Vides ir noteiktas klimatiskie apstākļi, kā arī augsne un ūdens.
Klasifikācija
Ir vairākas abiotisko faktoru klasifikācijas. Viens no populārākajiem tos iedala šādos komponentos:
- fizikālie faktori (barometriskais spiediens, mitrums);
- ķīmiskie faktori (atmosfēras sastāvs, minerālās un organiskās vielas augsnē, pH līmenis augsnē un citi)
- mehāniskie faktori (vējš, zemes nogruvumi, ūdens un augsnes kustības, reljefs utt.)
Abiotiskie faktori vidi būtiski ietekmēt sugu izplatību un noteikt to areālu, t.i. ģeogrāfisks apgabals, kas ir noteiktu organismu dzīvotne.
Temperatūra
Īpaša nozīme tiek dota temperatūrai, jo tas ir vissvarīgākais rādītājs. Atkarībā no temperatūras abiotiskie vides faktori atšķiras termiskās zonās, ar kurām ir saistīta organismu dzīve dabā. Tie ir auksti, mēreni, tropiski, un temperatūru, kas ir labvēlīga organismu dzīvībai, sauc par optimālo. Gandrīz visi organismi spēj dzīvot diapazonā no 0°-50°C.
Atkarībā no to spējas pastāvēt dažādos temperatūras apstākļos, tos klasificē šādi:
- eiritermiskie organismi, kas pielāgoti krasu temperatūras svārstību apstākļiem;
- stenotermiski organismi, kas pastāv šaurā temperatūras diapazonā.
Eiritermālie organismi tiek uzskatīti par organismiem, kas galvenokārt dzīvo apgabalos, kur dominē kontinentāls klimats. Šie organismi spēj izturēt lielas temperatūras svārstības (diptera kāpuri, baktērijas, aļģes, helminti). Daži eiritermiskie organismi var nonākt ziemas guļas stāvoklī, ja temperatūras faktors “savelkas”. Metabolisms šajā stāvoklī ir ievērojami samazināts (āpši, lāči utt.).
Stenotermiskos organismus var atrast gan starp augiem, gan dzīvniekiem. Piemēram, lielākā daļa jūras dzīvnieku izdzīvo temperatūrā līdz 30°C.
Dzīvniekus iedala pēc to spējas pašiem uzturēt termoregulāciju, t.i. pastāvīga ķermeņa temperatūra, tā sauktajā poikilotermiskajā un homeotermiskajā. Pirmie var mainīt savu temperatūru, bet pēdējie vienmēr ir nemainīgi. Visi zīdītāji un vairāki putni ir homeotermiski dzīvnieki. Poikilotermiskie organismi ietver visus organismus, izņemot dažas putnu un zīdītāju sugas. Viņu ķermeņa temperatūra ir tuvu apkārtējās vides temperatūrai. Evolūcijas gaitā dzīvnieki, kas pieder pie homeotermiem, ir pielāgojušies, lai pasargātu sevi no aukstuma (ziemas guļas, migrācijas, kažokādas utt.).
Gaisma
Abiotiskie vides faktori ir gaisma un tās intensitāte. Īpaši liela tā nozīme ir fotosintēzes augiem. Fotosintēzes līmeni ietekmē gaismas intensitāte, kvalitatīvais sastāvs un gaismas sadalījums laikā. Taču ir zināmas baktērijas un sēnītes, kas pilnīgā tumsā var ilgstoši vairoties. Augi tiek iedalīti gaismas mīlošajos, karstumizturīgos un siltummīļos.
Daudziem dzīvniekiem dienasgaismas stundu ilgums ir svarīgs, kas ietekmē seksuālo funkciju, palielinot to garās dienas gaismas stundās un kavējot īsās (rudenī vai ziemā).
Mitrums
Mitrums ir sarežģīts faktors un atspoguļo ūdens tvaiku daudzumu gaisā un ūdens daudzumu augsnē. Šūnu un attiecīgi visa organisma dzīves ilgums ir atkarīgs no mitruma līmeņa. Augsnes mitrumu ietekmē nokrišņu daudzums, ūdens dziļums augsnē un citi apstākļi. Mitrums ir nepieciešams, lai izšķīdinātu minerālvielas.
Ūdens vides abiotiskie faktori
Ķīmiskie faktori nav mazāki par fiziskiem faktoriem. Liela loma ir ūdens vides gāzei un sastāvam. Gandrīz visiem organismiem ir nepieciešams skābeklis, un vairākiem organismiem ir nepieciešams slāpeklis, sērūdeņradis vai metāns.
Fizikālie abiotiskie vides faktori ir gāzu sastāvs, kas ir ārkārtīgi svarīgs tām dzīvajām būtnēm, kuras dzīvo ūdens vidē. Piemēram, Melnās jūras ūdeņos ir daudz sērūdeņraža, tāpēc šis baseins tiek uzskatīts par ne pārāk labvēlīgu daudziem organismiem. Sāļums ir svarīga ūdens vides sastāvdaļa. Lielākā daļa ūdensdzīvnieku dzīvo sāļos ūdeņos, mazāk dzīvo saldūdeņos un vēl mazāk dzīvo nedaudz iesāļos ūdeņos. Ūdensdzīvnieku izplatību un vairošanos ietekmē spēja saglabāt iekšējās vides sāļu sastāvu.
Mērķis: atklāt abiotisko vides faktoru iezīmes un apsvērt to ietekmi uz dzīviem organismiem.
Uzdevumi: iepazīstināt studentus ar vides vides faktoriem; atklāt abiotisko faktoru pazīmes, apsvērt temperatūras, gaismas un mitruma ietekmi uz dzīviem organismiem; identificēt dažādas dzīvo organismu grupas atkarībā no dažādu abiotisko faktoru ietekmes uz tām; izpildīt praktiskais uzdevums pēc organismu grupu definīcijas atkarībā no abiotiskā faktora.
Aprīkojums: datorprezentācija, grupu darbi ar augu un dzīvnieku attēliem, praktiskais uzdevums.
NODARBĪBAS NORISE
Visus dzīvos organismus, kas apdzīvo Zemi, ietekmē vides faktori.
Vides faktori- tās ir atsevišķas īpašības vai vides elementi, kas tieši vai netieši ietekmē dzīvos organismus vismaz vienā no indivīda attīstības posmiem. Vides faktori ir daudzveidīgi. Atkarībā no pieejas ir vairākas kvalifikācijas. Tas ir balstīts uz ietekmi uz organismu dzīves aktivitāti, mainīguma pakāpi laika gaitā un darbības ilgumu. Apskatīsim vides faktoru klasifikāciju pēc to izcelsmes.
Mēs apsvērsim pirmā ietekmi trīs abiotiskie faktori vidi, jo to ietekme ir nozīmīgāka - temperatūra, gaisma un mitrums.
Piemēram, maija vabolei kāpuru stadija notiek augsnē. To ietekmē abiotiskie vides faktori: augsne, gaiss, netieši mitrums, augsnes ķīmiskais sastāvs - gaisma to neietekmē vispār.
Piemēram, baktērijas spēj izdzīvot ekstrēmākajos apstākļos – tās atrodas geizeros, sērūdeņraža avotos, ļoti sāļā ūdenī, Pasaules okeāna dzīlēs, ļoti dziļi augsnē, Antarktīdas ledū, uz augstākās virsotnes (pat Everests 8848 m), dzīvo organismu ķermeņos.
TEMPERATŪRA
Lielākā daļa augu un dzīvnieku sugu ir pielāgotas diezgan šauram temperatūras diapazonam. Daži organismi, īpaši miera stāvoklī vai apturētā animācijā, spēj izturēt diezgan zemas temperatūras. Temperatūras svārstības ūdenī parasti ir mazākas nekā uz sauszemes, tāpēc temperatūras tolerances robežas ir ūdens organismi sliktāk nekā uz sauszemes. Metabolisma intensitāte ir atkarīga no temperatūras. Būtībā organismi dzīvo temperatūrā no 0 līdz +50 uz smilšu virsmas tuksnesī un līdz -70 dažos apgabalos. Austrumsibīrija. Vidējās temperatūras diapazons ir no +50 līdz –50 sauszemes biotopos un no +2 līdz +27 okeānos. Piemēram, mikroorganismi var izturēt atdzišanu līdz –200, noteikta veida baktērijas un aļģes var dzīvot un vairoties karstajos avotos + 80, +88 temperatūrā.
Atšķirt dzīvnieku organismi:
- ar nemainīgu ķermeņa temperatūru (siltasiņu);
- ar nestabilu ķermeņa temperatūru (aukstasiņu).
Organismi ar nestabilu ķermeņa temperatūru (zivis, abinieki, rāpuļi)
Dabā temperatūra nav nemainīga. Organismi, kas dzīvo mērenos platuma grādos un ir pakļauti temperatūras svārstībām, mazāk iztur nemainīgas temperatūras. Krasas svārstības - karstums, sals - ir organismiem nelabvēlīgas. Dzīvnieki ir izstrādājuši pielāgojumus, lai tiktu galā ar atdzišanu un pārkaršanu. Piemēram, ar ziemas iestāšanos augi un dzīvnieki ar nestabilu ķermeņa temperatūru nonāk ziemas miera stāvoklī. Viņu vielmaiņas ātrums strauji samazinās. Gatavojoties ziemai, dzīvnieku audos tiek uzkrāts daudz tauku un ogļhidrātu, šķiedrās samazinās ūdens daudzums, uzkrājas cukuri un glicerīns, kas neļauj sasalst. Tas palielina ziemojošo organismu salizturību.
Karstajā sezonā, gluži pretēji, tiek aktivizēti fizioloģiskie mehānismi, kas pasargā no pārkaršanas. Augos palielinās mitruma iztvaikošana caur stomatu, kas izraisa lapu temperatūras pazemināšanos. Dzīvniekiem ūdens iztvaikošana palielinās caur elpošanas sistēmu un ādu.
Organismi ar nemainīgu ķermeņa temperatūru. (putni, zīdītāji)
Šiem organismiem tika veiktas izmaiņas savu orgānu iekšējā struktūrā, kas veicināja to pielāgošanos nemainīgai ķermeņa temperatūrai. Tā, piemēram, ir 4 kameru sirds un vienas aortas loka klātbūtne, nodrošinot pilnīgu arteriālās un venozās asinsrites atdalīšanu, intensīvu vielmaiņu, pateicoties audu pieplūdei ar skābekli piesātinātām arteriālajām asinīm, spalvām vai ķermeni nosedzošiem matiem. , kas palīdz saglabāt siltumu, labi attīstīta nervu darbība) . Tas viss ļāva putnu un zīdītāju pārstāvjiem palikt aktīviem pēkšņu temperatūras izmaiņu laikā un apgūt visus biotopus.
Dabiskajos apstākļos temperatūra ļoti reti saglabājas dzīvībai labvēlīgā līmenī. Tāpēc augi un dzīvnieki izstrādā īpašus pielāgojumus, kas vājina pēkšņas temperatūras svārstības. Dzīvniekiem, piemēram, ziloņiem, ir lielākas ausis nekā viņu senčiem mamutam, kas dzīvoja aukstā klimatā. Papildus dzirdes orgānam auss kalpo kā termostats. Lai aizsargātu pret pārkaršanu, augiem veidojas vaskveida pārklājums un bieza kutikula.
GAISMA
Gaisma nodrošina visus dzīvības procesus, kas notiek uz Zemes. Organismiem svarīgs ir uztveramā starojuma viļņa garums, tā iedarbības ilgums un intensitāte. Piemēram, augiem dienas garuma un gaismas intensitātes samazināšanās izraisa rudens lapu krišanu.
Autors augu attiecības ar gaismu sadalīts:
- fotofils– ir mazas lapas, ļoti sazaroti dzinumi, daudz pigmenta – graudaugi. Bet, palielinot gaismas intensitāti, pārsniedzot optimālo, fotosintēze tiek nomākta, tāpēc tropos ir grūti iegūt labu ražu.
- ēnu mīlošs e - ar plānām lapām, lielas, novietotas horizontāli, ar mazāku stomatu skaitu.
- ēnā tolerants– augi, kas spēj dzīvot laba apgaismojuma un ēnojuma apstākļos
Gaismas iedarbības ilgumam un intensitātei ir liela nozīme dzīvo organismu darbības un to attīstības regulēšanā. - fotoperiods. Mērenajos platuma grādos dzīvnieku un augu attīstības cikls ir ierobežots ar gadalaikiem, un signāls, lai sagatavotos temperatūras izmaiņām, ir dienasgaismas stundu ilgums, kas atšķirībā no citiem faktoriem vienmēr paliek nemainīgs noteiktā vietā un plkst. noteiktu laiku. Fotoperiodisms ir palaišanas mehānisms, kas ietver fizioloģiskus procesus, kas izraisa augu augšanu un ziedēšanu pavasarī, augļu rašanos vasarā un lapu izkrišanu augos rudenī. Dzīvniekiem tauku uzkrāšanās līdz rudenim, dzīvnieku vairošanās, to migrācija, putnu migrācija un atpūtas stadijas iestāšanās kukaiņiem. ( Studentu ziņa).
Papildus sezonālām izmaiņām katru dienu notiek arī apgaismojuma apstākļu maiņa, kas nosaka organismu fizioloģiskās aktivitātes ikdienas ritmu. Būtiska adaptācija, kas nodrošina indivīda izdzīvošanu, ir sava veida “bioloģiskais pulkstenis”, spēja sajust laiku.
Dzīvnieki, kuras darbība ir atkarīga atkarībā no diennakts laika, nāc līdzi diena, nakts un krēslas dzīvesveids.
MITRUMS
Ūdens ir nepieciešama šūnas sastāvdaļa, tāpēc tā daudzums noteiktos biotopos ir ierobežojošs faktors augiem un dzīvniekiem un nosaka konkrētās teritorijas floras un faunas raksturu.
Pārmērīgs mitrums augsnē izraisa aizsērēšanu un purva veģetācijas parādīšanos. Atkarībā no augsnes mitruma (nokrišņu daudzuma) mainās veģetācijas sugu sastāvs. Platlapju meži tiek aizstāti ar sīklapu, pēc tam mežstepju veģetāciju. Nākamais ir zema zāle, un 250 ml gadā - tuksnesis. Nokrišņi var nebūt vienmērīgi visu gadu; Piemēram, savannu augi un dzīvnieki, kur veģetācijas segas intensitāte, kā arī nagaiņu intensīvā barošana ir atkarīga no lietus sezonas.
Dabā katru dienu notiek gaisa mitruma svārstības, kas ietekmē organismu darbību. Pastāv cieša saikne starp mitrumu un temperatūru. Temperatūrai ir lielāka ietekme uz ķermeni, ja mitrums ir augsts vai zems. Augi un dzīvnieki ir pielāgojušies dažādiem mitruma līmeņiem. Piemēram, augos tiek attīstīta spēcīga sakņu sistēma, lapu kutikula ir sabiezināta, lapu lāpstiņa tiek samazināta vai pārvērsta par adatām un muguriņām. Saksaulā fotosintēze notiek stumbra zaļajā daļā. Sausuma laikā augu augšana apstājas. Kaktusi uzglabā mitrumu stublāja paplašinātajā daļā, nevis lapas, samazina iztvaikošanu.
Dzīvniekiem ir arī izstrādāti pielāgojumi, kas ļauj tiem paciest mitruma trūkumu. Mazie dzīvnieki - grauzēji, čūskas, bruņurupuči, posmkāji - iegūst mitrumu no pārtikas. Ūdens avots var būt taukiem līdzīga viela, piemēram, kamielī. Karstā laikā daži dzīvnieki - grauzēji, bruņurupuči - pārziemo, kas ilgst vairākus mēnešus. Līdz vasaras sākumam pēc īsas ziedēšanas īslaicīgie augi var nomest lapas, virszemes daļas atmirst un līdz ar to piedzīvot sausuma periodu. Tajā pašā laikā sīpoli un sakneņi tiek saglabāti līdz nākamajai sezonai.
Autors augu attiecības ar ūdeni sadalīt:
- ūdensaugi augsts mitrums;
- daļēji ūdens augi, sauszemes-ūdens;
- zemes augi;
- sausu un ļoti sausu vietu augi, dzīvo vietās ar nepietiekamu mitrumu un var paciest īslaicīgu sausumu;
- sukulenti– sulīgi, uzkrāj ūdeni ķermeņa audos.
Saistībā ar laistīt dzīvniekus sadalīt:
- mitrumu mīloši dzīvnieki;
- starpgrupa;
- sausumu mīloši dzīvnieki.
Organismu pielāgošanās temperatūras, mitruma un gaismas svārstībām veidi:
- siltasiņu – ķermeņa pastāvīgas ķermeņa temperatūras uzturēšana;
- hibernācija - ilgstošs dzīvnieku miegs ziemas sezonā;
- apturēta animācija -īslaicīgs ķermeņa stāvoklis, kurā dzīvības procesi ir palēnināti līdz minimumam un nav visu redzamo dzīvības pazīmju (novēro aukstasiņu dzīvniekiem un dzīvniekiem ziemā un karstajos periodos);
- salizturība b – organismu spēja izturēt negatīvas temperatūras;
- miera stāvoklis - daudzgadīga auga adaptīvā īpašība, kurai raksturīga redzamas augšanas un dzīvības aktivitātes pārtraukšana, zālaugu augu formās zemes dzinumu nāve un lapu krišana koksnes formās;
- vasaras miers– agri ziedošu augu (tulpju, safrānu) adaptīvā īpašība tropu reģionos, tuksnešos, pustuksnešos.
(Ziņojumi no studentiem.)
Darīsim to secinājums, visiem dzīvajiem organismiem, t.i. Augus un dzīvniekus ietekmē abiotiskie vides faktori (nedzīvās dabas faktori), īpaši temperatūra, gaisma un mitrums. Atkarībā no nedzīvās dabas faktoru ietekmes augi un dzīvnieki tiek iedalīti dažādās grupās un tiem attīstās adaptācijas šo abiotisko faktoru ietekmei.
Praktiskie uzdevumi grupās:(1. pielikums)
1. Uzdevums: no uzskaitītajiem dzīvniekiem nosauciet tos, kuri ir aukstasiņu (t.i., ar nestabilu ķermeņa temperatūru).
2. UZDEVUMS: no uzskaitītajiem dzīvniekiem nosauciet tos, kas ir siltasiņu (t.i., ar nemainīgu ķermeņa temperatūru).
3. UZDEVUMS: izvēlieties no piedāvātajiem augiem tos, kas ir gaismā, ēnā un ēnā izturīgi, un pierakstiet tos tabulā.
4. UZDEVUMS: izvēlieties dzīvniekus, kuri vada diennakts, nakts un krēslas dzīvesveidu.
5. UZDEVUMS: izvēlieties augus, kas saistīti ar dažādas grupas attiecībā pret ūdeni.
6. UZDEVUMS: izvēlieties dzīvniekus, kas pieder pie dažādām grupām saistībā ar ūdeni.
Uzdevumi par tēmu “abiotiskie vides faktori”, atbildes(
Svarīgākie abiotiskie faktori un dzīvo organismu pielāgošanās tiem
Aprakstiet gaismu kā abiotisku faktoru. Sniedziet augu ekoloģisko klašu klasifikāciju saistībā ar gaismu.
Aprakstiet temperatūru kā abiotisko faktoru. Izskaidrojiet Bergmana un Alena noteikumu ekoloģisko nozīmi (sniedziet piemērus).
Kāda ir atšķirība starp poikilotermiskajiem un homeotermiskajiem organismiem?
Kā formulēts A. Hopkinsa bioklimatiskais likums? Dodiet tam ekoloģisku skaidrojumu.
Aprakstiet mitrumu kā abiotisku faktoru. Sniedziet piemērus par mitrumu un sausumu mīlošiem augiem un dzīvniekiem, kā arī tiem, kas dod priekšroku mērenam mitrumam.
Apsveriet vienu no galvenajiem abiotiskajiem faktoriem gaismas, temperatūra Un mitrums.
Gaisma.
Savulaik franču astronoms Kamils Flammarions (1842-1925) rakstīja: "Mēs par to nedomājam, bet viss, kas staigā, kustas, dzīvo uz mūsu planētas, ir Saules bērns"
.
Patiešām, tikai gaismas ietekmē biosfērā tiek veikts vissvarīgākais fotosintēzes process, kas vispārējs skats var attēlot šādi:
Kur A ir elektronu donors.
Zaļajos augos (augstākajos augos un aļģēs) elektronu donors ir ūdens (skābeklis), tāpēc fotosintēzes rezultātā veidojas skābeklis:
Baktērijās elektronu donora lomu var pildīt, piemēram, sērūdeņradis (sērs) un organiskās vielas. Tātad zaļajās un purpursarkanajās sēra baktērijās notiek šāds process:
Attiecībā uz gaismu organismi saskaras ar dilemmu: no vienas puses, tieša gaismas iedarbība uz šūnu var būt nāvējoša organismam, no otras puses, gaisma kalpo kā primārais enerģijas avots, bez kura dzīvība nav iespējama.
Redzamajai gaismai ir jaukta ietekme uz organismiem: sarkanajiem stariem ir termisks efekts; zili un violeti stari - maina bio ātrumu un virzienu ķīmiskās reakcijas. Kopumā gaisma ietekmē augu augšanas un attīstības ātrumu, fotosintēzes intensitāti, dzīvnieku aktivitāti, izraisa vides mitruma un temperatūras izmaiņas, kā arī ir svarīgs faktors, kas nodrošina ikdienas un sezonālos bioloģiskos ciklus. Katram biotopam raksturīgs noteikts gaismas režīms, noteikts gaismas intensitāte (spēks), daudzums un kvalitāte.
Intensitāte (spēks) gaismu mēra pēc enerģijas uz laukuma vienību laika vienībā: J/m2Hs;
J/cm2Hs. Šo faktoru spēcīgi ietekmē reljefa īpatnības. Tiešā gaisma ir visintensīvākā, bet augi pilnīgāk izmanto izkliedēto gaismu. Gaismas daudzums nosaka kopējais starojums. No poliem līdz ekvatoram gaismas daudzums palielinās. Lai noteiktu gaismas režīmu, ir jāņem vērā atstarotās gaismas daudzums, tā sauktais albedo. Albedo (no latīņu valodas albus - balts) - dažādu ķermeņu virsmu atstarošanās spēja - tiek izteikta procentos no kopējā starojuma un ir atkarīga no staru krišanas leņķa un atstarojošās virsmas īpašībām. Piemēram, albedo tīrs sniegs
Saistībā ar gaismu kā vides faktoru izšķir šādas augu grupas: heliofīti (no grieķu helios - saule, phyton - augs), sciofīti (no grieķu skia - ēna) un ēnā izturīgi augi (fakultatīvie heliofīti).
Viegli augi (heliofīti)- dzīvo atklātās vietās ar labu apgaismojumu un reti sastopamas meža zonā. Fotosintēzes process sāk dominēt pār elpošanas procesu tikai augsta apgaismojuma apstākļos (kvieši, priede, lapegle).
Gaismu mīlošu augu, piemēram, saulespuķu, sārņu un auklu ziedi griežas, lai sekotu saulei. Ēnot augus(sciofīti)
- nepanes spēcīgu apgaismojumu un dzīvo zem meža lapotnes pastāvīgā ēnā (tās galvenokārt ir meža zāles, papardes, sūnas un skābeņi). Izcirtumos spēcīgā apgaismojumā tie uzrāda acīmredzamas apspiešanas pazīmes un bieži mirst. Ēnu izturīgi augi(fakultatīvie heliofīti)
- var dzīvot labā apgaismojumā, bet viegli panes tumšas vietas (vairums meža augu, pļavu augu, meža garšaugi un krūmi).
Ēnu izturīgās koku sugas un ēnainos lakstaugus izceļas ar mozaīkas lapu izkārtojumu. Eikalipta lapu malas ir vērstas pret gaismu. Kokos gaišajām un ēnainām lapām (atrodas attiecīgi virspusē un vainaga iekšpusē) - labi apgaismotām un ēnām - ir anatomiskas atšķirības. Gaismas lapas ir biezākas un raupjākas, un dažreiz tās ir spīdīgas, kas palīdz atstarot gaismu. Ēnu lapas parasti ir matētas, bez apmatojuma, plānas, ar ļoti maigu kutikulu vai bez tās vispār (kutikula ir ārējā plēve, kas pārklāj epidermu).
Mežā ēnā izturīgie koki veido blīvi noslēgtas audzes. Zem to lapotnes aug vēl ēnāizturīgāki koki un krūmi, un zem tā aug ēnaini krūmi un garšaugi. Attēlā redzamas divas priedes: viena no tām auga atklātā vietā ar labu apgaismojumu (1), bet otra blīvā mežā (2).
Gaismai ir vislielākā nozīme kā orientēšanās līdzeklim dzīvnieku dzīvē. Jau vienkāršākajos organismos parādās gaismas jutīgas organellas. Tādējādi zaļā euglena reaģē uz apgaismojuma pakāpi vidē ar gaismas jutīgas “acs” palīdzību. Sākot ar koelenterātiem, gandrīz visiem dzīvniekiem veidojas gaismas jutīgi orgāni – acis, kurām ir tāda vai cita struktūra. ārējā vide. Zivju, galvkāju un citu ūdens organismu, kā arī dažu sauszemes-gaisa vides organismu (piemēram, ugunspuķu dzimtas vaboles) izstarotie gaismas signāli kalpo pretējā dzimuma īpatņu pievilināšanai, medījuma pievilināšanai vai plēsēju atbaidīšanai, orientēties skolā utt.
Svarīgs vides faktors ir temperatūra.
Temperatūra.
Viens no svarīgākajiem faktoriem, kas nosaka organismu eksistenci, attīstību un izplatību visā pasaulē, ir temperatūra. Svarīgs ir ne tikai absolūtais siltuma daudzums, bet arī tā laika sadalījums, t.i., termiskais režīms.
Augiem nav savas ķermeņa temperatūras: to anatomiskie, morfoloģiskie un fizioloģiskie termo-
Noteikumi ir vērsti uz ķermeņa aizsardzību no nelabvēlīgas temperatūras kaitīgās ietekmes.
Augstas temperatūras zonā ar zemu mitruma līmeni (tropu un subtropu tuksneši) vēsturiski veidojās unikāls morfoloģiskais augu tips ar nenozīmīgu lapu virsmu vai ar pilnīgu lapu neesamību. Daudziem tuksneša augiem veidojas bālgans pubescence, kas palīdz atstarot saules gaismu un pasargā tos no pārkaršanas (smilšu akācija, angustifolia oleagin).
Augu fizioloģiskie pielāgojumi, kas mazina augstas temperatūras kaitīgo ietekmi, var ietvert: iztvaikošanas intensitāti - transpirācija (no latīņu valodas trans - caur, spiro- Es elpoju, es izelpoju), sāļu uzkrāšanās šūnās, kas maina plazmas koagulācijas temperatūru, hlorofila īpašība novērst saules gaismas iekļūšanu.
Dzīvnieku pasaulē tiek novērotas noteiktas morfoloģiskas adaptācijas, kuru mērķis ir aizsargāt organismus no nelabvēlīgas temperatūras ietekmes. Par to var liecināt labi zināmais Bergmaņa likums(1847), saskaņā ar kuru Sugas vai diezgan viendabīgas cieši radniecīgu sugu grupā siltasiņu organismi ar lielākiem ķermeņa izmēriem ir izplatīti vēsākos apgabalos.
Mēģināsim izskaidrot šo noteikumu no termodinamikas viedokļa: siltuma zudumi ir proporcionāli organisma ķermeņa virsmai, nevis tā masai. Jo lielāks dzīvnieks un kompaktāks tā ķermenis, jo vieglāk uzturēt nemainīgu temperatūru (mazāks īpatnējais enerģijas patēriņš), un otrādi, jo mazāks dzīvnieks, jo lielāks ir tā relatīvais virsmas laukums un siltuma zudumi un jo augstāks ir tā bazālā metabolisma līmenis, t.i., enerģijas daudzums, ko tērē dzīvnieka (vai cilvēka) ķermenis ar pilnīgu muskuļu atpūtu apkārtējās vides temperatūrā, kurā termoregulācija ir visizteiktākā.
Dzīvniekiem ar nemainīgu ķermeņa temperatūru aukstās klimatiskajās zonās ir tendence samazināt izvirzīto ķermeņa daļu laukumu (Alena likums, 1877).
Allena likums skaidri izpaužas, piemēram, salīdzinot ausu izmērus ekoloģiski līdzīgām sugām: arktiskā lapsa - tundras iemītniece; parastā lapsa - raksturīga mēreniem platuma grādiem;
Fenech - Āfrikas tuksnešu iedzīvotājs.
|
Dzīvnieku reakcija uz termisko režīmu izpaužas arī atsevišķu orgānu un ķermeņa proporciju izmaiņās (ziemeļu reģioniem augam ir palielināta sirds, nieres, aknas un virsnieru dziedzeri, salīdzinot ar tiem pašiem dzīvniekiem vietās ar augstāku temperatūru ). Bergmana un Alena noteikumos ir izņēmumi. |
fennec
Atkarībā no siltuma apmaiņas veida izšķir divus ekoloģiskos dzīvnieku tipus: poikilotermisko un homeotermisko. Poikilotermiskie organismi (no grieķu val poikilos
- daudzveidīgi) - dzīvnieki ar nestabilu vielmaiņas līmeni, nepastāvīgu ķermeņa temperatūru un gandrīz pilnīgu siltuma regulēšanas mehānismu trūkumu (aukstasiņu). Tie ietver bezmugurkaulniekus, zivis, rāpuļus, abiniekus, t.i., lielāko daļu dzīvnieku, izņemot putnus un zīdītājus.
Viņu ķermeņa temperatūra mainās līdz ar apkārtējās vides temperatūras izmaiņām. Homeotermiskie organismi (no grieķu val homoios
- identiski) - dzīvnieki ar augstāku un stabilāku vielmaiņas līmeni, kura laikā tiek veikta termoregulācija un nodrošināta relatīvi nemainīga ķermeņa temperatūra (siltasiņu). Tajos ietilpst putni un zīdītāji. Ķermeņa temperatūra tiek uzturēta relatīvi nemainīgā līmenī.
Savukārt poikilotermiskos dzīvniekus var iedalīt eiritermiskajos dzīvniekos, kuri piekopj aktīvu dzīvesveidu samērā plašā temperatūras diapazonā, un stenotermiskajos dzīvniekos, kuri nepanes būtiskas temperatūras svārstības.
Ķīmisko mehānismu nosaka ķermeņa reakciju intensitāte, un to veic reflekss:
Termoregulācijas fizisko mehānismu nodrošina siltumizolējošie apvalki (kažokādas, spalvas, tauku slānis), sviedru dziedzeru darbība, mitruma iztvaikošana elpošanas laikā un asinsrites asinsvadu regulēšana.
Poikilotermiskajiem dzīvniekiem vielmaiņas ātrums ir tieši proporcionāls ārējai temperatūrai, gluži pretēji, kad tas samazinās, siltuma zudumi palielinās un, reaģējot uz to, tiek aktivizēti vielmaiņas procesi un palielinās siltuma ražošana. Metabolisma (vielmaiņas procesu) intensitāte homeotermijas laikā ir apgriezti proporcionāla ārējai temperatūrai. Tomēr šo modeli var izsekot tikai noteiktās robežās. Temperatūras paaugstināšanās vai pazemināšanās attiecībā pret sliekšņa vērtību izraisa dzīvnieka pārkaršanu vai hipotermiju un galu galā tā nāvi.
Heterotermiskie dzīvnieki ieņem starpposmu starp poikilotermiskiem un homeotermiskiem dzīvniekiem. Viņiem ir aktīvs stāvoklis tiek uzturēta salīdzinoši augsta un nemainīga ķermeņa temperatūra, un, neaktīva, ķermeņa temperatūra maz atšķiras no ārējās. Šiem dzīvniekiem ziemas guļas laikā vai dziļš miegs Metabolisma līmenis pazeminās, un ķermeņa temperatūra tikai nedaudz pārsniedz apkārtējās vides temperatūru. Tipiski heterotermisko dzīvnieku pārstāvji ir zemes vāveres, eži, sikspārņi, lāči, spārni, pīļknābi, ehidnas un ķenguri.
Apskatīsim piemēru ar kukaiņiem, poikilotermisko dzīvnieku pārstāvjiem (sk. attēlu).
P. I. Bahmetjeva līkne
Pie t° +10°C kukaiņi kļūst vētraini, pie t° 0°C - hipotermija. Tas turpinās līdz ūdens kristalizācijai, ko pavada temperatūras lēciens. Pēc tā straujā pieauguma sākas procesi, kas izraisa ķermeņa fizioloģiskā stāvokļa pasliktināšanos.
Kukaiņa fizioloģiskais stāvoklis dzesēšanas procesā ir atkarīgs no temperatūras pazemināšanās ātruma. Lēnām atdziestot, šūnās veidojas ledus kristāli, kas salauž to apvalku. Ļoti strauji atdzesējot, kristalizācijas centriem nav laika veidoties, un veidojas stiklveida struktūra. Tā rezultātā citoplazma netiek bojāta. Tādējādi dziļa, bet ļoti strauja dzesēšana izraisa īslaicīgu, atgriezenisku visu ķermeņa dzīvībai svarīgo procesu apturēšanu. Līdzīgs stāvoklis, ko sauc par apturētu animāciju, tiek novērots vīrusiem, baktērijām, bezmugurkaulniekiem, abiniekiem, rāpuļiem, ķērpjiem un sūnām. Apturētās animācijas fenomenu pirmais atklāja un aprakstīja A. Lēvenhuks (1701). Apturētās animācijas izpēte deva impulsu dažādu kriotehnoloģija (no grieķu val kryos - aukstums, sala), piemēram, kriokonservācija. Šo metodi plaši izmanto bioloģijā, medicīnā, lauksaimniecība , praksē ilgstoša uzglabāšana
konservētas asinis, sperma lauksaimniecības dzīvnieku mākslīgajai apsēklošanai, dažādi audi un orgāni transplantācijai (no latīņu transplantatio - transplantācija), kultūras, baktērijas, vīrusi. Temperatūras faktors ir svarīgs dzīvo organismu izplatībā uz Zemes un tādējādi nosaka dažādu populāciju dabas teritorijas. 1918. gadā izveidojās A. Hopkinss regulēja bioklimatisko likumu
. Viņš konstatēja, ka pastāv dabiska, cieša saikne starp fenoloģisko (sezonālu) parādību attīstību un teritorijas platumu, garumu un augstumu virs jūras līmeņa. Viņš to aprēķināja
Virzoties uz ziemeļiem, austrumiem un kalnos, periodisku parādību sākums organismu dzīvē tiek aizkavēts par 4 dienām par katru platuma grādu, par 5 garuma grādiem un aptuveni 100 m augstumā.
Viens no svarīgākajiem mūsdienu organismu izplatības modeļiem ir to bipolaritāte - sauszemes un jūras floras un faunas ģeogrāfiskais izplatība, kurā viena un tā pati suga dzīvo abu pusložu aukstajos un mērenajos platuma grādos, bet nav sastopama tropiskajā zonā (bezzobu). vaļi, ausainie roņi utt.).
Tikpat svarīgs vides faktors ir mitrums.
Ūdens ir vissvarīgākais vides faktors dzīvo organismu dzīvē un to pastāvīgā sastāvdaļa. Pie visas dzīvās būtnes uz Zemes pieder ūdens, piemēram, medūzas satur 95-99% ūdens, kukurūza 70%, graudaugi 87%. Pat klēts, kas barojas ar sausiem graudiem, satur 46% ūdens. Cilvēka embrijs satur 97% ūdens, pēc piedzimšanas - 64-77%. Vīriešiem vecumā no 18 līdz 50 gadiem organismā ūdens ir ~61%, sievietēm tas ir 54%.
Savas dzīves laikā cilvēks izdzer līdz 50-77 m3 ūdens (dienā ~ 2,5-3 litri). Kopumā cilvēks zaudē 2-2,5 litrus ūdens dienā: 800-
1300 ml urīnā, aptuveni 200 ml izkārnījumos un 600 ml no ķermeņa virsmas un elpošanas laikā. Zaudējot 1-1,5 litrus ūdens, cilvēks kļūst izslāpis, kad tiek patērēts 6-8% mitruma, viņš nonāk daļēji ģībonis ar 10-12% deficītu;
Dažādos attīstības periodos augu nepieciešamība pēc ūdens nav vienāda, it īpaši dažādi veidi; Tas mainās arī atkarībā no klimata un augsnes veida. Piemēram, graudaugiem sēklu dīgšanas un nogatavošanās laikā nepieciešams mazāk mitruma nekā to intensīvas augšanas laikā. Katrai jebkura veida auga augšanas fāzei un attīstības stadijai var noteikt kritisko periodu, kad ūdens trūkums īpaši negatīvi ietekmē tā dzīvi. Vides mitrums bieži ir faktors, kas ierobežo organismu skaitu un izplatību visā pasaulē.
Piemēram, dižskābardis var dzīvot uz salīdzinoši sausas augsnes, bet tam ir nepieciešams diezgan augsts gaisa mitrums. Dzīvniekiem ļoti svarīga loma ir ādas caurlaidībai un ūdens metabolismu regulējošiem mehānismiem.
Ir atšķirība starp absolūto gaisa mitrumu, kas ir gāzveida ūdens (tvaika) daudzums gramos uz 1 m3 gaisa, un relatīvo mitrumu. Relatīvais mitrums raksturo gaisa piesātinājuma pakāpi ar ūdens tvaikiem noteiktā temperatūrā un tiek izteikts procentos kā absolūtā mitruma attiecība pret maksimālo mitrumu (ūdens tvaiku masa gramos, kas spēj radīt pilnīgu piesātinājumu 1 m3 gaisa).
kur: r - relatīvais mitrums, %;
m ir tvaika masa, ko faktiski satur 1 m3 gaisa (absolūtais mitrums), g;
msat - 1 m3 piesātināta tvaika masa noteiktā temperatūrā, g.
Organismiem liela nozīme ir gaisa piesātinājuma deficītam ar ūdens tvaikiem, t.i., starpība starp maksimālo un absolūto mitrumu noteiktā temperatūrā:
Dažādās temperatūrās gaisa piesātinājuma deficīts ar ūdens tvaikiem vienā un tajā pašā mitrumā nav vienāds. Jo augstāka temperatūra, jo sausāks ir gaiss, un tajā notiek intensīvāka transpirācija (ūdens iztvaikošana no lapām un citām augu daļām).
Arī mitruma sezonālais sadalījums gada garumā, kā arī tā ikdienas svārstības ir ārkārtīgi svarīgas organismu dzīvībai.
Attiecībā uz ūdens režīmu izšķir: vides grupas augi un dzīvnieki: mitrumu mīlošs, sauss mīlošs un dod priekšroku mērenam mitrumam. Starp augiem ir:
Starp sauszemes dzīvniekiem ir:
Hidrofili - mitrumu mīlošie dzīvnieki (koksnes utis, atsperes, odi, sauszemes planārijas, sauszemes mīkstmieši un abinieki).
Mezofīli - dzīvo apgabalos ar mērenu mitrumu (ziemas armijas tārps, daudzi kukaiņi, putni, zīdītāji).
Kserofīli - tie ir sausumu mīloši dzīvnieki, kas nepanes augstu mitrumu (kamieļi, tuksneša grauzēji un rāpuļi).
Piemēram, ziloņu bruņurupucis uzglabā ūdeni urīnpūslī, un daži zīdītāji izvairās no mitruma trūkuma, nogulsnējot taukus, kuru oksidēšanās rezultātā rodas vielmaiņas ūdens. Uz vielmaiņas ūdens dzīvo daudzi kukaiņi, kamieļi, taukainās aitas, resnāstes jerboas u.c.
Abiotiskie vides faktori ietver substrātu un tā sastāvu, mitrumu, gaismu un cita veida starojumu dabā, tā sastāvu un mikroklimatu. Jāņem vērā, ka temperatūru, gaisa sastāvu, mitrumu un gaismu nosacīti var klasificēt kā “individuālus”, bet substrātu, klimatu, mikroklimatu utt. – kā “kompleksus” faktorus.
Substrāts (burtiski) ir piestiprināšanas vieta. Piemēram, koksnes un zālaugu formām augsnes mikroorganismiem tā ir augsne. Dažos gadījumos substrātu var uzskatīt par biotopa sinonīmu (piemēram, augsne ir edafisks biotops). Substrātu raksturo noteikts ķīmiskais sastāvs, kas ietekmē organismus. Ja substrātu saprot kā biotopu, tad šajā gadījumā tas pārstāv raksturīgu biotisko un abiotisko faktoru kompleksu, kam tas vai cits organisms pielāgojas.
Temperatūras kā abiotiska vides faktora raksturojums
Temperatūra ir vides faktors, kas saistīts ar daļiņu kustības vidējo kinētisko enerģiju un izteikts grādos dažādās skalās. Visizplatītākā skala ir Celsija grādos (°C), kuras pamatā ir ūdens izplešanās (ūdens viršanas temperatūra ir 100°C). SI izmanto absolūtās temperatūras skalu, kurai ūdens viršanas temperatūra ir T bp. ūdens = 373 K.
Ļoti bieži temperatūra ir ierobežojošais faktors, kas nosaka organismu iespēju (neiespējamību) dzīvot konkrētā biotopā.
Pēc ķermeņa temperatūras rakstura visus organismus iedala divās grupās: poikilotermiskajos (to ķermeņa temperatūra ir atkarīga no apkārtējās vides temperatūras un ir gandrīz tāda pati kā apkārtējās vides temperatūrai) un homeotermiskajos (ķermeņa temperatūra nav atkarīga no ārējās temperatūras un ir vairāk vai mazāk nemainīgs: ja tas svārstās, tas ir nelielās robežās - grādu daļās).
Pie poikilotermiskajiem organismiem pieder augu organismi, baktērijas, vīrusi, sēnes, vienšūnas dzīvnieki, kā arī dzīvnieki ar salīdzinoši zemu organizācijas līmeni (zivis, posmkāji u.c.).
Homeotermi ietver putnus un zīdītājus, tostarp cilvēkus. Pastāvīga ķermeņa temperatūra samazina organismu atkarību no ārējās vides temperatūras, ļaujot iekārtoties lielākā skaitā ekoloģisko nišu gan platuma, gan vertikālā sadalījumā pa planētu. Tomēr papildus homeotermijai organismi izstrādā adaptācijas, lai pārvarētu zemas temperatūras sekas.
Pamatojoties uz to tolerances pret zemām temperatūrām raksturu, augus iedala siltumu mīlošajos un aukstumizturīgos. Siltumu mīlošie augi ir dienvidu augi (banāni, palmas, dienvidu ābeļu šķirnes, bumbieri, persiki, vīnogas utt.). Aukstuma izturīgie augi ir vidējo un ziemeļu platuma grādu augi, kā arī augi, kas aug augstu kalnos (piemēram, sūnas, ķērpji, priedes, egles, egles, rudzi u.c.). Centrālajā Krievijā audzē salizturīgu augļu koku šķirnes, kuras īpaši audzē selekcionāri. Pirmos lielos panākumus šajā jomā guva I.V.Mičurins un citi tautas selekcionāri.
Organisma reakcijas norma uz temperatūras faktoru (atsevišķiem organismiem) bieži vien ir šaura, t.i. konkrēts organisms var normāli funkcionēt diezgan šaurā temperatūras diapazonā. Tādējādi jūras mugurkaulnieki iet bojā, kad temperatūra paaugstinās līdz 30-32°C. Bet dzīvajai vielai kopumā temperatūras ietekmes robežas, kurās dzīvība tiek saglabāta, ir ļoti plaša. Tādējādi Kalifornijā karstajos avotos dzīvo zivju suga, kas parasti darbojas 52 ° C temperatūrā, un karstumizturīgās baktērijas, kas dzīvo geizeros, var izturēt temperatūru līdz 80 ° C (tā ir “normālā” temperatūra viņiem). Daži cilvēki dzīvo ledājos -44°C temperatūrā utt.
Temperatūras kā vides faktora loma ir saistīta ar to, ka tā ietekmē vielmaiņu: zemā temperatūrā bioorganisko reakciju ātrums ievērojami palēninās, bet augstā temperatūrā tas ievērojami palielinās, kas izraisa nelīdzsvarotību bioķīmisko procesu gaitā, un tas izraisa dažādas slimības un dažreiz nāvi.
Temperatūras ietekme uz augu organismiem
Temperatūra ir ne tikai faktors, kas nosaka augu iespējamību dzīvot noteiktā teritorijā, bet dažiem augiem tā ietekmē to attīstības procesu. Tādējādi ziemas kviešu un rudzu šķirnes, kurām dīgšanas laikā netika veikta “vernalizācijas” (zemas temperatūras iedarbība), sēklas neražo, audzējot vislabvēlīgākajos apstākļos.
Lai izturētu zemas temperatūras ietekmi, augiem ir dažādi pielāgojumi.
1. Ziemā citoplazma zaudē ūdeni un uzkrājas vielas, kurām ir “antifrīza” efekts (monosaharīdi, glicerīns un citas vielas) - koncentrēti šādu vielu šķīdumi sasalst tikai zemā temperatūrā.
2. Augu pāreja uz zemu temperatūru izturīgu stadiju (fāzi) - sporu, sēklu, bumbuļu, sīpolu, sakneņu, sakņu uc stadija Kokainās un krūmainās augu formas nomet lapas, kāti ir pārklāti ar korķi. , kam ir augstas siltumizolācijas īpašības, un dzīvās šūnās uzkrājas antifrīza vielas.
Temperatūras ietekme uz dzīvnieku organismiem
Temperatūra atšķirīgi ietekmē poikilotermiskos un homeotermiskos dzīvniekus.
Poikilotermiskie dzīvnieki ir aktīvi tikai viņu dzīvei optimālā temperatūrā. Zemas temperatūras periodos tie pārziemo (abinieki, rāpuļi, posmkāji utt.). Daži kukaiņi pārziemo vai nu kā olas, vai kā kūniņas. Organisma atrašanos ziemas guļas stāvoklī raksturo apturētas animācijas stāvoklis, kurā vielmaiņas procesi ir ļoti kavēti un organisms ilgstoši var iztikt bez ēdiena. Poikilotermiskie dzīvnieki var arī pārziemot, ja tie tiek pakļauti augstām temperatūrām. Tādējādi dzīvnieki zemākos platuma grādos atrodas urvos diennakts karstākajā laikā, un to aktīvās dzīves periods notiek agrā rītā vai vēlā vakarā (vai tie ir naktī).
Dzīvnieku organismi pārziemo ne tikai temperatūras, bet arī citu faktoru ietekmē. Tādējādi lācis (homeotermisks dzīvnieks) ziemā pārziemo barības trūkuma dēļ.
Homeotermiskie dzīvnieki savās dzīves aktivitātēs ir mazāk atkarīgi no temperatūras, bet temperatūra tos ietekmē barības pieejamības (neesamības) ziņā. Šiem dzīvniekiem ir šādi pielāgojumi, lai pārvarētu zemas temperatūras ietekmi:
1) dzīvnieki pārvietojas no aukstākiem apgabaliem uz siltākiem (putnu migrācijas, zīdītāju migrācijas);
2) mainīt seguma raksturu (vasaras kažokādu vai apspalvojumu nomaina pret biezāku ziemas; tajos uzkrājas liels tauku slānis - meža cūkas, roņi u.c.);
3) pārziemot (piemēram, lācis).
Homeotermiskiem dzīvniekiem ir pielāgojumi, lai samazinātu temperatūras ietekmi (gan augstu, gan zemu). Tādējādi cilvēkam ir sviedru dziedzeri, kas paaugstinātā temperatūrā maina sekrēcijas raksturu (palielinās sekrēta daudzums), mainās ādas asinsvadu lūmenis (zemā temperatūrā tas samazinās, bet augstā temperatūrā palielinās) utt.
Radiācija kā abiotisks faktors
Gan augu, gan dzīvnieku dzīvē milzīga loma ir dažādiem starojumiem, kas vai nu nokļūst uz planētas no ārpuses (saules stari), vai arī izdalās no Zemes zarnām. Šeit mēs galvenokārt apsvērsim saules starojumu.
Saules starojums ir neviendabīgs un sastāv no dažāda garuma elektromagnētiskiem viļņiem, un tāpēc tam ir atšķirīga enerģija. Gan redzamā, gan neredzamā spektra stari sasniedz Zemes virsmu. Neredzamā spektra staros ietilpst infrasarkanie un ultravioletie stari, un redzamā spektra stariem ir septiņi visvairāk atšķiramie stari (no sarkanā līdz violetajam). starojuma kvanti palielinās no infrasarkanajiem līdz ultravioletajiem (t.i., ultravioletie stari satur īsāko viļņu kvantus un lielāko enerģiju).
Saules stariem ir vairākas videi svarīgas funkcijas:
1) pateicoties saules stariem, uz Zemes virsmas tiek realizēts noteikts temperatūras režīms, kuram ir platuma un vertikālais zonālais raksturs;
Ja nav cilvēka ietekmes, gaisa sastāvs var mainīties atkarībā no augstuma (ar augstumu samazinās skābekļa un oglekļa dioksīda saturs, jo šīs gāzes ir smagākas par slāpekli). Piekrastes teritoriju gaiss ir bagātināts ar ūdens tvaikiem, kas satur jūras sāļi izšķīdinātā stāvoklī. Meža gaiss no lauku gaisa atšķiras ar dažādu augu izdalītajiem savienojumu piemaisījumiem (piemēram, priežu meža gaiss satur lielu daudzumu sveķainu vielu un esteru, kas iznīcina patogēnus, tāpēc šis gaiss ir dziedinošs pacienti ar tuberkulozi).
Vissvarīgākais kompleksais abiotiskais faktors ir klimats.
Klimats ir kumulatīvs abiotisks faktors, kas ietver noteiktu saules starojuma sastāvu un līmeni, ar to saistīto temperatūras un mitruma ietekmes līmeni un noteiktu vēja režīmu. Klimats ir atkarīgs arī no veģetācijas veida, kas aug noteiktā apgabalā un no reljefa.
Uz Zemes ir noteikta platuma un vertikālā klimatiskā zona. Ir mitrs tropisks, subtropisks, asi kontinentāls un cita veida klimats.
Pārskatiet informāciju par dažādiem klimata veidiem no fiziskās ģeogrāfijas mācību grāmatas. Apsveriet apgabala, kurā dzīvojat, klimatiskās īpašības.
Klimats kā kumulatīvs faktors veido vienu vai otru veģetācijas veidu (floru) un cieši saistītu faunas veidu. Cilvēku apmetnēm ir liela ietekme uz klimatu. Lielo pilsētu klimats atšķiras no piepilsētu klimata.
Salīdziniet temperatūras režīmu pilsētā, kurā dzīvojat, un temperatūras režīmu apgabalā, kurā pilsēta atrodas.
Parasti pilsētā (īpaši centrā) temperatūra vienmēr ir augstāka nekā reģionā.
Mikroklimats ir cieši saistīts ar klimatu. Mikroklimata rašanās iemesls ir reljefa atšķirības noteiktā teritorijā, rezervuāru klātbūtne, kas izraisa apstākļu izmaiņas dažādās konkrētās klimatiskās zonas teritorijās. Pat salīdzinoši nelielā vasarnīcas platībā atsevišķās tās daļās dažādu apgaismojuma apstākļu dēļ var rasties dažādi augu augšanas apstākļi.
UZ abiotiskie faktori vide ietver nedzīvās dabas faktorus: gaisma, temperatūra, mitrums, Zemes ģeomagnētiskais lauks, gravitācija, ūdens sastāvs, gaiss, augsnes vide.
Gaisma. Saules starojums pilda divējādas funkcijas attiecībā pret dzīvo dabu. Pirmkārt, tas ir siltuma avots, kura daudzums nosaka dzīvības aktivitāti noteiktā teritorijā; otrkārt, gaisma kalpo kā signāls, kas nosaka dzīvības procesu aktivitāti, kā arī ceļvedis, pārvietojoties telpā.
Dzīvniekiem un augiem lieliska vērtība ir uztvertā starojuma viļņa garums, tā intensitāte un iedarbības ilgums (dienas fotoperioda garums jeb fotoperiods). Redzamā gaisma jeb baltā gaisma veido aptuveni 45% no kopējās uz Zemes krītošās starojuma enerģijas. Ultravioletie stari veido aptuveni 10% no visas starojuma enerģijas. Cilvēkiem neredzami, tos uztver kukaiņu redzes orgāni un kalpo tiem orientācijai mākoņainā laikā. Spektra ultravioletās daļas stari ir nepieciešami arī normālai cilvēka dzīvei. Viņu ietekmē organismā veidojas D vitamīns.
Organismam vislielākā nozīme ir redzamajai gaismai ar viļņa garumu no 0,4 līdz 0,75 mikroniem. Redzamās gaismas enerģija tiek izmantota fotosintēzes procesiem augu šūnās. Šajā gadījumā lapas īpaši spēcīgi uzsūc oranžsarkanos (0,66-0,68 mikroni) un zili violetos (0,4-0,5 mikroni) starus. No 0,1 līdz 1% no ienākošās saules enerģijas tiek patērēts biosintēzei,
dažkārt fotosintēzes veģetācijas efektivitāte sasniedz vairākus procentus.
Gaismas apstākļu daudzveidība, kādos augi dzīvo, ir ļoti liela. Dažādos biotopos saules starojuma intensitāte, tā spektrālais sastāvs, apgaismojuma ilgums u.c. nav vienādi. Augos fotosintēzes intensitāte palielinās, palielinoties apgaismojumam līdz noteiktai robežai, ko sauc par gaismas piesātinājuma līmeni jeb ekoloģisko optimumu. . Turpmāka gaismas plūsmas palielināšanās nav saistīta ar fotosintēzes palielināšanos, un pēc tam noved pie tās kavēšanas.
Saistībā ar gaismu izšķir trīs augu grupas: gaismu mīlošas, ēnas mīlošas un ēnu izturīgas.
Gaismu mīlošie augi dzīvo atklātās vietās pilnas saules gaismas apstākļos (stepju un pļavu stiebrzāles, atklātā zemē kultivētie augi un daudzi citi). Bet pat gaismu mīlošajos augos apgaismojuma palielināšanās virs optimālā līmeņa nomāc fotosintēzi.
Ēnu mīlošiem augiem ir ekoloģiskais optimālais apgaismojums vājā apgaismojumā un tie nepanes spēcīgu gaismu. Tās ir sugas, kas dzīvo augu sabiedrību zemākajos, noēnotajos slāņos - egļu mežos, ozolu mežos uc Ēnu izturīgie augi labi aug pilnā apgaismojumā, taču pielāgojas arī vājam apgaismojumam.
Infrasarkanais starojums veido aptuveni 45% no kopējā Saules enerģijas daudzuma, kas plūst uz Zemi. Infrasarkanos starus absorbē augu un dzīvnieku audi, nedzīvi objekti, tostarp ūdens. Jebkura virsma, kuras temperatūra ir augstāka par nulli, izstaro garo viļņu infrasarkanos (siltuma) starus. Tāpēc augi un dzīvnieki siltumenerģiju saņem ne tikai no Saules, bet arī no vides objektiem.
No iepriekš minētā izriet, ka gaismas ir viens no svarīgākajiem abiotiskie faktori.
Temperatūra. Lielākajai daļai organismu ķermeņa temperatūra un līdz ar to visu ķīmisko reakciju ātrums, kas veido vielmaiņu, ir atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras. Olbaltumvielu normāla struktūra un funkcionēšana, no kuras ir atkarīga dzīvības pastāvēšana, ir iespējama diapazonā no 0 līdz 50 °C. Tikmēr temperatūras robežas, kurās tiek konstatēta dzīvība, ir daudz plašākas. Ledainajos Antarktīdas tuksnešos temperatūra var pazemināties līdz -88 °C, bet sausajos tuksnešos ēnā sasniegt 58 °C. Daži baktēriju un aļģu veidi dzīvo karstajos avotos 80–88 °C temperatūrā. Tādējādi temperatūras svārstību diapazons dažādās Zemes vietās, kur notiek dzīvība, sasniedz 176 °C. Pat vienā biotopā starpība starp minimālo temperatūru ziemā un maksimālo temperatūru vasarā var būt lielāka par 80 °C. Atsevišķos rajonos arī dienas temperatūras svārstības ir lielas: piemēram, Sahāras tuksnesī dienas laikā temperatūra var mainīties par 50 °C. Bet neviena dzīvā būtne pasaulē nav spējīga izturēt visu temperatūras diapazonu aktīvā stāvoklī. Tāpēc jebkuras dzīvnieku un augu sugas izplatība ir ierobežota ar biotopu, kuram tā ir pielāgota temperatūrai.
Mitrums.Ūdens ir nepieciešama šūnas sastāvdaļa, tāpēc tā daudzums konkrētajā dzīvotnē nosaka veģetācijas un dzīvnieku dzīves veidu šajā apgabalā. Zināmā mērā ūdens daudzums vidē ir atkarīgs no tā satura augu un dzīvnieku organismā un to izturības pret izžūšanu.
Tuksnešu un sauso stepju augos ūdens veido 30-65% no kopējās masas mežstepju ozolu birzīs šī vērtība palielinās līdz 70-85%, egļu mežos sasniedz 90%.
Dzīvnieku ķermenis, kā likums, sastāv no vismaz 50% ūdens. Vēl mazāk ūdens organismā - 46% - klēts, kas barojas ar ļoti sausu barību - graudiem. Kāpuri, kas ēd sulīgas lapas, satur 85-90% ūdens. Kopumā dzīvnieku, kas dzīvo uz sauszemes, ķermenī ir mazāk ūdens nekā ūdensdzīvnieku. Tādējādi mājlopu ķermenī ir 59% mitruma, cilvēka ķermenī - 64%, meža pīļu - 70%. Zivīm ūdens saturs organismā sasniedz 75%, bet medūzās - vairāk nekā 99%.
Teritorijas ūdens bilance ir atkarīga no gada laikā nokrišņu daudzuma un to iztvaikošanu raksturojošās vērtības. Ja iztvaikotā ūdens daudzums pārsniedz gada nokrišņu daudzumu, šādas vietas sauc par sausām, sausām vai sausām.
Vietas, kas ir pietiekami nodrošinātas ar mitrumu, sauc par mitrām (slapjām). Ūdens pārpalikums augsnē izraisa purvu veidošanos, kurā dzīvo augu sugas, kuras nespēj regulēt savu ūdens režīmu. Tajos ietilpst aļģes, sēnītes, ķērpji, dažas sūnas, elodejas, ūdens sviests, Vallisneria, niedres un daudzas citas. Šādiem augiem ir zems šūnu sulas osmotiskais spiediens un līdz ar to maza ūdens aizture.
spēja, augsts līmenis iztvaikošana caur plaši atvērtiem stomatiem. Ziedošo purva augu sakņu sistēma ir vāji attīstīta vai tās nav vispār.
Spēja regulēt ūdens bilanci tumšo skujkoku mežu lakstaugos ir ierobežota. Samazinoties augsnes mitrumam, mainās augu sabiedrību sugu sastāvs. Platlapju meži dod vietu mazlapu mežiem, kas pārtop mežstepēs. Turpinot samazināties nokrišņu daudzumam (un pieaugot augsnes sausumam), augstās zāles pāriet uz īsajām zālēm. Ja gada nokrišņu daudzums ir 250 mm vai mazāks, rodas tuksneši. Nevienmērīgi sadaloties nokrišņiem pa sezonām, augiem un dzīvniekiem ir jāpārcieš ilgstošs sausums.
Augi ir izstrādājuši vairākus pielāgojumus periodiskam mitruma trūkumam. Tas ir straujš augšanas sezonas samazinājums (līdz 4-6 nedēļām) un ilgs miera periods, ko augi piedzīvo sēklu, sīpolu, bumbuļu utt. veidā (tulpes, zosu sīpoli, magones utt.). Šādus augus sauc par efemerāļiem un efemeroīdiem. Citām, kas nepārstāj augt arī sausajā periodā, ir augsti attīstīta sakņu sistēma, masā daudz lielāka nekā virszemes daļa.
Iztvaikošanas samazināšanās tiek panākta, samazinot lapas plātni, tās pubescenci, samazinot stomatu skaitu, pārveidojot lapu mugurkaulā un izveidojot ūdensizturīgu vaska pārklājumu. Dažas sugas, piemēram, saxaul, zaudē lapas, un fotosintēzi veic zaļie zari. Daudzi augi spēj uzkrāt ūdeni stublāja vai saknes audos (kaktuss, Āfrikas tuksneša piena sēne, stepju vīgrieze).
Izdzīvošanu sausā perioda apstākļos veicina gan šūnu sulas augstais osmotiskais spiediens, kas novērš iztvaikošanu, gan spēja zaudēt lielu daudzumu ūdens (līdz 80%), nezaudējot dzīvotspēju. Tuksneša dzīvniekiem ir īpašs vielmaiņas veids, kurā, ēdot sauso barību (grauzēji), organismā veidojas ūdens. Tauki, kas lielos daudzumos uzkrājas dažiem dzīvniekiem (kamieļiem, taukainajām aitām), kalpo arī kā ūdens avots. Nagaiņi spēj skriet lielus attālumus, meklējot ūdeni. Sausuma periodos daudzi mazi dzīvnieki tiek animēti.
Sāļums. Dzīvajiem organismiem liela nozīme ir minerālsāļu kvalitatīvajam un kvantitatīvajam sastāvam vidē. Gaiss satur maz sāļu, un tiem nav būtiskas ietekmes uz dzīviem organismiem. Sāļi vienmēr atrodas ūdenī un gandrīz tikai šķīdumos. Sāls šķīdumu galvenās sastāvdaļas ir Na +, K +, Ca 2+ un Mg 2+ joni. No anjoniem lielākais īpatnējais svars pieder hlora (Cl -), sērskābes atlikumiem (SO 4 2-), ūdeņraža karbonātam (HCO 3 -) un karbonātam (CO 3 2-).
UZ svarīgas sastāvdaļas dabiskie šķīdumi ietver arī divvērtīgās vai trīsvērtīgās dzelzs un mangāna jonus.
Kopumā mēs varam teikt, ka jūras ūdens satur visvairāk nātrija un hlora. Saldūdeņos galvenokārt ir sastopami kalcija, bikarbonāta un karbonāta joni. Dažos rezervuāros dominē sulfāti (Kaspijas un Arāla jūrā).
1) saldūdens - līdz 0,5;
2) iesāļi ūdeņi - no 0,5 līdz 30;
3) sāļš - no 30 līdz 40;
4) sālījumi - virs 40.
Sāļu koncentrācijai un kvalitatīvajam sastāvam ūdenstilpēs ir liela ietekme uz ūdensdzīvnieku skaitu un izplatību. Saldūdens dzīvniekiem parasti ir augstāks osmotiskais spiediens salīdzinājumā ar vidi, tāpēc ūdens pastāvīgi nonāk viņu ķermenī.
Lai noņemtu lieko ūdeni, daudzšūnu dzīvniekiem izmanto pulsējošus vakuolus (vienšūņiem) un izvadorgānus. Jūras dzīve Lielākā daļa ir izotoniskas pret jūras ūdeni, bet daudzas sugas ir hipotoniskas, un tām ķermeņa šķidrumos izšķīdušo vielu koncentrācijas regulēšana ir saistīta ar lielām enerģijas izmaksām. Piemēram, senajām skrimšļzivīm (haizivīm, rajām) osmotiskais spiediens ķermeņa iekšienē ir vienāds ar spiedienu apkārtējā jūras ūdenī. Bet kaulainām zivīm, kas attīstījās saldūdenī, ir zems osmotiskais spiediens.
Lai kompensētu ūdens zudumu organismā, viņi dzer jūras ūdeni, un ar to uzņemtie liekie sāļi tiek izvadīti caur nierēm, kā arī caur zarnām un žaunām.
Dažas ūdensdzīvnieku sugas var dzīvot gan saldūdenī, gan sālsūdenī. Tādējādi Eiropas upes zutis nārsto jūrā. Jaunie zuši migrē upēs un aug saldūdenī. Lai nārstotu, pieaugušas zivis atkal migrē uz jūru. Gluži pretēji, laši un laši nārsto saldūdenī un aug jūrā. Tādā pašā veidā daži krabji paceļas pa upēm tālu cietzemes iekšienē, bet to kāpuri attīstās un sasniedz dzimumbriedumu tikai jūrā. Tas ir saistīts ar sugu attīstības vēsturi. Līdz ar to zušiem ir radniecīgas sugas - tīri jūras zivis, un lašiem un lašiem tuvas sugas ir saldūdens. Tādējādi migrējošās sugas savā ontoģenēzē atkārto atbilstošo zivju dzimtu filoģenēzi. Ar sāļiem ļoti bagāti rezervuāri parasti nav piemēroti dzīvnieku izmitināšanai. Vēžveidīgais Artemia, noteiktas zilaļģu sugas, flagellates un baktērijas ir pielāgojušās pastāvēšanai šādos apstākļos. Augsnes un ūdens biotopa skābums un sārmainība (pH) būtiski ietekmē organismus. Augsta H + vai OH - jonu koncentrācija (pie pH attiecīgi zem 3 vai virs 9) ir toksiska.
Ļoti skābās vai sārmainās augsnēs tiek bojātas augu sakņu šūnas. Turklāt, ja pH ir zem 4,0, augsnēs ir daudz alumīnija jonu, kam ir arī toksiska ietekme uz augiem. Šādos apstākļos dzelzs un mangāna joni, kas ir absolūti nepieciešami augiem nelielos daudzumos, sasniedz toksisku koncentrāciju. Sārmainās augsnēs tiek novērota pretēja parādība - nepieciešamo ķīmisko elementu trūkums. Pie augstām pH vērtībām dzelzs, mangāns, fosfāti un virkne mikroelementu ir saistīti slikti šķīstošos savienojumos un augiem nav pieejami.
Upēs, dīķos un ezeros, palielinoties ūdens skābumam, sugu daudzveidība samazinās. Paaugstināts skābums ietekmē dzīvniekus vairākos veidos: izjaucot osmoregulācijas procesu, fermentu darbu un gāzu apmaiņu caur elpošanas virsmām; toksisko elementu, īpaši alumīnija, koncentrācijas palielināšana; pārtikas kvalitātes un daudzveidības samazināšana. Piemēram, pie zema pH sēnīšu attīstība tiek kavēta, un ūdens veģetācija ir mazāk daudzveidīga vai tās vispār nav.
Rūpnieciskais atmosfēras piesārņojums (sēra dioksīds, slāpekļa oksīdi) izraisa skābos lietus, kuru pH sasniedz 3,7-3,3. Šādas lietavas izraisa mežu izžūšanu un zivju izzušanu no ūdenstilpēm.
Skābeklis. Skābeklis ir nepieciešams vairuma dzīvo organismu funkcionēšanai. Gaiss satur vidēji 21% skābekļa (pēc tilpuma), ūdens satur ne vairāk kā 1%. Palielinoties augstumam virs jūras līmeņa, skābekļa saturs gaisā samazinās paralēli atmosfēras spiediena pazemināšanai. Augstos kalnos skābekļa saturs gaisā kalpo kā daudzu dzīvnieku sugu izplatības ierobežojums.
Par pēdējās desmitgadēs Skābekļa patēriņš rūpniecībā ir strauji pieaudzis, un ir palielinājusies oglekļa dioksīda emisija atmosfērā. Piemēram, sadedzinot 100 litrus benzīna, tiek patērēts pietiekami daudz skābekļa, lai vienam cilvēkam gada laikā varētu elpot. Tajā pašā laikā rūpniecības centros CO 2 saturs atmosfērā bezvēja dienās var būt desmitiem reižu lielāks par parasto normu (0,03% pēc tilpuma). Atmosfēras skābekļa papildināšanas avots galvenokārt ir meži. Viens hektārs priežu meža saražo aptuveni 30 tonnas skābekļa gadā – tik, cik nepieciešams 19 cilvēku elpošanai visa gada garumā. Viens hektārs lapu koku meža saražo aptuveni 16 tonnas gadā, bet lauksaimniecībā izmantojamās zemes hektārs – no 3 līdz 10 tonnām gadā. No tā ir skaidrs, ka mežu izciršana kopā ar pieaugošo CO 2 emisiju atmosfērā var nopietni mainīt šo gāzu attiecību un ietekmēt fauna planētas.
Ūdenī dzīvojošo dzīvnieku nepieciešamība pēc skābekļa tiek apmierināta dažādos veidos: daži rada pastāvīgu ūdens plūsmu pār savām elpošanas virsmām (piemēram, kustinot zivju žaunu vākus), citiem ir ļoti liela (attiecībā uz tilpums) ķermeņa virsma vai dažādi izaugumi (daudzi ūdens vēžveidīgie), citi bieži atgriežas virspusē, lai atvilktu elpu (vaļi, delfīni, bruņurupuči, tritoni).
Augu sakņu skābekļa vajadzības no augsnes tiek apmierinātas tikai daļēji. Daļa skābekļa no dzinumiem izkliedējas uz saknēm. Augi, kas dzīvo ar skābekli nabadzīgās augsnēs (tropu purvos), veido elpceļu saknes. Tie paceļas vertikāli uz augšu, uz to virsmas ir caurumi, caur kuriem gaiss iekļūst saknēs un pēc tam purvainā augsnē iegremdētās auga daļās.
Zemes magnētiskais lauks. Zemes magnētiskais lauks ir svarīgs vides faktors, kura ietekmē notika evolūcija un kas pastāvīgi ietekmē dzīvos organismus. Magnētiskā lauka stiprums palielinās līdz ar platuma grādiem. Mainoties daļiņu plūsmu intensitātei, kas virzās no Saules (“saules vējš”), Zemes magnētiskajā laukā rodas īslaicīgi traucējumi – “magnētiskās vētras”.
Zemes magnētiskā lauka stiprums nepaliek nemainīgs visas dienas garumā. Krasas ģeomagnētiskā lauka stipruma svārstības traucē cilvēka nervu un sirds un asinsvadu sistēmu darbību. Cik dziļi ģeomagnētiskais lauks ietekmē augus, auga augšanas ātrums ir atkarīgs no sēklas orientācijas attiecībā pret magnētiskajām spēka līnijām.