Микросреда. Основы общей экологии

Микросреда

Неоднородность условий, создаваемая в данном местообитании различиями в растительности, структуре почвы, количестве детрита и деятельности животных, приводит к возникновению разнообразных сред, которые в свою очередь вызывают специализацию населяющих их животных и растений. Экологи нередко называют особые условия, складывающиеся в какой-то одной части леса или поля, например, под стволом упавшего дерева или в глубине куста травы, микросредой или микроместообитанием.

Почва играет роль изолирующей прокладки, которая сглаживает изменения температуры с увеличением глубины (рис. 5.17).

Время суток

Рис. 5.17. Суточные колебания температуры почвы и воздуха в пустыне.

1 — поверхность почвы; II — почва на глубине 5 см; III — воздух на высоте 5 см над поверхностью почвы; /У —воздух на высоте 100 см над поверхностью почвы; V — почва на глубине 20 см.

Обнаженная поверхность почвы поглощает солнечные лучи, и в пустынных местообитаниях ее температура днем может быть на 30 °С выше температуры воздуха. Часть этого тепла передается более глубоким слоям почвы, но, поскольку тепло распространяется в земле медленно, температурный цикл задерживается. На глубине 20 см максимальная суточная температура достигается ранним вечером, примерно через 6 ч после того, как начинается снижение температуры на поверхности почвы. Диапазон колебаний температуры и глубина, до которой доходят эти колебания, зависят от типа почвы. Песчаные почвы быстро нагреваются вследствие своей низкой теплоемкости (что обусловлено низким содержанием в них воды). Температура влажных почв и торфяников более постоянна.

Растительность вносит в структурное разнообразие среды биологический компонент. Дерево создает ряд различных местообитаний вокруг своих корней, в коре, листьях и цветках. Для лесов характерна стратификация таких факторов, как интенсивность освещения, температура, скорость ветра и влажность, что создает в атмосфере под пологом леса вертикальные градиенты этих факторов. В дождевых тропических лесах Суринама к середине послеполуденного времени относительная влажность воздуха падает до 40% на высоте 30 м (прямо над пологом), но остается выше 60% под пологом на высоте 5 м от земли и выше 80% у самой земли. Относительное постоянство условий под пологие леса создает в нем иную среду, отличающуюся от условий в самом пологе, не защищенном от внешних воздействий.

Мелкие организмы реагируют даже на еще более тонкие различия в среде. Английский ботаник Харпер (Harper) и его коллеги показали, что для нормального прорастания семян необходимо весьма специфическое сочетание света, температуры и влажности. В естественной среде такие условия создаются благодаря разного рода неровностям поверхности почвы. Харпер в своих экспериментах резко усилил эти различия, искусственно создав разнородные почвенные условия (рис. 5.18). Три вида подорожника, высеянные на его делянках, по-разному реагировали на микросреды, созданные при помощи ямок, квадратных стеклянных пластинок, помещаемых плашмя на почву, и вертикальных стенок из стекла или дерева.

Способность растений и животных приспосабливаться к очень тонким различиям в среде, подобным тем, которые Харпер создал в своих экспериментах, подчеркивает влияние среды на распределение живых организмов и на их форму и функцию. Более крупные различия в среде, определяемые климатом и рельефом местности, также сказываются на живом мире, проявляясь, в частности, в разнообразии типов растительности на земном шаре. В гл. 6 рассматривается влияние климатических факторов, а именно количества осадков и температуры, на структуру растительных сообществ от арктических областей до тропиков.

Открытый ящик, выступающий над поверхностью на 2,5 см

Ямка глубиной 1,25 см

Ямка глубиной 2,5 см

Открытый ящик, выступающий над поверхностью на 1,25 см

Горизонтальная стеклянная пластинка

Открытый ящик, расположенный вровень с поверхностью

Вертикальная стеклянная пластинка j

Рис. 5.18. Прорастание семян трех видов подорожника (род Plantago) на экспериментальных делянках с искусственно созданными различиями почвенной поверхности.

Подробнее про экологический мониторинг.