Abiotski čimbenici su čimbenici nežive prirode, fizičke i kemijske prirode. To uključuje: svjetlo, temperaturu, vlažnost, tlak, salinitet (osobito u vodenom okolišu), mineralni sastav(u tlu, u tlu akumulacija), kretanje zračnih masa (vjetar), kretanje vodenih masa (struje) itd. Kombinacija raznih abiotskih čimbenika određuje raspored vrsta organizama na različitim područjima. globus. Svi znaju da ovo ili ono biološka vrsta Ne nalazi se posvuda, već na područjima gdje postoje uvjeti za njezino postojanje. To posebno objašnjava geografski položaj razne vrste na površini našeg planeta.
Kao što je gore navedeno, postojanje određena vrsta ovisi o kombinaciji mnogo različitih abiotskih čimbenika. Štoviše, za svaki tip je značaj pojedinačnih čimbenika, kao i njihovih kombinacija, vrlo specifičan.
Najvažnija stvar za sve žive organizme je svjetlost. Prvo, jer je to praktički jedini izvor energije za sva živa bića. Autotrofni (fotosintetski) organizmi - cijanobakterije, biljke, pretvaranje energije sunčeva svjetlost u energiju kemijskih veza (u procesu sinteze organskih tvari iz minerala), osiguravaju njihovo postojanje. Ali osim toga, organska tvar, koje su oni stvorili, služe (u obliku hrane) kao izvor energije za sve heterotrofe. Drugo, svjetlo igra važnu ulogu kao čimbenik koji regulira način života, ponašanje i fiziološke procese koji se odvijaju u organizmima. Prisjetimo se tako dobro poznatog primjera kao što je opadanje lišća s drveća. Postupno smanjenje dnevnih sati pokreće složeni proces fiziološkog restrukturiranja biljaka uoči dugog zimskog razdoblja.
Promjene dnevnog svjetla tijekom godine od velike su važnosti za životinje umjerenog pojasa. Sezonalnost određuje reprodukciju mnogih njihovih vrsta, promjene u perju i krznu, rogove kod papkara, metamorfozu kod insekata, migraciju riba i ptica.
Abiotički faktor ne manje važan od svjetlosti je temperatura. Većina živih bića može živjeti samo u rasponu od –50 do +50 °C. I uglavnom u staništima organizama na Zemlji, uočavaju se temperature koje ne prelaze te granice. Međutim, postoje vrste koje su se prilagodile postojanju na vrlo visokim ili niskim temperaturama. Tako neke bakterije i valjkasti crvi mogu živjeti u toplim izvorima s temperaturama do +85 °C. U uvjetima Arktika i Antarktika postoje različite vrste toplokrvnih životinja - polarni medvjedi, pingvini.
Temperatura kao abiotički čimbenik može značajno utjecati na brzinu razvoja i fiziološku aktivnost živih organizama, budući da je podložna dnevnim i sezonskim kolebanjima.
Drugi abiotski čimbenici nisu manje važni, ali različitim stupnjevima Za različite grupeživi organizmi. Dakle, za sve kopnene vrste značajnu ulogu igra vlažnost, a za vodene vrste salinitet. Fauna i flora otoka u oceanima i morima je pod značajnim utjecajem vjetra. Za stanovnike tla važna je njegova struktura, odnosno veličina čestica tla.
Biotski i antropogeni čimbenici
Biotički čimbenici(čimbenici žive prirode) predstavljaju raznolikost različite oblike interakcije između organizama iste i različitih vrsta.
Odnosi između organizama iste vrstečesto imaju karakter natjecanje, i to dosta ljuto. To je zbog njihovih identičnih potreba - za hranom, teritorijalnim prostorom, svjetlom (za biljke), mjestima za gniježđenje (za ptice) itd.
Često postoji i u odnosima između jedinki iste vrste suradnja. Društveni, društveni način života mnogih životinja (papkari, tuljani, majmuni) omogućuje im uspješnu obranu od grabežljivaca i osiguravanje preživljavanja mladunčadi. Vukovi pružaju zanimljiv primjer. Tijekom godine doživljavaju promjenu od natjecateljskih do suradničkih odnosa. U proljeće i ljeto vukovi žive u parovima (mužjak i ženka) i podižu potomstvo. Štoviše, svaki par zauzima određeni lovni teritorij koji im osigurava hranu. Između parova postoji žestoko teritorijalno natjecanje. Zimi se vukovi okupljaju u čopore i zajedno love, au vučjem čoporu razvija se prilično složena "društvena" struktura. Prijelaz s natjecanja na suradnju je ovdje zbog činjenice da ljeti ima puno plijena (malih životinja), a zimi su dostupne samo velike životinje (losovi, jeleni, divlje svinje). Vuk se s njima ne može sam nositi, pa se formira čopor za uspješan zajednički lov.
Odnosi između organizama različitih vrsta vrlo raznolika. Kod onih koji imaju slične potrebe (za hranom, gnijezdištima) uočava se natjecanje. Na primjer, između sivog i crnog štakora, crvenog žohara i crnog. Ne baš često, ali između različite vrste sklopi se suradnja, kao na ptičjoj tržnici. Brojne ptice male vrste Oni prvi uočavaju opasnost i približavanje predatora. Oni dižu uzbunu, a velike, jake vrste (na primjer, galebovi) aktivno napadaju grabežljivca (arktičku lisicu) i tjeraju ga, štiteći i svoja gnijezda i gnijezda malih ptica.
Široko rasprostranjen u odnosima vrsta predatorstvo. U ovom slučaju, grabežljivac ubija plijen i pojede ga cijelog. Biljožderstvo je također usko povezano s ovom metodom: i ovdje jedinke jedne vrste jedu predstavnike druge (ponekad, međutim, ne jedu cijelu biljku, već samo djelomično).
Na komenzalizam simbiont ima koristi od kohabitacije, a domaćin nije oštećen, ali on nema nikakvu korist. Na primjer, riba pilot (komenzal), koja živi u blizini velikog morskog psa (vlasnika), ima pouzdanog zaštitnika, a također dobiva hranu s vlasnikovog stola. Morski pas jednostavno ne primjećuje svog "slobodnjaka". Komenzalizam je široko opažen kod životinja koje vode privezan način života - spužve i koelenterati (slika 1).
Riža. 1.Morska anemona na školjci koju je zauzeo rak pustinjak
Ličinke ovih životinja naseljavaju se na oklopu rakova i oklopu mekušaca, a razvijeni odrasli organizmi koriste domaćina kao "vozilo".
Mutualistički odnosi karakterizira uzajamna korist za uzajamnika i vlasnika. Nadaleko poznati primjeri za to su crijevne bakterije kod ljudi ("opskrbljuju" vlasnika potrebnim vitaminima); kvržične bakterije - fiksatori dušika - žive u korijenu biljaka itd.
Konačno, dvije vrste koje postoje na istom teritoriju ("susjedi") ne smiju međusobno komunicirati ni na koji način. U ovom slučaju govore o neutralizam, nepostojanje ikakvih vrsta odnosa.
Antropogeni faktori -čimbenici (koji utječu na žive organizme i ekološke sustave) koji proizlaze iz ljudskih aktivnosti.
Abiotski čimbenici uključuju čimbenike prostor (sunčevo zračenje) klimatski (svjetlost, temperatura, vlaga, atmosferski tlak, oborine, kretanje zraka), edafski ili tlo faktori (mehanički sastav tla, kapacitet vlage, propusnost zraka, gustoća tla), orografski faktori (reljef, nadmorska visina, ekspozicija padina), kemijski faktori (plinski sastav zraka, sastav soli i kiselost otopina vode i tla). Abiotski čimbenici utječu na žive organizme (izravno ili neizravno) kroz određene aspekte metabolizma. Njihova je osobitost jednostrani utjecaj: tijelo im se može prilagoditi, ali nema značajan učinak na njih.
ja. Čimbenici prostora
Biosfera, kao stanište živih organizama, nije izolirana od složenih procesa koji se odvijaju u svemiru, a koji su izravno povezani ne samo sa Suncem. Kozmička prašina i meteorit padaju na Zemlju. Zemlja se povremeno sudara s asteroidima i približava kometima. Materijali i valovi koji su rezultat eksplozija supernove prolaze kroz Galaksiju. Naravno, naš je planet najuže povezan s procesima koji se odvijaju na Suncu - s takozvanom Sunčevom aktivnošću. Suština ovog fenomena je transformacija energije akumulirane u magnetskim poljima Sunca u energiju kretanja plinskih masa, brzih čestica i kratkovalnog elektromagnetskog zračenja.
Najintenzivniji procesi opažaju se u centrima aktivnosti, zvanim aktivnim regijama, u kojima se uočava pojačanje magnetskog polja, pojavljuju se područja pojačanog sjaja, kao i tzv. Sunčeve pjege. U aktivnim područjima može doći do eksplozivnih oslobađanja energije, popraćenih emisijama plazme, iznenadnom pojavom sunčevih kozmičkih zraka te povećanjem kratkovalne i radio emisije. Poznato je da su promjene u razini aktivnosti baklje cikličke, s tipičnim ciklusom od 22 godine, iako su poznate fluktuacije s periodičnošću od 4,3 do 1850 godina. Sunčeva aktivnost utječe na niz životnih procesa na Zemlji – od pojave epidemija i porasta nataliteta do velikih klimatskih promjena. Pokazao je to još 1915. godine ruski znanstvenik A.L.Čiževski, utemeljitelj nove znanosti – heliobiologije (od grčkog helios – Sunce), koja ispituje utjecaj promjena aktivnosti Sunca na biosferu Zemlje.
Dakle, najvažniji kozmički čimbenici uključuju elektromagnetsko zračenje povezano sa sunčevom aktivnošću sa širokim rasponom valnih duljina. Apsorpcija kratkovalnog zračenja od strane Zemljine atmosfere dovodi do stvaranja zaštitnih ljuski, posebice ozonosfere. Ostali kozmički čimbenici uključuju korpuskularno zračenje Sunca.
Sunčeva korona ( gornji dio Sunčeva atmosfera), koja se sastoji uglavnom od ioniziranih atoma vodika - protona - s primjesom helija, neprestano se širi. Napuštajući koronu, ova struja vodikove plazme širi se u radijalnom smjeru i dolazi do Zemlje. Zovu ga solarni vjetar. Ispunjava cijelo područje Sunčev sustav; i neprestano teče oko Zemlje, u interakciji s njezinim magnetskim poljem. Jasno je da je to povezano s dinamikom magnetske aktivnosti (na primjer, magnetske oluje) i izravno utječe na život na Zemlji.
Promjene u ionosferi u polarnim područjima Zemlje također su povezane sa sunčevim kozmičkim zrakama koje uzrokuju ionizaciju. Sa snažnim bljeskovima sunčeva aktivnost izloženost sunčevim kozmičkim zrakama može nakratko premašiti normalnu pozadinu galaktičkih kozmičkih zraka. Trenutno je znanost prikupila mnogo činjeničnih materijala koji ilustriraju utjecaj kozmičkih čimbenika na procese biosfere. Konkretno, dokazana je osjetljivost beskralježnjaka na promjene sunčeve aktivnosti, te korelacija njezinih varijacija s dinamikom živčanog i kardiovaskularnog sustava čovjeka, kao i s dinamikom bolesti - nasljednih, onkoloških, zaraznih, itd., uspostavljena je.
Osobitosti utjecaja kozmičkih čimbenika i manifestacija sunčeve aktivnosti na biosferu su u tome što je površina našeg planeta odvojena od kozmosa debelim slojem tvari u plinovitom stanju, odnosno atmosferom.
II. Klimatski faktori
Najvažniju klimotvornu funkciju ima atmosfera kao okoliš koji percipira kozmičke i sunčeve čimbenike.
1. Svjetlo. energija sunčevo zračenješiri se prostorom u obliku elektromagnetskih valova. Oko 99% čine zrake valne duljine od 170-4000 nm, uključujući 48% u vidljivom dijelu spektra s valnom duljinom od 400-760 nm, a 45% u infracrvenom (valna duljina od 750 nm do 10" 3 m) , oko 7% - do ultraljubičastog (valna duljina manja od 400 nm). U procesima fotosinteze najvažniju ulogu ima fotosintetski aktivno zračenje (380-710 nm).
Količina energije sunčevog zračenja koja dopire do Zemlje (do gornje granice atmosfere) gotovo je konstantna i procjenjuje se na 1370 W/m2. Ta se vrijednost naziva solarna konstanta.
Prolazeći kroz atmosferu, sunčevo zračenje se raspršuje na molekulama plina, suspendiranim nečistoćama (krutim i tekućim), a apsorbira ga vodena para, ozon, ugljični dioksid i čestice prašine. Raspršeno Sunčevo zračenje djelomično dopire do Zemljine površine. Njegov vidljivi dio stvara svjetlost tijekom dana u nedostatku direktne sunčeve svjetlosti, na primjer u velikim oblacima.
Energija sunčevog zračenja ne samo da se apsorbira na površini Zemlje, već se od nje i reflektira u obliku struje dugovalnog zračenja. Svjetlije obojene površine reflektiraju svjetlost intenzivnije od tamnijih. Dakle, čisti snijeg odražava 80-95%, kontaminirani snijeg - 40-50, tlo černozem - 5-14, lagani pijesak - 35-45, šumski nadstrešnica - 10-18%. Omjer toka sunčevog zračenja koje reflektira površina i primljenog zračenja naziva se albedo.
Energija zračenja Sunca povezana je s osvjetljenjem zemljine površine, što je određeno trajanjem i intenzitetom svjetlosnog toka. U procesu evolucije biljke i životinje razvile su duboke fiziološke, morfološke i bihevioralne prilagodbe na dinamiku osvjetljenja. Sve životinje, uključujući i ljude, imaju takozvane cirkadijalne (dnevne) ritmove aktivnosti.
Potrebe organizama za određenim trajanjem tamnog i svijetlog vremena nazivaju se fotoperiodizam, a posebno važno imaju sezonske fluktuacije u osvjetljenju. Progresivna tendencija smanjenja duljine dnevnog svjetla od ljeta do jeseni služi kao informacija za pripremu za zimovanje ili hibernaciju. Budući da fotoperiodični uvjeti ovise o geografskoj širini, brojne vrste (prvenstveno kukci) mogu formirati geografske rase koje se razlikuju po pragu duljine dana.
2. Temperatura
Temperaturna stratifikacija je promjena temperature vode duž dubine vodenog tijela. Stalne promjene temperature karakteristične su za svaki ekološki sustav. Riječ "gradijent" često se koristi za označavanje ove promjene. Međutim, temperaturna stratifikacija vode u akumulaciji je specifična pojava. Da, ljeti površinske vode zagrijati više od dubokih. Budući da toplija voda ima nižu gustoću i nižu viskoznost, njezino kruženje se događa u površinskom, zagrijanom sloju i ne miješa se s gušćom i viskoznijom hladnom vodom. Između toplih i hladnih slojeva formira se međuzona s oštrim temperaturnim gradijentom, koja se naziva termoklina. General temperaturni režim, povezan s periodičkim (godišnjim, sezonskim, dnevnim) promjenama temperature, također je najvažniji uvjet za život živih organizama u vodi.
3. Vlažnost. Vlažnost zraka je sadržaj vodene pare u zraku. Vlagom su najbogatiji niži slojevi atmosfere (do visine 1,5-2,0 km), gdje je koncentrirano približno 50% sve atmosferske vlage. Sadržaj vodene pare u zraku ovisi o temperaturi potonjeg.
4. Atmosferske oborine su voda u tekućem (kapljice) ili krutom stanju koja pada na tlo. površinski iz oblaka ili se taloži izravno iz zraka uslijed kondenzacije vodene pare. Oblaci mogu proizvesti kišu, snijeg, rosulju, ledenu kišu, zrnca snijega, ledene kuglice i tuču. Količina padalina mjeri se debljinom sloja oborene vode u milimetrima.
Oborina je usko povezana s vlagom zraka i rezultat je kondenzacije vodene pare. Zbog kondenzacije u prizemnom sloju zraka nastaju rosa i magla, a pri niskim temperaturama dolazi do kristalizacije vlage. Kondenzacijom i kristalizacijom vodene pare u višim slojevima atmosfere nastaju oblaci različite strukture i uzrokuju padaline. Postoje mokri (humidni) i suhi (aridni) pojasevi zemaljske kugle. Najveća količina padalina padne u zoni tropskih šuma (do 2000 mm/god), dok u sušnim zonama (na primjer, pustinje) - 0,18 mm/god.
Atmosferske padaline – najvažniji faktor, utjecaj na procese onečišćenja okoliša. Prisutnost vodene pare (magle) u zraku uz istovremeni ulazak u njega, na primjer, sumpornog dioksida dovodi do činjenice da se potonji pretvara u sumpornu kiselinu, koja se oksidira u sumpornu kiselinu. U uvjetima ustajalog zraka (zatišja) stvara se postojana otrovna magla. Takve tvari mogu se isprati iz atmosfere i pasti na površinu kopna i oceana. Tipičan rezultat su takozvane kisele kiše. Čestice u atmosferi mogu poslužiti kao jezgre kondenzacije vlage, uzrokujući različite oblike oborina.
5. Atmosferski tlak. Smatra se da je normalan tlak 101,3 kPa (760 mm Hg). Unutar površine zemaljske kugle postoje područja visokog i niskog tlaka, a na istim se točkama uočavaju sezonski i dnevni minimumi i maksimumi tlaka. Također se razlikuju morski i kontinentalni tip dinamike atmosferskog tlaka. Područja niskog tlaka koja se povremeno pojavljuju nazivaju se cikloni i karakteriziraju ih snažna strujanja zraka koja se kreću u spirali i kreću se prostorom prema središtu. Cikloni su povezani s nestabilnim vremenom i velik broj taloženje.
Nasuprot tome, anticiklone karakteriziraju stabilno vrijeme, niske brzine vjetra, au nekim slučajevima i temperaturne inverzije. Za vrijeme anticiklona mogu nastati meteorološki uvjeti koji su nepovoljni s gledišta transporta i raspršivanja nečistoća.
6. Kretanje zraka. Razlog nastanka strujanja vjetra i kretanja zračnih masa je neravnomjerno zagrijavanje različitih dijelova zemljine površine povezano s promjenama tlaka. Strujanje vjetra je usmjereno prema nižem tlaku, ali rotacija Zemlje također utječe na kruženje zračnih masa na globalnoj razini. U prizemnom sloju zraka kretanje zračnih masa utječe na sve meteorološke čimbenike okruženje, tj. na klimu, uključujući režime temperature, vlažnosti, isparavanja s kopna i morskih površina, kao i transpiraciju biljaka.
Posebno je važno znati da su strujanja vjetra najvažniji čimbenik u prijenosu, disperziji i ispadanju onečišćujućih tvari koje ulaze u atmosferu iz industrijskih poduzeća, termoenergetike i prometa. Jačina i smjer vjetra određuju režime onečišćenja okoliša. Na primjer, mirnoća u kombinaciji s inverzijom temperature zraka smatra se nepovoljnim meteorološkim uvjetima (AMC), koji pridonose dugotrajnom ozbiljnom onečišćenju zraka u područjima industrijskih poduzeća i ljudskih stanova.
General obrasci raspodjele razina i regionalni režimi okolišnih čimbenika
Zemljopisni omotač Zemlje (kao i biosfera) je prostorno raznorodan; podijeljen je na teritorije koji se međusobno razlikuju. Sukcesivno se dijeli na fizičko-geografske zone, geografske zone, intrazonalne planinske i ravničarske regije te subregije, subzone itd.
Fizičko-geografski pojas je najveća taksonomska jedinica geografske ovojnice koja se sastoji od niza zemljopisne zone, slično u toplinskoj ravnoteži i režimu ovlaživanja.
Tu su, posebice, arktički i antarktički, subarktički i subantarktički, sjeverni i južni umjereni i suptropski, subekvatorijalni i ekvatorijalni pojasevi.
Geografski (aka–prirodna, pejzažna) zona–ovo je značajan dio fizičko-geografske zone posebnog karaktera geomorfoloških procesa, s posebnim tipovima klime, vegetacije, tla, flore i faune.
Zone imaju pretežno (iako ne uvijek) izdužene obrise u širokom planu i karakteriziraju ih slični prirodni uvjeti, određeni slijed ovisno o geografskoj širini - ovo je geografska širinska zona, određena uglavnom prirodom distribucije sunčeve energije preko geografskih širina, tj. s njegovim opadanjem dolaskom od ekvatora do polova i neravnomjernom vlagom.
Uz geografsku širinu, postoji i vertikalna (ili visinska) zonalnost, tipična za planinska područja, tj. promjena vegetacije, faune, tla, klimatskih uvjeta s porastom od razine mora, povezana uglavnom s promjenama toplinska ravnoteža: temperaturna razlika zraka je 0,6-1,0 °C na svakih 100 m visine.
III. Edafskiodnosno tlačimbenici
Prema definiciji W. R. Williamsa, tlo je rahli površinski horizont zemlje sposoban za proizvodnju biljnih usjeva. Najvažnije svojstvo tla je njegova plodnost, tj. sposobnost davanja organske i mineralne ishrane biljkama. Plodnost ovisi o fizikalnim i kemijskim svojstvima tla, koja su zajedno edafogena (od grč. edafos - tlo), ili edafski faktori.
1. Mehanički sastav tla. Tlo je proizvod fizikalne, kemijske i biološke transformacije (trošenja) stijene, je trofazni medij koji sadrži krutine; tekuće i plinovite komponente. Nastaje kao rezultat složenih međudjelovanja klime, biljaka, životinja, mikroorganizama i smatra se bioinertnim tijelom koje sadrži žive i nežive komponente.
U svijetu postoje mnoge vrste tala, povezane s različitim klimatskim uvjetima i specifičnim procesima njihova nastanka. Tla karakterizira određena zonalnost, iako pojasevi nisu uvijek kontinuirani. Među glavnim tipovima tala u Rusiji su tundra, podzolična tla zone tajga-šuma (najčešća), černozemi, siva šumska tla, kestenjasta tla (južno i istočno od černozema), smeđa tla (karakteristična za suhe stepe). i polupustinje), crvenice, slane močvare itd.
Kao rezultat kretanja i transformacije tvari, tlo je obično podijeljeno u zasebne slojeve, ili horizonte, čija kombinacija u presjeku tvori profil tla (slika 2), koji općenito izgleda ovako:
najgornji horizont (A 1 ), koji sadrži proizvode raspadanja organske tvari, najplodniji je. Zove se humus ili humus, a ima zrnasto-grudastu ili slojevitu strukturu. U njemu se odvijaju složeni fizikalni i kemijski procesi uslijed kojih nastaju biljna hranjiva. Humus ima različite boje.
Iznad humusnog horizonta nalazi se sloj biljnog stelje, koji se obično naziva stelja (A0,).
Sastoji se od biljnih ostataka koji se još nisu razgradili. Ispod humusnog horizonta nalazi se neplodni bjelkasti sloj debljine 10-12 cm (A 2). Hranjive tvari
isprati iz njega vodom ili kiselinama. Stoga se naziva horizont ispiranja ili ispiranja (eluvijal). Zapravo, to je podzolni horizont. Kvarc i aluminijev oksid se lagano otapaju i ostaju u ovom horizontu.
Još niže nalazi se matična stijena (C).
Abiotski čimbenici. Temperatura Abiotski čimbenici
- sve komponente i pojave nežive prirode. Temperatura
odnosi se na klimatske abiotske čimbenike okoliša. Većina organizama prilagođena je prilično uskom temperaturnom rasponu, budući da se aktivnost staničnih enzima kreće od 10 do 40 ° C; pri niskim temperaturama reakcije se odvijaju sporo.
- Razlikuju se životinjski organizmi: s konstantnom tjelesnom temperaturom ( toplokrvna , ili);
- homeotermički s nestabilnom tjelesnom temperaturom ( toplokrvna hladnokrvno).
poikilotermniBiljke i životinje imaju posebne prilagodbe
hlađenje, omogućujući prilagodbu temperaturnim fluktuacijama. Organizmi čija tjelesna temperatura varira ovisno o temperaturi okoline (biljke, beskralješnjaci, ribe, vodozemci i gmazovi) imaju za održavanje života. Takve se životinje nazivaju hladnokrvno toplokrvna poikilotermni. Nedostatak mehanizma termoregulacije posljedica je slabog razvoja živčani sustav, niska stopa metabolizma i nedostatak zatvorenog krvožilnog sustava.
Tjelesna temperatura poikilotermnih životinja samo je 1-2 °C viša od temperature okoline ili joj je jednaka, ali se može povećati kao rezultat apsorpcije sunčeva toplina(zmije, gušteri) ili rad mišića (leteći kukci, ribe koje brzo plivaju). Oštre fluktuacije temperature okoliša mogu dovesti do smrti.
S početkom zime biljke i životinje ulaze u stanje zimskog mirovanja. Brzina njihovog metabolizma naglo opada. Pripremajući se za zimu, u tkivima životinja pohranjuje se mnogo masti i ugljikohidrata, smanjuje se količina vode u vlaknima, nakupljaju se šećeri i glicerin koji sprječava smrzavanje.
Vrste s nestabilnom tjelesnom temperaturom sposobne su ući u neaktivno stanje kad temperatura padne. Usporavanje metabolizma u stanicama uvelike povećava otpornost organizma na nepovoljne vremenske uvjete. Prijelaz životinja u stanje tromosti, poput prijelaza biljaka u stanje mirovanja, omogućuje im da izdrže zimsku hladnoću od najmanje gubitke bez trošenja puno energije.
Kako bi se organizmi zaštitili od pregrijavanja u vrućoj sezoni, aktiviraju se posebni fiziološki mehanizmi: kod biljaka se povećava isparavanje vlage kroz stomate; kod životinja isparavanje vode kroz njih dišni sustav i kože.
U poikilotermnim organizmima unutarnja tjelesna temperatura prati promjene temperature okoliša. Njihov metabolizam se ili povećava ili smanjuje. Takve vrste su većina na Zemlji.
Organizmi sa stalnom tjelesnom temperaturom nazivaju se toplokrvna toplokrvna homeotermički. To uključuje ptice i sisavce.
Tjelesna temperatura takvih životinja je stabilna, ne ovisi o temperaturi okoline, zbog prisutnosti mehanizama termoregulacije. Stalnost tjelesne temperature osigurava se regulacijom proizvodnje i prijenosa topline.
Kada postoji opasnost od pregrijavanja tijela, krvne žile se šire, povećava se znojenje i prijenos topline. Kada postoji opasnost od hlađenja, kožne žile se sužavaju, krzno ili perje se dižu - prijenos topline je ograničen.
Pri značajnim promjenama vanjske temperature i naglim promjenama proizvodnje topline, temperatura unutarnjih organa kod toplokrvnih životinja može odstupati od normalnih vrijednosti od 0,2-0,3 do 1-3 °C.
Znojenje je karakteristično samo za ljude, majmune i kopitare. Kod drugih homeotermnih životinja, najučinkovitiji mehanizam za gubitak topline je toplinsko dahtanje. Sposobnost povećanja proizvodnje topline najviše je izražena kod ptica, glodavaca i nekih drugih životinja.
Homeotermi su sposobni održavati stalnu tjelesnu temperaturu u svim uvjetima okoline. Njihov metabolizam uvijek radi velikom brzinom, čak i ako vanjska temperatura stalno se mijenja. Na primjer, polarni medvjedi na Arktiku ili pingvini na Antarktici mogu izdržati mraz od 50 stupnjeva, što je razlika od 87-90 stupnjeva u odnosu na njihovu temperaturu.
Prilagodbe organizama na različite temperaturne uvjete. I toplokrvne i hladnokrvne životinje su u procesu evolucije razvile različite prilagodbe na promjenjive temperaturne uvjete okoliša.Glavni izvor toplinske energije u organizmima s nestabilnom tjelesnom temperaturom je vanjska toplina.
Prezimljenim zmijama potrebno je dva do tri tjedna da metabolizam dovedu na dovoljan intenzitet. Tipično, zmije ispužu i sunčaju se više puta tijekom dana, a noću se vraćaju u svoje jazbine.
S početkom zime biljke i životinje s nestabilnom tjelesnom temperaturom ulaze u stanje zimskog mirovanja. Brzina njihovog metabolizma naglo se smanjuje. Pripremajući se za zimu, u tkivima se skladišti mnogo masti i ugljikohidrata.
U jesen biljke smanjuju potrošnju tvari skladištenjem šećera i škroba. Njihov rast prestaje, intenzitet svih fizioloških procesa naglo se usporava, a lišće otpada. Tijekom prvih mrazeva biljke gube značajnu količinu vode, postaju otporne na mraz i ulaze u stanje dubokog mirovanja.
Tijekom vruće sezone aktiviraju se mehanizmi zaštite od pregrijavanja. U biljkama se isparavanje vode povećava kroz stomate, au životinja - kroz dišni sustav i kožu.
Ako su biljke dovoljno opskrbljene vodom, stomaci su otvoreni danju i noću. Međutim, kod mnogih biljaka puči su otvorene samo danju na svjetlu, a zatvaraju se noću. Suha vruće vrijeme Stomati biljaka se zatvaraju čak i danju, a izlazak vodene pare iz lišća u zrak prestaje. Kada nastupe povoljni uvjeti, puči se otvaraju i uspostavlja se normalna aktivnost biljke.
Najsavršenija termoregulacija opažena je kod životinja s konstantnom tjelesnom temperaturom. Regulacija prijenosa topline kožnim žilama i dobro razvijena viša živčana aktivnost omogućili su pticama i sisavcima da ostanu aktivni tijekom oštre promjene temperature i istražiti gotovo sva staništa.
Potpuna podjela krvi na vensku i arterijsku, intenzivan metabolizam, perje ili dlake koje pomažu u zadržavanju topline.
Od velike važnosti za toplokrvne životinje nije samo sposobnost termoregulacije, već i adaptivno ponašanje, izgradnja posebnih skloništa i gnijezda.
Test "Abiotski čimbenici okoliša"
1. Signal za početak jesenske selidbe ptica kukcojeda:
1) smanjenje temperature okoline
2) smanjenje dnevnog svjetla
3) nedostatak hrane
4) povećanje vlažnosti i tlaka
2. Na broj vjeverica u šumskoj zoni NE utječu:
1) promjena hladnoće i tople zime
2) berba jelovih češera
3) broj predatora
3. Abiotski čimbenici uključuju:
1) natjecanje između biljaka za apsorpciju svjetlosti
2) utjecaj biljaka na život životinja
3) promjena temperature tijekom dana
4) zagađenje od strane ljudi
4. Čimbenik koji ograničava rast zeljaste biljke V šuma smreke, - mana:
4) minerali
5. Kako se zove faktor koji značajno odstupa od optimalne vrijednosti za tip:
1) abiotički
2) biotički
3) antropogeni
4) ograničavanje
6. Signal za početak opadanja lišća kod biljaka je:
1) povećanje vlažnosti okoliša
2) smanjenje dnevnog svjetla
3) smanjenje vlažnosti okoliša
4) povećanje temperature okoline
7. Vjetar, oborine, pješčane oluje su čimbenici:
1) antropogeni
2) biotički
3) abiotski
4) ograničavanje
8. Reakcija organizma na promjenu duljine dana naziva se:
1) mikroevolucijske promjene
2) fotoperiodizam
3) fototropizam
4) bezuvjetni refleks
9. Abiotski čimbenici okoliša uključuju:
1) veprovi koji čupaju korijenje
2) najezda skakavaca
3) formiranje ptičjih kolonija
4) obilne snježne padaline
10. Od navedenih pojava u dnevne bioritmove spadaju:
1) migracija morske ribe na mrijest
2) otvaranje i zatvaranje cvjetova kritosjemenjače
3) pucanje pupova kod drveća i grmlja
4) otvaranje i zatvaranje ljuštura kod mekušaca
11. Koji čimbenik ograničava život biljaka u stepskoj zoni?
1) visoka temperatura
2) nedostatak vlage
3) odsutnost humusa
4) višak ultraljubičaste zrake
12. Najvažniji abiotski čimbenik koji mineralizira organske ostatke u šumskoj biogeocenozi je:
1) mraz
13. Abiotski čimbenici koji određuju veličinu populacije uključuju:
1) međuvrsno natjecanje
3) smanjena plodnost
4) vlažnost
14. Glavni ograničavajući faktor za život biljaka u Indijski ocean je nedostatak:
3) mineralne soli
4) organske tvari
15. Abiotski čimbenici okoliša uključuju:
1) plodnost tla
2) velika raznolikost biljke
3) prisutnost predatora
4) temperatura zraka
16. Reakcija organizma na duljinu dana naziva se:
1) fototropizam
2) heliotropizam
3) fotoperiodizam
4) fototaksije
17. Koji čimbenik regulira sezonske pojave u životu biljaka i životinja?
1) promjena temperature
2) razina vlažnosti zraka
3) dostupnost skloništa
4) duljina dana i noći
odgovori: 1 – 2; 2 – 1; 3 – 3; 4 – 1; 5 – 4;
6 – 2; 7 – 3; 8 – 2; 9 – 4; 10 – 2; 11 – 2;
12 – 2; 13 – 4; 14 – 1; 15 – 4; 16 – 3;
17 – 4; 18 – 4; 19 – 1; 20 – 4; 21 – 2.
18. Koji od navedenih neživih čimbenika najznačajnije utječe na rasprostranjenost vodozemaca?
3) tlak zraka
4) vlažnost
19. Kultivirane biljke Slabo rastu u močvarnom tlu jer:
1) nedovoljan sadržaj kisika
2) dolazi do stvaranja metana
3) višak sadržaja organskih tvari
4) sadrži puno treseta
20. Koji uređaj pomaže pri hlađenju biljaka kada temperatura zraka poraste?
1) smanjenje brzine metabolizma
2) povećanje intenziteta fotosinteze
3) smanjenje intenziteta disanja
4) povećano isparavanje vode
21. Koja prilagodba biljaka otpornih na sjenu osigurava učinkovitiju i potpuniju apsorpciju sunčeve svjetlosti?
1) mali listovi
3) trnje i trnje
4) voštani premaz na lišću
Abiotski čimbenici uključuju različite učinke neživih (fizikalno-kemijskih) komponenti prirode na biološke sustave.
Razlikuju se sljedeći glavni abiotski čimbenici:
Način svjetla (osvjetljenje);
Temperaturni način (temperatura);
Način vode (vlažnost),
Režim kisika (sadržaj kisika);
Fizikalna i mehanička svojstva medija (gustoća, viskoznost, tlak);
Kemijska svojstva okoliša (kiselost, sadržaj raznih kemikalija).
Osim toga, postoje dodatni abiotski čimbenici: kretanje okoliša (vjetar, protok vode, valovi, padaline), heterogenost okoliša (prisutnost skloništa).
Ponekad učinak abiotskih čimbenika postaje katastrofalan: tijekom požara, poplava, suša. S velikim prirodnim i katastrofe izazvane ljudskim djelovanjem Može doći do potpune smrti svih organizama.
U odnosu na djelovanje glavnih abiotskih čimbenika postoje ekološke skupine organizmi.
Za opisivanje ovih skupina koriste se izrazi koji uključuju korijene starogrčkog podrijetla: -phytes (od “phyton” - biljka), -phyla (od “phileo” - ljubav), -trophs (od “trophe” - hrana), - fagi (od "phagos" - žderač). Korijen -phyta koristi se u odnosu na biljke i prokariote (bakterije), korijen -phyla - u odnosu na životinje (rjeđe u odnosu na biljke, gljive i prokariote), korijen -trophy - u odnosu na biljke, gljive i neki prokarioti, korijen - fagi - u odnosu na životinje, kao i neki virusi.
Režim svjetlosti ima izravan učinak, prije svega, na biljke. S obzirom na osvjetljenje, razlikuju se sljedeće ekološke skupine biljaka:
1. heliofiti - biljke koje vole svjetlo(biljke otvorenih prostora, stalno dobro osvijetljena staništa).
2. sciofiti - biljke koje vole sjenu, koji ne podnose intenzivnu rasvjetu (biljke nižih slojeva sjenovitih šuma).
3. fakultativni heliofiti - biljke otporne na sjenu(preferiraju jaki intenzitet svjetla, ali se mogu razvijati pri slabom svjetlu). Ove biljke dijelom imaju karakteristike heliofita, dijelom karakteristike sciofita.
Temperaturni uvjeti. Povećanje otpornosti biljaka na niske temperature postiže se promjenom strukture citoplazme, smanjenjem površine (npr. zbog opadanja lišća, pretvaranjem tipičnih listova u iglice). Povećanje otpornosti biljaka na visoke temperature postiže se promjenom strukture citoplazme, smanjenjem grijane površine i stvaranjem debele kore (postoje pirofitne biljke koje podnose požare).
Životinje reguliraju tjelesnu temperaturu na razne načine:
Biokemijska regulacija - promjene u brzini metabolizma i razini proizvodnje topline;
Fizička termoregulacija - promjena razine prijenosa topline;
Ovisno o klimatskim uvjetima, slične životinjske vrste pokazuju varijabilnost u veličini i proporcijama tijela, što je opisano empirijskim pravilima utvrđenim u 19. stoljeću. Bergmanovo pravilo - ako se dvije blisko povezane vrste životinja razlikuju po veličini, tada veća vrsta živi u hladnijim, a manja vrsta živi u toplijim klimama. Allenovo pravilo – ako dvije blisko povezane vrste životinja žive u različitim klimatskim uvjetima, tada se omjer površine tijela i volumena tijela smanjuje kako se čovjek kreće prema visokim geografskim širinama.
Način vode. Na temelju sposobnosti održavanja ravnoteže vode biljke se dijele na poikilohidrične i homejohidrične. Poikilohidrične biljke lako apsorbiraju i lako gube vodu te podnose dugotrajnu dehidraciju. U pravilu su to biljke sa slabo razvijenim tkivom (briofiti, neke paprati i cvjetnice), kao i alge, gljive i lišajevi. Homeiohidrične biljke sposobne su održavati stalan sadržaj vode u svojim tkivima. Među njima se razlikuju sljedeće skupine okoliša:
1. hidatofiti - biljke uronjene u vodu; bez vode brzo umiru;
2. hidrofiti - biljke izrazito natopljenih staništa (vodene obale, močvare); karakteriziraju se visoka razina transpiracija; sposoban rasti samo uz stalnu intenzivnu apsorpciju vode;
3. higrofite - traže vlažna tla i visoku vlažnost zraka; kao i biljke prethodnih skupina, ne podnose sušenje;
4. mezofiti - zahtijevaju umjerenu vlagu, mogu tolerirati kratkotrajnu sušu; ovo je velika i heterogena skupina biljaka;
5. kserofiti - biljke sposobne dobivati vlagu kada je nedostaje, ograničavajući isparavanje vode ili skladištenje vode;
6. sukulenti - biljke s razvijenim parenhimom za skladištenje vode u različitim organima; sila sisanja korijena je niska (do 8 atm), fiksacija ugljikov dioksid javlja se noću (kiselinski metabolizam Crassulaceae);
U nekim slučajevima voda je dostupna velike količine, ali je nedostupan biljkama ( niske temperature, visoka slanost ili visoka kiselost). U ovom slučaju biljke dobivaju kseromorfne karakteristike, na primjer, biljke močvara i slanih tla (halofiti).
Životinje u odnosu na vodu dijele se u sljedeće ekološke skupine: higrofili, mezofili i kserofili.
Smanjenje gubitaka vode postiže se na različite načine. Prije svega, razvijaju se nepromočivi pokrovi tijela (člankonošci, gmazovi, ptice). Poboljšani su organi za izlučivanje: malpigijeve žile kod paučnjaka i dišnih traheja, zdjelični bubrezi kod amniota. Povećava se koncentracija produkata metabolizma dušika: uree, mokraćne kiseline i drugih. Isparavanje vode ovisi o temperaturi, tako da reakcije ponašanja za izbjegavanje pregrijavanja igraju važnu ulogu u očuvanju vode. Poseban značaj ima zadržavanje vode tijekom embrionalnog razvoja izvan majčinog tijela, što dovodi do pojave embrionalnih membrana; U kukcima se formiraju seroza i amnionske membrane, u oviparnim amniotama - seroza, amnion i alantois.
Kemijska svojstva medija.
Režim kisika. S obzirom na sadržaj kisika, svi organizmi se dijele na aerobne (kojima je potreban visok sadržaj kisika) i anaerobne (koji nemaju potrebu za kisikom). Anaerobi se dijele na fakultativne (sposobni postojati u prisutnosti i odsutnosti kisika) i obligatne (ne mogu postojati u okruženju s kisikom).
1. oligotrofni - nezahtjevni za sadržaj elemenata mineralne prehrane u tlu;
2. eutrofni, ili megatrofni - zahtjevni za plodnost tla; Među eutrofnim biljkama ističu se nitrofili koji zahtijevaju visok sadržaj dušik u tlu;
3. mezotrofne - zauzimaju srednji položaj između oligotrofnih i megatrofnih biljaka.
Među organizmima koji apsorbiraju gotove organske tvari cijelom površinom tijela (na primjer, među gljivama), razlikuju se sljedeće ekološke skupine:
Saprotrofi legla – razgrađuju stelju.
Humusni saprotrofi – razgrađuju humus.
Ksilotrofi ili ksilofili razvijaju se na drvu (na mrtvim ili oslabljenim dijelovima biljaka).
Koprotrofi, odnosno koprofili, razvijaju se na ostacima izmeta.
Za biljke je važna i kiselost tla (pH). Postoje acidofilne biljke koje preferiraju kisela tla(sfagnumi, preslice, pamučna trava), kalcifilni ili bazofilni, preferiraju alkalna tla(pelin, podbjel, lucerna) i biljke koje nisu zahtjevne prema pH tla (bor, breza, stolisnik, đurđica).
