Okolja so definirana podnebne razmere, pa tudi zemljo in vodo.
Razvrstitev
Obstaja več klasifikacij abiotskih dejavnikov. Eden najbolj priljubljenih jih deli na naslednje komponente:
- fizikalni dejavniki (zračni tlak, vlažnost);
- kemijski dejavniki (sestava atmosfere, mineralne in organske snovi v tleh, raven pH v tleh in drugo)
- mehanski dejavniki (veter, zemeljski plazovi, premiki vode in tal, teren itd.)
Abiotski dejavniki okolju pomembno vplivajo na razširjenost vrst in določajo njihov areal, tj. geografsko območje, ki je življenjski prostor določenih organizmov.
Temperatura
Poseben pomen se nanaša na temperaturo, saj je to najpomembnejši kazalnik. Glede na temperaturo se razlikujejo abiotski dejavniki okolja v toplotnih pasovih, s katerimi je povezano življenje organizmov v naravi. Te so hladne, zmerne, tropske, temperatura, ki je ugodna za življenje organizmov, pa se imenuje optimalna. Skoraj vsi organizmi lahko živijo v območju 0°-50°C.
Glede na njihovo sposobnost obstoja v različnih temperaturnih pogojih so razvrščeni kot:
- evritermalni organizmi, prilagojeni razmeram ostrih temperaturnih nihanj;
- stenotermni organizmi, ki obstajajo v ozkem temperaturnem območju.
Za evritermne organizme štejemo organizme, ki živijo predvsem na območjih, kjer prevladuje celinsko podnebje. Ti organizmi so sposobni prenesti močna temperaturna nihanja (ličinke diptera, bakterije, alge, helminti). Nekateri evritermni organizmi lahko preidejo v stanje hibernacije, če se temperaturni faktor »zaostri«. Presnova v tem stanju je znatno zmanjšana (jazbeci, medvedi itd.).
Stenotermne organizme najdemo med rastlinami in živalmi. Na primer, večina morskih živali preživi pri temperaturah do 30 °C.
Živali delimo glede na sposobnost vzdrževanja lastne termoregulacije, t.j. stalna telesna temperatura, v tako imenovani poikilotermni in homeotermni. Prvi lahko spreminjajo svojo temperaturo, medtem ko je pri drugih vedno konstantna. Vsi sesalci in številne ptice so homeotermne živali. Poikilotermni organizmi vključujejo vse organizme, razen nekaterih vrst ptic in sesalcev. Njihova telesna temperatura je blizu temperature okolja. Živali, ki spadajo med homeoterme, so se tekom evolucije prilagodile zaščiti pred mrazom (hibernacija, selitev, dlaka itd.).
Svetloba
Abiotski okoljski dejavniki so svetloba in njena intenzivnost. Njegov pomen je še posebej velik za fotosintetične rastline. Na stopnjo fotosinteze vpliva intenzivnost, kvalitativna sestava svetlobe in porazdelitev svetlobe skozi čas. Znane pa so bakterije in glive, ki se lahko dolgo časa razmnožujejo v popolni temi. Rastline delimo na svetloljubne, toplotno odporne in toploljubne.
Za mnoge živali je pomembna dolžina dnevne svetlobe, ki vpliva na spolno funkcijo, jo poveča pri dolgem dnevnem času in zavira pri kratkem (jeseni ali pozimi).
Vlažnost
Vlažnost je kompleksen dejavnik in predstavlja količino vodne pare v zraku in vode v tleh. Življenjska doba celic in s tem celotnega organizma je odvisna od stopnje vlažnosti. Na vlažnost tal vpliva količina padavin, globina vode v tleh in druge razmere. Za raztapljanje mineralov je potrebna vlaga.
Abiotski dejavniki vodnega okolja
Kemični dejavniki po pomembnosti niso slabši od fizičnih dejavnikov. Veliko vlogo ima plin in sestava vodnega okolja. Skoraj vsi organizmi potrebujejo kisik, številni organizmi pa potrebujejo dušik, vodikov sulfid ali metan.
Fizikalni abiotski okoljski dejavniki so plinska sestava, ki je izjemno pomembna za tista živa bitja, ki živijo v vodnem okolju. Vode Črnega morja, na primer, vsebujejo veliko vodikovega sulfida, zato se ta bazen ne šteje za zelo ugodnega za številne organizme. Slanost je pomembna sestavina vodnega okolja. Večina vodnih živali živi v slanih vodah, manj jih živi v sladkih vodah, še manj pa v rahlo somorničnih vodah. Na razširjenost in razmnoževanje vodnih živali vpliva sposobnost ohranjanja solne sestave notranjega okolja.
Tarča: razkrivajo značilnosti abiotskih okoljskih dejavnikov in upoštevajo njihov vpliv na žive organizme.
Naloge: seznaniti učence z okoljskimi dejavniki okolja; razkrivajo značilnosti abiotskih dejavnikov, upoštevajo vpliv temperature, svetlobe in vlage na žive organizme; prepoznati različne skupine živih organizmov glede na vpliv različnih abiotskih dejavnikov nanje; izvršiti praktična naloga z opredelitvijo skupin organizmov, odvisno od abiotskega dejavnika.
Oprema: računalniška predstavitev, skupinske naloge s slikami rastlin in živali, praktična naloga.
NAPREDEK POUKA
Okoljski dejavniki vplivajo na vse žive organizme, ki naseljujejo Zemljo.
Okoljski dejavniki- to so posamezne lastnosti ali elementi okolja, ki neposredno ali posredno vplivajo na žive organizme vsaj v eni od stopenj individualnega razvoja. Dejavniki okolja so številni. Obstaja več kvalifikacij, odvisno od pristopa. To temelji na vplivu na življenjsko aktivnost organizmov, stopnji variabilnosti skozi čas in trajanju delovanja. Razmislimo o razvrstitvi okoljskih dejavnikov glede na njihov izvor.
Upoštevali bomo vpliv prvega trije abiotski dejavniki okolje, saj je njihov vpliv pomembnejši - temperatura, svetloba in vlaga.
Na primer, pri majskem hrošču se faza ličinke odvija v tleh. Nanj vplivajo abiotski okoljski dejavniki: prst, zrak, posredno vlaga, kemična sestava tal – svetloba nanj sploh ne vpliva.
Na primer, bakterije lahko preživijo v najbolj ekstremnih razmerah - najdemo jih v gejzirjih, vodikovih sulfidnih izvirih, zelo slani vodi, v globinah svetovnega oceana, zelo globoko v prsti, v ledu na Antarktiki, na najvišjih vrhov (tudi Everest 8848 m), v telesih živih organizmov.
TEMPERATURA
Večina vrst rastlin in živali je prilagojenih na dokaj ozek razpon temperatur. Nekateri organizmi, zlasti v stanju mirovanja ali mirovanja, lahko prenesejo dokaj nizke temperature. Temperaturna nihanja v vodi so običajno manjša kot na kopnem, zato so tudi meje tolerance temperature vodni organizmi slabši od tistih na kopnem. Intenzivnost metabolizma je odvisna od temperature. V bistvu organizmi živijo pri temperaturah od 0 do +50 na površini peska v puščavi in do -70 na nekaterih območjih. Vzhodna Sibirija. Povprečno temperaturno območje je od +50 do –50 v kopenskih habitatih in od +2 do +27 v oceanih. Na primer, mikroorganizmi lahko prenesejo ohlajanje do –200, nekatere vrste bakterij in alg lahko živijo in se razmnožujejo v vročih vrelcih pri temperaturah + 80, +88.
Razlikovati živalski organizmi:
- s konstantno telesno temperaturo (toplokrvni);
- z nestabilno telesno temperaturo (hladnokrvni).
Organizmi z nestabilno telesno temperaturo (ribe, dvoživke, plazilci)
V naravi temperatura ni konstantna. Organizmi, ki živijo v zmernih geografskih širinah in so izpostavljeni temperaturnim nihanjem, slabše prenašajo stalne temperature. Ostra nihanja - vročina, mraz - so neugodna za organizme. Živali so razvile prilagoditve za obvladovanje ohlajanja in pregrevanja. Na primer, z nastopom zime rastline in živali z nestabilno telesno temperaturo vstopijo v stanje zimskega mirovanja. Njihov metabolizem se močno zmanjša. V pripravah na zimo se v živalskih tkivih naloži veliko maščob in ogljikovih hidratov, zmanjša se količina vode v vlakninah, kopičijo se sladkorji in glicerin, ki preprečuje zmrzovanje. To poveča odpornost proti zmrzali prezimujočih organizmov.
V vroči sezoni se, nasprotno, aktivirajo fiziološki mehanizmi, ki ščitijo pred pregrevanjem. V rastlinah se poveča izhlapevanje vlage skozi stomate, kar vodi do znižanja temperature listov. Pri živalih se poveča izhlapevanje vode skozi dihala in kožo.
Organizmi s stalno telesno temperaturo. (ptice, sesalci)
Ti organizmi so bili podvrženi spremembam v notranji strukturi svojih organov, kar je prispevalo k njihovi prilagoditvi na konstantno telesno temperaturo. To je na primer 4-prekatno srce in prisotnost enega aortnega loka, ki zagotavlja popolno ločitev arterijskega in venskega pretoka krvi, intenziven metabolizem zaradi oskrbe tkiv z arterijsko krvjo, nasičeno s kisikom, perjem ali dlakami, ki pokrivajo telo. , ki pomaga ohranjati toploto, dobro razvito živčno aktivnost) . Vse to je predstavnikom ptic in sesalcev omogočilo, da ostanejo aktivni med nenadnimi temperaturnimi spremembami in obvladajo vse habitate.
V naravnih razmerah temperatura zelo redko ostane na ravni, ugodni za življenje. Zato rastline in živali razvijejo posebne prilagoditve, ki oslabijo nenadna temperaturna nihanja. Živali, kot so sloni, imajo večja ušesa kot njihov prednik, mamut, ki je živel v hladnem podnebju. Poleg slušnega organa ušesna školjka služi kot termostat. Za zaščito pred pregrevanjem rastline razvijejo voskasto prevleko in debelo kožico.
SVETLOBA
Svetloba zagotavlja vse življenjske procese, ki se dogajajo na Zemlji. Za organizme je pomembna valovna dolžina zaznanega sevanja, njegovo trajanje in intenzivnost izpostavljenosti. Na primer, pri rastlinah zmanjšanje dolžine dneva in intenzivnosti svetlobe vodi do jesenskega padca listov.
Avtor: odnos rastline do svetlobe razdeljen na:
- fotofilna– imajo majhne liste, zelo razvejane poganjke, veliko pigmenta – žita. Toda povečanje intenzivnosti svetlobe nad optimalno zavira fotosintezo, zato je v tropih težko doseči dobre letine.
- sencoljuben e - imajo tanke liste, velike, nameščene vodoravno, z manj stomati.
- odporen na senco– rastline, ki lahko živijo v pogojih dobre osvetlitve in senčenja
Trajanje in intenzivnost izpostavljenosti svetlobi igra pomembno vlogo pri uravnavanju aktivnosti živih organizmov in njihovem razvoju. – fotoperioda. V zmernih zemljepisnih širinah je razvojni cikel živali in rastlin omejen na letne čase, signal za pripravo na temperaturne spremembe pa je dolžina dnevne svetlobe, ki za razliko od drugih dejavnikov na določenem mestu in ob določen čas. Fotoperiodizem je sprožilni mehanizem, ki vključuje fiziološke procese, ki pri rastlinah vodijo do rasti in cvetenja spomladi, plodov poleti in odpadanja listov jeseni. Pri živalih kopičenje maščobe do jeseni, razmnoževanje živali, njihova selitev, selitev ptic in začetek faze počitka pri žuželkah. ( študentsko sporočilo).
Poleg sezonskih sprememb obstajajo tudi dnevne spremembe svetlobnih pogojev; menjava dneva in noči določa dnevni ritem fiziološke aktivnosti organizmov. Pomembna prilagoditev, ki posamezniku zagotavlja preživetje, je nekakšna »biološka ura«, sposobnost zaznavanja časa.
Živali, katerih dejavnost je odvisna odvisno od časa dneva, pridi z dnevni, nočni in mračni način življenja.
VLAŽNOST
Voda je nujna sestavina celice, zato je njena količina v določenih habitatih omejevalni dejavnik za rastline in živali ter določa naravo flore in favne določenega območja.
Prekomerna vlaga v tleh vodi do zalivanja in pojava močvirne vegetacije. Glede na vlažnost tal (količina padavin) se spreminja vrstna sestava vegetacije. Širokolistni gozdovi jih nadomesti drobnolistna, nato gozdno-stepska vegetacija. Sledi nizka trava in pri 250 ml na leto - puščava. Padavine morda ne padajo enakomerno skozi vse leto; živi organizmi morajo prenašati dolgotrajne suše. Na primer rastline in živali savan, kjer je intenzivnost vegetacijskega pokrova, pa tudi intenzivna prehrana parkljarjev odvisna od deževne sezone.
V naravi prihaja do dnevnih nihanj zračne vlage, ki vplivajo na delovanje organizmov. Med vlažnostjo in temperaturo obstaja tesna povezava. Temperatura ima večji vpliv na telo, ko je vlažnost visoka ali nizka. Rastline in živali so razvile prilagoditve na različne stopnje vlažnosti. Na primer, pri rastlinah se razvije močan koreninski sistem, listna kožica se odebeli, listna plošča se zmanjša ali spremeni v iglice in bodice. Pri saksaulu se fotosinteza pojavi v zelenem delu stebla. Med sušo se rast rastlin ustavi. Kaktusi shranjujejo vlago v razširjenem delu stebla, namesto v listih zmanjšujejo izhlapevanje.
Živali so razvile tudi prilagoditve, ki jim omogočajo, da prenašajo pomanjkanje vlage. Majhne živali - glodalci, kače, želve, členonožci - pridobivajo vlago iz hrane. Vir vode je lahko maščobi podobna snov, na primer v kameli. V vročem vremenu nekatere živali - glodalci, želve - prezimujejo, kar traja več mesecev. Efemere lahko do začetka poletja po kratkem cvetenju odvržejo liste, nadzemni deli odmrejo in tako doživijo sušno obdobje. Hkrati se čebulice in korenike ohranijo do naslednje sezone.
Avtor: odnos rastline do vode razdeli:
- vodne rastline visoka vlažnost;
- polvodne rastline, kopensko-vodni;
- kopenske rastline;
- rastline suhih in zelo suhih krajev,živijo na mestih z nezadostno vlago in lahko prenašajo kratkotrajno sušo;
- sukulente– sočne, kopičijo vodo v tkivih svojih teles.
V zvezi z za vodo živali razdeli:
- živali, ki ljubijo vlago;
- vmesna skupina;
- suholjubne živali.
Vrste prilagoditev organizmov na nihanje temperature, vlažnosti in svetlobe:
- toplokrven – vzdrževanje stalne telesne temperature s strani telesa;
- hibernacija – dolgotrajno spanje živali v zimski sezoni;
- prekinjena animacija – začasno stanje telesa, v katerem so življenjski procesi upočasnjeni na minimum in so odsotni vsi vidni znaki življenja (opaženo pri hladnokrvnih živalih in pri živalih pozimi in v vročih obdobjih);
- odpornost proti zmrzali b – sposobnost organizmov, da prenašajo negativne temperature;
- stanje mirovanja - prilagodljiva lastnost trajnice, za katero je značilno prenehanje vidne rasti in življenjske aktivnosti, odmiranje talnih poganjkov pri zelnatih oblikah rastlin in odpadanje listov pri lesnatih oblikah;
- poletni mir– adaptivna lastnost zgodnjih cvetočih rastlin (tulipan, žafran) v tropskih regijah, puščavah, polpuščavah.
(Sporočila študentov.)
Naredimo to sklep, za vse žive organizme, tj. Na rastline in živali vplivajo abiotski dejavniki okolja (dejavniki nežive narave), predvsem temperatura, svetloba in vlaga. Glede na vpliv dejavnikov nežive narave se rastline in živali delijo v različne skupine in razvijajo prilagoditve na vpliv teh abiotskih dejavnikov.
Praktične naloge v skupinah:(Priloga 1)
1. NALOGA: Izmed naštetih živali poimenuj tiste, ki so hladnokrvne (torej z nestabilno telesno temperaturo).
2. NALOGA: Od naštetih živali poimenuj tiste, ki so toplokrvne (torej s stalno telesno temperaturo).
3. NALOGA: med predlaganimi rastlinami izberi tiste, ki so svetloljubne, sencoljubne in sencoodnosne, in jih zapiši v tabelo.
4. NALOGA: izberite živali, ki vodijo dnevni, nočni in mračni način življenja.
5. NALOGA: izberite sorodne rastline različne skupine v zvezi z vodo.
6. NALOGA: izberi živali, ki pripadajo različnim skupinam glede na vodo.
Naloge na temo "abiotski dejavniki okolja", odgovori(
Najpomembnejši abiotski dejavniki in prilagoditev živih organizmov nanje
Opišite svetlobo kot abiotski dejavnik. Podajte klasifikacijo ekoloških razredov rastlin glede na svetlobo.
Opišite temperaturo kot abiotski dejavnik. Pojasnite ekološki pomen Bergmanovih in Allenovih pravil (navedite primere).
Kakšna je razlika med poikilotermnimi in homeotermnimi organizmi?
Kako je formuliran bioklimatski zakon A. Hopkinsa? Daj ekološko razlago.
Opišite vlago kot abiotski dejavnik. Navedite primere vlago- in suholjubnih rastlin in živali ter tistih, ki imajo raje zmerno vlago.
Med glavnimi abiotskimi dejavniki razmislimo svetloba, temperatura in vlažnost.
Svetloba.
Nekoč je francoski astronom Camille Flammarion (1842-1925) zapisal: "Ne razmišljamo o tem, ampak vse, kar hodi, se premika, živi na našem planetu, je otrok Sonca."
.
Le pod vplivom svetlobe se namreč v biosferi odvija najpomembnejši proces fotosinteze, ki splošni pogled lahko predstavimo na naslednji način:
Kjer je A donor elektronov.
Pri zelenih rastlinah (višjih rastlinah in algah) je donor elektronov voda (kisik), zato kisik nastaja kot posledica fotosinteze:
Pri bakterijah lahko vlogo darovalca elektronov opravljajo na primer vodikov sulfid (žveplo) in organske snovi. Torej, v zelenih in vijoličnih žveplovih bakterijah pride do naslednjega procesa:
Glede svetlobe se organizmi znajdejo v dilemi: po eni strani je neposredna izpostavljenost celici svetlobi lahko usodna za organizem, po drugi strani pa je svetloba primarni vir energije, brez katere življenje ni mogoče.
Vidna svetloba deluje mešano na organizme: rdeči žarki imajo toplotni učinek; modri in vijolični žarki - spremenijo hitrost in smer bio kemične reakcije. Na splošno svetloba vpliva na hitrost rasti in razvoja rastlin, intenzivnost fotosinteze, aktivnost živali, povzroča spremembe vlažnosti in temperature okolja ter je pomemben dejavnik zagotavljanja dnevnih in sezonskih bioloških ciklov. Za vsak habitat je značilen določen svetlobni režim, določen intenzivnost (moč), količina in kakovost svetlobe.
Intenzivnost (moč) svetloba se meri z energijo na enoto površine na enoto časa: J/m2Hs;
J/cm2Hs. Na ta dejavnik močno vplivajo značilnosti terena. Neposredna svetloba je najbolj intenzivna, rastline pa bolj izkoristijo razpršeno svetlobo. Količina svetlobe določeno s skupnim sevanjem. Od polov do ekvatorja se količina svetlobe povečuje. Za določitev svetlobnega režima je treba upoštevati količino odbite svetlobe, tako imenovani albedo. Albedo (iz latinščine albus - bel) - odbojnost površin različnih teles - je izražena kot odstotek celotnega sevanja in je odvisna od vpadnega kota žarkov in lastnosti odbojne površine. Na primer albedočisti sneg
Glede na svetlobo kot dejavnik okolja ločimo naslednje skupine rastlin: heliofite (iz grškega helios - sonce, phyton - rastlina), sciofite (iz grškega skia - senca) in rastline, odporne na senco (fakultativni heliofiti).
Lahke rastline (heliofiti)- živijo na odprtih mestih z dobro osvetlitvijo in so redki v gozdnem območju. Proces fotosinteze začne prevladovati nad procesom dihanja šele pri močni svetlobi (pšenica, bor, macesen).
Cvetovi svetloljubnih rastlin, kot so sončnice, šmarnice in strune, se obračajo za soncem. Senčne rastline(sciofiti)
- ne prenašajo močne razsvetljave in živijo pod gozdnimi krošnjami v stalni senci (to so predvsem gozdne trave, praproti, mahovi in oksalije). Na jasah pod močno svetlobo kažejo očitne znake zatiranja in pogosto poginejo. Rastline, odporne na senco(fakultativni heliofiti)
- lahko živi pri dobri svetlobi, vendar zlahka prenaša temne prostore (večina gozdnih rastlin, travniških rastlin, gozdnih zelišč in grmovnic).
Drevesne vrste, odporne na senco, in senčne zelnate rastline se odlikujejo po mozaični razporeditvi listov. Listi evkaliptusa imajo robove obrnjene proti svetlobi. Pri drevesih imajo svetlobni in senčni listi (ki se nahajajo na površini oziroma znotraj krošnje) - dobro osvetljeni in zasenčeni - anatomske razlike. Svetli listi so debelejši in bolj hrapavi, včasih tudi svetleči, kar pomaga odbijati svetlobo. Listi sence so običajno mat, brez dlak, tanki, z zelo občutljivo povrhnjico ali brez nje (kutikula je zunanji film, ki pokriva povrhnjico).
V gozdu drevesa, odporna na senco, tvorijo goste sklenjene sestoje. Pod njihovimi krošnjami rastejo še bolj senčno odporna drevesa in grmi, pod njimi pa senčna grmovja in zelišča. Na sliki sta dva bora: eden je rasel na odprtem prostoru z dobro osvetlitvijo (1), drugi pa v gostem gozdu (2).
Svetloba je v življenju živali najpomembnejša kot sredstvo za orientacijo. Že v najpreprostejših organizmih se pojavijo svetlobno občutljivi organeli. Tako zelena euglena reagira na stopnjo osvetlitve v okolju s pomočjo svetlobno občutljivega "očesa". Začenši s coelenterati, skoraj vse živali razvijejo organe, občutljive na svetlobo - oči, ki imajo takšno ali drugačno strukturo. zunanje okolje. Svetlobni signali, ki jih oddajajo ribe, glavonožci in drugi vodni organizmi, pa tudi nekateri organizmi kopensko-zračnega okolja (na primer hrošči iz družine kresnic), služijo za privabljanje osebkov nasprotnega spola, privabljanje plena ali odganjanje plenilcev, se orientirajo v šoli itd.
Pomemben dejavnik okolja je temperatura.
Temperatura.
Eden najpomembnejših dejavnikov, ki določajo obstoj, razvoj in razširjenost organizmov po svetu, je temperatura. Ni pomembna le absolutna količina toplote, ampak tudi njena časovna porazdelitev, to je toplotni režim.
Rastline nimajo lastne telesne temperature: njihovi anatomski, morfološki in fiziološki mehanizmi termo-
Predpisi so namenjeni zaščiti telesa pred škodljivimi učinki neugodnih temperatur.
V območju visokih temperatur z nizko vlažnostjo (tropske in subtropske puščave) se je skozi zgodovino oblikovala edinstvena morfološka vrsta rastlin z neznatno listno površino ali popolno odsotnostjo listov. Mnoge puščavske rastline razvijejo belkasto pubescenco, ki pomaga odbijati sončno svetlobo in jih ščiti pred pregrevanjem (peščena akacija, angustifolia oleagin).
Fiziološke prilagoditve rastlin, ki blažijo škodljive učinke visokih temperatur, lahko vključujejo: intenzivnost izhlapevanja - transpiracija (iz latinskega trans - skozi, spiro- diham, izdihnem), kopičenje soli v celicah, ki spreminjajo temperaturo plazemske koagulacije, lastnost klorofila, da preprečuje prodiranje sončne svetlobe.
V živalskem svetu opažamo določene morfološke prilagoditve, ki so namenjene zaščiti organizmov pred neugodnimi vplivi temperatur. To lahko dokazuje znano Bergmanovo pravilo(1847), po kateri Znotraj vrste ali dokaj homogene skupine sorodnih vrst so toplokrvni organizmi z večjimi telesnimi velikostmi pogosti v hladnejših območjih.
Poskusimo razložiti to pravilo z vidika termodinamike: izguba toplote je sorazmerna s površino telesa organizma in ne z njegovo maso. Večja ko je žival in bolj kompaktno njeno telo, lažje vzdržuje stalno temperaturo (manjša specifična poraba energije) in obratno, manjša kot je žival, večja je njena relativna površina in izguba toplote ter večja je specifična raven njegovega bazalnega metabolizma, to je količina energije, ki jo telo živali (ali človeka) porabi ob popolnem mirovanju mišic pri temperaturi okolja, pri kateri je termoregulacija najbolj izrazita.
Pri živalih s konstantno telesno temperaturo v hladnih podnebnih območjih obstaja težnja po zmanjšanju površine štrlečih delov telesa (Allenovo pravilo, 1877).
Allenovo pravilo se jasno kaže, na primer, ko primerjamo velikost ušes ekološko podobnih vrst: arktična lisica - prebivalec tundre; navadna lisica - značilna za zmerne zemljepisne širine;
Fenech - prebivalec afriških puščav.
|
Reakcija živali na toplotni režim se kaže tudi v spremembah razmerja posameznih organov in telesa (stoat iz severnih predelov ima povečano srce, ledvice, jetra in nadledvične žleze v primerjavi z istimi živalmi v območjih z višjimi temperaturami). ). Obstajajo izjeme od pravil Bergmana in Allena. |
fenek
Glede na vrsto izmenjave toplote ločimo dva ekološka tipa živali: poikilotermne in homeotermne. Poikilotermni organizmi (iz grščine poikilos
- raznolika) - živali z nestabilno stopnjo metabolizma, nestabilno telesno temperaturo in skoraj popolno odsotnostjo mehanizmov termoregulacije (hladnokrvne). Sem spadajo nevretenčarji, ribe, plazilci, dvoživke, torej večina živali, razen ptic in sesalcev.
Njihova telesna temperatura se spreminja s spremembami temperature okolja. Homeotermni organizmi (iz grščine homoios
- enake) - živali z višjo in stabilnejšo stopnjo presnove, med katero se izvaja termoregulacija in je zagotovljena relativno stalna telesna temperatura (toplokrvne). Sem spadajo ptice in sesalci. Telesna temperatura se vzdržuje na relativno konstantni ravni.
Poikilotermne živali lahko razdelimo na evritermne živali, ki vodijo aktiven življenjski slog v razmeroma širokem temperaturnem območju, in stenotermne živali, ki ne prenašajo večjih temperaturnih nihanj.
Kemični mehanizem je določen z intenzivnostjo reakcij v telesu in se izvaja refleksno:
Fizični mehanizem termoregulacije zagotavljajo toplotnoizolacijski ovoji (krzno, perje, maščobna plast), delovanje žlez znojnic, izhlapevanje vlage med dihanjem in žilna regulacija krvnega obtoka.
Pri poikilotermnih živalih je hitrost presnove premosorazmerna z zunanjo temperaturo; pri homeotermnih živalih, nasprotno, ko se ta zmanjša, se poveča izguba toplote in kot odgovor se aktivirajo presnovni procesi in poveča proizvodnja toplote. Intenzivnost metabolizma (presnovnih procesov) pri homeotermiji je obratno sorazmerna zunanjim temperaturam. Vendar je ta vzorec mogoče zaslediti le v določenih mejah. Zvišanje ali znižanje temperature glede na mejno vrednost povzroči pregrevanje ali hipotermijo živali in na koncu njeno smrt.
Heterotermne živali zavzemajo vmesni položaj med poikilotermnimi in homeotermnimi živalmi. Imajo aktivno stanje vzdržuje se razmeroma visoka in konstantna telesna temperatura, v neaktivnem stanju pa se telesna temperatura malo razlikuje od zunanje. Pri teh živalih med zimskim spanjem oz globok spanec Nivo presnove se zmanjša in telesna temperatura le malo presega temperaturo okolja. Značilni predstavniki heterotermnih živali so škržati, ježi, netopirji, medvedi, hudourniki, kljunarice, ehidne in kenguruji.
Oglejmo si primer z žuželkami, predstavniki poikilotermnih živali (glej sliko).
Krivulja P. I. Bahmetjeva
Pri t ° +10 ° C žuželke postanejo trpi, pri t ° 0 ° C - hipotermija. Nadaljuje se, dokler voda ne kristalizira, kar spremlja temperaturni skok. Po njegovem močnem povečanju se začnejo procesi, ki vodijo v poslabšanje fiziološkega stanja telesa.
Fiziološko stanje žuželke med procesom hlajenja je odvisno od hitrosti znižanja temperature. S počasnim ohlajanjem se v celicah tvorijo ledeni kristali, ki razbijejo njihovo lupino. Pri zelo hitrem ohlajanju se centri kristalizacije nimajo časa oblikovati in nastane steklasta struktura. Zaradi tega citoplazma ni poškodovana. Tako globoko, a zelo hitro ohlajanje povzroči začasno, reverzibilno zaustavitev vseh vitalnih procesov v telesu. Podobno stanje, imenovano suspendirana animacija, opazimo pri virusih, bakterijah, nevretenčarjih, dvoživkah, plazilcih, lišajih in mahovih. Pojav suspendirane animacije je prvi odkril in opisal A. Leeuwenhoek (1701). Študij suspendirane animacije je dal zagon razvoju različnih kriotehnologija (iz grščine kryos - mraz, zmrzal), na primer kriokonzervacija. Ta metoda se pogosto uporablja v biologiji, medicini, kmetijstvo , v praksi dolgoročno skladiščenje
konzervirana kri, sperma za umetno osemenjevanje rejnih živali, različna tkiva in organi za presaditev (iz latinskega transplantatio - presaditev), kulture, bakterije, virusi. Dejavnik temperature je pomemben pri porazdelitvi živih organizmov na Zemlji in s tem določa populacijo različnih naravna območja. Leta 1918 je ustanovil A. Hopkins uredil bioklimatski zakon
. Ugotovil je, da obstaja naravna, tesna povezava med razvojem fenoloških (sezonskih) pojavov ter zemljepisno širino, dolžino in nadmorsko višino območja. To je izračunal
Ko se pomikate proti severu, vzhodu in v gore, se začetek periodičnih pojavov v življenju organizmov zamakne za 4 dni za vsako stopinjo zemljepisne širine, 5 stopinj zemljepisne dolžine in približno 100 m nadmorske višine.
Eden od pomembnih vzorcev v razširjenosti sodobnih organizmov je njihova bipolarnost - geografska porazdelitev kopenske in morske flore in favne, v kateri ista vrsta živi v hladnih in zmernih širinah obeh polobel, ni pa je v tropskem pasu (brezzobi kiti, uhati tjulnji itd.).
Enako pomemben okoljski dejavnik je vlaga.
Voda je najpomembnejši okoljski dejavnik v življenju živih organizmov in njihov stalni sestavni del. Vsa živa bitja na Zemlji vključujejo vodo, na primer meduze vsebujejo 95-99% vode, koruza 70%, žita 87%. Tudi žitni zavijač, ki se hrani s suhim zrnjem, vsebuje 46 % vode. Človeški zarodek vsebuje 97% vode, po rojstvu - 64-77%. Pri moških, starih od 18 do 50 let, telo vsebuje ~61 % vode, pri ženskah pa 54 %.
V življenju človek popije do 50-77 m3 vode (na dan ~ 2,5-3 litre). Na splošno človek izgubi 2-2,5 litra vode na dan: 800-
1300 ml v urinu, približno 200 ml v blatu in 600 ml s površine telesa in med dihanjem. Pri izgubi 1-1,5 litra vode človek postane žejen, ko porabi 6-8% vlage od telesne teže, pade v stanje napol omedlevice s pomanjkanjem 10-12%, nastopi smrt.
V različnih razvojnih obdobjih potrebe rastlin po vodi niso enake, zlasti v različne vrste; Razlikuje se tudi glede na podnebje in vrsto tal. Na primer, žita potrebujejo manj vlage v obdobju kalitve in zorenja semen kot v času njihove intenzivne rasti. Za vsako fazo rasti in razvojne stopnje katere koli vrste rastline je mogoče določiti kritično obdobje, ko pomanjkanje vode še posebej negativno vpliva na njeno življenje. Vlažnost okolja je pogosto dejavnik, ki omejuje število in porazdelitev organizmov po vsem svetu.
Na primer, bukev lahko živi na relativno suhih tleh, vendar potrebuje precej visoko zračno vlago. Pri živalih imajo zelo pomembno vlogo prepustnost ovoja in mehanizmi, ki uravnavajo presnovo vode.
Ločimo absolutno zračno vlago, ki je količina plinaste vode (pare) v gramih na 1 m3 zraka, in relativno zračno vlago. Relativna vlažnost označuje stopnjo nasičenosti zraka z vodno paro pri določeni temperaturi in je izražena v odstotkih kot razmerje med absolutno vlažnostjo in največjo vlažnostjo (masa vodne pare v gramih, ki lahko ustvari popolno nasičenost v 1 m3 zraka)
kjer je: r - relativna vlažnost, %;
m je masa pare, ki jo dejansko vsebuje 1 m3 zraka (absolutna vlažnost), g;
msat - masa 1 m3 nasičene pare pri določeni temperaturi, g.
Za organizme je zelo pomembna pomanjkljiva nasičenost zraka z vodno paro, to je razlika med največjo in absolutno vlažnostjo pri določeni temperaturi:
Pri različnih temperaturah pomanjkanje nasičenosti zraka z vodno paro ni enako pri enaki vlažnosti. Višja kot je temperatura, bolj suh je zrak in v njem poteka intenzivnejša transpiracija (izhlapevanje vode iz listov in drugih delov rastlin).
Za življenje organizmov je izjemnega pomena tudi sezonska razporeditev vlage skozi vse leto, pa tudi njena dnevna nihanja.
Glede na vodni režim ločimo: okoljske skupine rastline in živali: vlagoljubna, suholjubna in ima raje zmerno vlažnost. Med rastlinami so:
Med kopenskimi živalmi so:
Hidrofili - vlagoljubne živali (morovci, skočniki, komarji, kopenske planarije, kopenski mehkužci in dvoživke).
mezofili - živijo na območjih z zmerno vlažnostjo (zimski ščitnik, številne žuželke, ptice, sesalci).
Kserofili - to so suholjubne živali, ki ne prenesejo visoke vlažnosti (kamele, puščavski glodavci in plazilci).
Na primer, slonja želva shranjuje vodo v mehurju; nekateri sesalci se izognejo pomanjkanju vlage z odlaganjem maščob, katerih oksidacija proizvaja presnovno vodo. Številne žuželke, kamele, debelorepe ovce, debelorepi jerboi itd. živijo od presnovne vode.
Abiotski okoljski dejavniki vključujejo substrat in njegovo sestavo, vlago, svetlobo in druge vrste sevanja v naravi, njegovo sestavo in mikroklimo. Treba je opozoriti, da lahko temperaturo, sestavo zraka, vlažnost in svetlobo pogojno opredelimo kot "posamezne", substrat, podnebje, mikroklimo itd. - kot "kompleksne" dejavnike.
Substrat (dobesedno) je mesto pritrditve. Na primer, za lesne in zelnate oblike rastlin, za talne mikroorganizme je to zemlja. V nekaterih primerih lahko substrat štejemo za sinonim za habitat (tla so na primer edafski habitat). Za substrat je značilna določena kemična sestava, ki prizadene organizme. Če substrat razumemo kot habitat, potem je v tem primeru kompleks značilnih biotskih in abiotskih dejavnikov, na katere se ta ali oni organizem prilagaja.
Značilnosti temperature kot abiotskega dejavnika okolja
Temperatura je okoljski dejavnik, povezan s povprečno kinetično energijo gibanja delcev in izražen v stopinjah na različnih lestvicah. Najpogostejša lestvica je v stopinjah Celzija (°C), ki temelji na raztezanju vode (vrelišče vode je 100°C). SI sprejme absolutno temperaturno lestvico, za katero je vrelišče vode T bp. voda = 373 K.
Zelo pogosto je temperatura tisti omejevalni dejavnik, ki določa možnost (nezmožnost) življenja organizmov v določenem habitatu.
Glede na naravo telesne temperature delimo vse organizme v dve skupini: poikilotermne (njihova telesna temperatura je odvisna od temperature okolja in je skoraj enaka temperaturi okolja) in homeotermne (njihova telesna temperatura ni odvisna od zunanje temperature in je bolj ali manj konstantna: če niha, je v majhnih mejah – delčki stopinje).
Poikilotermni organizmi vključujejo rastlinske organizme, bakterije, viruse, glive, enocelične živali, pa tudi živali z relativno nizko stopnjo organiziranosti (ribe, členonožci itd.).
Homeotermi vključujejo ptice in sesalce, vključno z ljudmi. Stalna telesna temperatura zmanjšuje odvisnost organizmov od temperature zunanjega okolja, kar omogoča naselitev v večjem številu ekoloških niš, tako v geografski kot v vertikalni razporeditvi po planetu. Vendar pa organizmi poleg homeotermije razvijejo prilagoditve za premagovanje učinkov nizkih temperatur.
Glede na toleranco na nizke temperature rastline delimo na toploljubne in hladno odporne. Toploljubne rastline vključujejo rastline juga (banane, palme, južne sorte jablan, hrušk, breskev, grozdja itd.). Hladno odporne rastline vključujejo rastline srednjih in severnih zemljepisnih širin, pa tudi rastline, ki rastejo visoko v gorah (na primer mahovi, lišaji, bor, smreka, jelka, rž itd.). V osrednji Rusiji gojijo sorte sadnih dreves, odpornih proti zmrzali, ki jih posebej gojijo rejci. Prve velike uspehe na tem področju so dosegli I.V. Michurin in drugi ljudski rejci.
Norma reakcije telesa na temperaturni faktor (za posamezne organizme) je pogosto ozka, tj. določen organizem lahko normalno deluje v precej ozkem temperaturnem območju. Tako morski vretenčarji poginejo, ko se temperatura dvigne na 30-32°C. Toda za živo snov kot celoto so meje temperaturnega vpliva, pri katerih se življenje ohrani, zelo široke. Tako v Kaliforniji v vročih vrelcih živi vrsta rib, ki običajno deluje pri temperaturi 52 °C, toplotno odporne bakterije, ki živijo v gejzirjih, pa lahko prenesejo temperature do 80 °C (to je »normalna« temperatura za njih). Nekateri ljudje živijo v ledenikih pri temperaturi -44°C itd.
Vloga temperature kot okoljskega dejavnika je v tem, da vpliva na metabolizem: pri nizkih temperaturah se hitrost bioorganskih reakcij močno upočasni, pri visokih temperaturah pa močno poveča, kar vodi do neravnovesja v poteku biokemičnih procesov, in to povzroča različne bolezni, včasih pa tudi smrt.
Vpliv temperature na rastlinske organizme
Temperatura ni samo dejavnik, ki določa možnost življenja rastlin na določenem območju, ampak pri nekaterih rastlinah vpliva na proces njihovega razvoja. Tako ozimne sorte pšenice in rži, ki med kalitvijo niso bile podvržene procesu »jarovizacije« (izpostavljenosti nizkim temperaturam), pri gojenju v najugodnejših pogojih ne dajo semen.
Za prenašanje nizkih temperatur imajo rastline različne prilagoditve.
1. Pozimi citoplazma izgublja vodo in kopiči snovi, ki imajo učinek "proti zmrzovanju" (monosaharidi, glicerin in druge snovi) - koncentrirane raztopine takšnih snovi zamrznejo le pri nizkih temperaturah.
2. Prehod rastlin v fazo (fazo), odporno na nizke temperature - fazo trosov, semen, gomoljev, čebulic, korenin, korenin itd. Lesnate in grmičaste oblike rastlin odvržejo liste, stebla so prekrita s pluto. , ki ima visoke toplotnoizolacijske lastnosti, snovi proti zmrzovanju pa se kopičijo v živih celicah.
Vpliv temperature na živalske organizme
Temperatura različno vpliva na poikilotermne in homeotermne živali.
Poikilotermne živali so aktivne samo pri temperaturah, ki so optimalne za njihovo življenje. V obdobjih nizkih temperatur prezimujejo (dvoživke, plazilci, členonožci itd.). Nekatere žuželke prezimijo bodisi kot jajčeca bodisi kot lutke. Za prisotnost organizma v mirovanju je značilno stanje mirovanja, v katerem so presnovni procesi zelo zavirani in telo lahko dolgo časa ostane brez hrane. Poikilotermne živali lahko tudi prezimijo, če so izpostavljene visokim temperaturam. Tako so živali v nižjih zemljepisnih širinah v najbolj vročem delu dneva v rovih, obdobje njihove aktivne življenjske aktivnosti pa se pojavi zgodaj zjutraj ali pozno zvečer (ali pa so nočne).
Živalski organizmi ne prezimijo le zaradi vpliva temperature, ampak tudi zaradi drugih dejavnikov. Tako medved (domotermna žival) zaradi pomanjkanja hrane pozimi prespi.
Homeotermne živali so pri svojih življenjskih aktivnostih manj odvisne od temperature, vendar temperatura na njih vpliva v smislu dostopnosti (odsotnosti) preskrbe s hrano. Te živali imajo naslednje prilagoditve za premagovanje učinkov nizkih temperatur:
1) živali se selijo iz hladnejših območij v toplejša (selitve ptic, selitve sesalcev);
2) spremenite naravo pokrova (poletno krzno ali perje nadomesti debelejše zimsko; kopičijo veliko plast maščobe - divji prašiči, tjulnji itd.);
3) zimsko spanje (na primer medved).
Homeotermne živali imajo prilagoditve za zmanjšanje učinkov temperatur (tako visokih kot nizkih). Tako ima oseba znojne žleze, ki pri povišanih temperaturah spremenijo naravo izločanja (poveča se količina izločanja), spremeni se lumen krvnih žil v koži (pri nizkih temperaturah se zmanjša, pri visokih pa poveča) itd.
Sevanje kot abiotski dejavnik
Tako v življenju rastlin kot v življenju živali imajo veliko vlogo različna sevanja, ki bodisi vstopajo na planet od zunaj (sončni žarki) bodisi se sproščajo iz črevesja Zemlje. Tu bomo upoštevali predvsem sončno sevanje.
Sončno sevanje je heterogeno in je sestavljeno iz elektromagnetnih valov različnih dolžin, zato imajo različne energije. Zemljino površje dosežejo žarki tako vidnega kot nevidnega spektra. Žarki nevidnega spektra vključujejo infrardeče in ultravijolične žarke, žarki vidnega spektra pa imajo sedem najbolj razločnih žarkov (od rdečega do vijoličnega). kvanti sevanja naraščajo od infrardečega do ultravijoličnega (to pomeni, da ultravijolični žarki vsebujejo kvante najkrajših valov in največjo energijo).
Sončni žarki imajo več okoljsko pomembnih funkcij:
1) zahvaljujoč sončnim žarkom se na površini Zemlje uresničuje določen temperaturni režim, ki ima širinski in navpični conski značaj;
Brez človekovega vpliva pa se lahko sestava zraka spreminja glede na nadmorsko višino (z višino se vsebnost kisika in ogljikovega dioksida zmanjšuje, saj sta ta plina težja od dušika). Zrak obalnih območij je obogaten z vodno paro, ki vsebuje morske soli v raztopljenem stanju. Zrak gozda se od zraka polj razlikuje po primesi spojin, ki jih sproščajo različne rastline (npr. zrak borovega gozda vsebuje veliko količino smolnatih snovi in estrov, ki ubijajo patogene, zato je ta zrak zdravilen za bolniki s tuberkulozo).
Najpomembnejši kompleksni abiotski dejavnik je podnebje.
Podnebje je kumulativni abiotski dejavnik, ki vključuje določeno sestavo in stopnjo sončnega obsevanja, s tem povezano stopnjo vpliva temperature in vlažnosti ter določen vetrovni režim. Podnebje je odvisno tudi od narave vegetacije, ki raste na določenem območju, in od terena.
Na Zemlji obstaja določeno širinsko in navpično podnebno območje. Obstajajo vlažno tropsko, subtropsko, ostro celinsko in druge vrste podnebja.
Preberi podatke o različnih vrstah podnebja iz učbenika fizične geografije. Upoštevajte podnebne značilnosti območja, kjer živite.
Podnebje kot kumulativni dejavnik oblikuje eno ali drugo vrsto vegetacije (flore) in z njo tesno povezano vrsto favne. Človeška naselja imajo velik vpliv na podnebje. Podnebje velikih mest se razlikuje od podnebja primestnih območij.
Primerjaj temperaturni režim mesta, v katerem živiš, in temperaturni režim območja, kjer se mesto nahaja.
Praviloma je temperatura v mestu (zlasti v središču) vedno višja kot v regiji.
Mikroklima je tesno povezana s podnebjem. Razlog za nastanek mikroklime so razlike v reliefu na določenem ozemlju, prisotnost rezervoarjev, kar vodi do sprememb v razmerah na različnih ozemljih določenega podnebnega pasu. Tudi na sorazmerno majhnem območju poletne koče lahko na nekaterih delih nastanejo različni pogoji za rast rastlin zaradi različnih svetlobnih pogojev.
TO abiotski dejavniki okolje vključuje dejavnike nežive narave: svetlobo, temperaturo, vlago, geomagnetno polje Zemlje, gravitacijo, sestavo vode, zraka, tal okolje.
Svetloba. Sevanje Sonca ima v odnosu do žive narave dvojno funkcijo. Prvič, je vir toplote, katere količina določa aktivnost življenja na določenem območju; drugič, svetloba služi kot signal, ki določa aktivnost vitalnih procesov, pa tudi vodnik pri gibanju v prostoru.
Za živali in rastline velika vrednost imajo valovno dolžino zaznanega sevanja, njegovo intenzivnost in trajanje izpostavljenosti (dolžino fotoperiode dneva ali fotoperiode). Vidna svetloba ali bela svetloba predstavlja približno 45 % celotne sevalne energije, ki pade na Zemljo. Ultravijolični žarki predstavljajo približno 10 % vse sevalne energije. Človeku nevidni, jih zaznavajo vidni organi žuželk in jim služijo za orientacijo v oblačnem vremenu. Za normalno življenje človeka so potrebni tudi žarki ultravijoličnega dela spektra. Pod njihovim vplivom se v telesu tvori vitamin D.
Za organizme je najpomembnejša vidna svetloba z valovno dolžino od 0,4 do 0,75 mikrona. Energija vidne svetlobe se uporablja za procese fotosinteze v rastlinskih celicah. V tem primeru listi še posebej močno absorbirajo oranžno-rdeče (0,66-0,68 mikronov) in modro-vijolične (0,4-0,5 mikronov) žarke. Od 0,1 do 1 % vhodne sončne energije se porabi za biosintezo,
včasih učinkovitost fotosintetske vegetacije doseže nekaj odstotkov.
Raznolikost svetlobnih pogojev, v katerih živijo rastline, je zelo velika. V različnih habitatih se intenzivnost sončnega sevanja, njegova spektralna sestava, trajanje osvetlitve itd. Pri rastlinah intenzivnost fotosinteze poveča z naraščajočo osvetlitvijo do določene meje, ki jo imenujemo stopnja svetlobne nasičenosti ali ekološki optimum. . Nadaljnje povečanje svetlobnega toka ne spremlja povečanje fotosinteze in nato vodi do njene inhibicije.
Glede na svetlobo ločimo tri skupine rastlin: svetloljubne, sencoljubne in sencoodporne.
Svetloljubne rastline živijo na odprtih mestih v pogojih polne sončne svetlobe (stepske in travniške trave, gojene rastline na prostem in mnoge druge). Toda tudi pri rastlinah, ki ljubijo svetlobo, povečanje osvetlitve nad optimalno raven zavira fotosintezo.
Senčnoljubne rastline imajo ekološki optimum v območju šibke svetlobe in ne prenašajo močne svetlobe. To so vrste, ki živijo v nižjih, zasenčenih slojih rastlinskih združb - smrekovi gozdovi, hrastovi gozdovi itd. Rastline, odporne na senco, dobro uspevajo pri polni svetlobi, prilagodijo pa se tudi šibki svetlobi.
Infrardeče sevanje predstavlja približno 45 % celotne količine sončne energije, ki teče na Zemljo. Infrardeče žarke absorbirajo tkiva rastlin in živali, neživi predmeti, vključno z vodo. Vsaka površina, ki ima temperaturo nad ničlo, oddaja dolgovalovne infrardeče (toplotne) žarke. Zato rastline in živali prejemajo toplotno energijo ne le od sonca, ampak tudi od okoljskih predmetov.
Iz navedenega izhaja, da svetloba je eden najpomembnejših abiotski dejavniki.
Temperatura. Telesna temperatura večine organizmov in posledično hitrost vseh kemičnih reakcij, ki sestavljajo presnovo, je odvisna od temperature okolja. Normalna struktura in delovanje beljakovin, od katerih je odvisen sam obstoj življenja, je možno v območju od 0 do 50 °C. Medtem pa so temperaturne meje, znotraj katerih najdemo življenje, veliko širše. V ledenih puščavah Antarktike lahko temperature padejo do -88 °C, v sušnih puščavah pa dosežejo 58 °C v senci. Nekatere vrste bakterij in alg živijo v toplih vrelcih pri temperaturah 80-88 °C. Tako razpon temperaturnih nihanj na različnih območjih Zemlje, kjer se pojavlja življenje, doseže 176 °C. Tudi v enem rastišču je lahko razlika med najnižjo temperaturo pozimi in najvišjo poleti več kot 80 °C. Na nekaterih območjih so dnevna temperaturna nihanja tudi velika: na primer v puščavi Sahara se lahko temperatura čez dan spremeni tudi za 50 °C. Toda niti eno živo bitje na svetu ni sposobno prenesti celotnega temperaturnega območja v aktivnem stanju. Zato je razširjenost katere koli vrste živali in rastlin omejena na habitat, na katerega temperaturo je prilagojena.
Vlažnost. Voda je nujna sestavina celice, zato njena količina v določenem habitatu določa naravo vegetacije in živalskega sveta na tem območju. Količina vode v okolju je v določeni meri odvisna od njene vsebnosti v telesu rastlin in živali ter njihove odpornosti proti izsušitvi.
V rastlinah puščav in suhih step voda predstavlja 30-65% celotne mase v gozdno-stepskih hrastovih nasadih se ta vrednost poveča na 70-85%, v smrekovih gozdovih doseže 90%.
Telo živali je praviloma vsaj 50% sestavljeno iz vode. Še manj vode ima v telesu žitni zavijač, ki se prehranjuje z zelo suho hrano – žitom – 46 %. Gosenice, ki jedo sočne liste, vsebujejo 85-90% vode. Na splošno imajo živali, ki živijo na kopnem, manj vode v telesu kot vodne živali. Tako telo živine vsebuje 59% vlage, človeško telo - 64%, race mlakarice - 70%. Pri ribah vsebnost vode v telesu doseže 75%, pri meduzah pa več kot 99%.
Vodna bilanca območja je odvisna od količine padavin, ki pade med letom, in vrednosti, ki označuje njihovo izhlapevanje. Če količina izhlapele vode presega letno količino padavin, se taka območja imenujejo suha, aridna ali aridna.
Območja, ki so dovolj oskrbljena z vlago, se imenujejo vlažna (mokra). Presežek vode v tleh vodi v razvoj močvirij, v katerih živijo rastlinske vrste, ki ne morejo uravnavati vodnega režima. Sem sodijo alge, glive, lišaji, nekateri mahovi, elodeje, vodne maslenice, vallisnerije, trstičje in številne druge. Takšne rastline imajo nizek osmotski tlak celičnega soka in zato malo zadržujejo vodo.
sposobnost, visoki ravni izhlapevanje skozi široko odprta želodca. Koreninski sistem cvetočih močvirskih rastlin je slabo razvit ali popolnoma odsoten.
Sposobnost uravnavanja vodne bilance v zelnatih rastlinah temnih iglastih gozdov je omejena. Z zmanjševanjem vlage v tleh se spreminja vrstna sestava rastlinskih združb. Širokolistni gozdovi se umaknejo gozdovom z drobnim listjem, ki se spremenijo v gozdno stepo. Z nadaljnjim zmanjševanjem količine padavin (in povečevanjem suhosti tal) se visoke trave umaknejo nizkim travam. Če je letna količina padavin 250 mm ali manj, nastanejo puščave. Zaradi neenakomerne porazdelitve padavin po letnih časih morajo rastline in živali prenašati dolgo sušo.
Rastline so razvile številne prilagoditve na občasno pomanjkanje vlage. To je močno zmanjšanje rastne sezone (do 4-6 tednov) in dolgo obdobje mirovanja, ki ga rastline doživljajo v obliki semen, čebulic, gomoljev itd. (tulipani, gosja čebula, mak itd.). Takšne rastline imenujemo ephemerals in ephemeroids. Druge, ki v sušnem obdobju ne prenehajo rasti, imajo močno razvit koreninski sistem, po masi veliko večji od nadzemnega dela.
Zmanjšanje izhlapevanja dosežemo z zmanjšanjem listne plošče, njene pubescence, zmanjšanja števila želodcev, preoblikovanja lista v bodice in razvoja vodoodpornega voskastega premaza. Nekatere vrste, kot je saxaul, izgubijo liste, fotosintezo pa izvajajo zelene veje. Številne rastline so sposobne shranjevati vodo v tkivih stebla ali korenine (kaktus, afriška puščavska mlečnica, stepska travniška sladica).
Preživetje v pogojih sušnega obdobja olajša tako visok osmotski tlak celičnega soka, ki preprečuje izhlapevanje, kot tudi sposobnost izgube velike količine vode (do 80 %) brez izgube sposobnosti preživetja. Puščavske živali imajo posebno vrsto presnove, pri kateri ob uživanju suhe hrane v telesu nastaja voda (glodalci). Maščoba, ki se kopiči v velikih količinah pri nekaterih živalih (kamele, debelorepe ovce), služi tudi kot vir vode. Kopitarji so sposobni preteči velike razdalje v iskanju vode. Številne male živali v sušnih obdobjih prenehajo živeti.
Slanost. Za žive organizme je kakovostna in kvantitativna sestava mineralnih soli v okolju zelo pomembna. V zraku je malo soli, ki nimajo pomembnega vpliva na žive organizme. Soli so vedno prisotne v vodi in skoraj izključno v raztopinah. Glavne sestavine solnih raztopin so ioni Na +, K +, Ca 2+ in Mg 2+. Od anionov imajo največjo specifično težo klor (Cl -), ostanki žveplove kisline (SO 4 2-), hidrogenkarbonat (HCO 3 -) in karbonat (CO 3 2-).
TO pomembne komponente naravne raztopine vključujejo tudi ione dvo- ali trivalentnega železa in mangana.
Na splošno lahko rečemo, da morska voda vsebuje največ natrija in klora. V sladkih vodah se nahajajo predvsem kalcijevi, bikarbonatni in karbonatni ioni. V nekaterih rezervoarjih prevladujejo sulfati (Kaspijsko in Aralsko morje).
1) sladka voda - do 0,5;
2) brakične vode - od 0,5 do 30;
3) slano - od 30 do 40;
4) slanice - nad 40.
Koncentracija in kakovostna sestava soli v vodnih telesih imata velik vpliv na število in razširjenost vodnih živali. Sladkovodne živali imajo na splošno višji osmotski tlak glede na njihovo okolje, zato voda nenehno vstopa v njihova telesa.
Za odstranjevanje odvečne vode se uporabljajo pulzirajoče vakuole (pri protozojih) in izločevalni organi pri večceličnih živalih. Morsko življenje Večina je izotoničnih za morsko vodo, številne vrste pa so hipotonične in je pri njih uravnavanje koncentracije snovi, raztopljenih v telesnih tekočinah, povezano z visokimi stroški energije. Na primer, pri starih hrustančnih ribah (morski psi, raže) je osmotski tlak v telesu enak tlaku v okoliški morski vodi. Toda kostne ribe, ki so se razvile v sladki vodi, imajo nizek osmotski tlak.
Da bi nadomestili izgubo vode v telesu, pijejo morsko vodo, odvečne soli, ki se z njo absorbirajo, pa izločajo skozi ledvice, pa tudi skozi črevesje in škrge.
Le malo vrst vodnih živali lahko živi tako v sladki kot slani vodi. Tako se evropska rečna jegulja drsti v morju. Mlade jegulje se selijo v reke in rastejo v sladki vodi. Zaradi drstenja se odrasle ribe ponovno preselijo v morje. Nasprotno, losos in losos se drstita v sladki vodi in rasteta v morju. Enako se nekateri raki povzpnejo po rekah daleč v notranjost celine, vendar se njihove ličinke razvijejo in spolno dozorijo šele v morju. To je posledica zgodovine razvoja vrst. Tako ima jegulja sorodne vrste - čisto morske ribe, vrste blizu lososa in lososa pa so sladkovodne. Tako selitvene vrste v svoji ontogeniji ponavljajo filogenijo ustreznih družin rib. Rezervoarji, ki so zelo bogati s solmi, so na splošno neprimerni za bivanje živali. Rak Artemia, nekatere vrste modrozelenih alg, flagelati in bakterije so se prilagodile na obstoj v takih razmerah. Kislost in bazičnost habitata (pH) tal in vode močno vplivata na organizme. Visoke koncentracije H + ali OH - ionov (pri pH pod 3 oziroma nad 9) so strupene.
V zelo kislih ali alkalnih tleh so rastlinske koreninske celice poškodovane. Poleg tega tla pri pH pod 4,0 vsebujejo veliko aluminijevih ionov, ki prav tako toksično delujejo na rastline. V teh pogojih železovi in manganovi ioni, ki so rastlinam v majhnih količinah nujno potrebni, dosežejo toksične koncentracije. V alkalnih tleh opazimo nasprotni pojav - pomanjkanje potrebnih kemičnih elementov. Pri visokih vrednostih pH so železo, mangan, fosfati in številni mikroelementi vezani v težko topne spojine in rastlinam nedostopni.
V rekah, ribnikih in jezerih se z večanjem kislosti vode zmanjšuje pestrost vrst. Povečana kislost vpliva na živali na več načinov: z motnjami v procesu osmoregulacije, delovanja encimov in izmenjave plinov skozi dihalne površine; povečanje koncentracije strupenih elementov, zlasti aluminija; zmanjšanje kakovosti in raznolikosti hrane. Na primer, pri nizkem pH je razvoj gliv oviran in vodna vegetacija je manj raznolika ali pa je sploh ni.
Industrijsko onesnaženje ozračja (žveplov dioksid, dušikovi oksidi) povzroča kisli dež, katerega pH doseže 3,7-3,3. Zaradi takšnega deževja se gozdovi izsušijo in ribe izginejo iz vodnih teles.
kisik. Kisik je nujen za delovanje večine živih organizmov. Zrak vsebuje povprečno 21% kisika (po prostornini), voda ne vsebuje več kot 1%. Z naraščanjem nadmorske višine se vsebnost kisika v zraku zmanjšuje vzporedno z zniževanjem atmosferskega tlaka. V visokogorju je vsebnost kisika v zraku meja za razširjenost številnih živalskih vrst.
Za zadnja desetletja Poraba kisika v industriji se je močno povečala, povečali pa so se tudi izpusti ogljikovega dioksida v ozračje. Na primer, pri zgorevanju 100 litrov bencina se porabi dovolj kisika za enoletno dihanje ene osebe. Hkrati je lahko v industrijskih središčih vsebnost CO 2 v ozračju v dneh brez vetra več desetkrat višja od običajne norme (0,03% prostornine). Vir obnavljanja kisika v ozračju so predvsem gozdovi. En hektar borovega gozda proizvede približno 30 ton kisika na leto – toliko, kot ga potrebuje za dihanje 19 ljudi v celem letu. En hektar listnatega gozda proizvede približno 16 ton na leto, hektar kmetijskih površin pa od 3 do 10 ton na leto. Iz tega je razvidno, da lahko krčenje gozdov, skupaj z naraščajočimi emisijami CO 2 v ozračje, resno spremeni razmerje teh plinov in vpliva na favna planeti.
Zadovoljevanje potrebe po kisiku pri živalih, ki živijo v vodi, poteka na različne načine: nekatere ustvarjajo stalen pretok vode preko dihalnih površin (na primer z gibanjem škržnih pokrovov pri ribah), druge imajo zelo velik (glede na prostornina) telesna površina ali različni izrastki (mnogi vodni raki), drugi pa se pogosto vračajo na površje, da bi zadihali (kiti, delfini, želve, trikovi).
Potrebe rastlinskih korenin po kisiku le delno pokrivajo iz tal. Nekaj kisika difundira do korenin iz poganjkov. Rastline, ki živijo v tleh, revnih s kisikom (tropska močvirja), tvorijo dihalne korenine. Dvigajo se navpično navzgor, na njihovi površini so luknje, skozi katere zrak vstopa v korenine, nato pa v dele rastline, potopljene v močvirnato zemljo.
Zemljino magnetno polje. Zemljino magnetno polje je pomemben okoljski dejavnik, pod vplivom katerega je potekala evolucija in ki nenehno vpliva na žive organizme. Moč magnetnega polja narašča z zemljepisno širino. Ko se spremeni intenzivnost tokov delcev, ki se gibljejo od Sonca (»sončni veter«), pride do kratkotrajnih motenj v zemeljskem magnetnem polju – »magnetnih neviht«.
Moč zemeljskega magnetnega polja ne ostane konstantna ves dan. Ostra nihanja v jakosti geomagnetnega polja motijo delovanje živčnega in srčno-žilnega sistema pri ljudeh. Kako globoko geomagnetno polje vpliva na rastline, je hitrost rasti rastlin odvisna od orientacije semena glede na magnetne silnice.