12. Воздух как экологический фактор.

Среди факторов окружающей среды, оказывающих постоянное и непосредственное воздействие на живые организмы, воздух играет наиболее важную роль. Значение атмосферного воздуха чрезвычайно многогранно. Прежде всего, воздух нужен как постоянный источник кислорода, необходимый для окислительных процессов и сохранения жизни.

Воздух как экологический фактор характеризуется постоянством состава – кислорода в нём обычно около 21%, углекислого газа 0,03%. Без воздуха не могут существовать ни зелёные растения, ни аэробные микроорганизмы, ни животные. Кислород необходим для дыхания большинства организмов, а углекислый газ используется при фотосинтезе.

По химическому составу чистый атмосферный воздух представляет собой смесь газов: кислорода, углекислого газа, азота, а также целого ряда инертных газов (аргон, гелий, криптон и др).

У поверхности Земли в атмосферном воздухе содержится, %: кислорода – 20,93; азота – 78,1; углекислого газа – 0,03 – 0,04, а также встречаются различные примеси газообразных, капельно-жидких и твёрдых (пылевых) частиц, попадающих в атмосферу из локальных источников, которые могут иметь существенное экологическое значение.

Кислород – самая важная для жизни часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и находится в крови, в основном, в связанном состоянии – в виде оксигемоглобина. Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов по сравнению с первичноводными. Именно в наземной обстановке, на базе высокой эффективности окислительных процессов в организме, возникла гомойотермия животных.

Углекислый газ. Углекислый газ, или диоксид углерода, в природе находится в свободном и связанном состоянии. В природе происходят непрерывные процессы выделения и поглощения диоксида углерода В атмосферу он выделяется в результате дыхания человека и животных, а также процессов горения, гниения, брожения. Наряду с процессами образования в природе идут процессы ассимиляции диоксида углерода – активное поглощение растениями в процессе фотосинтеза. В современных условиях мощным источником поступления дополнительных количеств угл газа в атмосферу стала деятельность человека по сжиганию ископаемых запасов топлива. В высоких концентрациях углекислый газ токсичен. В природе такие концентрации встречаются редко.

Азот воздуха для большинства обитателей наземной среды представляет инертный газ, но ряд микроорганизмов

(клубеньковые бактерии, азотобактер, клостридии, сине-зелёные водоросли и др) обладают способностью связывать его и вовлекать в биологический круговорот.

Местные примеси, поступающие в воздух, также могут существенно влиять на живые организмы. Это особенно относится к ядовитым газообразным веществам – метану, оксиду серы, оксиду углерода, оксиду азота, сероводороду, соединениям хлора, а также к частицам пыли, сажи и т.п. Например SO₂ раздражает слизистую оболочку дыхательных путей животных, CO взаимодействует с гемоглобином крови животных, образуя нерастворимые соединения и в результате этого нарушается тканевое дыхание и наступает удушье.

Воздух, как и другие факторы среды, оказывает на организмы прямое и косвенное действие. При прямом воздействии он имеет небольшое экологическое значение. Косвенное влияние воздуха осуществляется через ветры.

В регионах, где постоянно дует сильный ветер, обычно беден видовой состав мелких летающих животных, поскольку они не могут противостоять ему при полёте. У животных, обитающих в таких местах, развиваются плотные покровы, предохраняющие тело от охлаждения и потерь влаги. Так, на океанических островах с постоянными сильными ветрами многие птицы и особенно насекомые утрачивают крылья и способность к полёту. Воздушные потоки выполняют определённую роль и в расселении растений и животных. На большие расстояния переносятся ветром споры микроорганизмов, цисты простейших. Даже более крупные животные используют потоки воздуха для расселения. Пауки разносятся ветром на паутине.

Малая плотность воздуха обуславливает низкую сопротивляемость передвижению. Поэтому многие наземные животные использовали в ходе эволюции экологические выгоды этого свойства воздушной среды, приобретя способность к полёту.

Малая плотность воздуха обусловливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт. ст. С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое давление может ограничивать распространение видов в горах. Для большинства позвоночных верхняя граница жизни около 6000 м. Снижение давления влечёт за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счёт увеличения частоты дыхания.