Экология важнейших факторов среды

Энергия. Главным источником биологически используемой энергии для подавляющего большинства живых существ на Земле является солнечный свет и пища, в органических веществах которой аккумулирована солнечная энергия. Доступность солнечной энергии для земных потребителей обусловлена солнечной постоянной и климатом, а также первичной продукцией биосферы.

Солнечная радиация. Плотность потока солнечного излучения, достигающего пределов земной атмосферы – солнечная постоянная - равна 1352 Вт/м². Достигающая поверхности земли прямая Q и рассеянная g радиация образует суммарную радиацию R, которая подразделяется на рассеянное отражение А (отношение α=А/R называется альбедо), эффективное излучение Е и радиационный баланс В, тогда общий баланс выглядит следующим образом:

R=Q+g=А+Е+В.

В целом около 56% R идет на испарение воды. При конденсации влаги эта теплота выделяется и вместе с остальными 44% R расходуется на нагрев воды, воздуха, земли и конветивные процессы в атмосфере и гидросфере (ветры, течения). Менее 1% суммарной радиации поглощается при различных фотохимических реакциях. Главная составляющая этих фотохимических реакций – фотосинтез.

Световой фактор и адаптация. Свет имеет фундаментальное экологическое значение. Светоприемная поверхность земной флоры в четыре раза больше поверхности планеты. Диапазон плотности светового потока (освещенности), в пределах которого растения осуществляют фотосинтез составляет 5-350 Вт/м², а длина волн спектра фотосинтетически активной радиации – от 370 до 720нм. Для многих растений важна не только освещенность (интенсивность света), но и продолжительность светового времени суток – определенный фотопериодизм.

Пища. Все организмы нуждаются в пище:

1) как в источнике энергии для поддержания жизни и осуществления своих функций;

2) как в материале для построения и обновления своих клеточных структур, для продукции и размножения.

Количество пищи на Земле определяется чистой первичной продукцией растений – это приблизительно 140 млрд. т в год сухого вещества фитомассы, в которой заключено 2,3*10²¹ Дж энергии. Все это количество за год используют гетеротрофы, чья биомасса на порядок меньше. На долю конечных консументов – в основном крупных животных приходится менее 1% объема деструкции. Непищевое использование биомассы и биогенных продуктов в природе относительно невелико, но весьма значительно в человеческом хозяйстве.

Эффективность использования энергии питательных веществ пищи для роста и размножения в среднем близка к 0,1 (правило 10%), но колеблется у различных организмов в широких пределах. По углероду СО₂ она рекордна у быстрорастущих однолетних растений (до 0,9). У животных не превышает 0,4 - 0,5.

Климатические факторы – среднегодовые величины и сезонные колебания температуры, ее суточный ход, абсолютные минимумы и максимумы, сроки перехода температуры через 0⁰, количество осадков, испаряемость влаги, сила и направление ветров, влажность воздуха, число дней солнечного сияния, суммарная солнечная радиация, радиационный баланс и другие показатели.

Температура на Земле занимает диапазон от -88,3⁰С (станция «Восток» Антарктида) до +58,7⁰С (Гарьян, Ливия). Средняя годовая температура приземного воздуха над континентами и океаном (включая Антарктиду) +15,7⁰С. Большие колебания относятся к отдельным поясам и сезонам. Средняя температура гидросферы: +3,3⁰С.