To su čimbenici nežive prirode koji izravno ili neizravno utječu na tijelo - svjetlost, temperatura, vlaga, kemijski sastav zraka, vode i okoliša tla itd. (tj. svojstva okoliša čija pojava i utjecaj ne izravno ovise o aktivnosti živih organizama).
Svjetlo
(sunčevo zračenje) je okolišni čimbenik karakteriziran intenzitetom i kvalitetom energije zračenja Sunca koju fotosintetske zelene biljke koriste za stvaranje biljne biomase. Sunčeva svjetlost koja dopire do Zemljine površine glavni je izvor energije za održavanje toplinske ravnoteže planeta, metabolizma vode u organizmima, stvaranja i transformacije organske tvari autotrofnim elementom biosfere, što u konačnici omogućuje stvaranje okoliša sposobni zadovoljiti vitalne potrebe organizma.
Biološki učinak sunčeve svjetlosti određen je njezinim spektralnim sastavom [pokazati] ,
Spektralni sastav sunčeve svjetlosti dijeli se na
- infracrvene zrake (valne duljine veće od 0,75 mikrona)
- vidljive zrake (0,40-0,75 µm) i
- ultraljubičaste zrake (manje od 0,40 mikrona)
Različiti dijelovi sunčevog spektra imaju nejednake biološke učinke.
Infracrveni, ili toplinske, zrake nose najveći dio toplinske energije. Oni čine oko 49% energije zračenja koju percipiraju živi organizmi. Toplinsko zračenje dobro apsorbira voda, čija je količina u organizmima dosta velika. To dovodi do zagrijavanja cijelog tijela, što je posebno važno za hladnokrvne životinje (insekti, gmazovi i dr.). Kod biljaka je najvažnija funkcija infracrvenih zraka provođenje transpiracije, kojom se vodenom parom odvodi višak topline s lista, kao i stvaranje optimalnih uvjeta za ulazak ugljičnog dioksida kroz puči.
Vidljivi spektarčine oko 50% energije zračenja koja dopire do Zemlje. Ova energija je biljkama potrebna za fotosintezu. Međutim, samo 1% se koristi za to, ostatak se reflektira ili raspršuje u obliku topline. Ovaj dio spektra doveo je do pojave mnogih važnih prilagodbi u biljnim i životinjskim organizmima. U zelenim biljkama, osim formiranja pigmentnog kompleksa koji apsorbira svjetlost, uz pomoć kojeg se odvija proces fotosinteze, pojavile su se svijetle boje cvjetova, što pomaže privlačenju oprašivača.
Za životinje svjetlo uglavnom ima informacijsku ulogu i uključeno je u regulaciju mnogih fizioloških i biokemijskih procesa. Već najjednostavniji imaju fotoosjetljive organele (svjetloosjetljivi ocelus kod zelene euglene), a reakcija na svjetlost izražava se u obliku fototaksije - kretanja prema najjačem ili najslabijem osvjetljenju. Počevši od koelenterata, gotovo sve životinje razvijaju organe različite strukture osjetljive na svjetlost. Postoje noćne i lude životinje (sove, šišmiši i dr.), kao i životinje koje žive u stalnom mraku (cvrčci, valjkasti crvi, krtice i dr.).
Ultraljubičasti dio karakteriziran najvećom kvantnom energijom i visokom fotokemijskom aktivnošću. Uz pomoć ultraljubičastih zraka valne duljine od 0,29-0,40 mikrona, u tijelu životinja odvija se biosinteza vitamina D, pigmenata retine i kože. Ove zrake najbolje percipiraju vidni organi mnogih insekata, u biljkama imaju formativni učinak i doprinose sintezi nekih biološki aktivnih spojeva (vitamini, pigmenti). Zrake valne duljine manje od 0,29 mikrona štetno djeluju na živa bića.
Intenzitet [pokazati] ,
Biljke, čija životna aktivnost u potpunosti ovisi o svjetlosti, razvijaju različite morfostrukturne i funkcionalne prilagodbe na svjetlosni režim svojih staništa. Na temelju zahtjeva za svjetlosnim uvjetima, biljke se dijele u sljedeće ekološke skupine:
- Biljke koje vole svjetlost (heliofiti). otvorenim staništima, uspješno raste samo u uvjetima punog sunca. Karakterizira ih visok intenzitet fotosinteze. To su ranoproljetne biljke stepa i polupustinja (guščji luk, tulipani), biljke bezšumnih padina (kadulja, metvica, majčina dušica), žitarice, trputac, lokvanj, bagrem itd.
- Biljke otporne na sjenu karakterizira široka ekološka amplituda svjetlosnog faktora. Najbolje rastu u uvjetima jakog osvjetljenja, ali se mogu prilagoditi različitim razinama sjene. To su drvenaste (breza, hrast, bor) i zeljaste (šumska jagoda, ljubičica, gospina trava i dr.) biljke.
- Biljke koje vole sjenu (sciofite) Ne podnose jaku rasvjetu, rastu samo u zasjenjenim područjima (ispod krošnje šume) i nikad ne rastu na otvorenim površinama. Na čistinama s jakim osvjetljenjem njihov rast usporava, a ponekad i umiru. Takve biljke uključuju šumske trave - paprati, mahovine, kiselicu itd. Prilagodba na zasjenjivanje obično se kombinira s potrebom za dobrom opskrbom vodom.
Dnevna i sezonska učestalost [pokazati] .
Dnevna periodičnost određuje procese rasta i razvoja biljaka i životinja, koji ovise o duljini dnevnog svjetla.
Čimbenik koji regulira i kontrolira ritam svakodnevnog života organizama naziva se fotoperiodizam. To je najvažniji signalni čimbenik koji omogućuje biljkama i životinjama da “mjere vrijeme” - omjer između trajanja razdoblja osvjetljenja i tame tijekom dana, te određuju kvantitativne parametre osvjetljenja. Drugim riječima, fotoperiodizam je reakcija organizma na izmjenu dana i noći koja se očituje kolebanjem intenziteta fizioloških procesa – rasta i razvoja. To je duljina dana i noći koja se vrlo precizno i prirodno mijenja tijekom godine, bez obzira na slučajne čimbenike, neprestano se ponavljajući iz godine u godinu, stoga su organizmi u procesu evolucije uskladili sve faze svog razvoja s ritmom tih vremenskih intervala. .
U umjerenom pojasu svojstvo fotoperiodizma služi kao funkcionalni klimatski čimbenik koji određuje životni ciklus većine vrsta. U biljkama se fotoperiodični učinak očituje u usklađivanju razdoblja cvatnje i sazrijevanja plodova s razdobljem najaktivnije fotosinteze, u životinja - u podudarnosti vremena reprodukcije s razdobljem obilja hrane, u kukaca - u nastanak dijapauze i izlazak iz nje.
Biološke pojave izazvane fotoperiodizmom također uključuju sezonske migracije (letove) ptica, ispoljavanje njihovih instinkata za gniježđenje i razmnožavanje, promjenu krzna kod sisavaca itd.
Prema potrebnoj duljini fotoperioda biljke se dijele na
- biljke dugog dana, kojima je za normalan rast i razvoj potrebno više od 12 sati svjetla (lan, luk, mrkva, zob, kokoš, droga, mladica, krumpir, belladonna i dr.);
- biljke kratkog dana - potrebno im je najmanje 12 sati neprekidnog mraka da procvjetaju (dalije, kupus, krizanteme, amarant, duhan, kukuruz, rajčice i dr.);
- neutralne biljke kod kojih se razvoj generativnih organa odvija i s dugim i s kratkim danima (neven, vinova loza, floks, jorgovan, heljda, grašak, pletenica itd.)
Biljke dugog dana uglavnom dolaze iz sjevernih geografskih širina, dok biljke kratkog dana dolaze iz južnih geografskih širina. U tropskom pojasu, gdje duljina dana i noći malo varira tijekom godine, fotoperiod ne može poslužiti kao vodeći čimbenik za periodičnost bioloških procesa. Zamjenjuju ga izmjenične suhe i vlažne sezone. Vrste dugog dana uspijevaju proizvesti žetvu čak iu kratkom sjevernom ljetu. Stvaranje velike mase organskih tvari događa se ljeti tijekom prilično dugog dnevnog svjetla, koje na geografskoj širini Moskve može doseći 17 sati, a na geografskoj širini Arhangelska - više od 20 sati dnevno.
Duljina dana također značajno utječe na ponašanje životinja. S početkom proljetnih dana, čije se trajanje progresivno povećava, ptice razvijaju instinkte za gniježđenje, vraćaju se iz toplih krajeva (iako temperatura zraka može biti još nepovoljna) i počinju polagati jaja; Toplokrvne životinje linjaju.
Skraćenje duljine dana u jesen uzrokuje suprotne sezonske pojave: ptice odlijeću, neke životinje spavaju zimski san, drugima raste gusto krzno, formiraju se zimske faze kukaca (unatoč još uvijek povoljnoj temperaturi i obilju hrane). U ovom slučaju, smanjenje duljine dana signalizira živim organizmima o skorom početku zimskog razdoblja i oni se mogu unaprijed pripremiti za to.
Kod životinja, osobito člankonožaca, rast i razvoj ovise i o duljini dnevnog svjetla. Na primjer, kupusni bijelac i brezov moljac normalno se razvijaju samo uz dugi dan, dok se svilene bube, razne vrste skakavaca i moljci normalno razvijaju samo uz kratki dan. Fotoperiodizam također utječe na vrijeme početka i završetka sezone parenja kod ptica, sisavaca i drugih životinja; o razmnožavanju, embrionalnom razvoju vodozemaca, gmazova, ptica i sisavaca;
Sezonske i dnevne promjene u osvjetljenju najtočniji su satovi, čiji je tok jasno pravilan i ostao je gotovo nepromijenjen tijekom posljednjeg razdoblja evolucije.
Zahvaljujući tome postalo je moguće umjetno regulirati razvoj životinja i biljaka. Primjerice, osiguravanje biljkama u staklenicima, plastenicima ili klijalištem dnevnog svjetla od 12-15 sati omogućuje im se i zimi uzgoj povrća i ukrasnog bilja te ubrzavanje rasta i razvoja presadnica. Suprotno tome, zasjenjivanje biljaka ljeti ubrzava pojavu cvjetova ili sjemenki na jesenskim biljkama koje kasno cvjetaju.
Produljenjem dana zbog umjetne rasvjete zimi, možete produžiti vrijeme leženja jaja kod kokoši, gusaka i pataka te regulirati razmnožavanje krznašica na farmama krzna. Faktor svjetlosti također igra veliku ulogu u drugim životnim procesima životinja. Prije svega, to je neophodan uvjet za vid, njihovu vizualnu orijentaciju u prostoru kao rezultat percepcije organa vida izravnih, raspršenih ili reflektiranih svjetlosnih zraka od okolnih objekata. Polarizirano svjetlo, sposobnost razlikovanja boja, snalaženje uz pomoć izvora astronomske svjetlosti, jesenske i proljetne migracije ptica i navigacijske sposobnosti drugih životinja vrlo su informativne za većinu životinja.
Na temelju fotoperiodizma, biljke i životinje su u procesu evolucije razvile specifične godišnje cikluse razdoblja rasta, razmnožavanja i pripreme za zimu, koje nazivamo godišnjim ili sezonskim ritmovima. Ti se ritmovi očituju u promjenama intenziteta prirode bioloških procesa i ponavljaju se u godišnjim intervalima. Podudarnost razdoblja životnog ciklusa s odgovarajućim dobom godine od velike je važnosti za postojanje vrste. Sezonski ritmovi pružaju biljkama i životinjama najpovoljnije uvjete za rast i razvoj.
Štoviše, fiziološki procesi biljaka i životinja strogo su ovisni o dnevnom ritmu, koji se izražava određenim biološkim ritmovima. Prema tome, biološki ritmovi su periodično ponavljajuće promjene u intenzitetu i prirodi bioloških procesa i pojava. Kod biljaka se biološki ritmovi očituju u dnevnom kretanju lišća, latica, promjenama u fotosintezi, kod životinja - u temperaturnim fluktuacijama, promjenama u lučenju hormona, brzini diobe stanica itd. Kod ljudi dnevne fluktuacije u brzini disanja , puls, krvni tlak, budnost i spavanje itd. Biološki ritmovi su nasljedno utvrđene reakcije, stoga je poznavanje njihovih mehanizama važno u organizaciji ljudskog rada i odmora.
Temperatura
Jedan od najvažnijih abiotičkih čimbenika o kojem uvelike ovisi postojanje, razvoj i rasprostranjenost organizama na Zemlji [pokazati] .
Gornja temperaturna granica života na Zemlji vjerojatno je 50-60°C. Na takvim temperaturama dolazi do gubitka aktivnosti enzima i koagulacije proteina. Međutim, opći temperaturni raspon aktivnog života na planetu mnogo je širi i ograničen je na sljedeće granice (Tablica 1)
Tablica 1. Temperaturni raspon aktivnog života na planetu, °C
Među organizmima koji mogu egzistirati na vrlo visokim temperaturama poznate su termofilne alge koje mogu živjeti u toplim izvorima na 70-80°C. Križasti lišajevi, sjemenke i vegetativni organi pustinjskih biljaka (saksaul, devin trn, tulipani) koji se nalaze u gornjem sloju vrućeg tla uspješno podnose vrlo visoke temperature (65-80°C).
Postoje mnoge vrste životinja i biljaka koje mogu podnijeti visoke temperature ispod nule. Drveće i grmlje u Jakutiji ne smrzava se na minus 68°C. Pingvini žive na Antarktici na minus 70°C, a polarni medvjedi, polarne lisice i polarne sove žive na Arktiku. Polarne vode s temperaturama od 0 do -2°C nastanjene su raznolikom florom i faunom - mikroalgama, beskralješnjacima, ribama, čiji se životni ciklus stalno odvija u takvim temperaturnim uvjetima.
Važnost temperature leži prvenstveno u njezinu izravnom utjecaju na brzinu i prirodu metaboličkih reakcija u organizmu. Budući da se dnevna i sezonska kolebanja temperature povećavaju s udaljenošću od ekvatora, biljke i životinje, prilagođavajući im se, pokazuju različite potrebe za toplinom.
Metode prilagodbe
- Migracija je preseljenje u povoljnije uvjete. Kitovi, mnoge vrste ptica, ribe, kukci i druge životinje redovito migriraju tijekom cijele godine.
- Utrnulost je stanje potpune nepokretnosti, oštrog smanjenja vitalne aktivnosti i prestanka prehrane. Uočava se kod kukaca, riba, vodozemaca i sisavaca kada se temperatura okoliša smanji u jesen, zimi (hibernacija) ili kada se poveća ljeti u pustinjama (ljetna hibernacija).
- Anabioza je stanje oštre inhibicije životnih procesa, kada vidljive manifestacije života privremeno prestaju. Ova pojava je reverzibilna. Uočava se kod mikroba, biljaka i nižih životinja. Sjemenke nekih biljaka mogu ostati u mirovanju i do 50 godina. Mikrobi u stanju suspendirane animacije formiraju spore, protozoe formiraju ciste.
Mnoge biljke i životinje, uz odgovarajuću pripremu, uspješno podnose ekstremno niske temperature u stanju dubokog mirovanja ili mirovanja. U laboratorijskim pokusima sjeme, pelud, biljne spore, nematode, rotatori, ciste protozoa i drugih organizama, spermija nakon dehidracije ili stavljanja u otopine posebnih zaštitnih tvari - krioprotektora - podnose temperature blizu apsolutne nule.
Trenutno je postignut napredak u praktičnoj uporabi tvari s krioprotektivnim svojstvima (glicerin, polietilen oksid, dimetil sulfoksid, saharoza, manitol itd.) u biologiji, poljoprivredi i medicini. Otopine krioprotektora omogućuju dugotrajno skladištenje konzervirane krvi, sperme za umjetno osjemenjivanje domaćih životinja te nekih organa i tkiva za transplantaciju; zaštita biljaka od zimskih mrazeva, ranih proljetnih mrazeva i dr. Ovi problemi su u nadležnosti kriobiologije i kriomedicine i njima se bave mnoge znanstvene institucije.
- Termoregulacija. U procesu evolucije biljke i životinje razvile su različite mehanizme termoregulacije:
- u biljkama
- fiziološki - nakupljanje šećera u stanicama, zbog čega se povećava koncentracija staničnog soka i smanjuje sadržaj vode u stanicama, što doprinosi otpornosti biljaka na mraz. Na primjer, kod patuljaste breze i smreke, gornje grane umiru na pretjerano niskim temperaturama, dok puzave prezimljuju pod snijegom i ne umiru.
- fizički
- stomatalna transpiracija - uklanjanje viška topline i sprječavanje opeklina uklanjanjem vode (isparavanjem) iz tijela biljke
- morfološke - usmjerene na sprječavanje pregrijavanja: gusta dlakavost lišća za raspršivanje sunčeve svjetlosti, sjajna površina za njihovu refleksiju, smanjenje površine koja apsorbira zrake - smotanje plojke lista u cijev (perjanica, vlasulja), postavljanje ruba lista na sunčeve zrake (eukaliptus), smanjenje lišća (saxaul, kaktus); usmjereni na sprječavanje smrzavanja: posebni oblici rasta - patuljasti rast, stvaranje puzavih oblika (zimuju pod snijegom), tamna boja (pomaže boljem upijanju toplinskih zraka i zagrijavanju pod snijegom)
- kod životinja
- hladnokrvni (poikilotermni, ektotermni) [beskralješnjaci, ribe, vodozemci i gmazovi] - regulacija tjelesne temperature odvija se pasivno pojačanim radom mišića, strukturom i bojom integumenta, pronalaženjem mjesta gdje je moguće intenzivno upijanje sunčeve svjetlosti i dr. ., itd. .Za. ne mogu održavati temperaturni režim metaboličkih procesa i njihova aktivnost ovisi uglavnom o toplini koja dolazi izvana, a tjelesna temperatura - o vrijednostima temperature okoline i energetskoj ravnoteži (omjer apsorpcije i oslobađanja energije zračenja).
- toplokrvni (homeotermni, endotermni) [ptice i sisavci] - sposobni održavati konstantnu tjelesnu temperaturu bez obzira na temperaturu okoliša. Ovo svojstvo omogućuje mnogim vrstama životinja da žive i razmnožavaju se na temperaturama ispod ništice (sobovi, polarni medvjedi, peraje, pingvini). U procesu evolucije razvili su dva mehanizma termoregulacije, uz pomoć kojih održavaju konstantnu tjelesnu temperaturu: kemijski i fizički. [pokazati]
.
- Kemijski mehanizam termoregulacije osigurava se brzinom i intenzitetom redoks reakcija i refleksivno kontrolira središnji živčani sustav. Važnu ulogu u povećanju učinkovitosti kemijskog mehanizma termoregulacije igrale su takve aromorfoze kao što su pojava srca s četiri komore i poboljšanje dišnog sustava kod ptica i sisavaca.
- Fizički mehanizam termoregulacije osigurava se pojavom toplinski izolacijskih pokrivača (perje, krzno, potkožno masno tkivo), znojnih žlijezda, dišnih organa, kao i razvojem živčanih mehanizama za regulaciju cirkulacije krvi.
Poseban slučaj homeotermije je heterotermija – različite razine tjelesne temperature ovisno o funkcionalnoj aktivnosti tijela. Heterotermnost je karakteristična za životinje koje padaju u zimski san ili privremenu tromost tijekom nepovoljnih razdoblja u godini. Istodobno im se visoka tjelesna temperatura znatno smanjuje zbog sporog metabolizma (goperi, ježevi, šišmiši, brzi pilići itd.).
Granice izdržljivosti velike vrijednosti temperaturnog faktora razlikuju se i kod poikilotermnih i kod homeotermnih organizama.
Euritermne vrste mogu tolerirati temperaturne fluktuacije u širokom rasponu.
Stenotermni organizmi žive u uvjetima uskih temperaturnih granica, a dijele se na stenotermne vrste koje vole toplinu (orhideje, čajevci, kava, koralji, meduze itd.) i hladnoljubive (vilenjački cedar, preglacijalna i tundra vegetacija, ribe polarnih bazena, abisalne životinje - područja najvećih oceanskih dubina itd.).
Za svaki organizam ili skupinu jedinki postoji optimalna temperaturna zona unutar koje je aktivnost posebno izražena. Iznad ove zone nalazi se zona privremene toplinske tromosti, a još više je zona produljene neaktivnosti ili ljetne hibernacije, koja graniči sa zonom visoke letalne temperature. Kada se potonji smanji ispod optimalne, postoji zona hladne tromosti, hibernacije i smrtonosne niske temperature.
Raspodjela jedinki u populaciji, ovisno o promjenama temperaturnog faktora na cijelom teritoriju, općenito se pokorava istom obrascu. Zona optimalnih temperatura odgovara najvećoj gustoći naseljenosti, a s obje strane dolazi do smanjenja gustoće do granice raspona, gdje je najmanja.
Temperaturni faktor na velikom području Zemlje podložan je izraženim dnevnim i sezonskim kolebanjima, što zauzvrat određuje odgovarajući ritam bioloških pojava u prirodi. Ovisno o opskrbi toplinskom energijom simetričnih područja obiju hemisfera zemaljske kugle, počevši od ekvatora, razlikuju se sljedeća klimatska područja:
- tropska zona. Minimalna prosječna godišnja temperatura prelazi 16° C, u najhladnijim danima ne pada ispod 0° C. Kolebanja temperature tijekom vremena su neznatna, amplituda ne prelazi 5° C. Vegetacija je cjelogodišnja.
- Suptropska zona. Prosječna temperatura najhladnijeg mjeseca nije niža od 4° C, a najtoplijeg iznad 20° C. Rijetke su temperature ispod ništice. Zimi nema stabilnog snježnog pokrivača. Sezona rasta traje 9-11 mjeseci.
- Umjerena zona. Ljetna vegetacijska sezona i zimsko razdoblje mirovanja biljaka dobro su definirani. Glavni dio zone ima stabilan snježni pokrivač. Mrazevi su tipični u proljeće i jesen. Ponekad se ova zona dijeli na dvije: umjereno toplu i umjereno hladnu, koje karakteriziraju četiri godišnja doba.
- Hladna zona. Prosječna godišnja temperatura je ispod O° C, mrazevi su mogući čak i tijekom kratke (2-3 mjeseca) vegetacije. Godišnje kolebanje temperature je vrlo veliko.
Obrazac vertikalne distribucije vegetacije, tla i faune u planinskim područjima također je uglavnom određen temperaturnim faktorom. U planinama Kavkaza, Indije i Afrike mogu se razlikovati četiri ili pet biljnih pojaseva, čiji slijed odozdo prema gore odgovara nizu geografskih širina od ekvatora do pola na istoj nadmorskoj visini.
Vlažnost
Čimbenik okoliša karakteriziran sadržajem vode u zraku, tlu i živim organizmima. U prirodi postoji dnevni ritam vlažnosti: povećava se noću, a smanjuje danju. Zajedno s temperaturom i svjetlom, vlaga ima važnu ulogu u regulaciji aktivnosti živih organizama. Izvor vode za biljke i životinje uglavnom su oborinske i podzemne vode, te rosa i magla.
Vlaga je nužan uvjet za postojanje svih živih organizama na Zemlji. Život je nastao u vodenom okolišu. Stanovnici kopna još uvijek ovise o vodi. Za mnoge vrste životinja i biljaka voda je i dalje stanište. Važnost vode u životnim procesima određena je činjenicom da je ona glavna sredina u stanici u kojoj se odvijaju metabolički procesi te je najvažniji početni, među i završni proizvod biokemijskih transformacija. Važnost vode određena je i njezinim kvantitativnim sadržajem. Živi organizmi sastoje se od najmanje 3/4 vode.
U odnosu na vodu više biljke se dijele na
- hidrofiti - vodene biljke (lopoč, strelica, patka);
- higrofiti - stanovnici pretjerano vlažnih mjesta (calamus, sat);
- mezofiti - biljke s normalnim uvjetima vlažnosti (đurđica, valerijana, lupin);
- kserofiti - biljke koje žive u uvjetima stalnog ili sezonskog nedostatka vlage (saxaul, devin trn, ephedra) i njihove sorte - sukulenti (kaktusi, euphorbia).
Prilagodbe na život u dehidriranim sredinama i sredinama s povremenim nedostatkom vlage Važna značajka glavnih klimatskih čimbenika (svjetlost, temperatura, vlažnost) je njihova prirodna varijabilnost tijekom godišnjeg ciklusa, pa čak i dnevno, kao i ovisno o geografskoj zonalnosti. U tom pogledu prilagodbe živih organizama također imaju redovitu i sezonsku prirodu. Prilagodba organizama na uvjete okoliša može biti brza i reverzibilna ili dosta spora, ovisno o dubini izloženosti čimbeniku. Kao rezultat svoje vitalne aktivnosti, organizmi su sposobni promijeniti abiotičke životne uvjete. Na primjer, biljke nižeg sloja nalaze se u uvjetima manje svjetlosti; procesi razgradnje organskih tvari koji se odvijaju u vodenim tijelima često uzrokuju nedostatak kisika za druge organizme. Zbog aktivnosti vodenih organizama mijenjaju se temperaturni i vodni režimi, količina kisika, ugljičnog dioksida, pH okoliša, spektralni sastav svjetlosti i dr. Zračni okoliš i njegov plinski sastav
Razvoj zračnog okoliša od strane organizama započeo je nakon što su stigli na kopno. Život u zraku zahtijevao je specifične prilagodbe i visoku razinu organizacije biljaka i životinja. Niska gustoća i sadržaj vode, visok sadržaj kisika, lakoća kretanja zračnih masa, nagle promjene temperature i dr. bitno su utjecali na proces disanja, izmjenu vode i kretanje živih bića. Velika većina kopnenih životinja je tijekom evolucije stekla sposobnost letenja (75% svih vrsta kopnenih životinja). Mnoge vrste karakterizira ansmohorija – rasprostiranje uz pomoć zračnih struja (spore, sjemenke, plodovi, ciste protozoa, kukci, pauci itd.). Neke se biljke oprašuju vjetrom. Za uspješan opstanak organizama bitna su ne samo fizikalna nego i kemijska svojstva zraka te sadržaj plinovitih komponenti potrebnih za život. Kisik. Za veliku većinu živih organizama kisik je vitalan. U okruženju bez kisika mogu rasti samo anaerobne bakterije. Kisik osigurava provedbu egzotermnih reakcija, tijekom kojih se oslobađa energija potrebna za život organizama. To je konačni akceptor elektrona, koji se odvaja od atoma vodika u procesu izmjene energije. U kemijski vezanom stanju kisik ulazi u sastav mnogih vrlo važnih organskih i mineralnih spojeva živih organizama. Njegova uloga kao oksidacijskog sredstva u ciklusu pojedinih elemenata biosfere je golema. Jedini proizvođači slobodnog kisika na Zemlji su zelene biljke, koje ga stvaraju tijekom fotosinteze. Određena količina kisika nastaje kao rezultat fotolize vodene pare ultraljubičastim zrakama izvan ozonskog omotača. Apsorpcija kisika od strane organizama iz vanjskog okoliša odvija se cijelom površinom tijela (praživotinje, crvi) ili kroz posebne dišne organe: dušnik (insekti), škrge (ribe), pluća (kralješnjaci).
Kisik se kemijski veže i prenosi cijelim tijelom pomoću posebnih krvnih pigmenata: hemoglobina (kralježnjaci), hemocijapina (mekušci, rakovi). Organizmi koji žive u uvjetima stalnog nedostatka kisika razvili su odgovarajuće prilagodbe: povećani kapacitet krvi za kisik, češće i dublje respiratorne pokrete, veliki volumen pluća (kod planinskih stanovnika, ptica) ili smanjenu upotrebu kisika u tkivima zbog povećanje količine mioglobina - akumulatora kisika u tkivima (kod stanovnika vodenog okoliša). Zbog velike topljivosti CO 2 i O 2 u vodi, njihov relativni sadržaj ovdje je veći (2-3 puta) nego u zraku (slika 1). Ova je okolnost vrlo važna za hidrobioniku, koja koristi ili otopljeni kisik za disanje ili CO 2 za fotosintezu (vodeni fototrofi). Ugljični dioksid. Normalna količina ovog plina u zraku je mala - 0,03% (volumenski) ili 0,57 mg/l. Kao rezultat toga, čak i male fluktuacije u sadržaju CO 2 značajno se odražavaju na proces fotosinteze, koji izravno ovisi o njemu. Glavni izvori CO 2 koji ulaze u atmosferu su disanje životinja i biljaka, procesi izgaranja, vulkanske erupcije, aktivnost mikroorganizama i gljivica u tlu, industrijska poduzeća i transport. Imajući svojstvo apsorpcije u infracrvenom području spektra, ugljični dioksid utječe na optičke parametre i temperaturni režim atmosfere, uzrokujući dobro poznati "efekt staklenika". Važan ekološki aspekt je povećanje topljivosti kisika i ugljičnog dioksida u vodi kako se njezina temperatura smanjuje. Zbog toga je fauna vodenih bazena polarnih i subpolarnih geografskih širina vrlo bogata i raznolika, uglavnom zbog povećane koncentracije kisika u hladnoj vodi. Otapanje kisika u vodi, kao i bilo kojeg drugog plina, podliježe Henryjevom zakonu: obrnuto je proporcionalno temperaturi i prestaje kada se dosegne točka vrenja. U toplim vodama tropskih bazena niska koncentracija otopljenog kisika ograničava disanje, a time i životnu aktivnost i brojnost vodenih životinja. U posljednje vrijeme primjetno je pogoršanje kisikovog režima mnogih vodenih tijela, uzrokovano povećanjem količine organskih onečišćujućih tvari za čije uništavanje su potrebne velike količine kisika. Zoniranje rasprostranjenja živih organizama
Zemljopisna (geografska širina) zonalnost U geografskoj širini od sjevera prema jugu, sljedeće prirodne zone sukcesivno se nalaze na području Ruske Federacije: tundra, tajga, listopadne šume, stepa, pustinja. Među klimatskim elementima koji određuju zonalnost distribucije i distribucije organizama, vodeću ulogu imaju abiotski čimbenici - temperatura, vlažnost, svjetlosni uvjeti. Najuočljivije zonalne promjene očituju se u prirodi vegetacije - vodeće komponente biocenoze. To je pak popraćeno promjenama u sastavu životinja – potrošača i razarača organskih ostataka u hranidbenim lancima. Tundra- hladna ravnica bez drveća na sjevernoj hemisferi. Njegovi klimatski uvjeti nepogodni su za rast biljaka i razgradnju organskih ostataka (vječni led, relativno niske temperature čak i ljeti, kratka razdoblja temperatura iznad ništice). Ovdje su formirane jedinstvene biocenoze, male po sastavu vrsta (mahovine, lišajevi). U tom smislu, produktivnost biocenoze tundre je niska: 5-15 c/ha organske tvari godišnje. Zona tajga karakteriziraju relativno povoljni zemljišno-klimatski uvjeti, posebno za crnogorične vrste. Ovdje su se formirale bogate i visokoproduktivne biocenoze. Godišnje stvaranje organske tvari je 15-50 c/ha. Uvjeti umjerenog pojasa doveli su do formiranja složenih biocenoza listopadne šume s najvećom biološkom produktivnošću u Ruskoj Federaciji (do 60 c/ha godišnje). Raznovrsnosti listopadnih šuma su hrastove šume, bukovo-javorove šume, mješovite šume i dr. Takve šume karakterizira dobro razvijen grm i zeljasta šikara, što olakšava smještaj faune različitih vrsta i brojnosti. Stepe- prirodna zona umjerenog pojasa Zemljinih hemisfera, koju karakterizira nedovoljna opskrba vodom, stoga ovdje prevladava zeljasta, uglavnom žitna vegetacija (perna trava, vlasulja, itd.). Fauna je raznolika i bogata (lisica, zec, hrčak, miševi, mnoge ptice, osobito selice). U zoni stepa nalaze se najvažnija područja za proizvodnju žitarica, industrijskog bilja, povrća i stočarstva. Biološka produktivnost ove prirodne zone relativno je visoka (do 50 c/ha godišnje). Pustinje prevladavaju u srednjoj Aziji. Zbog niske količine oborina i visokih temperatura ljeti, vegetacija zauzima manje od polovice teritorija ove zone i ima specifične prilagodbe na suhe uvjete. Životinjski svijet je raznolik, o njegovim biološkim značajkama već je bilo riječi. Godišnje stvaranje organske tvari u pustinjskoj zoni ne prelazi 5 c/ha (slika 107). Salinitet okoliša Salinitet vodenog okoliša karakteriziran sadržajem topljivih soli u njemu. Slatka voda sadrži 0,5-1,0 g/l, a morska 10-50 g/l soli. Salinitet vodenog okoliša važan je za njegove stanovnike. Postoje životinje prilagođene životu samo u slatkoj vodi (ciprinidi) ili samo u morskoj vodi (haringe). Kod nekih se riba pojedini stadiji individualnog razvoja odvijaju pri različitoj slanosti vode, na primjer, obična jegulja živi u slatkim vodama i migrira u Sargaško more radi mriještenja. Takvi vodeni stanovnici zahtijevaju odgovarajuću regulaciju ravnoteže soli u tijelu.
Mehanizmi regulacije ionskog sastava organizama. Kopnene životinje prisiljene su regulirati sastav soli svojih tekućih tkiva kako bi održale unutarnji okoliš u stalnom ili gotovo stalnom kemijski nepromijenjenom ionskom stanju. Glavni način održavanja ravnoteže soli u vodenim organizmima i kopnenim biljkama je izbjegavanje staništa s neprikladnim salinitetom. Takvi mehanizmi moraju djelovati posebno intenzivno i precizno kod migratornih riba (losos, losos, losos, jegulja, jesetra), koje povremeno prelaze iz morske u slatku vodu ili obrnuto. Osmotska regulacija se najjednostavnije odvija u slatkoj vodi. Poznato je da je u potonjem koncentracija iona znatno niža nego u tekućim tkivima. Prema zakonima osmoze, vanjski okoliš ulazi u stanice uz koncentracijski gradijent kroz polupropusne membrane i dolazi do svojevrsnog "razrjeđivanja" unutarnjeg sadržaja. Ako se takav proces ne kontrolira, tijelo bi moglo nateći i umrijeti. Međutim, slatkovodni organizmi imaju organe koji uklanjaju višak vode. Očuvanje iona potrebnih za život olakšava činjenica da je urin takvih organizama prilično razrijeđen (slika 2, a). Odvajanje takve razrijeđene otopine od unutarnjih tekućina vjerojatno zahtijeva aktivni kemijski rad specijaliziranih stanica ili organa (bubrezi) i njihovu potrošnju značajnog udjela ukupne bazalne metaboličke energije. Naprotiv, morske životinje i ribe piju i apsorbiraju samo morsku vodu, čime se nadopunjuje njezino stalno oslobađanje iz tijela u vanjski okoliš, koje karakterizira visok osmotski potencijal. U ovom slučaju, jednovalentni ioni slane vode aktivno se uklanjaju škrgama, a dvovalentni ioni bubrezima (slika 2, b). Stanice troše dosta energije na ispumpavanje viška vode, pa kada se salinitet poveća, a vode u tijelu smanji, organizmi obično prelaze u neaktivno stanje - solnu anabiozu. To je tipično za vrste koje žive u bazenima morske vode koji se povremeno isušuju, u estuarijima i litoralnim zonama (rotiferi, amfipodi, flagelati itd.) Salinitet gornje kore određen je sadržajem kalijevih i natrijevih iona u njemu, te je, kao i slanost vodenog okoliša, važan za njegove stanovnike, a prije svega biljke koje su mu se prilagodile. Ovaj faktor nije slučajan za biljke; on ih prati tijekom evolucijskog procesa. Takozvana slana vegetacija (solyanka, sladić, itd.) Ograničena je na tla s visokim sadržajem kalija i natrija. Gornji sloj zemljine kore je tlo. Osim saliniteta tla, razlikuju se i drugi pokazatelji: kiselost, hidrotermalni režim, prozračnost tla itd. Zajedno s reljefom, ova svojstva zemljine površine, koja se nazivaju edafski okolišni čimbenici, imaju ekološki utjecaj na njezine stanovnike. Edafski okolišni čimbenici Svojstva zemljine površine koja imaju utjecaj na okoliš na njezine stanovnike.
Ovisno o edafskim čimbenicima, razlikuju se brojne ekološke skupine biljaka. Na temelju reakcije na kiselost otopine tla razlikuju se:
S obzirom na kemijski sastav tla, biljke se dijele na
U odnosu na pojedinačne baterije
U odnosu na mehanički sastav
Teren i priroda tla bitno utječu na specifično kretanje životinja i rasprostranjenost vrsta čije su životne aktivnosti privremeno ili trajno vezane uz tlo. Priroda korijenskog sustava (dubinski, površinski) i način života faune tla ovise o hidrotermalnom režimu tala, njihovoj prozračnosti, mehaničkom i kemijskom sastavu. Kemijski sastav tla i raznolikost njegovih stanovnika utječu na njegovu plodnost. Najplodnija su tla černozema bogata humusom. Kao abiotski čimbenik, reljef utječe na raspored klimatskih čimbenika, a time i na formiranje odgovarajuće flore i faune. Na primjer, na južnim padinama brda ili planina uvijek je viša temperatura, bolje osvjetljenje i, sukladno tome, manja vlažnost. | |||
Abiotski čimbenici imenovati cjelokupni skup čimbenika u anorganskom okolišu koji utječu na život i rasprostranjenost životinja i biljaka (V.I. Korobkin, L.V. Peredelsky, 2000.).
Kemijski faktori- to su oni koji potječu od kemijskog sastava okoliša. Oni uključuju kemijski sastav atmosfere, vode i tla itd.
Fizički faktori- to su oni čiji je izvor fizikalno stanje ili pojava (mehanička, valna i sl.). To su temperatura, tlak, vjetar, vlaga, radijacijski režim itd. Struktura površine, geološke i klimatske razlike određuju široku lepezu abiotskih čimbenika.
Među kemijskim i fizičkim čimbenicima okoliša razlikuju se tri skupine čimbenika: klimatski, pokrovni (edafski) čimbenici i čimbenici vodenog okoliša.
I. Najvažniji klimatski faktori:
1. Energija zračenja Sunca.
Infracrvene zrake (valne duljine veće od 0,76 mikrona) su od primarne važnosti za život, jer čine 45% ukupne energije Sunca. U procesima fotosinteze najvažniju ulogu imaju ultraljubičaste zrake (valne duljine do 0,4 mikrona), koje čine 7% energije sunčevog zračenja. Ostatak energije je u vidljivom dijelu spektra s valnom duljinom od 0,4 - 0,76 mikrona.
2. Osvjetljenje zemljine površine.
Ima važnu ulogu za sva živa bića, a organizmi su fiziološki prilagođeni ciklusu dana i noći. Gotovo sve životinje imaju dnevne ritmove aktivnosti povezane s izmjenom dana i noći.
3. Vlažnost okolnog zraka.
Povezano sa zasićenjem zraka vodenom parom. Do 50% sve atmosferske vlage koncentrirano je u nižim slojevima atmosfere (do 2 km nadmorske visine).
Količina vodene pare u zraku ovisi o temperaturi zraka. Za određenu temperaturu postoji određena granica zasićenosti zraka vodenom parom koja se naziva maksimumom. Razlika između maksimalne i zadane zasićenosti zraka vodenom parom naziva se manjak vlažnosti (nedostatak zasićenosti). Nedostatak vlage je važan parametar okoliša, jer karakterizira dvije veličine: temperaturu i vlažnost.
Poznato je da povećanje nedostatka vlage u određenim razdobljima vegetacije potiče povećanje plodonošenja biljaka, a kod nekih insekata dovodi do izbijanja reprodukcije.
4. Taloženje.
Uslijed kondenzacije i kristalizacije vodene pare u visokim slojevima atmosfere nastaju oblaci i padaline. U prizemnom sloju stvara se rosa i magla.
Vlaga je glavni čimbenik koji određuje podjelu ekosustava na šumske, stepske i pustinjske. Godišnja količina oborine ispod 1000 mm odgovara zoni stresa za mnoge vrste drveća, a granica tolerancije većine njih je oko 750 mm/god. Istodobno, za većinu žitarica ta je granica znatno niža - otprilike 250 mm/god, a kaktusi i druge pustinjske biljke mogu rasti uz 50-100 mm oborina godišnje. Sukladno tome, u mjestima s oborinama iznad 750 mm/god. obično se razvijaju šume, od 250 do 750 mm/god. - žitne stepe, a tamo gdje ima još manje oborina, vegetacija je zastupljena kulturama otpornim na sušu: kaktusima, pelinom i travom. vrsta. Pri srednjim vrijednostima godišnjih padalina razvijaju se ekosustavi prijelaznog tipa (šumostepa, polupustinja itd.).
Režim oborina je najvažniji čimbenik koji određuje migraciju onečišćujućih tvari u biosferi. Padaline su jedna od karika u kruženju vode na Zemlji.
5. Plinski sastav atmosfere.
Relativno je konstantan i uključuje uglavnom dušik i kisik s primjesom ugljičnog dioksida, argona i drugih plinova. Osim toga, gornji slojevi atmosfere sadrže ozon. U atmosferskom zraku također postoje čvrste i tekuće čestice.
Dušik je uključen u stvaranje proteinskih struktura u organizmima; kisik osigurava oksidativne procese; ugljikov dioksid sudjeluje u fotosintezi i prirodni je prigušivač toplinskog zračenja Zemlje; Ozon je zaslon za ultraljubičasto zračenje. Čvrste i tekuće čestice utječu na prozirnost atmosfere, sprječavajući prolazak sunčeve svjetlosti do površine Zemlje.
6. Temperatura na površini Zemljine kugle.
Ovaj faktor je usko povezan sa sunčevim zračenjem. Količina topline koja pada na vodoravnu površinu izravno je proporcionalna sinusu kuta Sunca iznad horizonta. Stoga se dnevne i sezonske temperaturne fluktuacije uočavaju u istim područjima. Što je geografska širina područja veća (sjeverno i južno od ekvatora), to je kut nagiba sunčevih zraka prema Zemljinoj površini veći i klima je hladnija.
Temperatura je, kao i oborina, vrlo važna u određivanju prirode ekosustava, iako temperatura u nekom smislu igra sekundarnu ulogu u usporedbi s oborinama. Dakle, kada je njihova količina 750 mm/god ili više, razvijaju se šumske zajednice, a temperatura samo određuje kakav će se tip šume formirati u regiji. Na primjer, šume smreke i jele tipične su za hladna područja s velikim snježnim pokrivačem zimi i kratkom vegetacijskom sezonom, odnosno za sjever ili visoke planine. Listopadna stabla također mogu izdržati mrazne zime, ali zahtijevaju dužu sezonu rasta, pa stoga prevladavaju u umjerenim geografskim širinama. Snažne zimzelene širokolisne vrste s brzim rastom, nesposobne izdržati čak i kratkotrajne mrazeve, dominiraju u tropima (blizu ekvatora). Slično, svako područje s godišnjom količinom padalina manjom od 250 mm je pustinja, ali se po svojoj bioti pustinje u vrućoj zoni bitno razlikuju od onih karakterističnih za hladne krajeve.
7. Kretanje zračnih masa (vjetar).
Uzrok vjetra je nejednako zagrijavanje zemljine površine povezano s promjenama tlaka. Strujanje vjetra je usmjereno prema nižem tlaku, tj. tamo gdje je zrak topliji. U prizemnom sloju zraka kretanje zračnih masa utječe na sve parametre: vlažnost i dr.
Vjetar je najvažniji čimbenik u prijenosu i distribuciji nečistoća u atmosferi.
8. Atmosferski pritisak.
Normalni tlak je 1 kPa, što odgovara 750,1 mm. rt. Umjetnost. Unutar globusa postoje stalna područja visokog i niskog tlaka, a sezonski i dnevni minimumi i maksimumi tlaka opažaju se na istim točkama.
II. Abiotski čimbenici pokrovnosti tla (edafski)
Edafski čimbenici- ovo je skup kemijskih, fizikalnih i drugih svojstava tla koja utječu i na organizme koji žive u njima i na korijenski sustav biljaka. Od njih su najvažniji čimbenici okoliša vlažnost, temperatura, struktura i poroznost, reakcija okoliša tla i slanost.
U suvremenom shvaćanju tlo je prirodna povijesna tvorevina koja je nastala kao rezultat promjena u površinskom sloju litosfere zajedničkim utjecajem vode, zraka i živih organizama (V. Korobkin, L. Peredelsky). Tlo ima plodnost, tj. daje život biljkama i stoga hranu životinjama i ljudima. Sastoji se od čvrste, tekuće i plinovite komponente; sadrži žive makro- i mikroorganizme (biljne i životinjske).
Krutu komponentu predstavljaju mineralni i organski dijelovi. U tlu ima najviše primarnih minerala preostalih iz matične stijene, a manje sekundarnih minerala nastalih kao rezultat razgradnje primarnih. To su glineni minerali koloidne veličine, kao i minerali soli: karbonati, sulfati i dr.
Organski dio predstavlja humus, tj. složena organska tvar nastala kao rezultat razgradnje mrtve organske tvari. Njegov sadržaj u tlu kreće se od desetina do 22%. Ima važnu ulogu u plodnosti tla zbog hranjivih tvari koje sadrži.
Biota tla predstavljena je faunom i florom. Životinjski svijet su gliste, uši itd., biljni svijet su gljive, bakterije, alge itd.
Cjelokupna tekuća komponenta tla naziva se otopina tla. Može sadržavati kemijske spojeve: nitrate, bikarbonate, fosfate itd., kao i organske kiseline topive u vodi, njihove soli, šećere. Sastav i koncentracija otopine tla određuju reakciju okoliša čiji je pokazatelj pH vrijednost.
Zrak u tlu ima visok sadržaj CO2, ugljikovodika i vodene pare. Svi ti elementi određuju kemijska svojstva tla.
Sva svojstva tla ovise ne samo o klimatskim čimbenicima, već i o vitalnoj aktivnosti organizama u tlu, koji ga mehanički miješaju i kemijski obrađuju, stvarajući na kraju za sebe potrebne uvjete. Uz sudjelovanje organizama u tlu dolazi do stalnog ciklusa tvari i migracije energije. Ciklus tvari u tlu može se prikazati na sljedeći način (V.A. Radkevich).
Biljke sintetiziraju organsku tvar, a životinje je mehanički i biokemijski razgrađuju i, takoreći, pripremaju za stvaranje humusa. Mikroorganizmi sintetiziraju humus tla i potom ga razgrađuju.
Tlo osigurava opskrbu biljaka vodom. Što lakše daje vodu biljkama, to je veća važnost tla u opskrbi biljaka vodom. To ovisi o strukturi tla i stupnju bubrenja njegovih čestica.
Strukturu tla treba shvatiti kao kompleks zemljišnih agregata različitih oblika i veličina, nastalih od primarnih mehaničkih elemenata tla. Razlikuju se sljedeće strukture tla: zrnasta, muljevita, orašasta, grudasta, blokovita.
Glavna funkcija viših biljaka u procesu formiranja tla je sinteza organske tvari. Ova organska tvar nakuplja se u nadzemnim i podzemnim dijelovima biljaka tijekom procesa fotosinteze, a nakon njihovog odumiranja prelazi u tlo i podvrgava se mineralizaciji. Brzina procesa mineralizacije organske tvari i sastav nastalih spojeva uvelike ovise o vrsti vegetacije. Produkti razgradnje iglica, lišća i drva trava različiti su kako po kemijskom sastavu tako i po utjecaju na proces formiranja tla. U kombinaciji s drugim čimbenicima, to dovodi do stvaranja različitih vrsta tla.
Glavna funkcija životinja u procesu formiranja tla je potrošnja i uništavanje organske tvari, kao i preraspodjela rezervi energije. Pokretne životinje u tlu imaju veliku ulogu u procesima formiranja tla. One rahle tlo, stvaraju uvjete za njegovu prozračnost i mehanički premještaju organske i anorganske tvari u tlu. Na primjer, gliste izbacuju na površinu do 80-90/ha materijala, a stepski glodavci premještaju stotine m3 tla i organske tvari gore-dolje.
Utjecaj klimatskih uvjeta na procese formiranja tla nedvojbeno je velik. Količina padalina, temperatura i dotok energije zračenja - svjetlosti i topline - određuju formiranje biljne mase i brzinu razgradnje biljnih ostataka, o čemu ovisi sadržaj humusa u tlu.
Kao rezultat kretanja i transformacije tvari, tlo se dijeli na zasebne slojeve, odnosno horizonte, čija kombinacija čini profil tla.
Površinski horizont, stelju ili busen, sastoji se uglavnom od svježe otpalog i djelomično raspadnutog lišća, grana, životinjskih ostataka, gljiva i drugih organskih tvari. Obično je obojen u tamnu boju - smeđu ili crnu. Temeljni humusni horizont A1 obično je porozna smjesa djelomično razgrađene organske tvari (humusa), živih organizama i nekih anorganskih čestica. Obično je tamniji i rahliji od donjih horizonata. Glavnina organske tvari tla i korijena biljaka koncentrirana je u ova dva gornja horizonta.
Njegova boja može puno reći o plodnosti tla. Na primjer, tamnosmeđi ili crni humusni horizont bogat je organskom tvari i dušikom. Siva, žuta ili crvenica imaju malo organske tvari i zahtijevaju dušična gnojiva za povećanje prinosa.
U šumskim tlima ispod horizonta A1 nalazi se nisko plodni podzolični horizont A2, koji ima svijetlu sjenu i krhku strukturu. U černozemu, tamnom kestenu, kestenu i drugim vrstama tala ovaj horizont je odsutan. Još je dublje u mnogim vrstama tala B horizont - iluvijalni ili inspirativni horizont. Mineralne i organske tvari iz gornjih horizonata ispiraju se u njega i akumuliraju u njemu. Najčešće je smeđe boje i ima visoku gustoću. Još niže leži matična stijena C, na kojoj nastaje tlo.
Struktura i poroznost odrediti dostupnost hranjivih tvari biljkama i životinjama u tlu. Čestice tla povezane molekularnim silama tvore strukturu tla. Između njih nastaju šupljine koje se nazivaju pore. Struktura i poroznost tla osigurava dobru prozračnost. Zrak u tlu, kao i voda u tlu, nalazi se u porama između čestica tla. Poroznost se povećava od gline do ilovače i pijeska. Između tla i atmosfere dolazi do slobodne izmjene plinova, zbog čega je plinski sastav obiju sredina sličan. Obično, zbog disanja organizama koji ga nastanjuju, zrak u tlu sadrži nešto manje kisika i više ugljičnog dioksida nego atmosferski zrak. Kisik je neophodan korijenju biljaka, životinjama u tlu i organizmima razlagačima koji razlažu organsku tvar na anorganske komponente. Ako dođe do nakupljanja vode, zrak iz tla biva istisnut vodom i uvjeti postaju anaerobni. Tlo postupno postaje kiselo jer anaerobni organizmi nastavljaju proizvoditi ugljični dioksid. Tlo, ako nije bogato bazama, može postati izrazito kiselo, a to uz iscrpljivanje zaliha kisika nepovoljno djeluje na mikroorganizme u tlu. Dugotrajni anaerobni uvjeti dovode do smrti biljke.
Temperatura tlo ovisi o vanjskoj temperaturi, a na dubini od 0,3 m, zbog niske toplinske vodljivosti, amplituda njegovih fluktuacija je manja od 20C (Yu.V. Novikov, 1979), što je važno za životinje tla (nema potrebe pomicati se gore-dolje u potrazi za ugodnijom temperaturom) . Ljeti je temperatura tla niža od zraka, a zimi viša.
Kemijski čimbenici uključuju reakciju okoliša i slanost. Reakcija okoline vrlo važan za mnoge biljke i životinje. U suhim klimama prevladavaju neutralna i alkalna tla, u vlažnim područjima prevladavaju kisela tla. Apsorbirane baze, kiseline i razne soli u procesu interakcije s vodom stvaraju određenu koncentraciju H+ - i OH- - iona, koji određuju jednu ili drugu reakciju tla. Obično se razlikuju tla neutralne, kisele i alkalne reakcije.
Alkalnost tla je posljedica prisutnosti uglavnom Na+ - iona u apsorbirajućem kompleksu. Takvo tlo u dodiru s vodom koja sadrži CO2 daje izraženu alkalnu reakciju, što je povezano s stvaranjem sode.
U slučajevima kada je apsorpcijski kompleks tla zasićen Ca2+ i Mg2+, njegova reakcija je blizu neutralne. Istodobno, poznato je da kalcijev karbonat u čistoj vodi i vodi bez CO2 daje jaku lužnatost. To se objašnjava činjenicom da se s povećanjem sadržaja CO2 u otopini tla povećava topljivost kalcija (2+) uz stvaranje bikarbonata, što dovodi do pada pH vrijednosti. Ali s prosječnom količinom CO2 u tlu, reakcija postaje blago alkalna.
Tijekom razgradnje biljnih ostataka, posebice šumske stelje, nastaju organske kiseline koje reagiraju s apsorbiranim kationima tla. Kisela tla imaju niz negativnih svojstava, zbog čega su neplodna. U takvom okruženju, aktivna korisna aktivnost mikroflore tla je potisnuta. Da bi se povećala plodnost tla, naširoko se prakticira korištenje vapna.
Visoka alkalnost inhibira rast biljaka, a njegova vodno-fizikalna svojstva naglo se pogoršavaju, uništava strukturu, pojačava pokretljivost i uklanjanje koloida. Mnoge žitarice daju najbolju žetvu na neutralnim i blago alkalnim tlima (ječam, pšenica), koja su obično černozemi.
U područjima nedovoljne atmosferske vlage, oni su česti posoljena tlo. Tla s viškom sadržaja soli topivih u vodi (kloridi, sulfati, karbonati) nazivaju se slanim. Nastaju kao rezultat sekundarne salinizacije tla tijekom isparavanja podzemnih voda, čija se razina podigla do horizonta tla. Među slanim tlima razlikuju se solončaki i soloneti. Slane močvare nalaze se u Kazahstanu i središnjoj Aziji, duž obala slanih rijeka. Zaslanjivanje tla dovodi do pada prinosa usjeva. Gliste, čak i uz nizak stupanj slanosti tla, ne mogu dugo preživjeti.
Biljke koje žive u slanom tlu nazivaju se halofiti. Neki od njih izlučuju višak soli preko lišća ili ih nakupljaju u tijelu. Zato se ponekad koriste za proizvodnju sode i potaše.
Voda zauzima pretežni dio Zemljine biosfere (71% ukupne površine zemljine površine).
Najvažniji abiotički čimbenici vodenog okoliša su:
1. Gustoća i viskoznost.
Gustoća vode je 800 puta veća, a viskoznost približno 55 puta veća od zraka.
2. Toplinski kapacitet.
Voda ima veliki toplinski kapacitet, pa je ocean glavni primatelj i akumulator sunčeve energije.
3. Mobilnost.
Stalno kretanje vodenih masa pomaže u održavanju relativne homogenosti fizikalnih i kemijskih svojstava.
4. Temperaturna stratifikacija.
Promjena temperature vode opaža se duž dubine vodenog tijela.
5. Periodične (godišnje, dnevne, sezonske) promjene temperature.
Najniža temperatura vode se smatra -20C, najviša + 35-370C. Dinamika fluktuacija temperature vode manja je od one zraka.
6. Prozirnost vode.
Određuje svjetlosni režim ispod površine vode. Fotosinteza zelenih bakterija, fitoplanktona, viših biljaka i, posljedično, nakupljanje organske tvari ovisi o prozirnosti (i njezinoj obrnutoj karakteristici, mutnoći).
Zamućenost i prozirnost ovise o sadržaju suspendiranih tvari u vodi, uključujući one koje ulaze u vodna tijela zajedno s industrijskim ispustima. U tom smislu, prozirnost i sadržaj suspendiranih tvari najvažnije su karakteristike prirodnih i otpadnih voda koje su predmet kontrole u industrijskom poduzeću.
7. Salinitet vode.
Sadržaj karbonata, sulfata i klorida u vodi je od velike važnosti za žive organizme. U slatkim vodama malo je soli, a prevladavaju karbonati. Oceanske vode sadrže prosječno 35 g/l soli, Crno more - 19 g/l, Kaspijsko more - oko 14 g/l. Ovdje prevladavaju kloridi i sulfati. Gotovo svi elementi periodnog sustava otopljeni su u morskoj vodi.
8. Otopljeni kisik i ugljikov dioksid.
Prekomjerna potrošnja kisika za disanje živih organizama i za oksidaciju organskih i mineralnih tvari koje ulaze u vodu s industrijskim ispustima dovodi do osiromašenja žive populacije, sve do nemogućnosti življenja aerobnih organizama u takvoj vodi.
9. Koncentracija vodikovih iona (pH).
Svi vodeni organizmi prilagodili su se određenoj pH razini: neki vole kiselo okruženje, drugi više vole alkalno okruženje, a treći preferiraju neutralno okruženje. Promjena ovih karakteristika može dovesti do smrti vodenih organizama.
10. Teći ne samo da uvelike utječe na koncentraciju plinova i hranjivih tvari, već i izravno djeluje kao ograničavajući faktor. Mnoge riječne biljke i životinje su morfološki i fiziološki posebno prilagođene za zadržavanje svog položaja u toku: imaju dobro definirane granice tolerancije na faktor protoka.
Glavni topografski faktor je visina iznad razine mora. S visinom padaju prosječne temperature, povećavaju se dnevne temperaturne razlike, povećavaju se oborine, brzina vjetra i intenzitet zračenja, smanjuje se atmosferski tlak i koncentracija plinova. Svi ti čimbenici utječu na biljke i životinje, uzrokujući vertikalnu zonalnost.
planinski lanci mogu poslužiti kao klimatske barijere. Planine također služe kao barijere širenju i migraciji organizama te mogu igrati ulogu ograničavajućeg faktora u procesima specijacije.
Drugi topografski faktor je ekspozicija padine. Na sjevernoj hemisferi padine okrenute prema jugu primaju više sunčeve svjetlosti, pa su intenzitet svjetlosti i temperatura ovdje viši nego na dnu dolina i padinama okrenutim prema sjeveru. Na južnoj hemisferi događa se suprotna situacija.
Važan faktor olakšanja je također strmina padine. Strme padine karakterizira brzo isušivanje i ispiranje tla, pa su tla ovdje tanka i suša. Ako je nagib veći od 35b, tlo i vegetacija obično ne nastaju, već se stvara topar od rastresitog materijala.
Požari u kruni imaju ograničavajući učinak na većinu organizama - biotička zajednica mora započeti ispočetka s ono malo što je preostalo i moraju proći mnoge godine prije nego što mjesto ponovno postane produktivno. Prizemni požari, naprotiv, imaju selektivni učinak: za neke organizme oni su više ograničavajući čimbenik, za druge manje ograničavajući čimbenik i tako pridonose razvoju organizama s visokom otpornošću na požare. Osim toga, mali prizemni požari upotpunjuju djelovanje bakterija, razgrađuju mrtve biljke i ubrzavaju pretvaranje mineralnih hranjiva u oblik pogodan za korištenje novim generacijama biljaka. Biljke su razvile specijalizirane prilagodbe na vatru, baš kao i na druge abiotske čimbenike. Konkretno, pupoljci žitarica i borova skriveni su od vatre u dubini čuperaka lišća ili iglica. U povremeno zapaljenim staništima ove biljne vrste imaju koristi jer vatra promiče njihovo očuvanje selektivnim promicanjem njihovog bujanja.
Svjetlost je jedan od glavnih čimbenika okoliša. Bez svjetlosti je nemoguća fotosintetska aktivnost biljaka, a bez nje je nezamisliv život uopće, jer zelene biljke imaju sposobnost proizvodnje kisika potrebnog svim živim bićima. Osim toga, svjetlost je jedini izvor topline na planeti Zemlji. Ima izravan učinak na kemijske i fizikalne procese koji se odvijaju u organizmu te utječe na metabolizam.
Mnoge morfološke i bihevioralne karakteristike raznih organizama povezane su s njihovom izloženošću svjetlu. Aktivnost nekih unutarnjih organa životinja također je usko povezana s rasvjetom. Ponašanje životinja, kao što su sezonska migracija, polaganje jaja, udvaranje i proljetno trčanje, povezano je s duljinom dnevnog svjetla.
U ekologiji se pojam "svjetlost" odnosi na cjelokupni raspon sunčevog zračenja koje dopire do Zemljine površine. Spektar raspodjele energije sunčevog zračenja izvan Zemljine atmosfere pokazuje da se oko polovica sunčeve energije emitira u infracrvenom području, 40% u vidljivom području i 10% u ultraljubičastom i rendgenskom području.
Za živu tvar važne su kvalitativne karakteristike svjetlosti - valna duljina, intenzitet i trajanje osvjetljenja. Postoji blisko ultraljubičasto zračenje (400-200 nm) i daleko, ili vakuum (200-10 nm). Izvori ultraljubičastog zračenja su visokotemperaturna plazma, ubrzani elektroni, neki laseri, Sunce, zvijezde itd. Biološki učinak ultraljubičastog zračenja uzrokovan je kemijskim promjenama u molekulama živih stanica koje ih apsorbiraju, uglavnom molekulama nukleinskih kiselina ( DNA i RNA) i proteina, a izražava se u poremećajima diobe, pojavi mutacija i smrti stanica.
Neke od sunčevih zraka, prešavši veliku udaljenost, dopiru do površine Zemlje, osvjetljavaju je i zagrijavaju. Procjenjuje se da naš planet prima oko jedan dvomilijarditi dio sunčeve energije, a od te količine samo 0,1-0,2% zelene biljke koriste za stvaranje organske tvari. Svaki kvadratni metar planeta prima prosječno 1,3 kW sunčeve energije. Bilo bi dovoljno koristiti kuhalo za vodu ili glačalo.
Uvjeti osvjetljenja igraju iznimnu ulogu u životu biljaka: njihova produktivnost i produktivnost ovise o intenzitetu sunčeve svjetlosti. Međutim, svjetlosni režim na Zemlji prilično je raznolik. U šumi je drugačije nego na livadi. Osvjetljenje u listopadnim i tamnim crnogoričnim šumama smreke znatno se razlikuje.
Svjetlost kontrolira rast biljaka: one rastu u smjeru veće svjetlosti. Njihova osjetljivost na svjetlost je tolika da mladice nekih biljaka, koje danju drže u tami, reagiraju na bljesak svjetlosti koji traje samo dvije tisućinke sekunde.
Sve biljke u odnosu na svjetlost možemo podijeliti u tri skupine: heliofite, sciofite i fakultativne heliofite.
Heliofiti(od grčkog helios - sunce i phyton - biljka), ili svjetloljubne biljke, ili ne podnose ili ne podnose čak ni malo zasjenjenja. Ova skupina uključuje stepske i livadne trave, biljke tundre, ranoproljetne biljke, većinu kultiviranih biljaka na otvorenom tlu i mnoge korove. Među vrstama ove skupine nalazimo obični trpuc, ognjicu, trstiku i dr.
Sciofiti(od grčkog scia - sjena), ili biljke za sjenu, ne podnose jaku svjetlost i žive u stalnoj sjeni pod krošnjama šume. To je uglavnom šumsko bilje. S oštrim osvjetljenjem šumskog krošnja, oni postaju depresivni i često umiru, ali mnogi ponovno izgrade svoj fotosintetski aparat i prilagode se životu u novim uvjetima.
Fakultativni heliofiti, ili biljke otporne na sjenu, mogu se razvijati i pri vrlo velikim i pri malim količinama svjetlosti. Kao primjer možemo navesti neka stabla - obična smreka, obični javor, obični grab; grmlje - lijeska, glog; bilje - jagode, poljski geranij; mnoge sobne biljke.
Važan abiotski faktor je temperatura. Svaki organizam je sposoban živjeti unutar određenog temperaturnog raspona. Područje rasprostranjenosti živih bića uglavnom je ograničeno na područje od nešto ispod 0 °C do 50 °C.
Glavni izvor topline, kao i svjetlosti, je sunčevo zračenje. Organizam može preživjeti samo u uvjetima kojima je prilagođen njegov metabolizam. Ako temperatura žive stanice padne ispod nule, stanica je obično fizički oštećena i umire kao posljedica stvaranja kristala leda. Ako je temperatura previsoka, dolazi do denaturacije proteina. Upravo to se događa kada kuhate kokošje jaje.
Većina organizama može u određenoj mjeri kontrolirati svoju tjelesnu temperaturu putem različitih reakcija. Kod velike većine živih bića tjelesna temperatura može varirati ovisno o temperaturi okoline. Takvi organizmi nisu u stanju regulirati svoju temperaturu i tzv hladnokrvni (poikilotermni). Njihova aktivnost uglavnom ovisi o toplini koja dolazi izvana. Tjelesna temperatura poikilotermnih organizama povezana je s vrijednostima temperature okoline. Hladnokrvnost je karakteristična za skupine organizama kao što su biljke, mikroorganizmi, beskralježnjaci, ribe, gmazovi itd.
Znatno manji broj živih bića sposoban je aktivno regulirati tjelesnu temperaturu. To su predstavnici dvaju najviših razreda kralješnjaka - ptica i sisavaca. Toplina koju stvaraju proizvod je biokemijskih reakcija i služi kao značajan izvor povišene tjelesne temperature. Ta se temperatura održava na konstantnoj razini bez obzira na temperaturu okoline. Organizmi koji su sposobni održavati stalnu optimalnu tjelesnu temperaturu bez obzira na temperaturu okoline nazivaju se toplokrvni (homeotermni). Zbog ovog svojstva mnoge vrste životinja mogu živjeti i razmnožavati se na temperaturama ispod ništice (sobovi, polarni medvjedi, peraje, pingvini). Održavanje stalne tjelesne temperature osigurava dobra toplinska izolacija koju stvaraju krzno, gusto perje, potkožne zračne šupljine, debeli sloj masnog tkiva itd.
Poseban slučaj homeotermije je heterotermija (od grč. heteros – različit). Različite razine tjelesne temperature heterotermnih organizama ovise o njihovoj funkcionalnoj aktivnosti. Tijekom razdoblja aktivnosti imaju konstantnu tjelesnu temperaturu, a tijekom razdoblja mirovanja ili hibernacije temperatura znatno pada. Heterotermnost je karakteristična za gofove, svizce, jazavce, šišmiše, ježeve, medvjede, kolibriće itd.
Uvjeti ovlaživanja igraju posebnu ulogu u životu živih organizama.
Voda- osnova žive materije. Za većinu živih organizama voda je jedan od glavnih čimbenika okoliša. To je najvažniji uvjet za postojanje cjelokupnog života na Zemlji. Svi životni procesi u stanicama živih organizama odvijaju se u vodenom okolišu.
Voda se kemijski ne mijenja zbog većine tehničkih spojeva koje otapa. To je vrlo važno za žive organizme, budući da se hranjive tvari potrebne njihovim tkivima dopremaju u vodenim otopinama u relativno malo promijenjenom obliku. U prirodnim uvjetima voda uvijek sadrži jednu ili drugu količinu nečistoća, ne samo u interakciji s krutim i tekućim tvarima, već i otapanjem plinova.
Jedinstvena svojstva vode unaprijed određuju njezinu posebnu ulogu u formiranju fizičkog i kemijskog okoliša našeg planeta, kao iu nastanku i održavanju nevjerojatnog fenomena - života.
Ljudski embrij sastoji se od 97% vode, a kod novorođenčadi njezina količina iznosi 77% tjelesne težine. Do dobi od 50 godina količina vode u ljudskom tijelu se smanjuje i već čini 60% njegove mase. Glavnina vode (70%) koncentrirana je unutar stanica, a 30% je međustanična voda. Ljudski mišići čine 75% vode, jetra 70%, mozak 79%, a bubrezi 83%.
Tijelo životinje u pravilu sadrži najmanje 50% vode (na primjer, slon - 70%, gusjenica koja jede lišće biljke - 85-90%, meduza - više od 98%).
Slon treba najviše vode (prema dnevnim potrebama) od svih kopnenih životinja - oko 90 litara. Slonovi su jedni od najboljih "hidrogeologa" među životinjama i pticama: vodene površine osjete na udaljenosti i do 5 km! Samo su bizoni dalje - 7-8 km. U sušnim vremenima slonovi svojim kljovama kopaju rupe u suhim riječnim koritima kako bi skupili vodu. Bivoli, nosorozi i druge afričke životinje rado koriste slonove bunare.
Rasprostranjenost života na Zemlji izravno je povezana s količinom padalina. Vlažnost nije ista u različitim dijelovima svijeta. Najviše oborina padne u ekvatorijalnom pojasu, osobito u gornjem toku rijeke Amazone i na otocima Malajskog arhipelaga. Njihov broj u nekim područjima doseže 12 000 mm godišnje. Dakle, na jednom od havajskih otoka kiša pada od 335 do 350 dana godišnje. Ovo je najvlažnije mjesto na Zemlji. Prosječna godišnja količina padalina ovdje doseže 11 455 mm. Usporedbe radi, u tundri i pustinjama padne manje od 250 mm oborina godišnje.
Životinje se na vlagu odnose drugačije. Voda kao fizičko i kemijsko tijelo kontinuirano utječe na život hidrobionata (vodenih organizama). Ne samo da zadovoljava fiziološke potrebe organizama, već također dostavlja kisik i hranu, odnosi metabolite te prenosi spolne produkte i same vodene organizme. Zahvaljujući mobilnosti vode u hidrosferi, moguće je postojanje pričvršćenih životinja, koje, kao što je poznato, ne postoje na kopnu.
Edafski čimbenici
Cjelokupan skup fizikalnih i kemijskih svojstava tla koja imaju ekološki utjecaj na žive organizme odnosi se na edafske čimbenike (od grč. edaphos - podloga, zemlja, tlo). Glavni edafski čimbenici su mehanički sastav tla (veličina njegovih čestica), relativna rahlost, struktura, vodopropusnost, prozračnost, kemijski sastav tla i tvari koje u njemu kruže (plinovi, voda).
Priroda granulometrijskog sastava tla može imati ekološki značaj za životinje koje u određenom životnom razdoblju žive u tlu ili vode način života kopanjem. Larve insekata općenito ne mogu živjeti u tlu koje je previše kamenito; opnokrilci koji rupaju, polažu jaja u podzemnim prolazima, mnogi skakavci, zakopavaju jajne čahure u zemlju, potrebno je da ona bude dovoljno rahla.
Važna karakteristika tla je njegova kiselost. Poznato je da kiselost medija (pH) karakterizira koncentraciju vodikovih iona u otopini i brojčano je jednaka negativnom decimalnom logaritmu te koncentracije: pH = -log. Vodene otopine mogu imati pH od 0 do 14. Neutralne otopine imaju pH 7, kisele otopine karakteriziraju pH vrijednosti manje od 7, a alkalne otopine karakteriziraju pH vrijednosti veće od 7. Kiselost može poslužiti kao pokazatelj brzine općeg metabolizma zajednice. Ako je pH otopine tla nizak, to znači da tlo sadrži malo hranjivih tvari, pa je njegova produktivnost izrazito niska.
S obzirom na plodnost tla, razlikuju se sljedeće ekološke skupine biljaka:
- oligotrofi (od grč. olygos - malen, beznačajan i trophe - hrana) - biljke siromašnih, neplodnih tala (bijeli bor);
- mezotrofi (od grčkog mesos - prosjek) - biljke s umjerenom potrebom za hranjivim tvarima (većina šumskih biljaka umjerenih geografskih širina);
- eutrofna(od grčkog ona - dobro) - biljke koje zahtijevaju veliku količinu hranjivih tvari u tlu (hrast, lijeska, ogrozd).
Orografski faktori
Na raspored organizama na zemljinoj površini u određenoj mjeri utječu čimbenici kao što su značajke elemenata reljefa, nadmorska visina, ekspozicija i strmina padina. Objedinjeni su u skupinu orografskih faktora (od grč. oros – planina). Njihov utjecaj može uvelike utjecati na lokalnu klimu i razvoj tla.
Jedan od glavnih orografskih čimbenika je nadmorska visina. S visinom padaju prosječne temperature, povećavaju se dnevne temperaturne razlike, povećavaju se oborine, brzina vjetra i intenzitet zračenja, smanjuje se atmosferski tlak i koncentracija plinova. Svi ti čimbenici utječu na biljke i životinje, uzrokujući vertikalnu zonalnost.
Tipičan primjer je vertikalna zonalnost u planinama. Ovdje se sa svakih 100 m uspona temperatura zraka smanjuje u prosjeku za 0,55 °C. Istodobno se mijenja vlažnost i skraćuje duljina vegetacije. Povećanjem nadmorske visine staništa bitno se mijenja razvoj biljaka i životinja. U podnožju planina mogu biti tropska mora, a na vrhu pušu arktički vjetrovi. S jedne strane planina može biti sunčano i toplo, s druge može biti vlažno i hladno.
Drugi orografski čimbenik je izloženost padina. Na sjevernim padinama biljke formiraju sjenovite, a na južnim svijetle oblike. Vegetacija je ovdje uglavnom zastupljena grmljem otpornim na sušu. Padine okrenute prema jugu primaju više sunčeve svjetlosti, pa su intenzitet svjetlosti i temperatura ovdje viši nego na dnu dolina i padinama okrenutim prema sjeveru. To je povezano sa značajnim razlikama u zagrijavanju zraka i tla, brzini otapanja snijega i sušenju tla.
Važan čimbenik je strmina padine. Utjecaj ovog pokazatelja na životne uvjete organizama ogleda se uglavnom kroz karakteristike okoliša tla, vodnog i temperaturnog režima. Strme padine karakterizira brzo isušivanje i ispiranje tla, pa su tla ovdje tanka i suša. Ako nagib prelazi 35°, obično se stvaraju tobogani od rastresitog materijala.
Hidrografski faktori
Hidrografski čimbenici uključuju takve karakteristike vodenog okoliša kao što su gustoća vode, brzina horizontalnih kretanja (struja), količina kisika otopljenog u vodi, sadržaj suspendiranih čestica, protok, temperaturni i svjetlosni režimi vodnih tijela itd.
Organizmi koji žive u vodenom okolišu nazivaju se hidrobionti.
Različiti organizmi su se na svoj način prilagodili gustoći vode i određenim dubinama. Neke vrste mogu izdržati pritiske od nekoliko do stotina atmosfera. Mnoge ribe, glavonošci, rakovi i morske zvijezde žive na velikim dubinama pod pritiskom od oko 400-500 atm.
Velika gustoća vode osigurava postojanje mnogih neskeletnih oblika u vodenom okolišu. To su mali rakovi, meduze, jednoćelijske alge, kobilice i pteropodni mekušci itd.
Visoki specifični toplinski kapacitet i visoka toplinska vodljivost vode određuju stabilniji temperaturni režim vodenih tijela u usporedbi s kopnom. Amplituda godišnjih kolebanja temperature ne prelazi 10-15 °C. U kontinentalnim akumulacijama je 30-35 °C. U samim akumulacijama temperaturni uvjeti između gornjeg i donjeg sloja vode značajno se razlikuju. U dubokim slojevima vodenog stupca (u morima i oceanima) temperaturni režim je stabilan i stalan (3-4 °C).
Važan hidrografski čimbenik je svjetlosni režim vodenih tijela. Količina svjetlosti brzo opada s dubinom, pa u Svjetskom oceanu alge žive samo u osvijetljenom pojasu (najčešće na dubinama od 20 do 40 m). Gustoća morskih organizama (njihov broj po jedinici površine ili volumena) prirodno se smanjuje s dubinom.
Kemijski faktori
Učinak kemijskih čimbenika očituje se u obliku prodiranja u okoliš kemijskih tvari koje prije u njemu nisu bile prisutne, što je uvelike posljedica suvremenog antropogenog utjecaja.
Kemijski čimbenik poput sastava plina izuzetno je važan za organizme koji žive u vodenom okolišu. Na primjer, u vodama Crnog mora ima puno sumporovodika, što ovaj bazen čini ne baš pogodnim za život nekih životinja u njemu. Rijeke koje se u njega ulijevaju nose sa sobom ne samo pesticide ili teške metale isprane s polja, već i dušik i fosfor. I to nije samo poljoprivredno gnojivo, već i hrana za morske mikroorganizme i alge, koje se zbog viška hranjivih tvari počinju ubrzano razvijati (cvjeta voda). Kada uginu, tonu na dno i troše značajnu količinu kisika tijekom procesa raspadanja. Tijekom proteklih 30-40 godina, cvjetanje Crnog mora značajno se povećalo. U donjem sloju vode kisik je zamijenjen otrovnim sumporovodikom, tako da ovdje praktički nema života. Organski svijet mora relativno je siromašan i jednoličan. Njegov životni sloj ograničen je na usku površinu debljine 150 m za kopnene organizme, oni su neosjetljivi na plinski sastav atmosfere, jer je on konstantan.
Skupina kemijskih čimbenika također uključuje takav pokazatelj kao što je slanost vode (sadržaj topivih soli u prirodnim vodama). Prema količini otopljenih soli prirodne vode se dijele na sljedeće kategorije: slatka voda - do 0,54 g/l, boćata voda - od 1 do 3, slabo slana - od 3 do 10, slana i jako slana voda - od 10 do 50, salamura - više od 50 g/l. Tako u slatkovodnim tijelima na kopnu (potoci, rijeke, jezera) 1 kg vode sadrži do 1 g topivih soli. Morska voda je složena otopina soli, čiji je prosječni salinitet 35 g/kg vode, tj. 3,5 posto.
Živi organizmi koji žive u vodenom okolišu prilagođeni su strogo određenoj slanosti vode. Slatkovodni oblici ne mogu živjeti u morima, a morski oblici ne podnose desalinizaciju. Ako se salinitet vode promijeni, životinje se kreću u potrazi za povoljnim okolišem. Na primjer, kada se površinski slojevi mora desaliniziraju nakon jakih kiša, neke vrste morskih rakova spuštaju se na dubinu i do 10 m.
Ličinke kamenica žive u bočatim vodama malih zaljeva i estuarija (poluzatvorena obalna vodena tijela koja slobodno komuniciraju s oceanom ili morem). Larve posebno brzo rastu kada je slanost vode 1,5-1,8% (negdje između slatke i slane vode). Pri većem sadržaju soli njihov rast je donekle potisnut. Kada se sadržaj soli smanji, rast je već primjetno potisnut. Pri salinitetu od 0,25% rast ličinki prestaje i sve ugibaju.
Pirogeni faktori
To uključuje čimbenike izloženosti vatri, odnosno požare. Danas se požari smatraju vrlo značajnim i jednim od prirodnih abiotskih čimbenika okoliša. Kada se pravilno koristi, vatra može biti vrlo vrijedan ekološki alat.
Na prvi pogled požari su negativan faktor. Ali u stvarnosti to nije tako. Bez požara, savana bi, primjerice, brzo nestala i prekrila se gustom šumom. Međutim, to se ne događa, jer nježni izdanci drveća umiru u vatri. Budući da drveće sporo raste, malo ih preživi požare i naraste dovoljno visoko. Trava brzo raste i jednako se brzo oporavlja nakon požara.
Treba napomenuti da, za razliku od drugih čimbenika okoliša, ljudi mogu regulirati požare, pa stoga oni mogu postati svojevrsni ograničavajući čimbenik u širenju biljaka i životinja. Požari koje kontroliraju ljudi proizvode pepeo koji je bogat korisnim tvarima. Miješajući se sa zemljom, pepeo potiče rast biljaka, čija količina određuje život životinja.
Osim toga, mnogi stanovnici savane, poput afričke rode i ptice tajnice, koriste vatru za svoje potrebe. Posjećuju granice prirodnih ili kontroliranih požara i tamo jedu insekte i glodavce koji pobjegnu vatri.
Uzrok požara mogu biti i prirodni čimbenici (udar groma) i slučajni i neslučajni ljudski postupci. Postoje dvije vrste požara. Krovne požare najteže je obuzdati i regulirati. Najčešće su vrlo intenzivne i uništavaju svu vegetaciju i organsku tvar tla. Takvi požari imaju ograničavajući učinak na mnoge organizme.
Prizemni požari, naprotiv, imaju selektivni učinak: za neke organizme oni su više destruktivni, za druge - manje i, na taj način, pridonose razvoju organizama s visokom otpornošću na požare. Osim toga, mali prizemni požari upotpunjuju djelovanje bakterija, razgrađuju mrtve biljke i ubrzavaju pretvaranje mineralnih hranjiva u oblik pogodan za korištenje novim generacijama biljaka. U staništima s neplodnim tlom požari pridonose njegovom obogaćivanju elementima pepela i hranjivim tvarima.
Kad ima dovoljno vlage (sjevernoameričke prerije), požari potiču rast trava na račun drveća. Požari igraju posebno važnu regulatornu ulogu u stepama i savanama. Ovdje povremeni požari smanjuju vjerojatnost invazije pustinjskog grmlja.
Čovjek je često uzrok povećanja učestalosti požara u prirodi, iako privatna osoba nema pravo namjerno (čak ni slučajno) izazvati požar u prirodi. Međutim, korištenje vatre od strane stručnjaka dio je pravilnog upravljanja zemljištem.
Abiotski čimbenici su čimbenici nežive prirode koji izravno ili neizravno djeluju na organizam - svjetlost, temperatura, vlaga, kemijski sastav okoliša zraka, vode i tla itd. (odnosno svojstva okoliša čija pojava i utjecaj ne ovisi izravno o aktivnostima živih organizama ).
Svjetlost (sunčevo zračenje) je čimbenik okoliša kojeg karakterizira intenzitet i kvaliteta energije zračenja Sunca koju fotosintetske zelene biljke koriste za stvaranje biljne biomase. Sunčeva svjetlost koja dopire do Zemljine površine glavni je izvor energije za održavanje toplinske ravnoteže planeta, metabolizma vode u organizmima, stvaranja i transformacije organske tvari autotrofnim elementom biosfere, što u konačnici omogućuje stvaranje okoliša sposobni zadovoljiti vitalne potrebe
organizmi.
Temperatura je jedan od najvažnijih abiotskih čimbenika o kojem uvelike ovisi postojanje, razvoj i rasprostranjenost organizama na Zemlji [prikazati]. Važnost temperature leži prvenstveno u njezinu izravnom utjecaju na brzinu i prirodu metaboličkih reakcija u organizmu. Budući da se dnevna i sezonska kolebanja temperature povećavaju s udaljenošću od ekvatora, biljke i životinje, prilagođavajući im se, pokazuju različite potrebe za toplinom.
Vlažnost je okolišni čimbenik kojeg karakterizira sadržaj vode u zraku, tlu i živim organizmima. U prirodi postoji dnevni ritam vlažnosti: povećava se noću, a smanjuje danju. Zajedno s temperaturom i svjetlom, vlaga ima važnu ulogu u regulaciji aktivnosti živih organizama. Izvor vode za biljke i životinje uglavnom su oborinske i podzemne vode, te rosa i magla.
U abiotičkom dijelu okoliša (u neživoj prirodi) sve čimbenike možemo prvenstveno podijeliti na fizikalne i kemijske. Međutim, za razumijevanje suštine fenomena i procesa koji se razmatraju, prikladno je predstaviti abiotske čimbenike kao skup klimatskih, topografskih, kozmičkih čimbenika, kao i karakteristika sastava okoliša (vodenog, kopnenog ili tla).
Glavni klimatski čimbenici uključuju sunčevu energiju, temperaturu, oborine i vlagu, pokretljivost okoliša, tlak i ionizirajuće zračenje.
Okolišni čimbenici - svojstva okoline koja imaju bilo kakav učinak na tijelo. Indiferentni elementi okoliša, na primjer, inertni plinovi, nisu čimbenici okoliša.
Čimbenici okoliša pokazuju značajnu varijabilnost u vremenu i prostoru. Na primjer, temperatura jako varira na površini zemlje, ali je gotovo konstantna na dnu oceana ili duboko u špiljama.
Klasifikacije okolišnih čimbenika
Po prirodi utjecaja
Izravno djelovanje - izravno utječe na tijelo, uglavnom na metabolizam
Posredno djelovanje - utječe neizravno, promjenom neposredno djelujućih čimbenika (reljef, ekspozicija, nadmorska visina i dr.)
Po porijeklu
Abiotski - čimbenici nežive prirode:
klimatski: godišnji zbroj temperatura, srednja godišnja temperatura, vlaga, tlak zraka
edafski (edafogeni): mehanički sastav tla, zračna propusnost tla, kiselost tla, kemijski sastav tla
orografski: reljef, nadmorska visina, strmina i nagib padine
kemijski: plinski sastav zraka, solni sastav vode, koncentracija, kiselost
fizičke: buka, magnetska polja, toplinska vodljivost i toplinski kapacitet, radioaktivnost, intenzitet sunčevog zračenja
Biotički - povezan s aktivnošću živih organizama:
fitogeni – utjecaj biljaka
mikogeni - utjecaj gljiva
zoogeni – utjecaj životinja
mikrobiogeni – utjecaj mikroorganizama
Antropogeni (antropski):
fizičke: korištenje nuklearne energije, putovanje vlakovima i zrakoplovima, utjecaj buke i vibracija
kemijski: korištenje mineralnih gnojiva i pesticida, onečišćenje Zemljinih ljuski industrijskim i prometnim otpadom
biološki: hrana; organizmi kojima čovjek može biti stanište ili izvor hrane
društvene - vezane uz odnose među ljudima i život u društvu
Trošenjem
Resursi - elementi okoliša koje tijelo troši, smanjujući njihovu zalihu u okolišu (voda, CO2, O2, svjetlost)
Uvjeti - elementi okoliša koje tijelo ne konzumira (temperatura, kretanje zraka, kiselost tla)
Po smjeru
Vektorizirani - faktori koji se mijenjaju smjera: natapanje, salinizacija tla
Višegodišnje-ciklički - s izmjeničnim višegodišnjim razdobljima jačanja i slabljenja nekog čimbenika, npr. klimatske promjene u vezi s 11-godišnjim Sunčevim ciklusom
Oscilatorno (puls, kolebanje) - kolebanja u oba smjera od određene prosječne vrijednosti (dnevna kolebanja temperature zraka, promjene prosječne mjesečne količine oborine tijekom godine)
Optimalno pravilo
U skladu s tim pravilom, za ekosustav, organizam ili određeni stupanj njegovog razvoja postoji raspon najpovoljnije (optimalne) vrijednosti faktora. Izvan optimalne zone postoje zone ugnjetavanja, pretvarajući se u kritične točke izvan kojih je postojanje nemoguće. Najveća gustoća naseljenosti obično je ograničena na optimalnu zonu. Optimalne zone za različite organizme nisu iste. Za neke imaju značajan raspon. Takvi organizmi pripadaju skupini euribionata. Organizmi s uskim rasponom prilagodbe čimbenicima nazivaju se stenobionti.
Raspon vrijednosti faktora (između kritičnih točaka) naziva se valencija okoliša. Sinonim za pojam valentnost je tolerancija, odnosno plastičnost (varijabilnost). Ove karakteristike uvelike ovise o okolišu u kojem organizmi žive. Ako je relativno stabilan u svojim svojstvima (amplitude fluktuacija pojedinih čimbenika su male), sadrži više stenobionata (npr. u vodenom okolišu); ako je dinamičan, npr. zemlja-zrak, imaju euribionti veće šanse za preživljavanje u njemu. Optimalna zona i ekološka valenca obično su šire u toplokrvnih nego u hladnokrvnih. Također treba imati na umu da ekološka valencija za istu vrstu ne ostaje ista u različitim uvjetima (na primjer, u sjevernim i južnim regijama tijekom određenih razdoblja života itd.). Mladi i senilni organizmi, u pravilu, zahtijevaju uvjetovanije (homogenije) uvjete. Ponekad su ti zahtjevi prilično dvosmisleni. Na primjer, s obzirom na temperaturu, ličinke insekata obično su stenobiontne (stenotermne), dok kukuljice i odrasle jedinke mogu biti euribiontne (euritermne).
Povezane informacije.
Uvod
Glavni abiotski čimbenici i njihove karakteristike
Književnost
Uvod
Abiotski čimbenici okoliša su komponente i pojave nežive, anorganske prirode koje izravno ili neizravno utječu na žive organizme. Naravno, ovi čimbenici djeluju istovremeno, što znači da svi živi organizmi potpadaju pod njihov utjecaj. Stupanj prisutnosti ili odsutnosti svakog od njih značajno utječe na održivost organizama, a različito varira za različite vrste. Treba napomenuti da to uvelike utječe na cijeli ekosustav u cjelini i njegovu održivost.
Čimbenici okoliša, pojedinačno iu kombinaciji, djelujući na žive organizme prisiljavaju ih na promjenu i prilagodbu tim čimbenicima. Ta se sposobnost naziva ekološka valentnost ili plastičnost. Plastičnost ili valencija okoliša svake je vrste različita i ima različit učinak na sposobnost živih organizama da prežive pod promjenjivim čimbenicima okoliša. Ako se organizmi ne samo prilagođavaju biotičkim čimbenicima, već mogu i utjecati na njih, mijenjajući druge žive organizme, onda je to nemoguće kod abiotskih čimbenika okoliša: organizam im se može prilagoditi, ali nije u stanju na njih značajno obrnuti utjecaj.
Abiotski čimbenici okoliša su uvjeti koji nisu izravno povezani sa životnom aktivnošću organizama. Najvažniji abiotski čimbenici su temperatura, svjetlost, voda, sastav atmosferskih plinova, struktura tla, sastav hranjivih tvari u njemu, teren itd. Ti čimbenici mogu djelovati na organizme kako izravno, na primjer svjetlost ili toplina, tako i neizravno, na primjer teren, koji određuje djelovanje izravnih čimbenika, svjetla, vjetra, vlage itd. U novije vrijeme utjecaj promjena Sunčeve aktivnosti na biosferu je vrlo značajan. otkriveni su procesi.
1. Glavni abiotski čimbenici i njihove karakteristike
Među abiotske čimbenike spadaju:
Klimatski (utjecaj temperature, svjetlosti i vlage);
Geološki (potres, vulkanska erupcija, glacijalno kretanje, blato i lavine, itd.);
Orografski (značajke terena na kojem žive proučavani organizmi).
Razmotrimo djelovanje glavnih izravnih abiotskih čimbenika: svjetlosti, temperature i prisutnosti vode. Temperatura, svjetlost i vlažnost najvažniji su čimbenici okoliša. Ti se čimbenici prirodno mijenjaju tijekom godine i dana, te u vezi s geografskim zoniranjem. Organizmi pokazuju zonsku i sezonsku prilagodbu ovim čimbenicima.
Svjetlo kao čimbenik okoliša
Sunčevo zračenje glavni je izvor energije za sve procese koji se odvijaju na Zemlji. U spektru sunčevog zračenja mogu se razlikovati tri područja različita po biološkom djelovanju: ultraljubičasto, vidljivo i infracrveno. Ultraljubičaste zrake valne duljine manje od 0,290 mikrona destruktivne su za sva živa bića, ali ih zadržava ozonski omotač atmosfere. Samo mali dio duljih ultraljubičastih zraka (0,300 - 0,400 mikrona) dopire do površine Zemlje. Oni čine oko 10% energije zračenja. Ove su zrake vrlo kemijski aktivne; u visokim dozama mogu oštetiti žive organizme. U malim količinama, međutim, potrebni su npr. ljudima: pod utjecajem tih zraka u ljudskom tijelu nastaje vitamin D, a kukci vizualno razlikuju te zrake, tj. vidjeti u ultraljubičastom svjetlu. Mogu se kretati pomoću polarizirane svjetlosti.
Za organizme su posebno važne vidljive zrake valne duljine od 0,400 do 0,750 mikrona (koje daju najveći dio energije - 45% - sunčevog zračenja) koje dopiru do površine Zemlje. Zelene biljke, zahvaljujući tom zračenju, sintetiziraju organsku tvar (provode fotosintezu) koju kao hranu koriste svi drugi organizmi. Za većinu biljaka i životinja vidljiva svjetlost jedan je od važnih čimbenika okoliša, iako postoje i one kojima svjetlost nije preduvjet za postojanje (zemaljski, špiljski i dubokomorski tipovi prilagodbe na život u mraku). Većina životinja može razlikovati spektralni sastav svjetlosti – imaju vid u boji, a biljke imaju jarko obojene cvjetove kako bi privukle kukce oprašivače.
Infracrvene zrake valne duljine veće od 0,750 mikrona ljudsko oko ne opaža, ali su izvor toplinske energije (45% energije zračenja). Te zrake apsorbiraju tkiva životinja i biljaka, uzrokujući zagrijavanje tkiva. Mnoge hladnokrvne životinje (gušteri, zmije, kukci) koriste sunčevu svjetlost za povećanje tjelesne temperature (neke zmije i gušteri su ekološki toplokrvne životinje). Svjetlosni uvjeti povezani s rotacijom Zemlje imaju jasne dnevne i sezonske cikluse. Gotovo svi fiziološki procesi u biljkama i životinjama imaju dnevni ritam s maksimumom i minimumom u određenim satima: npr. u određeno doba dana cvijet biljke se otvara i zatvara, a životinje imaju razvijene prilagodbe na noćni i dnevni život. Duljina dana (ili fotoperiod) od velike je važnosti u životu biljaka i životinja.
Biljke se, ovisno o životnim uvjetima, prilagođavaju sjeni - biljke otporne na sjenu ili, naprotiv, suncu - biljke koje vole svjetlost (na primjer, žitarice). Međutim, jako, jarko sunce (iznad optimalne svjetline) potiskuje fotosintezu, što otežava proizvodnju visokih prinosa usjeva bogatih proteinima u tropima. U umjerenim zonama (iznad i ispod ekvatora) razvojni ciklus biljaka i životinja ograničen je na godišnja doba: priprema za promjene temperaturnih uvjeta provodi se na temelju signala - promjena duljine dana, koja na određeno doba godine na određenom mjestu uvijek je isto. Kao rezultat ovog signala, uključuju se fiziološki procesi, što dovodi do rasta biljaka i cvjetanja u proljeće, plodonošenja ljeti i opadanja lišća u jesen; kod životinja - do linjanja, nakupljanja masti, migracije, razmnožavanja kod ptica i sisavaca i početka faze mirovanja kod insekata. Promjene u duljini dana životinje percipiraju pomoću vidnih organa. I biljke - uz pomoć posebnih pigmenata koji se nalaze u lišću biljaka. Iritacije se percipiraju preko receptora, uslijed čega dolazi do niza biokemijskih reakcija (aktivacija enzima ili oslobađanje hormona), a zatim se javljaju fiziološke ili bihevioralne reakcije.
Proučavanje fotoperiodizma kod biljaka i životinja pokazalo je da se reakcija organizama na svjetlost ne temelji samo na količini primljene svjetlosti, već i na izmjeni razdoblja svjetla i tame određenog trajanja tijekom dana. Organizmi su sposobni mjeriti vrijeme, tj. imati biološki sat - od jednoćelijskih organizama do čovjeka. Biološki sat - također su pod utjecajem sezonskih ciklusa i drugih bioloških pojava. Biološki sat određuju dnevni ritam aktivnosti i cijelih organizama i procesa koji se odvijaju čak i na staničnoj razini, posebno staničnih dioba.
Temperatura kao okolišni čimbenik
Svi kemijski procesi koji se odvijaju u tijelu ovise o temperaturi. Promjene toplinskih uvjeta, koje se često opažaju u prirodi, duboko utječu na rast, razvoj i druge manifestacije života životinja i biljaka. Postoje organizmi s nestabilnom tjelesnom temperaturom – poikilotermni i organizmi s konstantnom tjelesnom temperaturom – homeotermni. Poikilotermne životinje u potpunosti ovise o temperaturi okoliša, dok su homeotermne životinje sposobne održavati konstantnu tjelesnu temperaturu bez obzira na promjene temperature okoliša. Velika većina kopnenih biljaka i životinja u stanju aktivnog života ne može tolerirati negativne temperature i umire. Gornja temperaturna granica života nije ista za različite vrste - rijetko iznad 40-45 O C. Neke cijanobakterije i bakterije žive na temperaturama od 70-90 O C, neki mekušci (do 53 O S). Za većinu kopnenih životinja i biljaka, optimalni temperaturni uvjeti fluktuiraju unutar prilično uskih granica (15-30 O S). Gornji prag životne temperature određen je temperaturom koagulacije proteina, budući da do ireverzibilne koagulacije proteina (poremećaj strukture proteina) dolazi na temperaturi od oko 60 o S.
U procesu evolucije poikilotermni organizmi razvili su različite prilagodbe na promjenjive temperaturne uvjete okoliša. Glavni izvor toplinske energije kod poikilotermnih životinja je vanjska toplina. Poikilotermni organizmi razvili su različite prilagodbe na niske temperature. Neke životinje, na primjer, arktičke ribe, stalno žive na temperaturi od -1,8 o C, sadrže tvari (glikoproteine) u tkivnoj tekućini koje sprječavaju stvaranje kristala leda u tijelu; insekti akumuliraju glicerol za te svrhe. Druge životinje, naprotiv, povećavaju proizvodnju topline u tijelu zbog aktivne kontrakcije mišića - na taj način povećavaju tjelesnu temperaturu za nekoliko stupnjeva. Drugi pak reguliraju svoju izmjenu topline zahvaljujući izmjeni topline između žila krvožilnog sustava: žile koje dolaze iz mišića u bliskom su dodiru s žilama koje dolaze iz kože i nose ohlađenu krv (ovaj je fenomen karakterističan za hladnu vodu riba). Prilagodljivo ponašanje uključuje mnoge kukce, gmazove i vodozemce koji biraju mjesta na suncu da se ugriju ili mijenjaju različite položaje kako bi povećali površinu grijanja.
Kod niza hladnokrvnih životinja tjelesna temperatura može varirati ovisno o fiziološkom stanju: na primjer, kod letećih insekata unutarnja tjelesna temperatura može porasti za 10-12 o C ili više zbog pojačanog rada mišića. Društveni kukci, posebice pčele, razvili su učinkovit način održavanja temperature putem zajedničke termoregulacije (košnica može održavati temperaturu od 34-35°C). o C, neophodan za razvoj ličinki).
Poikilotermne životinje sposobne su se prilagoditi visokim temperaturama. To se također događa na različite načine: do prijenosa topline može doći zbog isparavanja vlage s površine tijela ili iz sluznice gornjeg dišnog trakta, kao i zbog potkožne vaskularne regulacije (npr. kod guštera, brzina protoka krvi kroz žile kože raste s porastom temperature).
Najsavršenija termoregulacija uočena je kod ptica i sisavaca - homeotermnih životinja. U procesu evolucije stekli su sposobnost održavanja konstantne tjelesne temperature zbog prisutnosti srca s četiri komore i jednog luka aorte, što je osiguralo potpuno odvajanje arterijskog i venskog protoka krvi; visok metabolizam; perje ili dlaka; regulacija prijenosa topline; dobro razvijen živčani sustav stekao sposobnost aktivnog života na različitim temperaturama. Većina ptica ima tjelesnu temperaturu malo iznad 40 o C, a kod sisavaca je nešto niža. Za životinje je vrlo važna ne samo sposobnost termoregulacije, već i adaptivno ponašanje, izgradnja posebnih skloništa i gnijezda, izbor mjesta s povoljnijom temperaturom itd. Također se mogu prilagoditi niskim temperaturama na nekoliko načina: osim perjem ili dlakom, toplokrvne životinje koriste drhtanje (mikrokontrakcije izvana nepomičnih mišića) kako bi smanjile gubitak topline; oksidacija smeđeg masnog tkiva kod sisavaca proizvodi dodatnu energiju koja podržava metabolizam.
Prilagodba toplokrvnih životinja na visoke temperature umnogome je slična sličnim prilagodbama hladnokrvnih životinja - znojenje i isparavanje vode iz sluznice usta i gornjih dišnih puteva; kod ptica - samo potonja metoda, jer nemaju žlijezde znojnice; širenje krvnih žila koje se nalaze blizu površine kože, što povećava prijenos topline (kod ptica se taj proces događa u nepernatim područjima tijela, na primjer kroz greben). Temperatura, kao i svjetlosni režim o kojem ona ovisi, prirodno se mijenja tijekom godine i ovisno o geografskoj širini. Stoga su sve prilagodbe važnije za život na niskim temperaturama.
Voda kao čimbenik okoliša
Voda ima iznimnu ulogu u životu svakog organizma, budući da je strukturna komponenta stanice (voda čini 60-80% mase stanice). Važnost vode u životu stanice određena je njezinim fizikalno-kemijskim svojstvima. Zbog polariteta, molekula vode može privući sve druge molekule, tvoreći hidrate, tj. je otapalo. Mnoge kemijske reakcije mogu se dogoditi samo u prisutnosti vode. Voda je prisutna u živim sustavima toplinski pufer , apsorbirajući toplinu tijekom prijelaza iz tekućeg u plinovito stanje, čime štiti nestabilne strukture stanice od oštećenja tijekom kratkotrajnog oslobađanja toplinske energije. U tom smislu, isparavanjem s površine proizvodi učinak hlađenja i regulira tjelesnu temperaturu. Svojstva toplinske vodljivosti vode određuju njezinu vodeću ulogu klimatskog termoregulatora u prirodi. Voda se polako zagrijava i polako hladi: ljeti i danju voda mora, oceana i jezera se zagrijava, a noću i zimi se polako hladi. Između vode i zraka postoji stalna izmjena ugljičnog dioksida. Osim toga, voda obavlja transportnu funkciju, pomičući tvari tla od vrha do dna i natrag. Uloga vlage za kopnene organizme je posljedica činjenice da su oborine neravnomjerno raspoređene na zemljinoj površini tijekom cijele godine. U sušnim područjima (stepe, pustinje) biljke dobivaju vodu uz pomoć visoko razvijenog korijenskog sustava, ponekad vrlo dugih korijena (za devin trn - do 16 m), dosežući vlažni sloj. Visoki osmotski tlak staničnog soka (do 60-80 atm), koji povećava usisnu snagu korijena, pomaže zadržati vodu u tkivima. U suhom vremenu biljke smanjuju isparavanje vode: kod pustinjskih biljaka pokrovno tkivo lišća se zadeblja, ili se na površini lišća razvija voštani sloj ili gusta pubescencija. Brojne biljke postižu smanjenje vlage smanjenjem lisne ploče (lišće se pretvara u bodlje, često biljke potpuno gube lišće - saxaul, tamarisk, itd.).
Ovisno o zahtjevima za vodni režim, među biljkama se razlikuju sljedeće ekološke skupine:
Hidratofiti su biljke koje stalno žive u vodi;
Hidrofiti – biljke koje su samo djelomično uronjene u vodu;
Helofiti – močvarne biljke;
Higrofiti su kopnene biljke koje žive na pretjerano vlažnim mjestima;
Mezofiti - vole umjerenu vlagu;
Kserofiti su biljke prilagođene stalnom nedostatku vlage; Među kserofitima postoje:
Sukulenti - akumuliraju vodu u tkivima svog tijela (sukulenti);
Sklerofiti – gube značajnu količinu vode.
Mnoge pustinjske životinje mogu preživjeti bez vode za piće; neki mogu trčati brzo i dugo, čineći duge migracije do pojilišta (saiga antilope, deve, itd.); Neke životinje dobivaju vodu iz hrane (kukci, gmazovi, glodavci). Masne naslage pustinjskih životinja mogu poslužiti kao svojevrsne rezerve vode u tijelu: pri oksidaciji masti nastaje voda (masne naslage u grbi deve ili potkožne masne naslage kod glodavaca). Niskopropusni kožni pokrovi (na primjer, kod gmazova) štite životinje od gubitka vlage. Mnoge su životinje prešle na noćni način života ili se skrivaju u jazbinama, izbjegavajući učinke isušivanja niske vlažnosti i pregrijavanja. U uvjetima povremene suše, brojne biljke i životinje ulaze u stanje fiziološkog mirovanja - biljke prestaju rasti i odbacuju lišće, životinje hiberniraju. Ovi procesi su popraćeni smanjenim metabolizmom tijekom sušnih razdoblja.
abiotička priroda biosphere solar
Književnost
1. http://burenina.narod.ru/3-2.htm
http://ru-ecology.info/term/76524/
Http://www.ecology-education.ru/index.php?action=full&id=257
http://bibliofond.ru/view.aspx?id=484744
Podučavanje
Trebate li pomoć u proučavanju teme?
Naši stručnjaci će vam savjetovati ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite svoju prijavu naznačite temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konzultacija.
