Книга: Природознавство та основи екології

Навігація: Початок Зміст Інші книги

§ 67. Вплив на організми деяких екологічних факторів

Світло.Сонячна енергія - практично єдине джерело світла і тепла на нашій планеті. Кількість сонячного світла закономірно змінюється протягом року та доби. Його біологічна дія обумовлена інтенсивністю, спектральним складом, сезонною та добовою періодичністю. У зв'язку з цим у живих організмів пристосування також мають сезонний та зональний характер.

Ультрафіолетові променізгубні для всього живого. Більшість цього випромінювання затримується озоновим екраном атмосфери. Тому живі організми поширені до озонового шару. Але невелика кількість ультрафіолетових променів корисна тваринам і людині, оскільки вони сприяють виробленню вітаміну D.

Світло видимого спектранеобхідне для рослин та тварин. Зелені рослини на світлі, переважно в червоному діапазоні, фотосинтезують органічні речовини. Багато одноклітинні організми реагують на світ. Високоорганізовані тварини мають світлочутливі клітини чи спеціальні органи – очі. Вони здатні сприймати предмети, знаходити їжу, вести активний спосіб життя вдень.

Око людини і більшості тварин не сприймає інфрачервоні промені, що є джерелом теплової енергії.

Особливо важливими є ці промені для холоднокровних тварин (комах, плазунів), які використовують їх для підвищення температури тіла.

Світловий режимзмінюється залежно від географічної широти, рельєфу, пори року та доби. У зв'язку з обертанням Землі світловий режим має чітку добову та сезонну періодичність.

Реакція організму на добову зміну режиму освітлення (день та ніч) називаєтьсяфотоперіодизмом.

У зв'язку з фотоперіодизмом в організмі змінюються процеси обміну речовин, зростання та розвитку. Фотоперіодичність - це один з головних факторів, що впливають на біологічний годинник організму, що визначають його фізіологічні ритми відповідно до змін у навколишньому середовищі.

У рослин добовий фотоперіодизм впливає на процеси фотосинтезу, бутонізації, цвітіння, листопада. Деякі рослини розкривають свої квіти вночі, їх запилюють комахи-запилювачі, активні в цей час доби.

У тварин також існують пристосування до денного та нічного способу життя. Так, наприклад, більшість копитних, ведмеді, вовки, орли, жайворонки активні вдень, тоді як тигри, миші, ховрахи, їжаки, сови найбільшу активність виявляють уночі. Тривалість світлового дня впливає на настання шлюбного періоду, міграцій та перельотів (у птахів), сплячки тощо.

Велике значення має іступінь освітленості.Залежно від здатності рости в умовах затінення або освітлення розрізняютьтіньовитривіісвітлолюбнірослини. Степові та лугові трави, більшість деревних рослин (береза, дуб, сосна) відносяться до світлолюбних. Тіневитривалі рослини часто мешкають у лісі, у його нижньому ярусі. Це кислиця, мохи, папороті, конвалії та ін. З деревних рослин - це ялина, тому її крона найбільш пишна в нижній частині. Ялинові ліси завжди похмуріші і темніші, ніж соснові та широколистяні. Здатність до існування у різному світловому режимі визначає ярусність рослинних угруповань.

Сезонні ритми– це реакція організму зміну пори року.

Так, при настанні осіннього короткого дня рослини скидають листя та готуються до зимового спокою.

Зимовий спокій- це пристосувальнівластивості багаторічних рослин: припинення росту, відмирання надземних пагонів (у трав) або листопад (у дерев та чагарників), уповільнення чи зупинка багатьох процесів життєдіяльності.

У тварин взимку також спостерігається значне зниження активності. Сигналом до масового відльоту птахів є зміна довжини світлового дня. Багато тварин впадають узимову сплячку– пристосування для перенесення несприятливої зимової пори року.

У зв'язку з постійними добовими та сезонними змінами у природі у живих організмів вироблялися певні механізми пристосувального характеру.

Тепло.Усі процеси життєдіяльності протікають за певної температури – переважно від 10 до 40 °C. Лише деякі організми пристосовані до життя при вищих температурах. Наприклад, деякі молюски живуть у термальних джерелах при температурі до 53 °C, синьо-зелені (ціанобактерії) та бактерії можуть мешкати при 70–85 °C. Оптимальна температура життя більшості організмів коливається у вузьких межах від 10 до 30 °C. Однак діапазон коливання температур на суші значно ширший (від -50 до 40 ° C), ніж у воді (від 0 до 40 ° C), тому межа стійкості до температури у водних організмів вже, ніж у наземних.

Залежно від механізмів підтримки постійної температури тіла організми діляться на пойкілотермних та гомойотермних.

Пойкілотермні,абохолоднокровні,організми мають непостійну температуру тіла. Підвищення температури довкілля викликає вони сильне прискорення всіх фізіологічних процесів, змінює активність поведінки. Так, ящірки віддають перевагу температурній зоні близько 37 °C. З підвищенням температури пришвидшується розвиток деяких тварин. Так, наприклад, при 26 °C у гусениці метелика-капустянки період від виходу з яйця до лялькування триває 10-11 днів, а при 10 ° C він збільшується до 100 днів, тобто в 10 разів.

Для багатьох холоднокровних тварин характерний анабіоз - тимчасовий стан організму, при якому життєві процеси суттєво уповільнюються, а видимі ознаки життя відсутні. Анабіоз може наступати у тварин як при зниженні температури середовища, так і за її підвищення. Наприклад, у змій, ящірок при підвищенні температури повітря вище 45 ° C настає заціпеніння, у земноводних при зниженні температури води нижче 4 ° C життєва активність практично відсутня.

У комах (джмелів, сарани, метеликів) під час польоту температура тіла досягає 35–40 °C, але з припинення польоту швидко знижується до температури повітря.

Гомойотермні,аботеплокровні,тварини з постійною температурою тіла мають більш досконалу терморегуляцію і меншою мірою залежать від температури середовища. Здатність підтримувати постійну температуру тіла – це важлива особливість таких тварин, як птахи та ссавці. Більшість птахів температура тіла становить 41–43 °C, а в ссавців – 35–38 °C. Вона зберігається постійно постійно незалежно від коливань температури повітря. Наприклад, при морозі -40 °C температура тіла песця 38 °C, а білої куріпки - 43 °C. У примітивніших груп ссавців (яйцекладних, дрібних гризунів) терморегуляція недосконала (рис. 93).

Мал. 93.Залежність температури тіла різних тварин від температури повітря

Температурний режим має велике значення й у рослин. Найінтенсивніше процес фотосинтезу відбувається у діапазоні 15–25 °C. За високих температур відбувається сильне зневоднення рослин і починається їх пригнічення.Процеси дихання та випаровування води (транспірація) починають переважати над фотосинтезом. За більш низьких температур (менше 10 °C) можуть виникати холодові пошкодження клітинних структур, пригнічення фотосинтезу.

Основні пристосування рослин до холодних місць проживання – це зменшення розмірів та поява специфічних форм зростання. На Півночі, за Полярним колом, виростають карликові берези, верби, форми ялівцю, що стелиться, горобини. Навіть під час довгого полярного літа, коли освітленість дуже велика, відсутність тепла позначається на процесах фотосинтезу.

У рослин існують спеціальні механізми, що дозволяють запобігти замерзанню води в клітинах за низьких температур (нижче 0 °C). Так, взимку у тканинах рослин знаходяться концентровані розчини цукрів, гліцерину та інших речовин, що перешкоджають замерзанню води.

Температура, як і світловий режим, від якого вона залежить, також закономірно змінюється протягом доби, року та на різних широтах. На екваторі вона відносно постійна (близько 25-30 ° C). У міру наближення до полюсів амплітуда зростає, причому влітку значно менше, ніж взимку. Тому особливо великого значення набуває наявність у тварин та рослин пристосувань до перенесення низьких температур.

Вода.Наявність води – це необхідна умова існування всіх організмів Землі. Усі живі організми щонайменше ніж 30 % складаються з води. Підтримка водного балансу є основною фізіологічною функцією організму. Вода по земній кулі розподіляється нерівномірно. Так як більшість наземних рослин і тварин вологолюбні, то її недолік часто виявляється причиною, що обмежує поширення організмів.

Наявність води – це один з основних екологічних факторів, що лімітують зростання тарозвиток рослин. У відсутність води рослина в'яне і може загинути, тому у багатьох рослин існують спеціальні пристосування, що дозволяють їм переносити нестачу вологи.

Так, у пустелях і напівпустелях широко поширені ксерофіти, рослини посушливих місць проживання. Вони можуть переносити тимчасове в'янення із втратою води до 50%. У них добре розвинена коренева система, яка в десятки разів перевищує за масою надземну частину. Коріння може йти в глибину на 15-20 м (біля чорного саксаулу - до 30 м), що дозволяє їм видобувати воду на великих глибинах. Економне витрачання води забезпечується і розвитком спеціальних пристроїв надземних органів. Для зменшення випаровування води листя у рослин степів і пустель зазвичай дрібні, вузькі, часто вони перетворені на колючки або лусочки (кактуси, верблюжа колючка, ковила). Кутикула листа стовщена, покрита восковим нальотом або густо опушена. Іноді спостерігається повна втрата листя (саксаули, джузгун). Фотосинтез таких рослин здійснюється зеленими стеблами. У деяких мешканців пустель (агава, молочай, кактус) у тканинах сильно потовщених м'ясистих стебел запасається велика кількість вологи.

Мезофіти- це рослини, що розвиваються в умовах, коли води достатньо. До них відносяться листопадні дерева, чагарники, багато трав лісової та лісостепової зон.

Гігрофіти- рослини вологих місць проживання, мають велике соковите листя і стебла і значно гірше розвинену кореневу систему. Міжклітинники у листі та зелених стеблах добре розвинені. До таких рослин відносяться рис, калюжниця болотна, стрілолист, мохи та ін.

Угідрофітів- водних мешканців часто погано розвинені або відсутні механічна тканина, коренева система (ряска, елодея).

Вода також необхідна татварин. Більшість мешканців пустель – верблюди, антилопи, кулани, сайгаки – досить довго здатні обходитися без води. Велика рухливість та витривалість дозволяють їм здійснювати міграції на значні відстані у пошуках води. Їх способи регулювання водного балансу більш різноманітні. Так, наприклад, жирові відкладення у верблюда (у горбах), гризунів (під шкірою), комах (жирова тканина) є джерелом метаболічної води, яка звільняється в результаті окислення жиру. Більшість жителів посушливих місць ведуть нічний спосіб життя, тим самим уникаючи перегріву та надмірного випаровування води.

Для організмів, що у умовах періодичної сухості, характерні зниження життєвої активності, стан фізіологічного спокою під час відсутності вологи. У спекотне сухе літо рослини можуть скинути листя, іноді повністю відмирають надземні пагони. Особливо це характерно для цибулинних і кореневищних рослин (тюльпанів, осок), які бурхливо ростуть і цвітуть навесні, а частину року, що залишилася, проводять у вигляді підземних пагонів, що покояться.

Тварини з настанням спекотного та сухого періоду можуть впадати в літню сплячку (сурки), менше рухатися та годуватися. Деякі види впадають у стан призупинення.

Грунтслужить довкіллям для багатьох мікроорганізмів, тварин, а також в ній закріплюються корені рослин і гіфи грибів. Першорядними факторами, важливими для ґрунтових мешканців, є її структура, хімічний склад, вологість, наявність поживних речовин.