Химические факторы среды обитания¶
Химические факторы — компоненты окружающей среды, оказывающие воздействие на живые организмы посредством химических веществ: их состава, концентрации и свойств. К химическим факторам относятся газовый состав атмосферы, состав воды и почвы, загрязняющие вещества промышленного и бытового происхождения, а также химические элементы и соединения, входящие в состав пищи. Химические факторы противопоставляются физическим (температура, свет, шум, излучение), биологическим (влияние других организмов) и другим группам факторов среды.
¶Классификация факторов среды
В биологии и экологии факторы внешней среды принято делить на несколько групп:
- Абиотические — неорганические факторы: температура, влажность, давление, освещённость, состав воздуха, воды и почвы.
- Биотические — факторы, связанные с деятельностью других организмов: конкуренция, хищничество, симбиоз, паразитизм.
- Антропогенные — факторы, обусловленные деятельностью человека: загрязнение среды, урбанизация, вырубка лесов, изменение русел рек.
Химические факторы входят в группу абиотических, однако при антропогенном загрязнении приобретают существенную антропогенную составляющую.
¶Что относится к химическим факторам
К химическим факторам относятся:
- Газовый состав атмосферы — содержание кислорода, углекислого газа, азота, озона и других газов. Снижение концентрации кислорода (гипоксия) или его избыток, а также повышение уровня углекислого газа влияют на все живые организмы.
- Состав воды — растворённые в воде соли, минеральные и органические вещества, pH, содержание кислорода. Для водных организмов это определяющий фактор среды.
- Состав почвы — содержание гумуса, минеральных солей, pH, наличие токсичных элементов. Определяет развитие растений и обитание почвенных организмов.
- Загрязняющие вещества — продукты промышленных выбросов и выхлопных газов: оксиды серы и азота, тяжёлые металлы (свинец, ртуть, кадмий), пестициды, полимеры и микропластик.
- Пищевые вещества — химический состав кормовой базы: белки, жиры, углеводы, минеральные элементы, витамины.
¶Химические и физические факторы: различия
Основной признак химического фактора — воздействие осуществляется за счёт химических свойств вещества и его взаимодействия с биологическими структурами (ферментами, рецепторами, мембранами клеток). Физические факторы действуют через энергию: температура — через кинетическую энергию молекул, свет — через электромагнитное излучение, шум — через механические колебания.
Таким образом, к химическим факторам не относятся: температура воздуха и воды, освещённость, влажность, атмосферное давление, радиационный фон, шум, вибрация, электромагнитные поля. Эти величины характеризуют физическое состояние среды, а не её химический состав.
¶Механизмы воздействия
Химические вещества влияют на организмы по-разному:
- Абсорбция — поглощение вещества через кожу, жабры, лёгкие или кишечник.
- Биоаккумуляция — накопление вещества в организме быстрее, чем оно выводится. Классический пример — накопление ртути в тканях рыб в загрязнённых водоёмах.
- Биомагнификация — рост концентрации токсина по пищевой цепи от нижних звеньев к верхним.
- Ферментативное ингибирование — блокировка биохимических реакций, например ингибирование ферментов нервной системы пестицидами.
¶Химические факторы в гигиене и медицине
В санитарной гигиене химические факторы производственной среды регламентированы санитарными нормами. К ним относят вредные вещества в воздухе рабочей зоны (бензол, формальдегид, свинец и его неорганические соединения, сероводород, оксид углерода), а также шум, вибрацию и физические факторы, которые, однако, к химическим не относятся. Гигиенические нормативы устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воздухе, воде и почве.
¶Роль в экологических процессах
Химические факторы определяют распределение организмов на Земле. Содержание кислорода в атмосфере менялось на протяжении геологической истории, что приводило к массовым вымираниям и смене биоценозов. Современное повышение концентрации углекислого газа приводит к парниковому эффекту и изменению климата. Закисление океана, вызванное растворением избыточного CO₂, влияет на коралловые рифы и планктонных организмов с карбонатными скелетами.
¶Примеры типичных заданий
В учебных задачах по биологии и экологии в качестве химических факторов обычно указывают: содержание кислорода в воздухе, концентрацию углекислого газа, минеральный состав почвы, pH воды, содержание тяжёлых металлов в атмосфере, концентрацию пестицидов. В качестве нехимических (физических) факторов в тех же заданиях выступают: температура, освещённость, влажность, давление, шум, радиация.
Источники:
- Биология. Общие закономерности: учебник для 9 класса — под ред. И. Н. Пономарёвой
- Основы экологии: учебник — В. Д. Рыжов
- Гигиена и санитария: учебник для медицинских вузов — под ред. А. И. Виленского
- Ботаника, зоология, анатомия и физиология растений и животных: учебник — В. В. Пасечник