Газовый состав среды обитания

Для многих видов организмов, как бактерий, так и высших животных и растений, концентрация кислорода и двуокиси углерода, которые составляют в атмосферном воздухе 21 % и 0,03 % по объему соответственно, являются лимитирующими факторами. При этом в наземных экосистемах состав внутренней воздушной среды - атмосферного воздуха - относительно постоянен.

В водных экосистемах количество и состав газов, растворенных в воде, сильно варьирует. В водных объектах - озерах и водохранилищах, богатых органическим веществом - кислород становится фактором, лимитирующим процессы окисления, и тем самым приобретает первостепенную важность.

В воде содержится значительно меньше кислорода, чем в атмосферном воздухе, а вариации связаны со значительными колебаниями температуры и растворенных солей. Растворимость кислорода в воде повышается с понижением температуры и снижается с повышением солености.

Общее количество кислорода в воде обеспечивается поступлением из двух источников: из атмосферного воздуха (путем диффузии) и из растений (как продукт фотосинтеза). Физический процесс диффузии из воздуха протекает медленно и зависит от ветра и движения воды, поступление кислорода при фотосинтезе определяется интенсивностью последнего и зависит прежде всего от освещенности и температуры воды. Вследствие этих причин количество кислорода, растворенного в воде, сильно изменяется в течение суток, в разные сезоны, а также отличается в различных физико-географических и климатических условиях.

Диоксид углерода в водных экосистемах как будто не имеет такого большого значения, как кислород. Растворимость его в воде высокая. Он образуется в результате дыхания живых организмов, разложения отмерших остатков животных и растений. Углекислота, образующаяся в воде, вступает в реакцию с известняками, образуя карбонаты и бикарбонаты. Карбонатная система океанов служит основным резервуаром углекислого газа в биосфере и буфером, поддерживающим концентрацию водородных ионов на уровне, близком к нейтральному.

В целом для всех живых существ кислород и углекислый газ, несомненно, являются лимитирующими факторами существования. Диапазоны величин этих факторов, сложившиеся в ходе эволюции, довольно узки. Концентрации кислорода, необходимые для дыхания, достаточно постоянны и закрепились в ходе эволюции. Гомеостаз обеспечивается постоянством параметров внутренней среды организмов; содержание кислорода и углекислого газа в различных тканях и органах поддерживается на относительно постоянном уровне. Карбонатная система жидкостей организма служит хорошим буфером, обеспечивающим гомеостаз.