водоемы, очень богатые солями, в основном для обитания животных не пригодны, однако некоторые виды приспособились к существованию в таких условиях (рачок артемия, жгутиковые и др).

Кислотность

РН оказывает на живые организмы значительное влияние. При сильном отклонении рН от оптимума наблюдается повреждение протоплазмы клеток корня многих сосудистых растений. РН почвы оказывает влияние на степень доступности биогенных элементов и ядовитых веществ.

С повышением кислотности в реках и озерах видовое разнообразие сильно уменьшается: нарушается работа ферментов, газообмен через дыхательные поверхности, осморегуляция и др.

Кислород

Кислород является ресурсом для большинства живых организмов, без него могут жить лишь некоторые прокариоты.

В высокогорье содержание кислорода в воздухе служит границей для распространения многих животных.

В воде содержится около 1% кислорода, животные удовлетворяют потребность в кислороде по-разному: ракообразные имеют разнообразные выросты(имеют большую по отношению к объему поверхность тела ); дельфины возвращаются на поверхность, чтобы сделать вдох, некоторые рыбы создают постоянный ток воды над дыхательными поверхностями (например, жабрами).

В водоемах иногда бывают заморы – массовая гибель обитателей из-за нехватки кислорода, наступающая по разным причинам.

1.14. Течение

В реках на распространение организмов значительное влияние оказывает течение. На самом быстром течении растут нитчатые водоросли, мхи и печеночники; где течение слабее появляется водяной лютик, надежно прикрепляющийся к неподвижному предмету обильной порослью придаточных корней. Там где течение очень медленное – появляются такие растения, как свободно плавающая ряска.

1.15. Эдафические факторы

К эдафическим факторам относятся почва и горные породы, а также снежный покров; они играют значительную роль в жизни организмов.

Важнейшие факторы образования почвы

Почва образуется в результате взаимодействия многих факторов, важнейшие из которых: климат, геологические условия, живые организмы, топография и время.

Материнская порода (геологические условия)

Первичное происхождение всех горных пород связано с застыванием расплавленной магмы, внедрявшейся в верхние зоны земной коры из глубины недр. В течение всей геологической истории в недрах земли, из-за высокой температуры, происходило плавление пород с образованием жидкой магмы. Магматический расплав может содержать взвешенные кристаллы и растворенные газы, в основном водяной пар. Магматические (вулканические) породы– породы, образовавшиеся при остывании и кристаллизации магмы. В земной коре магматические породы образуют тела разнообразных форм и размеров, так называемые структурные формы, состав и строение которых зависит от химического состава магмы и условий ее застывания. Они могут быть кислыми, средними и основными. Породообразующими являются минералы класса силикатов: кварц, полевой шпат, слюды, амфибиоллы и др. При выветривании кислых пород, большая часть остается в виде кварца (SiO₂), представленного зернами песка.

При выветривании основных пород значительная часть кремния связывается в различные силикаты, формирующие алевриты и глины.

Осадочные породы

Образуются в результате отложений продуктов выветривания других горных пород или накопления остатков живых организмов. Небольшая часть осадков происходит из вулканического пепла, метеоритов и др.

Осадочные породы тонким чехлом покрывают около 75% поверхности континентов. Типичные осадочные породы: песчаник, мел, известняк.

Метаморфические горные породы образуются из других пород в результате их нагревания и перекристализации.

Они делятся на 2 основных класса –сланцеватые (сланцы) и несланцеватые(мрамор). Эти породы более устойчивы к выветриванию.

Выветривание и климат

Выветривание – физическое и химическое разрушение материнской породы под влиянием климата и в меньшей степени живых организмов. Важнейший фактор, вызывающий выветривание, – климат (для химического выветривания особенно благоприятен жаркий влажный климат экватора), а также температура (высокая температура ускоряет химический процесс).

Физическое выветривание может происходить в результате суточных и сезонных колебаний температуры: горные породы поперечно расширяются и сжимаются, что ведет к постепенному разрушению горных пород. Замерзшая в породе и трещинах вода стремительно разрушает породу, из-за увеличения в объеме на 9% и значительного давления, что достаточно для разрушения пород, уже ослабленных трещинами или подверженных выветриванию.

К химическому выветриванию относят: окисление, гидратацию, растворение и гидролиз. При механической дезинтеграции плотных горных пород образуются макротрещины, способствуя проникновению воды и газа, и увеличивая реакционную поверхность выветривающих пород, создавая условия для активизации биогеохимических и химических реакций. Проникновение воды и увлажнение не только определяют преобразование горных пород, но и обуславливают миграцию наиболее подвижных химических компонентов.

Топография

Рельеф местности влияет на местный климат (выпадение осадков и температура косвенно сказываются на процессе почвообразования, на солнечном склоне температура выше, почвы развиваются быстрее, наветренные склоны более влажны) и дренаж (лучше на склонах, а по направлению к низине или дну долины он ухудшается и в случае постоянного переувлажнения может образовывать торф).

Организмы

При участии живых организмов образуется органический компонент почвы (подстилка, гумус); растительность влияет на развитие почвы.

Почва

Почва (звено между абиотическими и биотическими компонентами экосистем суши) – небольшой по мощности поверхностный слой земной коры, в которой создано условие наиболее активного взаимодействия атмосферы, литосферы, растительных и животных организмов. Почва имеет уникальный по сложности химический состав: если горные породы состоят обычно из нескольких минеральных соединений, то почва содержит в своем составе органические соединения и продукты их разложения, органическо-минеральные комплексы, минеральные соединения. Важнейшее качество почвы – плодородие, в этом главное отличие почвы от горной породы.

Плодородие – способность почвы реализовывать потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневую систему достаточным количеством воздуха, тепла, и благоприятными физико-химическими условиями для нормального роста и развития растений. Для повышения эффективного плодородия почв необходимо рациональное использовать удобрения, бороться с эрозией, создавать урожайные и устойчивые к неблагоприятным условиям растения.

Под воздействием человека (сельскохозяйственное использование почв) развивается почвообразовательный процесс. Естественная растительность заменяется культурной, на почвообразование действуют новые факторы. Изменяется биологический круговорот. Важная особенность этого круговорота – отчуждение с урожаем части созданного органического вещества, из-за исключенных в нем питательных веществ. Если эти потери будут восполняться, то воспроизвести почвенное плодородие будет просто; потребление химических элементов должно контролироваться. Формирование воспроизводства, без учета этих особенностей приводит к снижению или утрате плодородия (развитие эрозии, засоление, потеря гумуса и др.).