Абіотичні фактори характеристика приклади. Характеристика абіотичних чинників і їх класифікація. Який вплив можуть надати фактори неживої природи

Абіотичні фактори середовища

Характеристика абіотичних чинників середовища

Умови життя (умови існування) - це сукупність необхідних для організму елементів, з якими він знаходиться в нерозривному зв'язку і без яких існувати не може.

Пристосування організму до середовища носять назву адаптації. Здатність до адаптації - одне з основних властивостей життя взагалі, що забезпечує можливість її існування, виживання і розмноження. Адаптація проявляється на різних рівнях - від біохімії кліток та поведінки окремих організмів до будови і функціонування спільнот і екосистем. Адаптації виникають і змінюються в ході еволюції виду.

Окремі властивості або елементи середовища, які впливають на організми, називаються екологічними факторами. Фактори середовища різноманітні. Вони мають різну природу і специфіку дії. Екологічні фактори поділяються на дві великі групи: абіотичні і біотичні.

абіотичні чинники - це комплекс умов неорганічної середовища, які впливають на живі організми прямо чи опосередковано: температура, світло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря, сольовий склад води і т.д.

Біотичні фактори - це всі форми впливу живих організмів один на одного. Кожен організм постійно відчуває на собі прямий або опосередкований вплив інших, вступаючи в зв'язок з представниками свого та інших видів.

В окремих випадках антропогенні фактори виділяють в самостійну групу поряд з біотичних і абіотичних факторів, підкреслюючи надзвичайну дію антропогенного чинника.

Антропогенні фактори - це всі форми діяльності людського суспільства, які призводять до зміни природи як середовища проживання інших видів або безпосередньо позначаються на їхньому житті. Значення антропогенного впливу на весь живий світ Землі продовжує стрімко зростати.

Зміни факторів середовища в часі можуть бути:

регулярно-постійними, міняють силу впливу в зв'язку з часом доби, сезоном року або ритмом припливів і відливів в океані;

нерегулярними, без чіткої періодичності, наприклад, зміна погодних умов в різні роки, бурі, зливи, селі та т.д .;

спрямованими на протязі певних або тривалих відрізків часу, наприклад, похолодання чи потепління клімату, заростання водойми і т.д.

Екологічні фактори середовища можуть чинити на живі організми різноманітні впливи:

як подразники, викликаючи пристосувальні зміни фізіологічних і біохімічних функцій;

як обмежувачі, що обумовлюють неможливість існування в даних умовах;

як модифікатори, що викликають анатомічні та морфологічні зміни організмів;

як сигнали, що свідчать про зміну інших факторів.

Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, в характері їх взаємодії з організмами і в відповідних реакціях живих істот можна виділити ряд загальних закономірностей.

Інтенсивність екологічного чинника, найбільш сприятлива для життєдіяльності організму, - оптимум, а дає найгірший ефект - песимум, тобто умови, при яких життєдіяльність організму максимально пригнічується, але він ще може існувати. Так, при вирощуванні рослин в різних температурних режимах точка, при якій спостерігається максимальне зростання, і буде оптимумом. У більшості випадків це якийсь діапазон температур, що становить кілька градусів, тому тут краще говорити про зону оптимуму. Весь інтервал температур (від мінімальної до максимальної), при яких ще можливий ріст, називають діапазоном стійкості (витривалості), або толерантності. Точка, що обмежує його (тобто мінімальна і максимальна) придатні для життя температури - це межа стійкості. Між зоною оптимуму і межею стійкості в міру наближення до останнього рослина відчуває все наростаючий стрес, тобто мова йде про стресових зонах, або зонах гноблення, в рамках діапазону стійкості

Залежність дії екологічного чинника від його інтенсивності (по В.А. Радкевичу, 1977)

У міру віддалення вгору і вниз але шкалою не тільки посилюється стрес, а в кінцевому підсумку, після досягнення меж стійкості організму, відбувається його загибель. Подібні експерименти можна проводити і для перевірки впливу інших факторів. Результати графічно будуть відповідати кривої подібного типу.

Наземно-повітряне середовище життя, її характеристика та форми адаптації до неї

Життя на суші зажадала таких пристосувань, які виявилися можливими тільки у високоорганізованих живих організмів. Наземно-повітряне середовище більш складна для життя, вона відрізняється високим вмістом кисню, малою кількістю водяної пари, низькою щільністю і т.д. Це сильно змінило умови дихання, водообміну і пересування живих істот.

Низька щільність повітря визначає його малу підйомну силу і незначну опорность. Організми повітряного середовища повинні мати власну опорну систему, яка підтримує тіло: рослини - різноманітні механічні тканини, тварини - твердий або гідростатичний скелет. Крім цього, всі мешканці повітряного середовища тісно пов'язані з поверхнею землі, яка служить їм для прикріплення і опори.

Мала щільність повітря забезпечує низьку опірність пересування. Тому багато наземні тварини придбали здатність до польоту. До активного польоту пристосувалося 75% всіх наземних, переважно комахи та птахи.

Завдяки рухливості повітря, існуючим в нижніх шарах атмосфери вертикальних і горизонтальних потоків повітряних мас можливий пасивний політ організмів. У зв'язку з цим у багатьох видів розвинена анемохорія - розселення за допомогою повітряних потоків. Анемохорія характерна для суперечка, насіння і плодів рослин, цист найпростіших, дрібних комах, павуків і т.д. Пасивно переносяться потоками повітря організми отримали в сукупності назву аеропланктон.

Наземні організми існують в умовах порівняно низького тиску, обумовленого малою щільністю повітря. У нормі воно дорівнює 760 мм ртутного стовпа. Зі збільшенням висоти над рівнем моря тиск зменшується. Низький тиск може обмежувати поширеність видів в горах. Для хребетних тварин верхня межа життя - близько 60 мм. Зниження тиску тягне за собою зменшення забезпеченості киснем і зневоднення тварин за рахунок збільшення частоти дихання. Приблизно такі ж межі просування в горах мають вищі рослини. Кілька більш витривалі членистоногі, які можуть зустрічатися на льодовиках, вище кордону рослинності.

Газовий склад повітря.Крім фізичних властивостей повітряного середовища, для існування наземних організмів дуже важливі її хімічні властивості. Газовий склад повітря в приземному шарі атмосфери досить однорідний щодо змісту основних компонентів (азот - 78,1%, кисень - 21,0%, аргон - 0,9%, вуглекислий газ - 0,003% від обсягу).

Високий вміст кисню сприяло підвищенню обміну речовин у наземних організмів в порівнянні з первічноводних. Саме в наземної обстановці, на базі високої ефективності окислювальних процесів в організмі, виникла гомойтермія тварин. Кисень через постійне його високий вміст в повітрі не є лімітуючим фактором життя в наземній середовищі.

Вміст вуглекислого газу може змінюватися в окремих ділянках приземного шару повітря в досить значних межах. Підвищений насичення повітря СО? виникає в зонах вулканічної активності, біля термальних джерел та інших підземних виходів цього газу. У високих концентраціях вуглекислий газ токсичний. У природі такі концентрації зустрічаються рідко. Низький вміст С0 2 гальмує процес фотосинтезу. В умовах закритого грунту можна підвищити швидкість фотосинтезу, збільшивши концентрацію вуглекислого газу. Цим користуються в практиці тепличного і оранжерейного господарства.

Азот повітря для більшості мешканців наземної середовища є інертним газом, але окремі мікроорганізми (бульбочкові бактерії, азотбактер, синьо-зелені водорості та ін.) Мають здатність зв'язувати його і залучати до біологічний кругообіг речовин.

Дефіцит вологи - одна з істотних особливостей наземно-повітряного середовища життя. Вся еволюція наземних організмів йшла під знаком пристосування до добування і збереженню вологи. Режими вологості середовища на суші дуже різноманітні - від повного і постійного насичення повітря водяними парами в деяких районах тропіків до практично повної їх відсутності в сухому повітрі пустель. Також значна добова і сезонна мінливість вмісту водяної пари в атмосфері. Водозабезпеченість наземних організмів залежить також від режиму випадання опадів, наявності водойм, запасів ґрунтової вологи, близькості фунтових вод і т.д.

Це призвело до розвитку у наземних організмів адаптації до різних режимів водозабезпечення.

Температурний режим.Наступною відмінною рисою повітряно-наземної середовища є значні температурні коливання. У більшості районів суші добові і річні амплітуди температур становлять десятки градусів. Стійкість до температурних змін середовища у наземних мешканців дуже різна, залежно від того, в якому конкретному місцеперебування проходить їхнє життя. Однак в цілому наземні організми значно більше Еврітермние в порівнянні з водними організмами.

Умови життя в наземно-повітряному середовищі ускладнюються, крім того, існуванням погодних змін. Погода - безперервно мінливі стану атмосфери у позикової поверхні, до висоти приблизно в 20 км (межа тропосфери). Мінливість погоди проявляється в постійному варьировании поєднання таких факторів середовища, як температура, вологість повітря, хмарність, опади, сила і напрям вітру і т.д. Багаторічний режим погоди характеризує клімат місцевості. У поняття «Клімат» входять не тільки середні значення метеорологічних явищ, але також їх річний і добовий хід, відхилення від нього та їх повторюваність. Клімат визначається географічними умовами району. Основні кліматичні чинники - температура і вологість - вимірюються кількістю опадів і насиченістю повітря водяними парами.

Для більшості наземних організмів, особливо дрібних, не так важливий клімат району, скільки умови їх безпосереднього проживання. Дуже часто місцеві елементи середовища (рельєф, експозиція, рослинність і т.д.) так змінюють в конкретній ділянці режим температур, вологості, світла, руху повітря, що він значно відрізняється від кліматичних умов місцевості. Такі модифікації клімату, що складаються в приземному шарі повітря, називаються мікрокліматом. У кожній зоні мікроклімат дуже різноманітний. Можна виділити мікроклімат дуже невеликих ділянок.

Світловий режим наземно-повітряного середовища також володіє деякими особливостями. Інтенсивність і кількість світла тут найбільш великі і практично не лімітують життя зелених рослин, як у воді або грунті. На суші можливе існування надзвичайно світлолюбних видів. Для переважної більшості наземних тварин з денною і навіть нічний активністю зір являє собою один з основних способів орієнтації. У наземних тварин зір має важливе значення для пошуків видобутку, багато видів мають навіть кольоровим зором. У зв'язку з цим у жертв виникають такі пристосувальні особливості, як захисна реакція, що маскує і попереджає забарвлення, мімікрія і т.д. У водних мешканців такі адаптації розвинені значно менше. Виникнення яскраво забарвлених квіток вищих рослин також пов'язано з особливостями апарату запилювачів і в кінцевому рахунку - зі світловим режимом середовища.

Рельєф місцевості і властивості грунту - також умови життя наземних організмів і, в першу чергу, рослин. Властивості земної поверхні, які надають екологічний вплив на її мешканців, об'єднуються «едафічними факторами середовища» (від грецького «едафос» - «грунт»).

По відношенню до різних властивостями грунтів можна виділити цілий ряд екологічних груп рослин. Так, по реакції на кислотність грунту розрізняють:

ацидофільні види - ростуть на кислих грунтах з рН не менше 6,7 (рослини сфагнових боліт);

нейтрофільні - схильні рости на грунтах з рН 6,7-7,0 (більшість культурних рослин);

базіфільние - ростуть при рН більше 7,0 (мордовник, лісова ветренніци);

індиферентності - можуть виростати на грунтах з різним значенням рН (конвалія).

Відрізняються рослини і по відношенню до вологості грунту. Певні види приурочені до різних субстратів, наприклад, петрофіти ростуть на кам'янистих грунтах, пасмофіти заселяють сипучі піски.

Рельєф місцевості і характер грунту впливають на специфіку пересування тварин: наприклад, копитних, страусів, дрохв, що живуть на відкритих просторах, твердому грунті, для посилення відштовхування при бігу. У ящірок, що мешкають в сипучих пісках, пальці облямовані бахромою з рогових лусочок, що збільшують опори. Для наземних мешканців, вириті нори, щільний грунт несприятливий. Характер грунту в певних випадках впливає на розподіл наземних тварин, що риють нори або зариваються в грунт, або відкладають яйця в грунт і т.д.

Поняття про «ноосфері» - сферу розуму і наукових принципів використання біосфери

Еволюція органічного світу на нашій планеті пройшла кілька етапів. Перший характеризувався виникненням біологічного кругообігу речовин і біосфери. Другий етап супроводжувався формуванням багатоклітинних організмів, і внаслідок цього - ускладненням структури життя. Третій етап пов'язаний з появою людини. Перші два етапи часто називають біогенезом (від грец. Bios - «життя» і genesis - «походження»). Поява людського суспільства і подальший його розвиток обумовили вплив діяльності людини на стан біосфери. Новий стан біосфери, коли розумна діяльність людини стає головним чинником в її розвитку, називають ноосферою (від грец. Noos - «розум» і sphaira - «куля»). Поняття ноосфери було введено у вжиток Е. Леруа і П. Тейяр де Шарденом (1927). У 40-ті роки В.І. Вернадський розвинув і поглибив вчення про ноосферу. За Вернадським, ноосфера - вищий тип цілісності, керований за рахунок тісного взаємозв'язку законів природи, мислення і соціально-економічних законів суспільства.

У загальних рисах перетворення біосфери в ноосферу можна представити таким чином.

Спочатку людина брала у біосфери кошти для існування і віддавав їй те, що в біосфері могли використовувати інші організми. Тому діяльність людей на цьому етапі незначно відрізнялася від діяльності організмів.

У міру розвитку людське суспільство все більш руйнівна впливало на біосферу. У сучасних умовах людина вже усвідомлює, що він повинен зважати на її законами розвитку і можливостями. При переході біосфери в ноосферу перед людством виникає величезна за масштабами і значенням завдання - навчитися свідомо регулювати взаємовідносини суспільства і природи.

демографічний вибух

В останні 150 років населення Землі росло і продовжує зростати феноменальними, вибухоподібному темпами.

З найдавніших історичних епох до початку минулого століття чисельність світового народонаселення становила близько сотні мільйонів чоловік, то повільно зростаючи, то знижуючись через епідемій і хвиль голоду, і тільки близько 1830 року сягнула 2 млрд. Чоловік. Однак в XYIIT-XIX ст. ситуація помітно змінилася. Населення перейшло від стану повільного зростання, перемежованого спадами, до епохи вибухового збільшення. Приблизно в 1930 році, всього через 100 років після двохмільярдного рівня, його чисельність перевищила 2 млрд. Чоловік. Через вже 30 років (1960), досягла 3 млрд .; і всього лише через 15 років (1975) - 4 млрд. Потім, ще через 12 років (1987), народонаселення Землі перевищило п'ятимільярдну позначку, і таке зростання триває, складаючи приблизно 90 млн. осіб на рік. Однак протягом двох останніх десятиліть процентні темпи приросту почали знижуватися. Незважаючи на це, за нинішньої величезної чисельності населення, його абсолютна чисельність зростатиме швидше, ніж раніше.

Таким чином, навіть при сучасній тенденції зниження темпів приросту, населення планети перевищить Шестимільярдний позначку до 2000 року, і якщо не відбудеться ніяких різких змін, такий характер збільшення популяції, швидше за все, збережеться і в XXI столітті. До його кінця чисельність населення досягне 10 млрд. Чоловік.

Які ж причини демографічного вибуху? Відомо, що у всіх видів є продуктивний потенціал, який призведе до популяційному вибуху, якщо високий відсоток потомства доживе до зрілого віку і розмножиться.

Зростання природних популяцій стримується опором середовища, тобто факторами, що приводять до загибелі значної частки молоді до настання репродуктивного віку. Приблизно до XIX століття так йшли справи й з людською популяцією. Ще в кінці XVIII століття не було нічого незвичайного в тому, що батьки заводили по 7-10 дітей, з яких тільки 1-3 доживали до зрілого віку. Епідемії захворювань типу віспи, вітрянки, дизентерії, дифтерії, скарлатини, кору, коклюшу несли безліч дитячих життів. Іншими словами, народжуваність була високою, але через високу смертність в дитячому віці населення якщо й росло, то повільно.

Швидке зростання народонаселення почався через зниження дитячої смертності при збереженні колишнього рівня народжуваності.

Порівнюючи темпи приросту населення в різних країнах, чисельність населення зазвичай ділять на групи (по 1000 чоловік) і розраховують середнє число народжень і смертей на 1000 осіб на рік. Ці показники називають загальними коефіцієнтами народжуваності (ОКР) і смертності (ГКС). Віднімаючи ОКС з ОКР, отримують природний приріст (або зменшення). Темпи приросту (або зменшення) можна виразити в процентах, якщо результат поділити ще на 10, тобто отримують зміни на кожні 100 чоловік.

Сучасні статистичні дані говорять, що темпи приросту населення в деяких високорозвинених країнах бувають навіть негативними, тоді як у націй із середнім і низьким доходом вони завжди досить високі. В цілому ж рівень народжуваності зберігається в світі в межах 40-50%, і природно, що при зниженні дитячої смертності відбувається швидке зростання народонаселення.

Країни світу зазвичай діляться на три основні економічні категорії:

високорозвинені, промислові, або країни з високим національним доходом: США, Канада, Японія, Австрія, країни Західної Європи і Скандинавії;

помірно розвинені, або країни з середнім національним доходом: більшість держав Латинської Америки (Мексика, Центральна і Південна Америка), Північної і Західної Африки, Південно-Східної Азії;

слаборозвинені, або країни з низьким національним доходом: більшість країн Східної та Центральної Африки і Індія. КНР досі відносять до цієї категорії, але, можливо, скоро перенесуть в другу. Ці країни відомі також, як країни Третього світу.

Соціалістичні країни, за винятком Китаю, зазвичай розглядаються як окрема категорія, як ряд інших держав на кшталт Саудівської Аравії, де більшість громадян бідні, але соціальний дохід високий завдяки експорту нафти.

Багатство всередині кожної країни розподілено нерівномірно. Від 10 до 15% людей в високорозвинених країнах відноситься до розряду бідних, а 10% населення країн, що розвиваються вважається багатим. Більшість людей в країнах Третього світу і чимала їх частка в помірно розвинених країнах безнадійно бідні. Вони позбавлені повноцінних їжі, житла і побутових зручностей. Їх головний економічний інтерес - просте щоденне виживання. У всьому світі, щонайменше, 1 млрд. Чоловік (тобто кожен п'ятий) входить в цю категорію.

Проте, саме в слаборозвинених країнах населення зростає найшвидше. Якщо нинішня швидкість його збільшення збережеться, то воно подвоїться через 25-35 років. Чисельність населення високорозвинених країн наближається до постійного рівня, хоча картина тут ускладнюється імміграції.

Ключовим фактором, що визначає диспропорції в темпах приросту населення, є сумарний коефіцієнт народжуваності (СКР), тобто середнє число дітей, яких народжує кожна жінка протягом життя. При сучасному стані охорони здоров'я більшість їх доживаю! до статевої зрілості і, в свою чергу, обзаводяться дітьми. Якщо припустити, що всі діти виживають, то СКР, рівний 2,0, забезпечить незмінну чисельність населення: два дитини замінять батька і матір, коли ті помруть. СКР нижче 2,0 призведе до зниження чисельності населення, тому що батьківське покоління буде заміщено в повному обсязі, а СКР вище 2,0 зумовить зростання населення. СКР в високорозвинених країнах дорівнює 1,9, тобто трохи нижче рівня простого відтворення. Однак населення до цих пір росте, тому що більш висока народжуваність в минулому призвела до того, що нинішнє покоління досить численне, і в даний час, не дивлячись на низький СКР, число новонароджених тут перевищує число померлих. Але вже можна прогнозувати стабілізацію і зниження чисельності населення, тобто нинішнє, численне покоління батьків старіє, вмирає і не повністю заміщається дітьми. СКР в менш розвинених країнах становить 4,8. Це більш ніж удвічі перевищує просту яка б відтворювала народжуваність і призводить до подвоєння чисельності населення в кожному поколінні.

Варто окремо зупинитися на питанні про чисельність населення в наступні роки в Росії.

З 1992 року Росія, єдина з усіх розвинених держав, вступила в важку смугу депопуляції - зниження чисельності населення, особливо в центральній частині країни, де переважає державотворчий російський етнос. Сьогодні смертність перевищує народжуваність в 1,7 рази. Кожне наступне покоління населення (в 1992 р нас було 150 мільйонів чоловік) менше попереднього (в 1996 р - вже 147,5 мільйона). Такого страшного феномену немає більше ні в одній (навіть в самій убогій і нерозвиненою) країні світу. Фахівці вже прозвали його як «демографічний хрест Росії», або «російський хрест». Депопуляція - не тільки результат безпрецедентного в історії Росії падіння народжуваності, а й наслідок різкого збільшення числа вмираючих. Тільки для нашої країни вчені-демохрафи були змушені ввести в ужиток нове поняття - надсмертність. Середня тривалість життя впала до 58 років. Сьогодні ми на 135-му місці в світі за очікуваною тривалістю життя чоловіків і жінок. Ніде кількість новонароджених так не пригнічує, як в Росії, тому що ніде не народжується менше, ніж помирає. Нинішню структуру смертності в мирний період не знала жодна країна за всю історію людства: щорічно 672 тисяч чоловік (третина всіх померлих) йдуть з життя у працездатному віці, з них 550 тисяч (80%) - чоловіки. До 2010 року Росія може стати «країною вдів». За даними ООН, якщо нинішня тенденція збережеться, населення Росії в найближчі 50 років зменшиться на 20-30 мільйонів чоловік. У цьому закладено дві причини: розвал системи охорони здоров'я і відпустку цін.

До двох вищеназваних найголовнішим больових точках необхідно додати ще, як мінімум, дві: нездоровий спосіб життя (молодь обирає не «пепсі», а алкоголь, наркотики, сигарети) і зростання соціально значущих інфекційних захворювань (туберкульоз, гепатит, СНІД, сифіліс). У школах близько 80% дітей хронічно хворі, 30% призовників не придатні до військової служби. Шокує те, що нація втрачає інтелект: у 31,5% підлітків спостерігаються психічні розлади, у 33% - розумова відсталість і психопатія. Лише 10% підлітків можна віднести до практично здоровим, Якщо нічого не зміниться, то тільки 54% нинішніх 16-річних хлопців доживуть до пенсійного віку. Ми на краю прірви: стан здоров'я населення перейшло критичну межу, за якою - виродження нації.

Класифікація екологічних чинників.

ЕКОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ

4.1. Класифікація екологічних факторів.

4.2. абіотичні чинники

4.3. біотичні фактори

4.3. Екологічна пластичність. Поняття про лімітуючим факторі

З екологічної позиції довкілля - це природні тіла і явища, з якими організм знаходиться в прямих або непрямих відносинах.

Навколишнє організм середовище характеризується більшою розмаїтістю, складаючись з безлічі динамічних в часі і просторі елементів, явищ, умов, які розглядаються в якості факторів.

Екологічний фактор - це будь-яка умова середовища, здатне надавати прямий або опосередкований вплив на живі організми, хоча б протягом однієї з фаз їх індивідуального розвитку, або будь-яка умова середовища, до якого організм пристосовується. У свою чергу організм реагує на екологічний фактор специфічними пристосувальними реакціями.

Екологічні фактори середовища поділяються на три категорії:

1) фактори неживої природи (абіотичні);

2) фактори живої природи (біотичні);

3) антропогенні.

з багатьох існуючих класифікацій екологічних чинників для задач даного курсу доцільно використовувати наступну (рис. 1).

Мал. 4.1. Класифікація екологічних факторів

антропогенні чинники - це все форми діяльності людського суспільства, змінюють природу як середовище проживання живих організмів або безпосередньо впливають на їхнє життя. Виділення антропогенних чинників в окрему групу зумовлено тим, що в даний час доля рослинного покриву Землі і всіх нині існуючих видів організмів практично знаходиться в руках людського суспільства.

Всі екологічні фактори в загальному випадку можуть бути згруповані у дві великі категорії: фактори неживої, або відсталої, природи, звані інакше абиотическими або абіогенним, І фактори живої природи - біотичні або біогенні. Але за своїм походженням обидві групи можуть бути як природними, так і антропогенними, Т. Е. Пов'язаними з впливом людини. іноді розрізняють антропічний і антропогенні фактори. До перших відносять лише прямі впливу людини на природу (забруднення, промисел, боротьбу зі шкідниками), а до других - переважно непрямі наслідки, пов'язані зі зміною якості навколишнього середовища.

Поряд з розглянутою, існують і інші класифікації екологічних факторів. виділяють фактори залежні і незалежні від чисельності та щільності організмів. Наприклад, кліматичні чинники не залежать від чисельності тварин, рослин, а масові захворювання, викликані патогенними мікроорганізмами (епідемії) у тварин або рослин, безумовно, пов'язані з їх чисельністю: епідемії виникають при тісному контакті між індивідуумами або при їх загальному ослабленні через брак корми, коли можлива швидка передача хвороботворного початку від однієї особини до іншої, а також втрачена опірність до патогену.

Макрокліматом від чисельності тварин не залежить, а мікроклімат може істотно змінюватися в результаті їх життєдіяльності. Якщо, наприклад, комахи при їх високої чисельності в лісі знищать велику частину хвої або листя дерев, то тут зміниться вітровий режим, освітленість, температура, якість і кількість корму, що позначиться на стані наступних поколінь тих же або інших, що мешкають тут тварин. Масові розмноження комах приваблюють комах-хижаків і комахоїдних птахів. Врожаї плодів і насіння впливають на зміну чисельності мишоподібних гризунів, білки і її хижаків, а також багатьох птахів, що харчуються насінням.

Можна ділити все чинники на регулюючі (керуючі) і регульовані (керовані), Що також легко зрозуміти в зв'язку з наведеними вище прикладами.

Оригінальну класифікацію екологічних факторів запропонував А.С. Мончадскій. Він виходив з уявлень про те, що все пристосувальні реакції організмів до тих чи інших факторів пов'язані зі ступенем сталості їх впливу, або, інакше кажучи, з їх періодичністю. Зокрема, він виділяв:

1. первинні періодичні фактори (Ті, яким властива правильна періодичність, пов'язана з обертанням Землі: зміна пір року, добова і сезонна зміна освітленості і температури); ці фактори спочатку притаманні нашій планеті і зароджується життя повинна була відразу до них пристосовуватися;

2. вторинні періодичні чинники (Вони є похідними від первинних); до них відносяться всі фізичні і багато хімічні фактори, наприклад вологість, температура, опади, динаміка чисельності рослин і тварин, вміст розчинених газів у воді та ін .;

3. неперіодичні фактори, Яким не властива правильна періодичність (циклічність); такі, наприклад, фактори, пов'язані з грунтом, або різного роду стихійні явища.

Зрозуміло, «неперіодичних» лише саме тіло грунту, підстилають її ґрунти, а динаміка температури, вологості і багатьох інших властивостей грунту також пов'язана з первинними періодичними факторами.

Антропогенні чинники однозначно ставляться до неперіодичним. У числі таких факторів непериодического дії перш за все - забруднюючі речовини, що містяться в промислових викидах і скидах. До природних періодичним і неперіодичних чинників живі організми в процесі еволюції здатні виробляти адаптації (наприклад, сплячка, зимівля і т. П.), А до зміни вмісту домішок у воді або повітрі рослини і тварини, як правило, не можуть придбати і спадково закріпити відповідні адаптації. Правда, деякі безхребетні, наприклад рослиноїдні кліщі з класу павукоподібних, які мають в умовах закритого грунту десятки поколінь на рік, здатні при постійному застосуванні проти них одних і тих же отрутохімікатів утворювати стійкі до отрути раси шляхом відбору особин, які успадковують таку стійкість.

Необхідно підкреслити, що до поняття «фактор» слід підходити диференційовано, враховуючи, що фактори можуть бути як прямого (безпосереднього), так і опосередкованого дії. Відмінності між ними полягають в тому, що фактор прямої дії можна виразити кількісно, \u200b\u200bв той час як фактори непрямої дії - немає. Наприклад, клімат або рельєф можуть бути позначені в основному словесно, але вони визначають режими факторів прямої дії - вологості, довжини світлового дня, температури, фізико-хімічних характеристик ґрунту і ін.

абіотичні чинники- це сукупність важливих для організмів властивостей неживої природи.

Абиотическая компонента наземної середовища являє сукупність кліматичних і грунтово - грунтових факторів, що впливають як один на одного, так і на живі істоти.

температура

Діапазон існуючих у Всесвіті температур дорівнює 1000 градусів, і в порівнянні з ним межі, в яких може існувати життя, дуже вузькі (близько 300 0) від -200 0 С до +100 0 С (в гарячих джерелах на дні Тихого океану біля входу в Каліфорнійський затока виявлені бактерії, для яких оптимальна температура 250 0 С). Більшість видів і велика частина активності приурочені до ще більш вузькому діапазону температур. Верхній температурний межа для бактерій гарячих джерел лежить близько 88 0 С, для синьо-зелених водоростей близько 80 0 С, а для найстійкіших риб і комах - близько 50 0 С.

Діапазон коливань температур у воді менше, ніж на суші і діапазон толерантності до температурі у водних організмів вже, ніж у наземних тварин. Таким чином, температура становить важливий і дуже часто фактор, що лімітує. Температура дуже часто створює зональність і стратифікацію в водних і наземних місцепроживання. Легко піддається виміру.

Мінливість температури вкрай важлива з екологічної точки зору. Життєдіяльність організмів, які в природі зазвичай піддаються впливу змінних температур, пригнічується частково або повністю або сповільнюється при впливі постійної температури.

Відомо, що кількість тепла, що падає на горизонтальну поверхню, прямо пропорційно синусу кута стояння сонця над горизонтом. Тому в одних і тих же районах спостерігаються добові та сезонні коливання температури, і вся поверхня земної кулі розділяється на ряд поясів з умовними межами. Чим вище широта місцевості, тим більше кут нахилу сонячних променів до поверхні землі і тим холодніше клімат.

Випромінювання, світло.

Відносно світла організми стоять перед дилемою: з одного боку, прямий вплив світла на протоплазму смертельно для організмів, з іншого, - світло служить первинним джерелом енергії, без якої неможливе життя. Тому, багато морфологічні та поведінкові характеристики організмів пов'язані з вирішенням цієї проблеми. Еволюція біосфери в цілому була спрямована головним чином, на приборкання надходить сонячного випромінювання, використання його корисних складових і ослаблення шкідливих або на захист від них. Освітленість грає найважливішу роль для всього живого і організми фізіологічно адаптовані до зміни дня і ночі, до співвідношення темного і світлого періоду доби. Практично у всіх тварин існують добові ритми, пов'язані зі зміною дня і ночі. По відношенню до світла рослини поділяють на світлолюбні і тіньолюбні.

Випромінювання представляє собою електромагнітні хвилі різної довжини. Через атмосферу Землі легко проходить світло, відповідний двом областям спектру. Це видиме світло (48%) і сусідні з ним області (УФ - 7%, ІК - 45%), а також радіохвилі довжиною більше 1 см. Видима, тобто сприймається людським оком область спектра охоплює діапазон хвиль від 390 до 760 нм. Переважне значення для життя мають інфрачервоні промені, а в процесах фотосинтезу найбільш важливу роль відіграють оранжево-червоні і ультрафіолетові промені. Кількість енергії сонячної радіації, що проходить через атмосферу до поверхні Землі, майже завжди і оцінюється приблизно в 21 * 10 23 кДж. Цю величину називають сонячною константою. Але прихід сонячної енергії в різні точки поверхні Землі неоднаковий і залежить від тривалості дня, кута падіння променів, прозорості атмосферного повітря і т.д. Тому частіше сонячну постійну висловлюють в кількості джоулів, що припадають на 1 см 2 поверхні в одиницю часу. Її середнє значення становить близько 0,14 Дж / см 2 в 1с. З променистою енергією пов'язана освітленість земної поверхні, яка визначається тривалістю і інтенсивністю світлового потоку.

Сонячна енергія не тільки поглинається поверхнею землі, а й частково нею відбивається. Від того, яку частку енергії сонячної радіації поглине поверхню, залежить загальний режим температури, вологості.

Вологість атмосферного повітря

Пов'язана з насиченням його водяними парами. Найбільш багаті вологою нижні шари атмосфери (1,5 - 2,0 км.), Де концентрується ок.50% всієї вологи. Кількість водяної пари, що міститься в повітрі, залежить від температури повітря. Чим вище температура, тим більше вологи містить повітря. Однак при конкретної температурі повітря існує певна межа насичення його парами води, який називають максимальним. Зазвичай насичення повітря парами води не досягає максимального, і різниця між максимальним і даними насиченням носить назву дефіциту вологості. Дефіцит вологості - найважливіший екологічний параметр, тому що він характеризує відразу дві величини: температуру і вологість. Чим вище дефіцит вологості, тим суші і тепліше і навпаки. Підвищення дефіциту вологості в певні відрізки вегетаційного періоду сприяє посиленому плодоношення рослин, а у ряду тварин, наприклад комах, призводить до розмноження аж до спалахів.

опади

Опади являють собою результат конденсації водяної пари. Завдяки конденсації в приземному шарі повітря утворюються роси, тумани, а при низьких температурах спостерігається кристалізація вологи (іній). Внаслідок конденсації і кристалізації водяної пари в більш високих шарах атмосфери формуються хмари і атмосферні опади. Опади - одна з ланок у кругообігу води на Землі, причому в їх випаданні простежується різка нерівномірність, в зв'язку з чим виділяють гумідних (вологі) і арідні (посушливі) зони. Максимальна кількість опадів випадає в зоні тропічних лісів (до 2000 мм. в рік) в той час як в посушливих зонах - 0,18. в рік (в пустелі тропічного поясу). Зони з кількістю опадів менше 250мм. в рік вважаються посушливими.

Газовий склад атмосфери

Склад відносно постійний і включає переважно азот і кисень, з домішкою СО 2 і Ar (аргону). У верхніх шарах атмосфери міститься озон. Присутні тверді і рідкі частинки (води, оксиди різних речовин, пил і дими). Азот - найважливіший біогенний елемент, який бере участь в утворенні білкових структур організмів; кисень - забезпечує окисні процеси, дихання; озон - екрануюча роль по відношенню до УФ частини сонячного спектра. Домішки найдрібніших частинок впливають на прозорість атмосфери, перешкоджаючи проходженню сонячних променів до поверхні Землі.

Рух повітряних мас (вітер).

Причина вітру - неоднаковий нагрівання земної поверхні, пов'язаний з перепадами тиску. Вітровий потік спрямований в бік меншого тиску, тобто туди, де повітря більш прогрітий. У приземному шарі повітря рух повітряних мас впливає на режим температури, вологості, випаровування з поверхні Землі і транспірацію рослин. Вітер - важливий фактор переносу і розподілу домішок в атмосферному повітрі.

Тиск атмосфери.

Нормальним вважається тиск 1кПа, відповідне 750,1 мм. рт. ст. У межах земної кулі існують постійні області високого та низького тиску, причому в одних і тих же точках спостерігаються сезонні і добові мінімуми і максимуми тиску.

розділи: Біологія

клас: 9

мета: Розкрити особливості абіотичних факторів середовища та розглянути їх вплив на живі організми.

завдання: Познайомити учнів з екологічними факторами середовища; розкрити особливості абіотичних факторів, розглянути вплив температури, світла і зволоження на живі організми; виділити різні групи живих організмів в залежності від впливу на них різних абиотического фактора; виконати практичне завдання по визначенню груп організмів, в залежності від абиотического фактора.

устаткування: Комп'ютерна презентація, завдання по групах з картинками рослин і тварин, практичне завдання.

ХІД УРОКУ

Всі живі організми, що населяють Землю, відчувають вплив екологічних факторів середовища.

екологічні фактори - це окремі властивості або елементи середовища, які впливають прямо або опосередковано на живі організми, хоча б протягом однієї зі стадій індивідуального розвитку. Екологічні фактори різноманітні. Існує кілька кваліфікацій, в залежності від підходу. Це по впливу на життєдіяльність організмів, за ступенем мінливості в часі, по тривалості дії. Розглянемо класифікацію екологічних факторів, засновану на їх походження.

Ми розглянемо вплив перших трьох абіотичних факторів середовища, так як їх вплив більш значно - це температура, світло і вологість.

Наприклад, у хруща личиночная стадія проходить в грунті. На нього впливають абіотичні фактори середовища: грунт, повітря, побічно вологість, хімічний склад грунту - зовсім не впливає світло.

Наприклад, бактерії здатні вижити в самих екстремальних умовах - їх знаходять в гейзерах, сірководневих джерелах, дуже солоній воді, на глибині Світового океану, дуже глибоко в грунті, в льодах Антарктиди, на найвищих вершинах (навіть Евересті 8848 м), в тілах живих організмів.

ТЕМПЕРАТУРА

Більшість видів рослин і тварин пристосовані до досить вузькому діапазоні температур. Деякі організми, особливо в стані спокою або анабіозу здатні витримувати досить низькі температури. Коливання температури у воді зазвичай менше, ніж на суші, тому межі стійкості до температури у водних організмів гірше, ніж у наземних. Від температури залежить інтенсивність обміну речовин. В основному організми живуть при температурі від 0 до +50 на поверхні піску в пустелі і до - 70 в деяких областях Східного Сибіру. Середній діапазон температур знаходиться в межах від +50 до -50 в наземних місцепроживання і від +2 до +27 - в Світовому океані. Наприклад, мікроорганізми витримують охолодження до -200, окремі види бактерій і водоростей можуть жити і розмножуватися в гарячих джерелах при температурі + 80, +88.

розрізняють тваринні організми:

1. з постійною температурою тіла (теплокровні);
2. з непостійною температурою тіла (холоднокровні).

Організми з непостійною температурою тіла (риби, земноводні, плазуни)

У природі температура не постійна. Організми, які живуть в помірних широтах і піддаються коливання температур, гірше переносять постійну температуру. Різкі коливання - спеку, морози - несприятливі для організмів. Тварини виробили пристосування для боротьби з охолодженням і перегрівом. Наприклад, з настанням зими рослини і тварини з непостійною температурою тіла впадають в стан зимового спокою. Інтенсивність обміну речовин у них різко знижується. При підготовці до зими в тканинах тварин запасається багато жиру, вуглеводів, кількість води в клітковині зменшується, накопичуються цукру, гліцерин, що перешкоджає замерзанню. Так морозостійкість зимуючих організмів збільшується.

У жарку пору року навпаки, включаються фізіологічні механізми, що захищають від перегріву. У рослин посилюється випаровування вологи через продихи, що призводить до зниження температури листя. У тварин посилюється випаровування води через дихальні шляхи і шкіру.

Організми з постійною температурою тіла. (Птахи, ссавці)

У цих організмів відбулися зміни у внутрішній будові органів, що сприяло їх пристосованості до постійній температурі тіла. Це, наприклад - 4-х камерний серце і наявність однієї дуги аорти, що забезпечують повне розділення артеріального і венозного кровотоку, інтенсивний обмін речовин завдяки постачанню тканин артеріальною кров'ю, насиченою киснем, пір'яний або волосяний покрив тіла, що сприяє збереженню тепла, добре розвинена нервова діяльність) . Все це дозволило представникам птахів і ссавців зберігати активність при різких перепадах температур і освоїти всі місця проживання.

В природних умовах температура дуже рідко тримається на рівні сприятливості для життя. Тому у рослин і тварин виникає спеціальні пристосування, які послаблюють різкі коливання температури. У тварин, наприклад слонів велика вушна раковина, в порівнянні з його предком мамонтом, що живе в холодному кліматі. Вушна раковина крім органу слуху виконує функцію терморегулятора. У рослин для захисту від перегріву з'являється восковий наліт, щільна кутикула.

СВІТЛО

Світло забезпечує всі життєві процеси, що протікають на Землі. Для організмів важлива довжина хвилі сприйманого випромінювання, його тривалість та інтенсивність впливу. Наприклад, у рослин зменшення довжини світлового дня і інтенсивність освітлення призводить до осіннього листопаду.

за відношенню до світла рослини ділять на:

1. світлолюбні- мають дрібні листки, сильно розгалужені пагони, багато пігменту - хлібні злаки. Але збільшення інтенсивності освітлення понад оптимального пригнічує фотосинтез, тому в тропіках важко отримувати хороші врожаї.
2. тіньолюбніе - мають тонкі листя, великі, розташовані горизонтально, з меншою кількістю продихів.
3. тіньовитривалі - рослини здатні жити в умовах гарного освітлення, так і в умовах затінення

Важливу роль в регуляції активності живих організмів і їх розвитку відіграє тривалість та інтенсивність вплив світла - фотопериод. У помірних широтах цикл розвитку тварин і рослин приурочений до сезонів року, і сигналом для підготовки до зміни температури служить тривалість світлового дня, яка на відміну від інших факторів завжди залишається постійною в певному місці і в певний час. Фотоперіодизм - це пусковий механізм, що включає фізіологічні процеси, що призводять до зростання і цвітіння рослин навесні, плодоношення влітку, скидання листя восени у рослин. У тварин до накопичення жиру до осені, розмноженню тварин, їх міграції, перельоту птахів і настанню стадії спокою у комах. ( Повідомлення учнів).

Крім сезонних, є ще і добові зміни режиму освітленості, зміна дня і ночі визначає добовий ритм фізіологічної активності організмів. Важливе пристосування, яке забезпечує виживання особини - це свого роду «біологічний годинник», здатність відчувати час.

тварини, Активність яких залежить від часу доби, Бувають з денним, нічним і сутінковим способом життя.

ВЛАЖНОСТЬ

Вода - це необхідний компонент клітини, тому її кількість в тих чи інших місцях проживання є обмежуючим фактором для рослин і тварин і визначає характер флори і фауни даної місцевості.

Надлишок вологи в грунті призводить до заболочування грунту і появи болотної рослинності. Залежно від вологості ґрунту (кількість опадів) видовий склад рослинності змінюється. Широколистяні ліси змінюються дрібнолистими, потім лісостеповій рослинністю. Далі нізкотравье, і при 250 мл на рік - пустеля. Опади протягом року можуть випадати не рівномірно, живим організмам доводиться переносити тривалі посухи. Наприклад, рослини і тварини саван, де інтенсивність рослинного покриву, а так само і інтенсивне харчування копитних тварин залежить від сезону дощів.

У природі відбуваються і добові коливання вологості повітря, які впливають на активність організмів. Між вологістю і температурою є тісний зв'язок. Температура сильніше впливає на організм при вологість висока або низька. У рослин і тварин з'явилися пристосування до різної вологості. Наприклад, у рослин - розвинена потужна коренева система, потовщена кутикула листа, листова пластинка зменшена або перетворена в голки і колючки. У саксаулу фотосинтез йде зеленої частини стебла. Зростання в період посухи у рослин припиняється. Кактуси запасають вологу в розширеній частині стебла, голки замість листя зменшують випаровування.

У тварин теж з'явилися пристосованості, що дозволяють переносити нестачу вологи. Дрібні тварини - гризуни, змії, черепахи, членистоногі - добувають вологу з їжі. Джерелом води може стати жироподібна речовина наприклад у верблюда. У жарку пору деякі тварини - гризуни, черепахи впадають в сплячку, яка тривала кілька місяців. Рослини - ефемери до початку літа, після короткочасного цвітіння, можуть скидати листя, відмирати наземні частини і так переживати період посухи. При цьому до наступного сезону зберігаються цибулини, кореневища.

за відношенню до води рослини ділять:

1. водні рослини підвищеної вологості;
2. навколоводних рослини, наземно-водні;
3. наземні рослини;
4. рослини сухих і дуже сухих місць,мешкають в місцях з недостатнім зволоженням, можуть переносити нетривалу посуху;
5. сукуленти - соковиті, накопичують воду в тканинах свого тел.

По відношенню до води тварин ділять:

1. вологолюбні тварини;
2. проміжна група;
3. сухолюбівие тварини.

Види пристосованість організмів до коливань температури, вологості і світла:

1. теплокровность – підтримання організмом постійної температури тіла;
2. зимова сплячка -продолжітельнийсон тварин в зимову пору року;
3. анабіоз - тимчасовий стан організму, при якому життєві процеси уповільнені до мінімуму і відсутні всі видимі ознаки життя (спостерігається у холоднокровних і у тварин взимку і в жаркий період часу);
4. морозостійкістьь - здатність організмів переносити негативні температури;
5. стан спокою - приспособительное властивість багаторічної рослини, для якого характерно припинення видимого росту і життєдіяльності, відмирання наземних пагонів у трав'янистих форм рослин і опадання листя у деревних форм;
6. річний спокій - приспособительное властивість ранньоквітучих рослин (тюльпан, шафран) тропічних районів, пустель, напівпустель.

(Повідомлення учнів.)

зробимо висновок, на будь-які живі організми, тобто на рослини і тварини діють абіотичні фактори середовища (фактори неживої природи), особливо температура, світло і зволоженість. Залежно від впливу факторів неживої природи, рослини та тварин ділять на різні групи і у них з'являються пристосованості до впливу цих абіотичних факторів.

Практичні завдання по групах:(Додаток 1)

1. ЗАВДАННЯ: З перерахованих тварин назвіть холоднокровних (тобто з непостійною температурою тіла).

2. ЗАВДАННЯ: З перерахованих тварин назвіть теплокровних (тобто з постійною температурою тіла).

3. ЗАВДАННЯ: виберіть із запропонованих рослин ті, які є світлолюбними, Тіньолюбні і тіньовитривалими і запишіть в таблицю.

4. ЗАВДАННЯ: виберіть тварин, провідних денний, нічний і сутінковий спосіб життя.

5. ЗАВДАННЯ: виберіть рослини, що відносяться до різних груп по відношенню до води.

6. ЗАВДАННЯ: виберіть тварин, що відносяться до різних груп по відношенню до води.

Завдання по темі «абіотичні фактори середовища», відповіді(

Нагадаємо ще раз, що абіотичні фактори - це властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на живі організми. На слайді 3 наведено класифікацію абіотичних факторів.

температура є найбільш важливим кліматичним фактором. Від неї залежить інтенсивність обміну речовин організмів і їх географічне поширення. Будь-який організм здатний жити в межах певного діапазону температур. І хоча для різних видів організмів ( еврітермних і стенотермним) Ці інтервали різні, для більшості з них зона оптимальних температур, при яких життєві функції здійснюються найактивніше і ефективно, порівняно невелика. Діапазон температур, в яких може існувати життя, становить приблизно 300 С: від -200 до +100 С. Але більшість видів і велика частина їх активності приурочені до ще більш вузькому діапазону температур. Деякі організми, особливо в стадії спокою, можуть існувати принаймні деякий час, при дуже низьких температурах. Окремі види мікроорганізмів, головним чином бактерії і водорості, здатні жити і розмножуватися при температурах, близьких до точки кипіння. Верхня межа для бактерій гарячих джерел становить 88 С, для синьо-зелених водоростей - 80 С, а для найстійкіших риб і комах - близько 50 С. Як правило, верхні граничні значення фактора виявляються більш критичними, ніж нижні, хоча багато організми поблизу верхніх меж діапазону толерантності функціонують більш ефективно.

У водних тварин діапазон толерантності до температурі зазвичай більш вузький порівняно з наземними тваринами, так як діапазон коливань температури у воді менше, ніж на суші.

З точки зору впливу на живі організми вкрай важлива мінливість температури. Температура, що коливається від 10 до 20 С (в середньому становить 15 С), не обов'язково діє на організм так само, як постійна температура 15 С. Життєдіяльність організмів, які в природі зазвичай піддаються впливу змінних температур, пригнічується повністю або частково або сповільнюється під дією постійної температури. За допомогою змінної температури вдалося прискорити розвиток яєць коника в середньому на 38,6% в порівнянні з їх розвитком при постійній температурі. Поки не ясно, обумовлений чи прискорює ефект самими коливаннями температури або посиленим ростом, що викликається короткочасним підвищенням температури і не компенсує уповільненням зростання при її зниженні.

Таким чином, температура є важливим і дуже часто лімітуючим фактором. Температурні ритми в значній мірі контролюють сезонну і добову активність рослин і тварин. Температура часто створює зональність і стратифікацію в водних і наземних місцепроживання.

вода фізіологічно необхідна для будь-якої протоплазми. З екологічної точки зору вона служить лімітуючим фактором як в наземних місцепроживання, так і в водних, де її кількість схильне до сильних коливань, або там, де висока солоність сприяє втраті води організмом через осмос. Всі живі організми в залежності від потреби їх у воді, а отже, і від відмінностей місцеперебування, підрозділяються на ряд екологічних груп: водні або гідрофільні - постійно живуть у воді; гігрофільних - живуть в дуже вологих місцях проживання; мезофільні - відрізняються помірною потребою у воді і ксерофільні - живуть в сухих місцях проживання.

Кількість опадів і вологість - основні величини, вимірювані при вивченні цього чинника. Кількість опадів залежить в основному від шляхів і характеру великих переміщень повітряних мас. Наприклад, вітри, що дмуть з океану, залишають більшу частину вологи на звернених до океану схилах, в результаті чого за горами залишається "дощова тінь", сприяє формуванню пустелі. Рухаючись в глиб суші, повітря акумулює деяку кількість вологи, і кількість опадів знову збільшується. Пустелі, як правило, розташовані за високими гірськими хребтами або уздовж тих берегів, де вітри дмуть з великих внутрішніх сухих районів, а не з океану, наприклад, пустеля Нами в Південно-Західній Африці. Розподіл опадів за порами року - вкрай важливий фактор, що лімітує для організмів. Умови, що створюються в результаті рівномірного розподілу опадів, зовсім інші, ніж при випаданні опадів протягом одного сезону. В цьому випадку тваринам і рослинам доводиться переносити періоди тривалої посухи. Як правило, нерівномірний розподіл опадів за порами року зустрічається в тропіках і субтропіках, де нерідко добре виражені вологий і сухий сезони. У тропічному поясі сезонний ритм вологості регулює сезонну активність організмів аналогічно сезонному ритму тепла і світла в умовах помірного пояса. Роса може являти собою значний, а в місцях з малим випаданням дощів і дуже важливий внесок у загальну кількість опадів.

Вологість - параметр, що характеризує вміст водяної пари в повітрі. абсолютною вологістю називають кількість водяної пари в одиниці об'єму повітря. У зв'язку із залежністю кількості пари, що утримується повітрям, від температури і тиску, введено поняття відносної вологості - це відношення пара, що міститься в повітрі, до насичує пару при даній температурі і тиску. Так як в природі існують добовий ритм вологості - підвищення вночі і зниження днем, і коливання її по вертикалі і горизонталі, цей фактор поряд зі світлом і температурою грає важливу роль в регулюванні активності організмів. Вологість змінює ефекти висоти температури. Наприклад, за умов вологості, близьких до критичних, температура надає більш важливе лимитирующее вплив. Аналогічно вологість відіграє більш критичну роль, якщо температура близька до граничних значень. Великі водойми значно пом'якшують клімат суші, так як для води характерна велика прихована теплота пароутворення і танення. Фактично існують два основних типи клімату: континентальний з крайніми значеннями температури і вологості і морський, якому властиві менш різкі коливання, що пояснюється пом'якшувальною впливом великих водойм.

Доступний живим організмам запас поверхневої води залежить від кількості опадів в даному районі, але ці величини не завжди збігаються. Так, користуючись підземними джерелами, куди вода надходить з інших районів, тварини і рослини можуть отримувати більше води, ніж від надходження її з опадами. І навпаки, дощова вода іноді відразу ж стає недоступною для організмів.

випромінювання Сонця являє собою електромагнітні хвилі різної довжини. Воно абсолютно необхідно живій природі, так як є основним зовнішнім джерелом енергії. Спектр розподілу енергії випромінювання Сонця за межами земної атмосфери (рис.6) показує, що близько половини сонячної енергії випромінюється в інфрачервоній області, 40% - у видимій і 10% - в ультрафіолетовій і рентгенівській областях.

Треба мати на увазі те, що спектр електромагнітного випромінювання Сонця дуже широкий (рис. 7) і його частотні діапазони по-різному впливають на живу речовину. Земна атмосфера, включаючи озоновий шар, селективно, тобто вибірково по частотних діапазонах, поглинає енергію електромагнітного випромінювання Сонця і до поверхні Землі доходить в основному випромінювання з довжиною хвилі від 0,3 до 3 мкм. Більш довго і короткохвильове випромінювання поглинається атмосферою.

Зі збільшенням зенітного відстані Сонця зростає відносний вміст інфрачервоного випромінювання (від 50 до 72%).

Для живої речовини важливі якісні ознаки світла - довжина хвилі, інтенсивність і тривалість впливу.

Відомо, що тварини і рослини реагують на зміну довжини хвилі світла. Кольорове зір поширене в різних групах тварин плямисто: воно добре розвинене у деяких видів членистоногих, риб, птахів і ссавців, але у інших видів тих же груп воно може бути відсутнім.

Інтенсивність фотосинтезу варіюється зі зміною довжини хвилі світла. Наприклад, при проходженні світла через воду червона і синя частини спектра фільтруються і виходить зелене світло слабо поглинається хлорофілом. Однак червоні водорості мають додаткові пігменти (фикоеритрини), що дозволяють їм використовувати цю енергію і жити на більшій глибині, ніж зелені водорості.

І у наземних, і у водних рослин фотосинтез пов'язаний з інтенсивністю світла лінійною залежністю до оптимального рівня світового насичення, за яким у багатьох випадках слід зниження інтенсивності фотосинтезу при високих інтенсивностях прямого сонячного світла. У деяких рослин, наприклад у евкаліпта, фотосинтез не інгібує прямим сонячним світлом. В даному випадку має місце компенсація факторів, так як окремі рослини і цілі співтовариства пристосовуються до різних интенсивностям світла, стаючи адаптованими до тіні (діатомові, фітопланктон) або до прямого сонячного світла.

Тривалість світлового дня, або фотопериод, є "реле часу" або пусковим механізмом, що включає послідовність фізіологічних процесів, що призводять до зростання, цвітіння багатьох рослин, линьки і накопиченню жиру, міграції і розмноженню у птахів і ссавців і до настання діапаузи у комах. Деякі вищі рослини цвітуть при збільшенні довжини дня (рослини довгого дня), інші зацвітають при скороченні дня (рослини короткого дня). У багатьох організмів, чутливих до фотоперіоду, настройку біологічного годинника можна змінити експериментальним зміною фотоперіоду.

іонізуюче випромінювання вибиває електрони з атомів і приєднує їх до інших атомам з утворенням пар позитивних і негативних іонів. Його джерелом служать радіоактивні речовини, що містяться в гірських породах, крім того, воно надходить з космосу.

Різні види живих організмів сильно відрізняються за своїми здібностями витримувати великі дози радіаційного опромінення. Наприклад, доза 2 Зв (Зівер) - викликає загибель зародків деяких комах на стадії дроблення, доза 5 Зв призводить до стерильності деяких видів комах, доза 10 Зв абсолютно смертельна для ссавців. Як показують дані здебільшого досліджень, найбільш чутливі до опромінення швидко діляться клітини.

Вплив малих доз радіації оцінити складніше, так як вони можуть викликати віддалені генетичні та соматичні наслідки. Наприклад, опромінення сосни дозою 0,01 Зв на добу протягом 10 років викликало уповільнення швидкості росту, аналогічне одноразової дозі 0,6 Зв. Підвищення рівня випромінювання в середовищі над фоновим призводить до підвищення частоти шкідливих мутацій.

У вищих рослин чутливість до іонізуючого випромінювання прямо пропорційна розміру клітинного ядра, а точніше обсягом хромосом або змістом ДНК.

У вищих тварин не виявлено такої простої залежності між чутливістю і будовою клітин; для них важливіше значення має чутливість окремих систем органів. Так, ссавці дуже чутливі навіть до низьких доз радіації внаслідок легкої пошкоджуваності опроміненням швидко ділиться кровотворної тканини кісткового мозку. Навіть дуже низькі рівні хронічно чинного іонізуючого випромінювання можуть викликати в кістках і в інших чутливих тканинах ріст пухлинних клітин, що може проявитися лише через багато років після опромінення.

газовий склад атмосфери також є важливим кліматичним фактором (рис. 8). Приблизно 3-3,5 млрд років тому атмосфера містила азот, аміак, водень, метан і водяна пара, а вільний кисень в ній був відсутній. Склад атмосфери в значній мірі визначався вулканічними газами. Через відсутність кисню не існувало озонового екрану, що затримує ультрафіолетове випромінювання Сонця. З плином часу за рахунок абіотичних процесів в атмосфері планети став накопичуватися кисень, почалося формування озонового шару. Приблизно в середині палеозою споживання кисню зрівнялася з його освітою, в цей період зміст О2 в атмосфері було близько до сучасного - близько 20%. Далі, з середини девону, спостерігаються коливання в змісті кисню. В кінці палеозою відбулося помітне, приблизно до 5% сучасного рівня, зниження вмісту кисню і підвищення вмісту вуглекислого газу, що призвели до зміни клімату і, мабуть, послужили поштовхом до рясного "автотрофне" цвітінню, створив запаси викопного вуглеводневого палива. Потім було поступове повернення до атмосфери з низьким вмістом вуглекислого газу і високим вмістом кисню, після чого ставлення О2 / СО2 залишається в стані так званого коливального стаціонарного рівноваги.

В даний час атмосфера Землі має наступний склад: кисень ~ 21%, азот ~ 78%, вуглекислий газ ~ 0,03%, інертні гази і домішки ~ 0,97%. Цікаво, що концентрації кисню і вуглекислого газу є лімітуючими для багатьох вищих рослин. У багатьох рослин вдається підвищити ефективність фотосинтезу, підвищивши концентрацію вуглекислого газу, проте залишається маловідомим, що зниження концентрації кисню також може призводити до збільшення фотосинтезу. У дослідах на бобових і багатьох інших рослинах було показано, що зниження вмісту кисню в повітрі до 5% підвищує інтенсивність фотосинтезу на 50%. Вкрай важливу роль відіграє також азот. Це найважливіший біогенний елемент, який бере участь в утворенні білкових структур організмів. Вітер надає обмежуючого впливу на активність і поширення організмів.

вітер здатний навіть змінювати зовнішній вигляд рослин, особливо в тих місцях проживання, наприклад в альпійських зонах, де лимитирующее вплив роблять інші чинники. Експериментально показано, що у відкритих гірських місцепроживання вітер лімітує зростання рослин: коли побудували стіну, що захищала рослини від вітру, висота рослин збільшилася. Велике значення мають бурі, хоча їх дія суто локально. Урагани та звичайні вітри здатні переносити тварин і рослини на великі відстані і тим самим змінювати склад співтовариств.

Атмосферний тиск , Мабуть, не є лімітуючим фактором безпосереднього дії, проте воно має пряме відношення до погоди і клімату, які безпосередньо обмежуючого впливу.

Водні умови створюють своєрідну середовище проживання організмів, що відрізняється від наземної передусім щільністю і в'язкістю. густина води приблизно в 800 разів, а в'язкість приблизно в 55 разів вище, ніж у повітря. Разом з щільністю і в'язкістю найважливішими фізико-хімічними властивостями водного середовища є: температурна стратифікація, тобто зміна температури по глибині водного об'єкта і періодичні зміни температури в часі, а також прозорість води, яка визначає світловий режим під її поверхнею: від прозорості залежить фотосинтез зелених і пурпурних водоростей, фітопланктону, вищих рослин.

Як і в атмосфері, важливу роль відіграє газовий склад водного середовища. У водних середовищ існування кількість кисню, вуглекислого газу та інших газів, розчинених у воді і тому доступних організмам, сильно варіюється в часі. У водоймах з високим вмістом органічних речовин кисень є лімітуючим чинником першорядної важливості. Незважаючи на кращу розчинність кисню у воді в порівнянні з азотом, навіть в самому сприятливому випадку в воді міститься менше кисню, ніж в повітрі, приблизно 1% за обсягом. На розчинність впливають температура води і кількість розчинених солей: при зниженні температури розчинність кисню зростає, при підвищенні солоності - знижується. Запас кисню в воді поповнюється завдяки дифузії з повітря і фотосинтезу водоростей. Кисень дифундує в воду дуже повільно, дифузії сприяє вітер і рух води. Як уже згадувалося, найважливішим фактором, що забезпечує фотосинтетичну продукцію кисню, є світло, що проникає в товщу води. Таким чином, вміст кисню змінюється в воді в залежності від часу доби, пори року і місця розташування.

Вміст вуглекислого газу у воді також може сильно варіюватися, але за своєю поведінкою вуглекислий газ відрізняється від кисню, а його екологічна роль мало вивчена. Вуглекислий газ добре розчиняється у воді, крім того, в воду надходить СО2, що утворюється при диханні і розкладанні, а також з грунту або підземних джерел. На відміну від кисню вуглекислий газ вступає в реакцію з водою:

з утворенням вугільної кислоти, яка реагує з вапном, утворюючи карбонати СО22- і гідрокарбонати НСО3-. Ці сполуки підтримують концентрацію водневих іонів на рівні, близькому до нейтрального значення. Невелика кількість вуглекислого газу у воді підвищує інтенсивність фотосинтезу і стимулює процеси розвитку багатьох організмів. Висока ж концентрація вуглекислого газу є лімітуючим фактором для тварин, так як вона супроводжується низьким вмістом кисню. Наприклад, при занадто високому вмісті вільного вуглекислого газу у воді гинуть багато риби.

кислотність - концентрація водневих іонів (рН) - тісно пов'язана з карбонатної системою. Значення рН змінюється в діапазоні 0? рН? 14: при рН \u003d 7 середовище нейтральна, при рН<7 - кислая, при рН>7 - лужна. Якщо кислотність не наближається до крайніх значень, то співтовариства здатні компенсувати зміни цього фактора - толерантність спільноти до діапазону рН дуже значна. Кислотність може служити індикатором швидкості загального метаболізму співтовариства. У водах з низьким рН міститься мало біогенних елементів, тому продуктивність тут вкрай мала.

солоність - вміст карбонатів, сульфатів, хлоридів і т.д. - є ще одним значущим абіотичних чинником у водних об'єктах. У прісних водах солей мало, з них близько 80% припадає на карбонати. Зміст мінеральних речовин в світовому океані становить в середньому 35 г / л. Організми відкритого океану зазвичай стеногалінние, тоді як організми прибережних солонуватих вод в загальному Евригалінні. Концентрація солей в рідинах тіла і тканинах більшості морських організмів Ізотонічність концентрації солей в морській воді, так що тут не виникає проблем з осморегуляція.

Течія не тільки сильно впливає на концентрацію газів і поживних речовин, але і прямо діє як фактор, що лімітує. Багато річкові рослини і тварини морфологічно і фізіологічно особливим чином пристосовані до збереження свого становища в потоці: у них є цілком певні межі толерантності до чинника течії.

гідростатичний тиск в океані має велике значення. З зануренням в воду на 10 м тиск зростає на 1 атм (105 Па). В найглибшій частині океану тиск сягає 1000 атм (108 Па). Багато тварин здатні переносити різкі коливання тиску, особливо, якщо у них в тілі немає вільного повітря. В іншому випадку можливий розвиток газової емболії. Високі тиску, характерні для великих глибин, як правило, пригнічують процеси життєдіяльності.

Підгрунтям називають шар речовини, що лежить поверх гірських порід земної кори. Російський учений - натураліст Василь Васильович Докучаєв в 1870 році першим розглянув грунт як динамічну, а не інертну середу. Він довів, що грунт постійно змінюється і розвивається, а в її активній зоні йдуть хімічні, фізичні та біологічні процеси. Грунт формується в результаті складної взаємодії клімату, рослин, тварин і мікроорганізмів. Радянський академік грунтознавець Василь Робертович Вільямс дав ще одне визначення грунту - це пухкий поверхневий горизонт суші, здатний виробляти врожай рослин. Ріст рослин залежить від вмісту необхідних поживних речовин в грунті і від її структури.

До складу ґрунту входять чотири основних структурних компонента: мінеральна основа (зазвичай 50-60% загального складу грунту), органічна речовина (До 10%), повітря (15-25%) і вода (25-30%).

Мінеральний скелет грунту - це неорганічний компонент, який утворився з материнської породи в результаті її вивітрювання.

Понад 50% мінерального складу грунту займає кремнезем SiO2, від 1 до 25% припадає на глинозем Al2О3, від 1 до 10% - на оксиди заліза Fe2О3, від 0,1 до 5% - на оксиди магнію, калію, фосфору, кальцію. Мінеральні елементи, що утворюють речовину грунтового скелета, різні за розмірами: від валунів і каменів до піщаних крупинок - часток діаметром 0,02-2 мм, мулу - частинок діаметром 0,002-0,02 мм і найдрібніших частинок глини розміром менше 0,002 мм в діаметрі. Їх співвідношення визначає механічну структуру ґрунту . Вона має велике значення для сільського господарства. Глини і суглинки, що містять приблизно рівну кількість глини і піску, зазвичай придатні для росту рослин, так як містять достатньо поживних речовин і здатні утримувати вологу. Піщані грунти швидше дренуються і втрачають поживні речовини через вилуговування, але їх вигідніше використовувати для отримання ранніх урожаїв, так як їх поверхню висихає навесні швидше, ніж у глинистих ґрунтів, що призводить до кращому прогріванню. Зі збільшенням каменистости грунту зменшується її здатність утримувати воду.

органічна речовина грунту утворюється при розкладанні мертвих організмів, їх частин та екскрементів. Чи не повністю розклалися органічні залишки називаються підстилкою, а кінцевий продукт розкладання - аморфне речовина, В якому вже неможливо розпізнати первинний матеріал, - називається гумусом. Завдяки своїм фізичним і хімічними властивостями гумус покращує структуру грунту та його аерацію, а також підвищує здатність утримувати воду і поживні речовини.

Одночасно з процесом гуміфікації життєво важливі елементи переходять їх органічних сполук в неорганічні, наприклад: азот - в іони амонію NH4 +, фосфор - в ортофосфатіони H2PO4-, сірка - в сульфатіони SO42-. Цей процес називається мінералізацією.

Грунтовий повітря так само як і грунтова вода, знаходиться в порах між частками ґрунту. Порозность зростає від глин до суглинках і пісках. Між грунтом і атмосферою відбувається вільний газообмін, в результаті чого газовий склад обох середовищ має подібний склад. Зазвичай в повітрі грунту з-за дихання населяють її організмів дещо менше кисню і більше вуглекислого газу, ніж в атмосферному повітрі. Кисень необхідний для коренів рослин, грунтових тварин і організмів-редуцентов, що розкладають органічну речовину на неорганічні складові. Якщо йде процес заболочування, то грунтовий повітря витісняється водою і умови стають анаеробними. Грунт поступово стає кислою, так як анаероби продовжують виробляти вуглекислий газ. Грунт, якщо вона небагата підставами, може стати надзвичайно кислої, а це поряд з виснаженням запасів кисню несприятливо впливає на грунтові мікроорганізми. Тривалі анаеробні умови ведуть до відмирання рослин.

Грунтові частинки утримують навколо себе певну кількість води, яка визначає вологість грунту. Частина її, звана гравітаційної водою, може вільно просочуватися в глиб грунту. Це веде до вимивання з грунту різних мінеральних речовин, в тому числі азоту. Вода може також утримуватися навколо окремих колоїдних частинок у вигляді тонкої міцної пов'язаної плівки. Цю воду називають гигроскопической. Вона адсорбується на поверхні частинок за рахунок водневих зв'язків. Ця вода найменш доступна для коренів рослин і саме вона останньої утримується в дуже сухих ґрунтах. Кількість гигроскопической води залежить від вмісту в грунті колоїдних частинок, тому в глинистих ґрунтах її набагато більше - приблизно 15% маси грунту, ніж в піщанистих - приблизно 0,5%. У міру того, як накопичуються шари води навколо грунтових частинок, вона починає заповнювати спочатку вузькі пори між цими частками, а потім поширюється в усі більш широкі пори. Гігроскопічна вода поступово переходить в капілярну, яка утримується навколо грунтових частинок силами поверхневого натягу. Капілярна вода може підніматися по вузьких порах і канальцям від рівня грунтових вод. Рослини легко поглинають капілярну воду, яка грає найбільшу роль в регулярному постачанні їх водою. На відміну від гігроскопічної вологи ця вода легко випаровується. Тонкоструктурних грунту, наприклад глини, утримують більше капілярної води, ніж грубоструктурний, такі, як піски.

Вода необхідна всім ґрунтовим організмам. Вона надходить в живі клітини шляхом осмосу.

Вода також важлива як розчинник для поживних речовин і газів, що поглинаються з водного розчину корінням рослин. Вона бере участь в руйнуванні материнської породи, що підстилає грунт, і в процесі почвообразовнія.

Хімічні властивості грунту залежать від вмісту мінеральних речовин, які знаходяться в ній у вигляді розчинених іонів. Деякі іони є для рослин отрутою, інші - життєво НЕ-обхідних. Концентрація в грунті іонів водню (кислотність) рН\u003e 7, тобто в середньому близька до нейтрального значення. Флора таких грунтів особливо багата видами. Вапняні і засолені грунти мають рН \u003d 8 ... 9, а торф'яні - до 4. На цих грунтах розвивається специфічна рослинність.

У грунті мешкає безліч видів рослинних і тваринних організмів, що впливають на її фізико-хімічні характеристики: бактерії, водорості, гриби або найпростіші одноклітинні, черви і членистоногі. Біомаса їх у різних грунтах дорівнює (кг / га): бактерій 1000-7000, мікроскопічних грибів - 100-1000, водоростей 100-300, членистоногих - 1000, хробаків 350-1000.

У грунті здійснюються процеси синтезу, біосинтезу, протікають різні хімічні реакції перетворення речовин, пов'язані з життєдіяльністю бактерій. При відсутності в грунті спеціалізованих груп бактерій їх роль виконують грунтові тварини, які переводять великі рослинні залишки в мікроскопічні частинки і таким чином роблять органічні речовини доступними для мікроорганізмів.

Органічні речовини виробляються рослинами при використанні мінеральних солей, сонячної енергії та води. Таким чином, грунт втрачає мінеральні речовини, які рослини взяли з неї. У лісах частина поживних речовин знову повертається в грунт через листопад. Культурні рослини за якийсь період часу вилучають з грунту значно більше біогенних речовин, ніж повертають в неї. Зазвичай втрати поживних речовин заповнюються внесенням мінеральних добрив, які в основному прямо не мо-гут бути використані рослинами і повинні бути трансформовані мікроорганізмами в біологічно доступну форму. При відсутності таких мікроорганізмів грунт втрачає родючість.

Основні біохімічні процеси протікають у верхньому шарі грунту товщиною до 40 см, так як в ньому мешкає найбільша кількість мікроорганізмів. Одні бактерії беруть участь в циклі перетворення тільки одного елемента, інші - в циклах перетворення багатьох елементів. Якщо бактерії минерализуют органічна речовина - розкладають органічну речовину на неорганічні сполуки, То найпростіші знищують надмірну кількість бактерій. Дощові черв'яки, личинки жуків, кліщі розпушують ґрунт і цим сприяють її аерації. Крім того, вони переробляють важко розщеплюються органічні речовини.

До абіотичних факторів середовища проживання живих організмів відносяться також чинники рельєфу (топографія) . Вплив топографії тісно пов'язане з іншими абіотичними факторами, так як вона може сильно позначатися на місцевому кліматі і розвитку грунту.

Головним топографічним фактором є висота над рівнем моря. З висотою знижуються середні температури, збільшується добовий перепад температур, зростають кількість опадів, швидкість вітру і інтенсивність радіації, знижуються атмосферний тиск і концентрації газів. Всі ці фактори впливають на рослини і тварин, обумовлюючи вертикальну зональність.

гірські ланцюги можуть служити кліматичними бар'єрами. Гори служать також бар'єрами для поширення і міграції організмів і можуть грати роль лімітує фактора в процесах видоутворення.

Ще один топографічний чинник - експозиція схилу . У північній півкулі схили, звернені на південь, отримують більше сонячного світла, тому інтенсивність світла і температура тут вище, ніж на дні долин і на схилах північної експозиції. У південній півкулі має місце зворотна ситуація.

Важливим фактором рельєфу є також крутизна схилу . Для крутих схилів характерні швидкий дренаж і змивання грунтів, тому тут грунту малопотужні і більш сухі. Якщо ухил перевищує 35Ь, грунт і рослинність зазвичай не утворюються, а створюються осипи з пухкого матеріалу.

Серед абіотичних факторів на особливу увагу заслуговує вогонь або пожежа . В даний час екологи прийшли до однозначної думки, що пожежа треба розглядати як один з природних абіотичних факторів поряд з кліматичними, едафічними та іншими факторами.

Пожежі як екологічний фактор бувають різних типів і залишають після себе різні наслідки. Верхові або дикі пожежі, тобто дуже інтенсивні і не піддаються стримування, руйнують всю рослинність і всю органіку грунту, наслідки ж низових пожеж зовсім інші. Верхові пожежі надають обмежуючого дію на більшість організмів - биотическому спільноті доводиться починати все спочатку, з того небагато чого, що залишилося, і має пройти багато років, поки ділянку знову стане продуктивним. Низові пожежі, навпаки, мають вибіркову дію: для одних організмів вони виявляються більш лімітуючим, для інших - менш лімітуючим фактором і таким чином сприяють розвитку організмів з високою толерантністю до пожеж. Крім того, невеликі низові пожежі доповнюють дію бактерій, розкладаючи померлі рослини і прискорюючи перетворення мінеральних елементів живлення в форму, придатну для використання новими поколіннями рослин.

Якщо низові пожежі трапляються регулярно раз в декілька років, на землі залишається мало хмизу, це знижує ймовірність загоряння крон. У лісах, що не горіли понад 60 років, накопичується стільки горючою підстилки і відмерлої деревини, що при її запаленні верхова пожежа майже неминучий.

Рослини виробили спеціальні адаптації до пожежі, так само, як вони зробили по відношенню до інших абіотичних факторів. Зокрема, нирки злаків і сосен приховані від вогню в глибині пучків листя або хвоїнок. В періодично вигоряючими місцепроживання ці види рослин отримують переваги, так як вогонь сприяє їх збереженню, вибірково сприяючи їх процвітання. Широколистяні ж породи позбавлені захисних пристосувань від вогню, він для них згубний.

Таким чином, пожежі підтримують стійкість лише деяких екосистем. Листопадним і вологим тропічним лісам, Рівновага яких складалося без впливу вогню, навіть низова пожежа може завдати великої шкоди, зруйнувавши багатий гумусом верхній горизонт ґрунту, привівши до ерозії і вимивання з неї біогенних речовин.

Питання "палити або не палити" незвичний для нас. Наслідки випалювання можуть бути дуже різними в залежності від часу і інтенсивності. За свою необережність чоловік нерідко буває причиною збільшення частоти диких пожеж, тому необхідно активно боротися за пожежну безпеку в лісах і зонах відпочинку. Приватна особа ні в якому разі не має права навмисно або випадково викликати пожежу в природі. Разом з тим необхідно знати, що використання вогню спеціально навченими людьми є частиною правильного землекористування.

Для абіотичних умов справедливі все розглянуті закони впливу екологічних факторів на живі організми. Знання цих законів дозволяє відповісти на питання: чому в різних регіонах планети сформувалися різні екосистеми? Основна причина - своєрідність абіотичних умов кожного регіону.

Популяції концентруються на певній території і не можуть бути поширені всюди з однаковою щільністю, оскільки мають обмежений діапазон толерантності по відношенню до факторів навколишнього середовища. Отже, для кожного поєднання абіотичних факторів характерні свої види живих організмів. Безліч варіантів поєднань абіотичних факторів і пристосованих до них видів живих організмів обумовлюють різноманітність екосистем на планеті.

Наземно - повітряне середовище життя і її особливості. Адаптації організмів до проживання в наземно-повітряному середовищі

Водне середовище життя. Адаптації організмів до водного середовища

До абіотичних факторів середовища відносять фактори неживої природи: світло, температура, вологість, геомагнітне поле Землі, гравітація, склад водного, повітряного, ґрунтового середовища.

Світло. Випромінювання Сонця виконує по відношенню до живої природи двояку функцію. По-перше, це джерело тепла, від кількості якого залежить активність життя на даній території; по-друге, світло служить сигналом, що визначає активність процесів життєдіяльності, а також орієнтиром при пересуванні в просторі.

Для тварин і рослинних організмів велике значення мають довжина хвилі сприйманого випромінювання, його інтенсивність і тривалість впливу (довжина світлового періоду доби, або фотопериод). Відомий, або білий світ, складають близько 45% загальної кількості променистої енергії, що падає на Землю. Ультрафіолетові промені становлять близько 10% всієї променевої енергії. Невидимі для людини, вони сприймаються органами зору комах і служать їм для орієнтації на місцевості в похмуру погоду. Промені ультрафіолетової частини спектра необхідні і для нормальної життєдіяльності людини. Під їх впливом в організмі утворюється вітамін D.

Найбільше значення для організмів має видиме світло з довжиною хвилі від 0,4 до 0,75 мкм. Енергія видимого світла використовується для процесів фотосинтезу в клітинах рослин. При цьому листям особливо сильно поглинаються оранжево-червоні (0,66-0,68 мкм) і синьо-фіолетові (0,4-0,5 мкм) промені. На біосинтез витрачається від 0,1 до 1% прийдешньої сонячної енергії,
іноді коефіцієнт корисної дії фотосинтезуючої рослинності досягає декількох відсотків.

Різноманітність світлових умов, при яких живуть рослини, дуже велике. У різних місцях проживання неоднакові інтенсивність сонячної радіації, її спектральний склад, Тривалість освітлення і т. Д. У рослин інтенсивність фотосинтезу зростає із збільшенням освітленості до певної межі, званого рівнем світлового насичення або екологічного оптимуму. Подальше посилення світлового потоку не супроводжується збільшенням фотосинтезу, а потім призводить до його пригнічення.

По відношенню до світла розрізняють три групи рослин: світлолюбні, тіньолюбні і тіньовитривалі.

Світлолюбні мешкають на відкритих місцях в умовах повного сонячного освітлення (степові і лугові трави, культурні рослини відкритого грунту і багато інших). Але і у світлолюбних рослин збільшення освітленості понад оптимальної пригнічує фотосинтез.

Тіньолюбні рослини мають екологічний оптимум в області слабкої освітленості і не виносять сильного світла. Це види, що мешкають в нижніх, затінених ярусах рослинних угруповань - ялинників, дібров і т. П. Тіньовитривалі рослини добре ростуть при повній освітленості, але адаптуються і до слабкого світла.

Інфрачервоне випромінювання становить приблизно 45% від загальної кількості сонячної енергії, що притікає до Землі. Інфрачервоні промені поглинаються тканинами рослин і тварин, об'єктами неживої природи, в тому числі водою. Будь-яка поверхня, що має температуру вище нуля, випускає довгохвильові інфрачервоні (теплові) промені. Тому рослини і тварини отримують теплову енергію не тільки від Сонця, а й від предметів навколишнього середовища.

З вищевикладеного випливає, що світло є одним з найважливіших абіотичних факторів.

Температура. Від температури навколишнього середовища залежить температура тіла більшості організмів і, отже, швидкість всіх хімічних реакцій, Що становлять обмін речовин. Нормальну будову і функціонування білків, від яких залежить саме існування життя, можливо в межах від 0 до 50 ° С. Тим часом температурні кордону, в межах яких виявляється життя, набагато ширше. У крижаних пустелях Антарктики температура може опускатися до - 88 ° С, а в безводних пустелях досягати 58 ° С в тіні. Деякі види бактерій і водоростей живуть в гарячих джерелах при температурах 80-88 ° С. Таким чином, діапазон коливань температур на різних територіях Землі, де зустрічається життя, досягає 176 ° С. Навіть в одному местообитании різниця між мінімальною температурою взимку і максимальної влітку може становити більше 80 ° С. У деяких місцевостях великі і добові коливання температури: так, в пустелі Сахара на протязі доби температура може змінюватися на 50 ° С. Але жодна жива істота в світі не здатне в активному стані переносити весь діапазон температур. Тому поширення будь-якого виду тварин і рослин обмежена тим місцем життя, до температури якого він пристосований.

Вологість. Вода - необхідний компонент клітини, тому її кількість в тому або, іншому местообитании визначає характер рослинності і тваринного світу в даній місцевості. В деякій залежності від кількості води в навколишньому середовищі знаходиться і зміст її в тілі рослин і тварин і їх стійкість до висихання.

У рослин пустель, сухих степів вода становить 30-65% від загальної маси, в лісостепових дібровах ця величина зростає до 70-85%, в ялинниках досягає 90%.

Тіло тварин, як правило, не менше ніж на 50% складається з води. У комірного довгоносика, який ласує дуже сухим кормом - зерном, води в тілі ще менше - 46%. Гусениці, що поїдають соковиті листя, містять 85-90% води. В цілому у тварин, що мешкають на суші, менше води в організмі, ніж у водних. Так, тіло домашньої худоби містить 59% вологи, тіло людини - 64%, качки крижня - 70%. У риб вміст води в організмі досягає 75%, а у медуз - більш ніж 99%.

Водний баланс місцевості залежить від кількості опадів, що випадають протягом року, і величини, що характеризує її випаровування. Якщо кількість випаровується води перевищує річну суму опадів, такі області звуться сухих, посушливих або аридних.

Області, досить забезпечені вологою, називають гумідного (вологими). Надлишок води в грунті призводить до розвитку боліт, населяють видами рослин, які не здатні регулювати свій водний режим. До них відносяться водорості, гриби, лишайники, деякі мохи, елодея, водяні лютики, валліснерія, очерет і багато інших. У таких рослин низьке осмотичний тиск клітинного соку і, отже, незначна водоутримуюча
здатність, високий рівень випаровування через широко відкриті продихи. Коренева система у квіткових болотних рослин погано розвинена або зовсім відсутній.

Обмежена здатність до регуляції водного балансу у трав'янистих рослин темнохвойних лісів. При зменшенні вологості грунту змінюється видовий склад рослинних угруповань. Широколистяні ліси змінюються дрібнолистими, які переходять в лісостеп. При подальшому зменшенні кількості опадів (і підвищенні сухості грунту) високі трави поступаються місцем нізкотравью. При річній кількості опадів 250 мм і нижче виникають пустелі. При нерівномірному розподілі опадів за порами року рослинам і тваринам доводиться переносити тривалі посухи.

Рослини виробили ряд пристосувань до періодичного нестачі вологи. Це - різке скорочення вегетаційного періоду (до 4-6 тижнів) і тривалий період спокою, який рослини переживають у вигляді насіння, цибулин, бульб і т. Д. (Тюльпани, гусячий цибулю, мак та ін.). Такі рослини називаються ефемерами і ефемероїдами. Інші, не припиняють зростання в сухий період, мають сильно розвинену кореневу систему, По масі набагато перевершує надземну частину.

Зменшення випаровування досягається зменшенням листової пластинки, її опушенням, скороченням числа продихів, перетворенням листа в колючки, розвитком водонепроникного воскового нальоту. Деякі види, наприклад саксаули, втрачають листя, і фотосинтез здійснюють зелені гілки. Багато рослин здатні запасати воду в тканинах стебла або кореня (кактус, африканські пустинні молочаї, степова таволга).

Виживання в умовах сухого періоду сприяють і високий осмотичний тиск клітинного соку, що перешкоджає випаровуванню, і здатність втрачати велику кількість води (до 80%) без втрати життєздатності. Пустельні тварини мають особливий тип обміну речовин, при якому вода утворюється в організмі при поїданні сухого корму (гризуни). Джерелом води служить і жир, що накопичується у деяких тварин в великих кількостях (верблюди, курдючні вівці). Копитні здатні в пошуках води пробігати великі відстані. Багато дрібні тварини на період посухи впадають в анабіоз.

Солоність. Для живих організмів велике значення має якісний і кількісний склад мінеральних солей у навколишньому середовищі. Повітря містить мало солей, і вони не роблять істотного впливу на живі організми. У воді солі присутні завжди і майже виключно в розчинах. Головними компонентами сольових розчинів служать іони Na \u200b\u200b+, К +, Са 2+ і Mg 2+. З аніонів найбільша питома вага належить хлору (Сl -), залишкам сірчаної кислоти (SO 4 2-) гідрокарбонату (НСО з -) і карбонату (СО 3 2-).

До важливих компонентів природних розчинів відносяться також іони дво- або тривалентного заліза і марганцю.

В цілому можна сказати, що в морській воді найбільше натрію і хлору. У прісних водах переважно зустрічаються іони кальцію, гідрокарбонату і карбонату. У деяких водоймах переважають сульфати (Каспійське і Аральське моря).

1) прісні води - до 0,5;

2) солонуваті води - від 0,5 до 30;

3) солоні - від 30 до 40;

4) розсоли - понад 40.

Концентрація і якісний склад солей у водоймах дуже впливають на чисельність і поширення водних тварин. Прісноводні тварини в цілому мають більш високий осмотичний тиск по відношенню до навколишнього їхньому середовищі, тому вода надходить в їх організм постійно.

Для виведення надлишків води служать пульсуючі вакуолі (у найпростіших) і органи виділення у багатоклітинних тварин. Морські мешканці в більшості ізотонічни морській воді, але багато видів гіпотонічно і для них регулювання концентрації розчинених в рідинах тіла речовин пов'язане з великими енергетичними затратами. Наприклад, у стародавніх хрящових риб (акул, скатів) осмотичний тиск усередині тіла дорівнює тиску в навколишньому морській воді. Але у костистих риб, еволюційно виникли в прісній воді, Осмотичний тиск низький.

Для компенсації втрат води в їх тілі вони п'ють морську воду, А поглинені разом з нею надлишкові солі виводяться нирками, а також через кишечник і зябра.

Деякі види водних тварин можуть мешкати і в прісній, і в солоній воді. Так, європейський річковий вугор нереститься в море. Молоді вугри проникають в річки і виростають в прісній воді. Для нересту дорослі риби знову мігрують в море. Навпаки, сьомга і лосось нерестяться в прісній воді, а виростають в море. Точно так же деякі краби піднімаються по річках далеко в глиб материка, але личинки їх розвиваються і досягають статевої зрілості тільки в море. Це пов'язано з історією розвитку видів. Так, у вугра споріднені види - чисто морські риби, а види, близькі до сьомги і лосося, - прісноводні. Таким чином, мігруючі види в своєму онтогенезі повторюють філогенез відповідних сімейств риб. Водойми, дуже багаті солями, в цілому для проживання тварин непридатні. До існування в таких умовах пристосувався рачок артемія, окремі види синьо-зелених водоростей, джгутикових, бактерій. Кислотність і лужність середовища проживання (рН) ґрунту і води роблять сильний вплив на організми. Високі концентрації іонів Н + або ОН - (при рН відповідно нижче 3 або вище 9) виявляються токсичними.

У дуже кислих або лужних ґрунтах ушкоджуються клітини коренів рослин. Крім того, при рН нижче 4,0 грунти містять багато іонів алюмінію, які також токсично впливають на рослини. У цих умовах токсичних концентрацій сягають і іони заліза і марганцю, в малих кількостях абсолютно необхідні рослинам. У лужних грунтах спостерігається зворотне явище - нестача необхідних хімічних елементів. При високих значеннях рН залізо, марганець, фосфати, ряд мікроелементів виявляються пов'язаними в малорозчинних сполуках і малодоступні рослинам.

У річках, ставках і озерах з підвищенням кислотності води видове різноманіття зменшується. Підвищена кислотність діє на тварин кількома шляхами: порушуючи процес осморегуляции, роботу ферментів, газообмін через дихальні поверхні; підвищуючи концентрацію токсичних елементів, особливо алюмінію; знижуючи якість і різноманітність їжі. Наприклад, при низькому рН пригнічується розвиток грибів, а водна рослинність менш різноманітна або зовсім відсутній.

Промислове забруднення атмосфери (діоксид сірки, оксиди азоту) призводить до випадання кислотних дощів, рН яких досягає 3,7-3,3. Такі дощі спричиняють засихання лісів і зникнення риби з водойм.

Кисень. Кисень необхідний для забезпечення життєдіяльності більшості живих організмів. У повітрі в середньому міститься 21% кисню (за обсягом), в воді не більше 1%. З підвищенням висоти над рівнем моря вміст кисню в повітрі зменшується паралельно зі зниженням атмосферного тиску. У високогірних областях вміст кисню в повітрі служить межею поширення багатьох видів тварин.

За останні десятиліття різко зросло споживання кисню промисловістю і збільшився викид в атмосферу діоксиду вуглецю. Наприклад, при згорянні 100 л бензину витрачається кількість кисню, достатню для дихання однієї людини протягом року. Разом з тим в промислових центрах вміст СО 2 в атмосфері в безвітряні дні може в десятки разів перевищувати звичайну норму (0,03% за обсягом). Джерелом поповнення запасів кисню в атмосфері служать в основному ліси. Один гектар соснового лісу дає в рік близько 30 т кисню - стільки, скільки потрібно для дихання 19 осіб протягом року. один гектар листяного лісу виділяє в рік близько 16 т. а гектар сільськогосподарських угідь - від 3 до 10т в рік. Звідси зрозуміло, що зведення лісів поряд зі зростаючим викидом в атмосферу СО2 може серйозно змінити співвідношення цих газів і вплинути на тваринний світ планети.

Задоволення потреби в кисні, що живуть у воді тварин здійснюється по-різному: одні створюють постійний струм води над своїми дихальними поверхнями (наприклад, рухами зябрових кришок у риб), інші мають дуже велику (по відношенню до обсягу) поверхню тіла або різноманітні вирости (багато водні ракоподібні), треті часто повертаються на поверхню, щоб зробити вдих (кити, дельфіни, черепахи, тритони).

Потреби коренів рослин в кисні лише частково задовольняються з грунту. Частина кисню дифундує до коріння від пагонів. У рослин, що живуть на бідних киснем грунтах (тропічні болота), утворюються дихальні корені. Вони піднімаються вертикально вгору, на їх поверхні є отвори, через які повітря надходить в корені, а потім в частині рослини, занурені в болотистий грунт.

Магнітне поле Землі. Магнітне поле Землі - важливий фактор навколишнього середовища, під впливом якого протікала еволюція і який надає постійний вплив на живі організми. Напруженість магнітного поля зростає з широтою. При зміні інтенсивності потоків частинок, що рухаються від Сонця ( «сонячного вітру»), виникають короткочасні порушення в магнітному полі Землі - «магнітні бурі».

Напруженість магнітного поля Землі не залишається постійною і протягом доби. Різкі коливання напруженості геомагнітного поля порушують у людини функціонування нервової та серцево-судинної системи. Наскільки глибоко геомагнітне поле впливає на рослини, швидкість росту рослини залежить від орієнтації насіння по відношенню до магнітних силових ліній.