Свет как экологический фактор

Для экологии (Наумов, 1963; Дрё, 1976; Новиков, 1979; Шилов, 2000) важны качественные и количественные признаки света:

1. длина волны или цвет (для видимого спектра);

2. интенсивность (действующая энергия в калориях или футканделах);

3. продолжительность воздействия (длина дня).

Световые волны представляют собой ультрафиолетовое, видимое (синий, зеленый, красный свет) и инфракрасное излучение (перечислено по мере увеличения длины волны). Граничат в электромагнитном спектре со световыми волнами радиоволны (лучи Гертца, они длиннее инфракрасных) и радиоактивные волны (проникающая радиация, волны короче ультрафиолетовых). Спектральный состав света варьирует на поверхности Земли в зависимости от погоды, отражательной способности субстрата и густоты растительности. Во время облачности в большей мере снижается интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного спектров. Под пологом растительности (для примера взят буковый лес) все три формы излучения снижаются в 5-25 раз по сравнению с поверхностью моря, но самые короткие из инфракрасных волн доходят до поверхности почвы в большей мере, чем остальные. Видимая человеческим глазом часть спектра охватывает диапазон волн 390--760 нм или 3900 - 7600 ангстрем.

При прохождении через воду отфильтровываются красная и синяя части спектра, поэтому зеленоватый свет плохо усваивается хлорофиллом, но хорошо - фикоэритринами (имеются у глубоководных красных водорослей)

В природе наблюдается двоякое воздействие света на организмы - и вредное и полезное. Поэтому эволюция была направлена на использование только полезной составляющей и защиту от вредной составляющей или ослабление ее действия.

Особенность этого фактора среды - он относительно стабилен.

Солнечный свет как фактор среды действует в следующих направлениях:

1. Обеспечивает рост растений, поставляет энергию для органического синтеза. В целом на растения, животные и микроорганизмы свет действует по-разному. За исключением относительно небольшого количества темновыносливых форм, растения способны усваивать гораздо большее количество света, чем имеющееся в природе. Так, при выращивании дубов в течение 5 месяцев при яркости света в 4 тыс. люкс они достигли высоты более 2 м. Прирост превышал норму в 6 раз. Однако при высокой интенсивности света фотоокисление ферментов ослабляет фотосинтез, особенно ослабляется синтез белка, поэтому в тропиках, например, трудно получить высокие урожаи культур, богатых белком.

Интенсивность света, падающего на автотрофный ярус, управляет всей продуктивностью экосистемы. Животные страдают от избытка света, для многих микроорганизмов и грибов свет губителен. Ультрафиолетовое (коротковолновое проникающее) излучение оказывает бактерицидное, антирахитическое, эритемообразующее (ожоговое) действие и стимулирует абсорбцию (поглощение) эргостерола (в рамках антирахитического действия).

Животные бывают эврифотными (легко переносят колебания количественных характеристик света) и стенофотными (глубоководные, пещерные, ночные и сумеречные, а также почвенные животные). Не переносят световое облучение и пустынные рептилии (за 5-10 мин. температура тела поднимается до 50R С).

2. Свет обусловливает суточный (периоды активности) и сезонный фотопериодизм (развитие меха, накопление жира, миграции, спячка, размножение);

3. Служит источником лучистой энергии, оказывает химическое, тепловое и

радиоактивное воздействие на организмы. Почтовые голуби сбиваются с ориентировки возле мощных радиостанций, т.к. они "улавливают" длинные волны земного магнетизма для ориентировки при перелетах. (Также имеет значение при перелетах накопленный в онтогенезе опыт, поэтому птицы летают разновозрастными стаями).

4. Свет влияет на протекание онтогенетических и сезонных процессов у животных. Обеспечивает цикличность созревания гонад, усиливает половую активность, особенно это важно для самцов. Часто имеет значение доля полученной энергии (количественные признаки света), поэтому с продвижением на Север у животных одного вида или даже популяции для обеспечения аналогичных процессов требуется большая продолжительность освещения (например, для членистоногих при выходе из диапаузы).

Облучение яиц морских ежей и насекомых ускоряет развитие, переоблучение - губит кладку. Пигментация яиц водных животных способствует их прогреванию. У сельдей и трески черным пигментом покрыта нервная трубка (для прогревания). У рыб жизненно важные органы брюшной полости закрыты серебристой выстилкой - одновременно происходит тепловое прогревание и защита от избытка проникающей ультрафиолетовой радиации.

Животные способны значительно повлиять на продуктивность фотосинтеза. Например, лоси съедают всего 1-2 % биомассы зеленой растительности, но, из-за повреждений фотосинтезирующих органов, продуктивность дубняков (Центрально-Черноземный заповедник) падает при этом почти на 50 %.

Певчие птицы способные реагировать на очень малые количества света - некоторые начинают петь в полтретьего ночи, для них "пробуждающая яркость света" (в терминологии Промптова) мала.

Насекомоядные птицы охотятся в глубине леса или на опушках, в зависимости от освещения. Мухоловки, пеночки, дятлы, синицы и оползни днем добывают пищу в глубине насаждений, а утром и вечером--на открытых местах.