Temperatura. Abiotyczne czynniki środowiska obejmują wilgotność, światło, energię promieniowania, powietrze i jego skład oraz inne nieożywione składniki naturalne. Temperatura jest czynnikiem środowiskowym.

Ze względu na temperaturę ciała wszystkie organizmy żywe dzielimy na poikilotermiczne (ze zmieniającą się temperaturą ciała w zależności od temperatury otoczenia) i homeotermiczne (organizmy o stałej temperaturze ciała).

Do grupy poikilotermicznej obejmują rośliny, bakterie, wirusy, grzyby, pierwotniaki, ryby, stawonogi itp.

Do grupy homeotermicznej obejmują ptaki, ssaki i ludzi. Organizmy te regulują temperaturę ciała niezależnie od temperatury otoczenia.

Ze względu na tolerancję na niskie temperatury rośliny dzielimy na ciepłolubne i odporne na zimno. Ciepłolubne to winogrona, brzoskwinie, morele, gruszki itp., a mrozoodporne to mchy, porosty, sosna, świerk, jodła.

Dla każdego organizmu istnieje granica temperatury. Niektóre organizmy są odporne na wahania temperatury. Na przykład ryby żyją w temperaturze -52°C, bakterie - w -80°C. Niektóre niebiesko-zielone algi wytrzymują -44°C.

Odchylenia temperatury od stałego poziomu powodują spowolnienie metabolizmu i zniszczenie reakcji biochemicznych w białku i stopniowo prowadzą do krystalizacji komórek i całkowitego zatrzymania życia.

Rośliny rozwinęły różne adaptacje do wahań temperatury otoczenia:

1. Jesienią zmniejsza się ilość wody w cytoplazmie komórkowej roślin, jej organelle (glicerol, monosacharydy itp.) gęstnieją, dostosowując się w ten sposób do niskich temperatur i przechodząc w stan uśpienia.

2. Zimą rośliny wchodzą w fazę uśpienia w postaci zarodników, nasion, bulw, cebul, korzeni i kłączy. A duże drzewa zrzucają liście, a sok komórkowy gęstnieje. Dzięki temu są w stanie przetrwać trudne warunki zimowania.

3. Zwierzęta poikilotermiczne w niesprzyjających warunkach wchodzą w stan hibernacji (stan zawieszenia ożywienia). Anabioza to tymczasowe spowolnienie metabolizmu i energii, kiedy wszystkie widoczne przejawy życia są prawie całkowicie nieobecne. Hibernacja u niektórych organizmów (niedźwiedzi) wiąże się z brakiem pożywienia.

Zwierzęta homeotermiczne chronią się przed niskimi temperaturami na różne sposoby:

1. Przemieszczanie zwierząt z obszarów zimnych do ciepłych (ptaki, niektóre ssaki).

2. Odkładanie się dużej ilości tłuszczu i pogrubienie sierści (wilk, lis, drapieżniki, ptaki, foki, dziki itp.).

3. Zapadają w stan hibernacji (świstak, borsuk, niedźwiedź, gryzonie).

Wilgotność. Wilgotność wpływa również na organizmy, takie jak

czynnik środowiskowy, zależy najczęściej od klimatu, temperatury i obszarów naturalnych. Czasami wilgotność działa jako czynnik ograniczający. Brak wilgoci wpływa na plon roślin. Szczególnie brak wilgoci obserwuje się na obszarach pustynnych, a w lasach i na bagnach wręcz przeciwnie, występuje jej nadmiar. W zależności od wilgotności na Ziemi działa układ strefowy.

Flora i fauna zmieniają się w zależności od rzeźby terenu w różnych strefach geograficznych: tundra, tundra leśna, tajga, step leśny, tropiki, równik. Klasyfikacja stref zależy od temperatury i wilgotności.

Wśród roślin można wyróżnić grupy ekologiczne:

1. Kserofity(Grecki kseroks - „suchy”, fitos - „odległość”) - rośliny siedlisk suchych (pustynia, półpustynia, step). Kserofity przystosowane są do modyfikacji liści i łodyg (saksaul, zhuzgun, piołun, efedryna, teresken, trawa pierzasta, solanka).

2. Sukulenty(łac. succulentus - „soczysty”) - forma światłolubnych kserofitów. Liście i łodygi są pogrubione i zmodyfikowane w kolce.

3. Mezofity(greckie mesos - „pośredni”) - rosną na obszarach stosunkowo wilgotnych. Liście są duże (brzoza, grusza, trawa łąkowa).

4. Higrofity(greckie hygros - „mokry”) - rośliny rosnące w warunkach nadmiernej wilgotności. Są to trzcina, ryż, lilia wodna.

5. Hydrofity(Grecki hudor - „woda”) - rośliny wodne zanurzone w wodzie. Należą do nich elodea i algi.

Wilgotność odgrywa również ważną rolę w życiu zwierząt. Dzielą się na lądowe, wodne i ziemnowodne. Z kolei zwierzęta lądowe dzielą się na leśne, stepowe i pustynne.

Zwierzęta wodne to ryby, ssaki wodne (wieloryby, delfiny), stawonogi, gąbki, mięczaki, robaki.

Zwierzęta lądowe - ssaki, ptaki, gady, owady.

Płazy - żaby, żółwie morskie itp. W związku z ociepleniem klimatu na Ziemi, ostatnio zaobserwowano dowody na wzrost średniej temperatury. Rosnące temperatury mogą prowadzić do zmniejszenia wilgotności na obszarach naturalnych i przekształcenia ekosystemów w pustynie. Jest to szczególnie widoczne w suchych regionach Azji Środkowej, Kazachstanu, Azji Mniejszej i Afryki, gdzie możliwy jest wzrost objętości krajobrazów antropogenicznych.

Oczywiście doprowadzi to do znacznych szkód społeczno-gospodarczych dla tych krajów.

1. Wśród czynników abiotycznych główną rolę odgrywają temperatura i wilgotność.

2. W związku z tym powstają grupy ekologiczne roślin i zwierząt.

3. Wilgotność i temperatura mają ogromny wpływ na powstawanie stref geograficznych na Ziemi.

1. Czy temperatura jest niezbędna organizmom żywym?

2. Na jakie grupy ekologiczne dzielą się zwierzęta ze względu na temperaturę ciała? Daj przykłady.

3. Wymień grupy ekologiczne roślin i podaj przykłady.

4. Jak klasyfikuje się rośliny według wilgotności?

1. Nazwij rośliny miejsc suchych i wyjaśnij ich cechy morfologiczne.

2. Wielbłąd może przeżyć bez wody 40 dni. Co to wyjaśnia?

Jak regulowane jest odżywianie organizmów w stanie zawieszenia?

Jak zmienia się oddychanie organizmów w zależności od wilgotności?

Wymień grupy ekologiczne zależne od czynników biotycznych i interakcji między organizmami.

1) Energia promienista ze słońca

Energia słoneczna jest głównym źródłem energii na Ziemi, podstawą istnienia organizmów żywych (proces fotosyntezy).

Ilość energii na powierzchni Ziemi wynosi -21 * 10 kJ (stała słoneczna) - na równiku. Zmniejsza się w kierunku biegunów około 2,5 razy. Również ilość energia słoneczna zależy od pory roku, długości dnia, przezroczystości powietrza atmosferycznego (im więcej kurzu, tym mniej energii słonecznej). W oparciu o reżim promieniowania rozróżniają strefy klimatyczne(tundra, lasy, pustynie itp.) (promieniowanie słoneczne).

2) Oświetlenie

Określone na podstawie rocznego całkowitego promieniowania słonecznego, czynników geograficznych (stan atmosfery, charakter rzeźby itp.). Światło jest niezbędne w procesie fotosyntezy oraz warunkuje termin kwitnienia i owocowania roślin. Rośliny dzielą się na:

kochające światło - rośliny otwartych, dobrze oświetlonych miejsc.
kochający cień - niższe warstwy lasów (zielony mech, porosty).
tolerancyjna na ciepło - dobrze rośnie na świetle, ale toleruje także zacienienie. Łatwo dostosowuje się do warunków oświetleniowych.

W przypadku zwierząt reżim świetlny nie jest tak niezbędnym czynnikiem ekologicznym, ale jest niezbędny do orientacji w przestrzeni. Dlatego różne zwierzęta mają różne projekty oczu. U bezkręgowców jest to najbardziej prymitywne, u innych bardzo złożone. Może być nieobecny u stałych mieszkańców jaskiń. Grzechotniki widzą podczerwoną część widma, więc polują w nocy.

3) Temperatura

Jeden z najważniejszych czynników abiotycznych, który bezpośrednio lub pośrednio oddziałuje na organizmy żywe.

Temperatura wpływa bezpośrednio na życie roślin i zwierząt, determinując ich aktywność i charakter istnienia w określonych sytuacjach. Zwłaszcza zauważalny wpływ ma wpływ na fotosyntezę, metabolizm, spożycie pokarmu, aktywność fizyczną i reprodukcję. Przykładowo u ziemniaków maksymalna produktywność fotosyntezy występuje w temperaturze +20°C, a przy t = 48°C zatrzymuje się całkowicie.

W zależności od charakteru wymiany ciepła ze środowiskiem zewnętrznym organizmy dzielą się na:

Organizmy, t ciało = t środowisko. środowisko, tj. zmienia się w zależności od t otoczenia. środowisku, nie ma mechanizmu termoregulacji (efektywnego) (rośliny, ryby, gady...). Rośliny obniżają temperaturę na skutek intensywnego parowania, przy wystarczającym zaopatrzeniu w wodę na pustyni temperatura liści spada o 15°C.
Organizmy o stałej temperaturze ciała (ssaki, ptaki) charakteryzują się wyższym tempem metabolizmu. Występuje warstwa termoizolacyjna (futro, pierze, tłuszcz), t = 36-40°C.
Organizmy o stałym t (jeż, borsuk, niedźwiedź), okres aktywności jest zależny od ciała, hibernacja jest znacznie zmniejszona (niskie straty energii).

Istnieją również organizmy, które tolerują wahania t0 w szerokim zakresie (porosty, ssaki, ptaki północne) i organizmy, które istnieją tylko w określonym t0 (organizmy głębinowe, polarne glony lodowe).

4) Wilgotność powietrza

Najbogatsze w wilgoć są dolne warstwy atmosfery (do wysokości 2 km), w których koncentruje się do 50% całej wilgoci; ilość pary wodnej zawartej w powietrzu zależy od temperatury powietrza.

5) Opady atmosferyczne

To deszcz, śnieg, grad itp. Opady decydują o przemieszczaniu się i rozmieszczeniu szkodliwych substancji w środowisku. W ogólnym cyklu wodnym najbardziej mobilne są opady, ponieważ Ilość wilgoci w atmosferze zmienia się 40 razy w roku. Głównymi warunkami wystąpienia opadów są: temperatura powietrza, ruch powietrza, rzeźba terenu.

W rozkładzie opadów na powierzchni ziemi wyróżnia się następujące strefy:

Wilgotny równikowy. Na przykład w dorzeczach Amazonki i Kongo opady wynoszą ponad 2000 mm/rok. Maksymalne opady - 11684 mm/rok - o. W Kauan (Hawaje) pada deszcz 350 dni w roku. Oto wilgotne lasy równikowe - najbogatszy rodzaj roślinności (ponad 50 tysięcy gatunków).
Sucha strefa tropikalna. Opady są mniejsze niż 200 mm/rok. Sahara itp. Minimalne opady - 0,8 mm/rok - Pustynia Atakama (Chile, Ameryka Południowa).
Strefa wilgotna umiarkowanych szerokości geograficznych. Opady powyżej 500 mm/rok. Strefa leśna Europy i Ameryki Północnej, Syberia.
Region polarny. Niskie opady do 250 mm/rok (niska temperatura powietrza, niskie parowanie). Pustynie arktyczne z ubogą roślinnością.

6) Skład gazowy atmosfery

Jego skład jest prawie stały i obejmuje: N -78%, 0 -20,9%, CO, argon i inne gazy, cząstki wody, pył.

7) Ruch mas powietrza (wiatr)

Maksymalna prędkość wiatru ok. 400 km/h – huragan (New Hampshire, USA).
Ciśnienie wiatru to kierunek wiatru w kierunku niższego ciśnienia. Wiatr przenosi zanieczyszczenia do atmosfery.

8) Ciśnienie atmosferyczne

760 mmHg lub 10 kPa.

1. Światło. Energia promieniowania pochodząca ze Słońca rozkłada się w widmach w następujący sposób. Widoczna część widma o długości fali 400-750 nm stanowi 48% promieniowania słonecznego. Najważniejszą rolę w procesie fotosyntezy odgrywają promienie pomarańczowo-czerwone, które stanowią 45% promieniowania słonecznego. Promienie podczerwone o długości fali większej niż 750 nm nie są odbierane przez wiele zwierząt i roślin, ale są niezbędnym źródłem energii cieplnej. Część widma ultrafioletowa – mniejsza niż 400 nm – stanowi 7% energii słonecznej.

2. Promieniowanie jonizujące - Jest to promieniowanie o bardzo wysokiej energii, które może wybić elektrony z atomów i przyłączyć je do innych atomów, tworząc pary jonów dodatnich i ujemnych. Źródłem promieniowania jonizującego są substancje radioaktywne i promienie kosmiczne. W ciągu roku człowiek otrzymuje średnią dawkę 0,1 rem, a zatem w ciągu całego życia (średnio 70 lat) 7 rem.

3. Wilgotność powietrza otoczenia - parametr charakteryzujący proces nasycania parą wodną. Różnica pomiędzy maksymalnym (ostatecznym) nasyceniem a danym nasyceniem nazywana jest deficytem wilgoci. Im wyższy deficyt, tym bardziej sucho i cieplej i odwrotnie. Rośliny pustynne przystosowują się do oszczędnego wykorzystania wilgoci. Mają długie korzenie i zmniejszoną powierzchnię liści. Zwierzęta pustynne potrafią szybko i długo pokonywać długie trasy do wodopojów. Ich wewnętrznym źródłem wody jest tłuszcz, którego utlenienie 100 g daje 100 g wody.

4. Opady powstają w wyniku kondensacji pary wodnej. Odgrywają ważną rolę w obiegu wody na Ziemi. W zależności od charakteru ich utraty wyróżnia się strefy wilgotne (mokre) i suche (suche).

5. Skład gazowy atmosfery. Najważniejszym biogennym pierwiastkiem atmosfery, biorącym udział w tworzeniu białek w organizmie, jest azot. Tlen dostający się do atmosfery głównie z roślin zielonych zapewnia oddychanie. Dwutlenek węgla jest naturalnym tłumikiem promieniowania słonecznego i wzajemnego promieniowania ziemskiego. Ozon pełni rolę ekranującą w stosunku do ultrafioletowej części widma słonecznego.

6. Temperatura na powierzchni Ziemi jest zdeterminowany reżimem temperaturowym atmosfery i jest ściśle powiązany z promieniowaniem słonecznym. Dla większości zwierząt i roślin lądowych optymalna temperatura wynosi od 15 do 30°C. Niektóre skorupiaki żyją w gorących źródłach o temperaturze do 53°C, a niektóre sinice i bakterie żyją w temperaturach do 70–90°C. Głębokie ochłodzenie powoduje całkowite zatrzymanie życia owadów, niektórych ryb i gadów – zawieszenie animacji. Tak więc zimą karaś zamarza w mule, a wiosną rozmraża się i kontynuuje normalne czynności życiowe. U zwierząt o stałej temperaturze ciała, u ptaków i ssaków nie występuje stan zawieszonej animacji. Ptaki rosną w zimnych porach roku, podczas gdy ssakom rośnie gruby podszerstek. Zwierzęta, które nie mają wystarczającej ilości pożywienia w czasie zimowej hibernacji ( nietoperze, susły, borsuki, niedźwiedzie).

Zasoby naturalne- zasoby naturalne: ciała i siły przyrody, które na danym poziomie rozwoju sił wytwórczych i wiedzy mogą być wykorzystane do zaspokojenia potrzeb społeczeństwo. Zbiór obiektów i systemów żyjących i przyroda nieożywiona, składniki środowiska naturalnego otaczającego człowieka i które są wykorzystywane w tym procesie produkcja społeczna w celu zaspokojenia potrzeb materialnych i kulturalnych człowieka i społeczeństwa

Zasoby naturalne może być niewyczerpany I utrudzony. Niewyczerpane zasoby się nie kończą, ale wyczerpujące się zasoby kończą się w miarę ich rozwoju i (lub) z innych powodów

Według pochodzenia:

· Zasoby składników naturalnych (mineralne, klimatyczne, wodne, roślinne, glebowe, świat zwierzęcy)

· Zasoby zespołów przyrodniczo-terytorialnych (górnictwo, gospodarka wodna, mieszkalnictwo, leśnictwo)

Według rodzaju zastosowania gospodarczego:

Zasoby produkcji przemysłowej

Zasoby energii (paliwa kopalne, zasoby energii wodnej, biopaliwa, surowce nuklearne)

· Zasoby nieenergetyczne (minerały, woda, ziemia, las, zasoby rybne)

· Zasoby produkcji rolnej (agroklimatyczne, gruntowo-glebowe, zasoby roślinne – zaopatrzenie w żywność, woda do nawadniania, podlewanie i pielęgnacja)

Według rodzaju wyczerpalności:

· Wyczerpany

· Nieodnawialne (zasoby mineralne, lądowe);

· Odnawialne (zasoby flory i fauny);

· Nie w pełni odnawialne – stopień odzysku jest niższy od poziomu zużycia gospodarczego (gleby uprawne, dojrzałe lasy, regionalne zasoby wodne);

· Niewyczerpane zasoby (woda, klimat).

Według stopnia zamienności:

· Niezastąpiony;

· Wymienny.

Według kryterium zastosowania:

· Produkcja (przemysłowa, rolnicza);

· Potencjalnie obiecujące;

· Rekreacyjne (zespoły przyrodnicze i ich elementy, atrakcje kulturalno-historyczne, potencjał gospodarczy terytorium).

kryzys ekologiczny- brak równowagi pomiędzy warunkami naturalnymi a wpływem człowieka na środowisko naturalne.

Radzenie sobie z globalnym kryzysem środowiskowym jest znacznie trudniejsze niż z kryzysem lokalnym. Rozwiązanie tego problemu można osiągnąć jedynie poprzez zminimalizowanie zanieczyszczeń wytwarzanych przez ludzkość do poziomu, z którym ekosystemy będą w stanie samodzielnie sobie poradzić. Obecnie mamy do czynienia z globalnym kryzysem ekologicznym obejmuje cztery główne składowe: kwaśne deszcze, efekt cieplarniany, zanieczyszczenie planety substancjami superekotoksycznymi oraz tzw. dziurę ozonową.

Powiązana informacja.

Są to czynniki przyrody nieożywionej, które bezpośrednio lub pośrednio oddziałują na organizm – światło, temperatura, wilgotność, skład chemiczny powietrza, środowiska wodnego, glebowego itp. (tj. właściwości środowiska, których występowanie i oddziaływanie nie ma wpływu na zależą bezpośrednio od aktywności organizmów żywych).

Światło

(promieniowanie słoneczne) to czynnik środowiskowy charakteryzujący się intensywnością i jakością energii promieniowania słonecznego, która jest wykorzystywana przez fotosyntetyczne rośliny zielone do tworzenia biomasy roślinnej. Światło słoneczne docierające do powierzchni Ziemi jest głównym źródłem energii potrzebnej do utrzymania równowagi termicznej planety, metabolizmu wody organizmów, tworzenia i przekształcania materii organicznej przez autotroficzny element biosfery, co ostatecznie umożliwia utworzenie środowiska zdolne do zaspokojenia potrzeb życiowych organizmów.

Biologiczne działanie światła słonecznego zależy od jego składu widmowego [pokazywać] ,

Skład widmowy światła słonecznego dzieli się na

• promienie podczerwone (długość fali powyżej 0,75 mikrona)
• promienie widzialne (0,40-0,75 µm) i
• promienie ultrafioletowe (poniżej 0,40 mikrona)

Różne części widma słonecznego mają nierówne skutki biologiczne.

Podczerwień lub cieplne, promienie przenoszą większość energii cieplnej. Stanowią one około 49% energii promieniowania odbieranej przez organizmy żywe. Promieniowanie cieplne jest dobrze absorbowane przez wodę, której ilość w organizmach jest dość duża. Prowadzi to do nagrzania całego ciała, co ma miejsce specjalne znaczenie dla zwierząt zmiennocieplnych (owady, gady itp.). U roślin najważniejszą funkcją promieni podczerwonych jest przeprowadzanie transpiracji, podczas której nadmiar ciepła jest usuwany z liści przez parę wodną, ​​a także tworzenie optymalne warunki do przedostawania się dwutlenku węgla przez aparaty szparkowe.

Widoczne widmo stanowią około 50% energii promieniowania docierającej do Ziemi. Energia ta jest potrzebna roślinom do fotosyntezy. Jednak tylko 1% jest wykorzystywane do tego, reszta jest odbijana lub rozpraszana w postaci ciepła. Ta część spektrum doprowadziła do pojawienia się wielu ważnych adaptacji w organizmach roślinnych i zwierzęcych. W roślinach zielonych oprócz tworzenia absorbującego światło kompleksu pigmentowego, za pomocą którego odbywa się proces fotosyntezy, powstają jasne kolory kwiatów, co pomaga przyciągnąć zapylacze.

Dla zwierząt światło pełni głównie rolę informacyjną i bierze udział w regulacji wielu procesów fizjologicznych i biochemicznych. Już najprostsze mają organelle światłoczułe (światłoczułe ocellus u eugleny zielonej), a reakcja na światło wyraża się w postaci fototaksji - ruchu w stronę najwyższego lub najniższego oświetlenia. Począwszy od koelenteratów, prawie wszystkie zwierzęta rozwijają wrażliwe na światło narządy o różnych strukturach. Istnieją zwierzęta nocne i zmierzchowe (sowy, nietoperze itp.), A także zwierzęta żyjące w ciągłej ciemności (świerszcze kretowe, glisty, krety itp.).

Część ultrafioletowa charakteryzują się najwyższą energią kwantową i wysoką aktywnością fotochemiczną. Za pomocą promieni ultrafioletowych o długości fali 0,29-0,40 mikronów w organizmie zwierząt zachodzi biosynteza witaminy D, barwników siatkówki i skóry. Promienie te są najlepiej odbierane przez narządy wzroku wielu owadów, w roślinach mają działanie formacyjne i przyczyniają się do syntezy niektórych związków biologicznie czynnych (witaminy, pigmenty). Promienie o długości fali mniejszej niż 0,29 mikrona mają szkodliwy wpływ na organizmy żywe.

Intensywność [pokazywać] ,

Rośliny, których aktywność życiowa jest całkowicie zależna od światła, rozwijają różnorodne adaptacje morfostrukturalne i funkcjonalne do reżimu świetlnego ich siedlisk. W zależności od wymagań dotyczących warunków oświetleniowych rośliny dzieli się na następujące grupy środowiskowe:

1. Rośliny światłolubne (heliofity). siedliska otwarte, rosnące z powodzeniem tylko w warunkach pełnego nasłonecznienia. Charakteryzują się dużą intensywnością fotosyntezy. Są to wczesnowiosenne rośliny stepowe i półpustynne (cebula gęsia, tulipany), rośliny bezdrzewnych zboczy (szałwia, mięta, tymianek), zboża, babka lancetowata, lilia wodna, akacja itp.
2. Rośliny tolerujące cień charakteryzuje się szeroką amplitudą ekologiczną współczynnika światła. Najlepiej rosną w warunkach dużego oświetlenia, ale potrafią dostosować się do różnych poziomów cienia. Są to rośliny drzewiaste (brzoza, dąb, sosna) i zielne ( poziomka, fiołek, ziele dziurawca itp.).
3. Rośliny cieniolubne (sciofity) Nie tolerują silnego oświetlenia, rosną tylko w miejscach zacienionych (pod okapem lasu), nigdy nie rosną na terenach otwartych. Na polanach o silnym oświetleniu ich wzrost spowalnia, a czasem obumierają. Do roślin takich zaliczają się trawy leśne – paprocie, mchy, szczaw pospolity itp. Przystosowanie do cieniowania zwykle łączy się z koniecznością dobrego zaopatrzenia w wodę.

Częstotliwość dzienna i sezonowa [pokazywać] .

Okresowość dobowa determinuje procesy wzrostu i rozwoju roślin i zwierząt, które zależą od długości godzin dziennych.

Czynnikiem regulującym i kontrolującym rytm codziennego życia organizmów nazywamy fotoperiodyzmem. Jest najważniejszym czynnikiem sygnalizacyjnym, pozwalającym roślinom i zwierzętom „mierzyć czas” – stosunek czasu trwania okresu oświetlenia do ciemności w ciągu dnia oraz określać ilościowe parametry oświetlenia. Innymi słowy fotoperiodyzm to reakcja organizmów na zmianę dnia i nocy, która objawia się wahaniami intensywności procesów fizjologicznych – wzrostu i rozwoju. To długość dnia i nocy, która zmienia się bardzo precyzyjnie i naturalnie w ciągu roku, niezależnie od czynników losowych, niezmiennie powtarzając się z roku na rok, dlatego organizmy w procesie ewolucji koordynowały wszystkie etapy swojego rozwoju z rytmem tych przedziałów czasowych .

W strefie umiarkowanej właściwość fotoperiodyzmu służy jako funkcjonalny czynnik klimatyczny, który determinuje cykl życiowy większości gatunków. U roślin efekt fotoperiodyczny objawia się koordynacją okresu kwitnienia i dojrzewania owoców z okresem najbardziej aktywnej fotosyntezy, u zwierząt - zbieżnością czasu rozmnażania z okresem obfitości pożywienia, u owadów - u początek diapauzy i wyjście z niej.

Do zjawisk biologicznych wywołanych fotoperiodyzmem zaliczają się także sezonowe migracje (loty) ptaków, manifestacja ich instynktów lęgowych i rozmnażania, zmiana sierści u ssaków itp.

W zależności od wymaganej długości fotoperiodu rośliny dzielą się na

• rośliny dnia długiego, które do prawidłowego wzrostu i rozwoju wymagają więcej niż 12 godzin światła (len, cebula, marchew, owies, lulek zwyczajny, młode, ziemniaki, belladonna itp.);
• rośliny dnia krótkiego – do kwitnienia potrzebują co najmniej 12 godzin ciągłej ciemności (dalie, kapusta, chryzantemy, amarantus, tytoń, kukurydza, pomidory itp.);
• rośliny neutralne, w których rozwój narządów generatywnych następuje zarówno z długimi, jak iz krótki dzień(nagietki, winogrona, floks, bzy, kasza gryczana, groszek, rdest rdestowy itp.)

Rośliny dnia długiego pochodzą głównie z północnych szerokości geograficznych, natomiast rośliny dnia krótkiego pochodzą z południowych szerokości geograficznych. W strefie tropikalnej, gdzie długość dnia i nocy zmienia się nieznacznie w ciągu roku, fotoperiod nie może służyć jako czynnik decydujący o okresowości procesów biologicznych. Zastępuje go naprzemienna pora sucha i mokra. Gatunkom długodniowym udaje się zebrać plony nawet podczas krótkiego lata na północy. Edukacja duża masa materia organiczna występuje latem podczas dość długich godzin dziennych, które na szerokości geograficznej Moskwy mogą osiągnąć 17 godzin, a na szerokości geograficznej Archangielska - ponad 20 godzin dziennie.

Długość dnia również znacząco wpływa na zachowanie zwierząt. Wraz z nadejściem wiosennych dni, których długość stopniowo się wydłuża, ptaki rozwijają instynkt gniazdowy, wracają z ciepłych rejonów (mimo że temperatura powietrza może być jeszcze niekorzystna) i rozpoczynają składanie jaj; Zwierzęta stałocieplne linieją.

Zmniejszanie się długości dnia jesienią powoduje odwrotne zjawiska sezonowe: ptaki odlatują, niektóre zwierzęta zapadają w sen zimowy, innym zarasta gęsta sierść i tworzą się stadia zimowania owadów (mimo wciąż sprzyjającej temperatury i obfitości pożywienia). W tym przypadku zmniejszenie długości dnia sygnalizuje żywym organizmom rychłe nadejście okresu zimowego i mogą się na to przygotować z wyprzedzeniem.

U zwierząt, zwłaszcza stawonogów, wzrost i rozwój zależą również od długości dnia. Na przykład ćma kapuściana i ćma brzozowa rozwijają się normalnie tylko przy długim świetle dziennym, natomiast jedwabnik, Różne rodzaje szarańcza, czerpak - jeśli krótki. Fotoperiodyzm wpływa również na moment rozpoczęcia i zakończenia okresu godowego u ptaków, ssaków i innych zwierząt; na rozrodczość, rozwój embrionalny płazów, gadów, ptaków i ssaków;

Sezonowe i dzienne zmiany oświetlenia to najdokładniejsze zegary, których przebieg jest wyraźnie regularny i praktycznie nie zmienił się w ostatnim okresie ewolucji.

Dzięki temu możliwe stało się sztuczne regulowanie rozwoju zwierząt i roślin. Przykładowo zapewnienie roślinom w szklarniach, szklarniach czy inspektach 12-15 godzin światła dziennego pozwala na uprawę warzyw i roślin ozdobnych nawet zimą oraz przyspieszenie wzrostu i rozwoju sadzonek. I odwrotnie, cieniowanie roślin latem przyspiesza pojawianie się kwiatów lub nasion na roślinach późno kwitnących jesienią.

Wydłużając dzień sztucznym oświetleniem zimą, można wydłużyć okres składania jaj przez kury, gęsi i kaczki oraz regulować rozród zwierząt futerkowych na fermach futerkowych. Czynnik świetlny odgrywa także ogromną rolę w innych procesach życiowych zwierząt. Przede wszystkim nim jest warunek konieczny widzenie, ich wizualna orientacja w przestrzeni w wyniku postrzegania przez narządy wzroku bezpośrednich, rozproszonych lub odbitych promieni świetlnych z otaczających obiektów. Światło spolaryzowane, umiejętność rozróżniania kolorów, nawigacja przy użyciu astronomicznych źródeł światła, jesienne i wiosenne migracje ptaków oraz zdolności nawigacyjne innych zwierząt są dla większości zwierząt bardzo pouczające.

W oparciu o fotoperiodyzm rośliny i zwierzęta w procesie ewolucji wykształciły specyficzne roczne cykle okresów wzrostu, rozmnażania i przygotowania do zimy, które nazywane są rytmami rocznymi lub sezonowymi. Rytmy te przejawiają się zmianami w natężeniu charakteru procesów biologicznych i powtarzają się w odstępach rocznych. Ogromne znaczenie dla istnienia gatunku ma zbieżność okresów cyklu życiowego z odpowiadającą im porą roku. Rytmy pór roku zapewniają roślinom i zwierzętom najkorzystniejsze warunki wzrostu i rozwoju.

Ponadto procesy fizjologiczne roślin i zwierząt są ściśle zależne od rytmu dobowego, który wyrażają się pewne rytmy biologiczne. W konsekwencji rytmy biologiczne okresowo powtarzają zmiany w intensywności i charakterze procesów i zjawisk biologicznych. U roślin rytmy biologiczne przejawiają się w codziennym ruchu liści, płatków, zmianach w fotosyntezie, u zwierząt - w wahaniach temperatury, zmianach w wydzielaniu hormonów, szybkości podziału komórek itp. U ludzi dzienne wahania częstości oddechów , tętno, ciśnienie krwi, czuwanie i sen itp. Rytmy biologiczne są reakcjami utrwalonymi dziedzicznie, dlatego znajomość ich mechanizmów jest istotna w organizacji pracy i odpoczynku człowieka.

Temperatura

Jeden z najważniejszych czynników abiotycznych, od którego w dużej mierze zależy istnienie, rozwój i rozmieszczenie organizmów na Ziemi [pokazywać] .

Górna granica temperatury życia na Ziemi wynosi prawdopodobnie 50-60°C. W takich temperaturach następuje utrata aktywności enzymatycznej i koagulacja białek. Jednak ogólny zakres temperatur aktywne życie na planecie jest znacznie szerszy i ogranicza się do następujących granic (Tabela 1)

Tabela 1. Zakres temperatur aktywnego życia na planecie, °C

Wśród organizmów potrafiących żyć w bardzo wysokich temperaturach znane są glony termofilne, które mogą żyć w gorących źródłach o temperaturze 70-80°C. Porosty krzyżowe, nasiona i organy wegetatywne roślin pustynnych (saksak, cierń wielbłąda, tulipany) znajdujące się w wierzchniej warstwie gorącej gleby dobrze tolerują bardzo wysokie temperatury (65-80°C).

Istnieje wiele gatunków zwierząt i roślin, które są w stanie wytrzymać wysokie ujemne temperatury. Drzewa i krzewy w Jakucji nie zamarzają w temperaturze minus 68°C. Pingwiny żyją na Antarktydzie w temperaturze minus 70°C, a niedźwiedzie polarne, lisy polarne i sowy polarne żyją w Arktyce. Wody polarne o temperaturach od 0 do -2°C zamieszkuje różnorodna flora i fauna - mikroalgi, bezkręgowce, ryby, których cykl życiowy stale przebiega w takich warunkach temperaturowych.

Znaczenie temperatury polega przede wszystkim na jej bezpośrednim wpływie na szybkość i charakter reakcji metabolicznych w organizmach. Ponieważ dobowe i sezonowe wahania temperatury rosną wraz z odległością od równika, rośliny i zwierzęta dostosowując się do nich, wykazują odmienne zapotrzebowanie na ciepło.

Metody adaptacji

• Migracja to przeniesienie do korzystniejszych warunków. Wieloryby, wiele gatunków ptaków, ryb, owadów i innych zwierząt migruje regularnie przez cały rok.
• Drętwienie to stan całkowitego bezruchu, gwałtowny spadek aktywności życiowej i zaprzestanie odżywiania. Obserwuje się go u owadów, ryb, płazów i ssaków, gdy temperatura otoczenia spada jesienią, zimą (hibernacja) lub gdy wzrasta latem na pustyniach (hibernacja letnia).
• Anabioza to stan gwałtownego zahamowania procesów życiowych, w którym widoczne przejawy życia chwilowo ustają. Zjawisko to jest odwracalne. Obserwuje się go u drobnoustrojów, roślin i niższych zwierząt. Nasiona niektórych roślin mogą pozostawać w zawieszeniu nawet przez 50 lat. Drobnoustroje w stanie letargu tworzą zarodniki, pierwotniaki tworzą cysty.

Wiele roślin i zwierząt, przy odpowiednim przygotowaniu, z powodzeniem toleruje skrajnie niskie temperatury w stanie głębokiego spoczynku lub zawieszenia ożywienia. W doświadczeniach laboratoryjnych nasiona, pyłki, zarodniki roślin, nicienie, wrotki, cysty pierwotniaków i innych organizmów, plemniki po odwodnieniu lub umieszczeniu w roztworach specjalnych substancji ochronnych – krioprotektantów – tolerują temperatury bliskie zera absolutnego.

Obecnie nastąpił postęp w praktycznym zastosowaniu substancji o właściwościach krioprotekcyjnych (gliceryna, tlenek polietylenu, sulfotlenek dimetylu, sacharoza, mannitol itp.) w biologii, rolnictwie i medycynie. Roztwory krioprotekcyjne zapewniają długotrwałe przechowywanie krwi w puszkach, nasienia do sztucznej inseminacji zwierząt hodowlanych oraz niektórych narządów i tkanek do przeszczepów; ochrona roślin przed przymrozkami zimowymi, przymrozkami wczesnowiosennymi itp. Problematyka ta leży w kompetencjach kriobiologii i kriomedycyny i jest rozwiązywana przez wiele instytucji naukowych.

• Termoregulacja. W procesie ewolucji rośliny i zwierzęta rozwinęły różne mechanizmy termoregulacji:

1. w roślinach
   • fizjologiczny - gromadzenie się cukru w ​​komórkach, w wyniku czego wzrasta stężenie soków komórkowych i zmniejsza się zawartość wody w komórkach, co przyczynia się do mrozoodporności roślin. Na przykład u brzozy karłowatej i jałowca górne gałęzie obumierają w zbyt niskich temperaturach, podczas gdy pełzające zimują pod śniegiem i nie umierają.
   • fizyczny
     1. transpiracja szparkowa - usuwanie nadmiaru ciepła i zapobieganie poparzeniom poprzez usuwanie wody (parowanie) z ciała rośliny
     2. morfologiczne - mające na celu zapobieganie przegrzaniu: grube pokwitanie liści w celu rozproszenia światła słonecznego, błyszcząca powierzchnia odbijająca promienie, zmniejszenie powierzchni pochłaniającej promienie - zwinięcie blaszki liściowej w rurkę (piórnik, kostrzewa), ułożenie liścia krawędzią do promienie słoneczne (eukaliptus), redukujące liście ( saxaul, kaktus); mające na celu zapobieganie zamarzaniu: specjalne formularze wzrost - karłowatość, powstawanie form pełzających (zimowanie pod śniegiem), ciemne zabarwienie (pomaga lepiej absorbować promienie cieplne i nagrzewać się pod śniegiem)
2. u zwierząt
   • zimnokrwiste (poikilotermiczne, ektotermiczne) [bezkręgowce, ryby, płazy i gady] – regulacja temperatury ciała odbywa się w sposób bierny poprzez zwiększenie pracy mięśni, budowę i barwę powłoki, znalezienie miejsc, w których możliwa jest intensywna absorpcja światła słonecznego itp. ., itp. .Do. nie są w stanie utrzymać temperatury procesy metaboliczne a ich aktywność zależy głównie od ciepła pochodzącego z zewnątrz, a od temperatury ciała – od wartości temperatury otoczenia i bilansu energetycznego (stosunek pochłaniania i uwalniania energii promienistej).
   • stałocieplne (homeotermiczne, endotermiczne) [ptaki i ssaki] – zdolne do utrzymania stałej temperatury ciała niezależnie od temperatury otoczenia. Ta właściwość pozwala wielu gatunkom zwierząt żyć i rozmnażać się w temperaturach poniżej zera (renifery, Niedźwiedź polarny, płetwonogi, pingwiny). W procesie ewolucji wykształciły one dwa mechanizmy termoregulacji, za pomocą których utrzymują stałą temperaturę ciała: chemiczny i fizyczny. [pokazywać] .
     • Chemiczny mechanizm termoregulacji zapewnia szybkość i intensywność reakcji redoks i jest kontrolowany odruchowo przez centralę system nerwowy. Ważną rolę w zwiększaniu efektywności chemicznego mechanizmu termoregulacji odegrały takie aromaty, jak pojawienie się czterokomorowego serca oraz usprawnienie układu oddechowego u ptaków i ssaków.
     • Fizyczny mechanizm termoregulacji zapewnia pojawienie się osłon termoizolacyjnych (pióra, futro, tłuszcz podskórny), gruczołów potowych, narządów oddechowych, a także rozwój mechanizmów nerwowych regulujących krążenie krwi.

     Szczególnym przypadkiem homeotermii jest heterotermia - inny poziom temperatura ciała w zależności od aktywności funkcjonalnej organizmu. Heterotermia jest charakterystyczna dla zwierząt, które w niesprzyjających porach roku popadają w stan hibernacji lub chwilowego odrętwienia. Jednocześnie ich wysoka temperatura ciała ulega zauważalnemu obniżeniu na skutek powolnego metabolizmu (suszy, jeże, nietoperze, szybkie pisklęta itp.).

Granice wytrzymałości duże wartości współczynnika temperatury są różne zarówno w organizmach poikilotermicznych, jak i homeotermicznych.

Gatunki eurytermiczne są w stanie tolerować wahania temperatury w szerokim zakresie.

Organizmy stenotermiczne żyją w wąskich granicach temperatur, dzieląc się na ciepłolubne gatunki stenotermiczne (storczyki, krzewy herbaciane, kawa, koralowce, meduzy itp.) i zimnolubne (cedr elfi, roślinność przedglacjalna i tundrowa, ryby basenów polarnych, zwierzęta głębinowe – obszary o największych głębokościach oceanicznych itp.).

Dla każdego organizmu lub grupy osobników istnieje optymalna strefa temperaturowa, w której szczególnie dobrze wyraża się aktywność. Powyżej tej strefy znajduje się strefa chwilowego odrętwienia termicznego, a jeszcze wyżej strefa długotrwałego bezczynności lub letniej hibernacji, granicząca ze strefą wysokiej temperatury śmiertelnej. Gdy ta ostatnia spadnie poniżej optymalnej, następuje strefa zimnego odrętwienia, hibernacji i zabójczej niskiej temperatury.

Rozmieszczenie osobników w populacji, w zależności od zmian współczynnika temperatury na całym terytorium, generalnie przebiega według tego samego schematu. Optymalna strefa temperaturowa odpowiada największej gęstości zaludnienia, a po obu jej stronach następuje spadek gęstości aż do granicy zakresu, gdzie jest ona najniższa.

Współczynnik temperatury na dużym obszarze Ziemi podlega wyraźnym wahaniom dobowym i sezonowym, co z kolei determinuje odpowiedni rytm zjawisk biologicznych w przyrodzie. W zależności od dopływu energii cieplnej do symetrycznych obszarów obu półkul glob Zaczynając od równika, wyróżnia się następujące strefy klimatyczne:

1. strefa tropikalna. Minimalna średnioroczna temperatura przekracza 16°C, w najchłodniejsze dni nie spada poniżej 0°C. Wahania temperatury w czasie są nieznaczne, amplituda nie przekracza 5°C. Roślinność jest całoroczna.
2. Strefa subtropikalna. Średnia temperatura najzimniejszy miesiąc nie jest niższy niż 4° C, a najcieplejszy powyżej 20° C. Temperatury poniżej zera są rzadkością. Zimą nie ma stabilnej pokrywy śnieżnej. Okres wegetacyjny trwa 9-11 miesięcy.
3. Strefa umiarkowana. Letni sezon wegetacyjny i zimowy okres spoczynku roślin są dobrze określone. W głównej części strefy występuje stabilna pokrywa śnieżna. Przymrozki są typowe wiosną i jesienią. Czasami strefa ta dzieli się na dwie: umiarkowanie ciepłą i umiarkowanie zimną, które charakteryzują się czterema porami roku.
4. Strefa zimna. Średnia roczna temperatura kształtuje się poniżej 0°C, przymrozki możliwe są nawet podczas krótkiego (2-3 miesiące) okresu wegetacyjnego. Roczne wahania temperatur są bardzo duże.

Wzór pionowego rozmieszczenia roślinności, gleby i fauny na obszarach górskich jest również determinowany głównie przez czynnik temperatury. W górach Kaukazu, Indii i Afryki można wyróżnić cztery lub pięć pasów roślinnych, których kolejność od dołu do góry odpowiada kolejności stref równoleżnikowych od równika do bieguna na tej samej wysokości.

Wilgotność

Czynnik środowiskowy charakteryzujący się zawartością wody w powietrzu, glebie i organizmach żywych. W przyrodzie istnieje dobowy rytm wilgotności: zwiększa się ona w nocy i maleje w ciągu dnia. Wilgotność, wraz z temperaturą i światłem, odgrywa ważną rolę w regulacji aktywności organizmów żywych. Źródłem wody dla roślin i zwierząt są głównie opady atmosferyczne i wody gruntowe, a także rosa i mgła.

Wilgoć jest niezbędnym warunkiem istnienia wszystkich żywych organizmów na Ziemi. Życie powstało w środowisku wodnym. Mieszkańcy lądu są w dalszym ciągu uzależnieni od wody. Dla wielu gatunków zwierząt i roślin woda nadal jest siedliskiem. O znaczeniu wody w procesach życiowych decyduje fakt, że jest ona głównym środowiskiem w komórce, w którym zachodzą procesy metaboliczne oraz jest najważniejszym produktem początkowym, pośrednim i końcowym przemian biochemicznych. O znaczeniu wody decyduje także jej zawartość ilościowa. Organizmy żywe składają się co najmniej w 3/4 z wody.

W odniesieniu do wody Wyższe rośliny Są podzielone na

• hydrofity – rośliny wodne (lilia wodna, grot strzały, rzęsa);
• higrofity - mieszkańcy miejsc nadmiernie wilgotnych (tatarak, zegarek);
• mezofity - rośliny o normalnych warunkach wilgotnościowych (konwalia, waleriana, łubin);
• kserofity – rośliny żyjące w warunkach stałego lub sezonowego niedoboru wilgoci (saksaul, cierń wielbłąda, efedryna) oraz ich odmiany – sukulenty (kaktusy, wilczomlecz).

Przystosowania do życia w środowiskach odwodnionych i środowiskach z okresowym brakiem wilgoci Ważną cechą głównych czynników klimatycznych (światło, temperatura, wilgotność) jest ich naturalna zmienność w cyklu rocznym, a nawet dobowym, a także w zależności od strefy geograficznej. Pod tym względem adaptacje organizmów żywych mają również charakter regularny i sezonowy. Adaptacja organizmów do warunków środowiskowych może być szybka i odwracalna lub dość powolna, w zależności od głębokości ekspozycji na czynnik. Organizmy w wyniku swojej aktywności życiowej potrafią zmieniać abiotyczne warunki życia. Na przykład rośliny niższego poziomu znajdują się w warunkach mniejszej ilości światła; procesy rozkładu substancji organicznych zachodzące w zbiornikach wodnych często powodują niedobór tlenu dla innych organizmów. Ze względu na aktywność organizmów wodnych zmieniają się reżimy temperaturowe i wodne, ilość tlenu, dwutlenku węgla, pH środowiska, skład widmowy światła itp. Środowisko powietrza i jego skład gazowy Rozwój środowiska powietrznego przez organizmy rozpoczął się po dotarciu na ląd. Życie w powietrzu wymagało specyficznych adaptacji oraz wysokiego poziomu organizacji roślin i zwierząt. Niska gęstość i zawartość wody, duża zawartość tlenu, łatwość przemieszczania się mas powietrza, nagłe zmiany temperatury itp. znacząco wpływają na proces oddychania, wymianę wody i poruszanie się istot żywych. Zdecydowana większość zwierząt lądowych nabyła zdolność latania w procesie ewolucji (75% wszystkich gatunków zwierząt lądowych). Wiele gatunków charakteryzuje się ansmochorią - rozprzestrzenianiem się za pomocą prądów powietrza (zarodniki, nasiona, owoce, cysty pierwotniaków, owady, pająki itp.). Niektóre rośliny zostały zapylone przez wiatr. O pomyślne istnienie organizmów, nie tylko fizycznych, ale także Właściwości chemiczne powietrze, zawartość w nim składników gazowych niezbędnych do życia. Tlen. Dla zdecydowanej większości żywych organizmów tlen jest niezbędny. W środowisku beztlenowym mogą rozwijać się tylko bakterie beztlenowe. Tlen zapewnia realizację reakcji egzotermicznych, podczas których uwalniana jest energia niezbędna do życia organizmów. Jest to końcowy akceptor elektronów, który w procesie wymiany energii oddziela się od atomu wodoru. W stanie związanym chemicznie tlen wchodzi w skład wielu bardzo ważnych związków organicznych i mineralnych organizmów żywych. Jego rola jako utleniacza w cyklu poszczególnych elementów biosfery jest ogromna. Jedynymi producentami wolnego tlenu na Ziemi są rośliny zielone, które tworzą go w procesie fotosyntezy. Pewna ilość tlenu powstaje w wyniku fotolizy pary wodnej pod wpływem promieni ultrafioletowych poza warstwą ozonową. Pobieranie tlenu przez organizmy ze środowiska zewnętrznego następuje całą powierzchnią ciała (pierwotniaki, robaki) lub ciała specjalne oddychanie: tchawica (owady), skrzela (ryby), płuca (kręgowce). Tlen jest chemicznie wiązany i transportowany po całym organizmie za pomocą specjalnych barwników krwi: hemoglobiny (kręgowce), hemocyapiny (mięczaki, skorupiaki). Organizmy żyjące w warunkach stałego niedoboru tlenu wykształciły odpowiednie adaptacje: zwiększoną pojemność tlenową krwi, częstsze i głębsze ruchy oddechowe, dużą objętość płuc (u mieszkańców gór, ptaków) czy zmniejszenie wykorzystania tlenu przez tkanki na skutek wzrost ilości mioglobiny – akumulatora tlenu w tkankach (u mieszkańców środowiska wodnego). Ze względu na dużą rozpuszczalność CO 2 i O 2 w wodzie, ich względna zawartość jest tutaj wyższa (2-3 razy) niż w powietrzu (ryc. 1). Ta okoliczność jest bardzo ważna w przypadku hydrobiniki, która wykorzystuje rozpuszczony tlen do oddychania lub CO 2 do fotosyntezy (fototrofy wodne). Dwutlenek węgla. Normalna ilość tego gazu w powietrzu jest niewielka - 0,03% (objętościowo) lub 0,57 mg/l. Dzięki temu nawet niewielkie wahania zawartości CO 2 mają istotne odzwierciedlenie w procesie fotosyntezy, który jest od niego bezpośrednio zależny. Głównymi źródłami CO 2 przedostającego się do atmosfery są oddychanie zwierząt i roślin, procesy spalania, erupcje wulkanów, działalność mikroorganizmów i grzybów glebowych, przedsiębiorstw przemysłowych i transportu. Mając właściwość absorpcji w zakresie podczerwieni widma, dwutlenek węgla wpływa na parametry optyczne i reżim temperaturowy atmosfery, powodując dobrze znany „efekt cieplarniany”. Ważnym aspektem środowiskowym jest wzrost rozpuszczalności tlenu i dwutlenku węgla w wodzie wraz ze spadkiem jej temperatury. Dlatego fauna zbiorników wodnych polarnych i subpolarnych szerokości geograficznych jest bardzo bogata i różnorodna, głównie ze względu na zwiększone stężenie tlenu w zimnej wodzie. Rozpuszczanie tlenu w wodzie, jak każdego innego gazu, podlega prawu Henry'ego: jest odwrotnie proporcjonalne do temperatury i zatrzymuje się po osiągnięciu temperatury wrzenia. W ciepłych wodach basenów tropikalnych obniżone stężenie rozpuszczonego tlenu ogranicza oddychanie, a co za tym idzie, aktywność życiową i liczbę zwierząt wodnych. W ostatnim czasie zauważalne jest pogorszenie reżimu tlenowego wielu zbiorników wodnych, spowodowane wzrostem ilości zanieczyszczeń organicznych, których zniszczenie wymaga dużych ilości tlenu. Strefy rozmieszczenia organizmów żywych Strefy geograficzne (równoleżnikowe). W kierunku równoleżnikowym z północy na południe na terytorium Federacji Rosyjskiej znajdują się kolejno następujące strefy naturalne: tundra, tajga, las liściasty, step, pustynia. Wśród elementów klimatycznych determinujących strefowość i rozmieszczenie organizmów wiodącą rolę odgrywają czynniki abiotyczne - temperatura, wilgotność, warunki świetlne. Najbardziej zauważalne zmiany strefowe przejawiają się w naturze roślinności – wiodącego składnika biocenozy. Temu z kolei towarzyszą zmiany w składzie zwierząt – konsumentów i niszczycieli pozostałości organicznych w łańcuchach pokarmowych. Tundra- zimna, bezdrzewna równina półkuli północnej. Warunki klimatyczne jest mało przydatny do wzrostu roślin i rozkładu pozostałości organicznych (stosunkowo wiecznej zmarzliny). niska temperatura nawet latem, krótki okres dodatnich temperatur). Tutaj powstały unikalne biocenozy o niewielkim składzie gatunkowym (mchy, porosty). Pod tym względem produktywność biocenozy tundry jest niska: 5-15 c/ha materii organicznej rocznie. Strefa tajga charakteryzuje się stosunkowo korzystnymi warunkami glebowo-klimatycznymi, szczególnie dla gatunków iglastych. Powstały tu bogate i wysoce produktywne biocenozy. Roczna produkcja materii organicznej wynosi 15-50 c/ha. Warunki strefy umiarkowanej doprowadziły do ​​​​powstania złożonych biocenoz lasy liściaste o najwyższej produktywności biologicznej w Federacji Rosyjskiej (do 60 c/ha rocznie). Odmianą lasów liściastych są dąbrowy, bukowo-klonowe, mieszane itp. Lasy takie charakteryzują się dobrze rozwiniętym runem krzewiastym i zielnym, co ułatwia występowanie fauny różnego rodzaju i liczebności. Stepy- naturalna strefa strefy umiarkowanej półkul Ziemi, która charakteryzuje się niedostatecznym zaopatrzeniem w wodę, dlatego dominuje tu roślinność zielna, głównie zbożowa (pióro, kostrzewa itp.). Fauna jest różnorodna i bogata (lis, zając, chomik, myszy, wiele ptaków, zwłaszcza wędrownych). Strefa stepowa obejmuje najważniejsze obszary produkcji zbożowej, techniczne, uprawy warzywne i hodowlę zwierząt. Produktywność biologiczna tej strefy przyrodniczej jest stosunkowo wysoka (do 50 c/ha rocznie). Pustynie dominują w Azji Środkowej. Ze względu na niskie opady i wysokie temperatury latem roślinność zajmuje mniej niż połowę powierzchni tej strefy i ma specyficzne przystosowania do suchych warunków. Fauna jest różnorodna, jej cechy biologiczne zostały omówione wcześniej. Roczne tworzenie się materii organicznej w strefie pustynnej nie przekracza 5 c/ha (ryc. 107). Zasolenie środowiska Zasolenie środowiska wodnego charakteryzuje się zawartością w nim rozpuszczalnych soli. Woda słodka zawiera 0,5-1,0 g/l, a woda morska 10-50 g/l soli. Zasolenie środowiska wodnego jest ważne dla jego mieszkańców. Istnieją zwierzęta przystosowane do życia wyłącznie w wodzie słodkiej (karpiowate) lub tylko w wodzie morskiej (śledzie). Niektóre ryby mają oddzielne etapy rozwój indywidualny przechodzą przy różnym zasoleniu wody, na przykład węgorz pospolity żyje w zbiornikach słodkowodnych i migruje do Morza Sargassowego na tarło. Tacy wodni mieszkańcy wymagają odpowiedniej regulacji bilansu soli w organizmie. Mechanizmy regulacji składu jonowego organizmów. Zwierzęta lądowe zmuszone są do regulowania składu soli w swoich płynnych tkankach, aby utrzymać środowisko wewnętrzne w stałym lub prawie stałym, niezmiennym chemicznie stanie jonowym. Głównym sposobem utrzymania równowagi soli w organizmach wodnych i roślinach lądowych jest unikanie siedlisk o nieodpowiednim zasoleniu. Takie mechanizmy muszą szczególnie intensywnie i dokładnie działać u ryb wędrownych (łosoś, łosoś kumpel, łosoś różowy, węgorz, jesiotr), które okresowo przemieszczają się z wody morskiej do słodkiej lub odwrotnie. Regulacja osmotyczna zachodzi najprościej w wodzie słodkiej. Wiadomo, że w tych ostatnich stężenie jonów jest znacznie niższe niż w tkankach płynnych. Zgodnie z prawami osmozy środowisko zewnętrzne dostaje się do komórek zgodnie z gradientem stężeń przez półprzepuszczalne membrany i następuje swego rodzaju „rozcieńczenie” zawartości wewnętrznej. Jeśli proces ten nie będzie kontrolowany, ciało może puchnąć i umrzeć. Jednak organizmy słodkowodne mają narządy, które usuwają nadmiar wody. Zachowanie jonów niezbędnych do życia ułatwia fakt, że mocz takich organizmów jest dość rozcieńczony (ryc. 2, a). Oddzielenie tak rozcieńczonego roztworu od płynów wewnętrznych wymaga prawdopodobnie aktywnej pracy chemicznej wyspecjalizowanych komórek lub narządów (nerek) i zużycia przez nie znacznej części całkowitej podstawowej energii metabolicznej. Przeciwnie, zwierzęta morskie i ryby piją i wchłaniają wyłącznie wodę morską, uzupełniając w ten sposób jej ciągłe uwalnianie z organizmu do środowiska zewnętrznego, które charakteryzuje się wysokim potencjałem osmotycznym. W tym przypadku jednowartościowe jony słonej wody są aktywnie usuwane na zewnątrz przez skrzela, a jony dwuwartościowe przez nerki (ryc. 2, b). Komórki zużywają sporo energii na wypompowywanie nadmiaru wody, więc gdy wzrasta zasolenie, a woda w organizmie maleje, organizmy zwykle przechodzą w stan nieaktywny – anabiozę soli. Jest to typowe dla gatunków żyjących w okresowo wysychających zbiornikach wody morskiej, ujściach rzek i strefach przybrzeżnych (wrotki, obunogi, wiciowce itp.) Zasolenie górnej skorupy zależy od zawartości w nim jonów potasu i sodu i podobnie jak zasolenie środowiska wodnego jest ważne dla jego mieszkańców, a przede wszystkim roślin, które mają do niego odpowiednie przystosowanie. Czynnik ten nie jest dla roślin przypadkowy, towarzyszy im w procesie ewolucji. Tzw. roślinność solankowa (solanka, lukrecja itp.) występuje na glebach o dużej zawartości potasu i sodu. Górną warstwę skorupy ziemskiej stanowi gleba. Oprócz zasolenia gleby wyróżnia się inne wskaźniki: kwasowość, reżim hydrotermalny, napowietrzenie gleby itp. Wraz z rzeźbą terenu te właściwości powierzchni ziemi, zwane edaficznymi czynnikami środowiskowymi, wywierają wpływ ekologiczny na jej mieszkańców. Edaficzne czynniki środowiskowe Właściwości powierzchni ziemi mające wpływ na środowisko na jej mieszkańców. pożyczone Profil gleby Rodzaj gleby zależy od jej składu i koloru. Odp.: Gleba tundrowa ma ciemną, torfową powierzchnię. B - Gleba pustynna jest lekka, gruboziarnista i uboga w materię organiczną Gleby kasztanowe (C) i czarnoziemy (D) to bogate w próchnicę gleby łąkowe, typowe dla stepów eurazjatyckich i prerii północnoamerykańskich. Czerwonawy wyługowany latosol (E) tropikalnej sawanny ma bardzo cienką, ale bogatą w próchnicę warstwę. Gleby bielicowe są typowe dla północnych szerokości geograficznych, gdzie występują opady atmosferyczne. duża liczba opadów, a parowanie jest bardzo małe. Należą do nich bielic brunatny bogaty w substancje organiczne (F), bielic szarobrązowy (H) i bielic szaro-kamienisty (I), na którym rosną zarówno drzewa iglaste, jak i drzewa liściaste. Wszystkie są stosunkowo kwaśne, natomiast bielic czerwono-żółty (G) borów sosnowych jest dość silnie wyługowany. W zależności od czynników edaficznych, wiele organizacje ekologiczne rośliny. Na podstawie reakcji na kwasowość roztworu glebowego wyróżnia się: gatunki kwasolubne rosnące przy pH poniżej 6,5 (rośliny torfowiskowe, skrzyp, sosna, jodła, paproć); neutrofile, preferujące glebę o odczynie obojętnym (pH 7) (większość roślin uprawnych); basophila - rośliny najlepiej rosnące na podłożu o odczynie zasadowym (pH powyżej 7) (świerk, grab, tuja) i obojętne - mogą rosnąć na glebach z inne znaczenie pH. Ze względu na skład chemiczny gleby rośliny dzielą się na oligotroficzny, mało wymagający pod względem ilości składników odżywczych; mezotroficzny, wymagający umiarkowanych ilości minerały w glebie (byliny zielne, świerk), mezotroficzny, wymagający dużej ilości przyswajalnych pierwiastków jesionowych (dąb, owoce). W odniesieniu do poszczególnych akumulatorów gatunki szczególnie wymagające wysoka zawartość azot w glebie nazywany jest nitrofilami (pokrzywa, rośliny podwórkowe); te, które wymagają dużo wapnia - kalcyfile (buk, modrzew, trawa leśna, topoli, oliwka); rośliny gleb słonych nazywane są halofitami (solanka, sarsazan); niektóre z halofitów są w stanie wydzielać nadmiar soli na zewnątrz, gdzie sole te po wyschnięciu tworzą stałe błony lub nagromadzenia krystaliczne W odniesieniu do składu mechanicznego luźne rośliny piaskowe - psammofity (saksak, akacja piaskowa) rośliny piargów skalistych, pęknięć i zagłębień skał oraz innych podobnych siedlisk – litofity [petrofity] (jałowiec, dąb bezszypułkowy) Ukształtowanie terenu i charakter gleby znacząco wpływają na specyficzne przemieszczanie się zwierząt i rozmieszczenie gatunków, których działalność życiowa jest czasowo lub na stałe związana z glebą. Charakter systemu korzeniowego (głęboki, powierzchniowy) i tryb życia fauny glebowej zależą od reżimu hydrotermalnego gleb, ich napowietrzenia, składu mechanicznego i chemicznego. Skład chemiczny gleba i różnorodność jej mieszkańców wpływają na jej żyzność. Najbardziej żyzne są gleby czarnoziem bogate w próchnicę. Jako czynnik abiotyczny, rzeźba terenu wpływa na rozkład czynników klimatycznych, a tym samym na kształtowanie się odpowiedniej flory i fauny. Na przykład na południowych stokach wzgórz lub gór zawsze panuje wyższa temperatura, lepsze oświetlenie i odpowiednio mniejsza wilgotność.

Czynniki abiotyczne. Do czynników abiotycznych środowiska lądowego zaliczają się przede wszystkim czynniki klimatyczne

Do czynników abiotycznych środowiska lądowego zaliczają się przede wszystkim czynniki klimatyczne. Spójrzmy na główne.

1. Światło Lub Promieniowanie słoneczne. Biologiczne działanie światła słonecznego zależy od jego intensywności, czasu trwania, skład widmowy, częstotliwość dzienna i sezonowa.

Energia promieniowania pochodząca ze Słońca rozprzestrzenia się w przestrzeni w formie fale elektromagnetyczne: promienie ultrafioletowe (długość fali l< 0,4 мкм), видимые лучи (l = 0,4 ¸ 0,75 мкм) и инфракрасные лучи (l >0,75 µm).

Promienie ultrafioletowe charakteryzują się najwyższą energią kwantową i dużą aktywnością fotochemiczną. U zwierząt przyczyniają się do powstawania witaminy D i syntezy pigmentów przez komórki skóry, u roślin działają formująco i sprzyjają syntezie związków biologicznie czynnych. Promieniowanie ultrafioletowe o długości fali mniejszej niż 0,29 mikrona jest destrukcyjne dla wszystkich żywych istot. Jednak dzięki osłonie ozonowej tylko niewielka jej część dociera do powierzchni Ziemi.

Widoczna część widma jest szczególnie ważna dla organizmów. Dzięki światłu widzialnemu rośliny rozwinęły aparat fotosyntetyczny. Dla zwierząt czynnik świetlny jest przede wszystkim warunkiem niezbędnym do orientacji w przestrzeni i czasie, a także bierze udział w regulacji wielu procesów życiowych.

Promieniowanie podczerwone podnosi temperaturę środowiska naturalnego i samych organizmów, co jest szczególnie ważne w przypadku zwierząt zimnokrwistych. U roślin promienie podczerwone odgrywają znaczącą rolę w procesie transpiracji (parowanie wody z powierzchni liści zapewnia odprowadzenie nadmiaru ciepła) oraz przyczyniają się do wchłaniania dwutlenku węgla przez rośliny.

2. Temperatura wpływa na wszystko w sposób istotny ważne procesy. Przede wszystkim określa szybkość i charakter reakcji metabolicznych w organizmach.

Optymalny współczynnik temperatury dla większości organizmów mieści się w przedziale 15 ¸ 30 0 C, ale niektóre organizmy żywe są w stanie wytrzymać znaczne wahania. Przykładowo, niektóre rodzaje bakterii i sinic mogą występować w gorących źródłach w temperaturze około 80 0 C. Wody polarne o temperaturach od 0 do -2 0 C zamieszkują różni przedstawiciele flory i fauny.

3. Wilgotność powietrze atmosferyczne wiąże się z jego nasyceniem parą wodną. Sezonowe i dobowe wahania wilgotności, światła i temperatury regulują aktywność organizmów.

Oprócz czynników klimatycznych jest ważny dla organizmów żywych skład gazowy atmosfery. Jest stosunkowo stała. Atmosfera składa się głównie z azotu i tlenu z niewielkimi ilościami dwutlenku węgla, argonu i innych gazów. Azot bierze udział w tworzeniu struktur białkowych w organizmach, tlen zapewnia procesy oksydacyjne.

Czynnikami abiotycznymi środowiska wodnego są:

1 - gęstość, lepkość, ruchliwość wody;

Sygnał rozpoczęcia jesiennej migracji ptaków owadożernych

1) obniżenie temperatury otoczenia 2) ograniczenie godzin dziennych
3) brak pożywienia 4) zwiększona wilgotność i ciśnienie

NIE wpływa na liczbę wiewiórek w strefie leśnej

Czynniki abiotyczne obejmują

1) konkurencja między roślinami o absorpcję światła
2) wpływ roślin na życie zwierząt
3) zmiana temperatury w ciągu dnia
4) zanieczyszczenie człowieka

Czynnik ograniczający wzrost roślin zielnych w lesie świerkowym – wada

1) światło 2) ciepło 3) woda 4) minerały

Jak nazywa się współczynnik, który znacznie odbiega od wartości optymalnej dla gatunku?

1) abiotyczny 2) biotyczny 3) antropogeniczny 4) ograniczający

44. Jaki czynnik ogranicza życie roślin w strefie stepowej?

1) wysoka temperatura 2) brak wilgoci 3) brak próchnicy
4) nadmiar promieni ultrafioletowych

Najważniejszym czynnikiem abiotycznym mineralizującym pozostałości organiczne w biogeocenozie leśnej jest

1) przymrozki 2) pożary 3) wiatry 4) deszcze

Czynniki abiotyczne determinujące wielkość populacji obejmują

Głównym czynnikiem ograniczającym życie roślin na Oceanie Indyjskim jest brak

1) światło 2) ciepło 3) sole mineralne 4) substancje organiczne

48. Co może stać się czynnikiem ograniczającym życie jelenia sika żyjącego w Primorye na południowych stokach gór?

1) głęboki śnieg 2) silny wiatr 3) brak drzew iglastych

4) krótkie dni w zimie

Do abiotycznego czynniki środowiskowe ma zastosowanie

1) żyzność gleby 2) duża różnorodność roślin
3) obecność drapieżników 4) temperatura powietrza

41. Każdy czynnik środowiskowy może ograniczać, ale najważniejsze są często:

1) wilgotność i żywność

2) temperatura, dla roślin - obecność mineralnych składników odżywczych

3) temperatura, woda, pożywienie, dla roślin - obecność składników odżywczych w glebie

42. Organizmy o szerokim zakresie tolerancji - wytrzymałości ~ nazywane są:

1) stenobionty, praktycznie nie występują w przyrodzie

2) eurybionty, są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie

3) eurybionty, rzadko występują w przyrodzie

43. Rozmiar liści jest taki sam w warunkach, w których:

1) ciemno – wilgotno i sucho – słonecznie

2) ciemno – wilgotno i wilgotno – słonecznie

3) sucho – słonecznie i słonecznie – wilgotno

44. Ekolog-hydrobiolog zawsze ma przy sobie urządzenie gotowe do określenia ilości tlenu, a ekolog badający ekosystemy lądowe mierzy zawartość tlenu rzadziej, ponieważ:

1) W siedliskach lądowych tlen jest dostępny dla istot żywych, w siedliskach wodnych jest często czynnikiem ograniczającym

2) W ekosystemach lądowych tlen jest czynnikiem ograniczającym, w ekosystemach wodnych jest prawie zawsze dostępny

3) Zarówno w ekosystemach lądowych, jak i wodnych tlen jest czynnikiem ograniczającym

45. Mecz

CECHY METABOLICZNE GRUPY ORGANIZMÓW

A) uwalnianie tlenu do atmosfery 1) autotrofy

B) wykorzystanie energii zawartej w żywności do syntezy ATP 2) heterotrofów

C) wykorzystanie gotowych substancji organicznych

D) synteza substancji organicznych z nieorganicznych

D) wykorzystanie dwutlenku węgla do celów spożywczych

Blok C. Podaj szczegółową odpowiedź na pytania

1. Czym różni się środowisko lądowo-powietrzne od środowiska wodnego?

2. Tempo fotosyntezy zależy od czynników ograniczających, w tym światła, stężenia dwutlenku węgla i temperatury. Dlaczego te czynniki ograniczają reakcje fotosyntezy?

3. Jakie są przejawy adaptacji morfologicznej, fizjologicznej i behawioralnej do temperatury otoczenia u zwierząt stałocieplnych?

4. Jakie zmiany czynników biotycznych mogą spowodować wzrost liczebności nagich ślimaków żyjących w lesie i żywiących się głównie roślinami?

5. Czasami na powierzchni gleby można zobaczyć dużą liczbę dżdżownic. Wyjaśnij, w jakich warunkach meteorologicznych ma to miejsce i dlaczego.