К прочим физическим факторам, окружающим живые
организмы на Земле, относят главным образом атмосферное
электричество, огонь, шум, магнитное поле Земли, ионизирующие излучения.
Атмосферное
электричество
действует на живые организмы посредством разрядов и ионизации воздуха.
Например, известно губительное действие молний при попадании в крупные деревья,
животных. Есть определенные закономерности в частоте повреждаемости молнией
различных древесных пород. Это связывают как с формой кроны, так и с электропроводящими
свойствами коры, например с быстротой ее намокания. По частоте поражения
молниями на первом месте стоят ель и сосна, затем береза, а осина повреждается
значительно реже. Молнии вызывают механическое повреждение деревьев
(расщепление стволов, трещины), выпадение крупных деревьев, тем самым оказывают
влияние на структуру древостоя, зачастую являются причиной возникновения пожаров.
Около 21% пожаров лесных угодий России
происходит по вине молний, при грозах.
Роль атмосферных электрических разрядов состоит и в
том, что они во время грозы из атмосферного азота и кислорода синтезируют окиси
азота, которые с дождевыми водами попадают в почву и накапливаются в ней от 4 до 10
кг в год на 1 гектар в форме селитры и
азотной кислоты.
Действие ионизации воздуха на человека, животных и
растения еще недостаточно изучено. Вместе с тем достоверно установлена прямая
зависимость между самочувствием человека и присутствием легких ионов в воздухе.
Высказывается мнение, что ионизация воздуха служит материальной способности некоторых
растений «предсказывать погоду» (снижение фотосинтеза и дыхания, закрывание
устьиц и прекращение транспирации перед грозой задолго до падения атмосферного
давления). Экспериментально доказано влияние слабого тока на корневые системы
некоторых растений. Например, у саженцев ели и сосны фитомасса увеличивается на 100—120%. Установлена возможность с помощью
воздействия направленного электрического поля регулировать темпы перемещения
веществ внутри дерева, а следовательно, и темпы его роста.
Огонь в жизни растений и животных — довольно редкий, но весьма действенный
фактор. Пожары, например, в лесах, как уже было отмечено ранее, могут возникать
как естественным путем от ударов молний, так и по вине человека, его
деятельности. Поэтому огонь относят как к естественным экологическим факторам,
так и антропогенным.
Серьезные последствия имеют не только верховые
лесные пожары, охватывающие весь древостой, но и низовые, которые губят
напочвенную растительность, подрост, нижние ветви деревьев, нередко корневую
систему. Гибнут животные. Кроме повреждений непосредственно от огня пожары
вызывают ухудшение состояния древостоя. Снижается прирост. Ослабленные деревья
в большей степени заражаются грибами, такими, как древесная гниль, легко проникающими
через «огневые раны», подвергаются нападению насекомых-вредителей.
Лесные пожары сильно изменяют условия обитания
растений и животных. Во время пожара в хвойных лесах температура доходит до 800—900°С, в почве на глубине 3,5 см —
до 95°С, на глубине 7см — до 70"С. В
сухих лесах практически полностью сгорает подстилка и почвенный гумус.
Минеральные частицы верхнего слоя почвы спекаются. Образуются комки или
стекловидная корка, трудно проницаемые для воздуха, воды и корней. Почва сильно
уплотняется. От сгорания органических кислот и освобождения оснований кислотность
почвы резко уменьшается, в верхних горизонтах значение рН нередко доходит до
сильнощелочного. От высокой температуры верхние слои почвы стерилизуются — гибнет почвенная микрофлора, а в более
глубоких — изменяется ее состав,
происходит обеднение наиболее важными для жизнедеятельности растений группами.
Так, в почвах хвойных лесов после пожаров преобладает деятельность
микроорганизмов, вызывающих масляно-кислое брожение и денитрификацию.
После лесных пожаров происходит резкое изменение
условий в растительных сообществах (осветление, изменение температурного и
других факторов микроклимата), особенно когда произошло уничтожение древостоя,
и ведет к тому, что в дальнейшем гари заселяются видами живых организмов с
различными адаптивными особенностями, помогающими перенести пожар и выжить на
гарях. Так, у растений это глубокие подземные почки возобновления, способность
семян долго сохраняться в почве и выдерживать высокую температуру, выносливость
к заморозкам, сильной освещенности и т. д.
Возобновление растительности на гарях имеет свои
особенности. На выжженных местах из спор, занесенных ветром, появляются
мхи-пионеры, через три — пять лет из мхов
наиболее обилен «пожарный мох» —Funariahygrometrica. Из высших растений быстро заселяет гари иван-чай (Chamaenerionangustifolion). Постепенное заселение гарей происходит и
древесной растительностью — ивой,
березой, осиной и др. (рис. 4.26).
Рис. 4.26. Влияние пожара на растительность
древесных «колков»
Зауральской лесостепи (по Д. Ф.
Федюнину, 1953) :
А — до пожара; Б
— после пожара; В — через год
после пожара; 1 — ива; 2 — береза, 3 —
осина
Степные пожары («палы») могут быть более или менее
регулярными, связанными с деятельностью человека, и играть существенную роль в
жизни живых организмов, иногда и положительную для регулирования роста, возобновления,
отбора видов и поддержания постоянного состава травостоя.
Шум как естественный
экологический фактор для живых организмов несуществен, но может оказывать и существенное
воздействие с усилением антропогенных воздействий (шум, возникающий при работе
транспортных средств, оборудования промышленных и бытовых предприятий,
вентиляционных и газотурбинных установок и др.).
Величину звуковых давлений изменяют и нормируют в
децибелах. Весь диапазон слышимых человеком звуков укладывается в 150 дБ. На нашей планете жизнь организмов
проходит в мире звуков. Например, орган слуха человека приспособлен к некоторым
постоянным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Человек теряет
работоспособность без привычных шумов. Сильный шум еще более отрицательно
сказывается на здоровье человека. У людей, живущих и работающих в
неблагоприятных акустических условиях, имеются признаки изменения
функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем.
Исследованиями доказано воздействие шума и на
растительные организмы. Так, растения близ аэродромов, с которых непрерывно
стартуют реактивные самолеты, испытывают угнетение роста и даже отмечается
исчезновение отдельных видов. В целом ряде научных работ показано угнетающее
действие шума (около 100 дБ с частотой
звука от 31,5 до 90 тыс. Гц) на растения табака, где обнаруживали снижение
интенсивности роста листьев, в первую очередь у молодых растений. Привлекает
внимание ученых и действие ритмических звуков на растения. Исследования по
изучению действия музыки на растения (кукуруза, тыква, петуния, циния,
календула), проведенные в 1969 г. американским
музыкантом и певицей Д. Ретолэк, показали, что на музыку Баха и индийские музыкальные
мелодии растения отзывались положительно. Их габитус, сухой вес биомассы были
наибольшими по сравнению с контролем. И что самое удивительное, так это то, что
их стебли прямо-таки тянулись к источнику этих звуков. В то же время на
рок-музыку и непрерывные барабанные ритмы зеленые растения отвечали уменьшением
размеров листьев и корней, снижением массы, и все они отклонялись от источника
звука, как будто бы хотели уйти от губительного действия музыки (рис. 4.27).
Рис. 4.27. Вид растений после действия разной музыки:
А — индийские мелодии (Р. Шанкар); Б — музыка И.-С. Баха; В — рок-музыка (опыты Д. Ретолэк,
1969)
Растения, подобно людям, реагируют на музыку как
целостный живой организм. Их чувствительными «нервными» проводниками, по мнению
ряда ученых, являются флоэмные пучки, меристема и возбудимые клетки, расположенные
в разных частях растения, связанные между собой биоэлектрическими процессами.
Вероятно, этот факт — одна из причин
сходства реакции на музыку у растений, животных и человека.